CN103392149A - 光闸开关 - Google Patents

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Abstract

本发明的问题在于，实现能够避免相位调制部和干涉仪光电路部的光耦合损耗，并且能够进行通过集成化的小型化的单片集成型的光闸开关。本发明的光闸开关具有：光波导晶片，将表示基于子带间跃迁的相位调制效应的量子阱作为芯层；迈克尔逊干涉仪，形成于上述光波导晶片上；可变光强度衰减部，用于在上述迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的一侧调整干涉仪的光平衡。

Description

光闸开关
技术领域
本发明涉及一种光闸开关（optical gate switch）。
背景技术
发现了若利用TM偏振光来光激发InGaAs/AlAsSb半导体量子阱的子带间跃迁，则相对于没有吸收损耗的TE偏振光而产生具有数皮秒的响应速度的相位调制效应（参照非专利文献1）。本发明者们报告了应用上述相位调制效应的超高速光闸开关（参照非专利文献2）。在上述光闸开关中，具有反光镜、偏振分束器等的组合了具有从数mm到1cm角左右尺寸的光学部件而构成的空间光学***类型的马赫-曾德尔干涉仪的形态。向上述干涉仪的一侧的光路导入包括表示相位调制效应的量子阱的光波导，从而作为光闸开关来工作。利用上述光闸开关来报告160Gb/s光时分复用（optical time-divisionmultiplexing；OTDM）多重信号在40Gb/s信号上的多重分离或者160Gb/s信号的波长转换等的工作，并实现了超高速相位调制效应在设备应用上的原则上的实证。
空间光学***类型的光闸开关的干涉仪的尺寸大，因而闸开关工作的不稳定性成为了问题。从实用上的观点考虑，期望通过半导体工艺技术，对构成光闸开关的部件进行光集成电路化，从而使光闸开关小型化。
在利用通过子带间跃迁的相位调制效应的光闸开关的集成化光电路的设计中，需要注意以下几点。在TM偏振波的控制光在光波导内传播时，因子带间跃迁而被吸收，以使量子阱的折射率发生变化，相对于TE偏振的信号光而产生相位调制。另一方面，TE偏振波在相位调制用的光波导内不会因量子阱内的子带间及带间光跃迁而导致光衰减。为此，需要为向想要进行光电路内的相位调制的部分导波进TM光控制光而努力。
从上述观点考虑，公开了一种作为具有类似于本发明的形态的设备，即，半导体光放大器（SOA）中的利用相位调制效应的迈克尔逊干涉仪型的波长转换器（参照非专利文献3及非专利文献4）。将从光纤射出的控制光直接导入光波导的相位调制部，并将迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂作为相位调制部，这两点类似于本发明。
在非专利文献3中，迈克尔逊干涉仪本身由光纤或耦合器来构成，而在非专利文献4中，在具有SOA效果的衬底上实现单片集成化。在这些论文中，在利用基于SOA的光非线性的相位调制效应并将基于子带间跃迁的相位调制效应实现光集成化时所需的技术的详细说明为范围之外。并且，保持干涉仪的光路之间的光强度的平衡的机构与本发明不同。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特愿2010-145899号（日本特开2012-008430号公报）
非专利文献
非专利文献1：Opt.Lett.,vol.32,no.7，pp.751-753，2007.
非专利文献2：IEICE Trans.Electron.,vol.E92-C,no.6,pp.187-193,2009.
非专利文献3：Electron.Lett.29（1993）2047
非专利文献4：JapaneseJournal of Applied Physics,Vol.43,No.6A,2004,pp.3424-3428
发明内容
发明所要解决的问题
作为与本发明相关的技术，本发明者们的小组提出了直接将表示相位调制效应的III-V族半导体波导和Si线波导光电路对接耦合而成的混合集成化光闸开关（参照专利文献1）。在形成于绝缘体上硅（SOI，Silicon on insulator）衬底上的Si线波导中，芯与覆层材料之间的折射率差为大至2左右，并且可以将光波导的弯曲半径变小，因而具有能够容易实现超小型的干涉仪光电路的优点。
在上述专利文献1中，使基于Si线波导的迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的光波导与表示相位调制效应的III-V族半导体波导相连接，从而将相位调制部导入干涉仪内。信号光及控制光均从Si线波导光电路侧通过对接接合部，导入III-V族半导体波导。但是，在硅线波导与III-V族半导体波导的连接中，要求亚微米以下的定位精度，并且，尚未确立使硅线波导与III-V族半导体波导的波导模式尺寸一致的方法，实用上很难得到足够的光耦合效率。到目前为止，尚未实现具有上述混合集成形态的实用光闸开关。
在通过利用了基于子带间跃迁的相位调制效应的光闸开关来在实际中证实高速工作的上述非专利文献2的技术中，由于是一种组合光学部件而制成的空间光学***类型的设备，因而干涉仪的光路长度大致～10cm左右。因设置了干涉仪的周围温度或振动等环境变化，容易导致波长顺序的光路长度变化。因此，为了使光闸开关的稳定化工作，需要将干涉仪的光路长度差保持未规定差。
具体而言，存在如下问题：需要通过带有压电元件的反光镜的微动机构及该位置稳定化电路，设备结构变得复杂化。并且，在需要同时使多个光闸开关工作的情况下，需要集成多个光闸开关。到目前为止的空间光学***的配置中，存在装置整体的尺寸变大的问题。
为了解决上述问题，课题在于，开发这样的光闸开关，其相对于环境变化而稳定度高，且即使在实现了集成化的情况下尺寸仍然是小型的。
在将专利文献1中所公开的硅光线和III-V族半导体波导混合集成的光闸开关中可以期待小型化，但存在的问题在于，很难得到用于产生相位调制产生的III-V族半导体波导与用于干涉仪的光集成电路之间的高的光耦合效率。产生相位调制时所需的足够的控制光功率，因连接部的光耦合损耗，而导致在III-V族半导体波导内达不到相位调制部，因而会降低相位调制效率。进而，信号光需要在耦合部中往返，导致耦合损耗倍增。由此，针对由光闸输出的信号光，很难得到足够的信号/噪声比。
考虑到上述情况，本发明的问题在于，实现一种单片集成型的光闸开关，其能够避免相位调制部和干涉仪光电路部的光耦合损耗的问题，并且能够通过集成化来实现小型化。
用于解决问题的手段
通过以下光闸开关来解决上述问题。
（1）一种光闸开关，其特征在于，具有：光波导晶片，其将呈现基于子带间跃迁的相位调制效应的量子阱作为芯层；迈克尔逊干涉仪，其形成于上述光波导晶片上；可变光强度衰减部，其用于在上述迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的一侧调整干涉仪的光平衡。
（2）根据（1）所述的光闸开关，其特征在于，上述芯层具有：相位调制部，其位于上述迈克尔逊干涉仪的靠近相位调制用侧的臂的端面侧的部分区域；特性区域，其具有使带间跃迁的吸收端波长向短波长移动的特性。
（3）根据（1）或（2）所述的光闸开关，其特征在于，在上述迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的截面形成有部分反射膜，以能够导入控制光。
（4）根据（1）至（3）中任一项所述的光闸开关，其特征在于，在上述迈克尔逊干涉仪的信号光输入输出侧的臂的截面形成有无反射膜。
发明的效果
根据本发明，可以实现针对环境变化而稳定度高且即使集成化也能够保持小尺寸的光闸开关。并且，根据本发明，针对利用光闸射出的信号光能够得到足够的信号/噪声比（信噪比）。
并且，与端口3相连接的相位调制部15之外的部分通过P或As离子注入和快速热退火来产生量子阱混合，从而若对带间跃迁的吸收端波长进行短波长化，则能够降低元件的光损耗，并且提高信号对噪声比（信噪比）。
附图说明
图1是本发明的基本结构图。
图2是试制出的光闸开关的光学显微镜照片。
图3是试制出的光闸开关的工作试验中的照片。
图4是试制出的光闸开关的静态的打开/关闭（ON/OFF）消光特性。
图5是试制出的光闸开关的动态的开关特性。
图6是向试制出的光闸开关输入160Gb/s信号光，并使脉冲序列分离工作时得到的40Gb/s的输出波形。
图7是第二实施例的结构。
具体实施方式
图1示出了本发明的光闸开关的结构图。
光闸开关的整体结构如下：
（1）由四个输入输出端口（端口1～4）和分支部5构成迈克尔逊干涉仪。
（2）端口1及2为信号光输入输出部，并设有无反射膜12。并且，端口3及4作为信号光的反射部来工作，同时为了使端口3具有作为控制光的输入部的功能，设有部分反射膜13。
（3）分支部5与端口4之间设有可变光强度衰减部14，上述可变光强度衰减部14由马赫-曾德尔干涉仪形成，而该马赫-曾德尔干涉仪由分支部6和7、相位调整偏置部9、衰减部10、11构成。
（4）在分支部5与端口3之间，设有迈克尔逊干涉仪的静态的相位调整偏置部8，该相位调整偏置部8同时作为相位调制用的干涉仪臂来工作。
（5）在分支部6与7之间的光路中的一个光路上设有相位调整偏置部9，上述相位调整偏置部9用于使光强度可变衰减。
此外，将上述光闸开关光集成电路的全部的分支部的尺寸设置成，使其能够针对TE偏振的信号光而作为3dB分支来掐当地工作。
图7示出了改良了本发明的光闸开关的结构。
（6）与端口3相连接的相位调制部15之外的部分，是通过P或As离子注入和快速热退火来产生量子阱混合的，并对带间跃迁的吸收端波长进行短波长化处理。能够通过进行量子阱混合的处理，来避免TE偏振信号光在光电路中传播时产生的因带间跃迁吸收导致的影响。由此，能够降低元件的光损耗，提高信号和噪声比。
对各部分进行如下详细说明。
波导端面通过解理（cleavage）而形成，以使端口1和端口2分别成为信号输入部和输出部，并且蒸镀有无反射膜，以抑制信号的反射损耗。
从端口1输入的TE偏振信号光，被分支部5等强度地分支，进而分别被引导至端口3及4。
在端口3和4中需要使TE偏振信号光反射，以使分支部5与端口3之间及分支部5与端口4之间的光路成为迈克尔逊干涉仪的干涉臂。为此，就端口3和4而言，通过解理来形成截面，并形成部分反射膜。
能够通过使端口3的波导端面成为部分反射膜，来将TM偏振的控制光从端口3导入波导内。
从端口3输入至光波导内的TM偏振控制光，因子带间跃迁吸收而迅速衰减。为此，理想的是，在从端口3至分支部5的光路内，使TM偏振控制光完全衰减。将光路长度设计成仅使该部分的光路的折射率发生变化。
因此，在分支部5中被分支之后被端口3反射从而返回到分支部5的TE信号光，受到因TM偏振控制光而产生的折射率变化的影响，从而收到相位调制效应。
被分支部5分支进而被引导至端口4的TE偏振信号，通过了由分支部6及7构成的马赫-曾德尔干涉仪所形成的可变光强度衰减部之后，被端口4反射从而经过相同的路径而返回到分支部5。可变光强度衰减部的目的见后续部分。
被端口3及4反射从而返回到分支部5的TE偏振的信号，被分支部5再次合波，但是，根据干涉条件而被引导至端口1或端口2。
在分支5与端口3之间设置相位调整偏置部8。相位调整偏置部8用于调整基于TM偏振控制光的动态折射率变化之外的迈克尔逊干涉仪的臂之间的相位偏置。作为相位调整偏置部，典型地使用基于金属薄膜的加热器。加热分支部5与端口3之间的光波导，从而可以通过上述折射率变化来控制相位偏置。
接着，对可变光强度衰减部14的目的、工作进行说明。
若将TM偏振控制光输入至端口3，则控制光因子带间跃迁而被吸收，被转换为热。在从端口3波导端面至TM控制光衰减的部分为止的波导中，产生这种热，该部分的波导的温度上升。其结果，通过半导体量子阱的带间跃迁，使得吸收端向长波长侧转移（shift，偏移）。这种情况下，在将TE偏振信号光设成比量子阱的带间跃迁的吸收端稍长的波长的情况下，在热效应下接受向长波长侧转移的量子阱的带间跃迁吸收。发热的效果表现为响应速度慢，并且针对作为10GHz左右以上的重复光脉冲的控制光，几乎做出静态的表现。从端口3被反射回的信号光因上述热效应而发生静态衰减，该静态衰减会打破与从迈克尔逊干涉仪的另一侧的臂被反射回的光之间的光强度平衡。这是因为，由于干涉程度降低而引起光闸开关工作时的打开/关闭消光比降低，阻碍光闸开关工作。
为了补偿这种因热效应导致的迈克尔逊干涉仪的光强度失衡，使用可变光强度衰减部14。在可变光强度衰减部14内的马赫-曾德尔干涉仪的两臂的相位偏置为0时，从端口1输入并利用分支部5分支之后进而被引导至可变衰减侧的臂的TE偏振信号光，全部被分支部7引导至端口4。通过相位调整偏置部9来使相位差与0稍错开，以使一部分的光从分支部7被引导至衰减部11，使光强度衰减。为此，在分支部7中，向端口4分支的光成分变小。进而，为了使被端口4反射的信号光的一部分被分支部6分支到衰减部10，而使向分支部5返回的光成分的强度减少。由此，可以利用相位调整偏置部9来控制从分支部5向可变光衰减部臂侧分支的信号光的返回的光强度。
第一实施例
对用于形成单片集成型的光闸开关的优选实施例进行说明。
为了容易使因子带间跃迁而产生相位调制效应的量子阱结构生长，使用InP衬底作为用于形成光集成电路的晶片。
通过分子束外延方法来在InP衬底上生长InP缓冲层之后，进一步生长，使所生长的周期程度数适合于将详细公开的InGaAs/AlAsSb耦合双量子阱结构（S.Gozu等，Applied Physics Express，2，042201-1-3（2009）.）或者表示等于或大于该量子阱的相位调制效应的量子阱结构作为波导来起作用时所需的厚度，在此之后，再生长1μm厚度的上部覆层。作为上部覆层的材料，使用InP、InAlAs、GaAlAsSb中的任一种材料。层叠成多重的InGaAs/AlAsSb耦合双量子阱层成为光波导的芯层。若将其总厚度设为0.5～0.6μm左右，则在制作高台面型（high mesa type）的光波导时为适当的尺寸。
需要根据InGaAs/AlAsSb耦合双量子阱的芯层的基于子带间跃迁的吸收强度，来确定迈克尔逊干涉仪的相位调制用侧的臂的长度（从端口3至分支部5的光路）。从设备整体尺寸的小型化的观点考虑，优选地，将相位调制用侧的臂长度最大限度地缩短。若想要将设备全长设为1mm左右，则子带间跃迁吸收强度优选为-40dB/mm以上。在这种情况下，若TM控制光传播0.5mm，则光强度衰减至1%以下，因而相位调制用侧的臂的长度为0.5mm以下是足够的，能够将设备整体长度设为1mm。
在波长1550nm中，对InGaAs/AlAsSb耦合双量子阱层芯层的TE偏振波的折射率为3.3～3.35，InP为3.16。利用该值并通过基于光束传播法的模拟来确定构成光集成电路的光波导的台面宽度、弯曲半径、分支部尺寸。作为光波导，优选为能够使弯曲半径变小的高台面型。即，作为形成光波导时的蚀刻深度，优选地，从量子阱芯层的下端进而垂直蚀刻至0.2～0.3μm以上，并加强芯层的衬底面内方向的光限制的结构。
在高台面型的光波导中，若利用上述折射率来计算针对TE偏振波的单模波导的条件，则台面宽度为大致2μm以下。在后面要说明的优选的分支部的实施例中，采用了MMI（multi-mode-interference：多模干涉）耦合器，但是，若将MMI的宽度设为8.4μm，则能够将MMI的长度缩短至102μm。此时，需要将与分支部相连接的两个光波导的间隔设为2.8μm，因而考虑到连接波导之间的间隙的加工精度，将波导台面宽度设为1.6μm。
针对上述光波导用的晶片，利用通常的半导体工艺并通过干蚀刻法来形成连接图1中所示的分支部5～7、衰减部10、11、分支部的连接用的光波导。
优选地，作为分支部的实施例，使用基于MMI的3dB耦合器。作为分支部的其他候选，也可以使用定向耦合器。但是，可知，若考虑模拟的结果及制造的容易性，将成为3dB耦合器的效果的定向耦合器与MMI的长度进行比较，则能够以MMI的短的长度来实现3dB耦合器。为此，若没有特殊的情况，优选使用MMI耦合器。考虑到将可以与MMI耦合器相连接的单模波导的宽度、连接波导之间的间隙加工精度、设备整体长度设为1mm左右时所需的MMI长度，将MMI宽度设为8.4μm，MMI长度设为102μm。
将对构成可变光强度衰减部14的衰减部10及11进行说明。
为了使可变强度衰减部14正常工作，需要使引导至衰减部的信号光高效率地衰减，并且不作为反射光返回。在本实施例中，设置弯曲半径10μm的U形波导，从而通过弯曲损耗使光波导内的光向外部放射。并且，为了在U形波导的终端使将U形波导传播至终端的信号光衰减，将U形波导的终端与锥形波导相连接。使波导的宽度从1.6μm绝热性地减少至模式切断尺寸以下的0.3μm，从而实现信号光的衰减。
在通过干蚀刻来形成光电路之后，成为光波导的部分成为台面结构，并且具有比衬底上部的蚀刻面更加鼓出的结构。为了保护台面及避免因台面的高度差而导致的相位调整偏置用的加热器电极的撕裂，可以将衬底上表面平整化。优选地，作为实施例，旋涂BCB（Benzocyclobutene：苯并环丁烯）等具有耐热性的树脂，并进行平整化。优选地，为了提高BCB与蚀刻面的紧密性，可以通过溅射等来形成Si3N4膜之后，利用BCB进行平整化。
随后，设置相位调整偏置部8、9。在上述实施例中，通过通常的半导体工艺，利用Ti（100nm）/Au（100nm）来形成加热器及电极用垫，来作为相位调整偏置部8、9。将加热器的宽度设为10μm。
随后，通过研磨来将衬底的背面变薄至100μm左右厚度之后，通过解理来将设备芯片切断并取出。为了调整解理端面的端口1～4的反射率，通过ECR溅射装置来进行电介质膜的蒸镀。在通过ECR溅射法进行电介质膜的蒸镀时，首先，从紧密性的观点考虑，优选地，在ECR溅射装置内将解理端面暴露于Ar等离子体中，从而进行端面的清洁化之后，进行电介质膜的制膜。
在图1中所示的端口1、2侧的端面蒸镀了ZrO2（芯片侧）与SiO2这两层膜来作为无反射膜。另一方面，在端口3、4侧蒸镀了SiO2（芯片侧）与ZrO2这两层膜来作为50%反射膜。
图2是俯视制成的单片集成光闸开关时的显微镜照片。可见，在设备长度1mm范围内集成有迈克尔逊干涉仪、可变光强度衰减部等的状态。
（光闸开关的特性）
对按照实施例制成的单片集成型光闸开关的特性进行说明。
图3是通过红外摄像机和显微镜来拍摄输入从端口2输入波长1560nm的TE偏振的连续波（CW）信号光时的状态时的照片。是在相位调整偏置部8、9的加热器中不流动电流的条件下拍摄的。
能够确认利用分支部5分支的信号光到达端口3及4的端面，并且被端面稍微转换成放射模式的信号光呈白光。
进而，能够根据被端口1的端面稍微转换成放射模式的信号光呈白光的现象，来确认从端口3、4反射的光被分支部5合波之后进而被引导至端口1。
接着，为了详细地确认迈克尔逊干涉仪及可变光强度衰减部的工作，向相位调整偏置部8、9施加电压，并边加热加热器边测定从端口1输出的信号光的强度。
图4示出了试制出的光闸开关的静态的打开/关闭消光特性。图中的数字是相位调整偏置部9的施加电压（Volt）。在可变光衰减器内的相位偏置调整部9的电压为0时（衰减量为0），若使相位调整偏置部8的电压发生变化，则得出24dB的强度变化。由此，示出了光闸开关的静态的打开/关闭消光比是能够适合通常用途所要求的值（～20dB左右）的性能。
接着，若使可变光强度衰减部内的相位调整偏置部9的电压变大的同时使相位调整偏置部8的电压发生变化，则可以了解因从端口2输出的信号光的干涉而使信号变化的大小变小。这是因为，若将相位调整偏置部9的电压变大，则可变光衰减器开始工作，以使被端口4反射而返回的光强度减少，因此示出了打破了迈克尔逊干涉的光强度平衡。由此，确认了可变光衰减器正常地工作，没有问题。
接着，从端口3输入TM偏振控制光（脉冲重复10GHz、波长1545nm、脉冲宽度2.4ps、脉冲能量8.7pJ）、从端口2输入TE偏振信号光（CW，波长1560nm），从而测定返回到端口2的信号光及向端口1输出的信号光的时间波形，并将确认光闸工作的结果显示在图5的（a）部分和图5的（b）部分中。图5的（a）部分表示返回到端口2的信号光，图5的（b）部分表示输出至端口1的信号光。此外，为了从输入信号分离返回到端口2的信号光，使用了循环器。
在图5中，根据每隔100ps由TM控制光向端口3入射的时机，从端口1输出的TE偏振信号光的光强度上发生向上的变化（图5的（b）部分）。并且，如图5的（a）部分所示，返回到端口2的信号光发生向下的变化。
在图5的条件中，将相位调整偏置部8的施加电压设为3.45V。在上述相位偏置条件中，在控制光不向波导入射时，成为最强的干涉条件，并且向端口2返回最大的信号强度。另一方面，此时，端口1的输出信号成为最弱的干涉条件，并且向端口1输出大致接近于0的最小强度的光信号。在图5的（a）部分及图5的（b）部分的时间波形中，表示平整的信号强度的时间区域与控制光未向波导入射的时间区域相对应，并且相对于端口2及1分别与最强的条件和最弱的条件相对应。
在以上述干涉条件维持的状态下，若控制光脉冲被输入至端口3，并因子带间跃迁而在波导内被吸收，则由于相位调制效应，被相位调制用臂侧反射的信号光的相位最大只转移π弧度。为此，在端口2中，干涉条件变化至最弱的状态，并且信号强度减少至接近于0。随后，若因控制光产生的相位调制效应消失，则信号光恢复到原来的最大强度的状态。为此，在图5的（a）部分中，观察到了向下的脉冲状的光信号强度变化。另一方面，在端口1中，呈现与端口2正相反的光强度的时间变化。即，若输入控制光脉冲，则变化至最强的干涉条件，并且与控制光脉冲的入射同步地输出最大强度的信号光。为此，在图5的（b）部分中，观察到了向上的脉冲状的光强度变化。
图5的（b）部分的时间波形与闸工作的时间响应相对应。测定出的峰值波形的半值宽度为3.2ps。另一方面，输入的控制光的脉冲的半值宽度为2ps，闸工作时间大于控制光的输入宽度。将上述时间的差理解为，由于子带间跃迁，发生了从基底子带向上层的子带激发的电子缓和回到基底子带所需的时间的时间延迟。由此，可借助通过子带间跃迁实现的相位调制效应，来确认光闸开关是否正在工作。
接着，使通过超高速光时间多重方式工作的光传输***所需的160Gb/s光时间多重信号（40Gb/s的RZ（return-to-zero）信号复用（多重）了四通道时间）的光闸开关工作，并进行了除去多重化的信号的一通道的脉冲序列分离的工作。作为TE偏振信号光，从端口2输入160Gb/s信号（波长1560nm），并从端口3输入了TM偏振的控制光（波长1545nm，反复40GHz、脉冲宽度2.4ps、脉冲能量2.9pJ）。将相位调整偏置部8的施加电压调整为1.54Volt，以使在不输入控制光时，160Gb/s信号不从端口2输出。
