KR0167086B1

KR0167086B1 - 파브리 페로 모듈레이터 및 변조 방법

Info

Publication number: KR0167086B1
Application number: KR1019910700989A
Authority: KR
Inventors: 화이트헤드 마그
Original assignee: 프레드릭 제임스 비스코; 브리티쉬 텔리 코뮤니케이션즈 파블릭 리미티드 캄퍼니
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1999-03-20
Also published as: ATE137870T1; EP0384764A1; DE69026855T2; KR920701859A; DE69026855D1; IE62589B1; IE900642L; JP2837265B2; WO1990010246A1; AU5105590A; CA2047196C; AU634212B2; CA2047196A1; GB8904185D0; EP0384764B1

Abstract

비대칭 파브리 페로 모듈레이터는 반사율 0.3의 앞면 및 반사율 0.95의 뒤면으로 규정된 다중 양자 웰 (MQW) p-i-n 다이오드 (8, 10, 12)를 포함한다.

캐비티 길이 L은 공진이 역바이어스된 MQW 흡수에지의 긴 파장쪽에 가깝게 발생시켜 MQW (12)에 대한 바이어스 신호의 인가가 영에 가까와지게 하기 위해서 캐비티의 반사율을 원으로 하도록 한다.

이 배열은 고피너스 파브리 페로 모듈레이터보다 앞 및 뒤면의 이상적인 반사율로 부터의 편차 및 온도 변동에 민감한 높은 콘트라스트 모듈레이터를 제공한다.

Description

파브리 페로 모듈레이터 및 변조 방법

제1도는 본 발명에 의한 모델적인 파브리 페로 모듈레이터의 개략도.

제2도는 제1도의 실시예의 계산된 바이어스된 반사율 및 바이어스되지 않은 반사율의 그래프.

제3도는 제1도의 실시예의 입력 파장에 따른 콘트라스트의 계산된 변화 그래프.

제4도는 제1도의 예시적인 실시예에 대응하는 장치의 실제 바이어스된 반사율 및 바이어스되지 않은 반사율의 그래프.

제5도는 제1도의 모델적인 구조를 사용하는 제4도의 장치의 계산된 바이어스된 반사율 및 바이어스되지 않은 반사율의 그래프.

제6도는 본 발명의 세 가지 시뮬레이트된 실시예의 그래프이다.

본 발명은 파브리 페로 모듈레이터에 관한 것으로, 특히 다중 양자 웰 모듈레이터를 채용한 파브리 페로 모듈레이터에 관한 것이다.

GaAs-AlGaAs 다중 양자 웰(MQW)구조의 광학 특성에 대한 전계 효과의 최초 관찰 이후로 많은 광전자 장치, 예를 들면 고속 강도 모듈레이터 및 하이브리드 광학 논리소자와 같은 쌍안정성 및 비쌍안정성 양쪽의 증강된 전기 흡수 특성을 이용하는 것이 입증되어왔다.

이러한 장치는 전기 흡수 모듈레이터 및 효율적인 광검출기로서 동시에 동작이 가능한 pin다이오드의 진성영역으로서 에피택셜적으로 성장된 MQW층을 채용하고 있다.

거의 2:1의 콘트라스트비(온:오프)는 통상 약 1Å 두께의 웰 및 장벽으로 구성된 불과 약1㎛의 MQW 흡수장치를 갖는 장치에 대해 관찰되었다. 주어진 장치의 크기에서 이것은 매우 유효하지만, 보다 양호한 콘트라스트비가 바람직하다.

콘트라스트비는 장치가 공급된 바이어스에 의해 온 또는 오프로 전환되는지의 여부에 관계없이, 고:저 출력상태의 비를 의미한다. 변조는 상태의 절대적 변화이고, 반사 및 투과는 0과 1 사이만이 있을 수 있다.

처음에 보다 양호한 변조 형태를 얻기 위해 MQW층의 두께를 증가시키는 것은 명확하게 알 수 있다. 그러나, 그 상태는 종래 가장 잘 이용할 수 있는 재료에 있어서 1× 10¹⁵㎤에 근사하는 하한을 갖는 이 cm의 배경 도핑 레벨에 의해 복잡해지고, 일상적으로 이 값의 2배 또는 3배이다.

이것은 바이어스에서조차 MQW 재료의 흡수 에지를 넓히는 pin장치의 진성 영역을 가로지는 전계에서 상당한 감소가 생기고, 더욱이 외부 바이어스가 변조를 위해 장치에 공급될 때, 각 웰에 있어서 여기자(excitionic) 흡수의 다른 적측 편이(red shift)를 생성한다.

바이어스가 증가하면 흡수 에지의 넓어짐은 공급된 전계에서 에지 시프트의 대략 포물선의 의존성에 의해 더 나빠진다. 또, 투과 또는 반사된 광선의 강도가 큰 변화를 생성하지 않고, 흡수층 두께의 증가가 보다 폭이 넓은 스펙트럴 영역내의 흡수 변화를 분포하도록 작용하고, 동작 파장에 있어서 변조를 상대적으로 변화시키지 않도록 유지한다.

적절한 계산은 만약 잔류 도핑이 2 × 10¹⁵㎤이면 전체 두께에 대해 약 1㎛의 제한을 구속하는 100Å의 A1_0.3Ga_0.7As의 장벽에 의해 분리된 100Å의 GaAs의 약 45개의 웰을 사용하는 것이 가장 좋다.

MQW의 두께를 증가시키는데 따른 두 번째 문제는 흡수의 소정의 변화를 유발하는데 필요로 되는 부가적인 바이어스 전압이다. 이것은 또한 예를 들면 69Å의 좁은 양자 웰을 사용하는데 따른 주된 결점이고, 그 경우 흡수의 변화는 흡수 에지에서 증가된 0 바이어스 여기자 발진기 강도 및 전계에 의해 유도된 넓이에 대한 여기자가 큰 저항에 의해 더욱 커지는 것이 가능하지만, 공급된 전계를 갖는 흡수 에지의 시프트는 더욱 감소된다.

MQW장치는 높은 대역폭의 광 상호접속을 형성하기 위해 Si 베이스의 LSI 전자장치에 의해 2차원 어레이에 집적되는 것이 제안되었고 이 경우, 그와 같은 모듈레이터 또는 논리 게이트의 구동 전압은 수 볼트까지로 제한된다.

변조를 개량하는 하나의 방법은 그 흡수 장치의 두께와 구동 전압의 제한을 갖는 장치의 MQW pin 다이오드를 파브리 페로 에탈론에 결합하는 것에 의해 실효적 광로 길이를 증가하는 것이다.

저 반사율의 정면 및 고 반사율의 배면을 갖는 반사 모듈레이터로서 동작하는 비대칭 파브리 페로 모듈레이터가 제안되었다(1989년 2월, Whitehead M., parry G. 및 Wheatley P.에 의한 Investigation of etalon effects in GaAs-AlGaAs multiple quantum well modulators. IEE PROCEEDINGS, Vol. 136. Pt.J. No1, 52 내지 58페이지 참조).

그와 같은 장치의 모델은 약 80%의 반사율에서 최대 변화를 나타냈다. 그러나, 큰 절대 변화만이 아닌 큰 변조 심도(modulation depth)또는 콘트라스트비, 즉 최대 및 최소 반사율의 비를 갖는 것은 바람직하다.

본 발명의 목적은 개량된 콘트라스트비를 갖는 비대칭 파브리 페로 모듈레이터를 제공하는 것이다. 따라서, 다른 반사율의 정면 및 배면 반사면에 의해 규정된 공진 캐비티를 구비하고, 공진 캐비티는 흡수가 캐비티의 반사율이 캐비티의 공진 주파수에서 실질적으로 0 이 되도록 하는 값에 대해 전기 바이어스 신호의 공급에 의해 증가되는 것이 가능한 전기 흡수 수단을 포함하는 파브리 페로 모듈레이터가 제공된다.

상기한 고정밀도 반사 모듈레이터와는 달리, 본 발명은 캐비티의 비대칭 특성에 의해 0 바이어스에서 높은 반사 상태를 유지하는 공진 파장으로 동작하므로 비 공진 장치와 비교하여 개량된 삽입 손실(insertion loss)을 준다. 높은 콘트라스트의 변조는 실질적으로 0의 반사율의 임계값으로 본 발명에 따른 캐비티내의 전기 흡수 수단을 바이어스 동조하는 것에 의해 달성된다.

전기 흡수 수단은 다중 양자 웰(MQW)구조가 바람직하고, 특히 GaAs-AlGaAs MQW 구조가 바람직하다.

캐비티 길이는 반사 공진이 흡수 계수 α가 처음에는 낮고 공진 반사는 높은 바이어스되지 않은 MQW 흡수 에지의 장파장 츠겡 수 나노미터 생기도록 선택된다. MQW의 전기 흡수 특성은 캐비티의 반사, 즉 캐비티의 정면에 입사된 광신호에 부여된 반사율이 MQW 로의 적절한 바이어스 신호의 공급을 할 때에 0에 근사하게 이동되도록 캐비티를 동조하기 위해 사용되는 것이 가능하게 된다.

정면 반사율은 이상적인 표면의 반사율에서의 변위 및 MQW의 흡수 계수의 온도 효과에 대한 불감도율에 관해 고정밀도(high finesse) MQW 파브리 페로 모듈레이터를 통해 충분한 이점을 얻기 위해 약 45% 미만인 것이 바람직하다. 정면은 통상 MQW 모듈레이터의 비처리된 표면이다.

본 발명의 실시예는 단지 예시이고 첨부도면을 참조하여 이하 설명된다.

제1도를 참조하면 자연반도체 표면에 의해 형성된 반사율 R_f의 반사정면(6) 및 반사율 R_b의 반사배면(8)에 의해 규정된 공진 캐비티(4)를 구비하는 파브리 페로 모듈레이터(2)가 나타나 있다.

캐비티(4)는 AlGaAs의 P⁺영역(10)과, 100Å의 GaAs 웰 및 100Å의 A1_0.3Ga_0.7As의 장벽 진성 MQW영역(12)과, GaAs의 n⁺기판(16)상에 에피택셜적으로 성장한 단일의 12단 다층 후방 반사 스택(14)으로 형성되고, 반사율 R_f=0.3 및 R_b=0.95를 갖는 다중 양자 웰 pin 다이오드로 구성되어 있다.

단수를 적게 하면 후방 반사율이 낮아지고 단수가 증가하면 반사율은 증가하지만, 반사율 R_f의 실제값은 또한 상대 굴절율에 따라 스택의 구성 성분에 의해 결정된다. MQW장치의 흡수 계수는 기존의 방법인 바이어스 전압의 공급에 의해 변화될 수 있다.

제1도의 공진 MQW 에탈론 모듈레이터는 캐비티를 형성하는 다층의 세부를 상세하게 검토하는 것보다 기본 공진 캐비티의 특성과 조합시키는 간단한 방법으로 형성되고, 전계에 의해 유도된 흡수에 있어서 더욱 강조되며, MQW층에서 굴절율이 변화된다. 예를 들면, 유전체 스택 미러의 스펙트럴 반사율 특성을 시뮬레이트하는데 필요한 다중 매트릭스식 계산을 피하고 있다.

주된 근사값은 이하와 같이 형성된다:

(a) 스펙트럴 분산 및 0 바이어스의 캐비티 굴절율의 공간적 변화는 무시된다. 공간적 변화는 캐비티를 형성할 수 있는 GaAs 및 AlgaAs가 다른 층의 굴절율을 의미한다. 3.37의 가중된 평균 굴절율 nm은 전형적인 MQW pin 구조의 실효적인 AlGaAs의 내용 및 발표된 이 재료의 실험적인 굴절율 데이터에 기초하여 850nm에 있어서 캐비티에 대해 계산되고, 이것은 시종 일정하게 유지되었다. 이에 대한 이유는 장치 동작에 대해 고려된 작은 파장 대역에 있어서 굴절율의 스펙트럴 변화는 매우 작으므로 변조 특성에 큰 영향이 없기 때문이다.

또, 계산된 평균 굴절율은 거의 동작 파장에 있어서 GaAS의 굴절율과 AlGaAs의 굴절율 사이에 위치하는 한, 소정 정밀도의 캐비티에 의해 달성할 수 있는 변조 크기에 전혀 효과가 없다. 공급된 전계에 의해 유도된 굴절율 변화의 영향은 보다 중요하다.

(b) 캐비티 미러는 경질(gard) 반사기라고 가정된, 즉 실용적인 장치에 사용되는 미러의 유한의 두께는 무시되고, 전체 반사가 캐비티 재료와 미러와의 사이의 경계면에서 생긴다고 가정한다. 이것은 (고정밀도가 필요할 때) 다른 굴절율의 유전체 1/4파장의 다중 배의 플라즈마 부착(유전체의 경우에 있어서)으로 구성하는 것이 바람직하고, pin 구조의 p 및 n영역으로서 증착 또는 에피택셜적으로 축적될 수 있다. 정면 및 배면의 반사율이 달성된 방법의 구체적인 상세한 설명은 적절한 장치 변조 특성의 계산에 있어서 임계적이지 않다.

(c) 선형 전기-과학(LEO) 효과는 포함되지 않고, 여기에서 검토된 영역외에서의 긴 파장에서만 전기 굴절 효과에 필적하는 것이 예측된다. 변조로의 LEO 공헌의 편광 의존성은 최근 고정밀도 장치에 의해 관찰되었다.

제1도의 장치의 캐비티 길이는 L이고, 약2.6㎛의 값으로 설정되며, 관계된 파장영역내에 F-P공진을 위치시키고, 또 전형적인 에피택셜적인 구조의 두께로 유지되고 있다. MQW 활성층은 두께 d로 이루어지고, 0.96㎛의 일정값으로 유지되며, 상기 한 바와 같이 전계에 의해 여기된 넓이를 검토한다.

이것은 전기 흡수를 결정하기 위해 사용된 장치중의 MQW의 두께이고, 따라서 그것은 전기 굴절 스펙트러이다. 반파장의 20배 또는 임의의 정수배의 캐비티 길이의 사용은 소망하는 파장에 있어서 F-P공진을 위치시키기 때문에 상기 식에 의해 설명된 바와 같은 시뮬레이션을 보정한다.

제1도의 구조가 전부 다층인 매트릭스 계산 방법을 사용하는 것에 의해 형성될 때, 고정밀도의 장치(단순한 AlGaAs층 대신에 상면에 별도의 다중 적충을 갖는다)의 경우, 캐비티의 두께(길이) L은 MQW의 두께에 의해서만 한정되고, 즉 MQW/MLS 경계면은 미러 반사점을 규정한다.

이 경우, 캐비티의 두께 L은 실제 1/2파장(동작 파장)의 정수 배이다. 그러나, 비대칭 구조를 형성할 때, 캐비티는 필시 MQW + AlGaAs 상부 층의 전체 두께에 의해 규정되고, 이 경우 필요한 파장에 F-P 공진을 위치시키기 위해 두께 L은 1/4파장의 홀수 배이어야 한다. 비대칭 캐비티는 고정밀도의 경우와 미묘하게 다르지만, 상기 관찰은 다층 시뮬레이션 프로그램으로의 억세스에 의해 다른 연구자에 의해 확인되었다. 평균 굴절율 nm 및 선형흡수α(MQW영역내만)를 갖는 제1도와 같은 캐비티에 대해 수직인 입사에 있어서 평면파 근사값의 투과 T 및 반사 R은 다음 식에 의해 부여된다.

여기서,

B=R_f(1-R_a/R_f)²/(1-R_a)²

그리고,

R_a=(R_fR_b)e^-ad, =2πn_m/Lλ

캐비티정밀도=(π/2)f^1/2

100Å의 Al_0.4Ga_0.6As 장벽과 함께 100Å의 GaAs양자 웰을 포함한 MQW pin 다이오드의 실은 광전류 측정으로부터, 파장 범위 750 내지 920nm내의 전기흡수 프렉트러가 미리 결정되어 있다. 이 데이터의 클레머·케니히(Kramers-Kroning) 적분을 실행함으로써, 전기굴절에 대응하는 스펙트러를 얻는다. 파장 범위 780 내지 900nm 외측의 흡수의 극소 변화에 의해 클레머·케니히 적분의 제한으로서 이것을 설정한다.

이 스펙트러는 n=2의 부대(sub-band)에지보다 낮은 에너지에서 MQW 흡수 에지보다 위에 생기고, 공급된 높은 전계에서 흡수 스펙트러를 우세하게 개시하는 금지(forbidden) 전이로부터의 실제로 전계에 의해 유도된 가능한 영향을 고려한다.'

캐비티 길이가 반사 공진이 바이어스되지 않는 MQW 흡수 에지의 긴 파장측면에 대해서 수 nm 발생하도록 선택되고 그 경우 α는 처음에 낮으면, 공진 반사는 높게 (α=0일 때 근사적으로 최대값 0.83) 유지하지 않으면 안된다. MQW의 전기 흡수 특성은 R이 0에 가능한 근접하도록 캐비티를 동조하기 위해 사용되는 것이 가능하다. 이것은 아래에 나타낸 조건을 요구한다.

αd=0.51n(R_b/R_f) (1)

여기에서, 선택된 반사율에 대해서 αd는 근사적으롤 0.58이다. 이것은 100Å의 웰 및 장벽의 ㎛보다 적은 MQW에서 용이하게 달성할 수 있다.

제2도는 제1도의 장치에 대한 12V의 바이어스 된(오프) 반사율 스펙트러 및 0 V의 바이어스되지 않은(온) 반사율 스펙트러를 나타낸다. 바이어스되지 않은 스펙트럼에서, MQW의 가벼운 홀 여기자 흡수 및 무거운 홀 여기자 흡수는 각각 거의 844nm 및 거의 851nm에서 최소한으로서 보여질 수 있다. 캐비티 공진은 거의 862nm에서 다소 불명료하게 나타나고 영역내의 파장이 증가함에 따라 흡수의 급속한 감소에 의해 강하게 일그러진다.

최적인 동작 파장은 삽입 손실(이 경우 3dB)의 소정의 상한에 대해서 최대 콘트라스트를 부여하기 위한 개략적 계산 방식에 의해 자동적으로 선택된다. 최적 파장을 발견한 후에는 캐비티 길이는 그 파장에서 캐비티 공진을 위치시키도록 설정된다.

각각의 다층 반사율 계산은 조합된 AlGaAs 및 MQW의 두께가 상기 상세하게 설명된 것과 같은 필요한 지점에 공진을 위치시키는 λ/4의 홀수 배이어야함을 나타냈다 MQW의 두께 d는 1.20㎛의 값으로 임의로 설정되고, 100Å GaAs + 100Å Al_0.3Ga_0.7As의 60단으로 나타낸다. 862.8nm의 파장에서, 바이어스되지 않은 반사율은 0.552이고 바이어스된 반사율은 단지 0.00242로 감소되는데, 227:1의 콘트라스트 및 약 2.6dB의 삽입 손실이다.

제3도는 2.560㎛의 고정된 캐비티 길이에 대해 입력파장에 따라 콘트라스트가 어떻게 변화되는가를 나타낸다. 변조 스펙트럼은 2nm의 FWHM을 갖는다. 이것은, 매우 높은 콘트라스트를 달성하는 것이 실제로는 보다 어려운 고정밀도 대칭 캐비티에 대해서 거의 0.5nm 미만에서 유리하게 비교된다. MQW 흡수 에지로부터 떨어져 동작하거나 바이어스되지 않은 캐비티 흡수를 고려하여 정확하게 정합되지 않으면, 바이어스되지 않은 반사율을 0에 근접시키기 위해 밀러 반사율이 모두 높고, 거의 동일해야 하기 때문이다.

장치에 관해서, 바이어스를 변화시키는 것은 가능하다. 즉, 흡수 에지에 가까운 파장범위 내의 최소값에 의해 반사율을 동조하기 위해 흡수를 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 성장 또는 설계의 부정확성에 의한 반사 공진의 위치내의 에러는 어느 정도 보상될 수 있다. 바이어스 전압의 최적화에 의해 적어도 20:1의 콘트라스트가 최장 파장에서의 단지 1.3dB로 감소하는 삽입 손실에 의해 855 내지 865nm의 범위내에서 달성될 수 있는 것을 계산의 범위가 나타내고 있다.

MQW의 pin 구조내의 후방 반사 스택의 에피텍셜적인 집적은 제1도의 비대칭 파브리 페로 모듈레이터(AFPM)를 제조하는 최적인 방법이다. 장치의 기본 동작 특성을 설명하기 위해, 처음에 정면에서 자연 반도체:공기반사율을 그대로 두도록, 고반사 금코팅층을 배면에 적용함으로써 현재 있는 MQW의 pin 투과 모듈레이터를 변경했다. 이것은 상술한 방법에 근사하는 얇은 비대칭 캐비티(3㎛)를 부여한다.

MQW 구조는 MOVPE에 의해 성장되고, 60Å의 Al_0.3Ga_0.7As장벽을 갖는 50× 90Å의 GaAs 양자 웰을 포함한다. 완전한 구조는 최적으로 되지 않지만, 달성된 반사율 변조는 1V당 콘트라스트에 관해서 종래 얻어진 것에 대해서 현저하게 개선되었다.

제4도는 7.6V의 최적 바이어스에 대한 온:오프 스펙트러를 나타낸다. 861nm에서, 콘트라스트는 6dB(4:1)이고 삽입 손실은 거의 2.4dB이다. 9dB까지 미치는 소정의 콘트라스트를 부여하는 80 내지 100의 양자 웰을 포함하는 공진 반사 모듈레이터는 AFPM의 바이어스의 2배 이상의 바이어스를 필요로 한다.

실험 결과와 시험 구조의 형성된 응답 사이에 매우 양호한 일치가 제5도에 나타나 있다. 달성된 콘트라스트는 MQW 흡수 에지로부터 다소 멀리 떨어진 F-P 공진과 결합되는 바와 같이, 상기 식(1)을 만족하는 캐비티내의 불충분한 MQW 재료에 의해 제한된다. 공진 파장에서의 삽입 손실은 필시 과소 평가되는 흡수 후부에 의해 계산된 손실보다도 높다.

M.Whitehead A.Rivers, G.Parry J.S.Roberts, C.Button에 의한 논문(Electronics Letters Vol 25 No.15, 1989년 7월 20일, Low Voltage Multiple Quantum well Reflection Modulator With on:off ratio100:1)에서는 높은 콘트라스트의 실증이 보고되어 있다. 본 발명에 의한 저전압 다중 양자 웰 반사 모듈레이터는 활성 MQW층과, 후방 밀러로서의 반도체의 1/4파장 반사 장치 스택을 갖는 에피텍셜적으로 집적된 비대칭 파브리 페로 모듈레이터를 구비하고, 전방 밀러는 반도체/공기경계에 의해 간단하게 규정된다. 이것은 약 3.5dB의 삽입 손실 및 단지 9 V의 바이어스에 의해 수직 입사에 있어서 100:1을 초과하는 콘트라스트율을 달성한다. 40%이상의 반사율 변화는 7nm의 광학적 대역폭내에서 얻어진다.

특정의 구성 및 제조방법의 상세 및 실험은 상기 항목에 포함되고 그 모든 내용은 여기에서는 참조로서 나타내고 있다.

