JPH07104222A - 半導体光変調器 - Google Patents
半導体光変調器Info
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- JPH07104222A JPH07104222A JP5248922A JP24892293A JPH07104222A JP H07104222 A JPH07104222 A JP H07104222A JP 5248922 A JP5248922 A JP 5248922A JP 24892293 A JP24892293 A JP 24892293A JP H07104222 A JPH07104222 A JP H07104222A
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低い逆バイアス電圧で駆動することによりＴ
Ｍ，ＴＥ両モードで高い消光比が得られ、さらに、能動
領域の量子井戸層を多層にすることにより消光比を高く
しても結晶が破断することがない半導体光変調器を提供
することを目的とする。 【構成】 互いに逆の符号でかつ絶対値が等しい歪み量
を有する第１の量子井戸層８と、第２の量子井戸層１０
とをバリア層９を挟んで交互に積層してなる能動領域３
ａを備えた。 【効果】 ＴＥ，ＴＭ両モードで高い吸収利得を得るこ
とができ、トータル歪量を抑えて量子井戸を増やし、高
い消光比を得ることができる。
Ｍ，ＴＥ両モードで高い消光比が得られ、さらに、能動
領域の量子井戸層を多層にすることにより消光比を高く
しても結晶が破断することがない半導体光変調器を提供
することを目的とする。 【構成】 互いに逆の符号でかつ絶対値が等しい歪み量
を有する第１の量子井戸層８と、第２の量子井戸層１０
とをバリア層９を挟んで交互に積層してなる能動領域３
ａを備えた。 【効果】 ＴＥ，ＴＭ両モードで高い吸収利得を得るこ
とができ、トータル歪量を抑えて量子井戸を増やし、高
い消光比を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は化合物半導体からなる
光変調器に関し、特に、入射光の偏波面に依存しない光
変調を行う半導体光変調器に関するものである。
光変調器に関し、特に、入射光の偏波面に依存しない光
変調を行う半導体光変調器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９(a) は例えば１９９２年秋期第５３
回応用物理学会学術講演会講演予稿集１６ａ−ｘ−１
（ｐ．９１１）に示された従来の半導体光変調器の概略
構造を示す斜視図であり、図において、１はｐ側電極、
２はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｎ型ＩｎＰクラッド
層、５はｎ型ＩｎＰ基板、６はｎ側電極、３はリッジ部
分１１に形成された多重量子井戸構造の能動領域、１２
は能動領域３に入射するＣＷ(Continuous Wave) レーザ
光であり、その波長は１．５８５μｍである。１２’は
能動領域３から出射される変調光である。
回応用物理学会学術講演会講演予稿集１６ａ−ｘ−１
（ｐ．９１１）に示された従来の半導体光変調器の概略
構造を示す斜視図であり、図において、１はｐ側電極、
２はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｎ型ＩｎＰクラッド
層、５はｎ型ＩｎＰ基板、６はｎ側電極、３はリッジ部
分１１に形成された多重量子井戸構造の能動領域、１２
は能動領域３に入射するＣＷ(Continuous Wave) レーザ
光であり、その波長は１．５８５μｍである。１２’は
能動領域３から出射される変調光である。
【０００３】また、図９(b) は能動領域３の層構造を示
す一部拡大図であり、図において、１６は厚さ１１ｎｍ
のＩｎＰバリア層、１７は−０．３％の格子歪みを有す
るＩｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸層であり、層厚は１１．５
ｎｍである。そして、該能動領域３は上記Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ａｓ井戸層１７と、上記ＩｎＰバリア層１６とが２
０周期積層されてなり、引っ張り歪みを有する多重量子
井戸構造とされているものである。
す一部拡大図であり、図において、１６は厚さ１１ｎｍ
のＩｎＰバリア層、１７は−０．３％の格子歪みを有す
るＩｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸層であり、層厚は１１．５
ｎｍである。そして、該能動領域３は上記Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ａｓ井戸層１７と、上記ＩｎＰバリア層１６とが２
０周期積層されてなり、引っ張り歪みを有する多重量子
井戸構造とされているものである。
【０００４】次に動作について説明する。図９(a) に示
したように、リッジ部分１１に形成された能動領域３の
前面３’にレーザ光１２が入射すると、該能動領域１０
に電界が印加されていないときには、これを導波路とし
て上記レーザ光１２は透過され、その後面３''から出射
される。
したように、リッジ部分１１に形成された能動領域３の
前面３’にレーザ光１２が入射すると、該能動領域１０
に電界が印加されていないときには、これを導波路とし
て上記レーザ光１２は透過され、その後面３''から出射
される。
【０００５】また、ｐ側電極１に負の電圧、ｎ側電極６
に正の電圧を印加して、この逆バイアス電圧による電界
を上記能動領域３に印加すると、電界無印加時に導波路
として働いていた上記能動領域３は、量子閉じ込めシュ
タルク効果により吸収層となり、入射したレーザ光１２
を吸収してその進路を遮断する。
に正の電圧を印加して、この逆バイアス電圧による電界
を上記能動領域３に印加すると、電界無印加時に導波路
として働いていた上記能動領域３は、量子閉じ込めシュ
タルク効果により吸収層となり、入射したレーザ光１２
を吸収してその進路を遮断する。
【０００６】このとき、上記能動領域３に入射するレー
ザ光１２には電磁波と同じ様に偏波面があり、例えば上
記レーザ光１２を出力する光源が明白光レーザのような
場合、該レーザ光１２はＴＥモード，及びＴＭモードの
２つの偏波面を有する光となり、一般的な構造を有する
半導体光変調器では、これらＴＥ，ＴＭモードのうちの
いずれか一方のモードの光の吸収がメインとなるため、
その能動領域に電界を印加して吸収層として働かせても
他方のモードの光は透過してしまうものである。そし
て、図９(a) に示したような，能動領域の接合面と平行
にレーザ光１２が進行する構造のものにおいては、ＴＥ
モードの吸収がメインとなり、ＴＭモードの光は幾ら逆
バイアス電圧を高くして印加する電界強度を上げても吸
収されずに透過してしまい、この透過したＴＭモードの
光が受光素子に到達して、該受光素子の誤動作を招くこ
ととなる。
ザ光１２には電磁波と同じ様に偏波面があり、例えば上
記レーザ光１２を出力する光源が明白光レーザのような
場合、該レーザ光１２はＴＥモード，及びＴＭモードの
２つの偏波面を有する光となり、一般的な構造を有する
半導体光変調器では、これらＴＥ，ＴＭモードのうちの
いずれか一方のモードの光の吸収がメインとなるため、
その能動領域に電界を印加して吸収層として働かせても
他方のモードの光は透過してしまうものである。そし
て、図９(a) に示したような，能動領域の接合面と平行
にレーザ光１２が進行する構造のものにおいては、ＴＥ
モードの吸収がメインとなり、ＴＭモードの光は幾ら逆
バイアス電圧を高くして印加する電界強度を上げても吸
収されずに透過してしまい、この透過したＴＭモードの
光が受光素子に到達して、該受光素子の誤動作を招くこ
ととなる。
【０００７】そこで、上記図９(a) に示した半導体光変
調器の能動領域３は、図９(b) にその拡大図を示したよ
うに、−０．３％の格子歪みを有するＩｎ0.49Ｇａ0.51
Ａｓ井戸層１７と、ＩｎＰバリア層１６とを２０周期積
層した多重量子井戸構造とされており、このように上記
能動領域３に０．３％の引っ張り歪を導入することによ
り、入射するレーザ光１２を、その偏波面に依存せずに
吸収することができるものとされている。
調器の能動領域３は、図９(b) にその拡大図を示したよ
うに、−０．３％の格子歪みを有するＩｎ0.49Ｇａ0.51
Ａｓ井戸層１７と、ＩｎＰバリア層１６とを２０周期積
層した多重量子井戸構造とされており、このように上記
能動領域３に０．３％の引っ張り歪を導入することによ
り、入射するレーザ光１２を、その偏波面に依存せずに
吸収することができるものとされている。
【０００８】即ち、０．３％の引っ張り歪を導入された
上記能動領域３における，透過率の電界依存性は図８に
示したようになるため、該能動領域３を有する上記半導
体光変調器のｐ側電極１，ｎ側電極６間に３Ｖ以上の逆
バイアス電圧を印加することにより、波長１．５８５μ
ｍのレーザ光１２のＴＥモードでの吸収と、ＴＭモード
での吸収とをほぼ等しくすることができ、これにより偏
波面依存性を減少させることができるものである。
上記能動領域３における，透過率の電界依存性は図８に
示したようになるため、該能動領域３を有する上記半導
体光変調器のｐ側電極１，ｎ側電極６間に３Ｖ以上の逆
バイアス電圧を印加することにより、波長１．５８５μ
ｍのレーザ光１２のＴＥモードでの吸収と、ＴＭモード
での吸収とをほぼ等しくすることができ、これにより偏
波面依存性を減少させることができるものである。
【０００９】そして、上述のレーザ光１２に対する吸収
／透過動作が上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間に印加され
る変調信号による３Ｖ以上の逆バイアス電圧のオン／オ
フに応じて高速で繰り返され、上記能動領域３の後面
３''から、連続波の上記レーザ光１２を上記変調信号に
応じてパルス化した変調光１２’が出射されることとな
る。
／透過動作が上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間に印加され
る変調信号による３Ｖ以上の逆バイアス電圧のオン／オ
フに応じて高速で繰り返され、上記能動領域３の後面
３''から、連続波の上記レーザ光１２を上記変調信号に
応じてパルス化した変調光１２’が出射されることとな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体光変調器
は以上のように構成されており、偏波面依存性をある程
度減少させることができるが、図１０に示したように、
逆バイアス電圧を３Ｖ以上印加しなければＴＭ，ＴＥ両
モードの吸収率を高くすることができず、さらに、消光
比を上げるために上記能動領域３のＩｎ0.49Ｇａ0.51Ａ
ｓ井戸層１７を増やして、該Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸
層１７，ＩｎＰバリア層１６を２０周期積層してなる多
重量子井戸をさらに多重化して積層したものとすると、
同時に負の格子歪も増加することとなり、この増加した
歪みによるストレスのために結晶が破断してしまうとい
う問題があり、また、その構造上、１つの半導体光変調
器で複数の入射光をそれぞれ変調して、複数の変調光を
出射するものとする２次元アレイ化することが困難であ
る等の問題があった。
は以上のように構成されており、偏波面依存性をある程
度減少させることができるが、図１０に示したように、
逆バイアス電圧を３Ｖ以上印加しなければＴＭ，ＴＥ両
モードの吸収率を高くすることができず、さらに、消光
比を上げるために上記能動領域３のＩｎ0.49Ｇａ0.51Ａ
ｓ井戸層１７を増やして、該Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸
層１７，ＩｎＰバリア層１６を２０周期積層してなる多
重量子井戸をさらに多重化して積層したものとすると、
同時に負の格子歪も増加することとなり、この増加した
歪みによるストレスのために結晶が破断してしまうとい
う問題があり、また、その構造上、１つの半導体光変調
器で複数の入射光をそれぞれ変調して、複数の変調光を
出射するものとする２次元アレイ化することが困難であ
る等の問題があった。
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、低い逆バイアス電圧で駆動する
ことによりＴＭ，ＴＥ両モードで高い消光比が得られ、
さらに、能動領域の量子井戸層を多層にすることにより
消光比を高くしても結晶が破断することがない半導体光
変調器，及び２次元アレイ化された半導体光変調器を得
ることを目的とする。
ためになされたもので、低い逆バイアス電圧で駆動する
ことによりＴＭ，ＴＥ両モードで高い消光比が得られ、
さらに、能動領域の量子井戸層を多層にすることにより
消光比を高くしても結晶が破断することがない半導体光
変調器，及び２次元アレイ化された半導体光変調器を得
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体光
変調器は、その能動領域に入射したレーザ光を印加され
た電界に応じて吸収，あるいは透過することにより変調
して出射する半導体光変調器において、半導体基板上に
その格子定数が上記半導体基板の格子定数より大きい材
料からなる第１の半導体層と、それが上記半導体基板の
格子定数より小さい材料からなる第２の半導体層とを有
する能動領域を備えるようにしたものである。
変調器は、その能動領域に入射したレーザ光を印加され
た電界に応じて吸収，あるいは透過することにより変調
して出射する半導体光変調器において、半導体基板上に
その格子定数が上記半導体基板の格子定数より大きい材
料からなる第１の半導体層と、それが上記半導体基板の
格子定数より小さい材料からなる第２の半導体層とを有
する能動領域を備えるようにしたものである。
【００１３】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸
層と、負の格子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリ
ア層とからなる多重量子井戸構造を有するものとし、該
能動領域の上下には、上記第１の量子井戸層，第２の量
子井戸層及びバリア層が有するバンドギャップ以上の大
きさのバンドギャップを有するクラッド層を備えるよう
にしたものである。
上記能動領域を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸
層と、負の格子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリ
ア層とからなる多重量子井戸構造を有するものとし、該
能動領域の上下には、上記第１の量子井戸層，第２の量
子井戸層及びバリア層が有するバンドギャップ以上の大
きさのバンドギャップを有するクラッド層を備えるよう
にしたものである。
【００１４】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域を、互いに逆の符号でかつ絶対値が等しい
歪み量を有する第１の量子井戸層と、第２の量子井戸層
とを上記バリア層を挟んで交互に所要数積層してなるも
のとしたものである。
上記能動領域を、互いに逆の符号でかつ絶対値が等しい
歪み量を有する第１の量子井戸層と、第２の量子井戸層
とを上記バリア層を挟んで交互に所要数積層してなるも
のとしたものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体光変調器は、
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記能
動領域を、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ
0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．１％の
Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層
とをＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層を挟んで
交互に所要数積層してなるものとしたものである。
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記能
動領域を、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ
0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．１％の
Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層
とをＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層を挟んで
交互に所要数積層してなるものとしたものである。
【００１６】また、この発明に係る半導体光変調器は、
ＧａＡｓ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波
長０．６９μｍのレーザ光を変調するものであり、上記
能動領域を、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.43Ｇａ0.57Ａ
ｓ0.15Ｐ0.85圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．１％
のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸
層とをＡｌＧａＩｎＰ，あるいはＡｌＧａＡｓからなる
バリア層を挟んで交互に所要数積層してなるものとした
ものである。
ＧａＡｓ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波
長０．６９μｍのレーザ光を変調するものであり、上記
能動領域を、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.43Ｇａ0.57Ａ
ｓ0.15Ｐ0.85圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．１％
のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸
層とをＡｌＧａＩｎＰ，あるいはＡｌＧａＡｓからなる
バリア層を挟んで交互に所要数積層してなるものとした
ものである。
【００１７】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域を、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を所定のパ
ターンで積層し、該積層パターンを所定周期繰り返し積
層してなるものとしたものである。
上記能動領域を、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を所定のパ
ターンで積層し、該積層パターンを所定周期繰り返し積
層してなるものとしたものである。
【００１８】また、この発明に係る半導体光変調器は、
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記能
動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ
0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇ
ａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−
０．１％のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪
量子井戸層とを各々２層ずつ続けて積層したものとした
ものである。
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記能
動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ
0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇ
ａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−
０．１％のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪
量子井戸層とを各々２層ずつ続けて積層したものとした
ものである。
【００１９】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み
量が−０．０５％のＩｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引
っ張り歪量子井戸層とを１対２の割合で積層したものと
したものである。
上記能動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み
量が−０．０５％のＩｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引
っ張り歪量子井戸層とを１対２の割合で積層したものと
したものである。
【００２０】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、これ
の２分の１の層厚で歪み量が−０．１％のＩｎ0.52Ｇａ
0.48Ａｓ0.99Ｐ0.01引っ張り歪量子井戸層とを１対２の
割合で積層したものとしたものである。
上記能動領域の積層パターンを、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、これ
の２分の１の層厚で歪み量が−０．１％のＩｎ0.52Ｇａ
0.48Ａｓ0.99Ｐ0.01引っ張り歪量子井戸層とを１対２の
割合で積層したものとしたものである。
【００２１】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域を、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を該能動領
域が有する各層の歪み量の総和が所定範囲内となるよう
にして不規則に積層してなるものとしたものである。
上記能動領域を、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を該能動領
域が有する各層の歪み量の総和が所定範囲内となるよう
にして不規則に積層してなるものとしたものである。
【００２２】また、この発明に係る半導体光変調器は、
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記第
１の量子井戸層は、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇａ
0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層であり、上記第２
の量子井戸層は、歪み量が−０．１％のＩｎ0.39Ｇａ0.
61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層であり、上記バ
リア層は、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49からなるも
のとしたものである。
ＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶成長させてなり、波長
１．３２μｍのレーザ光を変調するものであり、上記第
１の量子井戸層は、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇａ
0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層であり、上記第２
の量子井戸層は、歪み量が−０．１％のＩｎ0.39Ｇａ0.
61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層であり、上記バ
リア層は、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49からなるも
のとしたものである。
【００２３】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記半導体光変調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の
形状の互いに相対する開口部を有する電極を備え、上記
上面，あるいは下面の開口部から入射したレーザ光を変
調して、その相対する下面，もしくは上面の開口部から
出射するものとしたものである。
上記半導体光変調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の
形状の互いに相対する開口部を有する電極を備え、上記
上面，あるいは下面の開口部から入射したレーザ光を変
調して、その相対する下面，もしくは上面の開口部から
出射するものとしたものである。
【００２４】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記半導体光変調器の上面に各々１つの開口部を有する
複数の電極と、その下面に上記上面の開口部と同数で、
かつ相対した開口部を有する１つの電極とを備え、上記
上面，あるいは下面の複数の開口部から入射した複数の
レーザ光を個々に変調して、その相対する下面，もしく
は上面の複数の開口部から複数の変調光を出射するもの
としたものである。
上記半導体光変調器の上面に各々１つの開口部を有する
複数の電極と、その下面に上記上面の開口部と同数で、
かつ相対した開口部を有する１つの電極とを備え、上記
上面，あるいは下面の複数の開口部から入射した複数の
レーザ光を個々に変調して、その相対する下面，もしく
は上面の複数の開口部から複数の変調光を出射するもの
としたものである。
【００２５】
【作用】この発明においては、半導体基板上に、その格
子定数が上記半導体基板の格子定数より大きい材料から
なる第１の半導体層と、それが上記半導体基板の格子定
数より小さい材料からなる第２の半導体層とを有する能
動領域を備えた吸収，透過型の半導体光変調器としたか
ら、上記能動領域に入射したレーザ光を吸収するとき、
該レーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記第
１の半導体層が一方の偏波モードの光を吸収すると同時
に、上記第２の半導体層がもう一方の偏波モードの光を
吸収することとなり、これにより上記２つの偏波モード
を有するレーザ光を高い利得で吸収することができ、偏
波面依存性をなくして変調を行うことができる。
子定数が上記半導体基板の格子定数より大きい材料から
なる第１の半導体層と、それが上記半導体基板の格子定
数より小さい材料からなる第２の半導体層とを有する能
動領域を備えた吸収，透過型の半導体光変調器としたか
ら、上記能動領域に入射したレーザ光を吸収するとき、
該レーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記第
１の半導体層が一方の偏波モードの光を吸収すると同時
に、上記第２の半導体層がもう一方の偏波モードの光を
吸収することとなり、これにより上記２つの偏波モード
を有するレーザ光を高い利得で吸収することができ、偏
波面依存性をなくして変調を行うことができる。
【００２６】また、この発明においては、上記能動領域
を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸層と、負の格
子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリア層とからな
る多重量子井戸構造を有するものとし、該能動領域の上
下には、上記第１の量子井戸層，第２の量子井戸層及び
バリア層が有するバンドギャップ以上の大きさのバンド
ギャップを有するクラッド層を備えるようにしたから、
上記能動領域に電界を印加したとき、該能動領域に入射
したレーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記
第１の量子井戸層が一方の偏波モードの光を吸収すると
同時に、上記第２の量子井戸層がもう一方の偏波モード
の光を吸収し、また、電界非印加時には、入射したレー
ザ光の強度を低下させずに該レーザ光を透過させて出射
することとなり、さらに、上記第１の量子井戸層が有す
る正の歪みと、上記第２の量子井戸層が有する負の歪み
とが互いに打ち消し合うことにより、上記能動領域のト
ータル歪み量を抑えることとなる。これにより上記２つ
の偏波モードを有するレーザ光を高い利得で吸収するこ
とができることに加え、結晶を破断させずに量子井戸の
数を増やすことができ、偏波面依存性をなくし、かつ消
光比を高めた効率の良い変調を行うことができる。
を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸層と、負の格
子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリア層とからな
る多重量子井戸構造を有するものとし、該能動領域の上
下には、上記第１の量子井戸層，第２の量子井戸層及び
バリア層が有するバンドギャップ以上の大きさのバンド
ギャップを有するクラッド層を備えるようにしたから、
上記能動領域に電界を印加したとき、該能動領域に入射
したレーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記
第１の量子井戸層が一方の偏波モードの光を吸収すると
同時に、上記第２の量子井戸層がもう一方の偏波モード
の光を吸収し、また、電界非印加時には、入射したレー
ザ光の強度を低下させずに該レーザ光を透過させて出射
することとなり、さらに、上記第１の量子井戸層が有す
る正の歪みと、上記第２の量子井戸層が有する負の歪み
とが互いに打ち消し合うことにより、上記能動領域のト
ータル歪み量を抑えることとなる。これにより上記２つ
の偏波モードを有するレーザ光を高い利得で吸収するこ
とができることに加え、結晶を破断させずに量子井戸の
数を増やすことができ、偏波面依存性をなくし、かつ消
光比を高めた効率の良い変調を行うことができる。
【００２７】また、この発明においては、上記半導体光
変調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の形状の互いに
相対する開口部を有する電極を備え、上記上面，あるい
は下面の開口部から入射したレーザ光を変調して、その
相対する下面，もしくは上面の開口部から出射するもの
としたから、上記上面及び下面の電極間に逆バイアス電
圧を印加すると、上記上面，あるいは下面の開口部から
入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光に対し、上
記能動領域において、上記第１の量子井戸層がＴＭ偏波
を吸収すると同時に、上記第２の量子井戸層がＴＥ偏波
を吸収することになり、また、上記逆バイアス電圧の非
印加時には、入射した上記レーザ光を透過させることと
なり、これによりＴＥ，ＴＭ両モードのレーザ光の吸収
と、透過とを行うことができ、上記上面，あるいは下面
の開口部から偏波面依存性をなくして変調した変調光を
出射することができる。
変調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の形状の互いに
相対する開口部を有する電極を備え、上記上面，あるい
は下面の開口部から入射したレーザ光を変調して、その
相対する下面，もしくは上面の開口部から出射するもの
としたから、上記上面及び下面の電極間に逆バイアス電
圧を印加すると、上記上面，あるいは下面の開口部から
入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光に対し、上
記能動領域において、上記第１の量子井戸層がＴＭ偏波
を吸収すると同時に、上記第２の量子井戸層がＴＥ偏波
を吸収することになり、また、上記逆バイアス電圧の非
印加時には、入射した上記レーザ光を透過させることと
なり、これによりＴＥ，ＴＭ両モードのレーザ光の吸収
と、透過とを行うことができ、上記上面，あるいは下面
の開口部から偏波面依存性をなくして変調した変調光を
出射することができる。
【００２８】さらに、この発明においては、上記半導体
光変調器の上面に各々１つの開口部を有する複数の電極
と、その下面に上記上面の開口部と同数で、かつ相対し
た開口部を有する１つの電極とを備え、上記上面，ある
いは下面の複数の開口部から入射した複数のレーザ光を
個々に変調して、その相対する下面，もしくは上面の複
数の開口部から複数の変調光を出射するものとしたか
ら、上記能動領域において、上記上面，あるいは下面の
複数の開口部から入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含む複
数のレーザ光をそれぞれ、その偏波面に依存しないで吸
収，あるいは透過することとなり、これにより偏波面依
存性をなくして個々に変調した複数の変調光を出射する
ことができる。
光変調器の上面に各々１つの開口部を有する複数の電極
と、その下面に上記上面の開口部と同数で、かつ相対し
た開口部を有する１つの電極とを備え、上記上面，ある
いは下面の複数の開口部から入射した複数のレーザ光を
個々に変調して、その相対する下面，もしくは上面の複
数の開口部から複数の変調光を出射するものとしたか
ら、上記能動領域において、上記上面，あるいは下面の
複数の開口部から入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含む複
数のレーザ光をそれぞれ、その偏波面に依存しないで吸
収，あるいは透過することとなり、これにより偏波面依
存性をなくして個々に変調した複数の変調光を出射する
ことができる。
【００２９】
実施例１．以下、この発明の第１の実施例を図について
説明する。図１(a) は本発明の実施例１による半導体光
変調器の構造を示す斜視図であり、図において、この半
導体光変調器は、３００μｍ×３００μｍ角の大きさを
有するものであり、例えばＭＯＣＶＤ装置を用いて厚さ
５００μｍのｎ型ＩｎＰ基板５上に、層厚１．５μｍの
ｎ型ＩｎＰクラッド層４，多重量子井戸構造で総層厚が
約８μｍの能動領域３ａ，層厚１．５μｍのｐ型ＩｎＰ
クラッド層２を順次形成し、該ｐ型ＩｎＰクラッド層２
の上面にｐ側電極１（Ａｕ，Ｚｎ）を、ｎ型ＩｎＰ基板
５の下面にｎ側電極６（Ａｕ，Ｃｒ）をそれぞれ形成し
た後、該ｐ側電極１，ｎ側電極６にそれぞれ直径約３０
μｍの円形の開口部７，７’を選択エッチングにより設
けたものである。ここでｐ側電極１の開口部７はｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層２に達する深さを有し、また、ｎ側電極
６の開口部７’はｎ型ＩｎＰ基板５に達する深さを有す
るものであり、どちらか一方の開口部から入射した波長
１．３２μｍのＣＷレーザの光１２は能動領域３ａで変
調されて、他方の開口部から変調光１２’が出射される
ものである。
説明する。図１(a) は本発明の実施例１による半導体光
変調器の構造を示す斜視図であり、図において、この半
導体光変調器は、３００μｍ×３００μｍ角の大きさを
有するものであり、例えばＭＯＣＶＤ装置を用いて厚さ
５００μｍのｎ型ＩｎＰ基板５上に、層厚１．５μｍの
ｎ型ＩｎＰクラッド層４，多重量子井戸構造で総層厚が
約８μｍの能動領域３ａ，層厚１．５μｍのｐ型ＩｎＰ
クラッド層２を順次形成し、該ｐ型ＩｎＰクラッド層２
の上面にｐ側電極１（Ａｕ，Ｚｎ）を、ｎ型ＩｎＰ基板
５の下面にｎ側電極６（Ａｕ，Ｃｒ）をそれぞれ形成し
た後、該ｐ側電極１，ｎ側電極６にそれぞれ直径約３０
μｍの円形の開口部７，７’を選択エッチングにより設
けたものである。ここでｐ側電極１の開口部７はｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層２に達する深さを有し、また、ｎ側電極
６の開口部７’はｎ型ＩｎＰ基板５に達する深さを有す
るものであり、どちらか一方の開口部から入射した波長
１．３２μｍのＣＷレーザの光１２は能動領域３ａで変
調されて、他方の開口部から変調光１２’が出射される
ものである。
【００３０】また、図１(b) は能動領域３ａの層構造を
示す一部拡大図であり、図において、８は正の格子歪み
を有する（歪量＝＋０．１％）Ｉｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.
89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層、９は波長１．１５μｍに相
当するバンドギャップを有するＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.
51Ｐ0.49バリア層、１０は負の格子歪みを有する（歪量
＝−０．１％）Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張
り歪量子井戸層であり、これら各層の層厚は全て２００
オングストロームである（以下、特に断らない限りＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11量子井戸層８を圧縮歪量子
井戸層８、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層９
をバリア層９、Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82量子井
戸層１０を引っ張り歪量子井戸層１０と表す）。そし
て、該能動領域３ａは、バリア層９，圧縮歪量子井戸層
８，バリア層９，引っ張り歪量子井戸層１０の順に積層
した積層パターンを１周期として、これが１００周期積
層されており、総層厚が約８μｍとなっているものであ
る。
示す一部拡大図であり、図において、８は正の格子歪み
を有する（歪量＝＋０．１％）Ｉｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.
89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層、９は波長１．１５μｍに相
当するバンドギャップを有するＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.
51Ｐ0.49バリア層、１０は負の格子歪みを有する（歪量
＝−０．１％）Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張
り歪量子井戸層であり、これら各層の層厚は全て２００
オングストロームである（以下、特に断らない限りＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11量子井戸層８を圧縮歪量子
井戸層８、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層９
をバリア層９、Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82量子井
戸層１０を引っ張り歪量子井戸層１０と表す）。そし
て、該能動領域３ａは、バリア層９，圧縮歪量子井戸層
８，バリア層９，引っ張り歪量子井戸層１０の順に積層
した積層パターンを１周期として、これが１００周期積
層されており、総層厚が約８μｍとなっているものであ
る。
【００３１】次に動作について説明する。図１(a) に示
したような構造の半導体光変調器においては、レーザ光
源が出力したレーザ光１２が、この半導体光変調器の上
面から下面に向けて、もしくは下面から上面に向けて開
口部７，あるいは開口部７’に照射されるものであり、
その変調動作は、上記レーザ光１２がいずれの方向から
照射されても同じものとなるため、ｎ側電極６が有する
開口部７’（下面）からｐ側電極１が有する開口部７
（上面）に向けて上記レーザ光１２が照射される場合の
変調動作についてのみ述べる。
したような構造の半導体光変調器においては、レーザ光
源が出力したレーザ光１２が、この半導体光変調器の上
面から下面に向けて、もしくは下面から上面に向けて開
口部７，あるいは開口部７’に照射されるものであり、
その変調動作は、上記レーザ光１２がいずれの方向から
照射されても同じものとなるため、ｎ側電極６が有する
開口部７’（下面）からｐ側電極１が有する開口部７
（上面）に向けて上記レーザ光１２が照射される場合の
変調動作についてのみ述べる。
【００３２】まず、上記ｎ側電極６が有する開口部７’
から入射した波長１．３２μｍの上記レーザ光１２は、
該レーザ光１２より長い波長に相当するバンドギャップ
を有するｎ型ＩｎＰ基板５，ｎ型ＩｎＰクラッド層４を
透過し、能動領域３ａに達する。
から入射した波長１．３２μｍの上記レーザ光１２は、
該レーザ光１２より長い波長に相当するバンドギャップ
を有するｎ型ＩｎＰ基板５，ｎ型ＩｎＰクラッド層４を
透過し、能動領域３ａに達する。
【００３３】このとき、上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間
に電圧が印加されていないと、上記能動領域３ａは上記
レーザ光１２を透過するため、該レーザ光１２は、上記
能動領域３ａを透過してｐ型ＩｎＰクラッド層２を通り
抜けた後、上記ｐ側電極１が有する開口部７から出射さ
れる。
に電圧が印加されていないと、上記能動領域３ａは上記
レーザ光１２を透過するため、該レーザ光１２は、上記
能動領域３ａを透過してｐ型ＩｎＰクラッド層２を通り
抜けた後、上記ｐ側電極１が有する開口部７から出射さ
れる。
【００３４】一方、上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間に所
定の逆バイアス電圧が印加されると、多重量子井戸構造
の上記能動領域３ａはシュタルク効果により、上記レー
ザ光１２に対して吸収層として働き、上記ｎ側電極６が
有する開口部７’から入射して来たレーザ光１２の進行
を遮断する。
定の逆バイアス電圧が印加されると、多重量子井戸構造
の上記能動領域３ａはシュタルク効果により、上記レー
ザ光１２に対して吸収層として働き、上記ｎ側電極６が
有する開口部７’から入射して来たレーザ光１２の進行
を遮断する。
【００３５】ここで、格子歪みと、偏波面依存性との関
係について、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. V
OL.25 NO.2 FEBRUARY 1989 P.171〜P.178 に記載されて
いる内容を参考にして説明すると、この文献には、図２
に示したように、正および負の格子歪みにおけるＴＥ，
ＴＭ偏波と、吸収率との関係において、負の歪みを有す
る量子井戸では、実線で示したｌ（ＴＭモード）および
ｌ’（ＴＥモード）のように、ＴＭモードの光に対する
利得が高くなり、また、正の歪みを有する量子井戸で
は、破線で示したｍ（ＴＥモード）およびｍ’（ＴＭモ
ード）のように、ＴＥモードの光に対する利得が高くな
ることが示されている。然るに、この関係は、図４に示
したような，能動領域３の接合面と平行に進行するレー
ザ光を変調する構造を有する半導体光変調器におけるも
のであり、本実施例１による半導体光変調器のように、
能動領域３ａの接合面に対して直角に進行するレーザ光
１２を変調する構造の場合、上述の関係は逆のものとな
り、負の歪みを有する量子井戸ではＴＥモードの光に対
する利得が高く、正の歪みを有する量子井戸ではＴＭモ
ードの光に対する利得が高くなるものである。
係について、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. V
OL.25 NO.2 FEBRUARY 1989 P.171〜P.178 に記載されて
いる内容を参考にして説明すると、この文献には、図２
に示したように、正および負の格子歪みにおけるＴＥ，
ＴＭ偏波と、吸収率との関係において、負の歪みを有す
る量子井戸では、実線で示したｌ（ＴＭモード）および
ｌ’（ＴＥモード）のように、ＴＭモードの光に対する
利得が高くなり、また、正の歪みを有する量子井戸で
は、破線で示したｍ（ＴＥモード）およびｍ’（ＴＭモ
ード）のように、ＴＥモードの光に対する利得が高くな
ることが示されている。然るに、この関係は、図４に示
したような，能動領域３の接合面と平行に進行するレー
ザ光を変調する構造を有する半導体光変調器におけるも
のであり、本実施例１による半導体光変調器のように、
能動領域３ａの接合面に対して直角に進行するレーザ光
１２を変調する構造の場合、上述の関係は逆のものとな
り、負の歪みを有する量子井戸ではＴＥモードの光に対
する利得が高く、正の歪みを有する量子井戸ではＴＭモ
ードの光に対する利得が高くなるものである。
【００３６】即ち、図１(b) に示したような積層構造か
らなる上記能動領域３ａは、そこに導入された２種類の
量子井戸層において、図３(a) に示したように、正の歪
を有する圧縮歪量子井戸層８は、主にＴＭモードの光を
吸収し、また、図３(b) に示したように、負の歪を有す
る引っ張り歪量子井戸層１０は、主にＴＥモードの光を
吸収することとなり、この正，あるいは負の格子歪みを
有する２種類の量子井戸層８，１０のそれぞれの作用に
より、上記レーザ光１２に含まれているＴＥ，ＴＭ両モ
ードの光を高い利得で吸収する。
らなる上記能動領域３ａは、そこに導入された２種類の
量子井戸層において、図３(a) に示したように、正の歪
を有する圧縮歪量子井戸層８は、主にＴＭモードの光を
吸収し、また、図３(b) に示したように、負の歪を有す
る引っ張り歪量子井戸層１０は、主にＴＥモードの光を
吸収することとなり、この正，あるいは負の格子歪みを
有する２種類の量子井戸層８，１０のそれぞれの作用に
より、上記レーザ光１２に含まれているＴＥ，ＴＭ両モ
ードの光を高い利得で吸収する。
【００３７】さらに、上記能動領域３ａは、上記圧縮歪
量子井戸層８と、上記引っ張り歪量子井戸層１０とを交
互に積層したものであり、上記圧縮歪量子井戸層８が有
する正の格子歪みと、上記引っ張り歪量子井戸層１０が
有する負の格子歪みとが互いに打ち消し合うことにより
歪みの総和がゼロになり、何層積層しても結晶が破断し
ないゼロネットストレイン構造とされており、所望の周
期数で積層することができるため、積層周期を１００周
期として２つの量子井戸層８，１０を１００層ずつ積層
して多重化することにより消光比が高められている。こ
のため従来の半導体光変調器では、偏波面依存性を低減
させるために３Ｖ以上の逆バイアス電圧が必要となって
いたが、本実施例１による半導体光変調器は、さらに低
い逆バイアス電圧で駆動させてもＴＥ，ＴＭ両モードで
高い消光比が得られるものである。
量子井戸層８と、上記引っ張り歪量子井戸層１０とを交
互に積層したものであり、上記圧縮歪量子井戸層８が有
する正の格子歪みと、上記引っ張り歪量子井戸層１０が
有する負の格子歪みとが互いに打ち消し合うことにより
歪みの総和がゼロになり、何層積層しても結晶が破断し
ないゼロネットストレイン構造とされており、所望の周
期数で積層することができるため、積層周期を１００周
期として２つの量子井戸層８，１０を１００層ずつ積層
して多重化することにより消光比が高められている。こ
のため従来の半導体光変調器では、偏波面依存性を低減
させるために３Ｖ以上の逆バイアス電圧が必要となって
いたが、本実施例１による半導体光変調器は、さらに低
い逆バイアス電圧で駆動させてもＴＥ，ＴＭ両モードで
高い消光比が得られるものである。
【００３８】そして、上述のように高い利得でＴＥ，Ｔ
Ｍ両モードの吸収を行うことができ、消光比を高められ
た上記能動領域３ａは、上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間
に印加される変調信号による逆バイアス電圧のオフ／オ
ンに応じて、上記ｎ側電極６の開口部７’から入射した
連続波のレーザ光１２の透過と、その偏波面に依存しな
い吸収とを高速で繰り返し、これにより上記ｐ側電極１
の開口部７から、上記レーザ光１２を上記変調信号に応
じて高い消光比でパルス化した変調光１２’が出射され
ることとなる。
Ｍ両モードの吸収を行うことができ、消光比を高められ
た上記能動領域３ａは、上記ｐ側電極１，ｎ側電極６間
に印加される変調信号による逆バイアス電圧のオフ／オ
ンに応じて、上記ｎ側電極６の開口部７’から入射した
連続波のレーザ光１２の透過と、その偏波面に依存しな
い吸収とを高速で繰り返し、これにより上記ｐ側電極１
の開口部７から、上記レーザ光１２を上記変調信号に応
じて高い消光比でパルス化した変調光１２’が出射され
ることとなる。
【００３９】なお、上記半導体光変調器の入射光（レー
ザ光）１２に対する出射光（変調光）１２’の光強度を
極力低下させないようにするために、上記ｐ型ＩｎＰク
ラッド層２，ｎ型ＩｎＰクラッド層４のバンドギャップ
は、上記能動領域３ａに積層されているいずれの層のバ
ンドギャップよりも大きいか、もしくは等しいものとし
ておく必要があり、また、上記ｐ側電極１，及びｎ側電
極６にそれぞれ開口部７，７’を設けているが、波長
１．３２μｍのレーザ光１２を吸収，あるいは反射しな
い材料を用いて上記ｐ側電極１，及びｎ側電極６を形成
すれば、上記開口部７，７’を設ける必要はない。
ザ光）１２に対する出射光（変調光）１２’の光強度を
極力低下させないようにするために、上記ｐ型ＩｎＰク
ラッド層２，ｎ型ＩｎＰクラッド層４のバンドギャップ
は、上記能動領域３ａに積層されているいずれの層のバ
ンドギャップよりも大きいか、もしくは等しいものとし
ておく必要があり、また、上記ｐ側電極１，及びｎ側電
極６にそれぞれ開口部７，７’を設けているが、波長
１．３２μｍのレーザ光１２を吸収，あるいは反射しな
い材料を用いて上記ｐ側電極１，及びｎ側電極６を形成
すれば、上記開口部７，７’を設ける必要はない。
【００４０】ところで従来、特開昭６１−１８４５１６
号公報には、小さい駆動電圧で高い消光比を得ることが
できる光変調器として、第１の半導体よりなる層と、第
１の半導体の伝導帯の下端より低い伝導帯の下端と、第
１の半導体の価電子帯の上端より低い価電子帯の上端を
有する第２の半導体よりなる層が、交互に積層してなる
半導体多層構造を備えた光変調器が示されている。然る
に、この公報記載の技術は、本実施例１による半導体光
変調器のように、その多重量子井戸構造の能動領域に
正，及び負の格子歪みを導入するものではなく、この光
変調器においても、明白光レーザのようにＴＥ，ＴＭ両
モードを含むレーザ光に対しては、該レーザ光の吸収時
に偏波面依存性が存在するものである。
号公報には、小さい駆動電圧で高い消光比を得ることが
できる光変調器として、第１の半導体よりなる層と、第
１の半導体の伝導帯の下端より低い伝導帯の下端と、第
１の半導体の価電子帯の上端より低い価電子帯の上端を
有する第２の半導体よりなる層が、交互に積層してなる
半導体多層構造を備えた光変調器が示されている。然る
に、この公報記載の技術は、本実施例１による半導体光
変調器のように、その多重量子井戸構造の能動領域に
正，及び負の格子歪みを導入するものではなく、この光
変調器においても、明白光レーザのようにＴＥ，ＴＭ両
モードを含むレーザ光に対しては、該レーザ光の吸収時
に偏波面依存性が存在するものである。
【００４１】また、特開平２−１１５８１８号公報に
は、第１と第２の半導体層が積層された構造が繰り返し
周期で積層され、一周期毎に障壁層が設けられた多層構
造の光変調器が示されているが、この光変調器は、上記
第１の半導体層は禁制帯幅が積層方向に関して単調に変
化しており、上記第２の半導体層は第１の半導体層の禁
制帯幅より小さい禁制帯幅を有し、かつ上記第２の半導
体層は第１の半導体層の最大の禁制帯幅を有する領域に
接して設けられていることに本質があり、これにより低
駆動電圧で高い消光比を得ることができるものとされて
いる。然るに、この公報記載の技術は、本実施例１によ
る半導体光変調器のように、正の格子歪みを有する量子
井戸層８と、負の格子歪みを有する量子井戸層１０とを
バリア層９を挟んで交互に積層することにより、そのト
ータル歪み量を抑えて多層化し、消光比を高くするもの
ではなく、この公報記載の光変調器においても、やはり
偏波面依存性は存在しているものである。
は、第１と第２の半導体層が積層された構造が繰り返し
周期で積層され、一周期毎に障壁層が設けられた多層構
造の光変調器が示されているが、この光変調器は、上記
第１の半導体層は禁制帯幅が積層方向に関して単調に変
化しており、上記第２の半導体層は第１の半導体層の禁
制帯幅より小さい禁制帯幅を有し、かつ上記第２の半導
体層は第１の半導体層の最大の禁制帯幅を有する領域に
接して設けられていることに本質があり、これにより低
駆動電圧で高い消光比を得ることができるものとされて
いる。然るに、この公報記載の技術は、本実施例１によ
る半導体光変調器のように、正の格子歪みを有する量子
井戸層８と、負の格子歪みを有する量子井戸層１０とを
バリア層９を挟んで交互に積層することにより、そのト
ータル歪み量を抑えて多層化し、消光比を高くするもの
ではなく、この公報記載の光変調器においても、やはり
偏波面依存性は存在しているものである。
【００４２】以上のように、本実施例１による半導体光
変調器においては、＋０．１％の圧縮歪量子井戸層８
と、−０．１％の引っ張り歪量子井戸層１０とをバリア
層９を挟んで交互に積層した多重量子井戸構造の能動領
域３ａを備えたものとしたので、上記能動領域３ａに導
入した正，及び負の格子歪みにより、ＴＥ，ＴＭ両モー
ドを含むレーザ光１２に対する偏波面依存性をなくすこ
とができ、さらに、上記圧縮歪量子井戸層８と、上記引
っ張り歪量子井戸層１０とが互いの歪み量を相殺し合う
ため、上記能動領域３ａのトータル歪み量を抑えること
となり、これにより結晶を破断させることなく量子井戸
を増やすことができ、低い逆バイアス電圧で駆動させて
もＴＥ，ＴＭ両モードで高い消光比を得ることができ
る。
変調器においては、＋０．１％の圧縮歪量子井戸層８
と、−０．１％の引っ張り歪量子井戸層１０とをバリア
層９を挟んで交互に積層した多重量子井戸構造の能動領
域３ａを備えたものとしたので、上記能動領域３ａに導
入した正，及び負の格子歪みにより、ＴＥ，ＴＭ両モー
ドを含むレーザ光１２に対する偏波面依存性をなくすこ
とができ、さらに、上記圧縮歪量子井戸層８と、上記引
っ張り歪量子井戸層１０とが互いの歪み量を相殺し合う
ため、上記能動領域３ａのトータル歪み量を抑えること
となり、これにより結晶を破断させることなく量子井戸
を増やすことができ、低い逆バイアス電圧で駆動させて
もＴＥ，ＴＭ両モードで高い消光比を得ることができ
る。
【００４３】実施例２．上記実施例１では、能動領域３
ａの多重量子井戸構造を図１(b) に示したように、Ｉｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層８と、Ｉ
ｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層１
０とをＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層９を挟
んで交互に積層したものとしたが、本実施例２による半
導体光変調器は、図４(a) に示したようにその能動領域
３ａを、上記バリア層９を挟んで上記圧縮歪量子井戸層
８と、上記引っ張り歪量子井戸層１０とを２層ずつ続け
て積層し、この積層パターンを５０周期繰り返してなる
多重量子井戸構造としたものである。
ａの多重量子井戸構造を図１(b) に示したように、Ｉｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層８と、Ｉ
ｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層１
０とをＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層９を挟
んで交互に積層したものとしたが、本実施例２による半
導体光変調器は、図４(a) に示したようにその能動領域
３ａを、上記バリア層９を挟んで上記圧縮歪量子井戸層
８と、上記引っ張り歪量子井戸層１０とを２層ずつ続け
て積層し、この積層パターンを５０周期繰り返してなる
多重量子井戸構造としたものである。
【００４４】このような周期性をもった積層パターンの
能動領域３ａを備えた半導体光変調器においても、Ｔ
Ｅ，ＴＭ両モードを含むレーザ光１２に対し、上記圧縮
歪量子井戸層８がＴＭ偏波を吸収し、上記引っ張り歪量
子井戸層１０がＴＥ偏波を吸収することにより、電界印
加時に高い利得で上記レーザ光１２のＴＥ，ＴＭ両モー
ドの光を吸収することとなる。
能動領域３ａを備えた半導体光変調器においても、Ｔ
Ｅ，ＴＭ両モードを含むレーザ光１２に対し、上記圧縮
歪量子井戸層８がＴＭ偏波を吸収し、上記引っ張り歪量
子井戸層１０がＴＥ偏波を吸収することにより、電界印
加時に高い利得で上記レーザ光１２のＴＥ，ＴＭ両モー
ドの光を吸収することとなる。
【００４５】また、上記能動領域３ａは、図４(a) に示
したような積層パターンに限らず、図４(b) に示したよ
うに、層厚２００オングストロームで歪み量が−０．０
５％のＩｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引っ張り歪量子
井戸層１０ａを２層と、上記圧縮歪量子井戸層８とを上
記バリア層９を挟んで積層した積層パターン、もしくは
図４(c) に示したように、層厚１００オングストローム
で歪み量が−０．１％のＩｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ0.99Ｐ0.
01引っ張り歪量子井戸層１０ａを２層と、上記圧縮歪量
子井戸層８とを上記バリア層９を挟んで積層した積層パ
ターンにしても良い。
したような積層パターンに限らず、図４(b) に示したよ
うに、層厚２００オングストロームで歪み量が−０．０
５％のＩｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引っ張り歪量子
井戸層１０ａを２層と、上記圧縮歪量子井戸層８とを上
記バリア層９を挟んで積層した積層パターン、もしくは
図４(c) に示したように、層厚１００オングストローム
で歪み量が−０．１％のＩｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ0.99Ｐ0.
01引っ張り歪量子井戸層１０ａを２層と、上記圧縮歪量
子井戸層８とを上記バリア層９を挟んで積層した積層パ
ターンにしても良い。
【００４６】ここで、変調すべきレーザ光の波長と、量
子井戸の材料，格子歪み，層厚との関係を説明すると、
以下のようになる。まず、変調しようとするレーザ光の
波長をλとすると、能動領域３ａに形成する量子井戸の
バンドギャップＥｇは次式(1) となる。 Ｅｇ＝１．２４／λ （ｅＶ） … (1) そして、本実施例２のように、量子井戸の材料にＩｎ1-
x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-yを用いると、この量子井戸のバン
ドギャップＥｑは次式(2) で表され、 Ｅｑ＝１．３５＋０．９１ｘ−０．９９ｙ＋０．１５ｘｙ（ｅＶ）… (2) また、ＩｎＰ基板５の格子定数α0 は５．８６８８オン
グストロームであり、該ＩｎＰ基板５上に形成した量子
井戸の格子定数αｑは次式(3) で表される。 αｑ＝５．８６８８−０．４１７６ｘ＋０．１８９６ｙ＋０．０１２５ｘｙ （オングストローム）… (3) さらに、格子歪みによるストレスをσとすると、これに
よるバンドギャップシフトΔＥs2は ΔＥs2＝４．９×１０-12 （ｅＶ／ｄｙｎｃｍ-2）×σ … (4) となり、薄膜化によるバンドギャップシフトをΔＥs1
（例えば、層厚２００オングストロームのＩｎＧａＡｓ
Ｐでは＋３０ｍｅＶとなる）とすると、バルク結晶のと
きに、 Ｅｇ−ΔＥs1−ΔＥs2 … (5) のバンドギャップを有する結晶を、格子整合しない上記
ＩｎＰ基板５上に形成すれば、Ｅｇのバンドギャップを
有する量子井戸が得られることがわかる。また、この結
晶が本来有する格子定数αは、格子不整合度をεとする
と、 σ＝Ａｈε （但し、Ａは結晶の物性定数、ｈは層厚） … (6) ε＝（（α−α0 ) ／α0 ）×１００ … (7) となる。そして、本実施例２の能動領域３ａの各量子井
戸の組成は、上記(5) 式で表されるバンドギャップＥｇ
と、上記(6),(7) 式で求められる格子定数αとを上記式
(2),(3) 式に代入することにより決定したものである。
子井戸の材料，格子歪み，層厚との関係を説明すると、
以下のようになる。まず、変調しようとするレーザ光の
波長をλとすると、能動領域３ａに形成する量子井戸の
バンドギャップＥｇは次式(1) となる。 Ｅｇ＝１．２４／λ （ｅＶ） … (1) そして、本実施例２のように、量子井戸の材料にＩｎ1-
x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-yを用いると、この量子井戸のバン
ドギャップＥｑは次式(2) で表され、 Ｅｑ＝１．３５＋０．９１ｘ−０．９９ｙ＋０．１５ｘｙ（ｅＶ）… (2) また、ＩｎＰ基板５の格子定数α0 は５．８６８８オン
グストロームであり、該ＩｎＰ基板５上に形成した量子
井戸の格子定数αｑは次式(3) で表される。 αｑ＝５．８６８８−０．４１７６ｘ＋０．１８９６ｙ＋０．０１２５ｘｙ （オングストローム）… (3) さらに、格子歪みによるストレスをσとすると、これに
よるバンドギャップシフトΔＥs2は ΔＥs2＝４．９×１０-12 （ｅＶ／ｄｙｎｃｍ-2）×σ … (4) となり、薄膜化によるバンドギャップシフトをΔＥs1
（例えば、層厚２００オングストロームのＩｎＧａＡｓ
Ｐでは＋３０ｍｅＶとなる）とすると、バルク結晶のと
きに、 Ｅｇ−ΔＥs1−ΔＥs2 … (5) のバンドギャップを有する結晶を、格子整合しない上記
ＩｎＰ基板５上に形成すれば、Ｅｇのバンドギャップを
有する量子井戸が得られることがわかる。また、この結
晶が本来有する格子定数αは、格子不整合度をεとする
と、 σ＝Ａｈε （但し、Ａは結晶の物性定数、ｈは層厚） … (6) ε＝（（α−α0 ) ／α0 ）×１００ … (7) となる。そして、本実施例２の能動領域３ａの各量子井
戸の組成は、上記(5) 式で表されるバンドギャップＥｇ
と、上記(6),(7) 式で求められる格子定数αとを上記式
(2),(3) 式に代入することにより決定したものである。
【００４７】さらにまた、上記能動領域３ａの各層の層
厚は、結晶が破断しないようにするため、PeopleとBean
の理論による臨界膜厚ｈｃ以下となるようにし、 Σσ＝ΣＡi ｈi εi ＝Ａ1 ｈ1 ε1 ＋Ａ2 ｈ2 ε2 ＋Ａ3 ｈ3 ε3 ＋ ・・・＋Ａn ｈn εn … (8) （但し、Ａi ：第ｉ層の結晶の物性定数，ｈi ：第ｉ層
の層厚εi ：第ｉ層の格子不整合度，ｎ：総層数）で表
される上記能動領域３ａに形成された各層の結晶界面に
かかるストレスの総和を考慮して決定したものである。
厚は、結晶が破断しないようにするため、PeopleとBean
の理論による臨界膜厚ｈｃ以下となるようにし、 Σσ＝ΣＡi ｈi εi ＝Ａ1 ｈ1 ε1 ＋Ａ2 ｈ2 ε2 ＋Ａ3 ｈ3 ε3 ＋ ・・・＋Ａn ｈn εn … (8) （但し、Ａi ：第ｉ層の結晶の物性定数，ｈi ：第ｉ層
の層厚εi ：第ｉ層の格子不整合度，ｎ：総層数）で表
される上記能動領域３ａに形成された各層の結晶界面に
かかるストレスの総和を考慮して決定したものである。
【００４８】このように、本実施例２によれば、正，あ
るいは負の格子歪みを有する２種類の量子井戸からなる
上記能動領域３ａの積層パターンを周期性をもった所望
の積層パターンにしても、それが、結晶成長時に量子井
戸が有する格子歪みによる結晶破断を起こさない周期に
よる積層パターンであれば、該半導体光変調器の能動領
域３ａの多重量子井戸構造として用いることができ、消
光比を高くし、かつ偏波面依存性を無くして変調を行う
ことができる。
るいは負の格子歪みを有する２種類の量子井戸からなる
上記能動領域３ａの積層パターンを周期性をもった所望
の積層パターンにしても、それが、結晶成長時に量子井
戸が有する格子歪みによる結晶破断を起こさない周期に
よる積層パターンであれば、該半導体光変調器の能動領
域３ａの多重量子井戸構造として用いることができ、消
光比を高くし、かつ偏波面依存性を無くして変調を行う
ことができる。
【００４９】なお、変調すべきレーザ光の波長，あるい
は基板，量子井戸の材料が本実施例２のそれらと違う場
合にも、その能動領域の各層の材料，層厚を上記式(1)
〜(8) を用いて求めたようにして決定すれば良いことは
明らかである。
は基板，量子井戸の材料が本実施例２のそれらと違う場
合にも、その能動領域の各層の材料，層厚を上記式(1)
〜(8) を用いて求めたようにして決定すれば良いことは
明らかである。
【００５０】実施例３．図５に示した本実施例３による
半導体光変調器のように、その能動領域３ａの積層構造
を、圧縮歪量子井戸層８と、引っ張り歪量子井戸層１０
とをバリア層９を挟んで不規則に積層したものとして
も、それが、上記圧縮歪量子井戸層８，及び上記引っ張
り歪量子井戸層１０がそれぞれ有する歪み量を考慮し、
結晶成長時に格子歪みによる結晶破断を起こさないよう
にして積層したものであれば、能動領域の多重量子井戸
構造に用いることができ、これにより偏波面依存性を無
くした半導体光変調器を得ることができる。
半導体光変調器のように、その能動領域３ａの積層構造
を、圧縮歪量子井戸層８と、引っ張り歪量子井戸層１０
とをバリア層９を挟んで不規則に積層したものとして
も、それが、上記圧縮歪量子井戸層８，及び上記引っ張
り歪量子井戸層１０がそれぞれ有する歪み量を考慮し、
結晶成長時に格子歪みによる結晶破断を起こさないよう
にして積層したものであれば、能動領域の多重量子井戸
構造に用いることができ、これにより偏波面依存性を無
くした半導体光変調器を得ることができる。
【００５１】実施例４．図６(a),(b) は、この発明の第
４の実施例による半導体光変調器と、その能動領域の一
部拡大図とを示す図であり、上記実施例１〜３による半
導体光変調器は、波長１．３２μｍのレーザ光１２を変
調するものであったが、本実施例４による半導体光変調
器は、例えば、現在可視光レーザとして用いられている
波長０．６９μｍのレーザ光１２ａに対応するものであ
る。
４の実施例による半導体光変調器と、その能動領域の一
部拡大図とを示す図であり、上記実施例１〜３による半
導体光変調器は、波長１．３２μｍのレーザ光１２を変
調するものであったが、本実施例４による半導体光変調
器は、例えば、現在可視光レーザとして用いられている
波長０．６９μｍのレーザ光１２ａに対応するものであ
る。
【００５２】図６(a) において、２６は厚さ５００μｍ
のｎ型ＧａＡｓ基板であり、該ｎ型ＧａＡｓ基板２６上
に層厚１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２
５，多重量子井戸構造で総層厚６μｍの能動領域２４，
層厚１．５μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３，
層厚２．５μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２を順次
形成し、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２の上面にｐ
型電極２１（Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ）を、上記ｎ型ＧａＡｓ
基板２６の下面にｎ型電極２７（Ａｕ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ａ
ｕ）をそれぞれ形成した後、選択エッチングにより、そ
の上面に上記ｐ型電極２１及び上記ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２２の一部を上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２３の表面が完全に露出するように除去してなる開口部
２８と、その下面に上記ｎ型電極２７及び上記ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板２６の一部を上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層２５の表面が完全に露出するように除去してなる開口
部２８’とを設けたものである。ここで、上記ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２２，及び上記ｎ型ＧａＡｓ基板２６
は、波長０．６９μｍのレーザ光１２ａを吸収してしま
うため、上記開口部２８，２８’においては完全に取り
除いておく必要がある。
のｎ型ＧａＡｓ基板であり、該ｎ型ＧａＡｓ基板２６上
に層厚１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２
５，多重量子井戸構造で総層厚６μｍの能動領域２４，
層厚１．５μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３，
層厚２．５μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２を順次
形成し、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２の上面にｐ
型電極２１（Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ）を、上記ｎ型ＧａＡｓ
基板２６の下面にｎ型電極２７（Ａｕ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ａ
ｕ）をそれぞれ形成した後、選択エッチングにより、そ
の上面に上記ｐ型電極２１及び上記ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２２の一部を上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２３の表面が完全に露出するように除去してなる開口部
２８と、その下面に上記ｎ型電極２７及び上記ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板２６の一部を上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層２５の表面が完全に露出するように除去してなる開口
部２８’とを設けたものである。ここで、上記ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２２，及び上記ｎ型ＧａＡｓ基板２６
は、波長０．６９μｍのレーザ光１２ａを吸収してしま
うため、上記開口部２８，２８’においては完全に取り
除いておく必要がある。
【００５３】また、上記能動領域２４は、図６(b) にそ
の構造を示したように、層厚２００オングストロームの
ＡｌＧａＩｎＰバリア層９ｃを挟んで、各々層厚１００
オングストロームのＩｎ0.43Ｇａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧
縮歪量子井戸層８ｃ（歪み量：＋０．１％）と、Ｉｎ0.
39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層１０ｃ
（歪み量：−０．１％）とを交互に積層したものであ
り、上記バリア層９ｃ，圧縮歪量子井戸層８ｃ，バリア
層９ｃ，引っ張り歪量子井戸層１０ｃからなる積層パタ
ーンを１周期とし、この積層パターンを１００周期繰り
返し積層して総層厚６μｍとしたものである。
の構造を示したように、層厚２００オングストロームの
ＡｌＧａＩｎＰバリア層９ｃを挟んで、各々層厚１００
オングストロームのＩｎ0.43Ｇａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧
縮歪量子井戸層８ｃ（歪み量：＋０．１％）と、Ｉｎ0.
39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層１０ｃ
（歪み量：−０．１％）とを交互に積層したものであ
り、上記バリア層９ｃ，圧縮歪量子井戸層８ｃ，バリア
層９ｃ，引っ張り歪量子井戸層１０ｃからなる積層パタ
ーンを１周期とし、この積層パターンを１００周期繰り
返し積層して総層厚６μｍとしたものである。
【００５４】なお、上記ＡｌＧａＩｎＰバリア層９ｃは
ＡｌＧａＡｓを用いても良く、また、上記能動領域２４
の積層パターンを上記実施例２，３に示したような積層
パターンとしても良い。
ＡｌＧａＡｓを用いても良く、また、上記能動領域２４
の積層パターンを上記実施例２，３に示したような積層
パターンとしても良い。
【００５５】そして、上述のような構造とした本実施例
４による半導体光変調器においても、上記能動領域２４
に電界を印加すると、ＴＥ，ＴＭ両モードを含む波長
０．６９μｍのレーザ光１２ａに対し、上記Ｉｎ0.43Ｇ
ａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧縮歪量子井戸層８ｃがＴＭ偏波
を吸収し、上記Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張
り歪量子井戸層１０ｃがＴＥ偏波を吸収することとな
り、上記ＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光１２ａをそ
の偏波面に依存せず、高い消光比で変調することができ
るものである。
４による半導体光変調器においても、上記能動領域２４
に電界を印加すると、ＴＥ，ＴＭ両モードを含む波長
０．６９μｍのレーザ光１２ａに対し、上記Ｉｎ0.43Ｇ
ａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧縮歪量子井戸層８ｃがＴＭ偏波
を吸収し、上記Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張
り歪量子井戸層１０ｃがＴＥ偏波を吸収することとな
り、上記ＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光１２ａをそ
の偏波面に依存せず、高い消光比で変調することができ
るものである。
【００５６】本実施例４のように、上記実施例２におい
て各式(1) 〜(8) を用いて述べたような能動領域の各層
の材料，層厚の条件を満たし、変調するレーザ光に対し
てその波長に対応する正，及び負の格子歪みを有する量
子井戸を所定の積層パターンで積層してなる能動領域を
備えるようにすれば、種々の波長のレーザ光をその偏波
面に依存せずに変調する半導体光変調器を得ることがで
きるものである。
て各式(1) 〜(8) を用いて述べたような能動領域の各層
の材料，層厚の条件を満たし、変調するレーザ光に対し
てその波長に対応する正，及び負の格子歪みを有する量
子井戸を所定の積層パターンで積層してなる能動領域を
備えるようにすれば、種々の波長のレーザ光をその偏波
面に依存せずに変調する半導体光変調器を得ることがで
きるものである。
【００５７】実施例５．上記実施例１〜３では、図１
(a) に示したように、上記能動領域３ａの接合面に対し
直角に進行するレーザ光１２を変調する半導体光変調器
としていたが、本実施例５は、上記能動領域３ａの接合
面と平行に進行するレーザ光１２を変調する半導体光変
調器としたものである。
(a) に示したように、上記能動領域３ａの接合面に対し
直角に進行するレーザ光１２を変調する半導体光変調器
としていたが、本実施例５は、上記能動領域３ａの接合
面と平行に進行するレーザ光１２を変調する半導体光変
調器としたものである。
【００５８】即ち、図７に示したように、この半導体光
変調器は、各半導体層が上記実施例１〜３と同じもので
あり、ｐ型電極１ａ，及びｎ型電極６ａには入，出射光
のための開口部がなく、上記能動領域３ａの側面から入
射したレーザ光１２を変調して、その反対側の側面から
変調光１２’を出射するようにしたものである。
変調器は、各半導体層が上記実施例１〜３と同じもので
あり、ｐ型電極１ａ，及びｎ型電極６ａには入，出射光
のための開口部がなく、上記能動領域３ａの側面から入
射したレーザ光１２を変調して、その反対側の側面から
変調光１２’を出射するようにしたものである。
【００５９】そして、上記実施例１において図２を用い
て説明したように、上記能動領域３ａの接合面と平行に
進行するレーザ光１２を変調する構造においては、該能
動領域３ａに入射するＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ
光１２に対し、電界印加時に、ＴＭモードの光を負の歪
みを有する量子井戸が吸収し、ＴＥモードの光を正の歪
みを有する量子井戸が吸収する。
て説明したように、上記能動領域３ａの接合面と平行に
進行するレーザ光１２を変調する構造においては、該能
動領域３ａに入射するＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ
光１２に対し、電界印加時に、ＴＭモードの光を負の歪
みを有する量子井戸が吸収し、ＴＥモードの光を正の歪
みを有する量子井戸が吸収する。
【００６０】このように、本実施例５による半導体光変
調器においても、上記ＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ
光１２を、その偏波面に依存せず、高い消光比で変調す
ることができる。
調器においても、上記ＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ
光１２を、その偏波面に依存せず、高い消光比で変調す
ることができる。
【００６１】なお、上記実施例１〜３で用いた構造の半
導体光変調器を例示して説明したが、上記実施例４の波
長０．６９μｍのレーザ光１２ａに対応する半導体光変
調器に応用しても良いことは言うまでもない。
導体光変調器を例示して説明したが、上記実施例４の波
長０．６９μｍのレーザ光１２ａに対応する半導体光変
調器に応用しても良いことは言うまでもない。
【００６２】実施例６．この発明の第６の実施例による
半導体光変調器は、上記実施例１による半導体光変調器
をアレイ化したものであり、例えばアレイレーザが出力
した複数のレーザ光を、個々に変調して出射できるよう
にしたものであり、図８(a) にその平面図を示し、ま
た、図８(b) に図８(a) におけるＡ−Ａ’断面図、図８
(c) にその裏面図を示した。
半導体光変調器は、上記実施例１による半導体光変調器
をアレイ化したものであり、例えばアレイレーザが出力
した複数のレーザ光を、個々に変調して出射できるよう
にしたものであり、図８(a) にその平面図を示し、ま
た、図８(b) に図８(a) におけるＡ−Ａ’断面図、図８
(c) にその裏面図を示した。
【００６３】図８(a) 〜(c) において、この半導体光変
調器の層構造は、能動領域３００を含め上記実施例１に
よる半導体光変調器と同様の積層構造とされたものであ
り、ｎ型ＩｎＰ基板５００上に、層厚１．５μｍのｎ型
ＩｎＰクラッド層４００，図１(b) に示したような正お
よび負の格子歪みを導入された多重量子井戸構造で総層
厚が約８μｍの能動領域３００，層厚１．５μｍのｐ型
ＩｎＰクラッド層２００を順次形成したものである。そ
して、上記ｐ型ＩｎＰクラッド層２００の上面には、該
ｐ型ＩｎＰクラッド層２００に達する深さの円形の開口
部７００と、ワイヤボンディングを行うためのボンディ
ングパッド１５０とをそれぞれ有する独立した９個のｐ
側電極１００（Ａｕ，Ｚｎ）が設けられており、また、
上記ｎ型ＩｎＰ基板５００の下面には、上記開口部７０
０に相対し、該ｎ型ＩｎＰ基板５００に達する深さの９
個の開口部７００’を有する１つのｎ側電極６００（Ａ
ｕ，Ｃｒ）が設けられているものである。
調器の層構造は、能動領域３００を含め上記実施例１に
よる半導体光変調器と同様の積層構造とされたものであ
り、ｎ型ＩｎＰ基板５００上に、層厚１．５μｍのｎ型
ＩｎＰクラッド層４００，図１(b) に示したような正お
よび負の格子歪みを導入された多重量子井戸構造で総層
厚が約８μｍの能動領域３００，層厚１．５μｍのｐ型
ＩｎＰクラッド層２００を順次形成したものである。そ
して、上記ｐ型ＩｎＰクラッド層２００の上面には、該
ｐ型ＩｎＰクラッド層２００に達する深さの円形の開口
部７００と、ワイヤボンディングを行うためのボンディ
ングパッド１５０とをそれぞれ有する独立した９個のｐ
側電極１００（Ａｕ，Ｚｎ）が設けられており、また、
上記ｎ型ＩｎＰ基板５００の下面には、上記開口部７０
０に相対し、該ｎ型ＩｎＰ基板５００に達する深さの９
個の開口部７００’を有する１つのｎ側電極６００（Ａ
ｕ，Ｃｒ）が設けられているものである。
【００６４】また、上記開口部７００，７００’の直径
は、レーザ光１２のビーム径に合わせて決めることとな
るが、ここでは１０μｍとし、さらに各電極１００，６
００において隣合う電極の外周間の距離は、クロストー
クが発生しないようにするためにキャリアの拡散長より
長くする必要があり、ＩｎＰを用いた本実施例６では５
μｍとした。
は、レーザ光１２のビーム径に合わせて決めることとな
るが、ここでは１０μｍとし、さらに各電極１００，６
００において隣合う電極の外周間の距離は、クロストー
クが発生しないようにするためにキャリアの拡散長より
長くする必要があり、ＩｎＰを用いた本実施例６では５
μｍとした。
【００６５】次に動作について説明する。このアレイ化
された半導体光変調器においても、上記実施例１と同
様、その上面から下面へ，もしくは下面から上面へのい
ずれかの方向にレーザ光１２が進行しても、その変調動
作は同じものとなるため、ここでは、下面から上面に向
けてレーザ光１２が進行する場合についてのみ述べる。
された半導体光変調器においても、上記実施例１と同
様、その上面から下面へ，もしくは下面から上面へのい
ずれかの方向にレーザ光１２が進行しても、その変調動
作は同じものとなるため、ここでは、下面から上面に向
けてレーザ光１２が進行する場合についてのみ述べる。
【００６６】まず、光源であるアレイレーザから出力さ
れ、ｎ側電極６００が有する９個の開口部７００’にそ
れぞれ照射された９本の波長１．３２μｍのＣＷレーザ
の光１２は、ｎ型ＩｎＰ基板５００，ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層４００を透過して能動領域３００に到達する。
れ、ｎ側電極６００が有する９個の開口部７００’にそ
れぞれ照射された９本の波長１．３２μｍのＣＷレーザ
の光１２は、ｎ型ＩｎＰ基板５００，ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層４００を透過して能動領域３００に到達する。
【００６７】このとき、上記９本のレーザ光１２は、上
記アレイレーザの９箇所の出力部分を全く同じに形成す
ることは難しく、それぞれの出力部分における組成，膜
厚等のばらつきにより、各レーザ光１２が有する偏波面
モードにばらつきを生じているものである。
記アレイレーザの９箇所の出力部分を全く同じに形成す
ることは難しく、それぞれの出力部分における組成，膜
厚等のばらつきにより、各レーザ光１２が有する偏波面
モードにばらつきを生じているものである。
【００６８】そして、上記能動領域３００は、図１(b)
に示した上記実施例１の能動領域３ａと材料，層厚，積
層パターンの全てが同じものとなっているため、９個の
ｐ側電極１００と、上記ｎ側電極６００との間に印加さ
れるそれぞれの変調信号による逆バイアス電圧のオン／
オフに応じて、上記９本のレーザ光１２をそれぞれ上記
実施例１で述べたように吸収，あるいは透過することに
より、その偏波面に依存せずに個別に変調する。
に示した上記実施例１の能動領域３ａと材料，層厚，積
層パターンの全てが同じものとなっているため、９個の
ｐ側電極１００と、上記ｎ側電極６００との間に印加さ
れるそれぞれの変調信号による逆バイアス電圧のオン／
オフに応じて、上記９本のレーザ光１２をそれぞれ上記
実施例１で述べたように吸収，あるいは透過することに
より、その偏波面に依存せずに個別に変調する。
【００６９】即ち、ｐ側電極１００の開口部７００に向
けて、該開口部７００に相対するｎ側電極６００の開口
部７００’から入射し、進行して来たレーザ光１２は、
該ｐ側電極１００，ｎ側電極６００間に逆バイアス電圧
が印加されると、たとえその偏波面モードに各々ばらつ
きがあっても、図１(b) に示したような，電界印加時に
偏波面依存性のない吸収層として働く上記能動領域３０
０の多重量子井戸にＴＥ，ＴＭ両モードの光とも閉じ込
められて進行を遮断される。一方、上記逆バイアス電圧
の非印加時には、上記レーザ光１２は上記能動領域３０
０を透過し、ｐ型ＩｎＰクラッド層２００を通り抜けて
上記ｐ側電極１００の開口部７００から出射される。そ
して、上記ｐ側電極１００は９個あり、それぞれに別々
の変調信号が印加されるようになっているため、上記ｎ
側電極６００が有する９個の開口部７００’に入射した
上記９本のレーザ光１２は、それぞれ個別に偏波面依存
性なく変調されて９本の変調光１２’となり、各々相対
しているｐ側電極１００の開口部７００から出射される
ものである。
けて、該開口部７００に相対するｎ側電極６００の開口
部７００’から入射し、進行して来たレーザ光１２は、
該ｐ側電極１００，ｎ側電極６００間に逆バイアス電圧
が印加されると、たとえその偏波面モードに各々ばらつ
きがあっても、図１(b) に示したような，電界印加時に
偏波面依存性のない吸収層として働く上記能動領域３０
０の多重量子井戸にＴＥ，ＴＭ両モードの光とも閉じ込
められて進行を遮断される。一方、上記逆バイアス電圧
の非印加時には、上記レーザ光１２は上記能動領域３０
０を透過し、ｐ型ＩｎＰクラッド層２００を通り抜けて
上記ｐ側電極１００の開口部７００から出射される。そ
して、上記ｐ側電極１００は９個あり、それぞれに別々
の変調信号が印加されるようになっているため、上記ｎ
側電極６００が有する９個の開口部７００’に入射した
上記９本のレーザ光１２は、それぞれ個別に偏波面依存
性なく変調されて９本の変調光１２’となり、各々相対
しているｐ側電極１００の開口部７００から出射される
ものである。
【００７０】このように、本実施例６によれば、上記実
施例１による半導体光変調器をアレイ化したので、Ｔ
Ｅ，ＴＭ両モードを含む上記９本のレーザ光１２を、そ
の２つのモードのばらつきに関係なく、それぞれその偏
波面に依存せずに変調することができ、さらに、光ニュ
ーロチップに用いられる光シナプス結合網中のマトリク
ス状の光学マスクとして応用することができる。
施例１による半導体光変調器をアレイ化したので、Ｔ
Ｅ，ＴＭ両モードを含む上記９本のレーザ光１２を、そ
の２つのモードのばらつきに関係なく、それぞれその偏
波面に依存せずに変調することができ、さらに、光ニュ
ーロチップに用いられる光シナプス結合網中のマトリク
ス状の光学マスクとして応用することができる。
【００７１】なお、本実施例６による半導体光変調器の
光源は、複数のレーザ光を出力するアレイレーザに限ら
ず、１つのレーザ光源が出力した１本のレーザ光を光学
的に拡大したものでも良く、また、上記能動領域３００
を上記実施例２あるいは３と同じ積層パターンの多重量
子井戸構造としても、またさらに、変調すべきレーザ光
の波長に応じてその積層構造を上記実施例４に示したよ
うな構造としても良いことは言うまでもない。
光源は、複数のレーザ光を出力するアレイレーザに限ら
ず、１つのレーザ光源が出力した１本のレーザ光を光学
的に拡大したものでも良く、また、上記能動領域３００
を上記実施例２あるいは３と同じ積層パターンの多重量
子井戸構造としても、またさらに、変調すべきレーザ光
の波長に応じてその積層構造を上記実施例４に示したよ
うな構造としても良いことは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、その
能動領域に入射したレーザ光を印加された電界に応じて
吸収，あるいは透過することにより変調して出射する半
導体光変調器において、半導体基板上に、その格子定数
が上記半導体基板の格子定数より大きい材料からなる第
１の半導体層と、それが上記半導体基板の格子定数より
小さい材料からなる第２の半導体層とを有する能動領域
を備えたので、上記能動領域に入射したレーザ光を吸収
するとき、該レーザ光が有する２つの偏波モードに対し
て、上記第１の半導体層が一方の偏波モードの光を吸収
すると同時に、上記第２の半導体層がもう一方の偏波モ
ードの光を吸収することができ、上記２つの偏波モード
を有するレーザ光を高い利得で吸収する，偏波面依存性
をなくした半導体光変調器を得ることができる効果があ
る。
能動領域に入射したレーザ光を印加された電界に応じて
吸収，あるいは透過することにより変調して出射する半
導体光変調器において、半導体基板上に、その格子定数
が上記半導体基板の格子定数より大きい材料からなる第
１の半導体層と、それが上記半導体基板の格子定数より
小さい材料からなる第２の半導体層とを有する能動領域
を備えたので、上記能動領域に入射したレーザ光を吸収
するとき、該レーザ光が有する２つの偏波モードに対し
て、上記第１の半導体層が一方の偏波モードの光を吸収
すると同時に、上記第２の半導体層がもう一方の偏波モ
ードの光を吸収することができ、上記２つの偏波モード
を有するレーザ光を高い利得で吸収する，偏波面依存性
をなくした半導体光変調器を得ることができる効果があ
る。
【００７３】また、この発明によれば、上記能動領域
を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸層と、負の格
子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリア層とからな
る多重量子井戸構造を有するものとし、該能動領域の上
下には、上記第１の量子井戸層，第２の量子井戸層及び
バリア層が有するバンドギャップ以上の大きさのバンド
ギャップを有するクラッド層を備えるようにしたので、
上記能動領域に電界を印加したとき、該能動領域に入射
したレーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記
第１の量子井戸層が一方の偏波モードの光を吸収すると
同時に、上記第２の量子井戸層がもう一方の偏波モード
の光を吸収し、また、電界非印加時には、入射したレー
ザ光の強度を低下させずに該レーザ光を透過させて出射
することとなり、これにより上記２つの偏波モードを有
するレーザ光を高い利得で吸収することができることに
加え、上記第１の量子井戸層が有する正の歪みと、上記
第２の量子井戸層が有する負の歪みとが互いに打ち消し
合うことにより、上記能動領域のトータル歪み量を抑え
て、結晶を破断させずに量子井戸の数を増やすことがで
き、偏波面依存性がなく、かつ消光比が高く効率の良い
半導体光変調器を得ることができる効果がある。
を、正の格子歪みを有する第１の量子井戸層と、負の格
子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリア層とからな
る多重量子井戸構造を有するものとし、該能動領域の上
下には、上記第１の量子井戸層，第２の量子井戸層及び
バリア層が有するバンドギャップ以上の大きさのバンド
ギャップを有するクラッド層を備えるようにしたので、
上記能動領域に電界を印加したとき、該能動領域に入射
したレーザ光が有する２つの偏波モードに対して、上記
第１の量子井戸層が一方の偏波モードの光を吸収すると
同時に、上記第２の量子井戸層がもう一方の偏波モード
の光を吸収し、また、電界非印加時には、入射したレー
ザ光の強度を低下させずに該レーザ光を透過させて出射
することとなり、これにより上記２つの偏波モードを有
するレーザ光を高い利得で吸収することができることに
加え、上記第１の量子井戸層が有する正の歪みと、上記
第２の量子井戸層が有する負の歪みとが互いに打ち消し
合うことにより、上記能動領域のトータル歪み量を抑え
て、結晶を破断させずに量子井戸の数を増やすことがで
き、偏波面依存性がなく、かつ消光比が高く効率の良い
半導体光変調器を得ることができる効果がある。
【００７４】また、この発明によれば、上記半導体光変
調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の形状の互いに相
対する開口部を有する電極を備え、上記上面，あるいは
下面の開口部から入射したレーザ光を変調して、その相
対する下面，もしくは上面の開口部から出射するものと
したので、上記上面及び下面の電極間に逆バイアス電圧
を印加すると、上記上面，あるいは下面の開口部から入
射したＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光に対し、上記
能動領域において、上記第１の量子井戸層がＴＭ偏波を
吸収すると同時に、上記第２の量子井戸層がＴＥ偏波を
吸収することになり、これによりＴＥ，ＴＭ両モードの
レーザ光の吸収を行うことができ、上記上面，あるいは
下面の開口部から偏波面依存性をなくして変調した変調
光を出射することができる効果がある。
調器の上面及び下面にそれぞれ、所定の形状の互いに相
対する開口部を有する電極を備え、上記上面，あるいは
下面の開口部から入射したレーザ光を変調して、その相
対する下面，もしくは上面の開口部から出射するものと
したので、上記上面及び下面の電極間に逆バイアス電圧
を印加すると、上記上面，あるいは下面の開口部から入
射したＴＥ，ＴＭ両モードを含むレーザ光に対し、上記
能動領域において、上記第１の量子井戸層がＴＭ偏波を
吸収すると同時に、上記第２の量子井戸層がＴＥ偏波を
吸収することになり、これによりＴＥ，ＴＭ両モードの
レーザ光の吸収を行うことができ、上記上面，あるいは
下面の開口部から偏波面依存性をなくして変調した変調
光を出射することができる効果がある。
【００７５】さらに、この発明によれば、上記半導体光
変調器の上面に各々１つの開口部を有する複数の電極
と、その下面に上記上面の開口部と同数で、かつ相対し
た開口部を有する１つの電極とを備え、上記上面，ある
いは下面の複数の開口部から入射した複数のレーザ光を
個々に変調して、その相対する下面，もしくは上面の複
数の開口部から複数の変調光を出射するものとしたの
で、上記能動領域において、上記上面，あるいは下面の
複数の開口部から入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含む複
数のレーザ光をそれぞれ、その偏波面に依存しないで吸
収，あるいは透過する，アレイ化された偏波面依存性の
ない半導体光変調器を得ることができ、光ニューロチッ
プに用いられる光シナプス結合網中のマトリクス状の光
学マスクに応用することができる効果がある。
変調器の上面に各々１つの開口部を有する複数の電極
と、その下面に上記上面の開口部と同数で、かつ相対し
た開口部を有する１つの電極とを備え、上記上面，ある
いは下面の複数の開口部から入射した複数のレーザ光を
個々に変調して、その相対する下面，もしくは上面の複
数の開口部から複数の変調光を出射するものとしたの
で、上記能動領域において、上記上面，あるいは下面の
複数の開口部から入射したＴＥ，ＴＭ両モードを含む複
数のレーザ光をそれぞれ、その偏波面に依存しないで吸
収，あるいは透過する，アレイ化された偏波面依存性の
ない半導体光変調器を得ることができ、光ニューロチッ
プに用いられる光シナプス結合網中のマトリクス状の光
学マスクに応用することができる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による半導体光変調器
を示す斜視図、及びその能動領域の積層構造を示す一部
拡大図。
を示す斜視図、及びその能動領域の積層構造を示す一部
拡大図。
【図２】正，あるいは負の格子歪みの導入による偏波モ
ードと、吸収率との関係を示す図。
ードと、吸収率との関係を示す図。
【図３】（１１０）面に形成された正，あるいは負の格
子歪み層と、吸収されるＴＥ，ＴＭ偏波との関係を説明
するための図。
子歪み層と、吸収されるＴＥ，ＴＭ偏波との関係を説明
するための図。
【図４】この発明の第２の実施例による半導体光変調器
の能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
の能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
【図５】この発明の第３の実施例による半導体光変調器
の能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
の能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
【図６】この発明の第４の実施例による半導体光変調器
を示す斜視図、及びその能動領域の積層構造を示す一部
拡大図。
を示す斜視図、及びその能動領域の積層構造を示す一部
拡大図。
【図７】この発明の第５の実施例による半導体光変調器
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図８】この発明の第６の実施例による半導体光変調器
を示す平面図，断面図，裏面図。
を示す平面図，断面図，裏面図。
【図９】従来の半導体光変調器を示す斜視図、及びその
能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
能動領域の積層構造を示す一部拡大図。
【図１０】従来の，−０．３％の格子歪を導入した能動
領域を備えた半導体光変調器における透過率の逆バイア
ス依存性を示すグラフである。
領域を備えた半導体光変調器における透過率の逆バイア
ス依存性を示すグラフである。
１ ｐ側電極（Ａｕ，Ｚｎ） ２ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３ 能動領域 ３ａ 能動領域 ４ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５ ｎ型ＩｎＰ基板 ６ ｎ側電極（Ａｕ，Ｃｒ） ７，７’ 開口部 ８ Ｉｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧
縮歪量子井戸層 ８ｃ Ｉｎ0.43Ｇａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧
縮歪量子井戸層 ９ Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バ
リア層 ９ｃ ＡｌＧａＩｎＰバリア層 １０，１０ｃ Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引
っ張り歪量子井戸層 １０ａ Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引
っ張り歪量子井戸層 １０ｂ Ｉｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ0.99Ｐ0.01引
っ張り歪量子井戸層 １１ リッジ部分 １２，１２ａ レーザ光 １２’，１２ａ’ 変調光 １６ ＩｎＰバリア層 １７ Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸層 ２１ ｐ型電極（Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ） ２２ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２３ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２４ 能動領域 ２５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２６ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２７ ｎ型電極（Ａｕ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ａ
ｕ） ２８，２８’ 開口部 １００ ｐ側電極 １５０ ボンディングパッド ２００ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３００ 能動領域 ４００ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５００ ｎ型ＩｎＰ基板 ６００ ｎ側電極 ７００ 開口部 ７００’ 開口部
縮歪量子井戸層 ８ｃ Ｉｎ0.43Ｇａ0.57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧
縮歪量子井戸層 ９ Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バ
リア層 ９ｃ ＡｌＧａＩｎＰバリア層 １０，１０ｃ Ｉｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引
っ張り歪量子井戸層 １０ａ Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引
っ張り歪量子井戸層 １０ｂ Ｉｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ0.99Ｐ0.01引
っ張り歪量子井戸層 １１ リッジ部分 １２，１２ａ レーザ光 １２’，１２ａ’ 変調光 １６ ＩｎＰバリア層 １７ Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ａｓ井戸層 ２１ ｐ型電極（Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ） ２２ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２３ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２４ 能動領域 ２５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２６ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２７ ｎ型電極（Ａｕ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ａ
ｕ） ２８，２８’ 開口部 １００ ｐ側電極 １５０ ボンディングパッド ２００ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３００ 能動領域 ４００ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５００ ｎ型ＩｎＰ基板 ６００ ｎ側電極 ７００ 開口部 ７００’ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】即ち、０．３％の引っ張り歪を導入された
上記能動領域３における，透過率の電界依存性は図１０
に示したようになるため、該能動領域３を有する上記半
導体光変調器のｐ側電極１，ｎ側電極６間に３Ｖ以上の
逆バイアス電圧を印加することにより、波長１．５８５
μｍのレーザ光１２のＴＥモードでの吸収と、ＴＭモー
ドでの吸収とをほぼ等しくすることができ、これにより
偏波面依存性を減少させることができるものである。
上記能動領域３における，透過率の電界依存性は図１０
に示したようになるため、該能動領域３を有する上記半
導体光変調器のｐ側電極１，ｎ側電極６間に３Ｖ以上の
逆バイアス電圧を印加することにより、波長１．５８５
μｍのレーザ光１２のＴＥモードでの吸収と、ＴＭモー
ドでの吸収とをほぼ等しくすることができ、これにより
偏波面依存性を減少させることができるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】また、この発明に係る半導体光変調器は、
上記能動領域を、互いに逆の符号でかつその総和の絶対
値が等しい歪み量を有する第１の量子井戸層と、第２の
量子井戸層とを上記バリア層を挟んで交互に所要数積層
してなるものとしたものである。
上記能動領域を、互いに逆の符号でかつその総和の絶対
値が等しい歪み量を有する第１の量子井戸層と、第２の
量子井戸層とを上記バリア層を挟んで交互に所要数積層
してなるものとしたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７１】なお、本実施例６による半導体光変調器の
光源は、複数のレーザ光を出力するアレイレーザに限ら
ず、１つのレーザ光源が出力した１本のレーザ光を光学
的に拡大したものでも良く、また、上記能動領域３００
を上記実施例２あるいは３と同じ積層パターンの多重量
子井戸構造としても、またさらに、変調すべきレーザ光
の波長に応じてその積層構造を上記実施例４に示したよ
うな構造としても良いことは言うまでもない。また、上
記各実施例では、正の格子歪みを有する量子井戸層，負
の格子歪みを有する量子井戸層，及び格子歪みを有しな
いバリア層を用いて能動領域を構成したものについて説
明したが、周知のごとく、量子井戸層が格子整合状態で
ある場合、正の歪みを有する場合ほどのゲインは得られ
ないものの、ＴＥモードのゲインの方がＴＭモードのゲ
インよりも大きいものであるので、格子歪みを有しない
量子井戸層，負の格子歪みを有する量子井戸層，及び正
の格子歪みを有するバリア層を用いて能動領域を構成し
てもよいことは言うまでもない。
光源は、複数のレーザ光を出力するアレイレーザに限ら
ず、１つのレーザ光源が出力した１本のレーザ光を光学
的に拡大したものでも良く、また、上記能動領域３００
を上記実施例２あるいは３と同じ積層パターンの多重量
子井戸構造としても、またさらに、変調すべきレーザ光
の波長に応じてその積層構造を上記実施例４に示したよ
うな構造としても良いことは言うまでもない。また、上
記各実施例では、正の格子歪みを有する量子井戸層，負
の格子歪みを有する量子井戸層，及び格子歪みを有しな
いバリア層を用いて能動領域を構成したものについて説
明したが、周知のごとく、量子井戸層が格子整合状態で
ある場合、正の歪みを有する場合ほどのゲインは得られ
ないものの、ＴＥモードのゲインの方がＴＭモードのゲ
インよりも大きいものであるので、格子歪みを有しない
量子井戸層，負の格子歪みを有する量子井戸層，及び正
の格子歪みを有するバリア層を用いて能動領域を構成し
てもよいことは言うまでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧口 透 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス開発研究 所内
Claims (13)
- 【請求項１】 その能動領域に入射したレーザ光を、印
加された電界に応じて吸収，あるいは透過することによ
り変調して出射する半導体光変調器において、 半導体基板上に、その格子定数が上記半導体基板の格子
定数より大きい材料からなる第１の半導体層と、その格
子定数が上記半導体基板の格子定数より小さい材料から
なる第２の半導体層とを有する能動領域を備えたことを
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、 上記能動領域は、正の格子歪みを有する第１の量子井戸
層と、負の格子歪みを有する第２の量子井戸層と、バリ
ア層とからなる多重量子井戸構造を有するものであり、 該能動領域の上下には、上記第１の量子井戸層，第２の
量子井戸層，及びバリア層が有するバンドギャップ以上
の大きさのバンドギャップを有するクラッド層を備えた
ことを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体光変調器におい
て、 上記能動領域は、互いに逆の符号でかつ絶対値が等しい
歪み量を有する第１の量子井戸層と、第２の量子井戸層
とを上記バリア層を挟んで交互に所要数積層してなるも
のであることを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体光変調器におい
て、 上記半導体光変調器はＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶
成長させてなり、波長１．３２μｍのレーザ光を変調す
るものであり、 上記能動領域は、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.57Ｇａ0.
43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．
１％のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子
井戸層とをＩｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49バリア層を
挟んで交互に所要数積層してなるものであることを特徴
とする半導体光変調器。 - 【請求項５】 請求項３記載の半導体光変調器におい
て、 上記半導体光変調器はＧａＡｓ基板上に各半導体層を結
晶成長させてなり、波長０．６９μｍのレーザ光を変調
するものであり、 上記能動領域は、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.43Ｇａ0.
57Ａｓ0.15Ｐ0.85圧縮歪量子井戸層と、歪み量が−０．
１％のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子
井戸層とをＡｌＧａＩｎＰ，あるいはＡｌＧａＡｓから
なるバリア層を挟んで交互に所要数積層してなるもので
あることを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項６】 請求項２記載の半導体光変調器におい
て、 上記能動領域は、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を所定のパ
ターンで積層し、該積層パターンを所定周期繰り返し積
層してなるものであることを特徴とする半導体光変調
器。 - 【請求項７】 請求項６記載の半導体光変調器におい
て、 上記半導体光変調器はＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶
成長させてなり、波長１．３２μｍのレーザ光を変調す
るものであり、 上記能動領域の積層パターンは、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み
量が−０．１％のＩｎ0.39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ
張り歪量子井戸層とを各々２層ずつ続けて積層したもの
であることを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項８】 請求項６記載の半導体光変調器におい
て、 上記半導体光変調器はＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶
成長させてなり、波長１．３２μｍのレーザ光を変調す
るものであり、 上記能動領域の積層パターンは、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、歪み
量が−０．０５％のＩｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ0.88Ｐ0.12引
っ張り歪量子井戸層とを１対２の割合で積層したもので
あることを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項９】 請求項６記載の半導体光変調器におい
て、 上記半導体光変調器はＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶
成長させてなり、波長１．３２μｍのレーザ光を変調す
るものであり、 上記能動領域の積層パターンは、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ
0.51Ｐ0.49バリア層を挟み、歪み量が＋０．１％のＩｎ
0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層と、これ
の２分の１の層厚で歪み量が−０．１％のＩｎ0.52Ｇａ
0.48Ａｓ0.99Ｐ0.01引っ張り歪量子井戸層とを１対２の
割合で積層したものであることを特徴とする半導体光変
調器。 - 【請求項１０】 請求項２記載の半導体光変調器におい
て、 上記能動領域は、各井戸層間に上記バリア層を挟み、上
記第１の量子井戸層，及び第２の量子井戸層を該能動領
域が有する各層の歪み量の総和が所定範囲内となるよう
にして不規則に積層してなるものであることを特徴とす
る半導体光変調器。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体光変調器にお
いて、 上記半導体光変調器はＩｎＰ基板上に各半導体層を結晶
成長させてなり、波長１．３２μｍのレーザ光を変調す
るものであり、 上記第１の量子井戸層は、歪み量が＋０．１％のＩｎ0.
57Ｇａ0.43Ａｓ0.89Ｐ0.11圧縮歪量子井戸層であり、 上記第２の量子井戸層は、歪み量が−０．１％のＩｎ0.
39Ｇａ0.61Ａｓ0.18Ｐ0.82引っ張り歪量子井戸層であ
り、 上記バリア層は、Ｉｎ0.77Ｇａ0.23Ａｓ0.51Ｐ0.49から
なるものであることを特徴とする半導体光変調器。 - 【請求項１２】 請求項２ないし１１のいずれかに記載
の半導体光変調器において、 上記半導体光変調器は、その上面及び下面にそれぞれ、
所定の形状の互いに相対する開口部を有する電極を備
え、 上記上面，あるいは下面の開口部から入射したレーザ光
を変調して、その相対する下面，もしくは上面の開口部
から出射するものであることを特徴とする半導体光変調
器。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の半導体光変調器にお
いて、 上記半導体光変調器は、その上面に各々１つの開口部を
有する複数の電極と、その下面に、上記上面の開口部と
同数でかつ相対した開口部を有する１つの電極とを備
え、 上記上面，あるいは下面の複数の開口部から入射した複
数のレーザ光を個々に変調して、その相対する下面，も
しくは上面の複数の開口部から複数の変調光を出射する
ものであることを特徴とする半導体光変調器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5248922A JPH07104222A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 半導体光変調器 |
| US08/314,423 US5621564A (en) | 1993-10-05 | 1994-09-28 | Semiconductor optical modulator |
| GB9419700A GB2282670B (en) | 1993-10-05 | 1994-09-29 | Semiconductor optical modulator |
| DE4435135A DE4435135A1 (de) | 1993-10-05 | 1994-09-30 | Optischer Modulator auf Halbleiterbasis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5248922A JPH07104222A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 半導体光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104222A true JPH07104222A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17185419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5248922A Pending JPH07104222A (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 半導体光変調器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621564A (ja) |
| JP (1) | JPH07104222A (ja) |
| DE (1) | DE4435135A1 (ja) |
| GB (1) | GB2282670B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10504142A (ja) * | 1995-06-16 | 1998-04-14 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体ダイオードレーザ及びその製造方法 |
| JP2003098492A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光変調器及び光変調器集積型半導体レーザ |
| US20040044442A1 (en) * | 2001-12-28 | 2004-03-04 | Bayoumi Deia Salah-Eldin | Optimized dispatch planning of distributed resources in electrical power systems |
| JP3904947B2 (ja) * | 2002-03-01 | 2007-04-11 | 三菱電機株式会社 | 光変調器 |
| US6757095B2 (en) * | 2002-04-30 | 2004-06-29 | Agilent Technologies, Inc. | Semiconductor structure and method for transmitting optical signals using externally supplied light beam |
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| GB2483276B (en) * | 2010-09-02 | 2012-10-10 | Jds Uniphase Corp | Photovoltaic junction for a solar cell |
| US10036685B2 (en) | 2016-05-18 | 2018-07-31 | Jand, Inc. | Fixtureless lensmeter and methods of operating same |
| US10557773B2 (en) | 2016-05-18 | 2020-02-11 | Jand, Inc. | Fixtureless lensmeter system |
| CN112433394A (zh) * | 2019-08-06 | 2021-03-02 | 晶连股份有限公司 | 电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构 |
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| EP4136563A4 (en) | 2020-04-15 | 2024-03-20 | Warby Parker Inc. | VIRTUAL TRY-ON SYSTEMS FOR GLASSES USING REFERENCE FRAMES |
| CA3185605A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-12-23 | Warby Parker Inc. | System and method for measuring pupillary distance and uses thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2746326B2 (ja) * | 1989-01-10 | 1998-05-06 | 株式会社日立製作所 | 半導体光素子 |
| JPH03174790A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-07-29 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子 |
| DE69129181T2 (de) * | 1990-11-29 | 1998-10-08 | Toshiba Kawasaki Kk | Optische Halbleitervorrichtung |
| US5117469A (en) * | 1991-02-01 | 1992-05-26 | Bell Communications Research, Inc. | Polarization-dependent and polarization-diversified opto-electronic devices using a strained quantum well |
| EP0558089B1 (en) * | 1992-02-28 | 2002-06-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor optical integrated device and method of manufacture thereof, and light receiver using said device |
| US5315430A (en) * | 1992-04-15 | 1994-05-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Strained layer Fabry-Perot device |
| EP0606821A1 (en) * | 1993-01-11 | 1994-07-20 | International Business Machines Corporation | Modulated strain heterostructure light emitting devices |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP5248922A patent/JPH07104222A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-28 US US08/314,423 patent/US5621564A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-29 GB GB9419700A patent/GB2282670B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-30 DE DE4435135A patent/DE4435135A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2282670B (en) | 1997-06-11 |
| GB2282670A (en) | 1995-04-12 |
| GB9419700D0 (en) | 1994-11-16 |
| US5621564A (en) | 1997-04-15 |
| DE4435135A1 (de) | 1995-04-06 |
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