JPS61148427A - 導波形光変調器 - Google Patents
導波形光変調器Info
- Publication number
- JPS61148427A JPS61148427A JP27088684A JP27088684A JPS61148427A JP S61148427 A JPS61148427 A JP S61148427A JP 27088684 A JP27088684 A JP 27088684A JP 27088684 A JP27088684 A JP 27088684A JP S61148427 A JPS61148427 A JP S61148427A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- layer
- optical waveguide
- gaas
- waveguide
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
- G02F1/3138—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions the optical waveguides being made of semiconducting materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
- G02F1/3133—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type the optical waveguides being made of semiconducting materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は低電圧で駆動でき、変調効率がよい導波形光変
調器（光スィッチ）に関するものである。
調器（光スィッチ）に関するものである。
光通信、光情報処理が複雑化、高度化、多様化するのに
伴い、光部品の小形化、高速化、高信頼性に対する要求
が強くなってきている。とりわけ光集積回路の一要素と
なる光スィッチでは、低損失、低電圧駆動、高速でかつ
高い消光比を実現するための研究が盛んに行われている
（たとえばＨ，Ｋａｗａｇｕｃｈｉ、”ＧａＡｓ５
ＲＩＢ−ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡ
Ｌ−ＣＯＵＰＬＩＥＲ５ＩＩＩＴＣＨＷＩＴＨ５ＣＨＯ
ＴＴＫＹ ＢＡＲＲＩＥＲ５”Ｅｌｅｃ。
伴い、光部品の小形化、高速化、高信頼性に対する要求
が強くなってきている。とりわけ光集積回路の一要素と
なる光スィッチでは、低損失、低電圧駆動、高速でかつ
高い消光比を実現するための研究が盛んに行われている
（たとえばＨ，Ｋａｗａｇｕｃｈｉ、”ＧａＡｓ５
ＲＩＢ−ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡ
Ｌ−ＣＯＵＰＬＩＥＲ５ＩＩＩＴＣＨＷＩＴＨ５ＣＨＯ
ＴＴＫＹ ＢＡＲＲＩＥＲ５”Ｅｌｅｃ。
Ｌａｔｔ、、１４ ＆１３，３８７（１９７８））、従
来までに開発された光スィッチの一例をつぎに示す、第
４図は半導体としてＧ ａ Ａ ｓを用いた従来のｐｎ
接合型の方向性結合器型光スイッチの斜視図を示すもの
であり、ｎ”−ＧａＡｓ基板（キャリア濃度〜ｔ ｏ
１＠ａｌ−”）１、ｎ−Ｇ ａ、−ｘＡ ４１．Ａ ｓ
バラフッ層２、ｎ−−ＧａＡｓ光導波層（キャリア濃度
１０”（！ｌ−’以下）３を積層してリッジ形光導波路
を形成し、ｐ −Ｇａ、−ｙＡ ＩＩ ｙＡｓＡｓバラ
フッ、ｐ” −ＧａＡｓキャップ層（キャリア濃度〜１
０”ａ１″１）６を設け、Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉオー
ム性電極７および８を形成している。第５図（ａ）は上
記光スィッチの屈折率分布を模式的に示したものである
。同図ではｐ”−ＧａＡｓキャップ層６、ｐ −Ｇａｔ
−、Ａ Ｑ 、Ａｓバッファ層５．ｎ−−ＧａＡｓ光導
波路リッジ部φ ４かキ等ｎ−−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波路光導波層３、ｎ
−Ｇａ１−ｊ Ｑ 、Ａｓバッファ層２の順に、それぞ
れ厚さｔ、ｅ ｔｓｙ ｊｓ およびｔ、を選んである
。屈折率についてはｎ”−ＧａＡｓ基板１およびｐｏ−
Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層６をＮ、 、ｎ−−ＧａＡｓ
光導波光導波路リッジ上４光導波路３をＮ１、上記光導
波路を挟んだ２つのバッファ層ｐ −Ｇａｚ−ｙＡ Ｄ
、１５層５およびｎ”ｓ−ｊ Ｑ ｊａ層２をＮ、と
じている、この場合、上記２つのバッファ層５および２
はＡｌの組成が等しくｘ＝ｙとした。
来までに開発された光スィッチの一例をつぎに示す、第
４図は半導体としてＧ ａ Ａ ｓを用いた従来のｐｎ
接合型の方向性結合器型光スイッチの斜視図を示すもの
であり、ｎ”−ＧａＡｓ基板（キャリア濃度〜ｔ ｏ
１＠ａｌ−”）１、ｎ−Ｇ ａ、−ｘＡ ４１．Ａ ｓ
バラフッ層２、ｎ−−ＧａＡｓ光導波層（キャリア濃度
１０”（！ｌ−’以下）３を積層してリッジ形光導波路
を形成し、ｐ −Ｇａ、−ｙＡ ＩＩ ｙＡｓＡｓバラ
フッ、ｐ” −ＧａＡｓキャップ層（キャリア濃度〜１
０”ａ１″１）６を設け、Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉオー
ム性電極７および８を形成している。第５図（ａ）は上
記光スィッチの屈折率分布を模式的に示したものである
。同図ではｐ”−ＧａＡｓキャップ層６、ｐ −Ｇａｔ
−、Ａ Ｑ 、Ａｓバッファ層５．ｎ−−ＧａＡｓ光導
波路リッジ部φ ４かキ等ｎ−−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波路光導波層３、ｎ
−Ｇａ１−ｊ Ｑ 、Ａｓバッファ層２の順に、それぞ
れ厚さｔ、ｅ ｔｓｙ ｊｓ およびｔ、を選んである
。屈折率についてはｎ”−ＧａＡｓ基板１およびｐｏ−
Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層６をＮ、 、ｎ−−ＧａＡｓ
光導波光導波路リッジ上４光導波路３をＮ１、上記光導
波路を挟んだ２つのバッファ層ｐ −Ｇａｚ−ｙＡ Ｄ
、１５層５およびｎ”ｓ−ｊ Ｑ ｊａ層２をＮ、と
じている、この場合、上記２つのバッファ層５および２
はＡｌの組成が等しくｘ＝ｙとした。
光導波路を伝搬する光は基本モード（単一モード）だけ
なるように、光導波路のリッジ幅、厚さｔつ。
なるように、光導波路のリッジ幅、厚さｔつ。
！、７をそれぞれ選んである。云い換えれば、導波光電
界の強度分布は各層の屈折率や厚さで変化し、たとえば
光導波路リッジ部４の厚さを大きくすると光導波層３に
集まってくる。第５図（ｂ）は第４図で示した光スィッ
チにおける光導波路を伝搬する光の電界強度分布（基本
モードの分布）とｐｎ接合における空乏層電界分布をｐ
ｏ−ＧａＡｓキャップ層６からｎ” −ＧａＡｓ基板１
の方向にとった長さに対して模式的に示している。
界の強度分布は各層の屈折率や厚さで変化し、たとえば
光導波路リッジ部４の厚さを大きくすると光導波層３に
集まってくる。第５図（ｂ）は第４図で示した光スィッ
チにおける光導波路を伝搬する光の電界強度分布（基本
モードの分布）とｐｎ接合における空乏層電界分布をｐ
ｏ−ＧａＡｓキャップ層６からｎ” −ＧａＡｓ基板１
の方向にとった長さに対して模式的に示している。
空乏層電界はｐｎ接合面で最大値ε、をとり、導波光電
界はｎ−−ＧａＡｓ光導波路中でその中心よりもｎ −
Ｇａｔ−、Ａ １１ ｍＡｓバッファ層２に近いところ
に最大値をもっている。光の・スイッチングはｐｎ接合
に電源９で逆バイアス電圧を印加し、空乏層中の屈折率
を増加させ２つの平行な光導波路間の結合状態を変える
ことによって行われる。光のスイッチング（ないしは変
調）が印加電圧に対して効率よく行われるためには、空
乏層と導波光電界のそれぞれの強度が最大の部分で重な
り合うことが必要である。然るに第５図（ｂ）ではそれ
らが重なっていない、要するに第４図に示した構造の従
来の光スィッチでは、印加電圧に対して効率の良いスイ
ッチングができないことがわかる。
界はｎ−−ＧａＡｓ光導波路中でその中心よりもｎ −
Ｇａｔ−、Ａ １１ ｍＡｓバッファ層２に近いところ
に最大値をもっている。光の・スイッチングはｐｎ接合
に電源９で逆バイアス電圧を印加し、空乏層中の屈折率
を増加させ２つの平行な光導波路間の結合状態を変える
ことによって行われる。光のスイッチング（ないしは変
調）が印加電圧に対して効率よく行われるためには、空
乏層と導波光電界のそれぞれの強度が最大の部分で重な
り合うことが必要である。然るに第５図（ｂ）ではそれ
らが重なっていない、要するに第４図に示した構造の従
来の光スィッチでは、印加電圧に対して効率の良いスイ
ッチングができないことがわかる。
本発明は、低電圧で変調効率を向上できる構造の光変肩
器（光スィッチなど）を得ることを目的とする。
器（光スィッチなど）を得ることを目的とする。
上記の自流を達成するために本発明による導波形光変調
器は、半導体のｐｎ接合を用いた導波形光変調器におい
て、光導波路をｐ型光導波層とｎ型光導波層で構成し、
そのｐｎ接合の位置が光導波路を伝搬する光の基本モー
ドの電界強度が最大になる位置になるようにし、低電圧
で変調効率を向上できるようにしたものである。
器は、半導体のｐｎ接合を用いた導波形光変調器におい
て、光導波路をｐ型光導波層とｎ型光導波層で構成し、
そのｐｎ接合の位置が光導波路を伝搬する光の基本モー
ドの電界強度が最大になる位置になるようにし、低電圧
で変調効率を向上できるようにしたものである。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図は本発明による導波形光変調器の第１実施例とし
てリッジ型導波路を有する方向性結合器型光変調器を示
す斜視図、第２図（ａ）は上記実施例における光導波路
およびバッファ層付近の膜厚と屈折率分布を示す図、第
２図（ｂ）は上記実施例におけるｐｎ接合の空乏層電界
分布と導波光電界分布とを示す図、第３図は本発明の第
２実施例として埋込み型のリッジを有する方向性結合器
型光変調器を度す斜視図である。第１図においてｎ”−
ＧａＡｓ基板（キャリア濃度〜１０工”ａｍ−”）１上
に、ｎ −Ｇａ１−ｊ ｎ 、Ａｓバッファ層（ｎ〜１
０１″ａ１１−”、Ｘ中０．０３） ２、ｎ−−ＧａＡ
ｓ光導波層（キャリア濃度〜１０”ｓ−”） １０、
Ｐ−−ＧａＡｓ光導波層（キャリア濃度〜１０１″（！
ｍ−”）１１、ｐ−−Ｇａ１−、Ａｌｌ、Ａｓバッファ
層（ｐ〜１０”ｃｐｓ−”。
てリッジ型導波路を有する方向性結合器型光変調器を示
す斜視図、第２図（ａ）は上記実施例における光導波路
およびバッファ層付近の膜厚と屈折率分布を示す図、第
２図（ｂ）は上記実施例におけるｐｎ接合の空乏層電界
分布と導波光電界分布とを示す図、第３図は本発明の第
２実施例として埋込み型のリッジを有する方向性結合器
型光変調器を度す斜視図である。第１図においてｎ”−
ＧａＡｓ基板（キャリア濃度〜１０工”ａｍ−”）１上
に、ｎ −Ｇａ１−ｊ ｎ 、Ａｓバッファ層（ｎ〜１
０１″ａ１１−”、Ｘ中０．０３） ２、ｎ−−ＧａＡ
ｓ光導波層（キャリア濃度〜１０”ｓ−”） １０、
Ｐ−−ＧａＡｓ光導波層（キャリア濃度〜１０１″（！
ｍ−”）１１、ｐ−−Ｇａ１−、Ａｌｌ、Ａｓバッファ
層（ｐ〜１０”ｃｐｓ−”。
ｙ中０．０３） ５、ｐ” −Ｇ ａ Ａ ｓギャップ
層（ｐ 〜１０ｉ″ｃｘ−”）６を有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ 法）によって順次積層し、上記ｐ” −
ＧａＡｓキャップ層６の表面およびｎ” −ＧａＡｓ基
板１の裏面に真空蒸着法によりＡｕＧａＮｉのオーム性
電極７および８を設けたのち、ドライエツチングによリ
リツジの高さおよび幅がそれぞれ２μｍおよび７μｍで
、リッジの間隔が３μｍになるようにエツチングを行い
、図示のようなリッジ型光導波路４を有する方向性結合
型光変調櫓を作成した。なお、上記各層の厚さは第２図
（ａ）に示すように。
層（ｐ 〜１０ｉ″ｃｘ−”）６を有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ 法）によって順次積層し、上記ｐ” −