MQW 모듈레이터는 대규모 전자 프로세서간의 광학적 상호 접속을 위한 매력적인 경계 장치(interface device)인 것이 시사되었다. 5 V 바이어스 이하에서 동작하는 AFPM에 대한 예상을 결정하기 위한 시뮬레이션을 실행했는데, 이것은 현재의 CMOS에 필적한다. 계산은 실험과 양호하게 일치하고 있는 표준 구조를 사용하여 9-10 V의 바이어스에서 20dB를 초과하는 콘트라스트를 나타낸다. 바이어스를 5 V 까지감소하는 것은 최적인 장치에 대해서 약 15dB의 콘트라스트를 허용해야 한다.

그 경우 공진 파장은 MQW 흡수 에지에 근접하게 이동된다. 또한, 3dB의 삽입 손실의 상한에서 단지 약 3.3V에 의 바이어스로 10dB의 콘트라스트를 얻는 것이 가능하다.

모든 계산 및 실험에 의한 결과는 100Å의 GaAs 웰 및 60Å의 AlGaAs 장벽을 갖는 MQW 구조를 포함하는 장치에 대한 것임에 주의해야한다. AolGaAs 장벽은 광학적으로 불활성이고(웰 흡수만) 장치의 바이어스 전압을 감소시키기 위해 그 두께를 더욱 약 40Å까지 감소시키는 것도 기술적 범위에 있다.

5V에 고정된 바이어스 전압에 있어서, MQW 영역을 가로지르는 전계는 두께가 증가함과 동시에 감소한다. 0.5㎛의 MQW에 대해서, 전계는 흡수 에지의 상당한 시프트를 유도시킬 만큼 충분히 높으므로, 콘트라스트는 범위내에서 완전히 균일하게 유지된다. 좀 더 두꺼운 MQW 영역에 대해서는 흡수 에지에 접근하는 파장에서 콘트라스트가 개량될 뿐이고 그 경우 감소하고 있던 전계는 여전히 효과가 있다. 콘트라스트의 감소는 MQW의 두께가 증가함(전계가 감소함)에 따라 보다 급속해진다. 손실은 동작 파장 및 MQW의 에의 양방향에 대해서 상당히 불감인 것에 특히 주의해야 한다.

다른 전기 흡수 재료는 MQW 대신에 예를 들어, 벌크 GaAs 또한 inP로 대용할 수 있다. 그러나, 필요에 따라서 두꺼운 활성층에 대해서 증가된 바이어스 전압을 필요로 한다.

본 발명에 의한 파브리 페로 형태는 또한 파장 선택성에 높은 양자 효율 광 검출기로서 잠재적으로 이용된다. AFPM에 대해서 반사되지 않는 공진 파장에서의 바이어스는 흡수되고 이 경우 R_b는 1에 가까워지며 (0.95 보다 큼), T와 R의 합계는 단지 약 10%이고, 최적화에 의해 보다 적어진다(일반적으로, 반사되지 않는 고정밀도 구조는 투과되거나 그 반대임).

실험은 이것을 확인하고 있다. ~865nm에서 바이어스에 의해, 광전류는 제4도의 장치에 대해서 약 10배 증가한다.

