JPH11295673A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
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- JPH11295673A JPH11295673A JP9928298A JP9928298A JPH11295673A JP H11295673 A JPH11295673 A JP H11295673A JP 9928298 A JP9928298 A JP 9928298A JP 9928298 A JP9928298 A JP 9928298A JP H11295673 A JPH11295673 A JP H11295673A
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- refractive index
- ingaasp
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈折率補償器部の動作電圧が光変調器部の電
源電圧にマッチングすることが可能な光変調器を提供す
る。 【解決手段】外部から入力される光を量子閉じ込めシュ
タルク効果を用いて変調する光変調器部２０２と、光変
調器部２０２で変調された光を、プラズマ効果を利用し
てチャーピングを抑制して、外部に出力する屈折率補償
器部２０３とを備えたものである。
源電圧にマッチングすることが可能な光変調器を提供す
る。 【解決手段】外部から入力される光を量子閉じ込めシュ
タルク効果を用いて変調する光変調器部２０２と、光変
調器部２０２で変調された光を、プラズマ効果を利用し
てチャーピングを抑制して、外部に出力する屈折率補償
器部２０３とを備えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調器に関し、特
に、光通信に光源用として使用するものに関するもので
ある。
に、光通信に光源用として使用するものに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光通信に光源用として使用する従来の光
変調器には、光変調を行わせる際に生じるチャーピング
を抑制するため、電気光学効果を利用した屈折率補償器
が備えられている。
変調器には、光変調を行わせる際に生じるチャーピング
を抑制するため、電気光学効果を利用した屈折率補償器
が備えられている。
【０００３】図２は、このような従来の光変調器を用い
た外部変調器付きレーザの一例の構成を示す断面図であ
る。図において、１は基板であり、この同一の基板１上
に、光変調器の光変調器部２０２、及び光変調器の屈折
率補償器部２０３が、半導体レーザ部２０１とともに集
積化されて形成されている。
た外部変調器付きレーザの一例の構成を示す断面図であ
る。図において、１は基板であり、この同一の基板１上
に、光変調器の光変調器部２０２、及び光変調器の屈折
率補償器部２０３が、半導体レーザ部２０１とともに集
積化されて形成されている。
【０００４】基板１は、ｎ−ＩｎＰからなり下クラッド
層を構成している。そして基板１は半導体レーザ部２０
１の光軸方向に、半導体レーザ部２０１が形成された領
域（以下、半導体レーザ部領域という）、光変調器部２
０２が形成された領域（以下、光変調器部領域とい
う）、屈折率補償器部２０３が形成された領域（以下、
屈折率補償器部領域という）の３つの領域に分かれてい
る。
層を構成している。そして基板１は半導体レーザ部２０
１の光軸方向に、半導体レーザ部２０１が形成された領
域（以下、半導体レーザ部領域という）、光変調器部２
０２が形成された領域（以下、光変調器部領域とい
う）、屈折率補償器部２０３が形成された領域（以下、
屈折率補償器部領域という）の３つの領域に分かれてい
る。
【０００５】基板１上には、半導体レーザ部領域に、異
なる組成を持つＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰのＭＱ
Ｗ（Multiple Quantum Well ：多重量子井戸）構造を有
する第１ＭＱＷ層１０１が、光変調器部領域に、該Ｉｎ
ＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１に連続
するように、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１Ｍ
ＱＷ層１０１で発生したレーザ光を吸収なく透過させる
ようなＭＱＷ構造を有するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第２ＭＱＷ層１０２が、そして、光屈折率補償器部
領域に、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ
層１０２に連続するようにアンドープＩｎＧａＡｓＰガ
イド層５が、それぞれ配設されている。
なる組成を持つＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰのＭＱ
Ｗ（Multiple Quantum Well ：多重量子井戸）構造を有
する第１ＭＱＷ層１０１が、光変調器部領域に、該Ｉｎ
ＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１に連続
するように、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１Ｍ
ＱＷ層１０１で発生したレーザ光を吸収なく透過させる
ようなＭＱＷ構造を有するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第２ＭＱＷ層１０２が、そして、光屈折率補償器部
領域に、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ
層１０２に連続するようにアンドープＩｎＧａＡｓＰガ
イド層５が、それぞれ配設されている。
【０００６】そして、これらＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２、及びＩｎＧａＡｓＰガイド
層５上に、上クラッド層を構成するｐ−ＩｎＰクラッド
層２が配設されている。そして、該ｐ−ＩｎＰクラッド
層２上には、半導体レーザ部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡｓ
第１コンタクト層３が、光変調器部領域にｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓ第２コンタクト層４が、屈折率補償器部領域にｐ
+ −ＩｎＧａＡｓ第３コンタクト層６が、それぞれ配設
されており、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１コンタクト層３と
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層４とは第１溝１５
で、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層４とｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓ第３コンタクト層６とは第２溝１６で、それ
ぞれ分離されている。ここで、第１溝１５は半導体レー
ザ部２０１と光変調器部２０２とを、第２溝１６は光変
調器部２０２と屈折率補償器部２０３とを、それぞれ電
気的に分離するためのものである。
ＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２、及びＩｎＧａＡｓＰガイド
層５上に、上クラッド層を構成するｐ−ＩｎＰクラッド
層２が配設されている。そして、該ｐ−ＩｎＰクラッド
層２上には、半導体レーザ部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡｓ
第１コンタクト層３が、光変調器部領域にｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓ第２コンタクト層４が、屈折率補償器部領域にｐ
+ −ＩｎＧａＡｓ第３コンタクト層６が、それぞれ配設
されており、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１コンタクト層３と
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層４とは第１溝１５
で、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層４とｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓ第３コンタクト層６とは第２溝１６で、それ
ぞれ分離されている。ここで、第１溝１５は半導体レー
ザ部２０１と光変調器部２０２とを、第２溝１６は光変
調器部２０２と屈折率補償器部２０３とを、それぞれ電
気的に分離するためのものである。
【０００７】そして、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１コンタク
ト層３上に第１ｐ側電極１２が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
２コンタクト層４上に第２ｐ側電極１３が、ｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第２コンタクト層６上に第３ｐ側電極１７が、
それぞれ配設され、基板１の下面にｎ側電極１１が配設
されている。
ト層３上に第１ｐ側電極１２が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
２コンタクト層４上に第２ｐ側電極１３が、ｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第２コンタクト層６上に第３ｐ側電極１７が、
それぞれ配設され、基板１の下面にｎ側電極１１が配設
されている。
【０００８】次に、以上のように構成された外部変調器
付き半導体レーザの動作を説明する。半導体レーザ部２
０１では、第１ｐ側電極１２とｎ側電極１１との間に順
方向の電圧を印加すると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第１ＭＱＷ層１０１が、例えば、１．５５μｍの波
長のレーザ光を発生する。
付き半導体レーザの動作を説明する。半導体レーザ部２
０１では、第１ｐ側電極１２とｎ側電極１１との間に順
方向の電圧を印加すると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第１ＭＱＷ層１０１が、例えば、１．５５μｍの波
長のレーザ光を発生する。
【０００９】この発生したレーザ光は、光変調器部２０
２のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０
２に入射する。
２のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０
２に入射する。
【００１０】光変調器部２０２では、第２ｐ側電極１３
とｎ側電極１１との間に電圧が印加されないときは、こ
のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２
に入射したレーザ光を透過せしめる。一方、第２ｐ側電
極１３とｎ側電極１１との間に−２Ｖ程度の電圧が印加
されると、量子閉じ込めシュタルク効果によりＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２のバンドギ
ャップエネルギーが減少して、該ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２を通過するレーザ光を＋
数ｄＢ減衰せしめる。従って、この第２ｐ側電極１３と
ｎ側電極１１との間に印加される逆バイアス電圧に変調
信号を重畳させると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第２ＭＱＷ層１０２を通過するレーザ光の強度が変調信
号に応じて変化し、それにより変調される（光変調）。
ここで、光変調器部２０２は、量子閉じ込めシュタルク
効果を用いるため動作電圧が低く、しかも量子閉じ込め
シュタルク効果を用いる場合には逆バイアスで使用する
ため電流が流れず、応答速度が速い。そのため、寄生容
量を低減することにより、１０Ｇｂｉｔ／ｓ（１０ＧＨ
ｚ）の光変調を容易にかけることができる。
とｎ側電極１１との間に電圧が印加されないときは、こ
のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２
に入射したレーザ光を透過せしめる。一方、第２ｐ側電
極１３とｎ側電極１１との間に−２Ｖ程度の電圧が印加
されると、量子閉じ込めシュタルク効果によりＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２のバンドギ
ャップエネルギーが減少して、該ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２を通過するレーザ光を＋
数ｄＢ減衰せしめる。従って、この第２ｐ側電極１３と
ｎ側電極１１との間に印加される逆バイアス電圧に変調
信号を重畳させると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第２ＭＱＷ層１０２を通過するレーザ光の強度が変調信
号に応じて変化し、それにより変調される（光変調）。
ここで、光変調器部２０２は、量子閉じ込めシュタルク
効果を用いるため動作電圧が低く、しかも量子閉じ込め
シュタルク効果を用いる場合には逆バイアスで使用する
ため電流が流れず、応答速度が速い。そのため、寄生容
量を低減することにより、１０Ｇｂｉｔ／ｓ（１０ＧＨ
ｚ）の光変調を容易にかけることができる。
【００１１】しかし、第２ｐ側電極１３とｎ側電極１１
との間に−の電圧を印加しているため、それにより、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の吸
収率が増大すると、クラマース・クローニッヒの関係か
ら屈折率が０．００１程度大きくなる。そして、屈折率
が変化すると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２Ｍ
ＱＷ層１０２を通過するレーザ光の位相が変化してその
スペクトル線幅が広がる。これを波長チャーピング（以
下、単にチャーピングという）という。従って、ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２を通過し
たレーザ光は、光変調されるとともに、チャーピングを
有するものとなる。
との間に−の電圧を印加しているため、それにより、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の吸
収率が増大すると、クラマース・クローニッヒの関係か
ら屈折率が０．００１程度大きくなる。そして、屈折率
が変化すると、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２Ｍ
ＱＷ層１０２を通過するレーザ光の位相が変化してその
スペクトル線幅が広がる。これを波長チャーピング（以
下、単にチャーピングという）という。従って、ＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２を通過し
たレーザ光は、光変調されるとともに、チャーピングを
有するものとなる。
【００１２】ここで、光ファイバは一般に波長分散（波
長により光の伝搬する速度が異なる現象）を有するた
め、このようなチャーピングを有するレーザ光信号を、
そのまま光ファイバに入射せしめて伝送すると、チャー
ピングにより伝送距離が制限されてしまう。そこで、こ
のチャーピングを屈折率補償器部２０３で抑制するよう
にしている。
長により光の伝搬する速度が異なる現象）を有するた
め、このようなチャーピングを有するレーザ光信号を、
そのまま光ファイバに入射せしめて伝送すると、チャー
ピングにより伝送距離が制限されてしまう。そこで、こ
のチャーピングを屈折率補償器部２０３で抑制するよう
にしている。
【００１３】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱ
Ｗ層１０２を通過したレーザ光は、屈折率補償器２０３
のＩｎＧａＡｓＰガイド層５に入射する。
Ｗ層１０２を通過したレーザ光は、屈折率補償器２０３
のＩｎＧａＡｓＰガイド層５に入射する。
【００１４】屈折率補償器２０３では、第３ｐ側電極１
７とｎ側電極１１との間に逆バイアス電圧が印加される
と、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、電気光学効果により
屈折率が減少する。従って、上記逆バイアス電圧を、光
変調器部２０２の第２ｐ側電極１３とｎ側電極１１との
間の逆バイアス電圧と同じタイミングで印加すると、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１から
出射されたレーザ光は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層１０２で屈折率増大の効果を受け、Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層５で屈折率減少の効果を受けること
なる。従って両方の効果が同じ大きさになるように設定
しておけば、光変調器部２０２と屈折率補償器部２０３
とを合わせた光変調器においては、チャーピングは生ぜ
ず、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５
から光ファイバに入射せしめられた光変調されたレーザ
光は、光ファイバによる伝送距離が光ファイバの損失の
みによって制限され、その伝送距離が延長される。
７とｎ側電極１１との間に逆バイアス電圧が印加される
と、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、電気光学効果により
屈折率が減少する。従って、上記逆バイアス電圧を、光
変調器部２０２の第２ｐ側電極１３とｎ側電極１１との
間の逆バイアス電圧と同じタイミングで印加すると、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１から
出射されたレーザ光は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層１０２で屈折率増大の効果を受け、Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層５で屈折率減少の効果を受けること
なる。従って両方の効果が同じ大きさになるように設定
しておけば、光変調器部２０２と屈折率補償器部２０３
とを合わせた光変調器においては、チャーピングは生ぜ
ず、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５
から光ファイバに入射せしめられた光変調されたレーザ
光は、光ファイバによる伝送距離が光ファイバの損失の
みによって制限され、その伝送距離が延長される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光変調器では、通常、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５の
厚さは、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層
１０１とＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層
１０２との光結合を考慮して約１μｍに設定されてい
る。ここで、III −Ｖ族化合物半導体の電気光学効果係
数は１×１０-12 ｍ／Ｖ程度（Amnon Yariv 著Optical
Electronics, 3rd Edition, Holt, Rinehartand Wilso
n, 1985 ）であるので、光変調器部２０２のＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の長さと、屈
折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５の長さ
とを同程度にすると、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層５の屈折率を−０．００１程度変化させ
るには屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７とｎ側
電極１１との間に−３００Ｖ程度の電圧を印加する必要
がある。
来の光変調器では、通常、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５の
厚さは、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層
１０１とＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層
１０２との光結合を考慮して約１μｍに設定されてい
る。ここで、III −Ｖ族化合物半導体の電気光学効果係
数は１×１０-12 ｍ／Ｖ程度（Amnon Yariv 著Optical
Electronics, 3rd Edition, Holt, Rinehartand Wilso
n, 1985 ）であるので、光変調器部２０２のＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の長さと、屈
折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５の長さ
とを同程度にすると、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層５の屈折率を−０．００１程度変化させ
るには屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７とｎ側
電極１１との間に−３００Ｖ程度の電圧を印加する必要
がある。
【００１６】仮に、ガイド層５を、ＩｎＧａＡｓＰに代
えて、電気光学効果が大きく一般的に電気光学材料とし
て使用されるＬｉＮｂＯ3 で構成したとしても、電気光
学効果係数は約３０×１０-12 ｍ／Ｖであるので（上記
文献参照）、屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７
とｎ側電極１１との間に−３０Ｖ程度の電圧を印加する
必要がある。従って、光変調器部２０２と屈折率補償器
部２０３とでは１桁大きさの異なる電源が必要になる。
えて、電気光学効果が大きく一般的に電気光学材料とし
て使用されるＬｉＮｂＯ3 で構成したとしても、電気光
学効果係数は約３０×１０-12 ｍ／Ｖであるので（上記
文献参照）、屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７
とｎ側電極１１との間に−３０Ｖ程度の電圧を印加する
必要がある。従って、光変調器部２０２と屈折率補償器
部２０３とでは１桁大きさの異なる電源が必要になる。
【００１７】以上のように、従来の光変調器では、屈折
率補償器部２０３が電気光学効果を利用してチャーピン
グを抑制するものであるため、該屈折率補償器部２０３
の動作電圧が３０Ｖ以上となり、光変調器部２０２の電
源電圧（動作電圧２〜３Ｖ）にマッチングしないという
問題があった。
率補償器部２０３が電気光学効果を利用してチャーピン
グを抑制するものであるため、該屈折率補償器部２０３
の動作電圧が３０Ｖ以上となり、光変調器部２０２の電
源電圧（動作電圧２〜３Ｖ）にマッチングしないという
問題があった。
【００１８】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、屈折率補償器部の動作電圧が光変調器
部の電源電圧にマッチングすることが可能な光変調器を
提供することを目的としている。
なされたもので、屈折率補償器部の動作電圧が光変調器
部の電源電圧にマッチングすることが可能な光変調器を
提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）に係
る光変調器は、外部から入力される光を変調し、かつこ
の変調が該変調を行う部分の屈折率の変化によるチャー
ピングを伴うものである光変調器部と、該光変調器部で
変調された光を、キャリアの注入により屈折率が変化す
る効果を利用してチャーピングを抑制して、外部に出力
する屈折率補償器部とを備えたものである。
る光変調器は、外部から入力される光を変調し、かつこ
の変調が該変調を行う部分の屈折率の変化によるチャー
ピングを伴うものである光変調器部と、該光変調器部で
変調された光を、キャリアの注入により屈折率が変化す
る効果を利用してチャーピングを抑制して、外部に出力
する屈折率補償器部とを備えたものである。
【００２０】本発明（請求項２）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項１）において、上記光変調器部が、
上記入力される光を、量子閉じ込めシュタルク効果を用
いて変調するものとしたものである。
記光変調器（請求項１）において、上記光変調器部が、
上記入力される光を、量子閉じ込めシュタルク効果を用
いて変調するものとしたものである。
【００２１】本発明（請求項３）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項２）において、上記屈折率補償器部
が、その界面方向に隣接する両方の層との間でダブルヘ
テロ接合を形成し、上記光変調器部で変調された光を通
過せしめて外部に出力するガイド層を有してなり、かつ
該ダブルヘテロ接合に順方向電圧を印加してキャリアを
注入することにより、該ガイド層の屈折率変化が生じ、
該生じた屈折率変化により、該ガイド層を通過する光が
チャーピングを抑制されるように構成されてなるものと
したものである。
記光変調器（請求項２）において、上記屈折率補償器部
が、その界面方向に隣接する両方の層との間でダブルヘ
テロ接合を形成し、上記光変調器部で変調された光を通
過せしめて外部に出力するガイド層を有してなり、かつ
該ダブルヘテロ接合に順方向電圧を印加してキャリアを
注入することにより、該ガイド層の屈折率変化が生じ、
該生じた屈折率変化により、該ガイド層を通過する光が
チャーピングを抑制されるように構成されてなるものと
したものである。
【００２２】本発明（請求項４）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項３）において、上記屈折率補償器部
は、上記ガイド層が、上記順方向電圧によって該ガイド
層に注入されるキャリアの再結合を促進するキラーセン
タを含んでなるものであるとしたものである。
記光変調器（請求項３）において、上記屈折率補償器部
は、上記ガイド層が、上記順方向電圧によって該ガイド
層に注入されるキャリアの再結合を促進するキラーセン
タを含んでなるものであるとしたものである。
【００２３】本発明（請求項５）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項１ないし４のいずれか）において、
上記屈折率補償器部が、半導体で構成されてなるものと
したものである。
記光変調器（請求項１ないし４のいずれか）において、
上記屈折率補償器部が、半導体で構成されてなるものと
したものである。
【００２４】本発明（請求項６）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項５）において、上記光変調器部が、
半導体で構成されてなり、上記屈折率補償器部が、上記
光変調器部を構成する半導体の材料と略同一の材料で構
成されてなるものとしたものである。
記光変調器（請求項５）において、上記光変調器部が、
半導体で構成されてなり、上記屈折率補償器部が、上記
光変調器部を構成する半導体の材料と略同一の材料で構
成されてなるものとしたものである。
【００２５】本発明（請求項７）に係る光変調器は、上
記光変調器（請求項６）において、上記屈折率補償器部
と上記光変調器部とが同一基板上に形成されてなるもの
としたものである。
記光変調器（請求項６）において、上記屈折率補償器部
と上記光変調器部とが同一基板上に形成されてなるもの
としたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１による光変調器を用いた外部変調器付きレー
ザの構成を示す断面図である。図において、外部変調器
付きレーザは、同一基板１に形成された半導体レーザ部
２０１，光変調器部２０２，及び屈折率補償器部２０３
で構成される。そして、光変調器部２０２と屈折率補償
器部２０３とが本実施の形態１による光変調器を構成す
る。ここで、以下、レーザ光を導波する層を挟む上下一
対のクラッド層を、説明の便宜上、それぞれ、ｎ型の導
電型のものをｎ型クラッド層、ｐ型の導電型のものをｐ
型クラッド層と記載する。
施の形態１による光変調器を用いた外部変調器付きレー
ザの構成を示す断面図である。図において、外部変調器
付きレーザは、同一基板１に形成された半導体レーザ部
２０１，光変調器部２０２，及び屈折率補償器部２０３
で構成される。そして、光変調器部２０２と屈折率補償
器部２０３とが本実施の形態１による光変調器を構成す
る。ここで、以下、レーザ光を導波する層を挟む上下一
対のクラッド層を、説明の便宜上、それぞれ、ｎ型の導
電型のものをｎ型クラッド層、ｐ型の導電型のものをｐ
型クラッド層と記載する。
【００２７】基板１は、ｎ−ＩｎＰからなり、半導体レ
ーザ部２０１の光軸方向に、半導体レーザ部領域、光変
調器部領域、及び屈折率補償器部領域の３つの領域に分
かれている。そして、基板１上の半導体レーザ部領域，
及び光変調器部領域には、半導体レーザ部領域に、異な
る組成を持つＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰのＭＱＷ
構造を有する第１ＭＱＷ層１０１が、光変調器部領域
に、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１
０１に連続するように、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第１ＭＱＷ層１０１で発生したレーザ光を吸収なく
透過させるようなＭＱＷ構造を有するＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２が、それぞれ配設さ
れている。ここで、基板１の半導体レーザ部領域，及び
光変調器部領域は第１ｎ型クラッド層を構成している。
ーザ部２０１の光軸方向に、半導体レーザ部領域、光変
調器部領域、及び屈折率補償器部領域の３つの領域に分
かれている。そして、基板１上の半導体レーザ部領域，
及び光変調器部領域には、半導体レーザ部領域に、異な
る組成を持つＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰのＭＱＷ
構造を有する第１ＭＱＷ層１０１が、光変調器部領域
に、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１
０１に連続するように、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ第１ＭＱＷ層１０１で発生したレーザ光を吸収なく
透過させるようなＭＱＷ構造を有するＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２が、それぞれ配設さ
れている。ここで、基板１の半導体レーザ部領域，及び
光変調器部領域は第１ｎ型クラッド層を構成している。
【００２８】これらＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第
１ＭＱＷ層１０１、及びＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層１０２上に、ｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッ
ド層２が配設され、該ｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層２
上には、半導体レーザ部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１
コンタクト層３が、光変調器部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓ第２コンタクト層４が、それぞれ配設され、ｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓ第１コンタクト層３とｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
２コンタクト層４とは第１溝１５で分離されている。そ
して、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１コンタクト層３上に第１
ｐ側電極１２が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層
４上に第２ｐ側電極１３が、それぞれ配設され、基板１
の下面に第１ｎ側電極１１が配設されている。
１ＭＱＷ層１０１、及びＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層１０２上に、ｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッ
ド層２が配設され、該ｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層２
上には、半導体レーザ部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１
コンタクト層３が、光変調器部領域にｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓ第２コンタクト層４が、それぞれ配設され、ｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓ第１コンタクト層３とｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
２コンタクト層４とは第１溝１５で分離されている。そ
して、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第１コンタクト層３上に第１
ｐ側電極１２が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタクト層
４上に第２ｐ側電極１３が、それぞれ配設され、基板１
の下面に第１ｎ側電極１１が配設されている。
【００２９】一方、基板１の屈折率補償器部領域の上面
は、半導体レーザ部領域及び光変調器部領域の上面より
一段低く形成され、該低く形成された上面にｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第３コンタクト層６が配設され、該ｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第３コンタクト層６上には、端部に第３ｐ側電
極１７が配設され、他の部分にｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラ
ッド層９が、該ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層９の上面
が基板１の半導体レーザ部領域及び光変調器部領域の上
面と同じ高さになるようにして、配設されている。
は、半導体レーザ部領域及び光変調器部領域の上面より
一段低く形成され、該低く形成された上面にｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第３コンタクト層６が配設され、該ｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第３コンタクト層６上には、端部に第３ｐ側電
極１７が配設され、他の部分にｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラ
ッド層９が、該ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層９の上面
が基板１の半導体レーザ部領域及び光変調器部領域の上
面と同じ高さになるようにして、配設されている。
【００３０】そして、ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層９
上に、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１
０２に連続するようにＩｎＧａＡｓＰガイド層５が配設
されている。このＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、通常の
ｎ型又はｐ型の導電性を付与するための不純物はドープ
されていないが、後述するように所定濃度のキラーセン
タがドープされている。
上に、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１
０２に連続するようにＩｎＧａＡｓＰガイド層５が配設
されている。このＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、通常の
ｎ型又はｐ型の導電性を付与するための不純物はドープ
されていないが、後述するように所定濃度のキラーセン
タがドープされている。
【００３１】そして、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５上に、
ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層８が、該ｎ−ＩｎＰ第２
ｎ型クラッド層８の上面が半導体レーザ部領域及び光変
調器部領域のｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層２の上面と
同じ高さになるようにして、配設され、該ｎ−ＩｎＰ第
２ｎ型クラッド層８上に、ｎ+ −ＩｎＧａＡｓ第４コン
タクト層７が配設されている。そして、ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓ第４コンタクト層７は、光変調器部領域のｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第２コンタクト層４とは第２溝１６で分離され
ている。そして、ｎ−ＩｎＧａＡｓ第４コンタクト層７
上に、第２ｎ側電極１４が配設されている。
ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層８が、該ｎ−ＩｎＰ第２
ｎ型クラッド層８の上面が半導体レーザ部領域及び光変
調器部領域のｐ−ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層２の上面と
同じ高さになるようにして、配設され、該ｎ−ＩｎＰ第
２ｎ型クラッド層８上に、ｎ+ −ＩｎＧａＡｓ第４コン
タクト層７が配設されている。そして、ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓ第４コンタクト層７は、光変調器部領域のｐ+ −Ｉｎ
ＧａＡｓ第２コンタクト層４とは第２溝１６で分離され
ている。そして、ｎ−ＩｎＧａＡｓ第４コンタクト層７
上に、第２ｎ側電極１４が配設されている。
【００３２】ここで、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第１ＭＱＷ層１０１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第２ＭＱＷ層１０２，及びＩｎＧａＡｓＰガイド層５は
１μｍ程度の厚さに形成されている。
第１ＭＱＷ層１０１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第２ＭＱＷ層１０２，及びＩｎＧａＡｓＰガイド層５は
１μｍ程度の厚さに形成されている。
【００３３】また、第１溝１５は半導体レーザ部２０１
と光変調器部２０２とを、第２溝１６は光変調器部２０
２と屈折率補償器部２０３とを、それぞれ、電気的に分
離するためのものである。
と光変調器部２０２とを、第２溝１６は光変調器部２０
２と屈折率補償器部２０３とを、それぞれ、電気的に分
離するためのものである。
【００３４】次に、屈折率補償器部２０３の構成をさら
に詳しく説明する。屈折率補償器部２０３では、第３ｐ
側電極１７と第２ｎ側電極１４との間に順バイアス電圧
が印加されると、ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層８から
は電子が、ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層９からは正孔
が、それぞれ、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５に注入され
る。
に詳しく説明する。屈折率補償器部２０３では、第３ｐ
側電極１７と第２ｎ側電極１４との間に順バイアス電圧
が印加されると、ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層８から
は電子が、ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層９からは正孔
が、それぞれ、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５に注入され
る。
【００３５】Trans IECE Jpn，vol.E 68， pp.518-520,
1985 によれば、注入された電子及び正孔によりＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５の屈折率は変化する（プラズマ効
果）。そして、一般に正孔の質量は電子の質量より約１
桁大きいので、屈折率の変化は主に注入された電子の濃
度Ｎに比例し、屈折率変化δn は上記文献によれば、式 δn ＝−ｅ2 Ｎ／( ２ｍC ω2 ｎ) によって与えられる。ここでｅは電子の電荷、ｍC は電
子の有効質量、ωは通過するレーザ光の角周波数、ｎは
屈折率である。
1985 によれば、注入された電子及び正孔によりＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５の屈折率は変化する（プラズマ効
果）。そして、一般に正孔の質量は電子の質量より約１
桁大きいので、屈折率の変化は主に注入された電子の濃
度Ｎに比例し、屈折率変化δn は上記文献によれば、式 δn ＝−ｅ2 Ｎ／( ２ｍC ω2 ｎ) によって与えられる。ここでｅは電子の電荷、ｍC は電
子の有効質量、ωは通過するレーザ光の角周波数、ｎは
屈折率である。
【００３６】そして、本実施の形態１について、具体的
に数値を当てはめると、電子の電荷ｅはｅ＝４．８×１
０-10 ｅｓｕ、電子の有効質量ｍC はｍC ＝０．０５４
ｍo（ｍo ：電子の質量＝９．１１×１０-28 ｇ）、Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層５の屈折率ｎはｎ＝３．５であ
り、また、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ
層１０１は、例えば、波長１．５５μｍのレーザ光を発
生するので、このレーザ光の角周波数ωはω＝６×１０
4 ／ｓとなる。
に数値を当てはめると、電子の電荷ｅはｅ＝４．８×１
０-10 ｅｓｕ、電子の有効質量ｍC はｍC ＝０．０５４
ｍo（ｍo ：電子の質量＝９．１１×１０-28 ｇ）、Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層５の屈折率ｎはｎ＝３．５であ
り、また、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ
層１０１は、例えば、波長１．５５μｍのレーザ光を発
生するので、このレーザ光の角周波数ωはω＝６×１０
4 ／ｓとなる。
【００３７】また、光変調器部２０２のＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２は、従来の技術で
述べたように、動作時に屈折率が約０．００１変化する
ので、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層
５の屈折率をδn ＝−０．００１変化せしめる必要があ
る。
／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２は、従来の技術で
述べたように、動作時に屈折率が約０．００１変化する
ので、屈折率補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層
５の屈折率をδn ＝−０．００１変化せしめる必要があ
る。
【００３８】これらの数値を上式に代入して必要な電子
の濃度Ｎを求めると、Ｎ＝５×１０17／ｃｍ3 となる。
通常、ｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／ｎ−ＩｎＰからな
るダブルヘテロ接合でこの程度の電子注入を行うには、
動作電圧は、２Ｖもあれば十分である。
の濃度Ｎを求めると、Ｎ＝５×１０17／ｃｍ3 となる。
通常、ｐ−ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ／ｎ−ＩｎＰからな
るダブルヘテロ接合でこの程度の電子注入を行うには、
動作電圧は、２Ｖもあれば十分である。
【００３９】ただし、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５に正孔
と電子が注入されると異常分散による屈折率変化が生じ
る。この場合、その波長に相当するエネルギーがＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５のバンドギャップエネルギーに相当
するレーザ光に対しては、プラズマ効果による屈折率変
化と異常分散による屈折率変化は同程度となるが、その
波長に相当するエネルギーがＩｎＧａＡｓＰガイド層５
のバンドギャップエネルギーよりも小さいレーザ光に対
しては、異常分散による屈折率変化の効果はプラズマ効
果に比べて小さなものとなる。屈折率補償器部２０３の
ＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、当然、入射するレーザ光
に対して透明となるように（入射するレーザ光の波長に
相当するエネルギーよりバンドギャップエネルギーの方
が大きくなるように）設定されるので、この条件は当然
成立する。従って、本実施の形態１では、屈折率補償器
部２０３を２Ｖ程度の動作電圧で動作させれば、光変調
器部２０２の屈折率変化を補償することができる。
と電子が注入されると異常分散による屈折率変化が生じ
る。この場合、その波長に相当するエネルギーがＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５のバンドギャップエネルギーに相当
するレーザ光に対しては、プラズマ効果による屈折率変
化と異常分散による屈折率変化は同程度となるが、その
波長に相当するエネルギーがＩｎＧａＡｓＰガイド層５
のバンドギャップエネルギーよりも小さいレーザ光に対
しては、異常分散による屈折率変化の効果はプラズマ効
果に比べて小さなものとなる。屈折率補償器部２０３の
ＩｎＧａＡｓＰガイド層５は、当然、入射するレーザ光
に対して透明となるように（入射するレーザ光の波長に
相当するエネルギーよりバンドギャップエネルギーの方
が大きくなるように）設定されるので、この条件は当然
成立する。従って、本実施の形態１では、屈折率補償器
部２０３を２Ｖ程度の動作電圧で動作させれば、光変調
器部２０２の屈折率変化を補償することができる。
【００４０】また、屈折率補償器部２０３は、順バイア
スで動作させるので動作速度が問題となる。すなわち、
電子濃度がＮ＝５×１０17／ｃｍ3 となるようキャリア
（電子）を注入すると、キャリア寿命は、２０ｎｓｅｃ
程度となるので、屈折率補償器部２０３は、０．０５Ｇ
Ｈｚ程度までしか応答できない。この応答速度を高める
には、キャリアの再結合を促進するキラーセンタ、例え
ば、Ｃｕ又はＦｅ、Ｏ2 などをＩｎＧａＡｓＰガイド層
５にドープすればよく、上記応答速度を１０ＧＨｚ程度
までに高めるには、このキラーセンタの濃度を１×１０
20／ｃｍ3 程度とすればよい。そこで、本実施の形態１
では、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５に、上記キラーセンタ
が１×１０20／ｃｍ3 程度の濃度となるようドープされ
ている。一方、キラーセンタをドープした場合、キャリ
ア寿命が短くなるため、キャリアを、キラーセンタをド
ープしない場合の２０倍の濃度、すなわち、１×１０19
／ｃｍ3 程度となるよう注入する必要があるが、この場
合でも、屈折率補償器部２０３の動作電圧は２Ｖ程度で
十分である。
スで動作させるので動作速度が問題となる。すなわち、
電子濃度がＮ＝５×１０17／ｃｍ3 となるようキャリア
（電子）を注入すると、キャリア寿命は、２０ｎｓｅｃ
程度となるので、屈折率補償器部２０３は、０．０５Ｇ
Ｈｚ程度までしか応答できない。この応答速度を高める
には、キャリアの再結合を促進するキラーセンタ、例え
ば、Ｃｕ又はＦｅ、Ｏ2 などをＩｎＧａＡｓＰガイド層
５にドープすればよく、上記応答速度を１０ＧＨｚ程度
までに高めるには、このキラーセンタの濃度を１×１０
20／ｃｍ3 程度とすればよい。そこで、本実施の形態１
では、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５に、上記キラーセンタ
が１×１０20／ｃｍ3 程度の濃度となるようドープされ
ている。一方、キラーセンタをドープした場合、キャリ
ア寿命が短くなるため、キャリアを、キラーセンタをド
ープしない場合の２０倍の濃度、すなわち、１×１０19
／ｃｍ3 程度となるよう注入する必要があるが、この場
合でも、屈折率補償器部２０３の動作電圧は２Ｖ程度で
十分である。
【００４１】次に、以上のように構成された外部変調器
付きレーザの動作を説明する。この外部変調器付きレー
ザを動作させるには、まず、半導体レーザ部２０１の第
１ｐ側電極１２，及び第１ｎ側電極１１を、これら電極
間に所定の順バイアス電圧が印加されるよう専用の電源
に接続する。また、光変調器部２０２の第２ｐ側電極１
３と屈折率補償器部２０３の第２ｎ側電極１４とを共通
に接続するとともに、光変調器部２０２の第１ｎ側電極
１１と屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７とを共
通に接続し、それぞれ共通に接続された電極の対（１
３，１４）、（１１，１７）同士の間に−２Ｖのバイア
ス電圧が印加されるよう専用の電源に接続する。そし
て、この−２Ｖのバイアス電圧には、例えば，１０ＧＨ
ｚの変調信号が重畳される。従って、光変調器部２０２
の第２ｐ側電極１３と第１ｎ側電極１１との間には変調
信号が重畳された−２Ｖの逆バイアス電圧が、屈折率補
償器部２０３の第３ｐ側電極１７と第２ｎ側電極１４と
の間には光変調器部２０２の逆バイアス電圧と同一タイ
ミングで変化する２Ｖの順バイアス電圧が印加される。
付きレーザの動作を説明する。この外部変調器付きレー
ザを動作させるには、まず、半導体レーザ部２０１の第
１ｐ側電極１２，及び第１ｎ側電極１１を、これら電極
間に所定の順バイアス電圧が印加されるよう専用の電源
に接続する。また、光変調器部２０２の第２ｐ側電極１
３と屈折率補償器部２０３の第２ｎ側電極１４とを共通
に接続するとともに、光変調器部２０２の第１ｎ側電極
１１と屈折率補償器部２０３の第３ｐ側電極１７とを共
通に接続し、それぞれ共通に接続された電極の対（１
３，１４）、（１１，１７）同士の間に−２Ｖのバイア
ス電圧が印加されるよう専用の電源に接続する。そし
て、この−２Ｖのバイアス電圧には、例えば，１０ＧＨ
ｚの変調信号が重畳される。従って、光変調器部２０２
の第２ｐ側電極１３と第１ｎ側電極１１との間には変調
信号が重畳された−２Ｖの逆バイアス電圧が、屈折率補
償器部２０３の第３ｐ側電極１７と第２ｎ側電極１４と
の間には光変調器部２０２の逆バイアス電圧と同一タイ
ミングで変化する２Ｖの順バイアス電圧が印加される。
【００４２】次に、この状態で、半導体レーザ部２０１
の第１ｐ側電極１２と第１ｎ側電極１１との間に所定の
順バイアス電圧が印加されると、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１は、波長１．５５μｍの
レーザ光を発生する。
の第１ｐ側電極１２と第１ｎ側電極１１との間に所定の
順バイアス電圧が印加されると、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ第１ＭＱＷ層１０１は、波長１．５５μｍの
レーザ光を発生する。
【００４３】この発生したレーザ光は、光変調器部２０
２のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０
２に入射し、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２Ｍ
ＱＷ層１０２で、光変調と、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の屈折率が０．００１（平
均値）変化することによるチャーピングとを受ける。こ
の光変調及びチャーピングを受けたレーザ光は、屈折率
補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５に入射し、
該ＩｎＧａＡｓＰガイド層５で、該ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層５の屈折率がプラズマ効果で−０．００１（平均
値）変化することによりチャーピングを相殺される。こ
こで、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５の屈折率は、キラーセ
ンタの作用により、１０ＧＨｚの変調信号に対応する順
バイアス電圧の変化にも十分追随することができる。そ
して、このチャーピングがないよう光変調されたレーザ
光が光ファイバ（図示せず）に入射せしめられる。
２のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０
２に入射し、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ第２Ｍ
ＱＷ層１０２で、光変調と、該ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ第２ＭＱＷ層１０２の屈折率が０．００１（平
均値）変化することによるチャーピングとを受ける。こ
の光変調及びチャーピングを受けたレーザ光は、屈折率
補償器部２０３のＩｎＧａＡｓＰガイド層５に入射し、
該ＩｎＧａＡｓＰガイド層５で、該ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層５の屈折率がプラズマ効果で−０．００１（平均
値）変化することによりチャーピングを相殺される。こ
こで、ＩｎＧａＡｓＰガイド層５の屈折率は、キラーセ
ンタの作用により、１０ＧＨｚの変調信号に対応する順
バイアス電圧の変化にも十分追随することができる。そ
して、このチャーピングがないよう光変調されたレーザ
光が光ファイバ（図示せず）に入射せしめられる。
【００４４】以上のように、本実施の形態１によれば、
屈折率補償器部２０３の動作電圧を光変調器部２０２の
電源電圧にマッチングさせることが可能となる。また、
屈折率補償器部２０３を高速で動作させることができ
る。
屈折率補償器部２０３の動作電圧を光変調器部２０２の
電源電圧にマッチングさせることが可能となる。また、
屈折率補償器部２０３を高速で動作させることができ
る。
【００４５】なお、上記の説明では、光変調器部２０２
の逆バイアス電圧と、屈折率補償基部２０３の順バイア
ス電圧とは、絶対値が同じになるようにしているが、光
変調器部２０２でレーザ光が受けるチャーピングを屈折
率補償器部２０３で相殺できればよく、その場合は絶対
値が異なっていてもよい。
の逆バイアス電圧と、屈折率補償基部２０３の順バイア
ス電圧とは、絶対値が同じになるようにしているが、光
変調器部２０２でレーザ光が受けるチャーピングを屈折
率補償器部２０３で相殺できればよく、その場合は絶対
値が異なっていてもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、外部から入力される光を、その変調を行う部分の屈
折率の変化によるチャーピングを伴って変調する変調器
部を有する光変調器において、光変調器部で変調された
光を、プラズマ効果を利用してチャーピングを抑制し
て、外部に出力する屈折率補償器部を備えるようにした
ので、従来例のように電気光学効果を利用する場合に比
べて、屈折率補償器部の動作電圧を下げることができ
る。
ば、外部から入力される光を、その変調を行う部分の屈
折率の変化によるチャーピングを伴って変調する変調器
部を有する光変調器において、光変調器部で変調された
光を、プラズマ効果を利用してチャーピングを抑制し
て、外部に出力する屈折率補償器部を備えるようにした
ので、従来例のように電気光学効果を利用する場合に比
べて、屈折率補償器部の動作電圧を下げることができ
る。
【００４７】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明において、光変調器部が、入力される光を、量子
閉じ込めシュタルク効果を用いて変調するものであるよ
うにしたので、光変調器部の動作電圧も低いものとな
り、屈折率補償器部の動作電圧を光変調器部の電源電圧
にマッチングさせることが可能となる。
の発明において、光変調器部が、入力される光を、量子
閉じ込めシュタルク効果を用いて変調するものであるよ
うにしたので、光変調器部の動作電圧も低いものとな
り、屈折率補償器部の動作電圧を光変調器部の電源電圧
にマッチングさせることが可能となる。
【００４８】また、請求項３の発明によれば、請求項２
の発明において、屈折率補償器部を、その界面方向に隣
接する両方の層との間でダブルヘテロ接合を形成し、光
変調器部で変調された光を通過せしめて外部に出力する
ガイド層を有し、かつダブルヘテロ接合に順方向電圧を
印加することにより、ガイド層を通過する光がチャーピ
ングを抑制されるように構成したので、ダブルヘテロ接
合を構成する材料を適宜選択することにより、入力され
る光とプラズマ効果を生じるキャリアとの双方の閉じ込
め構造を容易に実現することができ、その結果、屈折率
補償器部の動作電圧を光変調器部の電源電圧にマッチン
グさせることが可能な光変調器を容易に提供することが
できる。
の発明において、屈折率補償器部を、その界面方向に隣
接する両方の層との間でダブルヘテロ接合を形成し、光
変調器部で変調された光を通過せしめて外部に出力する
ガイド層を有し、かつダブルヘテロ接合に順方向電圧を
印加することにより、ガイド層を通過する光がチャーピ
ングを抑制されるように構成したので、ダブルヘテロ接
合を構成する材料を適宜選択することにより、入力され
る光とプラズマ効果を生じるキャリアとの双方の閉じ込
め構造を容易に実現することができ、その結果、屈折率
補償器部の動作電圧を光変調器部の電源電圧にマッチン
グさせることが可能な光変調器を容易に提供することが
できる。
【００４９】また、請求項４の発明によれば、請求項３
の発明において、屈折率補償器部を、ガイド層が、順方
向電圧によって該ガイド層に注入されるキャリアの再結
合を促進するキラーセンタを含んでなるものとしたの
で、ガイド層に注入されるキャリアの寿命が短くなるた
め、屈折率補償器部の高速動作が可能となる。その結
果、光変調器部は元々高速動作可能なことから、キラー
センタの濃度を適宜選択することにより、光変調器を高
速動作可能なものとすることができる。
の発明において、屈折率補償器部を、ガイド層が、順方
向電圧によって該ガイド層に注入されるキャリアの再結
合を促進するキラーセンタを含んでなるものとしたの
で、ガイド層に注入されるキャリアの寿命が短くなるた
め、屈折率補償器部の高速動作が可能となる。その結
果、光変調器部は元々高速動作可能なことから、キラー
センタの濃度を適宜選択することにより、光変調器を高
速動作可能なものとすることができる。
【００５０】また、請求項５の発明によれば、請求項１
ないし４のいずれかの発明において、屈折率補償器部が
半導体で構成されてなるものとしたので、半導体材料を
適宜選択することにより、容易に屈折率補償器部を構成
することができる。
ないし４のいずれかの発明において、屈折率補償器部が
半導体で構成されてなるものとしたので、半導体材料を
適宜選択することにより、容易に屈折率補償器部を構成
することができる。
【００５１】また、請求項６の発明によれば、請求項５
の発明において、光変調器部が半導体で構成されてな
り、屈折率補償器部が光調器部を構成する半導体の材料
と略同一の材料で構成されてなるものとしたので、半導
体デバイスの製造プロセスを用いて容易に製造すること
ができる。
の発明において、光変調器部が半導体で構成されてな
り、屈折率補償器部が光調器部を構成する半導体の材料
と略同一の材料で構成されてなるものとしたので、半導
体デバイスの製造プロセスを用いて容易に製造すること
ができる。
【００５２】また、請求項７の発明によれば、請求項６
の発明において、屈折率補償器部と光変調器部とが同一
基板上に形成されてなるものとしたので、半導体デバイ
スの製造プロセスを用いて製造することがより容易とな
り、かつ集積度を高めることが可能となる。
の発明において、屈折率補償器部と光変調器部とが同一
基板上に形成されてなるものとしたので、半導体デバイ
スの製造プロセスを用いて製造することがより容易とな
り、かつ集積度を高めることが可能となる。
【図１】 本発明の実施の形態１による光変調器を用い
た外部変調器付きレーザの構成を示す断面図である。
た外部変調器付きレーザの構成を示す断面図である。
【図２】 従来の光変調器を用いた外部変調器付きレー
ザの構成を示す断面図である。
ザの構成を示す断面図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板（第１ｎ型クラッド層）、２ ｐ−
ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層、３ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
１コンタクト層、４ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタク
ト層、５ ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６ ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓ第３コンタクト層、７ ｎ+ −ＩｎＧａＡｓ第４
コンタクト層、８ ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層、９
ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層、１１ 第１ｎ側電
極、１２ 第１ｐ側電極、１３ 第２ｐ側電極、１４
第２ｎ側電極、１５ 第１溝、１６ 第２溝、１７ 第
３ｐ側電極、１０１ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第１ＭＱＷ層、１０２ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層、２０１ 半導体レーザ部、２０２ 光
変調器部、２０３ 屈折率補償器部。
ＩｎＰ第１ｐ型クラッド層、３ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第
１コンタクト層、４ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ第２コンタク
ト層、５ ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６ ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓ第３コンタクト層、７ ｎ+ −ＩｎＧａＡｓ第４
コンタクト層、８ ｎ−ＩｎＰ第２ｎ型クラッド層、９
ｐ−ＩｎＰ第２ｐ型クラッド層、１１ 第１ｎ側電
極、１２ 第１ｐ側電極、１３ 第２ｐ側電極、１４
第２ｎ側電極、１５ 第１溝、１６ 第２溝、１７ 第
３ｐ側電極、１０１ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
第１ＭＱＷ層、１０２ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２ＭＱＷ層、２０１ 半導体レーザ部、２０２ 光
変調器部、２０３ 屈折率補償器部。
Claims (7)
- 【請求項１】 外部から入力される光を変調し、かつこ
の変調が該変調を行う部分の屈折率の変化によるチャー
ピングを伴うものである光変調器部と、 該光変調器部で変調された光を、キャリアの注入により
屈折率が変化する効果を利用してチャーピングを抑制し
て、外部に出力する屈折率補償器部とを備えたことを特
徴とする光変調器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光変調器において、 上記光変調器部は、上記入力される光を、量子閉じ込め
シュタルク効果を用いて変調するものであることを特徴
とする光変調器。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光変調器において、 上記屈折率補償器部は、その界面方向に隣接する両方の
層との間でダブルヘテロ接合を形成し、上記光変調器部
で変調された光を通過せしめて外部に出力するガイド層
を有してなり、 かつ該ダブルヘテロ接合に順方向電圧を印加してキャリ
アを注入することにより、該ガイド層の屈折率変化が生
じ、該生じた屈折率変化により、該ガイド層を通過する
光がチャーピングを抑制されるように構成されてなるも
のであることを特徴とする光変調器。 - 【請求項４】 請求項３に記載の光変調器において、 上記屈折率補償器部は、上記ガイド層が、上記順方向電
圧によって該ガイド層に注入されるキャリアの再結合を
促進するキラーセンタを含んでなるものであることを特
徴とする光変調器。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の光
変調器において、 上記屈折率補償器部は、半導体で構成されてなることを
特徴とする光変調器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光変調器において、 上記光変調器部は、半導体で構成されてなり、 上記屈折率補償器部は、上記光変調器部を構成する半導
体の材料と略同一の材料で構成されてなることを特徴と
する光変調器。 - 【請求項７】 請求項６に記載の光変調器において、 上記屈折率補償器部と上記光変調器部とが同一基板上に
形成されてなることを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9928298A JPH11295673A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9928298A JPH11295673A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295673A true JPH11295673A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14243311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9928298A Pending JPH11295673A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295673A (ja) |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP9928298A patent/JPH11295673A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041001 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050405 |