JPH07325275A - 面型光−光スイッチ - Google Patents
面型光−光スイッチInfo
- Publication number
- JPH07325275A JPH07325275A JP11716794A JP11716794A JPH07325275A JP H07325275 A JPH07325275 A JP H07325275A JP 11716794 A JP11716794 A JP 11716794A JP 11716794 A JP11716794 A JP 11716794A JP H07325275 A JPH07325275 A JP H07325275A
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- JP
- Japan
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- reflection film
- low
- signal light
- switch
- photo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体多重量子井戸（ＭＱＷ）層の可飽和吸
収特性を利用した面型光−光スイッチおいて、大きな消
光比を実現する。 【構成】 面型光−光スイッチの低反射膜と高反射膜の
間隔を光学長にして（ｍ＋１／２）λ／２（ただし、ｍ
は整数、λは信号光波長）とし、低反射膜の反射率を、
制御光が照射されていない時におけるＭＱＷ層および高
反射膜の信号光に対する反射率とほぼ等しく設定し、信
号光が低反射膜側から入射し、高反射膜で反射されて低
反射膜側から出射するように構成した。
収特性を利用した面型光−光スイッチおいて、大きな消
光比を実現する。 【構成】 面型光−光スイッチの低反射膜と高反射膜の
間隔を光学長にして（ｍ＋１／２）λ／２（ただし、ｍ
は整数、λは信号光波長）とし、低反射膜の反射率を、
制御光が照射されていない時におけるＭＱＷ層および高
反射膜の信号光に対する反射率とほぼ等しく設定し、信
号光が低反射膜側から入射し、高反射膜で反射されて低
反射膜側から出射するように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体多重量子井戸
（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層
の可飽和吸収特性を利用した面型光−光スイッチに関す
るものである。
（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層
の可飽和吸収特性を利用した面型光−光スイッチに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＭＱＷ層の可飽和吸収特性を利用した従
来の光−光スイッチの構成を図１、図２に示す。図１
（ａ）は屈折率変化を利用した分散型の光−光スイッチ
の構成図であり、図２（ａ）はブリーチング（ｐｈｏｔ
ｏ−ｂｌｅａｃｈｉｎｇ）を利用した吸収型の光−光ス
イッチの構成図である。分散型の光−光スイッチの場
合、ＭＱＷ層を高反射膜１ａ、１ｂで挟み、ファブリペ
ロエタロンを構成し、吸収型の光−光スイッチの場合、
ＭＱＷ層を反射防止膜２ａ、２ｂで挟む。このとき、信
号光は非共鳴波長領域に、制御光は共鳴波長領域にそれ
ぞれ設定される。この図１（ａ）の光−光スイッチの光
特性を示す（ｂ）のグラフに示すように、制御光が照射
され、キャリアが励起されると、屈折率が変化し、それ
に伴い透過特性がシフトし、信号光は透過するようにな
る。このとき、消光比を大きくとるためには、反射膜の
反射率を大きくし、Ｑ（メリット数）値を高める必要が
あるが、それに伴い、信号波長のトレランスが小さくな
り、そのため、素子の作製が困難になる。信号波長に対
する制約を緩和したのが、図２の吸収型であり、信号
光、制御光ともに共鳴波長領域に設定される。このと
き、素子の両面には、無反射膜が施されており、（ｂ）
のグラフに示すように、制御光が照射されると、キャリ
アが励起され、吸収飽和が生じるため、信号光に対し、
ブリーチングが生じ、信号光は透過するようになる。
来の光−光スイッチの構成を図１、図２に示す。図１
（ａ）は屈折率変化を利用した分散型の光−光スイッチ
の構成図であり、図２（ａ）はブリーチング（ｐｈｏｔ
ｏ−ｂｌｅａｃｈｉｎｇ）を利用した吸収型の光−光ス
イッチの構成図である。分散型の光−光スイッチの場
合、ＭＱＷ層を高反射膜１ａ、１ｂで挟み、ファブリペ
ロエタロンを構成し、吸収型の光−光スイッチの場合、
ＭＱＷ層を反射防止膜２ａ、２ｂで挟む。このとき、信
号光は非共鳴波長領域に、制御光は共鳴波長領域にそれ
ぞれ設定される。この図１（ａ）の光−光スイッチの光
特性を示す（ｂ）のグラフに示すように、制御光が照射
され、キャリアが励起されると、屈折率が変化し、それ
に伴い透過特性がシフトし、信号光は透過するようにな
る。このとき、消光比を大きくとるためには、反射膜の
反射率を大きくし、Ｑ（メリット数）値を高める必要が
あるが、それに伴い、信号波長のトレランスが小さくな
り、そのため、素子の作製が困難になる。信号波長に対
する制約を緩和したのが、図２の吸収型であり、信号
光、制御光ともに共鳴波長領域に設定される。このと
き、素子の両面には、無反射膜が施されており、（ｂ）
のグラフに示すように、制御光が照射されると、キャリ
アが励起され、吸収飽和が生じるため、信号光に対し、
ブリーチングが生じ、信号光は透過するようになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、分散
型では波長に対する制約がきついため、ここでは吸収型
について考える。吸収型では、図２（ｃ）のような反射
型を採用することにより可飽和吸収特性の増強を図り、
消光比を大きくしている。しかし、可飽和吸収特性は制
御光の強度に対し、急峻ではないため、信号光と制御光
の強度に大きな違いがないと、大きな消光比は取れない
という問題があった。
型では波長に対する制約がきついため、ここでは吸収型
について考える。吸収型では、図２（ｃ）のような反射
型を採用することにより可飽和吸収特性の増強を図り、
消光比を大きくしている。しかし、可飽和吸収特性は制
御光の強度に対し、急峻ではないため、信号光と制御光
の強度に大きな違いがないと、大きな消光比は取れない
という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、半導体多重量子井戸層と、前記半導体多
重量子井戸層を挟むように配された低反射膜と高反射膜
を有し、制御光のオン／オフにより信号光のオン／オフ
を制御する面型光−光スイッチにおいて、前記低反射膜
と高反射膜の間隔が光学長にして（ｍ＋１／２）λ／２
（ただし、ｍは整数、λは信号光波長）であり、低反射
膜の反射率が、制御光が照射されていない時における多
重量子井戸層と高反射膜の信号光に対する反射率とほぼ
等しく、信号光が低反射膜側から入射し、高反射膜で反
射され低反射膜側から出射することを特徴とする。
に、本発明は、半導体多重量子井戸層と、前記半導体多
重量子井戸層を挟むように配された低反射膜と高反射膜
を有し、制御光のオン／オフにより信号光のオン／オフ
を制御する面型光−光スイッチにおいて、前記低反射膜
と高反射膜の間隔が光学長にして（ｍ＋１／２）λ／２
（ただし、ｍは整数、λは信号光波長）であり、低反射
膜の反射率が、制御光が照射されていない時における多
重量子井戸層と高反射膜の信号光に対する反射率とほぼ
等しく、信号光が低反射膜側から入射し、高反射膜で反
射され低反射膜側から出射することを特徴とする。
【０００５】すなわち、（１）図２（ｃ）の吸収型光−
光スイッチにおいて、反射防止膜と高反射膜の間隔をＬ
＝（ｍ＋１／２）／２ｎ（ｍは整数、ｎは、反射防止膜
と高反射膜で挟まれた媒質の屈折率）とし、（２）制御
光が照射されていない時に、信号光がＭＱＷ層を透過し
て高反射膜で反射され、再びＭＱＷ層を通って出射され
る時の信号光の反射率をｒとすると、反射防止膜の替わ
りに反射率がほぼｒの低反射膜を具備する面型光−光ス
イッチである。
光スイッチにおいて、反射防止膜と高反射膜の間隔をＬ
＝（ｍ＋１／２）／２ｎ（ｍは整数、ｎは、反射防止膜
と高反射膜で挟まれた媒質の屈折率）とし、（２）制御
光が照射されていない時に、信号光がＭＱＷ層を透過し
て高反射膜で反射され、再びＭＱＷ層を通って出射され
る時の信号光の反射率をｒとすると、反射防止膜の替わ
りに反射率がほぼｒの低反射膜を具備する面型光−光ス
イッチである。
【０００６】本発明の面型光−光スイッチにおいては、
低反射膜と高反射膜で挟まれる区間に信号光に対して透
明な半導体層を挟むことにより、前記Ｌを調整してもよ
い。また、前記高反射膜として高反射のＤＢＲ（Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）
反射鏡を用いても良く、前記低反射膜として低反射のＤ
ＢＲ反射鏡を用いても良い。
低反射膜と高反射膜で挟まれる区間に信号光に対して透
明な半導体層を挟むことにより、前記Ｌを調整してもよ
い。また、前記高反射膜として高反射のＤＢＲ（Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）
反射鏡を用いても良く、前記低反射膜として低反射のＤ
ＢＲ反射鏡を用いても良い。
【０００７】
【作用】表面の反射率が数％程度であるため、Ｑ値は極
めて小さく、波長に対する制約は極めて小さい。また、
基板を上記厚さまで研磨し、表面と裏面からの反射波が
同程度となるように反射膜が施されているため、それら
が干渉により打ち消し合い、反射波は極めて小さくな
る。
めて小さく、波長に対する制約は極めて小さい。また、
基板を上記厚さまで研磨し、表面と裏面からの反射波が
同程度となるように反射膜が施されているため、それら
が干渉により打ち消し合い、反射波は極めて小さくな
る。
【０００８】
【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。
【０００９】本発明の実施例を図３に示す。ＩｎＰ基板
１０上に（ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ）ＭＱＷ層１１
を成長させ、その表面にＡｕ等の高反射膜１２を蒸着す
る。その後、基板１０とＭＱＷ層１１の厚みの合計が前
記Ｌとなるように基板１０を研磨する。さらに、この表
面に、基板１０の表面の反射率が０とした時の信号光の
反射率ｒと同程度の反射率のＳｉＯX 反射膜１３を蒸着
する。本実施例では、Ｌは約４μｍ、ｒは１〜２％であ
った。
１０上に（ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ）ＭＱＷ層１１
を成長させ、その表面にＡｕ等の高反射膜１２を蒸着す
る。その後、基板１０とＭＱＷ層１１の厚みの合計が前
記Ｌとなるように基板１０を研磨する。さらに、この表
面に、基板１０の表面の反射率が０とした時の信号光の
反射率ｒと同程度の反射率のＳｉＯX 反射膜１３を蒸着
する。本実施例では、Ｌは約４μｍ、ｒは１〜２％であ
った。
【００１０】本発明の素子の可飽和吸収特性を図４に示
す。図中の曲線（ａ）は素子両面の反射率が０の単一透
過型（図２（ａ）構成に相当）の場合であり、曲線
（ｂ）は基板１０表面の反射率が０でＭＱＷ層１１の表
面に高反射膜１２を施した反射型の場合である。このと
き、信号光は往復で同一ＭＱＷ層１１を透過するため、
ブリーチングの効果を大きく受け、可飽和吸収特性は増
強する。しかし、信号光強度がある程度大きい場合に
は、信号光自身でもブリーチングを引き起こし、信号光
が透過するため、消光比は劣化する。曲線（ｃ）はＬを
上記条件とし、基板１０の表面の反射率を上記ｒとした
ものである。このとき、図中の点（２）では、基板１０
の表面での反射光とＭＱＷ層１１を透過後の反射光の位
相が逆相となり、かつ強度が等しくなるため、打ち消し
合い、全体としての反射光は極めて小さくなる。そのた
め、消光比は極めて大きくなる。また、図中の点（１）
では、高反射膜１２からの反射光が支配的となり、透過
率の劣化にさほど影響はない。図中の点（３）において
は、逆に低反射膜からの反射が支配的になり、曲線
（ｂ）の場合より透過率が上昇してしまうが、光強度が
極めて小さい領域であり、素子の動作に全く問題はな
い。
す。図中の曲線（ａ）は素子両面の反射率が０の単一透
過型（図２（ａ）構成に相当）の場合であり、曲線
（ｂ）は基板１０表面の反射率が０でＭＱＷ層１１の表
面に高反射膜１２を施した反射型の場合である。このと
き、信号光は往復で同一ＭＱＷ層１１を透過するため、
ブリーチングの効果を大きく受け、可飽和吸収特性は増
強する。しかし、信号光強度がある程度大きい場合に
は、信号光自身でもブリーチングを引き起こし、信号光
が透過するため、消光比は劣化する。曲線（ｃ）はＬを
上記条件とし、基板１０の表面の反射率を上記ｒとした
ものである。このとき、図中の点（２）では、基板１０
の表面での反射光とＭＱＷ層１１を透過後の反射光の位
相が逆相となり、かつ強度が等しくなるため、打ち消し
合い、全体としての反射光は極めて小さくなる。そのた
め、消光比は極めて大きくなる。また、図中の点（１）
では、高反射膜１２からの反射光が支配的となり、透過
率の劣化にさほど影響はない。図中の点（３）において
は、逆に低反射膜からの反射が支配的になり、曲線
（ｂ）の場合より透過率が上昇してしまうが、光強度が
極めて小さい領域であり、素子の動作に全く問題はな
い。
【００１１】一方、以下の方法でも素子の作製は可能で
ある。一つは、ＩｎＰ基板上に、エッチングストップ層
としてＩｎＧａＡｓを数十Å成長させた後、ＩｎＰ層、
ＭＱＷ層を合わせてＬμｍとなるように成長させる。表
面にＡｕ膜を蒸着し、Ｓｉ基板等に張り付け、ＩｎＰ基
板をエッチングにより除去した後、反射率ｒの反射膜を
蒸着する。また、図５に示すように、ＩｎＰ基板１０上
に（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ）ＤＢＲを３０ペア程度成
長させて高反射ミラー１４を形成し、その上にＭＱＷ層
１１をＬμｍ（４μｍ程度）成長させ、表面に反射率ｒ
（１〜３％）の低反射膜１３を蒸着する。あるいは、図
６に示すように、ＩｎＰ基板１０上に１〜３ペア程度の
ＤＢＲを成長させて１〜３％程度の低反射ミラー１５を
形成し、その上にＭＱＷ層１１をＬμｍ（４μｍ程度）
成長させ、表面にＡｕ等の高反射膜１２を蒸着する。図
７に図６の面型光−光スイッチにおいて、ＤＢＲがない
ときの実験結果と、その値を基にＤＢＲの反射率を変え
たときに予測される特性の計算結果を示した。
ある。一つは、ＩｎＰ基板上に、エッチングストップ層
としてＩｎＧａＡｓを数十Å成長させた後、ＩｎＰ層、
ＭＱＷ層を合わせてＬμｍとなるように成長させる。表
面にＡｕ膜を蒸着し、Ｓｉ基板等に張り付け、ＩｎＰ基
板をエッチングにより除去した後、反射率ｒの反射膜を
蒸着する。また、図５に示すように、ＩｎＰ基板１０上
に（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ）ＤＢＲを３０ペア程度成
長させて高反射ミラー１４を形成し、その上にＭＱＷ層
１１をＬμｍ（４μｍ程度）成長させ、表面に反射率ｒ
（１〜３％）の低反射膜１３を蒸着する。あるいは、図
６に示すように、ＩｎＰ基板１０上に１〜３ペア程度の
ＤＢＲを成長させて１〜３％程度の低反射ミラー１５を
形成し、その上にＭＱＷ層１１をＬμｍ（４μｍ程度）
成長させ、表面にＡｕ等の高反射膜１２を蒸着する。図
７に図６の面型光−光スイッチにおいて、ＤＢＲがない
ときの実験結果と、その値を基にＤＢＲの反射率を変え
たときに予測される特性の計算結果を示した。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、反射型
構造をとることにより可飽和吸収特性を増強し、さらに
素子表面による信号光自身の反射を素子裏面の高反射膜
からの反射との干渉により除去することにより、極めて
大きな消光比を可能とするものである。
構造をとることにより可飽和吸収特性を増強し、さらに
素子表面による信号光自身の反射を素子裏面の高反射膜
からの反射との干渉により除去することにより、極めて
大きな消光比を可能とするものである。
【図１】従来の分散型素子を説明するためのもので、
（ａ）図は素子の構成図であり、（ｂ）図は素子の動作
原理を示すグラフである。
（ａ）図は素子の構成図であり、（ｂ）図は素子の動作
原理を示すグラフである。
【図２】従来の吸収型素子を説明するためのもので、
（ａ）図は素子の構成図であり、（ｂ）図は素子の動作
原理を示すグラフであり、（ｃ）図は吸収型素子の反射
型の構成図である。
（ａ）図は素子の構成図であり、（ｂ）図は素子の動作
原理を示すグラフであり、（ｃ）図は吸収型素子の反射
型の構成図である。
【図３】本発明の面型光−光スイッチの構成図である。
【図４】本発明の面型光−光スイッチの可飽和吸収特性
の原理を示すグラフである。
の原理を示すグラフである。
【図５】本発明の高反射膜としてＤＢＲミラーを用いた
実施例を示す素子構成図である。
実施例を示す素子構成図である。
【図６】本発明の低反射膜としてＤＢＲミラーを用いた
実施例を示す素子構成図である。
実施例を示す素子構成図である。
【図７】本発明の低反射膜としてＤＢＲミラーを用いた
実施例における特性を示すグラフである。
実施例における特性を示すグラフである。
１０ ＩｎＰ基板 １１ （ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ）ＭＱＷ層 １２ 高反射膜 １３ ＳｉＯX 反射膜 １４ 高反射ミラー １５ 低反射ミラー
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体多重量子井戸層と、前記半導体多
重量子井戸層を挟むように配された低反射膜と高反射膜
を有し、制御光のオン／オフにより信号光のオン／オフ
を制御する面型光−光スイッチにおいて、 前記低反射膜と高反射膜の間隔が光学長にして（ｍ＋１
／２）λ／２（ただし、ｍは整数、λは信号光波長）で
あり、 低反射膜の反射率が、制御光が照射されていないときに
おける多重量子井戸層と高反射膜の信号光に対する反射
率とほぼ等しく、 信号光が低反射膜側から入射し、高反射膜で反射されて
低反射膜側から出射することを特徴とする面型光−光ス
イッチ。 - 【請求項２】 前記高反射膜と前記半導体多重量子井戸
層の間、あるいは前記低反射膜と前記半導体多重量子井
戸層の間の何れか一方あるいは両方に信号光に対し透明
な半導体層が挿入されていることを特徴とする請求項１
記載の面型光−光スイッチ。 - 【請求項３】 前記高反射膜がＤＢＲ反射鏡であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の面型光−
光スイッチ。 - 【請求項４】 前記低反射膜がＤＢＲ反射鏡であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の面型光−
光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11716794A JPH07325275A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 面型光−光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11716794A JPH07325275A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 面型光−光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07325275A true JPH07325275A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14705111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11716794A Pending JPH07325275A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 面型光−光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07325275A (ja) |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP11716794A patent/JPH07325275A/ja active Pending
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