JP2013093622A - 光半導体装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体混晶からなる基板と、前記基板の上に形成される、量子井戸層、バリア層を含む多重量子井戸構造の活性部と、前記活性部の上下をそれぞれ覆う上下クラッド部とを有し、前記上クラッド部の一部をエッチングし、光波長程度の幅のリッジメサ部をもつ、リッジ導波路構造を作製し、前記リッジメサ部の両脇を熱伝導率の小さい有機材料で埋め込んだ構成の電界吸収型光変調器と、注入電流により光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザと前記電界吸収型光変調器との間に設けられ、前記半導体レーザから出力された光が導波する光導波装置とを具備する光半導体装置の制御方法であって、前記電界吸収型光変調器の消光比を、前記半導体レーザへの注入電流を変化させることにより制御するものとする。
【選択図】図2
Description
半導体混晶からなる基板と、前記基板の上に形成される、量子井戸層、バリア層を含む多重量子井戸構造の活性部と、前記活性部の上下をそれぞれ覆う上下クラッド部とを有し、前記上クラッド部の一部をエッチングし、光波長程度の幅のリッジメサ部をもつ、リッジ導波路構造を作製し、前記リッジメサ部の両脇を熱伝導率の小さい有機材料で埋め込んだ構成の電界吸収型光変調器と、
注入電流により光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザと前記電界吸収型光変調器との間に設けられ、前記半導体レーザから出力された光が導波する光導波装置とを具備する光半導体装置の制御方法であって、
前記電界吸収型光変調器の消光比を、前記半導体レーザへの注入電流を変化させることにより制御することを特徴とする。
この発明に係る光半導体装置の制御方法によれば、変調器への入力光強度を変化させることで、変調器内での温度を上昇させ、消光比を増大させることができる。また、従来の半導体埋め込み型ではなく、有機材料で埋め込むリッジ型導波路構造を採用することにより、効率的な温度上昇、ならびに消光比増大を可能としている。
第1の発明の光半導体装置の制御方法において、
前記リッジメサ部の幅が0.5μm以上2.5μm以下であり、前記リッジメサ部の高さが1μm以上3μm以下であることを特徴とする。
第1又は第2の発明の光半導体装置の制御方法において、
前記有機材料がポリイミドまたはベンゾシクロブテンであることを特徴とする。
第1〜第3の何れか1つの光半導体装置の制御方法において、
前記基板の半導体混晶はInPであり、
前記多重量子井戸構造の活性部の井戸層、バリア層はIn1-x-yAlxGayAs、もしくはIn1-xGaxAsyP1-yであり、前記活性部の井戸数が1から20であることを特徴とする。
第1〜第4発明の何れか1つの光半導体装置の制御方法において、
前記多重量子井戸構造の活性部中の量子井戸層には、フォトルミネッセンスのピーク波長が、1.2μm〜1.3μm、または1.4μm〜1.55μmとなるような波長を達成する歪、厚みを有していることを特徴とする。
第1〜第5の何れか1つの光半導体装置の制御方法において、
前記光導波装置は、半導体混晶からなる基板と、前記基板上に形成される、量子井戸層、バリア層を含む多重量子井戸構造の活性部、またはバルクの混晶からなり、光が導波するパッシブ層と、前記パッシブ層の上下をそれぞれ覆う上下クラッド部とを有することを特徴とする。
第一番目の実施形態に係る光半導体装置について、図1〜図5を参照して説明する。
まず、n型のInP基板11上に、n−InPクラッド部14(変調器下部クラッド)、In1-x-yAlxGayAsバリア、In1-x-yAlxGayAs量子井戸からなる多重量子井戸構造の活性層12、p−InPクラッド部13(上部クラッド)を順番に成長させる。
上述した構成の光半導体装置におけるフォトカレントとバイアス電圧との関係を図3に示す。
図3に示すように、バイアス電圧が増大するとフォトカレントが大きくなり、また、注入光パワーが多い場合にもフォトカレントが増大する。EAM内では、このフォトカレントと電圧の積で表されるパワーがジュール熱として発生するため、バイアス電圧が大きいほど、また、注入光パワーが大きいほど、EAM内で温度が大きく上昇することになる。EAM内での温度が上昇すると、入力光波長との離調が小さくなり、より半導体の吸収端に近くなるため消光が大きくなる。
図5から、50℃上昇で10dB程度の消光比増大が予想され、EAMの構造を変えないまま消光比の調整が可能であることがわかる。この構造を用いることにより、従来の、半導体で埋め込む構造に比べて効率的な温度上昇を可能にし、より大きな消光比を得ることができる。
第二番目の実施形態に係る光半導体装置について、図6および図7を参照して説明する。
本実施形態に係る光半導体装置は、上述した第一番目の実施形態に係る光半導体装置と同一の構成のEAM10を具備する装置であって、同一の装置には同一符号を付記しその説明を省略する。
まず、n型のInP基板11,21,31上に、n−InPクラッド部14,24,34、半導体レーザ多重量子井戸活性層27を成長させる。ウェットエッチングによってLD部20の必要な部分以外を削り、多重量子井戸構造の活性層12およびパッシブ層38を再成長させる。
第三番目の実施形態に係る光半導体装置について、図6および図7を参照して説明する。
本実施形態に係る光半導体装置は、上述した第二番目の実施形態に係る光半導体装置にて、光導波装置30のパッシブ層のみを変更した装置であって、同一の装置には同一符号を付記しその説明を省略する。
本実施形態に係る光半導体装置の製造方法では、EAM部10の多量子井戸構造の活性層12を再成長した後、もう一度ウェットエッチングにより不必要な部分を削り、その後InGaAsPバルク(パッシブ層38)を再成長する工程が行われる。その他の工程は第二番目の実施形態と同じである。
第四番目の実施形態に係る光半導体装置について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る光半導体装置は、上述した第一番目の実施形態に係る光半導体装置にて、多重量子井戸構造の組成のみを変更した装置であって、同一の装置には同一符号を付記する。
第五番目の実施形態に係る光半導体装置について、図6および図7を参照して説明する。
本実施形態に係る光半導体装置は、上述した第二番目の実施形態に係る光半導体装置にて、LD部の半導体レーザ多重量子井戸活性層のバリア層および量子井戸層、EAM部の活性層のバリア層および量子井戸層をInGaAsPに変更し、光導波装置のパッシブ層をEAM部の活性層と同じ組成に変更した装置であって、同一の装置には同一の符号を付記しその説明を省略する。
上記では、活性層の井戸数が6つである光半導体装置を用いて説明したが、活性層の井戸数は6つに限定されず、1から20である光半導体装置とすることも可能である。このような光半導体装置であっても、上述した光半導体装置と同様な作用効果を奏する。
11 基板
12 多重量子井戸構造の活性部
13 上クラッド部
14 下クラッド部
15 リッジメサ部
16 埋め込み部
20 半導体レーザ部
27 半導体レーザ量子井戸活性層
30 光導波装置
38 パッシブ層
Claims (6)
- 半導体混晶からなる基板と、前記基板の上に形成される、量子井戸層、バリア層を含む多重量子井戸構造の活性部と、前記活性部の上下をそれぞれ覆う上下クラッド部とを有し、前記上クラッド部の一部をエッチングし、光波長程度の幅のリッジメサ部をもつ、リッジ導波路構造を作製し、前記リッジメサ部の両脇を熱伝導率の小さい有機材料で埋め込んだ構成の電界吸収型光変調器と、
注入電流により光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザと前記電界吸収型光変調器との間に設けられ、前記半導体レーザから出力された光が導波する光導波装置とを具備する光半導体装置の制御方法であって、
前記電界吸収型光変調器の消光比を、前記半導体レーザへの注入電流を変化させることにより制御することを特徴とする光半導体装置の制御方法。 - 請求項1に記載する光半導体装置の制御方法において、
前記リッジメサ部の幅が0.5μm以上2.5μm以下であり、前記リッジメサ部の高さが1μm以上3μm以下であることを特徴とする光半導体装置の制御方法。 - 請求項1又は2に記載する光半導体装置の制御方法において、
前記有機材料がポリイミドまたはベンゾシクロブテンであることを特徴とする光半導体装置の制御方法。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載する光半導体装置の制御方法において、
前記基板の半導体混晶はInPであり、
前記多重量子井戸構造の活性部の井戸層、バリア層はIn1-x-yAlxGayAs、もしくはIn1-xGaxAsyP1-yであり、前記活性部の井戸数が1から20であることを特徴とする光半導体装置の制御方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載する光半導体装置の制御方法において、
前記多重量子井戸構造の活性部中の量子井戸層には、フォトルミネッセンスのピーク波長が、1.2μm〜1.3μm、または1.4μm〜1.55μmとなるような波長を達成する歪、厚みを有していることを特徴とする光半導体装置の制御方法。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載する光半導体装置の制御方法において、
前記光導波装置は、半導体混晶からなる基板と、前記基板上に形成される、量子井戸層、バリア層を含む多重量子井戸構造の活性部、またはバルクの混晶からなり、光が導波するパッシブ層と、前記パッシブ層の上下をそれぞれ覆う上下クラッド部とを有することを特徴とする光半導体装置の制御方法。
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