ＧａＡｓキャップ層６の表面およびｎ” −ＧａＡｓ基
板１の裏面に真空蒸着法によりＡｕＧａＮｉのオーム性
電極７および８を設けたのち、ドライエツチングによリ
リツジの高さおよび幅がそれぞれ２μｍおよび７μｍで
、リッジの間隔が３μｍになるようにエツチングを行い
、図示のようなリッジ型光導波路４を有する方向性結合
型光変調櫓を作成した。なお、上記各層の厚さは第２図
（ａ）に示すように。
ｎ”−ＧａＡｓ基板１に近い側から、そ九ぞ九ｔ４；１
μｍ、ｔ、＝２μｍ、ｔ、＝３μｍ、ｔ、＝１μｍ、ｔ
１＝＝Ｑ、５ μｍ、である、上記実施例のｐｎ接合
面における空乏層電界分布を見ると。
μｍ、ｔ、＝２μｍ、ｔ、＝３μｍ、ｔ、＝１μｍ、ｔ
１＝＝Ｑ、５ μｍ、である、上記実施例のｐｎ接合
面における空乏層電界分布を見ると。
第２図（ｂ）に示すようにｐｎ接合面で最大値ξ、にな
っている。また、波長１．３ μｍの光が伝搬するとき
、基本モードの導波光電界分布は同図（ｂ）に示すよう
にｐｎ接合面でほぼ最大値をとり、空乏層電界分布との
重なりが良いことがわかる。
っている。また、波長１．３ μｍの光が伝搬するとき
、基本モードの導波光電界分布は同図（ｂ）に示すよう
にｐｎ接合面でほぼ最大値をとり、空乏層電界分布との
重なりが良いことがわかる。
上記光スィッチの長さを８閣にして第１図に示す２本の
平行なリッジ型光導波路の一方（例えば図の左側）に、
波長１．３ μｍの半導体レーザ光を入射させたところ
出射光は他方（図の右側）の光導波路から出てくること
が判り、上記２本の光導波路は完全結合長に等しい長さ
になっていることが判明した。つぎに２本の光導波路の
うち一方（左側）の光導波路上の電極７に、第１図に示
すように電源９を接続して、逆バイアス電圧を徐々に印
加した。逆バイアス電圧が増すにしたがって右側の光導
波路からの出射する光は徐々に弱まり逆に左側の光導波
路からの出射光が徐々に強くなり、−１０ｖでほぼ完全
に光のスイッチングが行われた。このときの消光比は２
０ｄＢであった。
平行なリッジ型光導波路の一方（例えば図の左側）に、
波長１．３ μｍの半導体レーザ光を入射させたところ
出射光は他方（図の右側）の光導波路から出てくること
が判り、上記２本の光導波路は完全結合長に等しい長さ
になっていることが判明した。つぎに２本の光導波路の
うち一方（左側）の光導波路上の電極７に、第１図に示
すように電源９を接続して、逆バイアス電圧を徐々に印
加した。逆バイアス電圧が増すにしたがって右側の光導
波路からの出射する光は徐々に弱まり逆に左側の光導波
路からの出射光が徐々に強くなり、−１０ｖでほぼ完全
に光のスイッチングが行われた。このときの消光比は２
０ｄＢであった。
一方、第４図の従来例で示した構造の光スィッチ、すな
わち光導波層３をｎ−−ＧａＡｓで形成し、バッファ層
やキャップ層が上記実施例と同様で長さを８ｍにした光
スィッチは、逆バイアス電圧が零でほぼ完全結合長にな
っていたが、光のスイッチングに要する逆バイアス電圧
は一２０Ｖが必要であさた。スイッチング電圧が上記実
施例より高いのは、空乏層電界と導波光電界分布との重
なり方が不十分だったためである。
わち光導波層３をｎ−−ＧａＡｓで形成し、バッファ層
やキャップ層が上記実施例と同様で長さを８ｍにした光
スィッチは、逆バイアス電圧が零でほぼ完全結合長にな
っていたが、光のスイッチングに要する逆バイアス電圧
は一２０Ｖが必要であさた。スイッチング電圧が上記実
施例より高いのは、空乏層電界と導波光電界分布との重
なり方が不十分だったためである。
また、光導波路を形成するｎ−−ＧａＡｓ層１０および
ｐ−−Ｇ ａ Ａ ｓ層１１はともに自由電子濃度が１
０１０ｌ４”以下と高抵抗であるため、波長１．３ μ
ｍにおける光の伝送損失は０．１ｄＢ／ｃｓと極めて低
損失であった。
ｐ−−Ｇ ａ Ａ ｓ層１１はともに自由電子濃度が１
０１０ｌ４”以下と高抵抗であるため、波長１．３ μ
ｍにおける光の伝送損失は０．１ｄＢ／ｃｓと極めて低
損失であった。
なお、空乏層電界中に存在する導波光電界は、ショット
キ接合により形成される空乏層電界中の導波光電界に較
