JPH06202056A - ファラデ−効果装置 - Google Patents
ファラデ−効果装置Info
- Publication number
- JPH06202056A JPH06202056A JP35866892A JP35866892A JPH06202056A JP H06202056 A JPH06202056 A JP H06202056A JP 35866892 A JP35866892 A JP 35866892A JP 35866892 A JP35866892 A JP 35866892A JP H06202056 A JPH06202056 A JP H06202056A
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- Japan
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- semiconductor
- laser diode
- magnetic
- mixed crystal
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＩｎＰレーザダイオードなどの光半導体装置と
組み合わせての集積化が容易なファラデー効果装置の構
成を提供する。 【構成】（ａ）光を透過するＡｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭ
ｎを主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と（ｂ）該
混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段とを含
む。
組み合わせての集積化が容易なファラデー効果装置の構
成を提供する。 【構成】（ａ）光を透過するＡｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭ
ｎを主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と（ｂ）該
混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段とを含
む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータや光変
調器に用いられるファラデー効果装置の構成に関し、特
には、III−Ｖ族化合物半導体を用いた光半導体装置と
の集積化に適したファラデー効果装置の構成に関する。
調器に用いられるファラデー効果装置の構成に関し、特
には、III−Ｖ族化合物半導体を用いた光半導体装置と
の集積化に適したファラデー効果装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー効果は、外部磁界に依存して
磁性体中を通過する光の偏光面が回転する効果であり、
磁性体、外部磁場を印加する磁石および偏光子などを組
み合わせることで光アイソレータや光変調器などのファ
ラデー効果装置として利用されている。例えば、長距離
の光伝送システムに用いられる1.30〜1.55μｍのレーザ
光を出射するレーザダイオードにおいて、伝送系である
光ファイバからの反射光によるもどり光雑音を低減する
ためにレーザダイオードの出射面に光アイソレータが設
けられている。従来、このような光アイソレータに用い
られる磁性体としては、ファラディー回転角（単位光路
長において単位磁界により偏光面が回転する角度）が大
きく、温度特性に優れたガーネット系の酸化物単結晶が
用いられていた。
磁性体中を通過する光の偏光面が回転する効果であり、
磁性体、外部磁場を印加する磁石および偏光子などを組
み合わせることで光アイソレータや光変調器などのファ
ラデー効果装置として利用されている。例えば、長距離
の光伝送システムに用いられる1.30〜1.55μｍのレーザ
光を出射するレーザダイオードにおいて、伝送系である
光ファイバからの反射光によるもどり光雑音を低減する
ためにレーザダイオードの出射面に光アイソレータが設
けられている。従来、このような光アイソレータに用い
られる磁性体としては、ファラディー回転角（単位光路
長において単位磁界により偏光面が回転する角度）が大
きく、温度特性に優れたガーネット系の酸化物単結晶が
用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなファラデー効果装置の小型は難しく、また、レーザ
ダイオードなどの個別の光半導体装置と組み合わせるの
でシステムとしての小型化が困難であった。複数の光半
導体装置を集積化し、小型化することは多く提案されて
いるが、ファラデー効果装置と光半導体装置とを効果的
に集積化できる構造は提案されていない。本発明は、こ
のような困難を解決するもので、光半導体装置と組み合
わせての集積化が容易なファラデー効果装置の構成を提
供するものである。
うなファラデー効果装置の小型は難しく、また、レーザ
ダイオードなどの個別の光半導体装置と組み合わせるの
でシステムとしての小型化が困難であった。複数の光半
導体装置を集積化し、小型化することは多く提案されて
いるが、ファラデー効果装置と光半導体装置とを効果的
に集積化できる構造は提案されていない。本発明は、こ
のような困難を解決するもので、光半導体装置と組み合
わせての集積化が容易なファラデー効果装置の構成を提
供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明のよるフ
ァラデー効果装置は、（ａ）光を透過するアルミニウム
[Ａｌ]、インジウム[Ｉｎ]、砒素[Ａｓ]およびマンガン
[Ｍｎ]を主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と
（ｂ）該混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段
とを含むものである。
ァラデー効果装置は、（ａ）光を透過するアルミニウム
[Ａｌ]、インジウム[Ｉｎ]、砒素[Ａｓ]およびマンガン
[Ｍｎ]を主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と
（ｂ）該混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段
とを含むものである。
【０００５】本発明によれば、ファラデー回転角が大き
いため、目的とする回転角を得るための光路長を短くで
き、小型化が可能となる。ファラデー回転角φFは、Ｍ
ｎなどの遷移元素を添加したいわゆる半磁性半導体の場
合、次式で表わされることが知られている。［D.U.Bart
holomew et al.; Phys.Rev. B34 (1986) pp.6943］
いため、目的とする回転角を得るための光路長を短くで
き、小型化が可能となる。ファラデー回転角φFは、Ｍ
ｎなどの遷移元素を添加したいわゆる半磁性半導体の場
合、次式で表わされることが知られている。［D.U.Bart
holomew et al.; Phys.Rev. B34 (1986) pp.6943］
【数１】
【０００６】数１から明らかなように、ファラデー回転
角φFは常磁性感受率χおよび第２項、第３項の積に比
例する。第２項はｐ軌道とｄ軌道の混成の効果を、ま
た、第３項は入射光の母体半導体に対する共鳴の効果を
それぞれ表わしている。Ａｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭｎを
主成分とする閃亜鉛鉱構造の混晶半導体は、波長1.30〜
1.55μｍの光に対応したバンド・ギャップを有すること
から、第３項が大きくなり、大きなファラデー回転角φ
Fが得られることがわかる。
角φFは常磁性感受率χおよび第２項、第３項の積に比
例する。第２項はｐ軌道とｄ軌道の混成の効果を、ま
た、第３項は入射光の母体半導体に対する共鳴の効果を
それぞれ表わしている。Ａｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭｎを
主成分とする閃亜鉛鉱構造の混晶半導体は、波長1.30〜
1.55μｍの光に対応したバンド・ギャップを有すること
から、第３項が大きくなり、大きなファラデー回転角φ
Fが得られることがわかる。
【０００７】また、本発明によれば、波長1.30〜1.55μ
ｍの光に対する透過率が高く、ファラデー効果装置にお
ける光損失を抑えることができる。一般に、半磁性半導
体に含有される遷移金属は、不純物準位を形成して光吸
収の要因となり、透過率を低下させる。しかし、本発明
によるＡｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭｎを主成分とする閃亜
鉛鉱構造の混晶半導体においては、Ｍｎの不純物準位は
真空準位から測って約５．４ｅＶにあり［K.Huang and
B.W.Wessel ; Appl.Phys.Lett. 52 (1988) pp.1155］、
真空準位に対する本混晶半導体のバンド・アライメント
より、Ｍｎの不純物準位がバンドギャップ内にでてこな
い。したがって、本混晶半導体ではＭｎの不純物準位に
よる光吸収がなく、透過率の高いものとなる。
ｍの光に対する透過率が高く、ファラデー効果装置にお
ける光損失を抑えることができる。一般に、半磁性半導
体に含有される遷移金属は、不純物準位を形成して光吸
収の要因となり、透過率を低下させる。しかし、本発明
によるＡｌ、Ｉｎ、ＡｓおよびＭｎを主成分とする閃亜
鉛鉱構造の混晶半導体においては、Ｍｎの不純物準位は
真空準位から測って約５．４ｅＶにあり［K.Huang and
B.W.Wessel ; Appl.Phys.Lett. 52 (1988) pp.1155］、
真空準位に対する本混晶半導体のバンド・アライメント
より、Ｍｎの不純物準位がバンドギャップ内にでてこな
い。したがって、本混晶半導体ではＭｎの不純物準位に
よる光吸収がなく、透過率の高いものとなる。
【０００８】加えて、本発明によれば、Ａｌ、Ｉｎ、Ａ
ｓおよびＭｎを主成分とする閃亜鉛鉱構造の混晶半導体
は、波長1.30〜1.55μｍのレーザダイオードなどの光半
導体素子の基板となるＩｎＰに格子定数が整合するた
め、ＩｎＰ基板上への集積化が容易となる。
ｓおよびＭｎを主成分とする閃亜鉛鉱構造の混晶半導体
は、波長1.30〜1.55μｍのレーザダイオードなどの光半
導体素子の基板となるＩｎＰに格子定数が整合するた
め、ＩｎＰ基板上への集積化が容易となる。
【０００９】
【実施例】以下、レーザダイオードと集積化された光ア
イソレータを実施例として、図１を用いて本発明を詳細
に説明する。
イソレータを実施例として、図１を用いて本発明を詳細
に説明する。
【００１０】ＩｎＰ基板１上にＩｎＧａＡｓＰを活性層
とするレーザダイオードの活性層部分２をＭＯＣＶＤ法
などの周知の方法により形成する。レーザダイオード構
造としては、周知の構造を用いることができる。その
後、レーザダイオードの出射面３にあたる部分の活性層
部分２をエッチングにより除去する。
とするレーザダイオードの活性層部分２をＭＯＣＶＤ法
などの周知の方法により形成する。レーザダイオード構
造としては、周知の構造を用いることができる。その
後、レーザダイオードの出射面３にあたる部分の活性層
部分２をエッチングにより除去する。
【００１１】この除去した部分に選択的に、Ｉｎ0.5Ａ
ｌ0.5Ｍｎ0.01Ａｓ0.99からなる磁性半導体部分４を、
基板温度を２００℃程度とした低温ＭＢＥ法により形成
する。Ｍｎの含有量は０．００２から０．０５が望まし
く、０．００２未満ではファラデー回転角が小さく、
０．０５を超えた場合は透過率が悪化するため、望まし
くない。他のＩｎ、Ａｌ、Ａｓの含有量は、ＩｎＰに格
子整合するように選ばれる。そして、磁性半導体部分４
の活性層部分２と逆側の端面に金属ストライプからなる
偏光子５を形成する。偏光子５の偏光面は、レーザダイ
オードの出射面３での偏光面よりもより４５度回転した
方向としている。その後、レーザダイオードの電極６を
活性層部分２上、および、ＩｎＰ基板１の裏面に形成す
る。
ｌ0.5Ｍｎ0.01Ａｓ0.99からなる磁性半導体部分４を、
基板温度を２００℃程度とした低温ＭＢＥ法により形成
する。Ｍｎの含有量は０．００２から０．０５が望まし
く、０．００２未満ではファラデー回転角が小さく、
０．０５を超えた場合は透過率が悪化するため、望まし
くない。他のＩｎ、Ａｌ、Ａｓの含有量は、ＩｎＰに格
子整合するように選ばれる。そして、磁性半導体部分４
の活性層部分２と逆側の端面に金属ストライプからなる
偏光子５を形成する。偏光子５の偏光面は、レーザダイ
オードの出射面３での偏光面よりもより４５度回転した
方向としている。その後、レーザダイオードの電極６を
活性層部分２上、および、ＩｎＰ基板１の裏面に形成す
る。
【００１２】電極６間に外部電源７から電流を注入して
活性層内に反転層を形成し、活性層の幅方向に偏光した
レーザ光を発生する。磁性半導体部分４に磁石８により
所定強度の外部磁界Ｈを印加することで出射面３からで
たレーザ光が磁性半導体部分４を通過する際に４５度回
転するようにする。これにより、活性層２から出射した
レーザ光は低い損失で偏光子５を通過するが、逆に偏光
子５から入射するもどり光は磁性半導体部分４を通過す
る際に４５度逆方向に回転するため、レーザダイオード
の出射面３ではその偏光面に対して９０度回転してお
り、活性層部分２に侵入することはできない。したがっ
て、もどり光に影響されることなくレーザ発振が可能と
なる。
活性層内に反転層を形成し、活性層の幅方向に偏光した
レーザ光を発生する。磁性半導体部分４に磁石８により
所定強度の外部磁界Ｈを印加することで出射面３からで
たレーザ光が磁性半導体部分４を通過する際に４５度回
転するようにする。これにより、活性層２から出射した
レーザ光は低い損失で偏光子５を通過するが、逆に偏光
子５から入射するもどり光は磁性半導体部分４を通過す
る際に４５度逆方向に回転するため、レーザダイオード
の出射面３ではその偏光面に対して９０度回転してお
り、活性層部分２に侵入することはできない。したがっ
て、もどり光に影響されることなくレーザ発振が可能と
なる。
【００１３】以上では、レーザダイオードと集積化した
光アイソレータを実施例としたが、本発明によればレー
ザダイオードと光変調器、受光素子と光アイソレータな
どの集積化も可能である。
光アイソレータを実施例としたが、本発明によればレー
ザダイオードと光変調器、受光素子と光アイソレータな
どの集積化も可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のよるファ
ラデー効果装置は、（ａ）光を透過するアルミニウム
[Ａｌ]、インジウム[Ｉｎ]、砒素[Ａｓ]およびマンガン
[Ｍｎ]を主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と
（ｂ）該混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段
とを含むものである。
ラデー効果装置は、（ａ）光を透過するアルミニウム
[Ａｌ]、インジウム[Ｉｎ]、砒素[Ａｓ]およびマンガン
[Ｍｎ]を主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と
（ｂ）該混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段
とを含むものである。
【００１５】本発明によれば、ファラデー回転角が大き
いため、目的とする回転角を得るための光路長を短くで
き、小型化が可能となる。また、透過率が高く、ファラ
デー効果装置における光損失を抑えることができる。加
えて、光半導体素子の基板となるＩｎＰに格子定数が整
合するため、ＩｎＰ基板上への集積化が容易となる。し
たがって、従来困難であった光半導体装置とファラデー
効果装置を組み合わせた集積化が可能となり、光通信・
光情報処理システムの小型化、高機能化が可能となる。
いため、目的とする回転角を得るための光路長を短くで
き、小型化が可能となる。また、透過率が高く、ファラ
デー効果装置における光損失を抑えることができる。加
えて、光半導体素子の基板となるＩｎＰに格子定数が整
合するため、ＩｎＰ基板上への集積化が容易となる。し
たがって、従来困難であった光半導体装置とファラデー
効果装置を組み合わせた集積化が可能となり、光通信・
光情報処理システムの小型化、高機能化が可能となる。
【図１】本発明の実施例であるレーザダイオードと集積
化された光アイソレータを説明するための断面図であ
る。
化された光アイソレータを説明するための断面図であ
る。
１ ＩｎＰ基板 ２ 活性層部分 ３ 出射面 ４ 磁性半導体部分 ５ 偏光子 ６ 電極 ７ 外部電源 ８ 磁石
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）光を透過するＡｌ、Ｉｎ、Ａｓお
よびＭｎを主成分とした閃亜鉛鉱構造の混晶半導体と
（ｂ）該混晶半導体に外部磁界を印加する磁界印加手段
とを含むことを特徴とするファラデー効果装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35866892A JPH06202056A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ファラデ−効果装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35866892A JPH06202056A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ファラデ−効果装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06202056A true JPH06202056A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18460507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35866892A Pending JPH06202056A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ファラデ−効果装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06202056A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042849A1 (fr) * | 1999-12-13 | 2001-06-14 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif a semi-conducteur et a effet magneto-optique, et procede de fabrication associe |
| JP2007155967A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP35866892A patent/JPH06202056A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042849A1 (fr) * | 1999-12-13 | 2001-06-14 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif a semi-conducteur et a effet magneto-optique, et procede de fabrication associe |
| JP2007155967A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置 |
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