Claims

다른 반사율의 정면 반사기(6) 및 배면 반사기(8)로 규정된 공진 캐비티(4)를 구비하고, 상기 캐비티(4)는 미리 설정된 파장 λ에서 0이 아닌 전기 바이어스 신호를 공급하는 것에 의해 흡수가 증가될 수 있는 전기 흡수 수단을 포함하고, 상기 캐비티(4)의 반사율이 0 바이어스에서 가장 크게되며, 배면 반사기(8)가 정면 반사기(6)보다 실질적으로 더 큰 반사율을 갖는 파브리 페로 모듈레이터에 있어서, 캐비티 길이는 상기 파장 λ에서 반사 공진이 발생하도록 선택되고, 정면 반사기(6)는 0.3과 0.45 사이의 반사율을 가지고, 상기 파장 λ에서 캐비티 반사율이 특정 바이어스 신호의 공급에 의해 거의 0으로 최소로 되며, 0바이어스의 반사율과 상기 특정 바이어스의 반사율 사이의 비가 적어도 20:1이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제1항에 있어서, 상기 모듈레이터는 다중 양자 웰구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제2항에 있어서, 상기 모듈레이터는 GaAs-AlGaAs 다중 양자 웰 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제3항에 있어서, 상기 모듈레이터는 복수의 90Å의 GaAs 웰 및 60Å의 Al_0.3Ga_0.7As 장벽 진성영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제2항 내지 제3항, 제4항중 어느 한 항에 있어서, 다중 양자 웰구조는 40Å 이하의 두께의 장벽 진성영역을 갖는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제2항 내지 제3항, 제4항중 어느 한 항에 있어서, 다중 양자 웰 구조는 0.5㎛ 이하의 두께인 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제2항 내지 제3항, 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 정면 반사기(6)는 다중 양자 웰구조의 표면을 ;구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
제2항 내지 제3항, 제4항중 어느 한항에 있어서, 다중 양자 웰구조는 pin다이오드의 일부분인 것을 특징으로 하는 파브리 페로 모듈레이터.
다른 반사율의 정면 반사기(6) 및 배면 반사기(8)로 규정된 공진 캐비티(4)를 구비하고, 상기 캐비티(4)는 미리 설정된 파장 λ에서 0이 아닌 전기 바이어스 신호를 공급하는 것에 의해 흡수가 증가될 수 있는 전기 흡수 수단을 포함하고, 상기 파장 λ에서 캐비티의 반사율이 0 바이어스의 높은 값과 0이 아닌 특정 바이어스의 낮은 값 사이에서 전환 가능한 비대칭 파브리 페로 모듈레이터에 있어서, 캐비티 길이는 상기 파장 λ에서 반사 공진이 발생하도록 선택되고, 상기 0이 아닌 바이어스에서의 반사율이 0.00 242 보다 작은 것을 특징으로 하는 비대칭 파브리 페로 모듈레이터.
다른 반사율의 정면 반사기(6) 및 배면 반사기(8)로 규정된 공진 캐비티(4)를 구비하고, 상기 정면 반사기(6)는 실효적인 반사 방지 구조가 결여된 경계면으로 규정되고, 상기 배면 반사기(8)는 정면 반사기(6)보다 실질적으로 더 큰 반사율을 갖고, 상기 캐비티(4)는 미리 설정된 파장 λ에서 전기 바이어스 신호를 공급하는 것에 의해 흡수가 증가될 수 있는 전기 흡수 수단을 포함하며, 바이어스되지 않을 때 캐비티의 반사율이 가장 크게되는 비대칭 파브리 페로 모듈레이터에 있어서, 공진 캐비티(4)의 광학 길이가 λ/4의 홀수 다중 배인 것을 특징으로 하는 비대칭 파브리 페로 모듈레이터.
제1반사기(6)와 제2반사기(8)로 규정되는 공진 캐비티(4), 제1반사기(6)보다 실질적으로 큰 반사율을 갖는 제2반사기(8), 전기 바이어스 신호를 공급하는 것에 의해 흡수가 증가될 수 있는 전기 흡수 수단을 포함하는 캐비티(4), 바이어스를 가하지 않을 때 가장 크게되는 캐비티(4)의 반사율, /4의 홀수 다중배인 공진 캐비티(4)의 광학 길이를 구비하는 파브리 페로 모듈레이터의 제1반사기(6)로 광학 신호를 공급하는 단계, 상기 제1반사기(6)에 영향을 미치는 광학 신호가 상기 바이어스 신호로부터 정보를 반송하는 반사된 신호를 발생하는 것에 의해, 캐비티 반사율을 변화하는 원인으로 되는 모듈레이터로 바이어스 신호를 반송하는 정보를 공급하는 단계를 포함하는 파장 λ의 광학 신호를 변조하는 방법.
제11항에 있어서, 모듈레이터가 제1항 내지 제3항, 제4항, 제5항, 내지 제6항, 제7항 내지 제8항중 어느 한 항에따라 구성된 것을 특징으로 하는 파장 λ의 광학 신호를 변조하는 방법.