JPS62284331A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
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- JPS62284331A JPS62284331A JP12845686A JP12845686A JPS62284331A JP S62284331 A JPS62284331 A JP S62284331A JP 12845686 A JP12845686 A JP 12845686A JP 12845686 A JP12845686 A JP 12845686A JP S62284331 A JPS62284331 A JP S62284331A
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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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は光通信、光交換等の分野に用いる光変調器に関
するものである。
するものである。
光通信システムの実用化、システムの高度化実現の試み
のため、発光素子、受光素子と集積化が可能な半導体材
料による光変調器の必要度が高くなっている。このよう
な半導体材料による光変調器として雑誌「ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジクス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第４７巻。
のため、発光素子、受光素子と集積化が可能な半導体材
料による光変調器の必要度が高くなっている。このよう
な半導体材料による光変調器として雑誌「ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジクス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第４７巻。
２０６９〜２０７８頁（１９７６年）に述べられている
ような〔１１０）方向に垂直な電界による電気光学効果
を利用したものが知られている。以下にこの光変調器の
原理について説明する。
ような〔１１０）方向に垂直な電界による電気光学効果
を利用したものが知られている。以下にこの光変調器の
原理について説明する。
ＧａＡｓ、ＩｎＰ系の半導体材料は結晶点群（４３ｍ）
に属し、その電気光学効果は印加する電界の方向に応じ
て異なった現れ方をする。印加電界が（１１１）、（１
００〕、［１１０）方向に平行な場合については実験的
にも調べられている。特に電界が（１１０）方向に平行
な場合はその屈折率楕円体の軸は１本は（１１０）面内
にあるが、他の２本は（１１０）方向からそれぞれ逆方
向に４５″傾いた方向にある。従って（１１０）方向に
垂直若しくは平行な電界ベクトル成分を持って伝搬する
光に対して結晶内〔１１０〕方向に電界を印加すると、
伝搬光には単なる位相変化だけでなく偏光面の回転が生
じる。この効果に基づく光変調は魚群（４３ｍ）に属す
る結晶の電気光学効果の利用の仕方として最も効率がよ
＜ ２．２ｍｍの素子長で９０°偏光面を回転させるの
に要する電圧が２．５ｖという高効率な動作が報告され
ている。
に属し、その電気光学効果は印加する電界の方向に応じ
て異なった現れ方をする。印加電界が（１１１）、（１
００〕、［１１０）方向に平行な場合については実験的
にも調べられている。特に電界が（１１０）方向に平行
な場合はその屈折率楕円体の軸は１本は（１１０）面内
にあるが、他の２本は（１１０）方向からそれぞれ逆方
向に４５″傾いた方向にある。従って（１１０）方向に
垂直若しくは平行な電界ベクトル成分を持って伝搬する
光に対して結晶内〔１１０〕方向に電界を印加すると、
伝搬光には単なる位相変化だけでなく偏光面の回転が生
じる。この効果に基づく光変調は魚群（４３ｍ）に属す
る結晶の電気光学効果の利用の仕方として最も効率がよ
＜ ２．２ｍｍの素子長で９０°偏光面を回転させるの
に要する電圧が２．５ｖという高効率な動作が報告され
ている。
ところで、この型の光変調器の場合に、生じるのは偏光
面の回転であるからこれを光度変調に変換するためには
偏光子が必要となる。導波型素子の場合、偏光子は金属
や高屈折率層の導波路上への装荷という手法により実現
されているが、低損失、高消光比を同時に得ることが難
しい、そのため、導波型デバイスとして変調部と偏光子
とを集積した形では低損失、高消光比特性を持つ強度変
調器を実現するのが難しい、また変調部と偏光子とをタ
ンデムに接続するため素子長が長くなるといった問題点
がある。
面の回転であるからこれを光度変調に変換するためには
偏光子が必要となる。導波型素子の場合、偏光子は金属
や高屈折率層の導波路上への装荷という手法により実現
されているが、低損失、高消光比を同時に得ることが難
しい、そのため、導波型デバイスとして変調部と偏光子
とを集積した形では低損失、高消光比特性を持つ強度変
調器を実現するのが難しい、また変調部と偏光子とをタ
ンデムに接続するため素子長が長くなるといった問題点
がある。
本発明の目的は上述の問題点を除去し小型で高消光比が
得られる光変調器を提供することにある。
得られる光変調器を提供することにある。
本発明は結晶点群（４３ｍ）に属する半導体の（１１０
）基板上に形成された第１の半導体層をよりバンドギャ
ップの広い第２の半導体ではさんだ量子井戸を層厚方向
に多重に有する多重量子井戸構造を含む光導波路と、前
記光導波路に［１１０］方向の電界を印加する手段とか
らなることを特徴とする光変調器である。
）基板上に形成された第１の半導体層をよりバンドギャ
ップの広い第２の半導体ではさんだ量子井戸を層厚方向
に多重に有する多重量子井戸構造を含む光導波路と、前
記光導波路に［１１０］方向の電界を印加する手段とか
らなることを特徴とする光変調器である。
本発明は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造光導波路の偏波に
対する非等方性を利用したものである。そこでまずこの
点について説明する。
対する非等方性を利用したものである。そこでまずこの
点について説明する。
第２図はＧａＡｓ／Ａ ＱＧａＡｓ系単−量子井戸（Ｓ
ＱＷ）光導波路の光吸収スペクトラムの入射光偏光依存
性を示したものである（雑誌「アプライド・フィジクス
・レターズ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）Ｊ第
４７巻、６６４〜６６７頁、 １９８５年）。ＴＭ偏波
に対しては基底準位の電子（ｅ）１重い正孔（ｈ 、
ｈ）間の遷移が禁制遷移となるため、重い正孔に対応し
た吸収ピークが消失し、実効的にバンドギャップが広く
なっている。このようなＱｗの層に垂直な方向に電界を
印加すると、吸収端の長波長シフトが生じるがそのシフ
ト量はＴＥ 、 ＴＨに対してほぼ同様であり、偏波に
対する非等方性はそのまま維持される。つまりこのよう
なｑｗ光導波路は吸収端の長波長側近傍の波長の先に対
して一種の偏光子として働くことになる。本発明はこの
現象を利用して従来の光変調器に必要であった外付の偏
光子を不要としたものである。
ＱＷ）光導波路の光吸収スペクトラムの入射光偏光依存
性を示したものである（雑誌「アプライド・フィジクス
・レターズ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）Ｊ第
４７巻、６６４〜６６７頁、 １９８５年）。ＴＭ偏波
に対しては基底準位の電子（ｅ）１重い正孔（ｈ 、
ｈ）間の遷移が禁制遷移となるため、重い正孔に対応し
た吸収ピークが消失し、実効的にバンドギャップが広く
なっている。このようなＱｗの層に垂直な方向に電界を
印加すると、吸収端の長波長シフトが生じるがそのシフ
ト量はＴＥ 、 ＴＨに対してほぼ同様であり、偏波に
対する非等方性はそのまま維持される。つまりこのよう
なｑｗ光導波路は吸収端の長波長側近傍の波長の先に対
して一種の偏光子として働くことになる。本発明はこの
現象を利用して従来の光変調器に必要であった外付の偏
光子を不要としたものである。
第１図は本発明による光変調器の一実施例の断面構造を
示すものである。ここではＧａＡｓ／Ａ Ｑ ＧａＡｓ
系半導体材料を用いた場合を示している。まず本実施例
の製作工程について説明する。
示すものである。ここではＧａＡｓ／Ａ Ｑ ＧａＡｓ
系半導体材料を用いた場合を示している。まず本実施例
の製作工程について説明する。
ｎ”−ＧａＡｓ（１１０）基板１の一面に分子線エピタ
キシャル（ＭＢＥ）法によりｎ” −ＧａＡｓ層２．
ｎ” −ＡＱＧａＡｓクラッド層（ＡＱモル比ｘ＝ｏ、
ａｓｔ厚み１７ｍ） ３、ｉ−ＭＱＶガイド層（ウェハ
：ＧａＡｓ厚み１４３人、バリア：Ａ Ｑ ＧａＡｓ（
ｘ＝０．３５）厚み１４３人、 ２０周期）（全層厚０
．４５７ｍ） ４、ｐ” −Ａ Ｑ ＧａＡｓクラッド
層（ｘ＝０．３５．厚みｈａｍ） ５、ｐゝ−ＧａＡｓ
キャップ層（厚み１−）６を順次連続成長する。次にＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕによるｐ側オーム性電極７を蒸着後、ス
トライプ状にパターン化し電極７をマスクとしてｐ”−
ＧａＡｓキャップ層６、ｐ” −Ａ Ｑ ＧａＡｓクラ
ッド層５をエツチングにより除去する。最後にｎゝ−Ｇ
ａＡｓ基板１の他面側にｎ側オーム性電極８を形成し、
