JPH0369925A - 半導体光変調器 - Google Patents

半導体光変調器

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JPH0369925A
JPH0369925A JP1204822A JP20482289A JPH0369925A JP H0369925 A JPH0369925 A JP H0369925A JP 1204822 A JP1204822 A JP 1204822A JP 20482289 A JP20482289 A JP 20482289A JP H0369925 A JPH0369925 A JP H0369925A
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JP
Japan
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waveguide
layer
waveguide layer
electrode
optical modulator
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JP1204822A
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English (en)
Inventor
Haruhisa Soda
晴久 雙田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/313Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
    • G02F1/3132Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
    • G02F1/3133Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type the optical waveguides being made of semiconducting materials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
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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】 〔概要〕 例えば、分布帰還型半導体レーザなどと組み合わせて超
高速光伝送システム用光源を構成するのに用いて好適な
半導体光変調器に関し、波長チャーピングがない方向性
結合型光変調器でありながら、通常の光ファイバを結合
して、容易に変調光のみを取り出し得るようにすること
を目的とし、 基板上に順に積層された第一の導波路である導波層及び
分離層及び第二の導波路である導波層と、該第一の導波
路である導波層或いは第二の導波路である導波層の何れ
か一方を進行中の光を他方にスイッチングする為に該一
方の導波層に於ける屈折率を変化させる逆方向電圧を印
加する方向性結合型光変調器部分の電極と、該第一の導
波路である導波層或いは第二の導波路である導波層の何
れか一方に連なって形成され且つ出力ポートを有する導
波層及び何れか他方に連なって形成された光吸収層と、
該光吸収層に前記レーザ光が入射した場合にはエネルギ
を光電流として費消させる為に逆方向電圧を印加する光
吸収器部分の電極とを備えてなるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば、分布帰還(d i s t r i
 buted  f eedback:DFB)型半導
体レーザなどと組み合わせて超高速光伝送システム用光
源を構成するのに用いて好適な半導体光変調器に関する
現在、光伝送システムでは大容量化が進められていて、
それを達成するのには光源として用いられているDFB
型半導体レーザなどの高速応答性を向上することが不可
欠である。
〔従来の技術〕
半導体レーザを10〔ギガビット/秒〕程度の超高速で
変調した場合、発振波長にチャーピングを招来する緩和
振動を抑制しないと消光比が劣化して良質な光伝送を期
待できない。そこで、半導体レーザを直接変調する方式
に比較して緩和振動が著しく少ない外部変調方式が試み
られている。
第2図はそのような外部変調を行うのに好適とされてい
る方向性結合型光変調器を説明する為の要部切断側面図
を表している。
図に於いて、1はn型1nP基板、2は第一の導波路で
あるn型GaInAsP導波層、3は第一の導波路と第
二の導波路との間に介在するn型InP分離層、4は第
二の導波路であるn型GaInAsP導波層、5はp型
1nPキャップ層、6はp側電極、7はn側電極、9は
変調用電源、P、は人力ポート、Pot及びPoZは出
力ポートをそれぞれ示している。尚、n型Ga1nAs
P導波層2及び4の組成は波長感度APLにして1.3
〔μm〕である。
図示の方向性結合型光変調器に於いては、出力ポートP
−を側の伝播定数をβ1、出力ポートP02側の伝播定
数をβ2とすると、Δβ=β2−β1を変化させること
に依って、光を出力ポートP61とPotとの間をスイ
ッチングさせるようにしている。
そのΔβ=β2−β1を変化させるには、変調用電源9
から電極6及び7間に逆バイアス電圧を印加し、第二の
導波路であるn型Ga1nAsP導波層4に於ける屈折
