JPS6285227A - 光回路機能素子 - Google Patents
光回路機能素子Info
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- JPS6285227A JPS6285227A JP60223796A JP22379685A JPS6285227A JP S6285227 A JPS6285227 A JP S6285227A JP 60223796 A JP60223796 A JP 60223796A JP 22379685 A JP22379685 A JP 22379685A JP S6285227 A JPS6285227 A JP S6285227A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- 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
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- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
- G02F1/01725—Non-rectangular quantum well structures, e.g. graded or stepped quantum wells
-
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、量子井戸構造をなす超薄膜多層構造を有する
光導波路を備え、超薄膜多層構造における屈折率の印加
電界に応じた変化を利用し２て各種の外部光回路機能を
呈する光回路機能素子に関し、特に、多段階のエネルギ
ー準位を有するβ旨段ヤ１量子井戸構造をなすように超
薄膜多層構造を構成して印加電界による屈折率変化の効
率を増大させるようにしたものである。
光導波路を備え、超薄膜多層構造における屈折率の印加
電界に応じた変化を利用し２て各種の外部光回路機能を
呈する光回路機能素子に関し、特に、多段階のエネルギ
ー準位を有するβ旨段ヤ１量子井戸構造をなすように超
薄膜多層構造を構成して印加電界による屈折率変化の効
率を増大させるようにしたものである。
（従来の技術）
従来のこの種先回路機能素子としては、（１）電気光学
結晶を用いた薄膜光導波路（２）電流注入方式による屈
折率制御を行なう素子が知られでいるが、前者（１）に
は電気光学結晶の方向によって屈折率が異なり、ミラー
を構成するだめの電極を結晶表面に設けるので小型化が
困難である、という欠点があり、後者（２）は屈折率変
化の応答速度が小さいという欠点があった。
結晶を用いた薄膜光導波路（２）電流注入方式による屈
折率制御を行なう素子が知られでいるが、前者（１）に
は電気光学結晶の方向によって屈折率が異なり、ミラー
を構成するだめの電極を結晶表面に設けるので小型化が
困難である、という欠点があり、後者（２）は屈折率変
化の応答速度が小さいという欠点があった。
そこで、本発明者らは、さきに、特願昭６０−３９９０
０号明細書により、量子井戸構造をなす超薄膜多層構造
の光導波路の印加電界による屈折率変化を利用して各種
の外部光回路機能を呈するようにした屈折率変化の応答
速度の大きい小型化容易な光回路機能素子を提案した。
０号明細書により、量子井戸構造をなす超薄膜多層構造
の光導波路の印加電界による屈折率変化を利用して各種
の外部光回路機能を呈するようにした屈折率変化の応答
速度の大きい小型化容易な光回路機能素子を提案した。
この従来提案の光回路機能素子は、第８図に示すように
、半導体基板１上にエネルギー準位の異なる２種類の半
導体薄膜を交互に積層して超薄膜多層構造を形成し、第
９図に示すように、伝導帯Ｃ，Ｂ、と価電子帯Ｖ、 Ｂ
、との間に多層１子井戸（ＭＯＩＩＩ）を有するボテン
シアル構造を構成し、基板１とは反対極性の半導体層３
を介して上下に電極５，４を設け、矢印方向の電界ＥＦ
を印加したものでり、その印加電界ＥＦに応じて第９図
示のボテンシアル構造が第１０図に示すように傾斜する
。かかるポテンシアル構造の傾斜に伴い、無電界（Ｖ＝
０）のときには、第１１図に点線で示すように量子井戸
Ｗの中央に位誼する伝導帯の電子波動関数と価電子帯の
正孔波動関数とが印加電界（Ｖ＜Ｏ＞に応じて、第１１
図に実線で示すように互いに逆の方向に偏移し、かかる
電子と正孔との波動関数のずれによって屈折率が変化ず
ろ１．かかる屈折率の変化は電圧印加に即応して生ずる
ので、かかる超薄膜多層構造を設けた光導波路を種々組
合せて、小型の半導体装置により応答の速い各種の機能
を有する外部光回路を構成するこ１ｙカ（できる。
、半導体基板１上にエネルギー準位の異なる２種類の半
導体薄膜を交互に積層して超薄膜多層構造を形成し、第
９図に示すように、伝導帯Ｃ，Ｂ、と価電子帯Ｖ、 Ｂ
、との間に多層１子井戸（ＭＯＩＩＩ）を有するボテン
シアル構造を構成し、基板１とは反対極性の半導体層３
を介して上下に電極５，４を設け、矢印方向の電界ＥＦ
を印加したものでり、その印加電界ＥＦに応じて第９図
示のボテンシアル構造が第１０図に示すように傾斜する
。かかるポテンシアル構造の傾斜に伴い、無電界（Ｖ＝
０）のときには、第１１図に点線で示すように量子井戸
Ｗの中央に位誼する伝導帯の電子波動関数と価電子帯の
正孔波動関数とが印加電界（Ｖ＜Ｏ＞に応じて、第１１
図に実線で示すように互いに逆の方向に偏移し、かかる
電子と正孔との波動関数のずれによって屈折率が変化ず
ろ１．かかる屈折率の変化は電圧印加に即応して生ずる
ので、かかる超薄膜多層構造を設けた光導波路を種々組
合せて、小型の半導体装置により応答の速い各種の機能
を有する外部光回路を構成するこ１ｙカ（できる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上述した従来提案のこの挿先回路機能素
子においては、多層量子井戸構造泊りれ一エネルギーレ
ベルの量子井戸からな−っており、したがって、量子井
戸構造に電界を印加したとき、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）内
の電子の波動関数と価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）内の正孔
の波動関数とが、第１１図に示したように、互いに逆の
方向に同じように偏移するだげであり、したがって、電
子と正孔との波動関数の相互偏移によって生ずる屈折率
の印加電界に応じた変化の態様が単調であ−って屈折率
の変化が小さい、という問題があった。
子においては、多層量子井戸構造泊りれ一エネルギーレ
ベルの量子井戸からな−っており、したがって、量子井
戸構造に電界を印加したとき、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）内
の電子の波動関数と価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）内の正孔
の波動関数とが、第１１図に示したように、互いに逆の
方向に同じように偏移するだげであり、したがって、電
子と正孔との波動関数の相互偏移によって生ずる屈折率
の印加電界に応じた変化の態様が単調であ−って屈折率
の変化が小さい、という問題があった。
本発明の目的は、従来提案のこの種光回路機能素子にお
ける上述した問題を解決し、印加電界に応する屈折率変
化を増大させて、従来提案によるよりも応用範囲が広く
、性能の優れた多層量子井戸構造利用の光回路機能素子
を実現することにある。
ける上述した問題を解決し、印加電界に応する屈折率変
化を増大させて、従来提案によるよりも応用範囲が広く
、性能の優れた多層量子井戸構造利用の光回路機能素子
を実現することにある。
（問題点を解決するための手段）
すなわち、本発明光回路機能素子は、少なくとも３段階
のエネルギー準位を有する階段型量子井戸構造をなす超
薄膜多層構造を少なくとも一部に有する光導波路を備え
、前記超薄膜多層構造における屈折率を印加電界に応じ
変化させて当該光導波路を伝播する光を制御し得るよう
に構成したことを特徴とするものであり、非対称型およ
び対称型の２種類の階段状量子井戸構造をなし得るもの
である。
のエネルギー準位を有する階段型量子井戸構造をなす超
薄膜多層構造を少なくとも一部に有する光導波路を備え
、前記超薄膜多層構造における屈折率を印加電界に応じ
変化させて当該光導波路を伝播する光を制御し得るよう
に構成したことを特徴とするものであり、非対称型およ
び対称型の２種類の階段状量子井戸構造をなし得るもの
である。
（作 用）
したがって、本発明によれば、光導波路を構成する超薄
膜多層構造をなす量子井戸構造を階段型にしているので
、印加電界に対して超薄膜多層構造の屈折率を変則的で
はあるが格段に効率よく変化させることができ、従来提
案の単一量子井戸構造のものに比して応用範囲の格段に
広い光回路機能素子を実現することができる。
膜多層構造をなす量子井戸構造を階段型にしているので
、印加電界に対して超薄膜多層構造の屈折率を変則的で
はあるが格段に効率よく変化させることができ、従来提
案の単一量子井戸構造のものに比して応用範囲の格段に
広い光回路機能素子を実現することができる。
なお、単一井戸構造についても同様であるが、超薄膜多
層構造における屈折率の変化の増大に付随して光吸収の
印加電界による変化も増大するが、光吸収の絶対量がわ
ずかであるため、かかる光吸収変化の増大は無視するこ
とができる。
層構造における屈折率の変化の増大に付随して光吸収の
印加電界による変化も増大するが、光吸収の絶対量がわ
ずかであるため、かかる光吸収変化の増大は無視するこ
とができる。
（実施例）
以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
する。
本発明光回路機能素子は、第８図に示した従来提案の単
一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光導波路を有す
る光回路機能素子とほぼ同様の、第１図に示すように、
例えばｎ型の半導体基板１上に多層量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）をなす超薄膜多層構造２を積層し、さらに、例えば
ｐ型半導体層３を介して上下に電極層５および４を設け
て矢印方向に電界（ＥＦ）を印加した光導波路を備えて
いるが、第８図示の従来構成とは異なり、超薄膜多層構
造２をそれぞれ異なるエネルギー準位を有する少なくと
も３種類の半導体超薄膜を反復積層して構成しである。
一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光導波路を有す
る光回路機能素子とほぼ同様の、第１図に示すように、
例えばｎ型の半導体基板１上に多層量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）をなす超薄膜多層構造２を積層し、さらに、例えば
ｐ型半導体層３を介して上下に電極層５および４を設け
て矢印方向に電界（ＥＦ）を印加した光導波路を備えて
いるが、第８図示の従来構成とは異なり、超薄膜多層構
造２をそれぞれ異なるエネルギー準位を有する少なくと
も３種類の半導体超薄膜を反復積層して構成しである。
したがって、かかる構成の超薄膜多層構造がなすボテン
シアル構造は、第９図に示した従来提案による単一量子
井戸構造とは格段に相違して、第２図（ａ）、（ｂ）お
よび第３図（ａ）、ら）に示すような階段型の量子井戸
構造をなしている。
シアル構造は、第９図に示した従来提案による単一量子
井戸構造とは格段に相違して、第２図（ａ）、（ｂ）お
よび第３図（ａ）、ら）に示すような階段型の量子井戸
構造をなしている。
第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明による階段型量子井戸
構造の最も簡単な基本的構成例として非対称の階段型量
子井戸構造を示す。すなわち、図の両端部に位置する例
えばＩｎＰからなる薄膜の間に、順次に低いエネルギー
準位を有する例えばＧａＡ１１ｎＡｓおよびＧａ１ｎＡ
ｓＰからなる半導体超薄膜を挟んで被着し、伝導帯（Ｃ
，Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）ともに非対称の
階段状にエネルギー・ボテンシアルが変化した非対称階
段型の量子井戸Ｗを構成しており、第２図（ａ）と（ｂ
）とは、例えばＧａＡ１１ｎＡｓおよびＧａ１ｎＡｓＰ
とした半導体超薄膜の配置順を逆にした点のみが相違し
ている。かかる構成の階段型量子井戸構造においては、
伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）の量子井戸Ｗ内における電子の波
動関数と価電子帯（ｖ、 ｅ、 ）の量子井戸Ｗ内にお
ける正孔の波動関数とは、後述するような印加電界が存
在しない状態にあっても、第１１図に点線で示した単−
量子井戸内の各波動関数とは異なり、それぞれの量子井
戸の底の深い方に偏在した状態になっている。
構造の最も簡単な基本的構成例として非対称の階段型量
子井戸構造を示す。すなわち、図の両端部に位置する例
えばＩｎＰからなる薄膜の間に、順次に低いエネルギー
準位を有する例えばＧａＡ１１ｎＡｓおよびＧａ１ｎＡ
ｓＰからなる半導体超薄膜を挟んで被着し、伝導帯（Ｃ
，Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）ともに非対称の
階段状にエネルギー・ボテンシアルが変化した非対称階
段型の量子井戸Ｗを構成しており、第２図（ａ）と（ｂ
）とは、例えばＧａＡ１１ｎＡｓおよびＧａ１ｎＡｓＰ
とした半導体超薄膜の配置順を逆にした点のみが相違し
ている。かかる構成の階段型量子井戸構造においては、
伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）の量子井戸Ｗ内における電子の波
動関数と価電子帯（ｖ、 ｅ、 ）の量子井戸Ｗ内にお
ける正孔の波動関数とは、後述するような印加電界が存
在しない状態にあっても、第１１図に点線で示した単−
量子井戸内の各波動関数とは異なり、それぞれの量子井