图6是从端口1输出的脉冲序列分离的40Gb/s的信号。在以25ps间隔观察的数据信号之间的时间区域中，确认了光强度被抑制至噪声级，并且光时分复用过的信号的仅指定的通道被良好地分离。
第二实施例
在第二实施例中，在第一实施例的基本结构的基础上进行了改良，即，针对TE偏振信号光而减少元件的传播损耗。参照图7来进行说明。图7示出了在本发明的基本结构图（参照图1）中用于针对相位调制部之外的波导的信号光来减少损耗的结构。通过磷离子注入和快速热退火，来使图7的相位调制部15的区域之外产生量子阱混合。第二实施例的结构通过与第一实施例相同的方法来制成，但是，在以下工序中有所不同。利用SiO2等在用于光集成电路制作的晶片上的相当于相位调制部15的区域制作掩模。接着，例如，在相位调制部15以外的区域注入剂量1×1014～1×1015／cm2的P或As离子。将用于注入的离子的能量设定为，使注入离子的深度方向的分布在上部InP覆层的中央部附近具有峰值。伴随上述离子注入，向上部InP覆层结晶中注入空穴（空位）。随后，在700～800℃中迅速加热并退火，从而使空穴向比上部覆层更位于下部的量子阱芯层扩散，以使在产生子带间跃迁的量子阱层与阻挡层之间混合有原子。由此，带间跃迁的吸收端波长能够向短波长移动，并且减少信号光的传播损耗。在通过上述离子注入和快速热退火来产生量子阱混合的工序之后，能够通过干蚀刻法来形成利用通常的半导体工艺来与图1中所示的分支部5～7、衰减部10、11、分支部相连接的连接用的光波导。
如图7所示，相位调制部15位于上述迈克尔逊干涉仪的相位调制用侧的臂的端面侧的部分区域。在本第二实施例中，芯层具有相位调制部和特性区域，该特性区域是指，具有使带间跃迁的吸收端波长向短波长移动的特性的区域。能够将相位调制部15设为迈克尔逊干涉仪的相位调制用侧的臂的长度的1/10～1，例如设为1/2左右的长度。可以将与端口3相连接的上述相位调制部的长度设为从相位调制用侧的臂的端部（端口3）入射的TM波衰减的距离，但是，也可以比该距离长。具有使带间跃迁的吸收端波长向短波长移动的特性的芯层的区域，成为除了上述相位调制部之外的芯层整体，这一点在信号光的传播损耗的减少方面是优选的，但是，即使是芯层的一部分也有减少的效果。
附图标记说明
1：端口
2：端口
3：端口
4：端口
5：分支部
6：分支部
7：分支部
8：相位调整偏置部
9：相位调整偏置部
10：衰减部
11：衰减部
12：无反射膜
13：部分反射膜
14：可变光强度衰减部
15：相位调制部

Claims (4)

1.一种光闸开关，其特征在于，具有：
光波导晶片，其将呈现基于子带间跃迁的相位调制效应的量子阱作为芯层；
迈克尔逊干涉仪，其形成于上述光波导晶片上；
可变光强度衰减部，其位于上述迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的一侧，用于调整干涉仪的光平衡。
2.根据权利要求1所述的光闸开关，其特征在于，
上述芯层具有：
相位调制部，其位于上述迈克尔逊干涉仪的靠近相位调制用侧的臂的端面侧的局部区域；
特性区域，其具有带间跃迁的吸收端波长向短波长偏移的特性。
3.根据权利要求1或2所述的光闸开关，其特征在于，
在上述迈克尔逊干涉仪的反射侧的臂的端面形成有局部反射膜，以能够导入控制光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光闸开关，其特征在于，
在上述迈克尔逊干涉仪的信号光输入输出侧的臂的端面形成有无反射膜。
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