率を変化させることに依って行う。尚、この場合、入力
ポートPH1から入射するレーザ光の波長は、例えば1
.55Cμm〕程度とする。
この半導体光変調器に依ってレーザ光の変調を行った場
合、例えば、光吸収型変調器で変調した場合のように、
変調の立ち下がり及び立ち上がり時に関連する発振波長
のチャーピングは発生しない。
〔発明が解決しようとする課題〕
第2図に見られる半導体光変調器に於いては、n型Ga
InAsP導波層2とn型Ga 1 nAsP導波層4
との間に介在するn型1nP分離層3の厚さは約0.5
〔μm〕程度とすることで、良好な光のスイッチング、
従って、変調が可能である。
ところで、現在、多用されている光ファイバのコア径は
約10〔μm〕程度であり、このような光ファイバのコ
ア中心を出力ポートpotに合致させて取り付けた場合
であっても、出力ポートP。1及びPO2の間が高々0
.5〔μm〕程度であるところから、該光ファイバには
出力ポートP。2からの出射光も入射されてしまい、そ
の結果、光は連続したものとなって変調することはでき
ない。
本発明は、波長チャーピングがない方向性結合型光変調
器でありながら、通常の光ファイバを結合して、容易に
変調光のみを取り出し得るようにする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明に依る半導体光変調器の原理を説明する
為の要部切断側面図を表している。
図に於いて、MDは方向性結合型光変調器部分、ADは
光吸収器部分、1は基板、2は第一の導波路である導波
層、3は第一の導波路と第二の導波路との間に介在する
分離層、4は第二の導波路である導波層、4′は光吸収
層、5はクラツド層、6は光変調器部分MDに於ける電
極、6′は光吸収器部分ADに於ける電極、7はn側電
極、8は無反射コーテイング膜、9は変調用電源、10
は光吸収弱部分ADにバイアス電圧を印加する為の電源
、P、は入力ポート、Poは出力ポートをそれぞれ示し
ている。尚、図には現れていないが、導波層2及び4な
どは高抵抗の埋め込み層で埋め込まれ、横方向の光閉じ
込めが行われている。
この半導体光変調器では、入カポーt−Piから入射、
されたレーザ光は、光変調器部分MDに於ける第二の導
波路である導波層4を進行している際、変調用電源9か
ら電極6に逆極性パルス電圧が印加されると、結合長を
越える点で第一の導波路である導波層2にスイッチング
されて進行し、光吸収弱部分ADに於ける第一の導波路
である導波層4を介して出力ポー1−P、から出射され
る。然しなから、変調器用電源9から電極6に逆極性パ
ルスが印加されない場合、レーザ光は第一の導波路であ
る導波層2にスイッチングされることなく、そのまま第
二の導波路である導波層4を進行して光吸収弱部分AD
に於ける光吸収層4′に入射し、そこで光電流となって
費消され、外には出射されない。従って、光ファイバの
コア中心は第一の導波路である導波層2に合わせて取り
付ければ、確実に変調されたレーザ光を取り出すことが
でき、第2図に見られる出力ポートP02に相当する部
分からレーザ光が入射されることはない。
前記したようなことから、本発明に於ける半導体光変調
器に於いては、基板(例えばn型1nP基板1)上に順
に積層された第一の導波路である導波N(例えばn型1
nGaAsP導波層2)及び分離層(例えばn型InP
分離層3)及び第二の導波路である導波層(例えばn型
1nGaAsP導波層4)と、該第一の導波路である導
波層或いは第二の導波路である導波層の何れか一方を進
行中の光を他方にスイッチングする為に該一方の導波層
に於ける屈折率を変化させる電流を流す方向性結合型光
変調器部分(例えば方向性結合型光変調器部分MD)の
電極(例えば電極6)と、該第一の導波路である導波層
或いは第二の導波路である導波層の何れか一方に連なっ
て形成され且つ出力ポート(例えば出力ポートド0)を
有する導波層(例えばn型1nGaAsp導波層2〉及
び何れか他方に連なって形成された光吸収層(例えばn
型InGaAsP光吸収層4′)と、該光吸収層に前記
レーザ光が入射した場合にはエネルギを光電流として費
消させる為にバイアス電流を流す光吸収器部分(例えば
光吸収弱部分AD)の電極(例えば電極6′)とを備え
ている。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、第一の導波路である導波層
と第二の導波路である導波層との間の分離層が方向性結
合型光変調を行うのに充分な程度の厚さであっても、出
力ポートに結合された光ファイバには確実に変調された
レーザ光のみが入射され、従って、波長チャーピングが
ない良質の光伝送を行うことができる。
〔実施例〕
第1図に見られる半導体光変調器について実施例を説明
する。
図示の各部分に関する主要なデータを例示すると次の通
りである。
(1)  方向性結合型光変調器部分MDについて長さ
:500  (μm〕 (2)光吸収弱部分ADについて 長さ[00(μm〕 (3)基板1について 材料:InP 導電型:n 不純@t) : S n 不純物濃度:2X10’θ (am−’)(4)導波層
2について 材料: I nGaAs P ホトルミネセンス波長λPL:1.3Cμm〕導電型:
n 不純物:Sn 不純物濃度: 5 X I Q”  (cm−’)厚さ
:0.15(μm〕 (5)  分離層3について 材料: InP 導電型:n 不純物:Sn 不純物濃度:5X10I7Ccm−3〕厚さ:0.1〜
0.2 〔μm〕 (6)  導波層4について 材料: InGaAsP ホトルミネセンス波長λFL:1.3(μm〕導電導電
型 :線物:Sn 不純物濃度: 5 x l Q10(a++−3)厚さ
:0.15(μm〕 (7)光吸収N4’について 材料: InGaAsp ホトルミネセンス波長λPL:1.55(μm〕m3以
上導電型 :線物:Sn 不純物濃度: 5 X I 017(C!1l−3)厚
さ:0.15(μm) (8)  クラソド層5について 材料:InP 導電型:p 不純物:Cd 不純物濃度: 7 X I Q”  (am−’)厚さ
:1 〔μm〕 (9)電極6について 材料: T i P t / A u 厚さ:3000  (人〕 0ω 電極6′について 材料: T i P を 厚さ:3000  (人〕 αυ 電極7について 材料:AuGe 厚さ:2000  (人〕 (2)無反射コーテイング膜8について材料:例えばS
iN 厚さ:2000  (人〕 α31変調用電源9について 電圧:0〜−5〔v〕 Q41  バイアス電源10について 電圧ニー5(’V)固定 である。
この半導体光変調器に於いて、例えば、波長が1.55
 Cμm〕のレーザ光が光変調器部分MDの第二の導波
路である導波層4を通過して光吸収器部分ADに於ける
光吸収層4′に入射された場合、光吸収層4′に於ける
エネルギ・バンド・ギヤングは小さいので、そこに前記
レーザ光が入射されると電子及び正孔が発生し、所謂、
光電流となって光エネルギが費消されてしまうので、レ
ーザ光は出射されない。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体光変調器に於いては、基板上に順に
積層された第一の導波路である導波層及び分離層及び第
二の導波路である導波層と、該第一の導波路である導波
層或いは第二の導波路である導波層の何れか一方を進行
中の光を他方にスイッチングする為に該一方の導波層に
於ける屈折率を変化させる逆方向電圧を印加する方向性
結合型光変調器部分の電極と、該第一の導波路である導
波層或いは第二の導波路である導波層の何れか一方に連
なって形成され且つ出力ポートを有する導波層及び何れ
か他方に連なって形成された光吸収層と、該光吸収層に
前記レーザ光が入射した場合にはエネルギを光電流とし
て費消させる為に逆方向電圧を印加する光吸収器部骨の
電極とを備えてなるよう構成する。
前記構成を採ることに依り、第一の導波路である導波層
と第二の導波路である導波層との間の分離層が方向性結
合型光変調を行うのに充分な程度の厚さであっても、出
力ポートに結合された光ファイバには確実に変調された
レーザ光のみが入射され、従って、波長チャーピングが
ない良質の光伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に依る半導体光変調器の原理を説明する
為の要部切断側面図、第2図は外部変調を行うのに好適
とされている方向性結合型光変調器を説明する為の要部
切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、工はn型InP基板、2は第一の導波路で
あるn型Ga I nAs P導波層、3は第一の導波
路と第二の導波路との間に介在するn型InP分離層、
4は第二の導波路であるn型GaInAsP導波層、4
′はn型GarnAsP光吸収層、5はp型InPクラ
ッド層、6は方向性結合型光変調器部分MDに於けるp
側電極、6′は光吸収器部分ADに於けるp側電極、7
はn側電極、8は無反射コーテイング膜、9は変調用電
源、10は光吸収器部分ADにバイアス電圧を印加する
為の電源、P、は入力ポート、Poは出力ポートをそれ
ぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板上に順に積層された第一の導波路である導波層及び
    分離層及び第二の導波路である導波層と、該第一の導波
    路である導波層或いは第二の導波路である導波層の何れ
    か一方を進行中の光を他方にスイッチングする為に該一
    方の導波層に於ける屈折率を変化させる逆方向電圧を印
    加する方向性結合型光変調器部分の電極と、 該第一の導波路である導波層或いは第二の導波路である
    導波層の何れか一方に連なって形成され且つ出力ポート
    を有する導波層及び何れか他方に連なって形成された光
    吸収層と、 該光吸収層に前記レーザ光が入射した場合にはエネルギ
    を光電流として費消させる為に逆方向電圧を印加する光
    吸収器部分の電極と を備えてなることを特徴とする半導体光変調器。
JP1204822A 1989-08-09 1989-08-09 半導体光変調器 Pending JPH0369925A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5528413A (en) * 1993-02-12 1996-06-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor light intensity modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5528413A (en) * 1993-02-12 1996-06-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor light intensity modulator

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