べて、金属電極による光の吸収損失の影響が少ないこと
も本ｐｎ接合型光変調器の特徴である。
キ接合により形成される空乏層電界中の導波光電界に較
べて、金属電極による光の吸収損失の影響が少ないこと
も本ｐｎ接合型光変調器の特徴である。
第３図は本発明の第２実施例である埋込み型のリッジを
有する方向性結合型光変調器を示す斜視図であるａｎ”
−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ｇａ、−ｊ ＩＩ 、Ａｓバ
ッファ層（ｘ二Ｏ，０５）２をＭＯＣＶＤ法により２μ
ｍ成長させたのち、ドライエツチング法によって帽７μ
ｍ、深さ１μｍの直線状の溝１４を３μｍ間隔で２本平
行に作製する。
有する方向性結合型光変調器を示す斜視図であるａｎ”
−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ｇａ、−ｊ ＩＩ 、Ａｓバ
ッファ層（ｘ二Ｏ，０５）２をＭＯＣＶＤ法により２μ
ｍ成長させたのち、ドライエツチング法によって帽７μ
ｍ、深さ１μｍの直線状の溝１４を３μｍ間隔で２本平
行に作製する。
つぎに液相成長法（ＬＰＥ法）を用いて、ｎ−−ＧａＡ
ｓ光導波層１２、ｐ′″−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波層１３
、 ｐ−Ｇａ、−ｙＡ４に、Ａｓバッファ層（ｙ二ｏ
、０５）５、ｐ”−ＧａＡｓキャップ層６の順に、それ
ぞれ２μｍ、１μｍ、０．５ μｍおよび０．５ μ
ｍを成長させる。さらに上記ｐ” −ＧａＡｓキャップ
層６の表面とｎ” −ＧａＡｓ基板１の裏面とにＡｕＧ
ａＮｉを真空蒸着して電極７および８とし、ドライエツ
チングによって電極７、ｐｏ−Ｇａ Ａ ｓキャップ層
６、ｐ −Ｇａｐ−ｙＡ ｎ 、Ａｓバッファ層５の各
層を第３図に示すように３層状に加工して方向性結合器
型光変調量を製作した。
ｓ光導波層１２、ｐ′″−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波層１３
、 ｐ−Ｇａ、−ｙＡ４に、Ａｓバッファ層（ｙ二ｏ
、０５）５、ｐ”−ＧａＡｓキャップ層６の順に、それ
ぞれ２μｍ、１μｍ、０．５ μｍおよび０．５ μ
ｍを成長させる。さらに上記ｐ” −ＧａＡｓキャップ
層６の表面とｎ” −ＧａＡｓ基板１の裏面とにＡｕＧ
ａＮｉを真空蒸着して電極７および８とし、ドライエツ
チングによって電極７、ｐｏ−Ｇａ Ａ ｓキャップ層
６、ｐ −Ｇａｐ−ｙＡ ｎ 、Ａｓバッファ層５の各
層を第３図に示すように３層状に加工して方向性結合器
型光変調量を製作した。
上記方向性結合器型光変調器の２本の光導波路に波長１
．３ μｍの半導体レーザ光を入射させると、導波光の
電界分布はｐｎ接合境界面でその強度が最大になり、か
つ空乏層の電界分布との重なりも良いことが判った。ま
た素子長、すなわち光導波路の長さが６閣のときに完全
結合長になっていることも判った。つぎに電極７に電源
９より逆バイアス電圧を徐々に印加したところ、−８ｖ
で光のスイッチングができ、消光比は２０ｄＢに達した
。
．３ μｍの半導体レーザ光を入射させると、導波光の
電界分布はｐｎ接合境界面でその強度が最大になり、か
つ空乏層の電界分布との重なりも良いことが判った。ま
た素子長、すなわち光導波路の長さが６閣のときに完全
結合長になっていることも判った。つぎに電極７に電源
９より逆バイアス電圧を徐々に印加したところ、−８ｖ
で光のスイッチングができ、消光比は２０ｄＢに達した
。
一方、光導波層にｐｎ接合を取入れず、ｎ” −Ｇ ａ
Ａ ｓ光導波層１２だけで厚さ３μｍの光導波路を形
成し、該光導波路の上側のｐ −Ｇａｐ−ｙＡ Ｑ 、
Ａｓバッファ層５、ｐ” −ＧａＡｓキャップ層６を上
記第２実施例と同じ厚さにした場合には、光のスイッチ
ング−１７Ｖの逆バイアス電圧が必要であった。
Ａ ｓ光導波層１２だけで厚さ３μｍの光導波路を形
成し、該光導波路の上側のｐ −Ｇａｐ−ｙＡ Ｑ 、
Ａｓバッファ層５、ｐ” −ＧａＡｓキャップ層６を上
記第２実施例と同じ厚さにした場合には、光のスイッチ
ング−１７Ｖの逆バイアス電圧が必要であった。
上記各実施例では素子材料としてＧａＡｓ−ＧａＡ Ｑ
Ａｓ系を用いたが、ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系材料を
用いた導波形光変調器においても同様な効果が確かめら
れた。
Ａｓ系を用いたが、ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系材料を
用いた導波形光変調器においても同様な効果が確かめら
れた。
上記のように本発明による導波形光変調器は、半導体の
ｐｎ接合を用いた導波形光変調器において、光導波路を
伝搬する光の基本モードの電界強度が最大となる位置に
、ｐｎ接合面を形成したことにより、低電圧駆動の光変
調を実現することができるので、ブレイクダウンによる
素子の劣化が抑制でき、信頼性が高く、長寿命な導波形
光変調器が得られる。また、製品のバラツキが少なく、
歩留りが向上し、駆動電圧が低いためにシステムの製作
・維持のコストが低減できるなどの経済的効果も大きい
、 。
ｐｎ接合を用いた導波形光変調器において、光導波路を
伝搬する光の基本モードの電界強度が最大となる位置に
、ｐｎ接合面を形成したことにより、低電圧駆動の光変
調を実現することができるので、ブレイクダウンによる
素子の劣化が抑制でき、信頼性が高く、長寿命な導波形
光変調器が得られる。また、製品のバラツキが少なく、
歩留りが向上し、駆動電圧が低いためにシステムの製作
・維持のコストが低減できるなどの経済的効果も大きい
、 。
第１図は本発明による導波形光変調器の第１実施例を示
す斜視図、第２図は上記実施例における屈折率の分布お
よび電界分布を示す図で、（ａ）は光導波路の屈折率分
布を示す図、（ｂ）はｐｎ接合の空乏層電界分布および
導波光電界分布を示す図、第３図は本発明の第２実施例
を示す斜視図、第４図は従来の方向性結合器型光変調器
の斜視図、第５図は上記光変調量の屈折率分布および電
界分布を示す図で、（ａ）は光導波路の屈折率分布を示
す図、（ｂ）はｐｎ接合の空乏層電界分布および導波光
電界分布を示す図である。 ２・・・ｎ−Ｇａ１．ＡｊｌｘＡｓバッファ層、３・・
・リッジ型光導波路光導波層、４・・・リッジ型光導波
路リッジ部、５− ｐ −Ｇａｔ−ｙＡ Ｑ 、Ａｓバ
ッファ層、１０ ・・・ｎ”−ＧａＡｓ光導波層、１１
＝ｐ−−ＧａＡｓ光導波層、１２−ｎ−−ＧａＡｓ光導
波層、１３・・・ｐ−−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波層、１４
・・・埋め込みリッ不 １ 図 １：ｆＬ’−ｑｏ、Ａｓ基赦 ￥Ｊ ２ 図 （久） Ｃｂ） 畏 ユ 第 ３ 図 ′ｆＪ４ｒｉ：Ｕ 第 ５ 巳 （＾） （ｂ） 手 続 補 正 書 （方式）％式％ 事件の表示 昭和５９年 特 許願 第２７０８８６号発明の名称
導波形光変調器 補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人名称（５１０）
株式会社 日 立 製 作 所代 理 人 居所〒１００ 東京都千代田区丸の内−丁目５番
１号株式会社 日 立 製 作 所 内 電 話 東 京２１２−１１１１（大代表）補正命令
の日付 昭和６０年４月３０日滅 τ ｍ 暑 順
＋ ＦＩＲ勤目なハ「ロＪ調小ｈ８罰φ
、−賭１０オ庁−同補正の内容 １、明細書の第２頁第４行に記載の ｒ Ｈ、Ｋａｔ＋＋ａｇｕｃｈｉＪから同書同頁第６行
に記載のｒ（１９７８））Ｊまでの記載を次のように補
正する。 「川口他゛′ショットキーバリアをもつＧ ａ Ａ ｓ
リブ状導波路方向性結合器型光スイッチ″、エレクトロ
ニクスレター第１４巻、第１３号。 第３８７頁ｍ ｌ ９７８ （Ｈ，Ｋａｖａｇｕｃｈｉ
ｅｔ ａｌ。 ”ＧａＡｓ ＲＩＢ−ＷＡＶＥＧＵＩＤＥＤＩＲＥＣＴ
ＩＯＮＡＬ Ｃ０ＵＰＬＥＲ３ＷＩＴＣＨＷＩＴＨ５Ｃ
ＨＯＴＴＫＹＢＡＲＲＩ ＥＲＳ”Ｅｌｅｃ、Ｌｅｔ
ｔ、、 １ ４ Ｎｏ、１ ３ 。 ｐ、３８７，１９７８）Ｊ
す斜視図、第２図は上記実施例における屈折率の分布お
よび電界分布を示す図で、（ａ）は光導波路の屈折率分
布を示す図、（ｂ）はｐｎ接合の空乏層電界分布および
導波光電界分布を示す図、第３図は本発明の第２実施例
を示す斜視図、第４図は従来の方向性結合器型光変調器
の斜視図、第５図は上記光変調量の屈折率分布および電
界分布を示す図で、（ａ）は光導波路の屈折率分布を示
す図、（ｂ）はｐｎ接合の空乏層電界分布および導波光
電界分布を示す図である。 ２・・・ｎ−Ｇａ１．ＡｊｌｘＡｓバッファ層、３・・
・リッジ型光導波路光導波層、４・・・リッジ型光導波
路リッジ部、５− ｐ −Ｇａｔ−ｙＡ Ｑ 、Ａｓバ
ッファ層、１０ ・・・ｎ”−ＧａＡｓ光導波層、１１
＝ｐ−−ＧａＡｓ光導波層、１２−ｎ−−ＧａＡｓ光導
波層、１３・・・ｐ−−Ｇ ａ Ａ ｓ光導波層、１４
・・・埋め込みリッ不 １ 図 １：ｆＬ’−ｑｏ、Ａｓ基赦 ￥Ｊ ２ 図 （久） Ｃｂ） 畏 ユ 第 ３ 図 ′ｆＪ４ｒｉ：Ｕ 第 ５ 巳 （＾） （ｂ） 手 続 補 正 書 （方式）％式％ 事件の表示 昭和５９年 特 許願 第２７０８８６号発明の名称
導波形光変調器 補正をする者 事件との関係 特 許 出 願 人名称（５１０）
株式会社 日 立 製 作 所代 理 人 居所〒１００ 東京都千代田区丸の内−丁目５番
１号株式会社 日 立 製 作 所 内 電 話 東 京２１２−１１１１（大代表）補正命令
の日付 昭和６０年４月３０日滅 τ ｍ 暑 順
＋ ＦＩＲ勤目なハ「ロＪ調小ｈ８罰φ
、−賭１０オ庁−同補正の内容 １、明細書の第２頁第４行に記載の ｒ Ｈ、Ｋａｔ＋＋ａｇｕｃｈｉＪから同書同頁第６行
に記載のｒ（１９７８））Ｊまでの記載を次のように補
正する。 「川口他゛′ショットキーバリアをもつＧ ａ Ａ ｓ
リブ状導波路方向性結合器型光スイッチ″、エレクトロ
ニクスレター第１４巻、第１３号。 第３８７頁ｍ ｌ ９７８ （Ｈ，Ｋａｖａｇｕｃｈｉ
ｅｔ ａｌ。 ”ＧａＡｓ ＲＩＢ−ＷＡＶＥＧＵＩＤＥＤＩＲＥＣＴ
ＩＯＮＡＬ Ｃ０ＵＰＬＥＲ３ＷＩＴＣＨＷＩＴＨ５Ｃ
ＨＯＴＴＫＹＢＡＲＲＩ ＥＲＳ”Ｅｌｅｃ、Ｌｅｔ
ｔ、、 １ ４ Ｎｏ、１ ３ 。 ｐ、３８７，１９７８）Ｊ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体のｐｎ接合を用いた導波形光変調器において
、半導波路内の、該光導波路を伝搬する光の基本モード
の電界強度が最大になる位置に、ｐｎ接合面を形成した
ことを特徴とする導波形光変調器。 ２、上記光導波路は、ｐ型およびｎ型ともに、自由電子
濃度が低く高抵抗である半導体材料でそれぞれ形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
た導波形光変調器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27088684A JPS61148427A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 導波形光変調器 |
| US06/762,328 US4784451A (en) | 1984-08-10 | 1985-08-05 | Waveguide optical switches |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27088684A JPS61148427A (ja) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | 導波形光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61148427A true JPS61148427A (ja) | 1986-07-07 |
Family
ID=17492332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27088684A Pending JPS61148427A (ja) | 1984-08-10 | 1984-12-24 | 導波形光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61148427A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03164710A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光導波路部品 |
| JPH03225325A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光導波路部品 |
| JP2013238876A (ja) * | 2007-03-01 | 2013-11-28 | Alcatel-Lucent Usa Inc | 高速の半導体光変調器 |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP27088684A patent/JPS61148427A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03164710A (ja) * | 1989-11-24 | 1991-07-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光導波路部品 |
| JPH03225325A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光導波路部品 |
| JP2013238876A (ja) * | 2007-03-01 | 2013-11-28 | Alcatel-Lucent Usa Inc | 高速の半導体光変調器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4813757A (en) | Optical switch including bypass waveguide | |
| JP2681044B2 (ja) | 光変調器 | |
| US4840446A (en) | Photo semiconductor device having a multi-quantum well structure | |
| US6633692B2 (en) | High carrier injection optical waveguide switch | |
| US4166669A (en) | Planar optical waveguide, modulator, variable coupler and switch | |
| US4685763A (en) | Light modulation device | |
| JPH10333106A (ja) | 半導体マハツェンダ変調器とその製造方法 | |
| US4832430A (en) | Optical switch | |
| JPH06509428A (ja) | 独立局限電界吸収変調器 | |
| US4784451A (en) | Waveguide optical switches | |
| JPS61148427A (ja) | 導波形光変調器 | |
| WO1986007641A1 (en) | Bipolar electrode scheme for electro-optic semiconductor waveguide devices | |
| JP2662059B2 (ja) | 光電スイッチ素子を有する集積半導体装置 | |
| JPH0548890B2 (ja) | ||
| JPS60241028A (ja) | 光スイツチ | |
| WO2023238184A1 (ja) | 光変調器 | |
| JPH07325328A (ja) | 半導体光変調器 | |
| JPH0572561B2 (ja) | ||
| JPS60249117A (ja) | 導波型光素子 | |
| JP2963527B2 (ja) | 半導体面型光変調素子 | |
| JP2707610B2 (ja) | 非線形半導体光方向性結合器 | |
| JPS6132038A (ja) | 光集積回路 | |
| JPS63147139A (ja) | 光方向性結合器およびその製造方法 | |
| JPS60173519A (ja) | 半導体光スイツチ | |
| JPS60107019A (ja) | 導波形光変調器 |