電子空乏化を用いた半導体光変調器の開発

Material type: 文書・図像類

Author: 山田, 実ほか

Publisher: 金沢大学理工研究域電子情報通信学系

Publication date: 1996-03

Material Format: Digital

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Note (General)：: 1.平面型光強度変調器の開発1)電子空乏化による光変調の理論解析:電子空乏化による光吸収増加のメカニズムとしては電子数変化、スクリーニング効果、電界効果の3つの現象が関与しているが、平面型素子の最適設計としては電界効果を利用するほうが望ましい。また、電界効果の理論解析では、電子緩和効果を含めるために...

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Material Type: 文書・図像類
Title: 電子空乏化を用いた半導体光変調器の開発
Author/Editor: 山田, 実
Yamada, Minoru
Author Heading: 山田, 実
Yamada, Minoru
Publication, Distribution, etc.: 金沢大学理工研究域電子情報通信学系
Publication Date: 1996-03
Publication Date (W3CDTF): 1996-03
Alternative Title: Development of A Semiconductor Optical Modulator basing on Electron Depleting Absorption Control
Periodical title: 平成7(1995)年度科学研究費補助金一般研究(C) 研究成果報告書 = 1995 Fiscal Year Final Research Report
No. or year of volume/issue: 1994-1995
Volume: 1994-1995
Pages: 6p.-
Text Language Code: jpn
Subject Heading: 半導体光変調器
半導体光スイッチ
電子空乏化
電界効果
光コンピューティング
光エレクトロニクス
光情報処理
Semiconductor Optical Modulator
Semiconductor Optical Switch
Electron Depleting
Electro-optical Effect
Optical Computing
Optoelectronics
Optical Imformation Processing
Target Audience: 一般
Note (General): 1.平面型光強度変調器の開発1)電子空乏化による光変調の理論解析:電子空乏化による光吸収増加のメカニズムとしては電子数変化、スクリーニング効果、電界効果の3つの現象が関与しているが、平面型素子の最適設計としては電界効果を利用するほうが望ましい。また、電界効果の理論解析では、電子緩和効果を含めるために新たに「微視的な密度行列」を提案して従来の密度行列の手法を改良し、電界効果を解析した。電界がなくても光吸収端より低いエネルギー側で観測される「テイル」状の吸収特性は電子緩和効果によるものであることがわかった。また、本理論解析は実験データをかなり正確に記述でき、光変調素子設計のための基礎理論が確立できた。2)平面型光強度変調器の試作:pn^-n:GaAs基本構造を19個積層したEDAC変調素子を同基板上に縦6×横6個、2次元配列してアレー状光変調器を試作した。これまでの2次元集積化技術の問題点としては、各素子間の電気的絶縁性が悪いことや複数の素子への電気配線方法が確立されていないことであった。素子間の電気的絶縁性を高くするため、機械的に溝を堀り素子間を電気分離するプロセス法の開発したり、使用する基板をCrドープ基板からn型基板に変えることなどで、素子間の抵抗を数百kΩまで高くすることができた。一方、不純物拡散法を用いて光変調素子を試作し、消光特性としては5Vの電圧変化で60%程度の消光を得た。また、電気配線を行う方法として配線を施しておいたガラス基板を別に用意し半導体基板と張り合わせる技術を開発し、100個程度の素子への配線が可能となった。これらの成果を利用して大規模集積化した平面型光変調器を試作することと、集積化した光強度変調器を用いて光論理演算の試行実験を行うことが今後の課題となる。2.共振型光変調器の検討誘電体多層膜を用いて任意の波長特性をもつ光フィルタの設計法を提案した。さらに広い波長帯域で共振する光変調器の可能性について検討している。
Development of surface-illuminate type oftical modulator1) Theoretical analysis of semiconductor modulator basing on electron depleting absorption control (EDAC) Optical absorption of our modulator are utilizing three types of absorption mechanisms ; variation in the number of electrons, screening effect on an energy level and the electric field effect. The most effective mechanism is found to be the electric effect among these three mechanisms. We improved the theoretical treatment of the density matrix method by proposing concept of "the microscopic density matrix" to take account into the electric relaxation effect in more exact form.So called the absorption tail observed in experiment were well explained by this improved theory.This theory becomes more effective for designing of the optical modulator.2) Fabrication of surface illuminated-type optical modulatorWe fabricated a surface illuminated-type optical modulator consist of 6*6 two dimensional EDAC elements with 19 p-n^--n junc tions. Subjects achieving two dimensional integration had been on inferior electrical isolation among elements and difficulty on electrical wiring for each element.We developed the process to isolate each element electrically by making grooves mechanically and changed substrate from Cr-dopped to n-type ones. Isolation resistance among elements increased up to several hundred KOMEGA. We also fabricated EDAC devices with impurity diffusion as a process forming electric contact. Performance of a 60% extinction ratio for 5V variation of the applied voltage was obtained in these devices. As the wiring method for each element, we tried to stick a semiconductor substrate on a glass substrate which had been drawn a wiring-pattern to support operation of one hundred EDAC elements.2. Study of resonance-type optical modulatorA designing method getting arbitral wavelength-dispersion profile was proposed. Possibity getting a new optical resonator having wide wavelength region is under investigation.
研究課題/領域番号:06650051, 研究期間(年度):1994-1995
出典：「電子空乏化を用いた半導体光変調器の開発」研究成果報告書　課題番号06650051(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
DOI: 10.24517/00057182
Access Restrictions: 限定公開
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https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06650051/
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Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA