JPH0895094A

JPH0895094A - ゲート型光スイッチ

Info

Publication number: JPH0895094A
Application number: JP23358094A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Takeshita; 達也竹下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】低偏波依存、高性能、モノリシック集積化可
能な光スイッチを実現する。【構成】半導体基板上に形成されたｐｎ接合を有する
ゲート型光スイッチにおいて、活性層３０を第１の活性
層３０Ａおよび第２の活性層３０Ｂで構成し、第１の活
性層３０Ａを格子整合井戸層３１と引張り歪障壁層３２
とから構成される量子井戸とし、第２の活性層３０Ｂを
格子整合井戸層３３と引張り歪障壁層３４とからなる量
子井戸とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低偏波依存、高性能、モ
ノリシック集積化可能なゲート型光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ゲート型光スイッチはオン（ＯＮ）状態
で大きな利得が得られ、オフ（ＯＦＦ）状態では高いア
イソレーション特性を持つ。ＯＮ状態の利得はファイバ
・チップ間の結合損失および導波路損失を補償し、ま
た、ＯＦＦ状態での高いアイソレーションは他の導波路
の信号光との干渉を防ぎ、符号誤り率の劣化を小さくす
る。また、ゲート型光スイッチは、広帯域利得、低雑音
特性および高スイッチング速度特性を持つため、将来の
光通信、光情報処理に有望な素子である。

【０００３】図３はゲート型光スイッチの構成図であ
る。ゲート型光スイッチ１００の両端面には、反射防止
膜１０１を介して入力および出力用の光ファイバ１０２
が接続されている。

【０００４】ところで、長距離にわたり単一モードファ
イバを通過した信号光においては、偏波面が保持されな
いばかりでなく、温度よび圧力の変化により、時間とと
もに偏波面が変化する。このような信号光のスイッチン
グを行うには、偏波に依存しない光スイッチを使用する
ことが必要不可欠である。

【０００５】しかしながら、上述したゲート型光スイッ
チ１００は、その活性層構造および活性層の結晶物性に
より、利得は偏波面依存性を持つ。かかる信号利得Ｇ
（ｄＢ）は進行波型半導体レーザ増幅器と同様に次式で
表される。

【０００６】

【数１】Ｇ＝１０・Ｌ｛Γｇ−α｝・ｌｏｇ（ｅ）（１）ただし、Γは光閉じ込め係数、ｇは利得係数（ｃ
ｍ^-1）、αは導波路損失（ｃｍ^-1）、Ｌはキャビティ長
（ｃｍ）である。

【０００７】信号利得の偏波面依存性をなくするための
ゲート型光スイッチの構造の１つとしては、格子整合井
戸層および引張り歪障壁層からなる量子井戸を活性層と
する構造がある。

【０００８】図４および図５はバルク半導体を活性層と
する従来の偏波無依存ゲート型光スイッチの一例を示
し、図４（ａ）は断面構造図、図４（ｂ）は活性層構造
図、図５はバンド構造図である。

【０００９】図４（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１上には、光ガイド層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ）２、活性層３、光ガイド層（厚さ１．１μ
ｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）４、上部クラッド層（ｐ
−ＩｎＰ）５および６、およびキャップ層（ｐ⁺ −Ｉｎ
ＧａＡｓ）７が順次積層されている。また、光ガイド層
２、活性層３、光ガイド層４およびクラッド層５の両側
には電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ）８および電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ）９が設けられている。さらに、キャッ
プ層７上にはＳｉＯ₂ 絶縁膜層１０およびＡｕ電極１２
が、また、ｎ−ＩｎＰ基板１の下面にはＡｕ電極１１が
設けられている。

【００１０】図４（ｂ）に示すように、活性層３は格子
整合井戸層（１．３μｍ組成、ＩｎＧａＡｓ層）２１、
および引張り歪障壁層２２が交互に積層された構造であ
る。かかる構造では、バンド構造図（図５）に示すよう
に、格子整合井戸層２１のバレンスバンドのヘビーホー
ルはライトホールに比べ低い準位にある。引張り歪障壁
層２２のヘビーホールは格子整合井戸層２１のヘビーホ
ールに比べ、大きなギャップを持つため、格子整合井戸
層２１でＴＥモードの利得を持つ。一方、引張り歪障壁
層２２では、バレンスバンドのライトホール準位は低下
し、井戸層２１のバンド端より若干低くなる。この結
果、引張り歪障壁層２２と格子整合井戸層２１ではライ
トホールによるＴＭモードの利得を持つ。なお、引張り
歪障壁層２２のコンダクションバンドには、格子整合井
戸層２１の電子の準位がしみでていると考えられ、この
準位から電子と引張り歪障壁層２２のライトホールによ
って利得ができていると考えられる。この構造を使うこ
とによって、ＴＭとＴＥとの利得が一致し、偏波無依存
化は達成できる。

【００１１】一方、上述したように、活性層３は引張り
歪障壁層２２と格子整合井戸層２１とを交互に組み合わ
す必要があるため、構造上の制約がある。したがって、
障壁層および井戸層の層数を独立に変えることができな
いために、偏波無依存化のための設計自由度が小さい。
すなわち、偏波無依存化のためには、障壁層の歪量と井
戸層の幅の２つのパラメータによって、ＴＭとＴＥとの
利得ピークを合わすとともに、ＴＭとＴＥとの利得係数
の大きさを等しくする必要があることを意味する。

【００１２】偏波無依存の第２のゲート型光スイッチ構
造は、バルク半導体を活性層とする構造である。すなわ
ち、上述した構造（図４（ａ））の光スイッチ構造にお
いて、活性層３をバルク半導体としたものである。図６
はこのようにバルク半導体を活性層とするゲート型光ス
イッチのバンド構造図であり、１はｎ−ＩｎＰ基板、２
は光ガイド層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ）、２３はバルク半導体活性層（厚さ１．３μｍ、組
成ＩｎＧａＡｓ層）、４は光ガイド層（厚さ１．１μ
ｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）、５は上部クラッド層
（ｐ−ＩｎＰ）である。

【００１３】バルク半導体の場合では、バレンスバンド
のヘビーホールとライトホールとは縮退しているため、
利得係数ｇの偏波面依存性はない。従って、偏波無依存
化するためにはバルク半導体では各偏波に対する活性層
３の光閉じ込め係数Γを等しくする、すなわち光ガイド
層２および４を含むバルク半導体を正方形状とする必要
がある。さらに、ゲート型光スイッチを単一モード光フ
ァイバに高効率で結合させるためには、ゲート型光スイ
ッチの導波路構造を基本モードのみが伝搬する構造にす
る必要がある。紙面垂直方向に基本モードで伝搬させる
ためには、活性層３の厚さを０．４μｍ以下とする必要
がある。従って、活性層断面に、縦方向および横方向の
光閉じ込め係数を等価にするためには、活性層３の幅を
０．４μｍ程度とする必要がある。現在までに、活性層
幅を０．４μｍ、活性層厚を０．２６μｍとして、偏波
利得差を１．３ｄＢとした例が報告されている（Ｉ．Ｃ
ｈａｅｔａｌ．，Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，２５，ｐｐ．１２４１−１２４２，１９８９）。

【００１４】しかしながら、幅１〜２μｍ以下の半導体
レーザでは、経験的に作製中におけるダメージ等によ
り、閾値電流が増加する傾向があり、光ゲートスイッチ
として、十分な信号利得が得られない。また、活性層厚
を０．３μｍとした場合、通常用いられている活性層厚
が０．１〜０．１５μｍに比べて膜厚が厚くなるため
に、半導体レーザの閾値電流が増加する。したがって、
ゲート型光スイッチとして使用する場合、駆動電流が増
加して発熱し易い点で不利である。

【００１５】偏波無依存の第３のゲート型光スイッチ構
造は、圧縮歪量子井戸および引張り歪量子井戸を用いた
構造である。すなわち、例えば上述した構成（図４
（ａ））の光スイッチにおいて、活性層３を、圧縮歪井
戸層、引張り歪井戸層、および格子整合障壁層で構成
し、圧縮歪井戸層および引張り歪井戸層を、各間に格子
整合障壁層を介して交互に積層した構造とした場合であ
る。図７は、かかるゲート型光スイッチのバンド構造図
であり、１はｎ−ＩｎＰ基板、２は光ガイド層（厚さ
１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）、２４は圧縮歪
井戸層、２５は引張り歪井戸層、２６は格子整合障壁層
（厚さ１．１μｍ、組成ＩｎＧａＡｓ）、４は光ガイド
層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）、５は
上部クラッド層（ｐ−ＩｎＰ）である。

【００１６】図７に示すように、引張り歪井戸層２５で
は、バレンスバンドのヘビーホールとライトホールの縮
退が解け、さらに、ライトホールの準位は低エネルギー
側にシフトし、ＴＭの利得係数ｇが高くなる。一方、圧
縮歪井戸層２４ではバレンスバンドのヘビーホールとラ
イトホールの縮退が解け、さらに、ヘビーホールの準位
は低エネルギー側にシフトし、ＴＥの利得係数ｇが高く
なる。なお、活性層幅が２μｍの導波路構造を反映し、
光閉じ込め係数ΓはＴＥが高くなっている。上記の量子
井戸構造では利得係数ｇを調整することによって信号利
得Ｇを一致させる設計が行われている。一方、１．５５
μｍ帯で高いＴＭモード利得を得ることは困難である。
これは格子定数より小さな材料で作製された引張り歪量
子井戸層のバンドギャップが０．８ｅＶ（波長１．５５
μｍに相当）で制限されるため、歪を大きくとれないば
かりでなく、量子効果によって準位が増加するため、
１．５５μｍ帯で高利得を得るのは困難である。したが
って、０．０５μｍだけ短波によった１．５μｍ帯の引
張り歪量子井戸層として使われている。

【００１７】なお、高いＴＥ利得を得るには圧縮歪量子
井戸、格子整合量子井戸、またはバルク活性層のいずれ
かを用い、これらの層の積層化または縦続接続を行うこ
とによって、偏波無依存化が達成されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように量
子井戸の障壁層に引張り歪障壁層を用いた偏波無依存ゲ
ート型光スイッチでは、次のような欠点がある。

【００１９】１）障壁層と井戸層の層数を独立に変える
ことができないために、偏波無依存化のための設計自由
度が小さい。

【００２０】また、バルク活性層を用いた偏波無依存ゲ
ート型光スイッチでは、次のような欠点がある。

【００２１】１）水平および垂直方向の光閉じ込め係数
を等しくするために活性層の構造を等方にする必要があ
る。

【００２２】２）幅１〜２μｍ以下の活性層では、作製
プロセスの関係上、十分な信号利得が得られない。

【００２３】さらに、３）活性層厚の増加により駆動電流が増加する。

【００２４】また、圧縮歪井戸層および引張り歪井戸層
を用いた偏波無依存ゲート型光スイッチでは、次のよう
な欠点がある。

【００２５】１）１．５５μｍ帯で高いＴＭモード利得
を持つ引張り歪井戸層は材料の性質の観点から難しいた
め、偏波無依存ゲート型光スイッチの実現が困難であ
る。

【００２６】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
低偏波依存、高性能、モノリシック集積化可能な光スイ
ッチを実現することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の態様は、半導体基板上に形成されたｐｎ接合
を有するゲート型光スイッチにおいて、第１の活性層と
第２の活性層とが積層された活性層を有し、前記第１の
活性層が、バルク結晶、格子整合井戸層と障壁層とから
構成される量子井戸、または圧縮歪井戸層と格子整合障
壁層とから構成される量子井戸からなり、前記第２の活
性層が、格子整合井戸層と引張り歪障壁層とから構成さ
れる量子井戸からなることを特徴とするゲート型光スイ
ッチにある。

【００２８】また、本発明の第２の態様は、半導体基板
上に形成されたｐｎ接合を有するゲート型光スイッチに
おいて、第１の活性層と第２の活性層とが光の導波方向
に亘って縦続接続された活性層を有し、前記第１の活性
層が、バルク結晶、格子整合井戸層と障壁層とから構成
される量子井戸、または圧縮歪井戸層と格子整合障壁層
とから構成される量子井戸からなり、前記第２の活性層
が、格子整合井戸層と引張り歪障壁層とから構成される
量子井戸からなることを特徴とするゲート型光スイッチ
にある。

【００２９】

【作用】本発明は、ゲート型光スイッチの活性層を、第
１の活性層および第２の活性層を積層あるいは縦続接続
したものとし、第１の活性層としてバルク結晶、格子整
合量子井戸、または圧縮歪井戸層を有する量子井戸の何
れかを用い、また、第２の活性層として引張り歪障壁層
を導入した量子井戸を用いることを最も主要な特徴とす
る。

【００３０】かかる構成をとることにより、第１の活性
層はＴＥ利得の高い活性層となる。バルク結晶活性層
は、水平および垂直方向の光閉じ込め係数の違いを反映
して、ＴＥモードの信号利得が高くなる。格子整合量子
井戸、または圧縮歪井戸層をもつ量子井戸は、バレンス
バンドの縮退がとけ、ヘビーホールの遷移確率が高くな
りＴＥモードの信号利得が高くなる。一方、第２の活性
層はＴＭ利得の高い活性層となる。引張り歪障壁層を持
つ量子井戸においては、引張り歪のかかった障壁層でバ
レンスバンドのライトホール準位を低下させ、井戸層の
バンド端より若干低くなるようにすることができ、障壁
層と井戸層とでライトホールによるＴＭモードの高い利
得を実現できる。このような第１および第２の量子井戸
層数を調整し、ＴＭモードの信号利得とＴＥモードの信
号利得を等価にすることができ、低偏波依存、高性能な
ゲート型光スイッチを実現できる。

【００３１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００３２】実施例１図１は本発明の第１の実施例に係る偏波無依存ゲート型
光スイッチを示した図であり、このスイッチは、格子整
合井戸層と障壁層とからなる量子井戸、および格子整合
井戸層と引張り歪障壁層とからなる量子井戸を積層した
活性層を有する。図１（ａ）は本実施例の偏波無依存ゲ
ート型光スイッチの断面構造図、図１（ｂ）は活性層構
造図である。

【００３３】図１（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１上には、光ガイド層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ）２、活性層３０、光ガイド層（厚さ１．１
μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）、上部クラッド層（ｐ
−ＩｎＰ）５および６、およびキャップ層（ｐ⁺ −Ｉｎ
ＧａＡｓ）７が順次積層されている。また、光ガイド層
２、活性層３０、光ガイド層４およびクラッド層５の両
側には電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ）８および電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ）９が設けられている。さらに、キャ
ップ層７上にはＳｉＯ₂ 絶縁膜層１０およびＡｕ電極１
２が、また、ｎ−ＩｎＰ基板１の下面にはＡｕ電極１１
が設けられている。

【００３４】図１（ｂ）に示すように、活性層３０は、
第１の活性層３０Ａおよび第２の活性層３０Ｂを積層し
た構造を有し、第１の活性層３０Ａは、格子整合井戸層
（厚さ１．３μｍ，組成ＩｎＧａＡｓ層）３１と格子整
合障壁層（厚さ１．１μｍ、組成ＩｎＧａＡｓ）３２と
を交互に積層したものであり、第２の活性層３０Ｂは格
子整合井戸層（厚さ１．３μｍ、組成ＩｎＧａＡｓ層）
３３と引張り歪障壁層３４とを交互に積層したものであ
る。なお、活性層３０の幅は２μｍである。

【００３５】本実施例のゲート型光スイッチでは、第１
の活性層３０Ａの格子整合井戸層３１は、量子井戸構造
を反映して、バレンスバンドのライトホールとヘビーホ
ールとの縮退がとけて、ヘビーホールの準位が低下し、
ヘビーホールの遷移確率が高くなりＴＥモードの信号利
得が高くなる。一方、第２の活性層３０Ｂの引張り歪障
壁層３４を有する量子井戸では、引張り歪障壁層３４で
バレンスバンドのライトホール準位が低下し、井戸層３
３のバンド端より若干低くなり、引張り歪障壁層３４と
格子整合井戸層３３とでライトホールによるＴＭモード
の高い利得を実現できる。第１の活性層３０Ａおよび第
２の活性層３０Ｂを積層した活性層３０で、ＴＭモード
の信号利得とＴＥモードの信号利得とを等価にすること
ができ、低偏波依存、高性能なゲート型光スイッチを実
現できる。

【００３６】かかる構成のゲート型光スイッチに信号光
を入射したところ、ＴＥモードおよびＴＭモードの偏波
利得差が１ｄＢ以下となり、低偏波依存の光ゲート型ス
イッチが実現できた。また、第１の活性層３０Ａとして
格子整合井戸層３１を有する量子井戸を説明したが、こ
の代わりに圧縮歪井戸層を用いてもＴＥモードの利得を
持つことができ、また、バルク半導体結晶を用いても同
様の効果を得ることができる。これは、圧縮歪井戸層で
は、バレンスバンドのライトホールとヘビーホールとの
縮退がとけ、さらに、圧縮歪により、ヘビーホールの準
位が低下し、ヘビーホールの遷移確率が高くなりＴＥモ
ードの信号利得が高くなるためである。一方、バルク半
導体活性層では、活性層面に水平方向の光閉じ込め係数
が垂直方向のそれに比べて高くなり、ＴＥモードの信号
利得が高くなるためである。勿論、第１の活性層と第２
の活性層とを反対に積層しても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００３７】実施例２図２は本発明の第２の実施例に係るゲート型光スイッチ
を示した斜視図であり、本実施例の光スイッチは、圧縮
歪井戸層と障壁層とからなる量子井戸の第１活性層と、
格子整合井戸層と引張り歪障壁層とからなる量子井戸の
第２活性層とを、光導波方向に亘って縦続接続した構造
の活性層を具備する。

【００３８】図２（ａ）は本実施例の偏波無依存ゲート
型光スイッチの斜視図、図２（ｂ）はその第１の活性層
構造図、図２（ｃ）はその第２の活性層構造図である。
図２（ａ）に示す斜視図の構造は、基本的な層構成は図
１（ａ）と同様であるので、同一作用をする部材には同
一符号を付して重複する説明は省略する。

【００３９】図２（ｂ）に示すように、活性層４０は、
光導波方向の前部を構成する第１の活性層４０Ａと、後
部を構成する第２の活性層４０Ｂとからなる。第１の活
性層４０Ａは、格子整合井戸層（厚さ１．３μｍ、組成
ＩｎＧａＡｓ層）４１と引張り歪障壁層４２とからな
り、第２の活性層４０Ｂは、圧縮歪井戸層４３と格子整
合障壁層（厚さ１．１μｍ、組成ＩｎＧａＡｓ）４４と
からなる。なお、活性層４０の幅は２μｍである。

【００４０】本実施例のゲート型光スイッチでは、後部
活性層である第２の活性層４０Ｂでは、圧縮歪井戸層４
３の量子井戸構造を反映して、バレンスバンドのライト
ホールとヘビーホールとの縮退がとけ、さらに、圧縮歪
により、ヘビーホールの準位が低下し、ヘビーホールの
遷移確率が高くなりＴＥモードの信号利得が高くなる。
一方、前部活性層である第１の活性層４０Ａでは、引張
り歪によって障壁層４２のバレンスバンドのライトホー
ル準位が低下し、井戸層４１のバンド端より若干低くな
り、引張り歪障壁層４２と格子整合井戸層４１とでライ
トホールによるＴＭモードの高い利得を実現できる。か
かる第１の活性層４０Ａおよび第２の活性層４０Ｂを縦
続接続したゲート型光スイッチに電流を注入し、調整す
ることによって、また、前部および後部の素子長を調整
することによって、ＴＭモードの信号利得とＴＥモード
の信号利得とを等価にすることができ、低偏波依存、高
性能なゲート型光スイッチを実現できる。

【００４１】かかる構成のゲート型光スイッチに信号光
を入射したところ、ＴＥモードおよびＴＭモードの偏波
利得差が１ｄＢ以下となり、低偏波依存の光ゲート型ス
イッチが実現できた。

【００４２】また、上記実施例では、後部活性層である
第２の活性層４０Ｂとして圧縮歪井戸層４３と障壁層４
４とからなる量子井戸を用いて説明したが、この代わり
にＴＥモードの利得の高い格子整合井戸層と障壁層とか
らなる量子井戸、または、バルク半導体結晶を用いて
も、さらに、前部活性層と後部活性層とを入れ替えて
も、同様な低偏波依存、高性能なゲート型光スイッチを
実現できることは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、ゲート型光スイッ
チの活性層を第１の活性層と第２の活性層とを積層した
構造とし、第１の活性層を、バルク結晶、格子整合井戸
層と障壁層とを有する量子井戸、または圧縮歪井戸層と
格子整合障壁層とを有する量子井戸の何れかとし、第２
の活性層を、引張り歪障壁層と格子整合井戸層とからな
る量子井戸としたことにより、以下のような利点があ
る。

【００４４】（１）バルク活性層の光閉じ込め係数差に
よって生じる信号利得差を引張り歪量子井戸の導入によ
り補償できる。

【００４５】（２）活性層構造を等方にする必要がな
い。半導体レーザの閾値電流の最も低くなる活性層幅１
〜２μｍとし、半導体レーザ増幅器が使用できるため、
動作電流が減少し、デバイスの発熱を低減できる。

【００４６】（３）他のパッシブ素子およびアクティブ
素子とのモノリシック集積化が可能である。

【００４７】また、ゲート型光スイッチの活性層を第１
の活性層と第２の活性層とを縦続接続した構造とし、第
１の活性層を格子整合井戸層と引張り歪障壁層とからな
る量子井戸とし、第２の活性層を、１）圧縮歪井戸層と
格子整合障壁層とからなる量子井戸、２）格子整合井戸
層と障壁層とからなる量子井戸、または３）バルク結晶
の何れかとしたことにより、以下のような利点がある。

【００４８】（１）第１の活性層と第２の活性層とを縦
続接続したゲート型光スイッチに電流を注入し、調整す
ることによって、ＴＭモードの信号利得とＴＥモードの
信号利得とを等価にすることができる。

【００４９】（２）第１および第２の素子長を調整する
ことによって、ＴＭモードの信号利得とＴＥモードの信
号利得とを等価にすることができる。

【００５０】（３）活性層構造を等方にする必要がな
い。半導体レーザの閾値電流の最も低くなる活性層幅１
〜２μｍとし、半導体レーザ増幅器が使用できるため、
動作電流が減少し、デバイスの発熱を低減できる。

【００５１】（４）他のパッシブ素子およびアクティブ
素子とのモノリシック集積化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の偏波無依存ゲート型光ス
イッチに係り、（ａ）は断面構造図、（ｂ）活性層構造
図である。

【図２】本発明の第２実施例の偏波無依存ゲート型光ス
イッチに係り、（ａ）は斜視図、（ｂ）第１の活性層の
構造図、（ｃ）は第２の活性層の構造図である。

【図３】ゲート型光スイッチの構造を示す模式図であ
る。

【図４】格子整合井戸層および引張り歪井戸層の量子井
戸を活性層とする従来の偏波無依存ゲート型光スイッチ
に係り、（ａ）は断面構造図、（ｂ）は活性層構造図で
ある。

【図５】図４のゲート型光スイッチのバンド構造図であ
る。

【図６】バルク半導体を活性層とする従来の偏波無依存
ゲート型光スイッチのバンド構造図である。

【図７】圧縮歪井戸層および引張り歪井戸層を有する量
子井戸を活性層とする従来の偏波無依存ゲート型光スイ
ッチのバンド構造図である。

【符号の説明】

１ｎ−ＩｎＰ基板２光ガイド層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ）３０，４０活性層３０Ａ，４０Ａ第１の活性層３０Ｂ，４０Ｂ第２の活性層４光ガイド層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ）５，６上部クラッド層（ｐ−ＩｎＰ）７キャップ層（ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ）８電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ）９電流阻止層（厚さ１．１μｍ、組成ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ）１０ＳｉＯ₂ 絶縁膜層１１，１２Ａｕ電極３１格子整合井戸層（厚さ１．３μｍ、組成ＩｎＧａ
Ａｓ層）３２格子整合障壁層（厚さ１．１μｍ、組成ＩｎＧａ
Ａｓ）３３格子整合井戸層（厚さ１．３μｍ、組成ＩｎＧａ
Ａｓ層）３４引張り歪障壁層４１格子整合井戸層（厚さ１．３μｍ、組成ＩｎＧａ
Ａｓ層）４２引張り歪障壁層４３圧縮歪井戸層４４格子整合障壁層（厚さ１．１μｍ、組成ＩｎＧａ
Ａｓ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成されたｐｎ接合を有
するゲート型光スイッチにおいて、第１の活性層と第２
の活性層とが積層された活性層を有し、前記第１の活性
層が、バルク結晶、格子整合井戸層と障壁層とから構成
される量子井戸、または圧縮歪井戸層と格子整合障壁層
とから構成される量子井戸からなり、前記第２の活性層
が、格子整合井戸層と引張り歪障壁層とから構成される
量子井戸からなることを特徴とするゲート型光スイッ
チ。
【請求項２】半導体基板上に形成されたｐｎ接合を有
するゲート型光スイッチにおいて、第１の活性層と第２
の活性層とが光の導波方向に亘って縦続接続された活性
層を有し、前記第１の活性層が、バルク結晶、格子整合
井戸層と障壁層とから構成される量子井戸、または圧縮
歪井戸層と格子整合障壁層とから構成される量子井戸か
らなり、前記第２の活性層が、格子整合井戸層と引張り
歪障壁層とから構成される量子井戸からなることを特徴
とするゲート型光スイッチ。