JPH03127020A - 光変調器 - Google Patents

光変調器

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Publication number
JPH03127020A
JPH03127020A JP26668889A JP26668889A JPH03127020A JP H03127020 A JPH03127020 A JP H03127020A JP 26668889 A JP26668889 A JP 26668889A JP 26668889 A JP26668889 A JP 26668889A JP H03127020 A JPH03127020 A JP H03127020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
type
areas
incident light
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP26668889A
Other languages
English (en)
Inventor
Etsuji Omura
悦司 大村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP26668889A priority Critical patent/JPH03127020A/ja
Publication of JPH03127020A publication Critical patent/JPH03127020A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電気光学効果を利用した導波路形光変調器に
関するものである。
〔従来の技術〕
第2図はいわゆる超格子構造を有する従来の光変調器を
示す斜視図である0図において、(100)は半絶縁性
GaAs基板、(201)は半絶縁性GaAs基板(1
0G)上に形成されたn−AlGaAs層、(202)
はn−AlGaAs層(201)上に形成されたいわゆ
る多重量子井戸(Multiple Quantum 
Well、以下MQWと称す>m造で、厚さが100人
程度の半絶縁性1−GaAs層(1)。
(3)、(51・・・と、厚さが同じ<100人程度の
半絶縁性i−A lGaAs層(2)、(4)、(6)
・・・とを交互に配置したものからなっている。 (2
03)はMQW構造(202)上に形成されたP−八1
GaAsJlで、n−A lGaAs層(201)とで
MQW構造(202)を上下から挾み込んでいる。そし
て、入射光L1はMQW構造(202)の結晶成長層に
沿って伝搬し出射光L2として出力される。
次に動作について説明する。先ず、n−AIGaAJl
(201)とp−AlGaAs層(203)との間に電
圧を印加しない状態で、MQWil造(202)によっ
て定まるエキシトンピークに一致する波長の光を入射光
Llとして入射すると、大部分の光は吸収を受は出射光
L2の強度は掻く低い値となる0次に、p−AlGaA
s層(203)に負、n−AIGaAsJli(201
)に正の電圧を印加し、光変調器を逆バイアス状態にす
ると、MQW構造(202)のエキシトンピークの波長
は入射光Llの波長からシフトするので、入射光Llは
吸収を受けることな(、MQW構造(202)を透過し
、出射光L2の強度は高い値となる。即ち、電圧を制御
することにより、出射光L2の強度を変化させる光変調
動作が実現される訳である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の光変調器は以上のように構成されているので、一
定の条件内では所定の光変調動作が得られるが、例えば
入射光Llの強度範囲、またその波長変動等により必ず
しも満足のいく光変調特性が得られないという問題点が
あった。
即ち、入射光Llの強度が一定以上強くなると、MQW
I造(202)におけるエキシトン(励起子)による吸
収効果が飽和し、変調機能を喪失する。また、エキシト
ンの吸収スペクトルが急峻であるため、入射光Llの波
長や光変調器の環境温度の変化によって光変調器の透過
特性従って変調特性が大きく変動するという問題点があ
った。
これらの問題を避けるため、入射光Llの波長をエキシ
トンによる吸収端より長波長側にずらし、主としてMQ
Wl’i造(202)の屈折率変化を利用する方法が考
えられる。しかし、この場合、前述した吸収効果の飽和
の問題は解消されるが、この屈折率の変化量は小さく、
そのままでは光変調器として大きな変調度を期待するこ
とができない。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、入射光の強度や波長の変動による影響が小さ
く、しかも高い変調度が得られる光変調器を得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る光変調器は、電気光学効果を有する半導
体基板に形成された光導波路内に、光の伝搬方向に沿っ
て交互にpおよびn形導波領域を1組以上形成しかつそ
の各導波領域の伝搬方向の幅を伝搬光の鍼波長の整数倍
にするとともに、上記光導波路に接し伝搬方向と直角の
方向に所定の間隔を設けてpおよびn形電極領域を形成
したものである。
〔作  用〕
例えば、各導波領域の屈折率を等しく設定しておくと、
画電極領域間に電圧を印加しない状態では入射光は先導
波路内をほとんど吸収されることなくそのまま透過する
0次に、両Tt極領域間に電圧を印加すると、pおよび
n形導波領域の屈折率に差が生じ、入射光に対してこれ
ら導波領域はいわゆるブラッグ反射器として作用し入射
光を遮断して出射光の強度が大きく低下する。
〔実 施 例〕
第1図はこの発明の一実施例による光変調器を示す斜視
図である8図において、(100)は半絶縁性GaAs
基板、(301)は半絶縁性GaAs基板(100)上
に分子線エピタキシー(Molecular Beag
+ Epitaxy、以下MBEと称す)成長法等によ
り形成された1−AtGaAs層、(302)は1−A
tGaAs層(301)上にやはりMBE成長法等によ
り形成された1−GaAs層で、光導波路を構成し、高
次モードの励起を避けるため0.2μ園程度の厚みに設
定される。そして、この1−GaAs層(302)には
イオン注入法や集束イオンビーム注入法を用いてp形導
波領域であるp−GaAs層(310(313)・・・
と、n形導波領域であるn−GaAsJ1!f (31
2)(310・・・とが交互に形成される。このpおよ
びn形導波領域は例えば50組程度形成される。また、
各導波領域の光伝搬方向の幅寸法は、伝搬光の波長のh
とする0例えば、入射光Llの波長が9000人で、1
−GaAs層<302)の屈折率が3の場合、上記幅寸
法は750人程度となる。この点、従来の1−GaAs
層(1)等に比較して幅寸法が大きいので、製法もその
分容易となる。更に、p−GaAs1 (311)等の
不純物濃度は、p−GaAsJl (311)等の屈折
率とn−GaAsNI(312)等の屈折率とが等しく
なる条件、例えば8X 10110l7’程度に設定す
る。不純物としては、p−GaAs層(311)等には
Be、 n−(2aAs層(312)等にはSiなどを
用いると良いが、これらに限定されるものではない。
(303)は1−GaAs層(302)上にMOB成長
法等により形成された1−AtGaAs層である。そし
て、(401)および(402)は、選択拡散等の方法
により、光の伝搬方向と直角の方向に所定の間隔を設け
て1−GaAs層(302)に形成されたp形電極領域
およびn形電種領域である。p形電極領域(401)と
n形電極領域(402>との間隔としては、基本横モー
ドのみが伝搬できる数μmが適当である。なお、光の入
射面と出射面とには無反射コーティングが施されている
次に動作について説明する。先ず、p形電極領域(40
1)とn形電極領域(402)との間に電圧を印加せず
バイアスが零の場合には、この光変調器は無反射コーテ
ィングが施されたGaAsrr!Jと同じであるので、
入射光Llはそのまま光変調器を透過し出射光L2とし
て出力される。即ち、透過率はほぼ1である0次に、p
形電極績域(401)とn形電極領域(402)との間
に電圧を印加してp−GaAsJW (311)等に順
方向にバイアスをかけると、p−GaAs1 (311
)、(313)、・・・へは電子注入で電子が注入され
、その結果、いわゆるプラズマ効果によりその屈折率は
1%程度小さくなる。入射光Llからこの状態の光変調
器を見ると4波長毎に屈折率が変化している媒質、即ち
ブラッグ反射器を見ることになり、入射光Llの大部分
は反射され出射光L2の強度は著しく低下する。従って
、バイアスを制御することにより大きな変調効果が得ら
れる訳である。
例えば、電子注入効果によって、 p−GaAs層(3
11)等の屈折率が、3.59から3.50にわずか変
化しただけでも、p、n形導波領域の組数が50組あれ
ば、無バイアス時にlであった透過率が約0.3とh以
下に低減する。
また、逆方向にバイアスをかけた場合には、広がった空
乏層の存在でやはり屈折率が周期的に変化し、順方向バ
イアスの場合と同様の効果が期待できる。
ここで、ブラッグ反射の効果は、入射光L1の波長の変
動に影響されるが、従来のエキシトンの吸収スペクトル
に比較してその変化特性は一般にゆるやかであり、結果
として波長変動の変調率への影響は抑制される。
なお、上記実施例ではp、n形導波領域を50組設けて
いるが、要求される変調度等により、適宜この組数を増
減してもよい、また、各領域の数は厳密に偶数である必
要はなく奇数となってもよい。
また、上記実施例では、p、n形導波領域の各屈折率を
、バイアスをかけない状態で等しくなるように設定した
が、例えば、一定のノくイアス状態で両者の屈折率が等
しくなるようにしてもよl/)。
更に、上記実施例ではp−GaAsJl (311)等
の幅寸法を伝搬光の鳩波長としたが、これの整数倍とし
ても同様の効果が期待できる。また、半導体材料として
GaAsを例に挙げたが、他の材料、例えばITIP、
InGaAs、 Si、 Ge等を適用してもよい。
また、pおよびn形導波領域を、p−GaAs層および
n−GaAsJiの組合わせとしたが、屈折率を相互に
等しくできるp−GaAs層およびn−AlGaAs層
の組合わせで構成するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明では、所定のpおよびn形導波
領域とpおよびn形電極領域とを形成し、上記各導波領
域へのバイアスを制御してその屈折率を周期的に変化さ
せるようにしたので、いわゆるブラッグ反射の原理で光
変調が行われ、入射光の波長や強度の変動による影響が
小さく、かつ高い変調度が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による光変調器を示す斜視
図、第2図は従来のものを示す斜視図である。 図において、(100)は半導体基板としての半絶縁性
GaAs基板、(302)は光導波路である1−GaA
sJW、(311) (313)・・・はp形導波領域
としてのp−GaAs層、(312) (314)・・
・はn形導波領域としてのn−GaAs[、(401)
はp形電極領域、<4021はn形電極領域、Llは入
射光、L2は出射光である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  電気光学効果を有する半導体基板に形成された光導波
    路内に、光の伝搬方向に沿って交互にpおよびn形導波
    領域を1組以上形成しかつその各導波領域の伝搬方向の
    幅を伝搬光の1/4波長の整数倍にするとともに、上記
    光導波路に接し伝搬方向と直角の方向に所定の間隔を設
    けてpおよびn形電極領域を形成し、上記両電極領域間
    の電圧を制御して上記各導波領域の屈折率を変化させる
    ことにより光変調を行う光変調器。
JP26668889A 1989-10-13 1989-10-13 光変調器 Pending JPH03127020A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0667126A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ
JP2009258527A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Hitachi Ltd 光学素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0667126A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ
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