戸の底の深い方に偏在した状態になっている。
なお、各半導体超薄膜は電子・正孔の波動の波長に対応
した膜厚の超薄膜とし、第２図（ａ）、（ｂ）に示した
構成配置の超薄膜群を図示の順、例えばＩｎＰ−ＧａＡ
１１ｎＡｓ−ＧａＩｎＡｓＰ−１ｎＰ−−−−の順に反
復積層して、光波の波長に対応した層厚の多層構造にす
る。
した膜厚の超薄膜とし、第２図（ａ）、（ｂ）に示した
構成配置の超薄膜群を図示の順、例えばＩｎＰ−ＧａＡ
１１ｎＡｓ−ＧａＩｎＡｓＰ−１ｎＰ−−−−の順に反
復積層して、光波の波長に対応した層厚の多層構造にす
る。
一方、第３図（ａ）、（ｂ）には対称の階段型量子井戸
構造の構成例を示す。すなわち、図の両端部に位置する
例えばＩｎＰからなる薄膜の間に、例えば上述した順次
に低いエネルギー順位を有するＧａＡｌＩｎＡｓおよび
Ｇａ１ｎＡｓＰからなる半導体超薄膜を、伝導帯（Ｃ，
Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、）ともに対称の階段状
にエネルギー・ポテンシアルが変化した対称階段型の量
子井戸Ｗを構成するように配置しており、第３図（ａ）
には、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、
’）ともに下向きの凸形のボテンシアル構造を示し、第
３図ら）には、伝導帯（Ｃ，Ｂ、） 、価電子帯（Ｖ、
Ｂ、 ）ともに上向きの凸形のボテンシアル構造を示
す。なお、かかる構成配置の超薄膜群を図示の順に反復
積層して多層構造にすること、対称階段型量子井戸構造
におけると同様である。
構造の構成例を示す。すなわち、図の両端部に位置する
例えばＩｎＰからなる薄膜の間に、例えば上述した順次
に低いエネルギー順位を有するＧａＡｌＩｎＡｓおよび
Ｇａ１ｎＡｓＰからなる半導体超薄膜を、伝導帯（Ｃ，
Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、）ともに対称の階段状
にエネルギー・ポテンシアルが変化した対称階段型の量
子井戸Ｗを構成するように配置しており、第３図（ａ）
には、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、
’）ともに下向きの凸形のボテンシアル構造を示し、第
３図ら）には、伝導帯（Ｃ，Ｂ、） 、価電子帯（Ｖ、
Ｂ、 ）ともに上向きの凸形のボテンシアル構造を示
す。なお、かかる構成配置の超薄膜群を図示の順に反復
積層して多層構造にすること、対称階段型量子井戸構造
におけると同様である。
しかして、第２図（ａ）、ら）に示した非対称階段型量
子井戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界を
印加すると、従来提案の単一量子井戸構造につき第１１
図に実線で示したと同様に、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）の電
子波動関数と価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）の正孔波動関数
とが印加電界に応じて互いに逆の方向に偏移するが、非
対称階段型量子井戸構造においては、第４図（ａ）、（
ｂ）に示すように、電子波動関数および正孔波動関数が
ともに量子井戸Ｗの底の深い方に一層偏在した状態に大
幅に偏移するので、第１１図示の単一量子井戸構造に比
して、印加電界に応じた屈折率の変化が格段に増大する
。しかも、第４図（ａ）とら）とでは同一非対称階段型
量子井戸構造に対する電界の印加方向が互いに逆である
にも拘わらず、いずれにおいても、電子波動関数、正孔
波動関数がともに大幅に偏移しており、したがって、印
加電界に対する屈折率の変化の方向は正にも負にもなり
得る、という単一量子井戸構造におｌｊるとは格段に相
違した作用効果がｔ％’ｖれる。
子井戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界を
印加すると、従来提案の単一量子井戸構造につき第１１
図に実線で示したと同様に、伝導帯（Ｃ，Ｂ、 ）の電
子波動関数と価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）の正孔波動関数
とが印加電界に応じて互いに逆の方向に偏移するが、非
対称階段型量子井戸構造においては、第４図（ａ）、（
ｂ）に示すように、電子波動関数および正孔波動関数が
ともに量子井戸Ｗの底の深い方に一層偏在した状態に大
幅に偏移するので、第１１図示の単一量子井戸構造に比
して、印加電界に応じた屈折率の変化が格段に増大する
。しかも、第４図（ａ）とら）とでは同一非対称階段型
量子井戸構造に対する電界の印加方向が互いに逆である
にも拘わらず、いずれにおいても、電子波動関数、正孔
波動関数がともに大幅に偏移しており、したがって、印
加電界に対する屈折率の変化の方向は正にも負にもなり
得る、という単一量子井戸構造におｌｊるとは格段に相
違した作用効果がｔ％’ｖれる。
一方、第３図（ａ）、（ｂ）に示した対称階段型量子井
戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界を印加
すると、例えば第３図（ａ）に示したように伝導帯（Ｃ
，Ｂ、） 、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）ともに下向き凸
形のボテンシアル構造の場合には、第５図に示すように
、価電子帯（Ｖ、Ｂ、）中の正孔波動関数は量子井戸Ｗ
内の底の端部の深い方に偏移し易いが、伝導帯（Ｃ，Ｂ
、 ）中の電子波動関数は量子井戸Ｗ内の中央部の深い
底に捉われて偏移し難く、したがって、互いに異なる番
号のエネルギー準位間における遷移は、単一量子井戸構
造に比すれば著しく増大するが、上述した非対称階段型
量子構造はどには増大せず、いずれの量子井戸構造とも
相違した態様の屈折率変化を呈することになる。
戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界を印加
すると、例えば第３図（ａ）に示したように伝導帯（Ｃ
，Ｂ、） 、価電子帯（Ｖ、 Ｂ、 ）ともに下向き凸
形のボテンシアル構造の場合には、第５図に示すように
、価電子帯（Ｖ、Ｂ、）中の正孔波動関数は量子井戸Ｗ
内の底の端部の深い方に偏移し易いが、伝導帯（Ｃ，Ｂ
、 ）中の電子波動関数は量子井戸Ｗ内の中央部の深い
底に捉われて偏移し難く、したがって、互いに異なる番
号のエネルギー準位間における遷移は、単一量子井戸構
造に比すれば著しく増大するが、上述した非対称階段型
量子構造はどには増大せず、いずれの量子井戸構造とも
相違した態様の屈折率変化を呈することになる。
なお、第３図ｂ）に示したように伝導帯（Ｃ，Ｂ、）、
価電子帯（Ｖ、Ｂ、’）ともに上向き凸形のポテンシア
ル構造の場合には、第５図につき上述した正孔波動関数
と電子波動関数との印加電界に応じた偏移の態様が逆に
なるだけで同様の傾向を示し、また、第５図に示した対
称階段型量子井戸構造における電界の印加方向を逆にし
ても、価電子帯（Ｖ、Ｂ、）中の正孔波動関数が量子井
戸Ｗ内の底の他端部の深い方に偏移するだけで、第５図
につき上述したと同様の屈折率変化が得られる。
価電子帯（Ｖ、Ｂ、’）ともに上向き凸形のポテンシア
ル構造の場合には、第５図につき上述した正孔波動関数
と電子波動関数との印加電界に応じた偏移の態様が逆に
なるだけで同様の傾向を示し、また、第５図に示した対
称階段型量子井戸構造における電界の印加方向を逆にし
ても、価電子帯（Ｖ、Ｂ、）中の正孔波動関数が量子井
戸Ｗ内の底の他端部の深い方に偏移するだけで、第５図
につき上述したと同様の屈折率変化が得られる。
本発明による階段型量子井戸構造をなす超薄膜多層構造
を有する光導波路を備えた光回路機能素子は、階段型量
子井戸構造が印加電界に応じて呈する超薄膜多層構造の
屈折率変化が格段に増大するほかは、単一量子井戸構造
による従来提案の光回路機能素子と同様の作用効果を呈
するのであるから、従来提案の光回路機能素子を用いた
のと同様の構成により各種の機能を有する光回路を格段
に効率よく実現することができる。
を有する光導波路を備えた光回路機能素子は、階段型量
子井戸構造が印加電界に応じて呈する超薄膜多層構造の
屈折率変化が格段に増大するほかは、単一量子井戸構造
による従来提案の光回路機能素子と同様の作用効果を呈
するのであるから、従来提案の光回路機能素子を用いた
のと同様の構成により各種の機能を有する光回路を格段
に効率よく実現することができる。
例えば、第６図に示すように、階段型量子井戸構造をな
す超薄膜多層構造をａする光導波路６に、その超薄膜多
層構造を一部共有する分岐光導波路７を設けて、共有部
分の超薄膜多層構造の一部に陰影を付して図示する電極
５により適切に電界を印加すれば、無電界時には出力端
Ｏａに直進する入射光波Ｌｉｎを、電界印加領域の界面
に生ずる屈折率の差により全反射させて、分岐光導波路
７の出力端Ｏｂに導く機能を呈する光スイツチ回路を効
率よく実現することができる。
す超薄膜多層構造をａする光導波路６に、その超薄膜多
層構造を一部共有する分岐光導波路７を設けて、共有部
分の超薄膜多層構造の一部に陰影を付して図示する電極
５により適切に電界を印加すれば、無電界時には出力端
Ｏａに直進する入射光波Ｌｉｎを、電界印加領域の界面
に生ずる屈折率の差により全反射させて、分岐光導波路
７の出力端Ｏｂに導く機能を呈する光スイツチ回路を効
率よく実現することができる。
また、第７図に示すように、ともに階段型量子井戸構造
をなす超薄膜多層構造を有する一対の光導波路６ａと６
ｂとにおける一部の超薄膜多層構造を互いに近接させて
平行に配置し、それら近接平行した部分の超薄膜多層構
造に電極５ａ、 ５ｂをそれぞれ設けて電圧Ｖａ、 Ｖ
ｂをそれぞれ印加すれば、近接平行部分の超薄膜多層構
造相互間における光波の漏洩移動を適切に制御して方向
性光結合回路を効率よく実現することができる。
をなす超薄膜多層構造を有する一対の光導波路６ａと６
ｂとにおける一部の超薄膜多層構造を互いに近接させて
平行に配置し、それら近接平行した部分の超薄膜多層構
造に電極５ａ、 ５ｂをそれぞれ設けて電圧Ｖａ、 Ｖ
ｂをそれぞれ印加すれば、近接平行部分の超薄膜多層構
造相互間における光波の漏洩移動を適切に制御して方向
性光結合回路を効率よく実現することができる。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、単一
量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光導波路を備えた
従来提案の光回路機能素子における超薄膜多層構造がな
す量子井戸構造を非対称もしくは対称の階段型とするこ
とにより、この穂先回路機能素子の印加電界に対する屈
折率変化の効率を格段に増大させることができ、したが
って、この種光回路機能素子を用いて構成し得る各種の
機能の光回路を格段に効率よく実現し得るという、格別
の効果が得られる。
量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光導波路を備えた
従来提案の光回路機能素子における超薄膜多層構造がな
す量子井戸構造を非対称もしくは対称の階段型とするこ
とにより、この穂先回路機能素子の印加電界に対する屈
折率変化の効率を格段に増大させることができ、したが
って、この種光回路機能素子を用いて構成し得る各種の
機能の光回路を格段に効率よく実現し得るという、格別
の効果が得られる。
第１図は本発明光回路機能素子の構成例を示す断面図、
第２図（ａ）、（ｂ）は同じくその光回路機能素子にお
ける非対称階段型量子井戸構造の構成例をそれぞれ示す
線図、 第３図（ａ）、ら）は同じくその光回路機能素子におけ
る対称階段型量子井戸構造の構成例をそれぞれ示す線図
、 第４図〔ａ）、（５）は第２図（ａ）、（ｂ）に示した
非対称階段型量子井戸構造の印加電界に応じた動作の態
様の例をそれぞれ示す線図、 第５図は第３図（ａ）に示した対称階段型量子井戸構造
の印加電界に応じた動作の態様の例を示す線図、 第６図は本発明光回路機能素子を光スイツチ回路に適用
した構成例を示す線図、 第７図は本発明光回路機能素子を方向性光結合回路に適
用した構成例を示す線図、 第８図は従来の光回路機能素子の構成を示す断面図、 第９図は同じくその光回路機能素子における量子井戸構
造の構成を示す線図、 第１０図は電界印加時にふける第９図示の量子井戸構造
の構成を示す線図、 第１１図は第９図示の量子井戸構造の印加電界に応じた
動作の態様を示す線図である。 １・・・半導体基板 ２・・・超薄膜多層構造３
・・・半導体層 ４．５．５ａ、 ５ｂ・・・
電極６、５ａ、 ５ｂ・・・光導波路 ７・・・分岐
光導波路Ｃ０Ｂ、・・・伝導帯 Ｖ、Ｂ、・・
・価電子帯Ｗ・・・量子井戸 同 弁理士 杉 村 興 作
第２図 り 第３図 図 第９図 第用図 第１１図
ける非対称階段型量子井戸構造の構成例をそれぞれ示す
線図、 第３図（ａ）、ら）は同じくその光回路機能素子におけ
る対称階段型量子井戸構造の構成例をそれぞれ示す線図
、 第４図〔ａ）、（５）は第２図（ａ）、（ｂ）に示した
非対称階段型量子井戸構造の印加電界に応じた動作の態
様の例をそれぞれ示す線図、 第５図は第３図（ａ）に示した対称階段型量子井戸構造
の印加電界に応じた動作の態様の例を示す線図、 第６図は本発明光回路機能素子を光スイツチ回路に適用
した構成例を示す線図、 第７図は本発明光回路機能素子を方向性光結合回路に適
用した構成例を示す線図、 第８図は従来の光回路機能素子の構成を示す断面図、 第９図は同じくその光回路機能素子における量子井戸構
造の構成を示す線図、 第１０図は電界印加時にふける第９図示の量子井戸構造
の構成を示す線図、 第１１図は第９図示の量子井戸構造の印加電界に応じた
動作の態様を示す線図である。 １・・・半導体基板 ２・・・超薄膜多層構造３
・・・半導体層 ４．５．５ａ、 ５ｂ・・・
電極６、５ａ、 ５ｂ・・・光導波路 ７・・・分岐
光導波路Ｃ０Ｂ、・・・伝導帯 Ｖ、Ｂ、・・
・価電子帯Ｗ・・・量子井戸 同 弁理士 杉 村 興 作
第２図 り 第３図 図 第９図 第用図 第１１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも３段階のエネルギー準位を有する階段型
量子井戸構造をなす超薄膜多層構造を少なくとも一部に
有する光導波路を備え、前記超薄膜多層構造における屈
折率を印加電界に応じ変化させて当該光導波路を伝播す
る光を制御し得るように構成したことを特徴とする光回
路機能素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の機能素子において、そ
れぞれエネルギー準位の異なる少なくとも３種類の半導
体超薄膜を非対称に配置して反復積層することにより非
対称階段型量子井戸構造をなす前記超薄膜多層構造を構
成したことを特徴とする光回路機能素子。 ３、特許請求の範囲第１項記載の機能素子において、そ
れぞれエネルギー準位の異なる少なくとも３種類の半導
体超薄膜を対称に配置して反復積層することにより対称
階段型量子井戸構造をなす前記超薄膜多層構造を構成し
たことを特徴とする光回路機能素子。 ４、特許請求の範囲第３項記載の機能素子において、伝
導帯のエネルギー準位が対称に順次に異なる前記対称階
段型量子井戸構造をなすように前記超薄膜多層構造を構
成したことを特徴とする光回路機能素子。 ５、特許請求の範囲第３項記載の機能素子において、価
電子帯のエネルギー準位が対称に順次に異なる前記対称
階段型量子井戸構造をなすように前記超薄膜多層構造を
構成したことを特徴とする光回路機能素子。 ６、特許請求の範囲第２項記載の機能素子において、前
記非対称階段型量子井戸構造におけるエネルギー準位の
変化とは逆の方向の電界を前記超薄膜多層構造に印加す
ることを特徴とする光回路機能素子。 ７、特許請求の範囲第２項記載の機能素子において、前
記非対称階段型量子井戸構造におけるエネルギー準位の
変化と同一方向の電界を前記超薄膜多層構造に印加する
ことを特徴とする光回路機能素子。 ８、特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
の機能素子において、前記光導波路に前記超薄膜多層構
造の一部分を共有する分岐光導波路を設け、前記超薄膜
多層構造における前記共有する一部分の一部に電界を印
加して当該一部の前記超薄膜多層構造における屈折率を
変化させることにより、前記光導波路を伝播する光を前
記分岐光導波路に導くようにしたことを特徴とする光回
路機能素子。 ９、特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載
の機能素子をそれぞれの前記超薄膜多層構造の一部分を
互いに平行に近接させて対に配置し、それぞれの前記超
薄膜多層構造における前記一部分に電界を印加して当該
一部分の前記超薄膜多層構造における屈折率をそれぞれ
変化させることにより、当該一部分の前記超薄膜多層構
造相互間において一方の前記光導波路を伝播する光を他
方の前記光導波路に導くようにしたことを特徴とする光
回路機能素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223796A JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223796A JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285227A true JPS6285227A (ja) | 1987-04-18 |
| JPH0357460B2 JPH0357460B2 (ja) | 1991-09-02 |
Family
ID=16803851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60223796A Granted JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285227A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62164019A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-20 | Nec Corp | 光方向性結合素子 |
| JPS62191822A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 量子井戸形光変調器およびその製造方法 |
| JPS6390180A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS63313886A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPH01102437A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Toshiba Corp | 半導体光素子 |
| JPH01262523A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-19 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子 |
| JPH02818A (ja) * | 1987-11-18 | 1990-01-05 | Hitachi Ltd | 半導体光学装置及びこれを用いた記録装置 |
| JPH0351813A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-06 | Nec Corp | 光半導体材料 |
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
| EP0810462A2 (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-03 | Nec Corporation | Electro-absorption type semiconductor optical modulator having a quantum well structure |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP60223796A patent/JPS6285227A/ja active Granted
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62164019A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-20 | Nec Corp | 光方向性結合素子 |
| JPS62191822A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 量子井戸形光変調器およびその製造方法 |
| JPS6390180A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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| JP2752066B2 (ja) * | 1987-10-15 | 1998-05-18 | 株式会社東芝 | 半導体光素子 |
| JPH02818A (ja) * | 1987-11-18 | 1990-01-05 | Hitachi Ltd | 半導体光学装置及びこれを用いた記録装置 |
| JPH01262523A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-19 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子 |
| JPH0351813A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-06 | Nec Corp | 光半導体材料 |
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
| EP0810462A2 (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-03 | Nec Corporation | Electro-absorption type semiconductor optical modulator having a quantum well structure |
| EP0810462A3 (en) * | 1996-05-29 | 1998-09-09 | Nec Corporation | Electro-absorption type semiconductor optical modulator having a quantum well structure |
| US6100543A (en) * | 1996-05-29 | 2000-08-08 | Nec Corporation | Electro-absorption type semiconductor optical modulator having a quantum well structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0357460B2 (ja) | 1991-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |