DE4422220A1 - Optischer Halbleitermodulator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen opti­ schen Halbleitermodulator und insbesondere darauf, wie eine Verlustreduzierung zu erzielen ist.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen optischen Halbleitermodulator nach dem Stand der Technik erläutert. In Fig. 7 bezeichnet die Bezugszahl 105 ein InP-Substrat. Eine lichtabsorbierende Schicht 104, welche eine Sperrschicht und zwei Quantenmulden aufweist, zwischen de­ nen die Sperrschicht angeordnet ist, ist in dem InP-Substrat 105 gebildet. Eine isolierende Schicht 103 aus Si­ liziumdioxid ist auf dem InP-Substrat 105 gebildet. Eine Cr/Au-Elektrode 102 befindet sich in Kontakt mit der lichtabsorbierenden Schicht 104. Eine vergoldete Schicht 101 ist auf der Cr/Au-Elektrode 102 vorgesehen.

Das Energiebanddiagramm der lichtabsorbierenden Schicht 104 wird beispielsweise in Physical Review Letters, Band 60, Seite 2426 (1988) dargestellt und wird im folgenden be­ schrieben.

Fig. 4 zeigt ein Energiebanddiagramm der lichtabsorbie­ renden Schicht 4, wobei an die lichtabsorbierende Schicht 4 kein elektrisches Feld angelegt ist, und Fig. 5 zeigt ein Diagramm eines Energiebands, bei welchem ein elektrisches Feld an die lichtabsorbierende Schicht 4 angelegt ist.

In Fig. 4 bezeichnet eine Bezugszahl 10a eine Quanten­ muldenschicht, welche InAlGaAs mit einer Breite W von 7 nm aufweist, und die Bezugszahl 10b bezeichnet eine Quanten­ mulde, welche InAlGaAs mit einer Breite W von 7 nm auf­ weist. Die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Sperrschicht, wel­ che eine Schicht InP mit einer Breite L von 3 nm aufweist. Der Bandabstand der Quantenmulde 10a beträgt Eg(A→A), und der Bandabstand zwischen dem Valenzband der Quantenmulde 10a und dem Valenzband der Quantenmulde 10b beträgt Eg(A→B). Gemäß Fig. 5 beträgt der Bandabstand der Quantenmulde 10a Eg′(A→A), wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, und der Bandabstand zwischen dem Valenzband der Quantenmulde 10a und dem Leitungsband der Quantenmulde 10b beträgt Eg′(A→B), wenn ein elektrisches Feld angelegt ist.

Fig. 6 zeigt ein Absorptionsspektrum der Quantenmulde in einem Fall, bei welchem an die lichtabsorbierende Schicht 104 ein elektrisches Feld angelegt ist, und einen Fall, bei welchem kein elektrisches Feld daran angelegt ist.

Nun wird eine Beschreibung des Betriebs des optischen Halbleitermodulators gegeben.

In dem Energiebanddiagramm in einem Fall, bei welchem kein elektrisches Feld an die lichtabsorbierende Schicht angelegt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, sind der Bandabstand Eg(A→A) von dem unteren Pegel 1ha (= 1hb) des Valenzbands der Quantenmulde 10a bis zu dem unteren Pegel 1ea (= 1eb) des Leitungsbands der Quantenmulde 10a und der Bandabstand Eg(A→B) von dem unteren Pegel 1ha des Valenzbands der Quantenmulde 10a zu dem unteren Pegel 1eb des Leitungsbands der Quantenmulde 10a gleich, und die Werte betragen jeweils 0,826 eV. Wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 6 be­ züglich des Absorptionsspektrums der lichtabsorbierenden Schicht 104 gezeigt ist, überlappen sich die Absorptions­ spitzen von Eg(A→A) und Eg(A→B) bei einer Wellenlänge λ_Eg = 1500 nm.

Wenn, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein elektrisches Feld an die lichtabsorbierende Schicht 104 angelegt ist, erhöht der untere Pegel 1ah des Valenzbands der Quantenmulde 10a seinen Energiepegel entsprechend dem Anstieg des angelegten elektrischen Feldes, während der untere Pegel des Leitungs­ bandes davon entsprechend dem Anstieg des angelegten elek­ trischen Feldes abnimmt. Als Ergebnis nimmt der Bandabstand Eg′(A→A) den Wert 0,824 eV an, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, welcher niedriger als der Betrag des Bandab­ stands Eg(A→A) von 0,826 eV ist, welcher erlangt wird, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist. Ähnlich wie oben dargelegt, verringert sich der untere Pegel 1eb des Lei­ tungsbands der Quantenmulde 10b entsprechend dem Anstieg des angelegten elektrischen Felds, und der Wert des Bandab­ stands Eg′(A→B) von dem unteren Pegel 1ha des Valenzbands der Quantenmulde 10a zu dem unteren Pegel 1eb des Leitungs­ bands der Quantenmulde 10b nimmt den Wert 0,811 eV an, wo­ durch ein weiterer verringerter Wert gegenüber Eg′(A→A) = 0,824 eV dargestellt wird. Als Ergebnis ergibt sich die folgende Beziehung:

Eg(A→A) = Eg(A→B) < Eg′(A→A) < Eg (A→B).

Daher sind die Absorptionsspitze von Eg(A→A) und die Absorptionsspitze von Eg(A→B) jeweils in Richtung der grö­ ßeren Wellenlänge verschoben, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, und das diesbezügliche Absorptionsspektrum entspricht der in Fig. 6 gezeigten gestrichelten Linie, und die Wellenlänge λi der Absorptionsspitze des Bandabstands Eg′(A→B) nimmt den Wert 1529 nm an, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird.

Wenn ein Licht einer Wellenlänge mit der Absorptions­ spitze von Eg′(A→B) übereinstimmt, d. h. wenn ein Licht der Wellenlänge von 1529 nm auf die lichtabsorbierende Schicht 104 auftrifft, welche ein derartiges Absorptionsspektrum besitzt, wird Licht um mehr als Δa absorbiert, wenn ein elektrische Feld angelegt ist, als wenn kein elektrisches Feld angelegt ist. Unter Anwendung dieser Gesetzmäßigkeit kann der Betrag des Lichtdurchgangs durch die lichtabsor­ bierende Schicht 104 durch Ein- bzw. Abschalten eines an die lichtabsorbierende Schicht 104 angelegten Feldes einge­ stellt werden, wodurch das auftreffende Licht moduliert wird und der Außenseite in ein Digitalsignal umgewandelt ausgesandt wird.

Obwohl es bei dem optischen Halbleitermodulator nach dem Stand der Technik ideal ist, daß keine Absorption auf­ tritt, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, und eine große Absorption auftritt, wenn ein elektrisches Feld ange­ legt ist, geschieht es dennoch, daß ebenso Absorption auf­ tritt, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, wie in Fig. 6 gezeigt, was wiederum zu einem Verlust führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Halblei­ termodulator vorzusehen, bei welchem der Absorptionsverlust reduziert werden kann, welcher unvorteilhaft auftritt, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist.

Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Die detaillierte Beschreibung und die spezifische Ausführungsform sollen lediglich als Erläuterung verstanden werden, da verschiedene Veränderun­ gen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung sich dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung erschließen.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein optischer Halbleitermodulator eine lichtabsorbierende Schicht einer Vielfachquantenmulden­ struktur, welche zwei Quantenmulden enthält, wobei die lichtabsorbierende Schicht der Vielfachquantenmuldenstruk­ tur eine Mehrzahl von Quantenmuldenschichten enthält, wel­ che ein Material mit unterschiedlichen Verhältnissen (ΔEv/ΔEc) zwischen der Energiegröße ΔEc der Diskontinuität des Energiebands aufweist, welche zwischen der Sperrschicht und der Quantenmuldenschicht an der Seite des Leitungsbandes auftritt, und der Energiegröße ΔEv der Diskontinuität des Energiebands, welche zwischen der Sperrschicht und der Quantenmuldenschicht an der Seite des Valenzbandes auf­ tritt, besitzen.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein optischer Halbleitermodulator eine lichtabsorbierende Schicht, welche zwei Quantenmulden­ schichten aufweist, die zueinander benachbart angeordnet sind, zwischen welche eine Sperrschicht gesetzt ist und welche jeweils zwei Arten von Materialien aufweisen, welche unterschiedliche Verhältnisse von ΔEv/ΔEc besitzen.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein optischer Halbleitermodulator eine lichtabsorbierende Schicht, welche eine Quantenmulden­ schicht, die InGaAsP aufweist, und eine Quantenmulden­ schicht, die InAlGaAs aufweist, welche zueinander benach­ bart angeordnet sind und zwischen welche eine Sperrschicht, welche InP oder InAlAs aufweist, gesetzt ist.

Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird das Zusammensetzungsverhältnis der Quantenmul­ denschicht, welche InGaAsP aufweist, dargestellt durch In_1xGa_xAs_yP_1-y (0,53 x 1, 0 y 1), und das Zusammensetzungsverhältnis der Quantenmuldenschicht, welche InAlGaAs aufweist, wird durch (In_xGa_1-x)_0,47Al_0,53AS (0 x 0,5) dargestellt.

Wenn entsprechend der vorliegenden Erfindung das elek­ trische Feld angelegt ist, wird die Absorptionsspitze stark in Richtung der größeren Wellenlänge verschoben, woraus sich ein großer Unterschied zwischen der Absorptionsspit­ zenwellenlänge bei nicht angelegtem elektrischen Feld und der Absorptionswellenlänge bei einem angelegten elektri­ schen Feld ergibt, wodurch der Absorptionsverlust eines op­ tischen Halbleitermodulators reduziert ist, welcher auf­ tritt, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, wobei der Modulator die Wellenlänge der Absorptionsspitze, welche er­ langt wird, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, als die Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes verwendet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 ein Energiebanddiagramm, welches das Ener­ gieband bei nicht angelegtem elektrischen Feld der Viel­ fachquantenmulden-Lichtabsorptionsschicht entsprechend ei­ ner ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar­ stellt,

Fig. 2 ein Energiebanddiagramm entsprechend Fig. 1 bei angelegtem elektrischen Feld,

Fig. 3 ein Diagramm, welches ein Absorptionsspek­ trum der Vielfachquantenmulde entsprechend der ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 4 ein Energiebanddiagramm, welches das Ener­ gieband der Vielfachquantenmulden-Lichtabsorptionsschicht gemäß dem Stand der Technik bei nicht angelegtem elektri­ schen Feld darstellt,

Fig. 5 ein Energiebanddiagramm der Vielfachquanten­ mulden-Lichtabsorptionsschicht entsprechend dem Stand der Technik bei angelegtem elektrischen Feld,

Fig. 6 ein Diagramm, welches ein Absorptionsspek­ trum der Vielfachquantenmulde entsprechend dem Stand der Technik darstellt, und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, welche einen optischen Halbleitermodulator nach dem Stand der Technik darstellt.

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten detailliert beschrieben.

Die Struktur des optischen Halbleitermodulators der er­ sten Ausführungsform ist dieselbe wie die in Fig. 7 gezeig­ te mit der Ausnahme bezüglich der Struktur der lichtabsor­ bierenden Schicht 104. Die lichtabsorbierende Schicht 104 der vorliegenden Erfindung wird unten detailliert beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt ein Energiebanddiagramm der lichtabsorbie­ renden Schicht 104 in einem Fall, bei welchem kein elektri­ sches Feld an die lichtabsorbierende Schicht 104 des opti­ schen Halbleitermodulators entsprechend der ersten Ausfüh­ rungsform angelegt ist. In Fig. 1 weist eine Quantenmulde 10a InGaAsP auf, dessen Zusammensetzung sich aus dem Aus­ druck In_0,63Ga_0,37As_0,82P_0,18 ergibt und dessen Breite W 7 nm beträgt. Eine Quantenmulde 10b weist InAlGaAs auf, des­ sen Zusammensetzung sich aus dem Ausdruck (In_0,06Ga_0,94)_0,47Al_0,53As ergibt und dessen Breite 7 nm beträgt. Eine Sperrschicht 2 weist InP auf, dessen Breite L 3 nm beträgt. Bezugszeichen ΔEc und ΔEv stellen eine Ener­ gieband-Diskontinuitätsgröße des Leitungsbands bzw. Valenz­ bands dar, und Bezugszahlen 1ea, 1eb, 1ha und 1hb stellen den unteren Pegel der Seite des Leitungsbands und der Seite des Valenzbands der Quantenmulde 10a bzw. 10b dar. Bezugs­ zeichen Eg(A→A) stellt den Bandabstand zwischen dem unte­ ren Pegel 1ea und dem unteren Pegel 1ha der Quantenmulde 10a dar, und Bezugszeichen Eg(A→B) stellt den Bandabstand zwischen dem unteren Pegel 1ha der Quantenmulde 10a und dem unteren Pegel 1eb der Quantenmulde 10b dar.

Fig. 2 zeigt ein Energiebanddiagramm der lichtabsorbie­ renden Schicht 104 in einem Fall, bei welchem ein elektri­ sches Feld an die lichtabsorbierende Schicht 104 angelegt ist, wobei Eg′(A→A) einen Bandabstand zwischen den unteren Pegeln 1ea und 1ha der Quantenmulde 10a darstellt, und Eg′(A→B) stellt einen Bandabstand zwischen dem unteren Pe­ gel 1ha der Quantenmulde 10a und dem unteren Pegel 1eb der Quantenmulde 10a darstellt, wenn ein elektrisches Feld an die lichtabsorbierende Schicht 104 angelegt ist.

Fig. 3 zeigt Absorptionsspektren der Quantenmulden 10a und 10b, wenn ein elektrisches Feld an die lichtabsorbie­ rende Schicht 104 angelegt ist bzw. wenn kein elektrisches Feld daran angelegt ist.

Es wird eine Beschreibung des Betrieb des optischen Halbleitermodulators dieser Ausführungsform gegeben.

Wenn zuerst einmal angenommen wird, daß die Banddiskon­ tinuitätsgröße zwischen der Sperrschicht 2 und den Quanten­ muldenschichten 10a und 10b ΔEg beträgt, ergibt sich für die Energiediskontinuitätsgröße ΔEc, welche sich in der Leitungsbandseite erhebt, und für die Energiediskontinui­ tätsgröße ΔEv, welche sich in der Valenzbandseite unter der Banddiskontinuitätsgröße ΔEg erhebt, und der oben beschrie­ benen Banddiskontinuitätsgröße ΔEg die Beziehung ΔEg = ΔEc + ΔEv, und das Verhältnis (ΔEv/ΔEc) zwischen ΔEc und ΔEv ist dem Material eigen. Wenn bezüglich der Sperrschicht 2 InP verwendet wird und bezüglich der Quantenmulde 10a In- GaAsP verwendet wird, beträgt das Verhältnis ΔEv/ΔEc ≈ 2, und wenn bezüglich der Quantenmuldenschicht 10b InAlGaAs verwendet wird, beträgt das Verhältnis ΔEv/ΔEc ≈ 0,5. Dem­ entsprechend nimmt das Energiebanddiagramm der lichtabsor­ bierenden Schicht 104, welche die Sperrschicht 2, die Quan­ tenmuldenschicht 10a und die Quantenmuldenschicht 10b auf­ weist, die in Fig. 1 dargestellte Form an, wenn kein elek­ trisches Feld angelegt wird.

Da des weiteren die Breite der Quantenmuldenschicht 10a 7 nm beträgt und deren Materialzusammensetzung In_0,63Ga_0,37As_0,82P_0,18 entspricht, nimmt der Bandabstand Eg(A→A) zwischen dem unteren Pegel 1ea und dem unteren Pe­ gel 1ha der Quantenmulde 10a den Wert 0,826 an, und da die Breite der Quantenmulde 10b 7 nm beträgt und deren Materi­ alzusammensetzung (In_0,06Ga_0,94)_0,47Al_0,53As entspricht, beträgt der Bandabstand Eg(A→B) von dem unteren Pegel 1ha der Quantenmulde 10a zu dem unteren Pegel 1eb der Quanten­ mulde 10b 0,815 eV. Mit anderen Worten, die Beziehung zwi­ schen Eg(A→A) und Eg(A→B) beträgt Eg(A→A) < Eg(A→B), und das zugehörige Absorptionsspektrum zeigt Absorptionsspitzen bei der Wellenlänge λEg(A→A) = 1500 nm und bei der Wellen­ länge µEg(A→B) = 1520 nm.

Wenn ein elektrisches Feld von 1,5 kV/cm an die lichtabsorbierende Schicht 104 angelegt wird, nimmt der Bandabstand Eg′(A→A) zwischen dem unteren Pegel 1ea und dem unteren Pegel 1ha der Quantenmulde 10a bei einem ange­ legten elektrischen Feld und der Bandabstand Eg′(A→B) zwi­ schen dem unteren Pegel 1ha der Quantenmulde 10a und dem unteren Pegel 1eb der Quantenmulde 10b den Wert 0,800 eV an. Wenn ein elektrisches Feld angelegt ist, nimmt dement­ sprechend das Absorptionsspektrum eine Form an, bei welcher die Absorptionsspitze von Eg(A→B) in Richtung der größeren Wellenlänge verschoben wird, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 3 gezeigt ist, woraus sich eine Absorptions­ spitze von Eg′(A→B) ergibt, dessen Absorptionsspitzen-Wel­ lenlänge λi 1550 nm beträgt.

Wenn Licht einer Wellenlänge von 1550 nm auf die lichtabsorbierende Schicht 104 auftritt, welche das in Fig. 3 gezeigte Absorptionsspektrum zeigt, wird ein größerer Lichtbetrag von Δa absorbiert, wenn ein positives elektri­ sches Feld angelegt ist, gegenüber dem Fall, bei welchem kein elektrisches Feld angelegt ist, und daher wird das auftreffende Licht absorbiert oder durchgelassen durch Ein- oder Ausschalten des elektrischen Feldes, wodurch eine Mo­ dulation des Lichtes ermöglicht wird.

Je weiter die Absorptionsspitzen-Wellenlänge λi von Eg′(A→B) von der Absorptionsspitzen-Wellenlänge λ_Eg(A→A) von Eg(A→A) entfernt ist, wird darauf der Absorptionsver­ lust bei nicht angelegtem Feld reduziert, und bezüglich Fig. 6 wird das Absorptionsspektrum der Quantenmulde der Vorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei die Differenz zwischen der Absorptionsspitzen-Wellenlänge λ Eg von Eg(A→A) und der Absorptionsspitzen-Wellenlänge λi von Eg′(A→B) gleich 1529 nm-1500 nm = 29 nm beträgt. In dieser Ausführungsform jedoch beträgt die Differenz zwi­ schen der Absorptionsspitzen-Wellenlänge λ_Eg(A→A) von Eg(A→A) und der Absorptionsspitzen-Wellenlänge λi von Eg′(A→B) gleich 1550 nm-1500 nm = 50 nm, d. h. die Absorpti­ onsspitzen-Wellenlänge λi von Eg′(A→B) wird gegenüber der Vorrichtung nach dem Stand der Technik um 21 nm in Richtung der größeren Wellenlänge verschoben, und der Absorptions­ verlust wird hinsichtlich der Vorrichtung nach dem Stand der Technik reduziert, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist.

In dieser Ausführungsform des optischen Halbleitermodu­ lators wird für die Sperrschicht 2 der lichtabsorbierenden Schicht 104 InP verwendet, und die Quantenmuldenschichten 10a und 10b weisen InGaAsP bzw. InAlGaAs auf, welche unter­ schiedliche Verhältnisse (ΔEv/ΔEc) besitzen. Dadurch wird bei einem angelegten elektrischen Feld die Absorptionsspit­ zen-Wellenlänge Xi stark in Richtung auf die größere Wel­ lenlänge verschoben, wodurch die Absorptionsspitzen-Wellen­ länge λ_Eg bei nicht angelegtem elektrischen Feld und die Absorptionsspitzen-Wellenlänge λi bei angelegtem elektri­ schen Feld weit voneinander entfernt sind, und somit wird bei nicht angelegtem elektrischen Feld der Absorptionsver­ lust eines optischen Halbleitermodulators, welcher die Ab­ sorptionsspitzen-Wellenlänge λi, die bei angelegtem elek­ trischen Feld erhalten wird, als die zu modulierende Licht­ wellenlänge verwendet, stark reduziert.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform InP für die Sperrschicht 2 verwendet wird, die Quantenmulden­ schicht 10a entsprechend In_0,63Ga_0,37As_0,82P_0,18 und die Quantenmuldenschicht 10b entsprechend (In_0,06Ga_0,94)_0,47Al_0,53As zusammengesetzt ist, kann bei der vorliegenden Erfindung InAlAs für die Sperrschicht 2 verwendet werden, kann die Quantenmuldenschicht 10a in ei­ nem Bereich von In_1-xGa_xAs_yP_1-y (0,53 x 1, 0 y 1) zusammen­ gesetzt sein, und die Quantenmuldenschicht 10b kann in ei­ nem Bereich von (In_xGa_1-x)_0,47Al_0,53AS (0 x 0,5) zusammen­ gesetzt sein, wobei derselbe Effekt des Reduzierens des Ab­ sorptionsverlusts wie in der oben beschriebenen Ausfüh­ rungsform erzielt wird.

Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung Hei. 3-42616 offenbart einen optischen Halbleitermodulator, bei welchem Rinnen eines niedrigeren Energiepotentials als dem Energiepotential des unteren Bereiches der jeweiligen Quan­ tenmulden an dem unteren Bereich der jeweiligen Quantenmul­ den vorgesehen sind, so daß Elektronen oder Löcher in die­ sen Rinnen eingeschlossen sind, wodurch verhindert wird, daß jeweilige Wellenbewegungsfunktionen von Elektronen oder Löchern, welche sich einander um Teile jeweiliger Wellenbe­ wegungsfunktionen überlappen, von den jeweiligen Quanten­ mulden entweichen, und somit wird der Absorptionskoeffizi­ ent, welcher bei nicht angelegtem elektrischen Feld erzielt wird, um einen großen Betrag bei einer gewünschten Wellen­ länge reduziert. Es gibt jedoch keinen Bezug zu einem opti­ schen Halbleitermodulator entsprechend der vorliegenden Er­ findung, bei welchem die Absorptionsspitzen-Wellenlänge bei angelegtem elektrischen Feld in Richtung der größeren Wel­ lenlänge verschoben ist, die Modulation unter Verwendung der verschobenen Absorptionsspitzen-Wellenlänge durchge­ führt wird und dadurch der Absorptionsverlust bei nicht an­ gelegtem Feld reduziert ist.

Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung Hei. 1-204019 offenbart einen optischen Modulator, bei welchem ei­ ne erste und eine dritte Muldenschicht desselben Materials und derselben Dicke vorgesehen ist und des weiteren zweite Muldenschichten, welche unterschiedliches Material und un­ terschiedliche Dicken gegenüber denen der ersten und drit­ ten Muldenschichten besitzen, die zueinander benachbart an­ geordnet sind und zwischen welche eine Sperrschicht gesetzt ist, zwischen den ersten und dritten Muldenschichten vorge­ sehen, so daß die jeweiligen Wellenbewegungsfunktionen der Elektronen und Löcher der jeweiligen Muldenschichten sich nicht einander überlappen, wenn ein elektrisches Feld ange­ legt ist, wodurch der Verlust in einem Zustand eines ange­ legten elektrischen Feldes reduziert ist. Daraus ergibt sich jedoch kein Bezug zu einem optischen Halbleitermodula­ tor entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei welchem zur Reduzierung des Verlustes in einem Zustand des nicht angelegten elektrischen Felds die Absorptionsspitzen-Wel­ lenlänge bei einem angelegten elektrischen Feld in Richtung der größeren Wellenlänge verschoben ist, die Modulation un­ ter Verwehdung dieser Absorptionsspitzen-Wellenlänge durch­ geführt wird und der Absorptionsverlust bei nicht angeleg­ tem elektrischen Feld reduziert ist.

Aus der obigen Beschreibung ist es ersichtlich, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung bei einem optischen Halbleitermodulator, welcher eine lichtabsorbierende Schicht einer Vielfachquantenmuldenstruktur besitzt, welche mehr als zwei Quantenmulden aufweist, die lichtabsorbieren­ de Schicht eine Mehrzahl von Quantenmuldenschichten auf­ weist, welche Materialien mit unterschiedlichen Verhältnis­ sen zwischen der Energiegröße aufweisen, die sich an der Seite des Leitungsbands unter der Energiebanddiskontinuität zwischen der Sperrschicht und der Quantenmuldenschicht er­ hebt, und der Energiegröße, die sich in der Seite des Va­ lenzbandes unter jenen erhebt, wodurch die Absorptionsspitze bei einem angelegten elektrischen Feld in Richtung auf die größere Wellenlänge verschoben wird, die Absorptionsspit­ zen-Wellenlänge bei nicht angelegtem elektrischen Feld und die Absorptionsspitzen-Wellenlänge bei angelegtem elektri­ schen Feld weit voneinander entfernt werden. Daher kann un­ ter Verwendung dieser Absorptionsspitzen-Wellenlänge, wel­ che bei einem angelegten elektrischen Feld erlangt wird, als eine Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes der Ab­ sorptionsverlust bei nicht angelegtem Feld reduziert wer­ den, und es wird ein optischer Halbleitermodulator mit niedrigem Verlust erzielt.

Claims (6)

1. Optischer Halbleitermodulator, welcher eine lichtabsor­ bierende Schicht einer Vielfachquantenmuldenstruktur auf­ weist, die zwei Quantenmulden enthält, wobei:
die lichtabsorbierende Schicht einer Vielfachquantenmulden­ struktur eine Mehrzahl von Quantenmuldenschichten (10a, 10b) aufweist, welche Materialien (In_0,63Ga_0,94As_0,82P_0,18 und (In_0,06Ga_0,94)_0,47Al_0,53As) aufweisen, welche unter­ schiedliche Verhältnisse (ΔEv/ΔEc) zwischen der Energie­ größe ΔEc der Energiebanddiskontinuität, welche zwischen der Sperrschicht (2) und der Quantenmuldenschicht (10a, 10b) an der Leitungsbandseite auftritt, und der Energie­ größe ΔEv der Energiebanddiskontinuität zwischen der Sperr­ schicht (2) und der Quantenmuldenschicht (10a, 10b) besit­ zen, die an der Valenzbandseite auftritt.

2. Optischer Halbleitermodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht zwei Quantenmuldenschichten (10a, 10b) aufweist, welche benach­ bart zueinander angeordnet sind, zwischen welche eine Sperrschicht (2) gesetzt ist und welche jeweils zwei Arten von Materialien mit unterschiedlichen Werten von ΔEv/ΔEc aufweisen.

3. Optischer Halbleitermodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht eine Quantenmuldenschicht (10a) enthält, welche InGaAsP auf­ weist, und eine Quantenmuldenschicht (10b), welche InAlGaAs aufweist, welche zueinander benachbart angeordnet sind und zwischen welche eine Sperrschicht (2) gesetzt ist, die InP aufweist.

4. Optischer Halbleitermodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantenmuldenschicht (10a), welche InGaAsP aufweist, aus In_1-xGa_xAs_yP_1-y (0,53 x 1, 0 y 1) zu­ sammengesetzt ist und die Quantenmuldenschicht (10b), wel­ che InAlGaAs aufweist, aus (In_xGa_1-x)_0,47Al_0,53As (0 x 0,5) zusammengesetzt ist.

5. Optischer Halbleitermodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (2) InAlAs aufweist.

6. Optischer Halbleitermodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (2) InAlAs aufweist.