JPH03189615A - 結合レベルの高い超格子構造の低エネルギー斜交遷移を用いた光電式変調方法とその装置 - Google Patents
結合レベルの高い超格子構造の低エネルギー斜交遷移を用いた光電式変調方法とその装置Info
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- JPH03189615A JPH03189615A JP2330817A JP33081790A JPH03189615A JP H03189615 A JPH03189615 A JP H03189615A JP 2330817 A JP2330817 A JP 2330817A JP 33081790 A JP33081790 A JP 33081790A JP H03189615 A JPH03189615 A JP H03189615A
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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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。
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）
本発明は、光電式変調装置に関する。本発明は特に光通
信の分野例えば遠距離高速デジタルリンクのためならび
に光電式交換の分野において利用される。
信の分野例えば遠距離高速デジタルリンクのためならび
に光電式交換の分野において利用される。
（従来の技術）
本発明は、電気吸収現象を用いる光ビーム強度の変調技
術の一部を成すものである。半導体材料内に現われるこ
の現象は、電界効果の下でのこの材料の光吸収変動から
成る。
術の一部を成すものである。半導体材料内に現われるこ
の現象は、電界効果の下でのこの材料の光吸収変動から
成る。
この電界は、例えば、真性領域工（非意図的にドーピン
グされたもの）に電気吸収性材料が含まれているような
、適当な手段４により偏極されたＰＩＮタイプ（第１図
）又はショットキータイプのダイオード２を用いて、材
料内に適用される。
グされたもの）に電気吸収性材料が含まれているような
、適当な手段４により偏極されたＰＩＮタイプ（第１図
）又はショットキータイプのダイオード２を用いて、材
料内に適用される。
技法によっては、ダイオード上にその成長軸Ｚに沿って
光が送られる「垂直」タイプの構成（第１−Ａ図）が用
いられるものもある。その他の技法では、層Ｐ、Ｉ及び
Ｎの平面に対して平行に、真性領域Ｉ中に光が射出され
るような「導波」タイプ（第１−Ｂ図）の構成が用いら
れている。
光が送られる「垂直」タイプの構成（第１−Ａ図）が用
いられるものもある。その他の技法では、層Ｐ、Ｉ及び
Ｎの平面に対して平行に、真性領域Ｉ中に光が射出され
るような「導波」タイプ（第１−Ｂ図）の構成が用いら
れている。
「垂直」タイプの構成に比べ、この「導波」タイプの構
成によると、半導体材料により光が吸収される相互作用
長を増大させることができる（導かれた光の大部分は領
域Ｉ内にある）。
成によると、半導体材料により光が吸収される相互作用
長を増大させることができる（導かれた光の大部分は領
域Ｉ内にある）。
「導波」タイプの構成を用いる光ビームの強度のさまざ
まな変調技術は、電界効果の下での光吸収変動を得るた
めに利用される物理的効果によって区別される。
まな変調技術は、電界効果の下での光吸収変動を得るた
めに利用される物理的効果によって区別される。
今までに３つの物理的効果が提案されてきた。
すなわち、Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ効果、量子的に
封じ込められた５ｔａｒｋ効果及び、結合レベルの高い
超格子構造内での吸収閾値の前方向へのシフト効果（「
青色シフト」）である。
封じ込められた５ｔａｒｋ効果及び、結合レベルの高い
超格子構造内での吸収閾値の前方向へのシフト効果（「
青色シフト」）である。
Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ効果は、電界が存在する状
態でのブロック状の半導体材料の吸収閾値の赤方向への
シフト（「赤色シフト」）である。
態でのブロック状の半導体材料の吸収閾値の赤方向への
シフト（「赤色シフト」）である。
第２−Ａ図をみると、電界が存在しない場合（Ｅ＝Ｏ）
に、幅Ｅｇの禁止帯ＢＩにより分離されている半導体材
料の価電子帯ＢＶと伝導帯ＢＣが示されている。
に、幅Ｅｇの禁止帯ＢＩにより分離されている半導体材
料の価電子帯ＢＶと伝導帯ＢＣが示されている。
第２−Ｂ図をみると、半導体材料に対する電界の適用（
Ｅ≠０）が、禁止帯を生成した同期性であるこの電界の
方向での材料の同期性を破るということがわかる。
Ｅ≠０）が、禁止帯を生成した同期性であるこの電界の
方向での材料の同期性を破るということがわかる。
こうして同期性が破られることにより、電子の存在確立
密度Ｄｅと正孔の存在確立密度Ｄｔがゼロでないような
「前禁止」帯内での電子及び正孔の存在が可能となる。
密度Ｄｅと正孔の存在確立密度Ｄｔがゼロでないような
「前禁止」帯内での電子及び正孔の存在が可能となる。
従って、吸収閾値の赤へのシフトに相当するＥｇ未渦の
エネルギーＥｆｋへの遷移の可能性が現われる。
エネルギーＥｆｋへの遷移の可能性が現われる。
このことは、電界が存在する場合（Ｅ≠０）及び存在し
ない場合（Ｅ＝Ｏ）におけるブロック状の半導体材料の
吸収スペクトル（波長氾に応じての光吸収変動ａの曲線
）が見られる第３図によって概略的に示されている。
ない場合（Ｅ＝Ｏ）におけるブロック状の半導体材料の
吸収スペクトル（波長氾に応じての光吸収変動ａの曲線
）が見られる第３図によって概略的に示されている。
赤色へのこのシフトにより、材料が透明である波長領域
における吸収変動ｄａ （標準的には、０．５マイクロ
メートルの厚みで適用された５ｖの電圧について約１０
０ｃｍ−’ ）を得ることができ、ひいては、第３図に
示されている波長β。で機能する変調器を作ることが可
能となる。
における吸収変動ｄａ （標準的には、０．５マイクロ
メートルの厚みで適用された５ｖの電圧について約１０
０ｃｍ−’ ）を得ることができ、ひいては、第３図に
示されている波長β。で機能する変調器を作ることが可
能となる。
「導波」タイプの構成においてＦｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙ
ｓｈ効果を用いた変調器の実施例は、ＩＥＥＥ Ｊｏｕ
ｒｎａｌｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ、ＬＴ−４巻、 Ｎｏ、ＩＯ，ｆ９８６年１０月、
Ｐ１４４５〜１５５３に掲載されたＹ、 Ｎ０ＤＡ他
の論文中に示されている。
ｓｈ効果を用いた変調器の実施例は、ＩＥＥＥ Ｊｏｕ
ｒｎａｌｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ、ＬＴ−４巻、 Ｎｏ、ＩＯ，ｆ９８６年１０月、
Ｐ１４４５〜１５５３に掲載されたＹ、 Ｎ０ＤＡ他
の論文中に示されている。
量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果は、量子的マル
チウェル構造（ｒｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍｗ
ｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｊ ）の吸収閾値の赤の方
へのシフト効果である。
チウェル構造（ｒｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍｗ
ｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｊ ）の吸収閾値の赤の方
へのシフト効果である。
簡略化のため、第４図には、電界のない状態（第４−Ａ
図）及び電界の存在する状態（第４−Ｂ図）での量子ウ
ェルの帯構造を示した。
図）及び電界の存在する状態（第４−Ｂ図）での量子ウ
ェルの帯構造を示した。
第４−Ａ図を見ると、電界の無い状態では、電子の基本
エネルギーレベルＥｅ及び正孔の基本エネルギーレベル
Ｅｔは、エネルギーＥｅ−ｔより分離されるということ
がわかる。
エネルギーレベルＥｅ及び正孔の基本エネルギーレベル
Ｅｔは、エネルギーＥｅ−ｔより分離されるということ
がわかる。
電界が存在する状態（第４−Ｂ図）では、量子ウェル内
のこれらのエネルギーレベルは移動し、電子−正孔遷移
エネルギー（Ｅｅ−ｔ）は一定量ｄＥだけ減少し、こう
して吸収スペクトルの赤色方向へのシフトがもたらされ
る。
のこれらのエネルギーレベルは移動し、電子−正孔遷移
エネルギー（Ｅｅ−ｔ）は一定量ｄＥだけ減少し、こう
して吸収スペクトルの赤色方向へのシフトがもたらされ
る。
このことは、電界の無い状態（ＥｅＯ）及び電界の無い
状態（Ｅ＝Ｏ）での量子マルチウェル構造の吸収スペク
トルが見られる第５図により、概略的に示されている。
状態（Ｅ＝Ｏ）での量子マルチウェル構造の吸収スペク
トルが見られる第５図により、概略的に示されている。
この量子マルチウェル構造の吸収スペクトルは、電子−
正孔の水素同類体相互作用を原因とする励起子吸収ピー
クが加わることになる階段状を呈している。スペクトル
全体は、量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果により
赤の方へとシフトする。
正孔の水素同類体相互作用を原因とする励起子吸収ピー
クが加わることになる階段状を呈している。スペクトル
全体は、量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果により
赤の方へとシフトする。
こうして、構造が透明である波長領域内できわめて大き
な吸収変動ｄａを得ることができる（標準的には、０．
５マイクロメートルの厚みに対して適用された５ｖの電
圧について約１００１００Ｏ’ ）。
な吸収変動ｄａを得ることができる（標準的には、０．
５マイクロメートルの厚みに対して適用された５ｖの電
圧について約１００１００Ｏ’ ）。
「導波」タイプの構成において量子的に封じ込められた
５ｔａｒｋ効果を用いた変調器の実施例は、Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８８年１０月１３
日、第２４巻。
５ｔａｒｋ効果を用いた変調器の実施例は、Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８８年１０月１３
日、第２４巻。
Ｎｏ、２１．Ｐ１３２４及び１３２５に掲載されている
に、 ＷＡＫ ＩＴＡ他の論文の中に示されている。
に、 ＷＡＫ ＩＴＡ他の論文の中に示されている。
結合レベルの高い超格子構造内の吸収閾値の青色の方へ
のシフト効果については、Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ。
のシフト効果については、Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ。
Ｌ ｅ ｔ ｔ 、＋第６０巻、 Ｎｏ、 ３．１９８
８年１月１８日、Ｐ２２０〜２２３内ニ掲載サレテイ６
Ｊ、ＢＬＥＵＳＥ、 Ｇ、ＢＡＳＴＡＲＤ及びＰ、ＶＯ
ＩＳＩＮの論文中、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ５３（２６）、 １９８８年１２月２６
日Ｐ２６３２〜２６３４に掲載されティるＪ、ＢＬＥＵ
ＳＥ、 Ｐ、ＶＯＩＳＩＮ、 Ｍ、ＡＬＬＯＶＯＮ及び
Ｍ、 ＱＵＩＬＬＥＣの論文、及び１９８６年１１月２
７日付のフランス特許出願明細書第８６１６５７６号中
に記述されているため、これを参照されたい。
８年１月１８日、Ｐ２２０〜２２３内ニ掲載サレテイ６
Ｊ、ＢＬＥＵＳＥ、 Ｇ、ＢＡＳＴＡＲＤ及びＰ、ＶＯ
ＩＳＩＮの論文中、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ５３（２６）、 １９８８年１２月２６
日Ｐ２６３２〜２６３４に掲載されティるＪ、ＢＬＥＵ
ＳＥ、 Ｐ、ＶＯＩＳＩＮ、 Ｍ、ＡＬＬＯＶＯＮ及び
Ｍ、 ＱＵＩＬＬＥＣの論文、及び１９８６年１１月２
７日付のフランス特許出願明細書第８６１６５７６号中
に記述されているため、これを参照されたい。
量子マルチウェル構造は、ウェルが互いに結合されない
よう障壁の厚みが充分に大きいような、ポテンシャル障
壁とウェルの連続であるということを思い起こしたい。
よう障壁の厚みが充分に大きいような、ポテンシャル障
壁とウェルの連続であるということを思い起こしたい。
これに対し、結合レベルの高い超格子構造は、障壁とウ
ェルのそれぞれの厚みはきわめて薄（そのためウェルは
共鳴トンネル効果により互いに高度に結合されているよ
うな、ポテンシャル障壁とウェルの連続である。
ェルのそれぞれの厚みはきわめて薄（そのためウェルは
共鳴トンネル効果により互いに高度に結合されているよ
うな、ポテンシャル障壁とウェルの連続である。
この強結合は、それぞれ結合の無いウェルが示すことに
なるような（第６−Ａ図）電子及び正孔の数量化された
エネルギーレベルのまわりの幅ｄＥｅ及びｄＥｔ （
第６図）のエネルギーの極小帯の生成をひき起こす。
なるような（第６−Ａ図）電子及び正孔の数量化された
エネルギーレベルのまわりの幅ｄＥｅ及びｄＥｔ （
第６図）のエネルギーの極小帯の生成をひき起こす。
この点において、結合レベルの高い超格子構造が以下の
ようなものであることに留意されたい：ｄＥｅ＋ ｄＥ
ｔ ≧１０ｍｅＶ この超格子構造の成長方向に沿って弱い電界をこの超格
子構造に適用することによって、結合を破り（共鳴トン
ネル効果の抑制がある）、吸収閾値は、電子及び正孔の
極小帯のそれぞれの幅の合計の半分に等しい値だけ、高
エネルギーの方へ（つまり青色の方へ）シフトする。
ようなものであることに留意されたい：ｄＥｅ＋ ｄＥ
ｔ ≧１０ｍｅＶ この超格子構造の成長方向に沿って弱い電界をこの超格
子構造に適用することによって、結合を破り（共鳴トン
ネル効果の抑制がある）、吸収閾値は、電子及び正孔の
極小帯のそれぞれの幅の合計の半分に等しい値だけ、高
エネルギーの方へ（つまり青色の方へ）シフトする。
従って、この閾値のエネルギーは一つの値Ｅｓから、次
のような値Ｅｅ−ｔまで移行する：Ｅｅ−ｔ＝Ｅｓ＋
（（ｄＥｅ＋ｄＥｔ）／２）。
のような値Ｅｅ−ｔまで移行する：Ｅｅ−ｔ＝Ｅｓ＋
（（ｄＥｅ＋ｄＥｔ）／２）。
以下に、光ビームの強度の変調装置の性能を評価するた
めの３つの基本的パラメータについて喚起する。これら
のパラメータとは、吸光係数、過渡状態での減衰（ｒｏ
ｎＪ ）及び装置の制御電圧である。
めの３つの基本的パラメータについて喚起する。これら
のパラメータとは、吸光係数、過渡状態での減衰（ｒｏ
ｎＪ ）及び装置の制御電圧である。
吸光係数とは、過渡状態で変調器から出る光の強さの、
消光状態（ｒｏｆｆ Ｊ ）で変調器から出る光の強度
に対する比である。この吸光係数は、％単位でもｄＢ単
位でも表わすことができる。これはできるかぎり高くな
くてはならない（標準的に約２０ｄＢ） これは吸収
変動に直接結びつけられる。
消光状態（ｒｏｆｆ Ｊ ）で変調器から出る光の強度
に対する比である。この吸光係数は、％単位でもｄＢ単
位でも表わすことができる。これはできるかぎり高くな
くてはならない（標準的に約２０ｄＢ） これは吸収
変動に直接結びつけられる。
過渡状態での減衰は、過渡状態で変調器から出る光の強
さの、変調器内に入る光の強さに対する比のことである
。過渡状態でのこの減衰は、ｄＢ単位で表わすことがで
きる。これはできるかぎり弱いものでなくてはならない
（標準的には約３ｄＢ以下）。これは、変調器の電気吸
収材料が透明である波長領域内の残留吸収に直接結びつ
けられる。
さの、変調器内に入る光の強さに対する比のことである
。過渡状態でのこの減衰は、ｄＢ単位で表わすことがで
きる。これはできるかぎり弱いものでなくてはならない
（標準的には約３ｄＢ以下）。これは、変調器の電気吸
収材料が透明である波長領域内の残留吸収に直接結びつ
けられる。
装置の制御電圧はできるかぎり弱いものでなくてはなら
ない。これは、装置が有する電気吸収材料に対し適用す
べき電界に直接結びつけられる。
ない。これは、装置が有する電気吸収材料に対し適用す
べき電界に直接結びつけられる。
これら３つのパラメータに対し、上述の３つの効果をそ
れぞれ用いる技術は、以下のような欠点を呈する。
れぞれ用いる技術は、以下のような欠点を呈する。
Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈの効果を用いる変調器及び
量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果を用いる変調器
は大きい電界、標準的には１マイクロメートルあたり約
１０Ｖつまり０．５マイクロメートルの厚みに対し適用
された５■の電圧の電界の適用を必要とする。このよう
な制御電圧は、急速な変調の場合（数Ｈｚの周波数）大
きなエネルギーの散逸をひき起こす。
量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果を用いる変調器
は大きい電界、標準的には１マイクロメートルあたり約
１０Ｖつまり０．５マイクロメートルの厚みに対し適用
された５■の電圧の電界の適用を必要とする。このよう
な制御電圧は、急速な変調の場合（数Ｈｚの周波数）大
きなエネルギーの散逸をひき起こす。
青色方向へのシフト効果を用いる変調器は、過渡状態で
の多大な減衰（すなわち電界がゼロでない場合の）を呈
する。これは次のような２つの理由によるものである： この種の変調器の作動点は、吸収閾値にきわめて近い波
長に位置している；つまり超格子構造の不完全さ及び温
度に結びつけられる振幅は、吸収閾値の付近で多大な効
果をもつ低エネルギーに向かって位置する吸収波尾を現
われさせる；青色へのシフトと同時に、後で記述する第
８図に示した低エネルギーでの「斜交」遷移が現われる
。
の多大な減衰（すなわち電界がゼロでない場合の）を呈
する。これは次のような２つの理由によるものである： この種の変調器の作動点は、吸収閾値にきわめて近い波
長に位置している；つまり超格子構造の不完全さ及び温
度に結びつけられる振幅は、吸収閾値の付近で多大な効
果をもつ低エネルギーに向かって位置する吸収波尾を現
われさせる；青色へのシフトと同時に、後で記述する第
８図に示した低エネルギーでの「斜交」遷移が現われる
。
なお、１９８９年４月１７日イ寸のＡｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ５４（１６）、Ｐ１５４
９〜１５５１に掲載されたＲ、 Ｈ，ＹＡＮ他著の論文
の１５５１頁、左欄６〜１１行には、この過渡状態での
減衰がきわめて大きいことが示されている。
ｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ５４（１６）、Ｐ１５４
９〜１５５１に掲載されたＲ、 Ｈ，ＹＡＮ他著の論文
の１５５１頁、左欄６〜１１行には、この過渡状態での
減衰がきわめて大きいことが示されている。
（発明が解決しようとする課題）
本発明の目的は、前述の欠点をもたず、しかも高い吸光
係数（例えば約２０ｄＢ） 弱い制御電圧（例えば約
１Ｖ）及び過渡状態での弱い減衰（例えば約３ ｄＢ）
を同時に示すような、光ビームの強度の変調方法及び装
置にある。
係数（例えば約２０ｄＢ） 弱い制御電圧（例えば約
１Ｖ）及び過渡状態での弱い減衰（例えば約３ ｄＢ）
を同時に示すような、光ビームの強度の変調方法及び装
置にある。
このため、本発明は、青色方向へのシフトの場合の過渡
状態での減衰に不利である現象の１つすなわち低エネル
ギーでの（つまり長い波長での）斜交遷移の出現を用い
ている。
状態での減衰に不利である現象の１つすなわち低エネル
ギーでの（つまり長い波長での）斜交遷移の出現を用い
ている。
（課題を解決するための手段）
明確に言うと、本発明はまず第１に、光ビームの強度の
変調方法において、電気吸収性半導体要素の中に光ビー
ムを射出する段階、及びこの要素に対し、光ビームの強
度を変化させるべく時間の経過につれて変化させること
のできる振幅をもつ電界を適用する段階を含む方法であ
って、電気吸酸性要素は、超格子構造の成長方向を構成
する１つの方向に従って積上げられた層をもつ結合レベ
ルの高い超格子構造を含んでいること、光ビームはこの
超格子構造の層の平面に対して平行にこの超格子構造の
中に射出されること、この超格子構造はこのように射出
された光ビームを誘導するために具備されていること、
電界は弱く、超格子構造の成長方向に従って適用され、
このため電界が無い場合超格子構造が透明であるような
波長領域において低エネルギーの斜交遷移の出現がひき
おこされること、又超格子構造は光ビームの波長がこの
領域内に含まれるようなものであることを特徴とする方
法、をその目的としている。
変調方法において、電気吸収性半導体要素の中に光ビー
ムを射出する段階、及びこの要素に対し、光ビームの強
度を変化させるべく時間の経過につれて変化させること
のできる振幅をもつ電界を適用する段階を含む方法であ
って、電気吸酸性要素は、超格子構造の成長方向を構成
する１つの方向に従って積上げられた層をもつ結合レベ
ルの高い超格子構造を含んでいること、光ビームはこの
超格子構造の層の平面に対して平行にこの超格子構造の
中に射出されること、この超格子構造はこのように射出
された光ビームを誘導するために具備されていること、
電界は弱く、超格子構造の成長方向に従って適用され、
このため電界が無い場合超格子構造が透明であるような
波長領域において低エネルギーの斜交遷移の出現がひき
おこされること、又超格子構造は光ビームの波長がこの
領域内に含まれるようなものであることを特徴とする方
法、をその目的としている。
従って、本発明においては、作業波長をＩ２１とすると
（変調したい光ビームの波長）、電界が無い状態での吸
収端がβｌよりも小さい波長に位置しているような結合
レベルの高い超格子構造が用いられる。従ってこの超格
子構造は、電界が無い状態でこの波長βｌにて透明であ
る。
（変調したい光ビームの波長）、電界が無い状態での吸
収端がβｌよりも小さい波長に位置しているような結合
レベルの高い超格子構造が用いられる。従ってこの超格
子構造は、電界が無い状態でこの波長βｌにて透明であ
る。
これに対し、青色の方へのシフトを用いる変調技術にお
いては、作業波長をＩ２ｏとして、電界が無い状態での
吸収端がρ０よりも大きい波長に位置しているような超
格子構造が用いられる。従って、この超格子構造は、電
界が無い状態でこの波長ρ０で半透明である。
いては、作業波長をＩ２ｏとして、電界が無い状態での
吸収端がρ０よりも大きい波長に位置しているような超
格子構造が用いられる。従って、この超格子構造は、電
界が無い状態でこの波長ρ０で半透明である。
「弱い電界」というのは、
ｅ、Ｉ ＩＩ： １． Ｄ
ｄＥｅ ＋ ｄＥｔ
といつ量（なお式中、ｅは電子電荷素置であり、Ｄはウ
ェルの幅及び障壁の幅の合計である）が約１を超えない
ような電界Ｅのことである。
ェルの幅及び障壁の幅の合計である）が約１を超えない
ような電界Ｅのことである。
超格子構造の厚み及び制御電圧はこうしてそれぞれ約０
．５マイクロメートル及び約１Ｖでありうる。
．５マイクロメートル及び約１Ｖでありうる。
本発明の目的である方法の特定の一実施態様に従うと、
超格子構造は光導波路の中心部内に含まれ、この導波路
には、間にこの中心部がありかつ超格子構造の光屈折率
よりも小さいそれぞれの光屈折率をもつ２枚の層が含ま
れている。
超格子構造は光導波路の中心部内に含まれ、この導波路
には、間にこの中心部がありかつ超格子構造の光屈折率
よりも小さいそれぞれの光屈折率をもつ２枚の層が含ま
れている。
導波路の長さは、ニーズに応じて（中でも、望まれる吸
光係数及び過渡状態での減衰に応じて）選ばれる。この
長さは、襞間により調整可能である。
光係数及び過渡状態での減衰に応じて）選ばれる。この
長さは、襞間により調整可能である。
この導波路は、超格子構造を含む真性領域Ｉ及び超格子
構造の光屈折率よりも小さい光屈折率の領域Ｐ及びＮを
含む、偏極させられるＰＩＮタイプのダイオードであっ
てよい。
構造の光屈折率よりも小さい光屈折率の領域Ｐ及びＮを
含む、偏極させられるＰＩＮタイプのダイオードであっ
てよい。
波長が約１．５マイクロメートルの光ビームの場合、例
えば、ＧａＩｎＡｓ及びＡｌＩｎＡｓの交互層の積重ね
又はＧａＩｎＡｓ及びＩｎＰの交互層の積重ねの結果と
して得られる超格子構造を用いることができる。
えば、ＧａＩｎＡｓ及びＡｌＩｎＡｓの交互層の積重ね
又はＧａＩｎＡｓ及びＩｎＰの交互層の積重ねの結果と
して得られる超格子構造を用いることができる。
波長が約０．８マイクロメートルの光ビームの場合には
、例えば、ＧａＡｓ及びＧａＡｌ１Ａｓの交互層の積重
ねの結果として得られる超格子構造を用いることができ
る。
、例えば、ＧａＡｓ及びＧａＡｌ１Ａｓの交互層の積重
ねの結果として得られる超格子構造を用いることができ
る。
当然のことながら、その他のスペクトルウィンドウにつ
いては、本発明の利用を可能にする超格子構造を製造す
るためにその他の半導体材料を見い出すことも可能であ
る。
いては、本発明の利用を可能にする超格子構造を製造す
るためにその他の半導体材料を見い出すことも可能であ
る。
本発明は同様に、光ビームの強度の変調装置において、
光ビームを受けとるための電気吸収性の半導体要素、及
びこの要素に電圧を加え、光ビームの強度を変化させる
べ（時間の経過につれてこの電圧の振幅を変化させるた
めの制御手段を含む装置であって、電気吸収性要素には
、超格子構造の成長方向を構成する１つの方向に従って
積重ねられた層をもつ結合レベルの高い超格子構造が含
まれていること、この超格子構造は、その層の平面に対
して平行に光ビームが超格子構造内に射出されたときこ
の光ビームを誘導するために具備されていること、超格
子構造の成長方向に対し平行な弱い電界を超格子構造内
に生み出すような電圧を加え、こうして電界が無い場合
には超格子構造が透明であるような波長領域内での低エ
ネルギー斜交遷移の出現を誘発するための制御手段が具
備されていること、及びこの超格子構造は、光ビームの
波長がこの領域内に含まれるようなものであることを特
徴とする装置をもその目的としている。
光ビームを受けとるための電気吸収性の半導体要素、及
びこの要素に電圧を加え、光ビームの強度を変化させる
べ（時間の経過につれてこの電圧の振幅を変化させるた
めの制御手段を含む装置であって、電気吸収性要素には
、超格子構造の成長方向を構成する１つの方向に従って
積重ねられた層をもつ結合レベルの高い超格子構造が含
まれていること、この超格子構造は、その層の平面に対
して平行に光ビームが超格子構造内に射出されたときこ
の光ビームを誘導するために具備されていること、超格
子構造の成長方向に対し平行な弱い電界を超格子構造内
に生み出すような電圧を加え、こうして電界が無い場合
には超格子構造が透明であるような波長領域内での低エ
ネルギー斜交遷移の出現を誘発するための制御手段が具
備されていること、及びこの超格子構造は、光ビームの
波長がこの領域内に含まれるようなものであることを特
徴とする装置をもその目的としている。
本発明は、添付の図面を参考にして、純粋に例としての
、全（制限的意味をもたない以下の実施例の説明を読む
ことにより、さらに良（理解できるものと思われる。
、全（制限的意味をもたない以下の実施例の説明を読む
ことにより、さらに良（理解できるものと思われる。
（実施例）
第７図には、超格子構造の成長方向に沿って適用された
弱い電界が存在する中での結合レベルの高い超格子構造
の帯構造が示されている。この超格子構造は、例えば約
０．５マイクロメートルの厚みを有し、電界を生み出す
のに適したｌ■の電圧を受けている。
弱い電界が存在する中での結合レベルの高い超格子構造
の帯構造が示されている。この超格子構造は、例えば約
０．５マイクロメートルの厚みを有し、電界を生み出す
のに適したｌ■の電圧を受けている。
電界を適用することにより、超格子構造の吸収閾値の青
色へのシフトがひき起こされる。同時に、超格子構造の
基本的遷移（ＥＯ）よりも高いエネルギー（Ｅや、）及
び低いエネルギー（Ｅ−、）で、隣接する量子ウェル間
での斜交遷移が現われる。
色へのシフトがひき起こされる。同時に、超格子構造の
基本的遷移（ＥＯ）よりも高いエネルギー（Ｅや、）及
び低いエネルギー（Ｅ−、）で、隣接する量子ウェル間
での斜交遷移が現われる。
又第７図には、これらの斜交遷移を許容する電子及び正
孔のそれぞれの存在確立密度Ｄｅ及びＤｔが示されてい
る。
孔のそれぞれの存在確立密度Ｄｅ及びＤｔが示されてい
る。
超格子構造の吸収スペクトル（波長氾に応じて吸収係数
ａの変動）は、電界が無い場合（Ｅ＝Ｏ）及び弱い電界
が存在する場合（Ｅ≠０）について、第８図に示されて
いる。
ａの変動）は、電界が無い場合（Ｅ＝Ｏ）及び弱い電界
が存在する場合（Ｅ≠０）について、第８図に示されて
いる。
この第８図には、弱い電界が存在する中で現われる高エ
ネルギーＴＨでの斜交遷移と低エネルギーＴＢでの斜交
遷移が示されている。
ネルギーＴＨでの斜交遷移と低エネルギーＴＢでの斜交
遷移が示されている。
本発明に基づ（と、光の強度の変調装置（つまり変調器
）を実現するためには、電気吸収性材料として結合レベ
ルの高い超格子構造を用い、この超格子構造と光ビーム
を「導波」タイプの構成の中で相互に作用させる。
）を実現するためには、電気吸収性材料として結合レベ
ルの高い超格子構造を用い、この超格子構造と光ビーム
を「導波」タイプの構成の中で相互に作用させる。
このために超格子構造を含む中心部をもつ導波路を実現
することができる。この超格子構造は、電界の無い状態
で超格子構造の吸収端に相応する波長βｆが光ビームの
波長Ｉ２１ （作動波長）よりも短かく、しかも、超格
子構造内に発生しつる低エネルギーの斜交遷移に相当す
る波長の間隔がβｌを含んでいるような形で、実現され
ている。
することができる。この超格子構造は、電界の無い状態
で超格子構造の吸収端に相応する波長βｆが光ビームの
波長Ｉ２１ （作動波長）よりも短かく、しかも、超格
子構造内に発生しつる低エネルギーの斜交遷移に相当す
る波長の間隔がβｌを含んでいるような形で、実現され
ている。
従って、作動波長は、休止つまり電界が無い状態での超
格子構造の透明度ゾーンの中にある。
格子構造の透明度ゾーンの中にある。
超格子構造の成長方向に従って弱い電界を適用すること
により、低エネルギーでの遷移が現われ、超格子構造を
作動波長βｌに対し不透明なものにする。
により、低エネルギーでの遷移が現われ、超格子構造を
作動波長βｌに対し不透明なものにする。
低エネルギーでの斜交遷移の出現により得られる吸収変
動は比較的小さい（数百ｃｍ−’）。これらの変動は、
量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果又は前方向への
シフトにより得られる変動よりも明らかに小さい。しか
しながら、これらの変動は、次のようないくつかの利点
を提供する：すなわち、これらの変動は、過渡状態での
吸収がきわめて小さい領域内で現われる。従って適切な
導波路の長さを用いることにより、過渡状態での低い減
衰を保ちながらすぐれた吸光係数を得ることができる。
動は比較的小さい（数百ｃｍ−’）。これらの変動は、
量子的に封じ込められた５ｔａｒｋ効果又は前方向への
シフトにより得られる変動よりも明らかに小さい。しか
しながら、これらの変動は、次のようないくつかの利点
を提供する：すなわち、これらの変動は、過渡状態での
吸収がきわめて小さい領域内で現われる。従って適切な
導波路の長さを用いることにより、過渡状態での低い減
衰を保ちながらすぐれた吸光係数を得ることができる。
これらの変動は、弱い電界についてひいては低い制御電
圧について（標準的には、０．５マイクロメートルの厚
みで適用された１Ｖ）現われる。
圧について（標準的には、０．５マイクロメートルの厚
みで適用された１Ｖ）現われる。
これらの変動は、比較的広いスペクトル範囲での作動を
可能にし、従って本発明に従った変調器の大きな製造誤
差ならびにかかる変調器の容易な最適化を可能にする。
可能にし、従って本発明に従った変調器の大きな製造誤
差ならびにかかる変調器の容易な最適化を可能にする。
従って、「導波」タイプの構成と共に結合レベルの高い
超格子構造を使用することにより、低エネルギーでの斜
交遷移を使用し、かつ高い吸光係数、過渡状態における
低い減衰ならびに低い制御電圧といった特性を同時に有
する光の強度（光度）変調器を実現することが可能とな
る。
超格子構造を使用することにより、低エネルギーでの斜
交遷移を使用し、かつ高い吸光係数、過渡状態における
低い減衰ならびに低い制御電圧といった特性を同時に有
する光の強度（光度）変調器を実現することが可能とな
る。
半導体材料及び本発明に基づ（変調装置の実現を可能に
する相応する成長技術は、望まれる作動波長に応じて選
択される。
する相応する成長技術は、望まれる作動波長に応じて選
択される。
制限的意味の全くない一例を挙げると、０．８マイクロ
メートル前後の作動の場合、選択される材料系（ウェル
／障壁）は例えば、ＧａＡｓの基板上に蒸気相の有機金
属化合物による成長（ＭＯＣＶＤ）又は分子ジェット（
ＭＢＥ）により配向重複成長させられた系（ＧａＡｓ／
ＧａＡｆ２Ａｓ）である。又、それぞれ１．３マイク
ロメートル及び１．５マイクロメートル前後にあるスペ
クトルウィンドウ内での作動の場合、例えば、ＩｎＰの
基板上にＭＯＣＶＤにより配向重複成長させられた系（
ＧａＩｎＡｓ／ ＩｎＰ）又はＩｎＰの基板上でＭＢＨ
により配向重複成長させられた系（ＧａＩｎＡｓ／ Ａ
ｌ２ＩｎＡ５）を選択することができる。
メートル前後の作動の場合、選択される材料系（ウェル
／障壁）は例えば、ＧａＡｓの基板上に蒸気相の有機金
属化合物による成長（ＭＯＣＶＤ）又は分子ジェット（
ＭＢＥ）により配向重複成長させられた系（ＧａＡｓ／
ＧａＡｆ２Ａｓ）である。又、それぞれ１．３マイク
ロメートル及び１．５マイクロメートル前後にあるスペ
クトルウィンドウ内での作動の場合、例えば、ＩｎＰの
基板上にＭＯＣＶＤにより配向重複成長させられた系（
ＧａＩｎＡｓ／ ＩｎＰ）又はＩｎＰの基板上でＭＢＨ
により配向重複成長させられた系（ＧａＩｎＡｓ／ Ａ
ｌ２ＩｎＡ５）を選択することができる。
あらゆる場合において、ウェル及び障壁の厚み及び組成
を適切に選択することにより、一定の与えられた波長で
の作動について、得られる構成要素を最適化することが
できる。
を適切に選択することにより、一定の与えられた波長で
の作動について、得られる構成要素を最適化することが
できる。
以下に、系（ＧａＩｎＡｓ／ Ａｌ２ ＩｎＡｓ）で作
られた本発明に基づく変調器の一例を示す。
られた本発明に基づく変調器の一例を示す。
この変調器の配向重複成長させられた構造の概略図、こ
の構造に相応する光屈折率の曲線及び導波の光の強度の
曲線は、それぞれ第９図にＡ、Ｂ−Ｉ及びＢ−１１とし
て示されている。
の構造に相応する光屈折率の曲線及び導波の光の強度の
曲線は、それぞれ第９図にＡ、Ｂ−Ｉ及びＢ−１１とし
て示されている。
第９−Ａ図に概略的に示されている本発明に基づ（変調
器は、配向重複成長（エピタキシ）により得られ、系（
ＧａＩｎＡｓ／ ｌ ＩｎＡｓ）で作られた結合レベル
の高い超格子構造１０を含む真性領域工をもつＰＩＮタ
イプのダイオード５を含んでいる。
器は、配向重複成長（エピタキシ）により得られ、系（
ＧａＩｎＡｓ／ ｌ ＩｎＡｓ）で作られた結合レベル
の高い超格子構造１０を含む真性領域工をもつＰＩＮタ
イプのダイオード５を含んでいる。
ダイオードの領域Ｎは、例えば８０マイクロメートルの
厚みをもつＩｎＰ−ｎ”でできた基板６及びこの基板の
上の厚み０．１マイクロメートルのＡｌＩｎＡｓ−ｎ製
の緩衝層８を含んでいる。
厚みをもつＩｎＰ−ｎ”でできた基板６及びこの基板の
上の厚み０．１マイクロメートルのＡｌＩｎＡｓ−ｎ製
の緩衝層８を含んでいる。
超格子構造は、ダイオード５内で最も高い光屈折率を有
し、各々厚み１．５ｎｍの非意図的にドーピングされた
Ａｌ２ＩｎＡ５の１０層と交互になっている各各厚み６
止の非意図的にドーピングされたＧａＩｎＡｓ１０層を
含んでいる。
し、各々厚み１．５ｎｍの非意図的にドーピングされた
Ａｌ２ＩｎＡ５の１０層と交互になっている各各厚み６
止の非意図的にドーピングされたＧａＩｎＡｓ１０層を
含んでいる。
領域Ｉは同様に２つの同一の多重層１２及び１４も含ん
でおり、これらの層の間には超格子構造が置かれ、これ
らの層の光屈折率は超格子構造のものよりも低いが、領
域Ｎ及びＰのものよりは高い。
でおり、これらの層の間には超格子構造が置かれ、これ
らの層の光屈折率は超格子構造のものよりも低いが、領
域Ｎ及びＰのものよりは高い。
なおＮとＰの光屈折率は同じである。
多重層１２及び１４の各々は、各々厚み３．７ｎｍの非
意図的にドーピングされたＡｌ２ＩｎＡｓの１２層と交
互になっている、各々厚み２．７ｎｍの非意図的にドー
ピングされたＧａＩｎＡｓの１２の層を含んでいる。
意図的にドーピングされたＡｌ２ＩｎＡｓの１２層と交
互になっている、各々厚み２．７ｎｍの非意図的にドー
ピングされたＧａＩｎＡｓの１２の層を含んでいる。
ダイオードの領域Ｐは、厚み２マイクロメートルのＡｌ
ＩｎＡｓ−ｐでできた封じ込め層１６を一層含んでいる
。領域Ｐは、その上、層１６の上に厚み０．１マイクロ
メートルのＧａＩｎＡｓ−ｐ土製の接触層１８を一層含
んでいる。
ＩｎＡｓ−ｐでできた封じ込め層１６を一層含んでいる
。領域Ｐは、その上、層１６の上に厚み０．１マイクロ
メートルのＧａＩｎＡｓ−ｐ土製の接触層１８を一層含
んでいる。
第９−Ａ図には、超格子構造の成長方向Ｚを示した。こ
の方法２は、超格子構造の層の平面に対して垂直である
。
の方法２は、超格子構造の層の平面に対して垂直である
。
例えば金製の金属層２０及び２２は、それぞれ、基板６
の自由面及び層１８の自由面の上に沈着させられている
。金属層２０及び２２により構成されている電極間に可
変電圧Ｖを適用するため、適当な制御手段２４が具備さ
れている。
の自由面及び層１８の自由面の上に沈着させられている
。金属層２０及び２２により構成されている電極間に可
変電圧Ｖを適用するため、適当な制御手段２４が具備さ
れている。
ダイオード５内において、非意図的にドーピングされた
領域内の電界はｖ＝０の場合ゼロではなく、自己構築さ
れた電界に等しい。この電界は、ここでは−〇、５ｖに
等しい偏光電圧Ｖｌについてゼロになる。Ｚに平行な弱
い電界が電圧ＶをＶ１＝−０，５ＶからＶ２＝ ＋ ０
．５Ｖまで変化させることによって（これはｌｖのエク
スカーションに相当する）、領域Ｉに適用される。慣習
的に、偏光電圧は、ダイオードの逆状態においてプラス
として計数される。
領域内の電界はｖ＝０の場合ゼロではなく、自己構築さ
れた電界に等しい。この電界は、ここでは−〇、５ｖに
等しい偏光電圧Ｖｌについてゼロになる。Ｚに平行な弱
い電界が電圧ＶをＶ１＝−０，５ＶからＶ２＝ ＋ ０
．５Ｖまで変化させることによって（これはｌｖのエク
スカーションに相当する）、領域Ｉに適用される。慣習
的に、偏光電圧は、ダイオードの逆状態においてプラス
として計数される。
光学形状でのデジタル信号の伝送分野においては、手段
２４は、Ｖをｖｌからｖ２まで及び逆に移行させるため
に具備される。
２４は、Ｖをｖｌからｖ２まで及び逆に移行させるため
に具備される。
第９−Ａ図に表わされている構造は、約１．５マイクロ
メートルの波長をもつ層（作動ＴＥ）の平面内で直線的
に偏光された光ビーム２６の変調に対して適合させられ
ている。このビーム２６は、レーザーダイオード（図示
せず）といった適当な手段により生成され、射出された
光の強度の最大値が超格子構造のレベルにくるように、
ダイオード５の面のうちＺ方向に平行な面内で、超格子
構造１０のレベルでＺ方向に垂直に射出される（第９−
Ｂ−ｎ図）。
メートルの波長をもつ層（作動ＴＥ）の平面内で直線的
に偏光された光ビーム２６の変調に対して適合させられ
ている。このビーム２６は、レーザーダイオード（図示
せず）といった適当な手段により生成され、射出された
光の強度の最大値が超格子構造のレベルにくるように、
ダイオード５の面のうちＺ方向に平行な面内で、超格子
構造１０のレベルでＺ方向に垂直に射出される（第９−
Ｂ−ｎ図）。
■が■１に等しい場合、超格子構造は透明であり、射出
された光は、きわめて低い吸収でこの構造の中を横断す
る。逆にＶが■２に等しい場合、超格子構造は不透明に
なる。
された光は、きわめて低い吸収でこの構造の中を横断す
る。逆にＶが■２に等しい場合、超格子構造は不透明に
なる。
２つの層１２及び１４はここでは光の封じ込めすなわち
「導波」構成において超格子構造内に含まれている光の
エネルギーの割合を増加させることができるようにする
。
「導波」構成において超格子構造内に含まれている光の
エネルギーの割合を増加させることができるようにする
。
しかしながら、（電気吸収性の）超格子構造は、真性領
域Ｉ全てを占有することもでき、この場合、層１２及び
１４は削除される。
域Ｉ全てを占有することもでき、この場合、層１２及び
１４は削除される。
第９−Ａ図の構造のようなタイプのブロック構造ＰＩＮ
を基板まで彫刻することにより、幅１００マ、ｆクロメ
−ドルのリボン状の平担な導波路を実現した。次にＰ側
及びＮ側に電極を沈着させた。こうして、襞間により複
数個の形で長さ５６０マイクロメートルの導波路を得る
ことができた。
を基板まで彫刻することにより、幅１００マ、ｆクロメ
−ドルのリボン状の平担な導波路を実現した。次にＰ側
及びＮ側に電極を沈着させた。こうして、襞間により複
数個の形で長さ５６０マイクロメートルの導波路を得る
ことができた。
変調装置として用いられるこの導波路の特性は、第１０
図に示されている。この図には、ダイオードを偏極する
ため装置のＰＩＮダイオードに対して適用する逆電圧■
に応じてのこの装置の出力端における任意の単位で表わ
された光の強度の変動曲線が見られる。
図に示されている。この図には、ダイオードを偏極する
ため装置のＰＩＮダイオードに対して適用する逆電圧■
に応じてのこの装置の出力端における任意の単位で表わ
された光の強度の変動曲線が見られる。
超格子構造の層（ＴＥ）の平面内で直線的に偏光された
波長１．５５マイクロメートルの光ビームについて、２
０ｄＢ （９９％）吸光係数が得られ、制御電圧は１Ｖ
であった。別途測定された過渡状態での減衰は３ｄＢ未
満であった。
波長１．５５マイクロメートルの光ビームについて、２
０ｄＢ （９９％）吸光係数が得られ、制御電圧は１Ｖ
であった。別途測定された過渡状態での減衰は３ｄＢ未
満であった。
彫刻されたリボンの幅を減らすことにより、容易に幅狭
のリボン導波路（２次元封じ込めの）を得ることができ
る。
のリボン導波路（２次元封じ込めの）を得ることができ
る。
第１図は、「垂直」タイプの構成（Ａ）及び「導波」タ
イプの構成（Ｂ）において光ビームと相互作用する電気
吸収性材料を含む真性領域ＩをもつＰＩＮタイプのダイ
オードを概略的に示しており、これについてはすでに記
述されている。 第２図は、電界が無い状態（Ａ）及び電界が存在する状
態（Ｂ）での材料の帯構造を概略的に示しており、これ
についてはすでに記述されている。 第３図は、電界が無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び電界がある状
態（Ｅ≠０）での半導体材料の吸収スペクトルを示して
おり、これについてはすでに記述されている。 第４図は、電界が無い状態（Ａ）及び電界がある状態（
Ｂ）での量子ウェルの帯構造を示しており、これについ
てはすでに記述されている。 第５図は、電界が無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び電界がある状
態（Ｅ≠０）での量子ウェル構造の吸収スペクトルと表
わしており、これについてはすでに記述されている。 第６図は、分離された量子ウェル（Ａ）及び結合レベル
の高い超格子構造のそれぞれの帯構造を示しており、こ
れについてはすでに記述されている。 第７図は、超格子構造の成長方向に沿って導かれた弱い
電界の存在する中での結合レベルの高い超格子構造の帯
構造を示している。 第８図は、電界の無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び弱い電界が存
在する状態（Ｅ≠０）での結合レベルの高い超格子構造
の吸収スペクトルを表わしている。 第９図は、ＰＩＮダイオードを含む本発明に従った変調
用装置を示しくＡ）、同様に、相当する光屈折率の曲線
（Ｂ−１）及びＰＩＮダイオードのゾーンＩにより導か
れた光の強度の曲線（Ｂ−１１）も示している。 第１０図は、装置に適用された逆側光電圧■に応じての
、第９図の装置のタイプの装置の出力端における光の強
度Ｉｓの変動を示している。 ５・・・ダイオード、１０・・・超格子構造、１２．１
４ ・・・多重層、２４・・・制御手段。
イプの構成（Ｂ）において光ビームと相互作用する電気
吸収性材料を含む真性領域ＩをもつＰＩＮタイプのダイ
オードを概略的に示しており、これについてはすでに記
述されている。 第２図は、電界が無い状態（Ａ）及び電界が存在する状
態（Ｂ）での材料の帯構造を概略的に示しており、これ
についてはすでに記述されている。 第３図は、電界が無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び電界がある状
態（Ｅ≠０）での半導体材料の吸収スペクトルを示して
おり、これについてはすでに記述されている。 第４図は、電界が無い状態（Ａ）及び電界がある状態（
Ｂ）での量子ウェルの帯構造を示しており、これについ
てはすでに記述されている。 第５図は、電界が無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び電界がある状
態（Ｅ≠０）での量子ウェル構造の吸収スペクトルと表
わしており、これについてはすでに記述されている。 第６図は、分離された量子ウェル（Ａ）及び結合レベル
の高い超格子構造のそれぞれの帯構造を示しており、こ
れについてはすでに記述されている。 第７図は、超格子構造の成長方向に沿って導かれた弱い
電界の存在する中での結合レベルの高い超格子構造の帯
構造を示している。 第８図は、電界の無い状態（Ｅ＝Ｏ）及び弱い電界が存
在する状態（Ｅ≠０）での結合レベルの高い超格子構造
の吸収スペクトルを表わしている。 第９図は、ＰＩＮダイオードを含む本発明に従った変調
用装置を示しくＡ）、同様に、相当する光屈折率の曲線
（Ｂ−１）及びＰＩＮダイオードのゾーンＩにより導か
れた光の強度の曲線（Ｂ−１１）も示している。 第１０図は、装置に適用された逆側光電圧■に応じての
、第９図の装置のタイプの装置の出力端における光の強
度Ｉｓの変動を示している。 ５・・・ダイオード、１０・・・超格子構造、１２．１
４ ・・・多重層、２４・・・制御手段。
Claims (8)
- （１）光ビームの強度の変調方法において、電気吸収性
半導体要素の中に光ビームを射出する段階、及び この要素に対し、光ビームの強度を変化させるべく時間
の経過につれて変化させることのできる振幅をもつ電界
を適用する段階、 を含む方法であって、電気吸収性要素は、超格子構造の
成長方向を構成する１つの方向（Ｚ）に従って、積上げ
られた層をもつ結合レベルの高い超格子構造（１０）を
含んでいること、光ビームはこの超格子構造の層の平面
に対して平行にこの超格子構造の中に射出されること、
この超格子構造はこのように射出された光ビームを誘導
するために具備されていること、電界は弱く、超格子構
造の成長方向に従って適用され、このため電界が無い場
合超格子構造が透明であるような波長領域において低エ
ネルギーの斜交遷移の出現がひき起こされること、又超
格子構造（１０）は、光ビームの波長（ｌ１）がこの領
域内に含まれるようなものであることを特徴とする方法
。 - （２）超格子構造の厚みは約０．５マイクロメートルで
あり、電界は約１Ｖの要素制御電圧について得られるこ
とを特徴とする、請求項（１）に記載の方法。 - （３）超格子構造（１０）は、光導波路の中心部（Ｉ）
の中に含まれ、この導波路は間に中心部がある二枚の層
（Ｐ、Ｎ、）を含んで成り、これらの層のそれぞれの光
屈折率は超格子構造（１０）の光屈折率よりも低いこと
を特徴とする、請求項（１）に記載の方法。 - （４）導波路は、偏極されるＰＩＮタイプのダイオード
であり、その真性領域 I には超格子構造が含まれ、そ
の領域Ｐ及びＮは超格子構造（１０）の光屈折率より低
い光屈折率を有していることを特徴とする、請求項（３
）に記載の方法。 - （５）光ビームの波長は約１．５マイクロメートルであ
り、超格子構造はＧａＩｎＡｓとＡｌＩｎＡｓの交互の
層の積重ねであることを特徴とする、請求項（１）に記
載の方法。 - （６）光ビームの波長は約１．５マイクロメートルであ
り、超格子構造は、ＧａＩｎＡｓとＩｎＰの交互の層の
積重ねであることを特徴とする、請求項（１）に記載の
方法。 - （７）光ビームの波長は約０．８マイクロメートルであ
り、超格子構造はＧａＡとＧａＡｌＡｓの交互の層の積
重ねであることを特徴とする、請求項（１）に記載の方
法。 - （８）光ビームの強度の変調装置において、光ビームを
受けとるための電気吸収性の半導体要素、及び この要素に電圧を加え、光ビームの強度を変化させるべ
く時間の経過につれてこの電圧の振幅を変化させるため
の制御手段（２４）、 を含む装置であって、電気吸収性要素には、超格子構造
の成長方向を構成する１つの方向（Ｚ）に従って積重ね
られた層をもつ結合レベルの高い超格子構造（１０）が
含まれていること、この超格子構造は、その層の平面に
対して平行に光ビームが超格子構造内に射出されたとき
この光ビームを誘導するために具備されていること、超
格子構造の成長方向に対し平行な弱い電界を超格子構造
内に生み出すような電圧を加え、こうして電界がない場
合には超格子構造が透明であるような波長領域内での低
エネルギー斜交遷移の出現を誘発するための制御手段（
２４）が具備されていること、及びこの超格子構造（１
０）は、光ビームの波長（ｌ１）がこの領域内に含まれ
るようなものであることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8915909 | 1989-12-01 | ||
| FR8915909A FR2655433B1 (fr) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | Procede et dispositif de modulation electro-optique, utilisant la transition oblique a basse energie d'un super-reseau tres couple. |
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|---|---|
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| US4716449A (en) * | 1984-03-14 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical device |
| US4546244A (en) * | 1984-03-14 | 1985-10-08 | At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical device |
| US4679061A (en) * | 1985-06-14 | 1987-07-07 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Superlattice photoconductor |
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| US4800262A (en) * | 1987-12-31 | 1989-01-24 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Tri-state optical device with quantum well absorption |
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-
1989
- 1989-12-01 FR FR8915909A patent/FR2655433B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-11-29 CA CA002031134A patent/CA2031134A1/fr not_active Abandoned
- 1990-11-29 DE DE69017415T patent/DE69017415T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-29 EP EP90403402A patent/EP0436413B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-30 JP JP2330817A patent/JPH03189615A/ja active Pending
- 1990-12-03 US US07/620,572 patent/US5073809A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| EP0436413A1 (fr) | 1991-07-10 |
| US5073809A (en) | 1991-12-17 |
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