熱処理を施した後へき開により入・出射端面を形成した
。
キシャル（ＭＢＥ）法によりｎ” −ＧａＡｓ層２．
ｎ” −ＡＱＧａＡｓクラッド層（ＡＱモル比ｘ＝ｏ、
ａｓｔ厚み１７ｍ） ３、ｉ−ＭＱＶガイド層（ウェハ
：ＧａＡｓ厚み１４３人、バリア：Ａ Ｑ ＧａＡｓ（
ｘ＝０．３５）厚み１４３人、 ２０周期）（全層厚０
．４５７ｍ） ４、ｐ” −Ａ Ｑ ＧａＡｓクラッド
層（ｘ＝０．３５．厚みｈａｍ） ５、ｐゝ−ＧａＡｓ
キャップ層（厚み１−）６を順次連続成長する。次にＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕによるｐ側オーム性電極７を蒸着後、ス
トライプ状にパターン化し電極７をマスクとしてｐ”−
ＧａＡｓキャップ層６、ｐ” −Ａ Ｑ ＧａＡｓクラ
ッド層５をエツチングにより除去する。最後にｎゝ−Ｇ
ａＡｓ基板１の他面側にｎ側オーム性電極８を形成し、
熱処理を施した後へき開により入・出射端面を形成した
。
第１図に示した構造はｉ−ＭＱＷガイド層４層上上２−
Ａ Ｑ ＧａＡｓクラッド層５がストライプ状に装荷さ
れたチャンネルガイドとなっている。ＭＱＶガイド層４
の垂直入射による透過スペクトル測定では室温でλ＝０
．８５７声において電子−重い正孔間遷移に対応したエ
キシトンピークが観測され、λ＞０．８６５μｍではＴ
Ｅモードに対し低損失な光導波路となる。７Ｍモードに
対しては吸収端は更に短波長側にある。
Ａ Ｑ ＧａＡｓクラッド層５がストライプ状に装荷さ
れたチャンネルガイドとなっている。ＭＱＶガイド層４
の垂直入射による透過スペクトル測定では室温でλ＝０
．８５７声において電子−重い正孔間遷移に対応したエ
キシトンピークが観測され、λ＞０．８６５μｍではＴ
Ｅモードに対し低損失な光導波路となる。７Ｍモードに
対しては吸収端は更に短波長側にある。
次に本実施例の動作について説明する。ここでは、−例
として入射光の波長としてλ＝ ０．８７μｍを用い、
７Ｍ偏光で入射させた場合について説明する。
として入射光の波長としてλ＝ ０．８７μｍを用い、
７Ｍ偏光で入射させた場合について説明する。
電極７，８間に逆バイアス電圧を印加すると、ｐ−ｎ接
合による空乏層がｉ−ＭＱＶガイド層４層上中がり空乏
層内の（１１０）方向の電界によりガイド光には電気光
学効果、電界吸収効果が作用する。先に述べたように基
板が（１１０）方位であるため電気光学効果により入射
光の偏波面の回転が生じる。同時に電界吸収効果により
吸収端の長測長化が生じるが、この照光に述べたように
実効的な吸収端はＴＥモードの方が常に長波長側にある
ため、偏光回転によって生じたＴＥモード成分に対して
より強く電界吸収の効果が働く６つまり入射したＴＥモ
ード光は電気光学効果により偏光面が回転し、 ＴＥモ
ードに変換されると完全に吸収される。この動作は電気
光学効果と電界吸収効果とを加算した形で利用している
ことになる。更に、吸収端近傍では電気光学効果も強調
されるため基板効率は極めて高く、１ｍ以下の素子長で
動作電圧２ｖ以下の素子が容易に得られた。またその際
の消光比は２０ｄＢ以上であった。
合による空乏層がｉ−ＭＱＶガイド層４層上中がり空乏
層内の（１１０）方向の電界によりガイド光には電気光
学効果、電界吸収効果が作用する。先に述べたように基
板が（１１０）方位であるため電気光学効果により入射
光の偏波面の回転が生じる。同時に電界吸収効果により
吸収端の長測長化が生じるが、この照光に述べたように
実効的な吸収端はＴＥモードの方が常に長波長側にある
ため、偏光回転によって生じたＴＥモード成分に対して
より強く電界吸収の効果が働く６つまり入射したＴＥモ
ード光は電気光学効果により偏光面が回転し、 ＴＥモ
ードに変換されると完全に吸収される。この動作は電気
光学効果と電界吸収効果とを加算した形で利用している
ことになる。更に、吸収端近傍では電気光学効果も強調
されるため基板効率は極めて高く、１ｍ以下の素子長で
動作電圧２ｖ以下の素子が容易に得られた。またその際
の消光比は２０ｄＢ以上であった。
以上実施例ではＧａＡｓ基板 Ｑ ＧａＡｓ系材料につ
いて。
いて。
その電界印加手段としてｐ−ｎ接合を用いたが、本発明
は（４３ｍ）の魚群に属する半導体材料にすべて適用可
能であり、電界印加手段としてもショットキー接合、Ｍ
ＩＳ構造等が利用可能なことは言うまでもない。また、
チャンネル光導波路の形成方法としてリブガイド、埋込
導波路等を適用することも勿論できる。
は（４３ｍ）の魚群に属する半導体材料にすべて適用可
能であり、電界印加手段としてもショットキー接合、Ｍ
ＩＳ構造等が利用可能なことは言うまでもない。また、
チャンネル光導波路の形成方法としてリブガイド、埋込
導波路等を適用することも勿論できる。
以上詳細に説明したように本発明によれば小型、低電圧
でかつ高消光比が得られる光変調器を実現できる効果を
有するものである。
でかつ高消光比が得られる光変調器を実現できる効果を
有するものである。
第１図は本発明による光変調器の一実施例の構造を示す
図、第２図は本発明に用いる多重量子井戸構造光導波路
の特性を説明するための図である。
図、第２図は本発明に用いる多重量子井戸構造光導波路
の特性を説明するための図である。
Claims (1)
- （１）結晶点群（４３ｍ）に属する半導体の（１１０）
基板上に形成された第１の半導体層をよりバンドギャッ
プの広い第２の半導体ではさんだ量子井戸を層厚方向に
多重に有する多重量子井戸構造を含む光導波路と、前記
光導波路に〔１１０〕方向の電界を印加する手段とから
なることを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61128456A JPH0627912B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61128456A JPH0627912B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62284331A true JPS62284331A (ja) | 1987-12-10 |
| JPH0627912B2 JPH0627912B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=14985156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61128456A Expired - Lifetime JPH0627912B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627912B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01267610A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイッチ |
| JPH0259683A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光応用センサ |
| JPH02244116A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Hitachi Ltd | 光学特性変調器および光学素子 |
| JP2015108777A (ja) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | 日本電信電話株式会社 | 偏波制御素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60252329A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-13 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
-
1986
- 1986-06-02 JP JP61128456A patent/JPH0627912B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60252329A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-13 | Hitachi Ltd | 光スイツチ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01267610A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイッチ |
| JPH0259683A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光応用センサ |
| JPH02244116A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Hitachi Ltd | 光学特性変調器および光学素子 |
| JP2015108777A (ja) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | 日本電信電話株式会社 | 偏波制御素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0627912B2 (ja) | 1994-04-13 |
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