JPH0652341B2 - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
- Publication number
- JPH0652341B2 JPH0652341B2 JP27763787A JP27763787A JPH0652341B2 JP H0652341 B2 JPH0652341 B2 JP H0652341B2 JP 27763787 A JP27763787 A JP 27763787A JP 27763787 A JP27763787 A JP 27763787A JP H0652341 B2 JPH0652341 B2 JP H0652341B2
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- JP
- Japan
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- layer
- inp
- well layer
- conductivity type
- optical waveguide
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は長距離,大容量光通信に必要な高速,低電圧駆
動の光変調器に関する。
動の光変調器に関する。
従来の技術 光通信の高速化・大容量化に伴ない、現在の半導体レー
ザの直接変調方式では応答速度の限界および変調による
チャーピング等の問題となり、近年半導体レーザと集積
化が可能な外部光変調器が注目されている。
ザの直接変調方式では応答速度の限界および変調による
チャーピング等の問題となり、近年半導体レーザと集積
化が可能な外部光変調器が注目されている。
この一つに半導体の電界印加による吸収係数変化(フラ
ンツ−ケルデッシュ効果)を利用した導波路型光変調器
があり、光源との一体化素子も出現している(例えば第
23回微少光学研究論文P51)。またこの導波路を多
重量子井戸構造(以下MOW)にした場合、量子シュタ
ルク効果により大きい吸収係数変化が得られ低電圧駆
動、素子の小型化が実現できる(例えば同P57)。こ
のMOW導波路型光変調器をInGaAsP/InP系材料を例に
して第2図に示す。これはn+-InP基板上にアンドーブの
InGaAsP井戸層11とInP障壁層12から成るMOW光導
波層13を形成し、さらにこのMQW層13上にストラ
イプ状のP+-InP装荷クラッド層14およびAu/Zn電極
7、またn+-InP基板の裏面にはAu/Sn電極8が形成され
た構造になっている。この装荷型MQW光導波路13に
光波20を入射するとともに電極15,16間に逆方向
電圧を印加することにより、アンドープのMQW光導波
層13に電界が印加されInGaAsP井戸層11内での量子
シュタルク効果により吸収係数の大きい変化が得られ、
印加電圧に応じた光の変調を行なうことができる。
ンツ−ケルデッシュ効果)を利用した導波路型光変調器
があり、光源との一体化素子も出現している(例えば第
23回微少光学研究論文P51)。またこの導波路を多
重量子井戸構造(以下MOW)にした場合、量子シュタ
ルク効果により大きい吸収係数変化が得られ低電圧駆
動、素子の小型化が実現できる(例えば同P57)。こ
のMOW導波路型光変調器をInGaAsP/InP系材料を例に
して第2図に示す。これはn+-InP基板上にアンドーブの
InGaAsP井戸層11とInP障壁層12から成るMOW光導
波層13を形成し、さらにこのMQW層13上にストラ
イプ状のP+-InP装荷クラッド層14およびAu/Zn電極
7、またn+-InP基板の裏面にはAu/Sn電極8が形成され
た構造になっている。この装荷型MQW光導波路13に
光波20を入射するとともに電極15,16間に逆方向
電圧を印加することにより、アンドープのMQW光導波
層13に電界が印加されInGaAsP井戸層11内での量子
シュタルク効果により吸収係数の大きい変化が得られ、
印加電圧に応じた光の変調を行なうことができる。
ところで低電圧で良好な消光比を有する光変調特性を得
るには、この光導波層13への光の閉じ込め係数を大き
くする必要があり、このためにはこの層の厚みは0.5
μm以上は必要となる。また量子シュタルク効果を得る
にはInGaAsP井戸層11の厚みは200Å以下の超薄膜
である必要があ。井戸層の厚みを200Å,InP障壁層
12の厚みを200Åで20対のMQW層を形成した場
合、0.4Vの逆バイアス印加で各井戸層にかかる電界
は5×103volt/cmで、この時井戸層での光の吸収係
数増加量は、光の波長を1.3μm井戸層のバンドギャ
ップ波長を1.29μmとした場合で300cm-1であ
る。今光導波路の長さを100μm,井戸層の光の閉じ
込め係数を0.5とした時、0.4V印加時の光の消光
比は6.5dB程度と、大きい消光比は得られない。
るには、この光導波層13への光の閉じ込め係数を大き
くする必要があり、このためにはこの層の厚みは0.5
μm以上は必要となる。また量子シュタルク効果を得る
にはInGaAsP井戸層11の厚みは200Å以下の超薄膜
である必要があ。井戸層の厚みを200Å,InP障壁層
12の厚みを200Åで20対のMQW層を形成した場
合、0.4Vの逆バイアス印加で各井戸層にかかる電界
は5×103volt/cmで、この時井戸層での光の吸収係
数増加量は、光の波長を1.3μm井戸層のバンドギャ
ップ波長を1.29μmとした場合で300cm-1であ
る。今光導波路の長さを100μm,井戸層の光の閉じ
込め係数を0.5とした時、0.4V印加時の光の消光
比は6.5dB程度と、大きい消光比は得られない。
発明が解決しようとする問題点 以上従来のMQW導波路型光変調器においては、井戸層
数が増えると電界が分散され、低電圧駆動化.素子の小
型化が難しいという問題点があった。
数が増えると電界が分散され、低電圧駆動化.素子の小
型化が難しいという問題点があった。
問題点を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決すべく、半絶縁性基板上
に、第1の導電型の障壁層、アンドープの井戸層および
第2の導電型の障壁層が交互に積層された多重量子井戸
層がストライプ状に形成された光導波路と、前記光導波
路の両側に第1の導電型と第2の導電型の再成長層がそ
れぞれ前記多重量子井戸層の各層に接続して形成された
第1および第2の領域で構成された構造の光変調器であ
る。
に、第1の導電型の障壁層、アンドープの井戸層および
第2の導電型の障壁層が交互に積層された多重量子井戸
層がストライプ状に形成された光導波路と、前記光導波
路の両側に第1の導電型と第2の導電型の再成長層がそ
れぞれ前記多重量子井戸層の各層に接続して形成された
第1および第2の領域で構成された構造の光変調器であ
る。
作 用 上述の手段により、多重量子井戸層内の各井戸層に有効
に電界が印加され、超小型・低電圧駆動の光変調特性を
実現できるものである。
に電界が印加され、超小型・低電圧駆動の光変調特性を
実現できるものである。
実施例 以下本発明の実施例を、従来例と同じくInGaAsP/InP材
料を例に説明する。第1図に、本発明の光変調器の構造
を示す。ここでは半絶縁性InP基板(Feドープ)1
上にアンドープInGaAsP井戸層3を挾んでn+-InP障壁層
2とp+-InP障壁層4が交互に積層されたnipi型の変調ド
ープMQW構造が幅5μmのストライプ状に形成され、
このストライプの両側に、MQW層の各層に接続してP+
-InP層(p=5×1017cm-3)5とn+-InP層(n=1
×1018cm−3)6がそれぞれ形成され、さらにP+
-InP層5上にAu/Zn電極7、n+-InP層6上にはAu/Sn電
極8が形成されている。ストライプ状のMQW層は埋込
み型の三次元光導波路を形成している。電極7−8間に
逆バイアスを印加するとMQW層における各Pin層
(2,3,4)に並列に印加電圧に相当する電界が印加
され、低電圧印加において各InGaAsP井戸層3に最大限
の電界が印加されることになる。
料を例に説明する。第1図に、本発明の光変調器の構造
を示す。ここでは半絶縁性InP基板(Feドープ)1
上にアンドープInGaAsP井戸層3を挾んでn+-InP障壁層
2とp+-InP障壁層4が交互に積層されたnipi型の変調ド
ープMQW構造が幅5μmのストライプ状に形成され、
このストライプの両側に、MQW層の各層に接続してP+
-InP層(p=5×1017cm-3)5とn+-InP層(n=1
×1018cm−3)6がそれぞれ形成され、さらにP+
-InP層5上にAu/Zn電極7、n+-InP層6上にはAu/Sn電
極8が形成されている。ストライプ状のMQW層は埋込
み型の三次元光導波路を形成している。電極7−8間に
逆バイアスを印加するとMQW層における各Pin層
(2,3,4)に並列に印加電圧に相当する電界が印加
され、低電圧印加において各InGaAsP井戸層3に最大限
の電界が印加されることになる。
この埋込み型導波路にInGaAsP井戸層3のバンドギャッ
プ波長より若干長い波長の光20を入射した状態で、電
極7−8間に逆バイアスを印加により光変調を行なうこ
とができる。InGaAsP井戸層3の厚みを200A,InP障
壁層2,4の厚みを200Å、20対の井戸層と障壁層
を形成した場合、0.4Vの逆バイアス印加で各井戸層
に2×105volt/cmの電界が付加的に印加される。こ
の電回印加時の井戸層3における吸収係数の増加量は、
入射光波長を1.3μm井戸層のバンドギャップ波長を
1.29μmをした場合2×103cm-3の値が得られ
る。光導波路の素子長を20μm、光の井戸層への閉じ
込め係数を0.5とすると0.4V印加で光のON/OFF
の消光比は17dB得られ、超小型・低電圧駆動の光変
調特性を得ることができる。逆バイアス印加時のブレー
クダウン電圧はストライプ側面のP+n+接合によって
決まるが本素子の場合3V以上得られ、この範囲内で有
効に井戸層に電界が印加される。
プ波長より若干長い波長の光20を入射した状態で、電
極7−8間に逆バイアスを印加により光変調を行なうこ
とができる。InGaAsP井戸層3の厚みを200A,InP障
壁層2,4の厚みを200Å、20対の井戸層と障壁層
を形成した場合、0.4Vの逆バイアス印加で各井戸層
に2×105volt/cmの電界が付加的に印加される。こ
の電回印加時の井戸層3における吸収係数の増加量は、
入射光波長を1.3μm井戸層のバンドギャップ波長を
1.29μmをした場合2×103cm-3の値が得られ
る。光導波路の素子長を20μm、光の井戸層への閉じ
込め係数を0.5とすると0.4V印加で光のON/OFF
の消光比は17dB得られ、超小型・低電圧駆動の光変
調特性を得ることができる。逆バイアス印加時のブレー
クダウン電圧はストライプ側面のP+n+接合によって
決まるが本素子の場合3V以上得られ、この範囲内で有
効に井戸層に電界が印加される。
第1図の構造を得るためにはFeドープ半絶縁性InP基板
1上にTeドープn+-InP障壁層2、アンドープInGaAsP
井戸層3、Znドープp+−InP障壁層から成る20対の
MQW層を液相エピタキシャル成長法(LPE法)もし
くは気相成長法(VPE法)で形成したのち、SiO2膜マ
スクを用いて所望の領域のMQW層をBr−メタノール
溶液でエッチングしたのちLPE法もしくはVPE法で
P+-InP層5を再成長する。さらにSiO2マスクとエッチン
グ、エピタキシャル成長によりn+-InP層6を形成した
後、P+-InP層5およびn+-InP層6上にそれぞれAu/Zn電
極7、Au/Sn電極8を形成することにより作製できる。
1上にTeドープn+-InP障壁層2、アンドープInGaAsP
井戸層3、Znドープp+−InP障壁層から成る20対の
MQW層を液相エピタキシャル成長法(LPE法)もし
くは気相成長法(VPE法)で形成したのち、SiO2膜マ
スクを用いて所望の領域のMQW層をBr−メタノール
溶液でエッチングしたのちLPE法もしくはVPE法で
P+-InP層5を再成長する。さらにSiO2マスクとエッチン
グ、エピタキシャル成長によりn+-InP層6を形成した
後、P+-InP層5およびn+-InP層6上にそれぞれAu/Zn電
極7、Au/Sn電極8を形成することにより作製できる。
実際、成長プロセス中において井戸層中にはP±障壁層
中のZnのオートドープが生じるが、井戸層が多少ドー
ピングされても、素子特性の劣化は小さい。
中のZnのオートドープが生じるが、井戸層が多少ドー
ピングされても、素子特性の劣化は小さい。
尚、本発明においてはInGaAsP/InP系ヘテロ構造を用い
た場合を示したが、AlGaAs/GaAs系やInGaAs/AlGaAs系
においても適用できるもので、その製造法もこれに限定
されるものではない。
た場合を示したが、AlGaAs/GaAs系やInGaAs/AlGaAs系
においても適用できるもので、その製造法もこれに限定
されるものではない。
発明の効果 以上、本発明は半絶縁性基板上に、第1の導電型の障壁
層とアンドープの井戸層および第2の導電型の障壁層で
構成される多重量子井戸層がストライプ状に形成された
光導波路と、この光導波路の両側に第1の導電型と第2
の導電型の成長層がそれぞれ前記多重量子井戸層を構成
する各層に接続して形成された第1と第2の領域を有す
る構造の光変調器で、この光導波路に光を入射した状態
で第1と第2の領域間で逆方向電圧を印加することによ
り、超小型で低電圧駆動の光変調特性を得ることができ
その実用的価値は大きいものである。
層とアンドープの井戸層および第2の導電型の障壁層で
構成される多重量子井戸層がストライプ状に形成された
光導波路と、この光導波路の両側に第1の導電型と第2
の導電型の成長層がそれぞれ前記多重量子井戸層を構成
する各層に接続して形成された第1と第2の領域を有す
る構造の光変調器で、この光導波路に光を入射した状態
で第1と第2の領域間で逆方向電圧を印加することによ
り、超小型で低電圧駆動の光変調特性を得ることができ
その実用的価値は大きいものである。
第1図は本発明による光変調器の斜視図、第2図は従来
例における光変調器の斜視図である。 1……半絶縁性InP基板、2……n+-InP障壁層、3……
アンドープInGaAsP井戸層、4……p+-InP障壁層、5…
…P+-InP層、6……n+-InP層。
例における光変調器の斜視図である。 1……半絶縁性InP基板、2……n+-InP障壁層、3……
アンドープInGaAsP井戸層、4……p+-InP障壁層、5…
…P+-InP層、6……n+-InP層。
Claims (1)
- 【請求項1】半絶縁性基板上に、井戸層が第1の導電型
の障壁層と第2の導電型の障壁層で交互に挾み込まれた
構成の多重量子井戸層が光の入射方向に沿ったストライ
プ状に形成された光導波路領域と、前記光導波路の両側
に第1の導電型と第2の導電型の成長層がそれぞれ前記
多重量子井戸層の各層に接続して形成された第1および
第2の領域から成る光変調器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27763787A JPH0652341B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27763787A JPH0652341B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光変調器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01118817A JPH01118817A (ja) | 1989-05-11 |
JPH0652341B2 true JPH0652341B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=17586204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27763787A Expired - Fee Related JPH0652341B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光変調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0652341B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5739543A (en) * | 1993-11-24 | 1998-04-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical semiconductive device with inplanar compressive strain |
JP6947113B2 (ja) * | 2018-04-23 | 2021-10-13 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP27763787A patent/JPH0652341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01118817A (ja) | 1989-05-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |