JPH04163986A - 半導体面型光変調素子 - Google Patents
半導体面型光変調素子Info
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- JPH04163986A JPH04163986A JP2291269A JP29126990A JPH04163986A JP H04163986 A JPH04163986 A JP H04163986A JP 2291269 A JP2291269 A JP 2291269A JP 29126990 A JP29126990 A JP 29126990A JP H04163986 A JPH04163986 A JP H04163986A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 19
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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、各種光回路、光情報処理装置等において用い
られる光スィッチ等の半導体面型光変調素子に関する。
られる光スィッチ等の半導体面型光変調素子に関する。
従来の技術
従来、この種の光スィッチとしては例えば特開昭５８−
５０５１７号公報に示されるものがある。
５０５１７号公報に示されるものがある。
第５図及び第６図はその構成例を示すもので、入力用光
導波路ｌ・出力用光導波路２間を、導波部１造を持つ半
導体ＰＮ接合素子（光スイツチ素子）３により光結合し
たものである。このＰＮ接合素子３は例えばＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓのダブルヘテロ接合
型の半導体レーザ構造のものである。注入電流印加用電
圧■（ＲＬは負荷抵抗）によるＰＮ接合素子３への注入
電流をオン・オフさせることにより、導波部での利得が
制御され、出力光のスイッチ動作が行われる。第６図は
２×２マトリックススイッチ構成例を示し、４は光分岐
回路、５は光合波回路である。
導波路ｌ・出力用光導波路２間を、導波部１造を持つ半
導体ＰＮ接合素子（光スイツチ素子）３により光結合し
たものである。このＰＮ接合素子３は例えばＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓのダブルヘテロ接合
型の半導体レーザ構造のものである。注入電流印加用電
圧■（ＲＬは負荷抵抗）によるＰＮ接合素子３への注入
電流をオン・オフさせることにより、導波部での利得が
制御され、出力光のスイッチ動作が行われる。第６図は
２×２マトリックススイッチ構成例を示し、４は光分岐
回路、５は光合波回路である。
また、直型半導体光増幅器としては、特開平１−３１２
８７９号公報に示されるものがある。第７図はその構成
例を示すもので、柱状に形成された活性層６の側面を、
これよりエネルギーギャップが大きく、低屈折率のクラ
ッド層７により埋込んだ構造を有し、電極８から電流を
注入することにより出力光を変調させるものである。９
は絶縁膜である。
８７９号公報に示されるものがある。第７図はその構成
例を示すもので、柱状に形成された活性層６の側面を、
これよりエネルギーギャップが大きく、低屈折率のクラ
ッド層７により埋込んだ構造を有し、電極８から電流を
注入することにより出力光を変調させるものである。９
は絶縁膜である。
発明が解決しようとする課題
特開昭５８−５０５１７号公報方式による場合、基板面
に平行な活性層を有するため、その製造上、増幅利得が
偏波面依存性を持つものとなってしまう。また、基本的
には、面内での導波光を制御するため、二次元アレイ状
に集積化させることは困難である。
に平行な活性層を有するため、その製造上、増幅利得が
偏波面依存性を持つものとなってしまう。また、基本的
には、面内での導波光を制御するため、二次元アレイ状
に集積化させることは困難である。
一方、特開平１−３１２８７９号公報方式による場合、
二次元アレイ化は可能であるが、柱状に活性層６をエツ
チングしたり、埋込み再結晶成長させるため、素子加工
が複雑となり、生産性の悪いものである。
二次元アレイ化は可能であるが、柱状に活性層６をエツ
チングしたり、埋込み再結晶成長させるため、素子加工
が複雑となり、生産性の悪いものである。
課題を解決するための手段
半導体基板上に、活性層の厚さ方向両面をこの”活性層
より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶層により挾
み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型光変調素子
において、二重ヘテロ構造の積層方向両面に、積層方向
に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極を分割形成し
、これらの電極間に極性可変の電圧を印加する電源手段
を接続した。
より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶層により挾
み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型光変調素子
において、二重ヘテロ構造の積層方向両面に、積層方向
に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極を分割形成し
、これらの電極間に極性可変の電圧を印加する電源手段
を接続した。
作用
二重ヘテロ構造の積層方向両面に形成した電極に印加す
る電圧の極性を切換え、活性層に対する電流注入方向を
切換えることにより、活性層は再結合化領域となったり
損失領域となったとする。
る電圧の極性を切換え、活性層に対する電流注入方向を
切換えることにより、活性層は再結合化領域となったり
損失領域となったとする。
この時、電極は全面には形成されておらず、信号光の光
路を挾んで分割形成されているので、電極のない活性層
部分では電圧対応部分とは逆の特性を示し、例えば電極
対応部分の活性層領域が損失領域となった場合、信号光
に対して吸収性を示し、逆極性の電圧を印加した場合に
は信号光は活性層で殆ど吸収されず出力されることにな
る。よって、信号光の光路における活性層の吸収を制御
することで出力光を変調制御できる。このような光変調
素子は二重ヘテロ構造の通常の半導体レーザをベースと
するもので集積化に適し、かつ、小型で生産性のよいも
ので、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成する
ことにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実
現できる。
路を挾んで分割形成されているので、電極のない活性層
部分では電圧対応部分とは逆の特性を示し、例えば電極
対応部分の活性層領域が損失領域となった場合、信号光
に対して吸収性を示し、逆極性の電圧を印加した場合に
は信号光は活性層で殆ど吸収されず出力されることにな
る。よって、信号光の光路における活性層の吸収を制御
することで出力光を変調制御できる。このような光変調
素子は二重ヘテロ構造の通常の半導体レーザをベースと
するもので集積化に適し、かつ、小型で生産性のよいも
ので、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成する
ことにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実
現できる。
実施例
本発明の第一の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。
明する。
まず、概念的に示す第１図により基本構成及び動作を説
明する。本実施例の光変調素子２０は、基本的には、半
導体基板２１上に半導体結晶を順次積層した構造で、活
性層２２を、この活性層２２より禁止帯幅の大きな半導
体層２３．２４で挾み込んだ二重ヘテロ接合構造を有す
る。即ち、通常の半導体レーザと同じ構造である。２５
はキャップ層である。
明する。本実施例の光変調素子２０は、基本的には、半
導体基板２１上に半導体結晶を順次積層した構造で、活
性層２２を、この活性層２２より禁止帯幅の大きな半導
体層２３．２４で挾み込んだ二重ヘテロ接合構造を有す
る。即ち、通常の半導体レーザと同じ構造である。２５
はキャップ層である。
しかして、積層方向の両面には一対の電極２６゜２７が
形成されるが、これらの電極２６．２７は中間部分を積
層方向に信号光２８を入出力させる、ように左右に分割
され、各々電極２６ ａ、 ２６ ｂ。
形成されるが、これらの電極２６．２７は中間部分を積
層方向に信号光２８を入出力させる、ように左右に分割
され、各々電極２６ ａ、 ２６ ｂ。
２７ａ、２７ｂとして形成されている。
より具体的には、ｎ形のＧａＡｓ基板２１上に通常の半
導体結晶プロセスを用いてｎ形のＡｏｘＱａ、−ＸＡｓ
（通常、ｘ＝０．３５〜０．５）のクラッド層２３
、ｐ形のＧａＡＳによる活性層２２、ｐ形のＡ Ｑ ｘ
Ｇ ａ １−ＸＡ ｓのクラッド層２４及びｐ形のＧａ
Ａｓのキャップ層２５を順次積層した構造で、両面に電
極２６ａ、２６ｂ、２７ａ。
導体結晶プロセスを用いてｎ形のＡｏｘＱａ、−ＸＡｓ
（通常、ｘ＝０．３５〜０．５）のクラッド層２３
、ｐ形のＧａＡＳによる活性層２２、ｐ形のＡ Ｑ ｘ
Ｇ ａ １−ＸＡ ｓのクラッド層２４及びｐ形のＧａ
Ａｓのキャップ層２５を順次積層した構造で、両面に電
極２６ａ、２６ｂ、２７ａ。
２７ｂを分割形成する。これらの電極２６ａ、２７ａ間
及び電極２６ｂ、２７ｂ間には極性可変（順方向／逆方
向）の電圧を印加する電源手段（図示せず）が接続され
ている。
及び電極２６ｂ、２７ｂ間には極性可変（順方向／逆方
向）の電圧を印加する電源手段（図示せず）が接続され
ている。
なお、基板２１の中ｒ＃Ｉｊ部分にはエツチングにより
窓２１ａが形成され、信号光２８の基板２１による吸収
が防止されている。
窓２１ａが形成され、信号光２８の基板２１による吸収
が防止されている。
このような構成において、第１図により動作原理を説明
する。いま、電極２６ａ、２７ａ間及び電極２６ｂ、２
７ｂ間に電圧を印加し、電極２６ａ、２６ｂ側から電流
を注入すると、電極２６ａ。
する。いま、電極２６ａ、２７ａ間及び電極２６ｂ、２
７ｂ間に電圧を印加し、電極２６ａ、２６ｂ側から電流
を注入すると、電極２６ａ。
２６ｂ下の対応する活性層部分２２ａ、２２ｂで再結合
が生じ、二重ヘテロ構造とへき開により形成された端面
の反射鏡２９ａ、２９ｂとにより発生した光は共振器内
を伝搬する。この時、電極２６．２７が分割形成されて
おり、活性層２２の中間部分２２ｃは、通常、損失領域
となるが、注入電流を増していくとこの中間部分２２ｃ
の吸収は飽和する。この状態で、信号光２８を中間部分
２２Ｃに向けて積層方向に入射させると、信号光２８の
波長が活性層２２のバンドギャップ近傍の場合、吸収さ
れず積層方向に伝搬し出力される。
が生じ、二重ヘテロ構造とへき開により形成された端面
の反射鏡２９ａ、２９ｂとにより発生した光は共振器内
を伝搬する。この時、電極２６．２７が分割形成されて
おり、活性層２２の中間部分２２ｃは、通常、損失領域
となるが、注入電流を増していくとこの中間部分２２ｃ
の吸収は飽和する。この状態で、信号光２８を中間部分
２２Ｃに向けて積層方向に入射させると、信号光２８の
波長が活性層２２のバンドギャップ近傍の場合、吸収さ
れず積層方向に伝搬し出力される。
一方、電極２６ａ、２７ａ間及び電極２６ｂ。
２７ｂ間に逆バイアスとなるように電圧を印加し、電極
２７ａ、２７ｂ側から電流を注入すると、電極に対応す
る活性層部分２２ａ、２２ｂは損失領域となる。この状
態で信号光２８を中間部分２２Ｃに向けて入射させると
この中間部分２２ｃで吸収され、信号光強度が低下した
状態で出力される。
２７ａ、２７ｂ側から電流を注入すると、電極に対応す
る活性層部分２２ａ、２２ｂは損失領域となる。この状
態で信号光２８を中間部分２２Ｃに向けて入射させると
この中間部分２２ｃで吸収され、信号光強度が低下した
状態で出力される。
即ち、電極対２６ａ、２７ａ及び電極対２６ｂ。
２７ｂ間に印加する電圧を順方向／逆方向で切換えるこ
とにより、中間部分２２ｃにおける信号光２８の吸収を
制御し、出力光３０を変調できる。
とにより、中間部分２２ｃにおける信号光２８の吸収を
制御し、出力光３０を変調できる。
つづいて、本発明の第二の実施例を第３図により説明す
る。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を用
いて示す。本実施例は、活性層２２中の電極対応部分２
２ａ、２２ｂにグレーティング（回折格子）３１ａ、３
１ｂを形成し、反射鏡の機能を持たせ、高い反射率によ
る低電力駆動を可能としたものである。
る。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を用
いて示す。本実施例は、活性層２２中の電極対応部分２
２ａ、２２ｂにグレーティング（回折格子）３１ａ、３
１ｂを形成し、反射鏡の機能を持たせ、高い反射率によ
る低電力駆動を可能としたものである。
また、本発明の第三の実施例を第４図により説明する。
本実施例は、第１図に示した構造の光変調素子２０を、
同一の半導体基板２１上に例えば３行３列の二次元マト
リックス状にモノリシックに集積形成して、面発光レー
ザ等の２次元アレイ光源の変調を可能としたものである
。
同一の半導体基板２１上に例えば３行３列の二次元マト
リックス状にモノリシックに集積形成して、面発光レー
ザ等の２次元アレイ光源の変調を可能としたものである
。
なお、本発明による光変調素子はこれらの実施例に限ら
ず、種々の変形が可能であり、例えば高抵抗な層で活性
層を積層方向に対して垂直な方向で閉じ込めることによ
り、−層低電力駆動が可能となる。
ず、種々の変形が可能であり、例えば高抵抗な層で活性
層を積層方向に対して垂直な方向で閉じ込めることによ
り、−層低電力駆動が可能となる。
発明の効果
本発明は、上述したように二重ヘテロ構造による通常の
半導体レーザをベースとし、電極構成及び印加電圧極性
を工夫したので、積層方向に入射伝搬する信号光を分割
された電極に対する印加極性を制御することで光路上の
活性層の吸収性を制御するだけで出力光を変調させるこ
とができ、よっで、集積化に適し、小型で生産性よくし
て、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成するこ
とにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実現
できるものとなる。
半導体レーザをベースとし、電極構成及び印加電圧極性
を工夫したので、積層方向に入射伝搬する信号光を分割
された電極に対する印加極性を制御することで光路上の
活性層の吸収性を制御するだけで出力光を変調させるこ
とができ、よっで、集積化に適し、小型で生産性よくし
て、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成するこ
とにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実現
できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第一の実施例を示す断面構造図、第２
図は概念的な斜視図、第３図は本発明の第二の実施例を
示す断面構造図、第４図は本発明の第三の実施例を示す
斜視図、第５図は従来例を示す接合素子の構成図、第６
図はその全体的構成を示すブロック図、第７図は異なる
従来例を示す斜視図である。 ２０・・・光変調素子、２１・・・半導体基板、２２・
・・活性層、２３．２４・・・半導体結晶層、２６ａ、
２６ｂ、２７ａ、２７ｂ−電極、２８−・・信号光、３
０・・・出力光 、、￥１１１−図 、％６図
図は概念的な斜視図、第３図は本発明の第二の実施例を
示す断面構造図、第４図は本発明の第三の実施例を示す
斜視図、第５図は従来例を示す接合素子の構成図、第６
図はその全体的構成を示すブロック図、第７図は異なる
従来例を示す斜視図である。 ２０・・・光変調素子、２１・・・半導体基板、２２・
・・活性層、２３．２４・・・半導体結晶層、２６ａ、
２６ｂ、２７ａ、２７ｂ−電極、２８−・・信号光、３
０・・・出力光 、、￥１１１−図 、％６図
Claims (1)
- 半導体基板上に、活性層の厚さ方向両面をこの活性層
より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶層により挾
み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型光変調素子
において、二重ヘテロ構造の積層方向両面に、積層方向
に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極を分割形成し
、これらの電極間に極性可変の電圧を印加する電源手段
を接続したことを特徴とする半導体面型光変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126990A JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126990A JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163986A true JPH04163986A (ja) | 1992-06-09 |
| JP2963527B2 JP2963527B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17766690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29126990A Expired - Fee Related JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963527B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191287A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 光スイッチ |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP29126990A patent/JP2963527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191287A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 光スイッチ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2963527B2 (ja) | 1999-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |