JPH0621581A - 半導体面型光スイッチ - Google Patents
半導体面型光スイッチInfo
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- JPH0621581A JPH0621581A JP17794492A JP17794492A JPH0621581A JP H0621581 A JPH0621581 A JP H0621581A JP 17794492 A JP17794492 A JP 17794492A JP 17794492 A JP17794492 A JP 17794492A JP H0621581 A JPH0621581 A JP H0621581A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
- H01S5/0614—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by electric field, i.e. whereby an additional electric field is used to tune the bandgap, e.g. using the Stark-effect
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体面型光スイッチに関し、大きいＯＮ／
ＯＦＦ比を確保し、損失が少なく、スイッチング速度が
大きい半導体面型光スイッチを提供する。 【構成】 基板１の両側に、半導体分布反射（ＤＢＲ）
鏡２1 ，４1 ，２2 ，４ 2 を有する基板１に垂直な方向
の共振器５1 ，５2 をそれぞれ１つ具え、一方の第１共
振器５1 を面発光レーザ、他方の第２共振器５2 を印加
電圧の変化によって屈折率が変化する光変調器とする構
成を採用した。また、基板上に半導体分布反射鏡を有す
る共振器を２つ形成し、一方の第１共振器を面発光レー
ザ、他方の第２共振器を印加電圧の変化によって屈折率
が変化する光変調器とすることもできる。また、多重量
子井戸によって構成された共振器を光変調器として用い
ることができる。
ＯＦＦ比を確保し、損失が少なく、スイッチング速度が
大きい半導体面型光スイッチを提供する。 【構成】 基板１の両側に、半導体分布反射（ＤＢＲ）
鏡２1 ，４1 ，２2 ，４ 2 を有する基板１に垂直な方向
の共振器５1 ，５2 をそれぞれ１つ具え、一方の第１共
振器５1 を面発光レーザ、他方の第２共振器５2 を印加
電圧の変化によって屈折率が変化する光変調器とする構
成を採用した。また、基板上に半導体分布反射鏡を有す
る共振器を２つ形成し、一方の第１共振器を面発光レー
ザ、他方の第２共振器を印加電圧の変化によって屈折率
が変化する光変調器とすることもできる。また、多重量
子井戸によって構成された共振器を光変調器として用い
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面発光レーザと容易に
一体集積化でき、かつ、共振状態の制御によって小型で
大きな消光比が得られる半導体面型発光スイッチに関す
る。
一体集積化でき、かつ、共振状態の制御によって小型で
大きな消光比が得られる半導体面型発光スイッチに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】面型の光素子は計算機間、チップ間、チ
ップ内のインターコネクション実現の鍵を握っている。
これらの光による信号のインターコネクションを考えた
場合、面型の光素子には単なる面型の発光機能だけでな
く、光強度の変調機能、スイッチング機能を具えること
が要求される。
ップ内のインターコネクション実現の鍵を握っている。
これらの光による信号のインターコネクションを考えた
場合、面型の光素子には単なる面型の発光機能だけでな
く、光強度の変調機能、スイッチング機能を具えること
が要求される。
【０００３】従来、基板に垂直な方向の光の透過量を制
御しようとする試みはいくつか行われてきている。しか
し、それらの多くは受動的な素子であり、電界による多
重量子井戸の屈折率変化もしくは吸収係数変化を利用し
て透過または反射する光の強度を変化させるものであ
る。また、半導体レーザと組み合わせたものにおいては
レーザ自体のＯＮ／ＯＦＦを制御する素子であった。
御しようとする試みはいくつか行われてきている。しか
し、それらの多くは受動的な素子であり、電界による多
重量子井戸の屈折率変化もしくは吸収係数変化を利用し
て透過または反射する光の強度を変化させるものであ
る。また、半導体レーザと組み合わせたものにおいては
レーザ自体のＯＮ／ＯＦＦを制御する素子であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によって得ら
れる半導体面型光スイッチのうち、受動的な素子におい
ては充分なＯＮ／ＯＦＦ比が確保できず、損失が大きい
ため多段の光制御が不可能である等の問題を有してい
る。また、半導体レーザと組み合わせた素子において
は、レーザ自体をＯＮ／ＯＦＦさせるため、スイッチン
グ速度に限界があり、スペクトルに拡がりが生じる等の
問題をもっている。
れる半導体面型光スイッチのうち、受動的な素子におい
ては充分なＯＮ／ＯＦＦ比が確保できず、損失が大きい
ため多段の光制御が不可能である等の問題を有してい
る。また、半導体レーザと組み合わせた素子において
は、レーザ自体をＯＮ／ＯＦＦさせるため、スイッチン
グ速度に限界があり、スペクトルに拡がりが生じる等の
問題をもっている。
【０００５】本発明は、大きいＯＮ／ＯＦＦ比を確保
し、損失が少なく、スイッチング速度が大きい半導体面
型スイッチを提供することを目的とする。
し、損失が少なく、スイッチング速度が大きい半導体面
型スイッチを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体面
発光型スイッチにおいては、上記の問題を解決するた
め、半導体分布反射（ＤＢＲ）鏡を有する基板に垂直な
方向の共振器を基板の両面にそれぞれ１つ具え、一方の
共振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加電圧の変化
によって屈折率が変化する光変調器とする構成を採用し
た。
発光型スイッチにおいては、上記の問題を解決するた
め、半導体分布反射（ＤＢＲ）鏡を有する基板に垂直な
方向の共振器を基板の両面にそれぞれ１つ具え、一方の
共振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加電圧の変化
によって屈折率が変化する光変調器とする構成を採用し
た。
【０００７】また、基板上に半導体分布反射（ＤＢＲ）
鏡を有する基板に垂直な方向の共振器を２つ具え、一方
の共振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加電圧の変
化によって屈折率が変化する光変調器とする構成を採用
した。
鏡を有する基板に垂直な方向の共振器を２つ具え、一方
の共振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加電圧の変
化によって屈折率が変化する光変調器とする構成を採用
した。
【０００８】これらの場合、多重量子井戸によって構成
された共振器を光変調器として用いる構成を採用するこ
とができる。
された共振器を光変調器として用いる構成を採用するこ
とができる。
【０００９】
【作用】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の半導体面型光
スイッチの構造図である。図１（Ａ）は全体構成を示
し、図１（Ｂ）はＤＢＲミラー部を示している。この図
において、１は基板、２1 ，２2 はｎ型ＤＢＲミラー、
３1 ，３2 は半導体層、４1 ，４2 はｐ型ＤＢＲミラ
ー、５1 は第１共振器（面発光レーザ）、５2 は第２共
振器（光変調器）、６は直流電源、７は可変電源であ
る。
スイッチの構造図である。図１（Ａ）は全体構成を示
し、図１（Ｂ）はＤＢＲミラー部を示している。この図
において、１は基板、２1 ，２2 はｎ型ＤＢＲミラー、
３1 ，３2 は半導体層、４1 ，４2 はｐ型ＤＢＲミラ
ー、５1 は第１共振器（面発光レーザ）、５2 は第２共
振器（光変調器）、６は直流電源、７は可変電源であ
る。
【００１０】本発明の半導体面型光スイッチにおいて
は、基板１の片側に、厚さが波長λ（＝λ0 ／ｎ、
λ0 ：空気中の波長、ｎ：材料の屈折率）の整数倍の半
導体層３1をｎ型ＤＢＲミラー２1 とｐ型ＤＢＲミラー
４1 によって挟んだ第１共振器５1を形成し、基板１の
他側に、厚さが波長λ（＝λ0 ／ｎ、λ0 ：空気中の波
長、ｎ：材料の屈折率）の整数倍の半導体層３2 をｎ型
ＤＢＲミラー２2 とｐ型ＤＢＲミラー４2 によって挟ん
だ第２共振器５2 を形成している。
は、基板１の片側に、厚さが波長λ（＝λ0 ／ｎ、
λ0 ：空気中の波長、ｎ：材料の屈折率）の整数倍の半
導体層３1をｎ型ＤＢＲミラー２1 とｐ型ＤＢＲミラー
４1 によって挟んだ第１共振器５1を形成し、基板１の
他側に、厚さが波長λ（＝λ0 ／ｎ、λ0 ：空気中の波
長、ｎ：材料の屈折率）の整数倍の半導体層３2 をｎ型
ＤＢＲミラー２2 とｐ型ＤＢＲミラー４2 によって挟ん
だ第２共振器５2 を形成している。
【００１１】そして、ＤＢＲミラーは、図１（Ｂ）に示
すように、それぞれの厚さが波長の１／４であり、屈折
率がｎ1 ，ｎ2 と異なる２種類の半導体層８，９を積層
して形成されている。また、第１共振器５1 と第２共振
器５2 の半導体層３1 ，３2 は光増倍媒質によって構成
し、少なくとも一方を多重量子井戸構造とし、第１共振
器５1 に直流電源６の電圧を順方向に印加して面発光レ
ーザとし、第２共振器５2 に可変電源７の電圧を逆方向
に印加して光変調器としている。
すように、それぞれの厚さが波長の１／４であり、屈折
率がｎ1 ，ｎ2 と異なる２種類の半導体層８，９を積層
して形成されている。また、第１共振器５1 と第２共振
器５2 の半導体層３1 ，３2 は光増倍媒質によって構成
し、少なくとも一方を多重量子井戸構造とし、第１共振
器５1 に直流電源６の電圧を順方向に印加して面発光レ
ーザとし、第２共振器５2 に可変電源７の電圧を逆方向
に印加して光変調器としている。
【００１２】これらの半導体層は、分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法もしくは有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）
法等の方法によって形成される。
（ＭＢＥ）法もしくは有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）
法等の方法によって形成される。
【００１３】図２（Ａ），（Ｂ）は、第１共振器、第２
共振器の波長透過特性図である。この図は、第１共振
器、第２共振器の波長透過特性を示しているが、第１共
振器５1 （面発光レーザ）に直流電源６の電圧を順方向
に印加して電流を流すと、図２（Ａ）に示した透過率最
大の波長で発振する。
共振器の波長透過特性図である。この図は、第１共振
器、第２共振器の波長透過特性を示しているが、第１共
振器５1 （面発光レーザ）に直流電源６の電圧を順方向
に印加して電流を流すと、図２（Ａ）に示した透過率最
大の波長で発振する。
【００１４】そして、第２共振器５2 （光変調器）に電
圧をかけない状態では、面発光レーザの発振波長に対す
る変調器の透過率が大きいため（実線）光は透過して出
力されるが、可変電源７の電圧を逆方向に印加すると、
共振器内部の多重量子井戸における量子閉じ込めシュタ
ルク効果（ＱＣＳＥ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｎｆｉｎｅ
ｄ Ｓｔａｒｋ Ｅｆｆｅｃｔ）により、共振器の屈折
率が変化し、透過波長が僅かに変化し（破線）、レーザ
の発振波長に対する透過率が低下し、スイッチングが実
現される。
圧をかけない状態では、面発光レーザの発振波長に対す
る変調器の透過率が大きいため（実線）光は透過して出
力されるが、可変電源７の電圧を逆方向に印加すると、
共振器内部の多重量子井戸における量子閉じ込めシュタ
ルク効果（ＱＣＳＥ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｎｆｉｎｅ
ｄ Ｓｔａｒｋ Ｅｆｆｅｃｔ）により、共振器の屈折
率が変化し、透過波長が僅かに変化し（破線）、レーザ
の発振波長に対する透過率が低下し、スイッチングが実
現される。
【００１５】図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の光変調器
の屈折率変化に対する波長透過率特性図である。図３
（Ａ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示された構造の本発明
の半導体面型光スイッチにおいて変調器に屈折率変化が
ない（０％）場合、図３（Ｂ）は屈折率変化が０．５％
あった場合の、面発光レーザの発光波長特性や反射係数
をシミュレーションした波長透過率特性を示している。
共振器の透過特性は波長に対して非常に急峻であるた
め、予想される最大数％程度の屈折率変化でも３０ｄＢ
程度の充分な消光比が確保できる。
の屈折率変化に対する波長透過率特性図である。図３
（Ａ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示された構造の本発明
の半導体面型光スイッチにおいて変調器に屈折率変化が
ない（０％）場合、図３（Ｂ）は屈折率変化が０．５％
あった場合の、面発光レーザの発光波長特性や反射係数
をシミュレーションした波長透過率特性を示している。
共振器の透過特性は波長に対して非常に急峻であるた
め、予想される最大数％程度の屈折率変化でも３０ｄＢ
程度の充分な消光比が確保できる。
【００１６】上記のように、本発明の半導体面型光スイ
ッチは、面発光レーザとの組合せによって光スイッチを
構成するものであるが、面発光レーザを一定電流のもと
で直流動作させるためにスペクトル的にはきわめて安定
な動作が確保され、かつきわめて波長選択性の高い共振
器を変調器として用いて透過波長を制御することによ
り、ＯＮ／ＯＦＦ比を著しく大きくとることが可能であ
る。さらに、スイッチングを電界の印加によって行い、
キャリアの注入を伴わないため、高速動作が可能にな
る。また、面発光レーザが利得をもつため、比較的大き
な出力を取り出すことができ、多段の接続も可能であ
る。
ッチは、面発光レーザとの組合せによって光スイッチを
構成するものであるが、面発光レーザを一定電流のもと
で直流動作させるためにスペクトル的にはきわめて安定
な動作が確保され、かつきわめて波長選択性の高い共振
器を変調器として用いて透過波長を制御することによ
り、ＯＮ／ＯＦＦ比を著しく大きくとることが可能であ
る。さらに、スイッチングを電界の印加によって行い、
キャリアの注入を伴わないため、高速動作が可能にな
る。また、面発光レーザが利得をもつため、比較的大き
な出力を取り出すことができ、多段の接続も可能であ
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例である基板の両面に
共振器を配置した半導体面型光スイッチを製造する工程
を説明する。
共振器を配置した半導体面型光スイッチを製造する工程
を説明する。
【００１８】図４（Ａ）〜（Ｃ）、図５（Ｄ），
（Ｅ）、図６（Ｆ）、図７（Ｇ）は、本発明の一実施例
の半導体面型スイッチの製造工程説明図である。この図
において、１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ−ＧａＡ
ｓ層、１３はｎ−ＡｌＡｓ層、１４はＤＢＲミラー、１
５はｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、１６はＧａＡｓバリ
ア層、１７はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ単一量子井戸活性
層、１８はＧａＡｓバリア層、１９はｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ層、２０はｐ−ＡｌＡｓ層、２１はｐ−ＧａＡ
ｓ層、２２はＤＢＲミラー、２３はｎ−ＧａＡｓ層、２
４はｎ−ＡｌＡｓ層、２５はＤＢＲミラー、２６はｎ−
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、２７はＧａＡｓバリア層、２
８はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ井戸層、２９は多重量子井戸
構造、３０はｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、３１はｐ−
ＡｌＡｓ層、３２はｐ−ＧａＡｓ層、３３はＤＢＲミラ
ー、３４，３５は溝、３６，３７はＳｉＯ2 膜、３８、
３９は金電極、４０は金のリング電極である。
（Ｅ）、図６（Ｆ）、図７（Ｇ）は、本発明の一実施例
の半導体面型スイッチの製造工程説明図である。この図
において、１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ−ＧａＡ
ｓ層、１３はｎ−ＡｌＡｓ層、１４はＤＢＲミラー、１
５はｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、１６はＧａＡｓバリ
ア層、１７はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ単一量子井戸活性
層、１８はＧａＡｓバリア層、１９はｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ層、２０はｐ−ＡｌＡｓ層、２１はｐ−ＧａＡ
ｓ層、２２はＤＢＲミラー、２３はｎ−ＧａＡｓ層、２
４はｎ−ＡｌＡｓ層、２５はＤＢＲミラー、２６はｎ−
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、２７はＧａＡｓバリア層、２
８はＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ井戸層、２９は多重量子井戸
構造、３０はｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層、３１はｐ−
ＡｌＡｓ層、３２はｐ−ＧａＡｓ層、３３はＤＢＲミラ
ー、３４，３５は溝、３６，３７はＳｉＯ2 膜、３８、
３９は金電極、４０は金のリング電極である。
【００１９】第１工程（図４（Ａ）参照） 厚さ１００μｍ（研磨後）の、Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3
ドープしたｎ−ＧａＡｓ基板１１の上にＭＢＥ法によっ
て、Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−ＧａＡｓ層
１２を６９．６ｎｍ（１／４波長）、Ｓｉを２×１０18
ｃｍ-3ドープしたｎ−ＡｌＡｓ層１３を８３．１ｎｍ
（１／４波長）積層し、これを２０回繰り返してＤＢＲ
ミラー１４とする。
ドープしたｎ−ＧａＡｓ基板１１の上にＭＢＥ法によっ
て、Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−ＧａＡｓ層
１２を６９．６ｎｍ（１／４波長）、Ｓｉを２×１０18
ｃｍ-3ドープしたｎ−ＡｌＡｓ層１３を８３．１ｎｍ
（１／４波長）積層し、これを２０回繰り返してＤＢＲ
ミラー１４とする。
【００２０】第２工程（図４（Ｂ）参照） Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ層１５を１３０ｎｍ、ＧａＡｓバリア層１６を
１０ｎｍ、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ単一量子井戸活性層１
７を８ｎｍ、ＧａＡｓバリア層１８を１０ｎｍ、Ｂｅを
２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
層１９を１３０ｎｍ積層する。
0.8 Ａｓ層１５を１３０ｎｍ、ＧａＡｓバリア層１６を
１０ｎｍ、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ単一量子井戸活性層１
７を８ｎｍ、ＧａＡｓバリア層１８を１０ｎｍ、Ｂｅを
２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
層１９を１３０ｎｍ積層する。
【００２１】第３工程（図４（Ｃ）参照） 厚さ８３．１ｎｍ（１／４波長）のＢｅを２×１０18ｃ
ｍ-3ドープしたｐ−ＡｌＡｓ層２０と、厚さ６９．６ｎ
ｍ（１／４波長）のＢｅを２×１０18ｃｍ-3ドープした
ｐ−ＧａＡｓ層２１を積層し、これを２０回繰り返して
ＤＢＲミラー２２とする。以上の第１工程〜第３工程に
よって面発光レーザ側の結晶成長が完成する。
ｍ-3ドープしたｐ−ＡｌＡｓ層２０と、厚さ６９．６ｎ
ｍ（１／４波長）のＢｅを２×１０18ｃｍ-3ドープした
ｐ−ＧａＡｓ層２１を積層し、これを２０回繰り返して
ＤＢＲミラー２２とする。以上の第１工程〜第３工程に
よって面発光レーザ側の結晶成長が完成する。
【００２２】第４工程（図５（Ｄ）参照） 基板１１の反対側の面上に、前記第１工程と同様に、Ｓ
ｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−ＧａＡｓ層２３を
６９．６ｎｍ（１／４波長）、Ｓｉを２×１０ 18ｃｍ-3
ドープしたｎ−ＡｌＡｓ層２４を８３．１ｎｍ（１／４
波長）積層し、これを２０回繰り返してＤＢＲミラー２
５とする。
ｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−ＧａＡｓ層２３を
６９．６ｎｍ（１／４波長）、Ｓｉを２×１０ 18ｃｍ-3
ドープしたｎ−ＡｌＡｓ層２４を８３．１ｎｍ（１／４
波長）積層し、これを２０回繰り返してＤＢＲミラー２
５とする。
【００２３】第５工程（図５（Ｅ）参照） Ｓｉを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ａｓ層２６を４６．７ｎｍ成長し、ＧａＡｓバリア
層２７を１０ｎｍ、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ井戸層２８を
８ｎｍの順に１０井戸層、１１バリア層からなる多重量
子井戸構造２９を成長する。そして、Ｂｅを２×１０18
ｃｍ-3ドープしたｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層３０を４
６．７ｎｍ積層する。
0.8 Ａｓ層２６を４６．７ｎｍ成長し、ＧａＡｓバリア
層２７を１０ｎｍ、Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ井戸層２８を
８ｎｍの順に１０井戸層、１１バリア層からなる多重量
子井戸構造２９を成長する。そして、Ｂｅを２×１０18
ｃｍ-3ドープしたｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層３０を４
６．７ｎｍ積層する。
【００２４】第６工程（図６（Ｆ）参照） 第３工程と同様、厚さ８３．１ｎｍ（１／４波長）のＢ
ｅを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−ＡｌＡｓ層３１
と、ｐ−ＡｌＡｓ層３１、厚さ６９．６ｎｍ（１／４波
長）のＢｅを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−ＧａＡｓ
層３２の２０回の繰り返しからなるＤＢＲミラー３３を
形成する。以上の第４工程〜第６工程によって光変調器
側の結晶成長が完成する。
ｅを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−ＡｌＡｓ層３１
と、ｐ−ＡｌＡｓ層３１、厚さ６９．６ｎｍ（１／４波
長）のＢｅを２×１０18ｃｍ-3ドープしたｐ−ＧａＡｓ
層３２の２０回の繰り返しからなるＤＢＲミラー３３を
形成する。以上の第４工程〜第６工程によって光変調器
側の結晶成長が完成する。
【００２５】第７工程（図７（Ｇ）参照） 面発光レーザ側では、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏ
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等の通常のドライエッチング技術
によってＤＢＲミラー１４の部分まで溝３４，３５を穿
設し、厚さ０．３μｍのＳｉＯ2 膜３６，３７を熱ＣＶ
Ｄもしくはスパッタリングの手法および通常のマスクプ
ロセスによって形成し、溝３４に厚さ１μｍの金電極３
８を形成する。同様に、溝３５に厚さ１μｍの金電極３
９を形成する。また、光変調器側には、光の出射面側に
厚さ１μｍの金のリング電極４０を形成し、すべて完成
する。なお、この実施例においては面発光レーザ領域の
周囲の溝３４に金電極３８を埋め込んで反射面を形成し
て効率の向上を図っている。この実施例においては、基
板の両側に結晶層を成長するため、各結晶層の結晶性あ
るいは膜質を向上することができる。
ｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等の通常のドライエッチング技術
によってＤＢＲミラー１４の部分まで溝３４，３５を穿
設し、厚さ０．３μｍのＳｉＯ2 膜３６，３７を熱ＣＶ
Ｄもしくはスパッタリングの手法および通常のマスクプ
ロセスによって形成し、溝３４に厚さ１μｍの金電極３
８を形成する。同様に、溝３５に厚さ１μｍの金電極３
９を形成する。また、光変調器側には、光の出射面側に
厚さ１μｍの金のリング電極４０を形成し、すべて完成
する。なお、この実施例においては面発光レーザ領域の
周囲の溝３４に金電極３８を埋め込んで反射面を形成し
て効率の向上を図っている。この実施例においては、基
板の両側に結晶層を成長するため、各結晶層の結晶性あ
るいは膜質を向上することができる。
【００２６】なお、以上の構造は発光波長０．９８μｍ
を仮定しており、各ＤＢＲミラーを構成するＡｌＡｓ
層、ＧａＡｓ層の厚さは材料の屈折率を考慮して１／４
波長の厚さとなっている。またＤＢＲミラーに挟まれた
光共振器の厚さは１波長の厚さとなっている。
を仮定しており、各ＤＢＲミラーを構成するＡｌＡｓ
層、ＧａＡｓ層の厚さは材料の屈折率を考慮して１／４
波長の厚さとなっている。またＤＢＲミラーに挟まれた
光共振器の厚さは１波長の厚さとなっている。
【００２７】（第２実施例）前記の第１実施例において
は、基板の両側を利用して素子を構成したが、全く同様
の手順により、基板の片側に面発光レーザと光変調器を
一体にして形成することも可能である。この実施例によ
ると、基板を成長装置内にセットした後、この基板上に
連続的に結晶層を成長することができる。
は、基板の両側を利用して素子を構成したが、全く同様
の手順により、基板の片側に面発光レーザと光変調器を
一体にして形成することも可能である。この実施例によ
ると、基板を成長装置内にセットした後、この基板上に
連続的に結晶層を成長することができる。
【００２８】以上のいずれの実施例においてもＩｎＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ系の材料について説明したが、本発明は
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系、あるいは、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰ系の材料についても実施することができ
る。
Ａｓ／ＧａＡｓ系の材料について説明したが、本発明は
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系、あるいは、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰ系の材料についても実施することができ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
面発光レーザと光変調器を一体集積化した半導体面型ス
イッチを構成できる。そして、スイッチング原理とし
て、屈折率変化による共振器の共振特性の変化を利用し
ているため、大きなＯＮ／ＯＦＦ比が実現される。ま
た、半導体レーザ部は直流動作し、変調器側のみをスイ
ッチングするため、高速動作と同時に安定な光スペクト
ルが得られる。本発明の半導体面型光スイッチは、計算
機間、チップ間、チップ内の光による信号のインターコ
ネクションの実用化に寄与するところが大きい。
面発光レーザと光変調器を一体集積化した半導体面型ス
イッチを構成できる。そして、スイッチング原理とし
て、屈折率変化による共振器の共振特性の変化を利用し
ているため、大きなＯＮ／ＯＦＦ比が実現される。ま
た、半導体レーザ部は直流動作し、変調器側のみをスイ
ッチングするため、高速動作と同時に安定な光スペクト
ルが得られる。本発明の半導体面型光スイッチは、計算
機間、チップ間、チップ内の光による信号のインターコ
ネクションの実用化に寄与するところが大きい。
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の半導体面型光スイ
ッチの構造図である。
ッチの構造図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、第１共振器、第２共振器の
波長透過特性図である。
波長透過特性図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の光変調器の屈折率
変化に対する波長透過率特性図である。
変化に対する波長透過率特性図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例の半導体
面型スイッチの製造工程説明図（１）である。
面型スイッチの製造工程説明図（１）である。
【図５】（Ｄ），（Ｅ）は、本発明の一実施例の半導体
面型スイッチの製造工程説明図（２）である。
面型スイッチの製造工程説明図（２）である。
【図６】（Ｆ）は、本発明の一実施例の半導体面型スイ
ッチの製造工程説明図（３）である。
ッチの製造工程説明図（３）である。
【図７】（Ｇ）は、本発明の一実施例の半導体面型スイ
ッチの製造工程説明図（４）である。
ッチの製造工程説明図（４）である。
１ 基板 ２1 ，２2 ｎ型ＤＢＲミラー ３1 ，３2 半導体層 ４1 ，４2 ｐ型ＤＢＲミラー ５1 第１共振器（面発光レーザ） ５2 第２共振器（光変調器） ６ 直流電源 ７ 可変電源 １１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＧａＡｓ層 １３ ｎ−ＡｌＡｓ層 １４ ＤＢＲミラー １５ ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層 １６ ＧａＡｓバリア層 １７ Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ単一量子井戸活性層 １８ ＧａＡｓバリア層 １９ ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層 ２０ ｐ−ＡｌＡｓ層 ２１ ｐ−ＧａＡｓ層 ２２ ＤＢＲミラー ２３ ｎ−ＧａＡｓ層 ２４ ｎ−ＡｌＡｓ層 ２５ ＤＢＲミラー ２６ ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層 ２７ ＧａＡｓバリア層 ２８ Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ井戸層 ２９ 多重量子井戸構造 ３０ ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層 ３１ ｐ−ＡｌＡｓ層 ３２ ｐ−ＧａＡｓ層 ３３ ＤＢＲミラー ３４，３５ 溝 ３６，３７ ＳｉＯ2 膜 ３８ 金電極 ３９ 金電極 ４０ 金のリング電極
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体分布反射（ＤＢＲ）鏡を有する基
板に垂直な方向の共振器を基板の両面にそれぞれ１つ具
え、一方の共振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加
電圧の変化によって屈折率が変化する光変調器とするこ
とを特徴とする半導体面発光型スイッチ。 - 【請求項２】 基板上に半導体分布反射（ＤＢＲ）鏡を
有する基板に垂直な方向の共振器を２つ具え、一方の共
振器を面発光レーザ、他方の共振器を印加電圧の変化に
よって屈折率が変化する光変調器とすることを特徴とす
る半導体面発光型スイッチ。 - 【請求項３】 多重量子井戸によって構成された共振器
が光変調器として用いられることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載された半導体面型光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794492A JPH0621581A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 半導体面型光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794492A JPH0621581A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 半導体面型光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621581A true JPH0621581A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16039808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17794492A Withdrawn JPH0621581A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 半導体面型光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621581A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0760544A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Integrated device with monolithically formed light emitting element and external modulator/light receiving element |
| KR100404043B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2003-11-03 | 주식회사 비첼 | 수직으로 집적화된 고출력 면발광 반도체 레이저 장치 및그 제조 방법 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17794492A patent/JPH0621581A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0760544A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Integrated device with monolithically formed light emitting element and external modulator/light receiving element |
| KR100244821B1 (ko) * | 1995-08-28 | 2000-02-15 | 니시무로 타이죠 | 발광소자와 외부변조기의 집적소자 |
| KR100404043B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2003-11-03 | 주식회사 비첼 | 수직으로 집적화된 고출력 면발광 반도체 레이저 장치 및그 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |