JPH0527279A - 半導体光変調器 - Google Patents
半導体光変調器Info
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- JPH0527279A JPH0527279A JP3181228A JP18122891A JPH0527279A JP H0527279 A JPH0527279 A JP H0527279A JP 3181228 A JP3181228 A JP 3181228A JP 18122891 A JP18122891 A JP 18122891A JP H0527279 A JPH0527279 A JP H0527279A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低動作電圧かつ低デバイス損失の電圧印加に
よる導波路形光変調器を提供する。 【構成】 導電性クラッド層２を含む基板３上に、半絶
縁性クラッド層４，半絶縁性光導波層５，半絶縁性クラ
ッド層６，導電性クラッド層７，半絶縁性クラッド層８
による第１のストライプ構造と、層４〜７による第２の
ストライプ構造とを交差して配置し、基板１と第２のス
トライプとの間に逆バイアス電圧を印加して光導波層５
に電界を印加する。導電性クラッド層７を薄くすること
ができ、以て低動作電圧を実現でき、かつ導電性クラッ
ド層２および７での伝搬光の光吸収を低減して低損失を
実現できる。
よる導波路形光変調器を提供する。 【構成】 導電性クラッド層２を含む基板３上に、半絶
縁性クラッド層４，半絶縁性光導波層５，半絶縁性クラ
ッド層６，導電性クラッド層７，半絶縁性クラッド層８
による第１のストライプ構造と、層４〜７による第２の
ストライプ構造とを交差して配置し、基板１と第２のス
トライプとの間に逆バイアス電圧を印加して光導波層５
に電界を印加する。導電性クラッド層７を薄くすること
ができ、以て低動作電圧を実現でき、かつ導電性クラッ
ド層２および７での伝搬光の光吸収を低減して低損失を
実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光導波路に電圧
を印加し、光導波路を伝搬する伝搬光の位相状態、ある
いは光強度を制御する半導体光変調器に関するものであ
り、特に、超高速かつ低損失な光変調器として、超スパ
ン光通信や光情報処理の基幹デバイスとして広く応用さ
れる半導体光変調器に関するものである。
を印加し、光導波路を伝搬する伝搬光の位相状態、ある
いは光強度を制御する半導体光変調器に関するものであ
り、特に、超高速かつ低損失な光変調器として、超スパ
ン光通信や光情報処理の基幹デバイスとして広く応用さ
れる半導体光変調器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体光導波路に電圧を印加して、導波
光の位相状態や強度を制御する光変調器は、光ファイバ
通信用あるいは光情報処理用のデバイスとして盛んに研
究されている。これらの光変調器では、広い意味での電
気光学効果をその動作原理として利用するものが多い。
したがって、変調器の断面構造としては、半絶縁性の光
導波層を導電性のクラッド層によって両側から挟み込
み、導波光と印加電圧との相互作用を高め、電気光学効
果を有効に利用する構造が一般的である。
光の位相状態や強度を制御する光変調器は、光ファイバ
通信用あるいは光情報処理用のデバイスとして盛んに研
究されている。これらの光変調器では、広い意味での電
気光学効果をその動作原理として利用するものが多い。
したがって、変調器の断面構造としては、半絶縁性の光
導波層を導電性のクラッド層によって両側から挟み込
み、導波光と印加電圧との相互作用を高め、電気光学効
果を有効に利用する構造が一般的である。
【０００３】図８は、従来の半導体光変調器の一例を示
す斜視図である（参考文献：Ｋｏｕｉｃｈｉ Ｗａｋｉ
ｔａ，“Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔ
ｉｃＰｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＩＥ
ＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１，ｐｐ．４４１−４４２，１
９８９）。
す斜視図である（参考文献：Ｋｏｕｉｃｈｉ Ｗａｋｉ
ｔａ，“Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔ
ｉｃＰｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”，ＩＥ
ＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１，ｐｐ．４４１−４４２，１
９８９）。
【０００４】図８において、１０１はｎ形ＩｎＰ基板、
１０２はｎ形ＩｎＡｌＡｓクラッド層、１０３は半絶縁
性多重量子井戸からなる光導波層、１０４はｐ形ＩｎＡ
ｌＡｓクラッド層、１０５はｐ形ＩｎＧａＡｓキャップ
層であって、この順序に積層されている。層１０２〜１
０５はメサストライプ構造をなす。１１１は基板１０１
の下面に配設したｎ形電極、１１２はキャップ層１０５
の上面に配設したｐ形電極、１１３は基板１０１の上面
とメサ構造の側面とを覆うように設けたＳｉＯ2 膜、１
１４はメサ構造の側面に設けたポリイミド層である。
１０２はｎ形ＩｎＡｌＡｓクラッド層、１０３は半絶縁
性多重量子井戸からなる光導波層、１０４はｐ形ＩｎＡ
ｌＡｓクラッド層、１０５はｐ形ＩｎＧａＡｓキャップ
層であって、この順序に積層されている。層１０２〜１
０５はメサストライプ構造をなす。１１１は基板１０１
の下面に配設したｎ形電極、１１２はキャップ層１０５
の上面に配設したｐ形電極、１１３は基板１０１の上面
とメサ構造の側面とを覆うように設けたＳｉＯ2 膜、１
１４はメサ構造の側面に設けたポリイミド層である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来形の光変調器
では、半絶縁性光導波層１０３の両側を層厚が十分に厚
いｐ形の導電性クラッド層１０４とｎ形の導電性クラッ
ド層１０２およびこのｎ形クラッド層１０２に直接接続
するｎ形半導体基板１０１とで挟み込む構造となってい
る。したがって、半絶縁性光導波層１０３に強度分布の
中心を持ちながら伝搬する導波光は、この半絶縁性光導
波層１０３を挟むｐ形とｎ形の導電性半導体１０４，１
０２および１０１中にも大きな強度分布を保持しなが
ら、光変調器中を伝搬する。このような導電性半導体中
を伝搬する光は極めて大きな光吸収を受けるので、この
ような従来形の光変調器では変調器自体の損失が著しく
大きいという欠点を有することになる。
では、半絶縁性光導波層１０３の両側を層厚が十分に厚
いｐ形の導電性クラッド層１０４とｎ形の導電性クラッ
ド層１０２およびこのｎ形クラッド層１０２に直接接続
するｎ形半導体基板１０１とで挟み込む構造となってい
る。したがって、半絶縁性光導波層１０３に強度分布の
中心を持ちながら伝搬する導波光は、この半絶縁性光導
波層１０３を挟むｐ形とｎ形の導電性半導体１０４，１
０２および１０１中にも大きな強度分布を保持しなが
ら、光変調器中を伝搬する。このような導電性半導体中
を伝搬する光は極めて大きな光吸収を受けるので、この
ような従来形の光変調器では変調器自体の損失が著しく
大きいという欠点を有することになる。
【０００６】光変調器自体の損失を低減する従来例の構
造としては、図９に示すように、ｎ形ＩｎＰ基板１２１
上に半絶縁性ＩｎＰクラッド層１２２，半絶縁性ＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波層１２３，半絶縁性ＩｎＰクラッド層１
２４，ｐ形ＩｎＰクラッド層１２５をこの順序に配置し
て、光導波層１２３と導電性基板１２１および導電性ク
ラッド層１２５との間に半絶縁性クラッド層１２２およ
び１２４を挿入した構造がある。しかしながら、光変調
器の動作電圧を低くするためには、この半絶縁性クラッ
ド層１２２，１２４の層厚を厚くすることができず、結
果的に導電性クラッド層１２５中の光強度分布を著しく
低減することは不可能である。
造としては、図９に示すように、ｎ形ＩｎＰ基板１２１
上に半絶縁性ＩｎＰクラッド層１２２，半絶縁性ＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波層１２３，半絶縁性ＩｎＰクラッド層１
２４，ｐ形ＩｎＰクラッド層１２５をこの順序に配置し
て、光導波層１２３と導電性基板１２１および導電性ク
ラッド層１２５との間に半絶縁性クラッド層１２２およ
び１２４を挿入した構造がある。しかしながら、光変調
器の動作電圧を低くするためには、この半絶縁性クラッ
ド層１２２，１２４の層厚を厚くすることができず、結
果的に導電性クラッド層１２５中の光強度分布を著しく
低減することは不可能である。
【０００７】そこで、本発明の目的は、電圧印加による
導波路形光変調器において、動作電圧が極めて低く、か
つデバイス損失も極めて小さい光変調器を提供すること
にある。
導波路形光変調器において、動作電圧が極めて低く、か
つデバイス損失も極めて小さい光変調器を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１記載の発明は、半絶縁性半導体基板
および該半絶縁性半導体基板の一部に当該半絶縁性半導
体基板の表面から一定の深さだけ埋め込まれ、かつ該半
絶縁性半導体基板と平坦な表面を形成する導電性半導体
層からなる半導体基板と、前記導電性半導体層上に配置
された第１の半絶縁性クラッド層と、該第１の半絶縁性
クラッド層上に配置された半絶縁性光導波層と、該半絶
縁性光導波層上に配置された第２の半絶縁性クラッド層
と、該第２の半絶縁性クラッド層上に配置された導電性
クラッド層と、該導電性クラッド層上に配置された第３
の半絶縁性クラッド層とを具え、前記第１の半絶縁性ク
ラッド層、前記半絶縁性光導波層、前記第２の半絶縁性
クラッド層、前記導電性クラッド層および第３の半絶縁
性クラッド層により前記導電性半導体層上に第１のスト
ライプ構造を構成し、前記第１の半絶縁性クラッド層、
前記半絶縁性光導波層、前記第２の半絶縁性クラッド層
および前記導電性クラッド層により前記第１のストライ
プ構造に接続され、かつ前記第１のストライプ構造と交
叉するように配置された第２のストライプ構造を構成
し、該第２のストライプ構造を前記導電性半導体層の上
方から前記半絶縁性半導体基板の上方へ延在させ、前記
半絶縁性半導体基板上の当該第２のストライプ構造の前
記導電性クラッド層の上に第２の電極を配設し、前記導
電性半導体層のうち前記第１および第２のストライプ構
造が配置されていない部分の上に第１の電極を配設した
ことを特徴とする。
るために、請求項１記載の発明は、半絶縁性半導体基板
および該半絶縁性半導体基板の一部に当該半絶縁性半導
体基板の表面から一定の深さだけ埋め込まれ、かつ該半
絶縁性半導体基板と平坦な表面を形成する導電性半導体
層からなる半導体基板と、前記導電性半導体層上に配置
された第１の半絶縁性クラッド層と、該第１の半絶縁性
クラッド層上に配置された半絶縁性光導波層と、該半絶
縁性光導波層上に配置された第２の半絶縁性クラッド層
と、該第２の半絶縁性クラッド層上に配置された導電性
クラッド層と、該導電性クラッド層上に配置された第３
の半絶縁性クラッド層とを具え、前記第１の半絶縁性ク
ラッド層、前記半絶縁性光導波層、前記第２の半絶縁性
クラッド層、前記導電性クラッド層および第３の半絶縁
性クラッド層により前記導電性半導体層上に第１のスト
ライプ構造を構成し、前記第１の半絶縁性クラッド層、
前記半絶縁性光導波層、前記第２の半絶縁性クラッド層
および前記導電性クラッド層により前記第１のストライ
プ構造に接続され、かつ前記第１のストライプ構造と交
叉するように配置された第２のストライプ構造を構成
し、該第２のストライプ構造を前記導電性半導体層の上
方から前記半絶縁性半導体基板の上方へ延在させ、前記
半絶縁性半導体基板上の当該第２のストライプ構造の前
記導電性クラッド層の上に第２の電極を配設し、前記導
電性半導体層のうち前記第１および第２のストライプ構
造が配置されていない部分の上に第１の電極を配設した
ことを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記半絶縁性光導
波層は多重量子井戸構造を有することを特徴とする。
波層は多重量子井戸構造を有することを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記半絶縁性光導
波層に対して前記第１および第２の半絶縁性クラッド層
のうちの少なくとも一方を設けたことを特徴とする。
波層に対して前記第１および第２の半絶縁性クラッド層
のうちの少なくとも一方を設けたことを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、前記半絶縁性半導
体基板の代わりに導電性半導体基板を用い、および前記
導電性半導体層を除去したことを特徴とする。
体基板の代わりに導電性半導体基板を用い、および前記
導電性半導体層を除去したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の電圧印加による導波路形光変調器によ
れば、動作電圧とデバイス損失の両方がともに、従来形
の光変調器では原理的に不可能な程度にまで低減するこ
とができる。従来の電圧印加による導波路形光変調器に
おいては、動作電圧の低減化は必然的に光変調器自体の
損失増大の原因となっていた。すなわち、低動作電圧と
低デバイス損失の両方を満足する特性をもつ導波路形光
変調器は、従来技術では実現不可能であった。これに対
して、本発明の導波路形光変調器では、半絶縁性光導波
層の両面にそれぞれ半絶縁性クラッド層を配置し、これ
ら半絶縁性クラッド層の両外側面に導電性クラッド層を
配置した構造を用いることにより、互いにトレードオフ
の関係にある低動作電圧と低デバイス損失の両方を同時
に満足することができる。
れば、動作電圧とデバイス損失の両方がともに、従来形
の光変調器では原理的に不可能な程度にまで低減するこ
とができる。従来の電圧印加による導波路形光変調器に
おいては、動作電圧の低減化は必然的に光変調器自体の
損失増大の原因となっていた。すなわち、低動作電圧と
低デバイス損失の両方を満足する特性をもつ導波路形光
変調器は、従来技術では実現不可能であった。これに対
して、本発明の導波路形光変調器では、半絶縁性光導波
層の両面にそれぞれ半絶縁性クラッド層を配置し、これ
ら半絶縁性クラッド層の両外側面に導電性クラッド層を
配置した構造を用いることにより、互いにトレードオフ
の関係にある低動作電圧と低デバイス損失の両方を同時
に満足することができる。
【００１３】本発明の光変調器により、実用的な低電圧
領域での動作が可能となり、これは特に変調器を高速動
作させる場合に極めて有効となる。さらには、本発明に
よれば、信号光に対するデバイス損失が低減されること
により、光変調器単体で用いる場合だけでなく、複数個
の光変調器を縦列に接続した場合にも信号光強度の減衰
を回避することができる。
領域での動作が可能となり、これは特に変調器を高速動
作させる場合に極めて有効となる。さらには、本発明に
よれば、信号光に対するデバイス損失が低減されること
により、光変調器単体で用いる場合だけでなく、複数個
の光変調器を縦列に接続した場合にも信号光強度の減衰
を回避することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】（実施例１）図１は、本発明の半導体光変
調器の第１の実施例を示す斜視図、図２は図１の線Ａ−
Ａ′に沿った断面図である。
調器の第１の実施例を示す斜視図、図２は図１の線Ａ−
Ａ′に沿った断面図である。
【００１６】ここで、１は半絶縁性半導体基板、２は基
板１に埋め込まれた導電性半導体層であり、これら半絶
縁性半導体基板１と導電性半導体層２とから平坦な表面
をもつ半導体基板３を構成する。４は半絶縁性クラッド
層、５は半絶縁性光導波層、６は半絶縁性クラッド層、
７は導電性クラッド層、８は半絶縁性クラッド層であっ
て、半導体基板３の上にこれらの層４〜８をこの順序に
積層し、さらにこれらの層４〜８によってストライプ構
造２１を形成する。このストライプ構造２１に対して交
差するように、たとえば１０度以上の角度をなすように
第２のストライプ構造２２を層４〜７により構成し、両
ストライプ構造２１と２２とを接続する。ストライプ構
造２２の最上層である導電性クラッド層７上には電極３
１を配設する。さらに、導電性半導体層２上には電極３
２を配設する。これら２つの電極３１と３２との間に逆
バイアス電圧を印加することによって、半絶縁性光導波
層５５電界を有効に印加することができる。
板１に埋め込まれた導電性半導体層であり、これら半絶
縁性半導体基板１と導電性半導体層２とから平坦な表面
をもつ半導体基板３を構成する。４は半絶縁性クラッド
層、５は半絶縁性光導波層、６は半絶縁性クラッド層、
７は導電性クラッド層、８は半絶縁性クラッド層であっ
て、半導体基板３の上にこれらの層４〜８をこの順序に
積層し、さらにこれらの層４〜８によってストライプ構
造２１を形成する。このストライプ構造２１に対して交
差するように、たとえば１０度以上の角度をなすように
第２のストライプ構造２２を層４〜７により構成し、両
ストライプ構造２１と２２とを接続する。ストライプ構
造２２の最上層である導電性クラッド層７上には電極３
１を配設する。さらに、導電性半導体層２上には電極３
２を配設する。これら２つの電極３１と３２との間に逆
バイアス電圧を印加することによって、半絶縁性光導波
層５５電界を有効に印加することができる。
【００１７】本発明の半導体光変調器の構造上の特徴
は、図２に示した断面図によって理解し易い。すなわ
ち、半絶縁性光導波層５に変調のための電界を印加する
ために、光導波層５の上下に配置された導電性クラッド
層２と７を薄くすることができるので、導電性クラッド
層２および７中の光界分布を低減することができる。そ
れゆえ、導電性クラッド層２および７中における伝搬光
の光吸収を低減することができる。
は、図２に示した断面図によって理解し易い。すなわ
ち、半絶縁性光導波層５に変調のための電界を印加する
ために、光導波層５の上下に配置された導電性クラッド
層２と７を薄くすることができるので、導電性クラッド
層２および７中の光界分布を低減することができる。そ
れゆえ、導電性クラッド層２および７中における伝搬光
の光吸収を低減することができる。
【００１８】図３は、このような構造をもつ光導波路の
伝搬損失の計算結果である。計算では、図４に示すよう
なスラブ光導波路を対象とし、これと対比すべく、図９
に示した従来技術の半導体光変調器をも対象とした。図
３によれば、図４に示した本発明の構造により、伝搬損
失を従来技術に比べて４０％以上低減することが可能と
なることがわかる。
伝搬損失の計算結果である。計算では、図４に示すよう
なスラブ光導波路を対象とし、これと対比すべく、図９
に示した従来技術の半導体光変調器をも対象とした。図
３によれば、図４に示した本発明の構造により、伝搬損
失を従来技術に比べて４０％以上低減することが可能と
なることがわかる。
【００１９】このように薄い導電性クラッド層２，７
は、従来技術にみられる厚い導電性クラッド層１２５に
比べて伝搬光の吸収を著しく低減できるので、光吸収に
よる伝搬損失を一定に保った状態で、半絶縁性光導波層
５の上下の導電性クラッド層２と７との間の距離を短く
することが可能となる。したがって、外部からの印加電
圧を一定にした場合に光導波層５内の電界強度を増加さ
せることが可能となり、光変調器の変調効率の大幅な改
善が実現される。
は、従来技術にみられる厚い導電性クラッド層１２５に
比べて伝搬光の吸収を著しく低減できるので、光吸収に
よる伝搬損失を一定に保った状態で、半絶縁性光導波層
５の上下の導電性クラッド層２と７との間の距離を短く
することが可能となる。したがって、外部からの印加電
圧を一定にした場合に光導波層５内の電界強度を増加さ
せることが可能となり、光変調器の変調効率の大幅な改
善が実現される。
【００２０】第１のストライプ構造２１は、第２のスト
ライプ構造２２に比べ半絶縁性クラッド層８の分だけス
トライプの高さが高いため、第１のストライプ構造２１
のもつ等価屈折率は第２のストライプ構造２２のもつ等
価屈折率よりも大きくなる。その結果、第１のストライ
プ構造２１の直下の半絶縁性光導波層５を伝搬する導波
光が、第２のストライプ構造２２によってその導波特性
に影響を受けることは極めて少ない。
ライプ構造２２に比べ半絶縁性クラッド層８の分だけス
トライプの高さが高いため、第１のストライプ構造２１
のもつ等価屈折率は第２のストライプ構造２２のもつ等
価屈折率よりも大きくなる。その結果、第１のストライ
プ構造２１の直下の半絶縁性光導波層５を伝搬する導波
光が、第２のストライプ構造２２によってその導波特性
に影響を受けることは極めて少ない。
【００２１】さらに加えて、第２のストライプ構造２２
が第１のストライプ構造２１に対して、１０度以上の角
度をもつなどのように交差して接続されているので、第
１のストライプ構造２１の直下の半絶縁性光導波層５を
伝搬する導波光が第２のストライプ構造２２によって受
ける導波特性上の影響は一層小さくなる。したがって、
電圧印加用電極形成のための第２のストライプ構造２２
による導波光の乱れは無視でき、第１のストライプ構造
２１だけからなる単一光導波路での導波特性と同一であ
るという利点をも有する。
が第１のストライプ構造２１に対して、１０度以上の角
度をもつなどのように交差して接続されているので、第
１のストライプ構造２１の直下の半絶縁性光導波層５を
伝搬する導波光が第２のストライプ構造２２によって受
ける導波特性上の影響は一層小さくなる。したがって、
電圧印加用電極形成のための第２のストライプ構造２２
による導波光の乱れは無視でき、第１のストライプ構造
２１だけからなる単一光導波路での導波特性と同一であ
るという利点をも有する。
【００２２】（実施例２）図５は、本発明の第２の実施
例を示すものであって、基本的な構造は図１および図２
に示した第１の実施例と同様である。ただし、図１およ
び図２における第１のストライプ構造２１に対応する、
光信号が伝搬するための主たる光導波路に対して、１０
度以上の角度をなすなどして交差するように接続された
電圧印加用の電極パッド形成のための第２のストライプ
構造２２を複数個形成することによって、電極３１と半
絶縁性光導波層５の上方の導電性クラッド層７との間の
抵抗を低減し、光変調器の高周波特性を改善する効果を
有する。
例を示すものであって、基本的な構造は図１および図２
に示した第１の実施例と同様である。ただし、図１およ
び図２における第１のストライプ構造２１に対応する、
光信号が伝搬するための主たる光導波路に対して、１０
度以上の角度をなすなどして交差するように接続された
電圧印加用の電極パッド形成のための第２のストライプ
構造２２を複数個形成することによって、電極３１と半
絶縁性光導波層５の上方の導電性クラッド層７との間の
抵抗を低減し、光変調器の高周波特性を改善する効果を
有する。
【００２３】（実施例３）図６は、本発明の第３の実施
例を示すものであって、基本的な構造は図１および図２
に示した第１の実施例と同様である。ただし、図１およ
び図２における第１のストライプ構造２１に対応する、
光信号が伝搬するための主たる光導波路に対して、１０
度以上の角度をなすなどして交差するように接続された
電圧印加用の電極パッド形成のための第２のストライプ
構造２２を複数個形成し、かつこれら第２のストライプ
構造２２のうち、電極３１を配置する部分を互いに接続
して、単一の電極３１を配置できるようにする。これに
よって、電極３１と半絶縁性光導波層５の上方の導電性
クラッド層７との間の抵抗を低減し、光変調器の高周波
特性を改善する効果を有すると共に、複数の電極３１を
一体化して配線の効率化を図れるという利点をも有す
る。
例を示すものであって、基本的な構造は図１および図２
に示した第１の実施例と同様である。ただし、図１およ
び図２における第１のストライプ構造２１に対応する、
光信号が伝搬するための主たる光導波路に対して、１０
度以上の角度をなすなどして交差するように接続された
電圧印加用の電極パッド形成のための第２のストライプ
構造２２を複数個形成し、かつこれら第２のストライプ
構造２２のうち、電極３１を配置する部分を互いに接続
して、単一の電極３１を配置できるようにする。これに
よって、電極３１と半絶縁性光導波層５の上方の導電性
クラッド層７との間の抵抗を低減し、光変調器の高周波
特性を改善する効果を有すると共に、複数の電極３１を
一体化して配線の効率化を図れるという利点をも有す
る。
【００２４】（実施例４）図７は、本発明の第４の実施
例を示すものであって、基本的な構造はおおよそ図１お
よび図２に示した本発明の半導体光変調器を互いに平行
に２本配置したものに相当する。ただし、層４〜６を平
面状に形成し、第１のストライプ構造２１が、半絶縁性
クラッド層６の一部と導電性クラッド層７と半絶縁性ク
ラッド層８とから構成し、かつ２本のストライプ構造２
１が平行に配置されるようになし、および第２のストラ
イプ構造２２を層６の一部分と層７とから構成した点
が、図１および図２に示した第１の実施例と異なるとこ
ろである。
例を示すものであって、基本的な構造はおおよそ図１お
よび図２に示した本発明の半導体光変調器を互いに平行
に２本配置したものに相当する。ただし、層４〜６を平
面状に形成し、第１のストライプ構造２１が、半絶縁性
クラッド層６の一部と導電性クラッド層７と半絶縁性ク
ラッド層８とから構成し、かつ２本のストライプ構造２
１が平行に配置されるようになし、および第２のストラ
イプ構造２２を層６の一部分と層７とから構成した点
が、図１および図２に示した第１の実施例と異なるとこ
ろである。
【００２５】この理由は、図７に示した第４の実施例で
は、互いに平行な２本の光変調器に独立に電圧を印加で
きるように構成し、かつ半絶縁性光導波層５をこの２本
の光変調器の直下と間隙部とで切断されることなく連続
して存在させることによって、それぞれの光変調器の導
波光が互いに相互作用できるように構成したからであ
る。
は、互いに平行な２本の光変調器に独立に電圧を印加で
きるように構成し、かつ半絶縁性光導波層５をこの２本
の光変調器の直下と間隙部とで切断されることなく連続
して存在させることによって、それぞれの光変調器の導
波光が互いに相互作用できるように構成したからであ
る。
【００２６】また、層４〜６に穴４０をあけて、この穴
４０を介して互いに平行な２本の光変調器の直下に配置
した導電性半導体層２の上に電極３２を配設する。これ
により、層２に接続された電極３２は、これら２本の光
変調器に対して共通に配置されることになる。
４０を介して互いに平行な２本の光変調器の直下に配置
した導電性半導体層２の上に電極３２を配設する。これ
により、層２に接続された電極３２は、これら２本の光
変調器に対して共通に配置されることになる。
【００２７】このような構造によって、図７に示した第
４の実施例は、方向性結合器としての機能動作をするこ
とができる。
４の実施例は、方向性結合器としての機能動作をするこ
とができる。
【００２８】なお、この第４の実施例に示した方向性結
合器は、第１から第３までの実施例と同様に、低動作電
圧と低デバイス損失の利点を同時に有していることは言
うまでもない。
合器は、第１から第３までの実施例と同様に、低動作電
圧と低デバイス損失の利点を同時に有していることは言
うまでもない。
【００２９】以上の実施例１から４において、光変調器
の光導波層としては、バルク結晶であっても多重量子井
戸構造であってもよい。前者の場合には、電圧印加によ
る導波光の制御方法としてフランツケルディッシュ効果
と電気光学効果を利用し、後者の場合には、量子シュタ
ルク効果と電気光学効果を利用することになる。
の光導波層としては、バルク結晶であっても多重量子井
戸構造であってもよい。前者の場合には、電圧印加によ
る導波光の制御方法としてフランツケルディッシュ効果
と電気光学効果を利用し、後者の場合には、量子シュタ
ルク効果と電気光学効果を利用することになる。
【００３０】なお、以上に述べた実施例では、光導波層
５の上面および下面の双方に半絶縁性クラッド層４およ
び６をそれぞれ設けたが、本発明はこれら実施例に限ら
れず、光導波層５の少なくとも一方の面に半絶縁性クラ
ッド層４または６を設けるのみでもよい。
５の上面および下面の双方に半絶縁性クラッド層４およ
び６をそれぞれ設けたが、本発明はこれら実施例に限ら
れず、光導波層５の少なくとも一方の面に半絶縁性クラ
ッド層４または６を設けるのみでもよい。
【００３１】上述した実施例では、半導体基板３とし
て、半絶縁性半導体基板１に導電性半導体層２を埋め込
んだものを用いたが、本発明はこの例に限られるもので
はなく、たとえば、かかる半導体基板３に代えて、導電
性半導体層２を埋め込んでいないｎ形ＩｎＰ基板などの
導電性半導体基板を用いることもできる。
て、半絶縁性半導体基板１に導電性半導体層２を埋め込
んだものを用いたが、本発明はこの例に限られるもので
はなく、たとえば、かかる半導体基板３に代えて、導電
性半導体層２を埋め込んでいないｎ形ＩｎＰ基板などの
導電性半導体基板を用いることもできる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、半絶縁性光導波層の両
面にそれぞれ半絶縁性クラッド層を配置し、これら半絶
縁性クラッド層の両外側面に導電性クラッド層を配置し
たので、これら導電性クラッド層を薄くすることがで
き、以て、導電性クラッド層中での伝搬光の光吸収を低
減することができる。これにより、本発明によれば、実
用的な低電圧領域での動作が可能となり、これは特に変
調器を高速動作させる場合に極めて有効となる。さらに
は、本発明によれば、信号光に対するデバイス損失が低
減されることにより、光変調器単体で用いる場合だけで
なく、複数個の光変調器を縦列に接続した場合にも信号
光強度の減衰を回避することができる。
面にそれぞれ半絶縁性クラッド層を配置し、これら半絶
縁性クラッド層の両外側面に導電性クラッド層を配置し
たので、これら導電性クラッド層を薄くすることがで
き、以て、導電性クラッド層中での伝搬光の光吸収を低
減することができる。これにより、本発明によれば、実
用的な低電圧領域での動作が可能となり、これは特に変
調器を高速動作させる場合に極めて有効となる。さらに
は、本発明によれば、信号光に対するデバイス損失が低
減されることにより、光変調器単体で用いる場合だけで
なく、複数個の光変調器を縦列に接続した場合にも信号
光強度の減衰を回避することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例についての図１のＡＡ′
線断面図である。
線断面図である。
【図３】本発明における光導波路の伝搬損失の計算結果
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図３の伝搬損失の計算で用いたスラブ形光導波
路モデルを示す断面図である。
路モデルを示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示す斜視図である。
【図８】従来例を示す斜視図である。
【図９】他の従来例を示す断面図である。
１ 半絶縁性半導体基板
２ 導電性半導体層
３ 半導体基板
４ 半絶縁性クラッド層
５ 半絶縁性光導波層
６ 半絶縁性クラッド層
７ 導電性クラッド層
８ 半絶縁性クラッド層
２１ 第１のストライプ構造
２２ 第２のストライプ構造
３１，３２ 電極
４０ 穴
１０１ ｎ形ＩｎＰ基板
１０２ ｎ形ＩｎＡｌＡｓクラッド層
１０３ 半絶縁性多重量子井戸光導波層
１０４ ｐ形ＩｎＡｌＡｓクラッド層
１０５ ｐ形ＩｎＧａＡｓキャップ層
１１１ ｎ形電極
１１２ ｐ形電極
１１３ ＳｉＯ2 膜
１１４ ポリイミド層
１２１ ｎ形ＩｎＰ基板
１２２ 半絶縁性ＩｎＰクラッド層
１２３ 半絶縁性ＩｎＧａＡｓＰ光導波層
１２４ 半絶縁性ＩｎＰクラッド層
１２５ ｐ形ＩｎＰクラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 蓮見 裕二
東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日
本電信電話株式会社内
(72)発明者 河野 健治
東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日
本電信電話株式会社内
(72)発明者 渡部 直也
東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日
本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 半絶縁性半導体基板および該半絶縁性半
導体基板の一部に当該半絶縁性半導体基板の表面から一
定の深さだけ埋め込まれ、かつ該半絶縁性半導体基板と
平坦な表面を形成する導電性半導体層からなる半導体基
板と、 前記導電性半導体層上に配置された第１の半絶縁性クラ
ッド層と、 該第１の半絶縁性クラッド層上に配置された半絶縁性光
導波層と、 該半絶縁性光導波層上に配置された第２の半絶縁性クラ
ッド層と、 該第２の半絶縁性クラッド層上に配置された導電性クラ
ッド層と、 該導電性クラッド層上に配置された第３の半絶縁性クラ
ッド層とを具え、 前記第１の半絶縁性クラッド層、前記半絶縁性光導波
層、前記第２の半絶縁性クラッド層、前記導電性クラッ
ド層および第３の半絶縁性クラッド層により前記導電性
半導体層上に第１のストライプ構造を構成し、前記第１
の半絶縁性クラッド層、前記半絶縁性光導波層、前記第
２の半絶縁性クラッド層および前記導電性クラッド層に
より前記第１のストライプ構造に接続され、かつ前記第
１のストライプ構造と交叉するように配置された第２の
ストライプ構造を構成し、該第２のストライプ構造を前
記導電性半導体層の上方から前記半絶縁性半導体基板の
上方へ延在させ、前記半絶縁性半導体基板上の当該第２
のストライプ構造の前記導電性クラッド層の上に第２の
電極を配設し、前記導電性半導体層のうち前記第１およ
び第２のストライプ構造が配置されていない部分の上に
第１の電極を配設したことを特徴とする半導体光変調
器。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体光変調器におい
て、前記半絶縁性光導波層は多重量子井戸構造を有する
ことを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体光変調器
において、前記半絶縁性光導波層に対して前記第１およ
び第２の半絶縁性クラッド層のうちの少なくとも一方を
設けたことを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項４】 請求項１，２または３のいずれかの項に
記載の半導体光変調器において、前記半絶縁性半導体基
板の代わりに導電性半導体基板を用い、および前記導電
性半導体層を除去したことを特徴とする半導体光変調
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181228A JP2982835B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 半導体光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181228A JP2982835B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 半導体光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527279A true JPH0527279A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2982835B2 JP2982835B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16097052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3181228A Expired - Fee Related JP2982835B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 半導体光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982835B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807835A2 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-19 | Alcatel | Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement |
| WO2004081638A1 (ja) | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光変調器 |
| JP2006343412A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| CN100370317C (zh) * | 2003-03-11 | 2008-02-20 | 日本电信电话株式会社 | 半导体光调制器 |
| JP2011232567A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Nec Corp | 半導体光配線装置 |
| JP2012521576A (ja) * | 2009-03-24 | 2012-09-13 | ユニヴェルシテ パリ−スュッド | 高速データレート用の半導体・オン・インシュレータ光変調器 |
| JP2013246223A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光位相変調器 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3181228A patent/JP2982835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807835A2 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-19 | Alcatel | Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement |
| EP0807835A3 (de) * | 1996-05-15 | 1998-01-07 | Alcatel | Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement |
| WO2004081638A1 (ja) | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光変調器 |
| EP1602963A1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-12-07 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Semiconductor optical converter |
| KR100712460B1 (ko) * | 2003-03-11 | 2007-04-27 | 니폰덴신뎅와 가부시키가이샤 | 반도체 광변조기 |
| EP1602963A4 (en) * | 2003-03-11 | 2007-11-07 | Nippon Telegraph & Telephone | OPTICAL SEMICONDUCTOR CONVERTER |
| CN100370317C (zh) * | 2003-03-11 | 2008-02-20 | 日本电信电话株式会社 | 半导体光调制器 |
| US7355778B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-04-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor optical modulator |
| JP2006343412A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| JP2012521576A (ja) * | 2009-03-24 | 2012-09-13 | ユニヴェルシテ パリ−スュッド | 高速データレート用の半導体・オン・インシュレータ光変調器 |
| JP2011232567A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Nec Corp | 半導体光配線装置 |
| JP2013246223A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光位相変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2982835B2 (ja) | 1999-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |