空乏層厚変調を用いた半導体光スイッチの基礎研究

フォーマット:

論文

責任表示:

山田, 実 ; Yamada, Minoru

言語:

日本語

出版情報:

金沢大学理工研究域電子情報通信学系, 1991-03

著者名:

• 山田, 実
• Yamada, Minoru

掲載情報:

平成2(1990)年度 科学研究費補助金 一般研究(C) 研究成果報告書 = 1990 Fiscal Year Final Research Report

巻:

1989-1990

開始ページ:

3p.

バージョン:

author

概要:

本研究は、光通信や光情報処理用の半導体光スイッチ・光変調器の試作することを目的とした。光スイッチの動作原理はpn接合面近傍での電子密度空乏化による光吸収率の変化を利用するもので、当該研究者らが独自に考案した原理である。光スイッチは形状から導波路型と平面型に分けられる。両者とも液相エピタキシャル成長法により作製した、AlGaAs/GaAs系で構成した。導波路型については、平成元年度の研究で8Vの印加電圧に対し3%程度の消光比が得られ、2年度には4Vの電圧変化で99.97%(35 … dB)の消光比が得られるに至った。この値は電子工学的な原理によるあらゆる光スイッチの中で、最高の値であろう。改善の主要因は不純物濃度の検討や素子設計の進歩によっている。また、光吸収のメカニズムが目的の原理によっている事も確認できた。なお、10MHz程度の変調特性を得ることもできた。変調特性は静電容量により定まるが、測定した静電容量もほぼ設計どうりであり、多層化やストライプ構造化により広帯域化が期待できる。平面型としては、平成元年度は、フランツ・ケルディッシュ効果による動作を検討した。2年度は導波路型の成果に基づき電子密度空乏化による素子を作製した。平面型では原理的に多数のpn接合を必要とするが、結晶成長技術の限界から2対のpn接合までを作製した、この試料を3個重ねて6対のpn接合とすると、18Vの印加電圧変化で10%の消光比が得られた。今後は電圧印加方法の改善や多層化を試み、高性能化をめざす。なお今後、本素子をEDAC(Electron Depleting Absourption Control)光スイッチ・変調器と呼ぶことにした。<br />This research project was to fabricate semiconductor optical switches/modulators for further development of optical communication system and optical information processing. The operating mechanism of our switches is based on the absorption change by depleting around the p-n junction, which is newly proposed by the authors. Two different types of the switch were fabricated. One is the wave-guide type and another is the panel type. Both types were made of AlGaAs/GaAs alloy system grown with the liquid phase epitaxy.As the progress of the wave-guide type switches, 3% change of the transmission was obtained with 8V variation of the applied voltage in 1989, and reached to 99.97% (35dB) of the change in 1990, which may be the top record in world among all optical switches operating with any electronic mechanism. The reason of our progress comes from honest investigation on the diffusion effect of the impurity atom caused under the crystal growth and improvement of the designing method of the device. We confirmed the operation of the fabricated device based on the above mentioned mechanism through several measurements. The modulation band width of the device was several 10MHz, which was well characterized with the electric capacitance. By reducing of the capacitance by makiing multi-layer structure as well as narrow stripe structure, the modulation band width may be more widened in future.We also fabricated the panel type structure in succeeding to the wave-guide type. We fabricated preliminary structure consisting with two sets of the p-n junctions because of technical difficulty on crystal growth with liquid phase epitaxy, although the final structure of the panel should consist with large number of the p-n junctions. Connecting three pieces of the device, that is, consisting of 6 sets of the junctions, 10% change of the incident light was observed with 18V variation of the applied voltage. We will improve the device by changing the voltage applying method and making the multi-layer structure in future.We named our device as EDAC (Electron Depleting Absorption Control) Optical Switch/Modulator.<br />研究課題/領域番号:01550307, 研究期間(年度):1989-1990<br />出典：「空乏層厚変調を用いた半導体光スイッチの基礎研究」研究成果報告書　課題番号01550307(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作成 続きを見る

URL:

http://hdl.handle.net/2297/00057183