(57)【要約】【課題】ファブリー・ペロー共振反射に基づいた広い帯域幅を有する光変調器を提供する。【解決手段】下部ＤＢＲ層１１０と、少なくとも一つの層及び変形された層を備える上部ＤＢＲ層１３０と、下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲ層との間に配置された活性層１２０と、を備え、上部ＤＢＲ層の少なくとも一つの層は、第１屈折率を有する第１屈折率層及び第２屈折率を有する第２屈折率層の少なくとも一つの対を備え、上部ＤＢＲ層の変形された層は、第３屈折率を有する第３屈折率層及び第４屈折率を有する第４屈折率層の少なくとも一つの対を備え、第３屈折率と第４屈折率とは異なり、第３及び第４屈折率層のうち少なくとも一つは、λ／４またはその奇数倍とは異なる第２光学的厚さを有する。【選択図】図１
2011150340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部ＤＢＲ層と、
少なくとも一つの層及び変形された層を備える上部ＤＢＲ層と、
前記下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲ層との間に配置され、多重量子ウェルからなる活性層と、を備え、
前記上部ＤＢＲ層の前記少なくとも一つの層は、第１屈折率を有する第１屈折率層と前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有する第２屈折率層との少なくとも一つの対を備え、前記第１及び第２屈折率層は、λを活性層での中心吸収波長としてλ／４またはその奇数倍である第１光学的厚さを有し、
前記上部ＤＢＲ層の前記変形された層は、第３屈折率を有する第３屈折率層と前記第３屈折率と異なる第４屈折率を有する第４屈折率層との少なくとも一つの対を備え、
前記第３及び第４屈折率層のうち少なくとも一つは、λ／４またはその奇数倍とは異なる第２光学的厚さを有する、光変調器。
【請求項２】
前記第１屈折率層と第３屈折率層とは、同じ材料で形成され、光学的厚さが異なる、請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記第１及び第３屈折率層は、ＡｌＡｓで形成される、請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第２屈折率層と第４屈折率層とは、同じ材料で形成され、光学的厚さが異なる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第２及び第４屈折率層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）で形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記第１屈折率層と第３屈折率層とは、異なる材料で形成される、請求項１に記載の光変調器。
【請求項７】
前記第１屈折率層は、ＡｌＡｓで形成され、第３屈折率層は、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓで形成される、請求項１または６に記載の光変調器。
【請求項８】
前記第２屈折率層と第４屈折率層とは、異なる材料で形成される、請求項１に記載の光変調器。
【請求項９】
前記第２屈折率層は、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで形成され、第４屈折率層は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓで形成される、請求項１または８に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記上部ＤＢＲ層の前記少なくとも一つの層は、第１層と第２層とを備え、
前記第１層は、前記変形された層上に配置され、第１屈折率層及び第２屈折率層の少なくとも一つの第１対を備え、前記第２層は、前記変形された層下に配置され、前記第１屈折率層及び第２屈折率層の少なくとも一つの第２対を備える、請求項１に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの第１対の個数と前記少なくとも一つの第２対の個数とは異なる、請求項１０に記載の光変調器。
【請求項１２】
前記変形された層は、前記第３及び第４屈折率層の複数の対を備え、
前記少なくとも一つの層は、前記変形された層上に配置され、前記第１及び第２屈折率層の対は、第１及び第２屈折率層の複数の対を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１３】
前記活性層は、厚さが異なる少なくとも二つの量子ウェル層を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１４】
前記活性層は、順次に積層された第１多重量子ウェルと第２多重量子ウェルとを有し、前記第１多重量子ウェルは、第１量子ウェル層と第１障壁層との複数の対を備え、前記第２多重量子ウェルは、第２量子ウェル層と第２障壁層との複数の対を備え、前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、厚さが異なる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１５】
前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、同じ材料で形成される、請求項１４に記載の光変調器。
【請求項１６】
前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、ＧａＡｓで形成される、請求項１４または１５に記載の光変調器。
【請求項１７】
前記活性層の全体的な厚さは、中心吸収波長の整数倍と同じである、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１８】
前記活性層は、第１量子ウェル層と第１障壁層との対が第２量子ウェル層と第２障壁層との対と交互に積層される構造を有し、前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、同じ材料で形成され、厚さが異なる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１９】
前記下部ＤＢＲ層の下部に配置された第１コンタクト層と、
前記第１コンタクト層の下部に配置された基板と、
前記上部ＤＢＲ層の上部に配置された第２コンタクト層と、をさらに備える請求項１〜１８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２０】
前記第２コンタクト層上に形成された電極をさらに備え、前記電極は、格子の形態を有する、請求項１９に記載の光変調器。
【請求項２１】
前記基板の表面上に前記第１コンタクト層が部分的に形成されており、前記第１コンタクト層の表面上に、前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層が部分的に形成されている、請求項１９に記載の光変調器。
【請求項２２】
前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層の両側面で前記基板及び第１コンタクト層上に配置されている絶縁層をさらに備える、請求項２１に記載の光変調器。
【請求項２３】
前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層の両側の絶縁層のうちいずれか一つの絶縁層に、第１コンタクト層が露出されるようにトレンチが形成されている、請求項２２に記載の光変調器。
【請求項２４】
前記トレンチ内の第１コンタクト層上に形成された電極と、
前記トレンチの内壁及び絶縁層の表面に沿って延びて、前記電極と連結される金属配線と、をさらに備える、請求項２３に記載の光変調器。
【請求項２５】
前記下部ＤＢＲ層は、前記上部ＤＢＲ層より高い反射度を有する、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の光変調器を複数の光変調器セルのうちの一つの光変調器セルとして備え、前記複数の光変調器セルがアレイの形態に配列されている、光変調器装置。
【請求項２７】
それぞれの光変調器セルは、隣接する他の光変調器セルとトレンチにより互いに分離されている、請求項２６に記載の光変調器装置。
【請求項２８】
前記複数の光変調器セルにそれぞれ対応して配置されている複数の駆動器をさらに備える、請求項２６または２７に記載の光変調器装置。
【請求項２９】
複数の量子ウェルを備える活性層と、
前記活性層の一方に配置された第１ＤＢＲ層と、
前記活性層の他方に配置され、前記第１ＤＢＲ層より低い反射度を有する第２ＤＢＲ層と、を備え、
前記第２ＤＢＲ層は、
互いに反復的に配置されている複数の第１屈折率層と複数の第２屈折率層とを備える第１層と、
相異なる二層の対を備える変形された層と、
互いに反復的に配置されている複数の第１屈折率層と複数の第２屈折率層とを備える第２層と、を備え、
前記複数の第１屈折率層のそれぞれと前記複数の第２屈折率層のそれぞれとは、λを活性層での中心吸収波長としてλ／４またはその奇数倍である光学的厚さを有し、
前記変形された層内のそれぞれの層は、λ／４またはその奇数倍とは異なる光学的厚さを有する、光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に係り、特にファブリー・ペロー共振反射に基づいた広い帯域幅を有する光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なカメラで撮影された映像は、距離に関する情報を有していない。３Ｄカメラを具現するためには、カメラのイメージセンサ内の各画素に距離情報が提供されねばならない。このためには、被写体表面上の複数の点から距離を測定できる手段が必要である。
【０００３】
被写体についての距離情報は、通常二つのカメラを利用した両眼立体視方法や、構造光とカメラとを利用した三角測量法を利用して得られる。しかし、かかる方法は、被写体の距離が遠くなるほど、距離情報に対する正確度が急激に低下し、被写体の表面状態に依存するので、精密な距離情報を得がたい。
【０００４】
かかる問題を改善するために、光時間飛行法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ：ＴＯＦ）が導入された。ＴＯＦ方法は、レーザービームを被写体に照射した後、被写体から反射される光が受光部で受光されるまでの光飛行時間を測定する方法である。ＴＯＦ方法によれば、基本的に特定の波長の光（例えば、８５０ｎｍの近赤外線）を、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）を利用して被写体に投射し、被写体から反射された同じ波長の光を受光部で受光した後、距離情報を抽出するための特別な処理過程を経る。かかる一連の光処理過程によって、多様なＴＯＦ方法が紹介されている。
【０００５】
例えば、被写体から反射された映像を映像増幅器または他の固体変調器素子を利用して光変調した後、光変調された映像をイメージセンサで撮影して、その強度値から距離情報を得る方法がある。この方法の場合、距離による光の位相差または移動時間を識別するために、数十ないし数百ＭＨｚの超高速の光変調速度が必要である。このために、ＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｌａｔｅ）を備えた映像増幅器、電光（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ：ＥＯ）物質を利用した薄形の変調器素子、ＧａＡｓ系の固体変調器素子のような多様な種類の光変調器が提案された（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００６】
例えば、映像増幅器は、光を電子に変換するフォトカソード、電子の数を増幅するためのＭＣＰ、及び電子を再び光に変換する蛍光体（フォスファ）から構成される。しかし、かかる映像増幅器は、体積が大きく、数ｋＶの高電圧を利用して高価であるという短所がある。また、ＥＯ物質を利用した変調器は、電圧による非線形結晶材料の屈折率変化を動作原理とする。かかるＥＯ物質を利用した変調器も、厚くて高い電圧を要求する。
【０００７】
最近、具現がより容易であり、小型かつ低電圧駆動が可能なＧａＡｓ半導体基に基づく変調器が提案された。ＧａＡｓに基づく光変調器は、Ｐ電極とＮ電極との間に多重量子ウェル（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）層を配置したものであって、ＰＮ両端に逆方向のバイアス電圧を印加する時、多重量子ウェル層内で光が吸収される現象を利用する。しかし、ＧａＡｓに基づく光変調器は、変調器の帯域幅が４ないし５ｎｍと非常に狭い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−６２５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、広い帯域幅の光変調特性を有する光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一類型による光変調器は、下部ＤＢＲ層と、少なくとも一つの層及び変形された層を備える上部ＤＢＲ層と、前記下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲ層との間に配置され、多重量子ウェルからなる活性層と、を備え、前記上部ＤＢＲ層の前記少なくとも一つの層は、第１屈折率を有する第１屈折率層と前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有する第２屈折率層との少なくとも一つの対を備え、前記第１及び第２屈折率層は、λを活性層での中心吸収波長としてλ／４またはその奇数倍である第１光学的厚さを有し、前記上部ＤＢＲ層の前記変形された層は、第３屈折率を有する第３屈折率層と第３屈折率と異なる第４屈折率を有する第４屈折率層との少なくとも一つの対を備え、前記第３及び第４屈折率層のうち少なくとも一つは、λ／４またはその奇数倍とは異なる第２光学的厚さを有する。
【００１１】
前記第１屈折率層と第３屈折率層とは、同じ材料で形成され、光学的厚さが異なる。
【００１２】
前記第１及び第３屈折率層は、ＡｌＡｓで形成される。
【００１３】
前記第２屈折率層と第４屈折率層とは、同じ材料で形成され、光学的厚さが異なる。
【００１４】
前記第２及び第４屈折率層は、例えば、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで形成される。
【００１５】
前記第１屈折率層と第３屈折率層とは、相異なる材料で形成される。
【００１６】
例えば、前記第１屈折率層は、ＡｌＡｓで形成され、第３屈折率層は、Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓで形成される。
【００１７】
前記第２屈折率層と第４屈折率層とは、相異なる材料で形成される。
【００１８】
例えば、前記第２屈折率層は、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで形成され、第４屈折率層は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓで形成される。
【００１９】
一実施形態において、前記上部ＤＢＲ層の前記少なくとも一つの層は、第１層と第２層とを備え、前記第１層は、前記変形された層上に配置され、第１屈折率層及び第２屈折率層の少なくとも一つの第１対を備え、前記第２層は、前記変形された層下に配置され、前記第１屈折率層及び第２屈折率層の少なくとも一つの第２対を備える。
【００２０】
例えば、前記少なくとも一つの第１対の個数と前記少なくとも一つの第２対の個数とは異なる。
【００２１】
また、前記変形された層は、前記第３及び第４屈折率層の複数の対を備え、前記少なくとも一つの層は、前記変形された層上に配置され、前記第１及び第２屈折率層の対は、第１及び第２屈折率層の複数の対を備える。
【００２２】
前記活性層は、厚さが異なる少なくとも二つの量子ウェル層を有する。
【００２３】
また、一実施形態において、前記活性層は、順次に積層された第１多重量子ウェルと第２多重量子ウェルとを有し、前記第１多重量子ウェルは、第１量子ウェル層と第１障壁層との複数の対を備え、前記第２多重量子ウェルは、第２量子ウェル層と第２障壁層との複数の対を備え、前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、厚さが異なる。
【００２４】
前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、同じ材料で形成される。
【００２５】
例えば、前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、ＧａＡｓで形成される。
【００２６】
前記活性層の全体的な厚さは、中心吸収波長の整数倍と同じである。
【００２７】
前記活性層は、第１量子ウェル層と第１障壁層との対が第２量子ウェル層と第２障壁層との対と交互に積層される構造を有し、前記第１量子ウェル層と第２量子ウェル層とは、同じ材料で形成され、厚さが異なる。
【００２８】
また、前記光変調器は、前記下部ＤＢＲ層の下部に配置された第１コンタクト層と、前記第１コンタクト層の下部に配置された基板と、上部ＤＢＲ層の上部に配置された第２コンタクト層と、をさらに備える。
【００２９】
前記光変調器は、前記第２コンタクト層上に形成された電極をさらに備え、前記電極は、格子の形態を有する。
【００３０】
前記光変調器において、前記基板の表面上に前記第１コンタクト層が部分的に形成されており、前記第１コンタクト層の表面上に、前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層が部分的に形成される。
【００３１】
また、前記光変調器は、前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層の両側面で、前記基板及び第１コンタクト層上に配置されている絶縁層をさらに備える。
【００３２】
また、前記光変調器において、前記下部ＤＢＲ層、活性層、上部ＤＢＲ層及び第２コンタクト層の両側の絶縁層のうちいずれか一方の絶縁層に、第１コンタクト層が露出されるようにトレンチが形成される。
【００３３】
前記光変調器は、前記トレンチ内の第１コンタクト層上に形成された電極と、前記トレンチの内壁及び絶縁層の表面に沿って延びて、前記電極と連結される金属配線と、をさらに備える。
【００３４】
一実施形態において、前記下部ＤＢＲ層は、前記上部ＤＢＲ層より高い反射度を有する。
【００３５】
本発明の他の類型によれば、前述した光変調器を複数の光変調器セルのうち一つの光変調器セルとして備え、前記複数の光変調器セルがアレイの形態に配列されている光変調器装置が提供される。
【００３６】
それぞれの光変調器セルは、隣接する他の光変調器セルとトレンチにより互いに分離される。
【００３７】
前記光変調装置は、複数の光変調器セルにそれぞれ対応して配置されている複数の駆動器をさらに備える。
【００３８】
一方、本発明のさらに他の類型による光変調器は、複数の量子ウェルを備える活性層と、前記活性層の一方に配置された第１ＤＢＲ層と、前記活性層の他方に配置され、前記第１ＤＢＲ層より低い反射度を有する第２ＤＢＲ層と、を備え、ここで、前記第２ＤＢＲ層は、互いに反復的に配置されている複数の第１屈折率層と複数の第２屈折率層とを備える第１層と、相異なる二層の対を備える変形された層と、互いに反復的に配置されている複数の第１屈折率層と複数の第２屈折率層とを備える第２層と、を備え、前記複数の第１屈折率層のそれぞれと前記複数の第２屈折率層のそれぞれとは、λを活性層での中心吸収波長としてλ／４またはその奇数倍である光学的厚さを有し、前記変形された層内のそれぞれの層は、λ／４またはその奇数倍とは異なる光学的厚さを有する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、ファブリー・ペロー共振反射に基づいた広帯域を有する光変調器において、上部ＤＢＲ層内に備えられた複数の屈折率層の一部の厚さ、または活性層内に備えられた量子ウェル層の一部の厚さを変形することによって、所定の光波長帯域に対して反射度が均一に維持される。したがって、光変調器は、温度及び製造工程による波長変化時にも安定した光変調特性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一類型による光変調器の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】光変調器の上部ＤＢＲ層の構造を示す断面図である。
【図３】光変調器についての例示的な実施形態による層構造及び層厚を示す図面である。
【図４】図３に示した実施形態において、光変調器の特性を示すグラフである。
【図５】他の類型による光変調器の概略的な構造を示す断面図である。
【図６】図５に示した光変調器についての例示的な実施形態による層構造及び層厚を示す図面である。
【図７】厚さが異なる二つの量子ウェル層の電界変化による吸収係数の変化をそれぞれ示すグラフである。
【図８】厚さが異なる二つの量子ウェル層を一つの活性層内で共に使用する場合の電界変化による吸収係数の変化を示すグラフである。
【図９】９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層のみを使用した場合、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層と、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層とを共に使用した場合において、実際に光発光の帯域幅を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】単に一種類の量子ウェル層を有する活性層と変形された上部ＤＢＲ層との組み合わせからなる光変調器、及び二種類の量子ウェル層を有する活性層と変形された上部ＤＢＲ層との組み合わせからなる光変調器について、電界印加時と電界非印加時との反射度差△Ｒをそれぞれ示すグラフである。
【図１１Ａ】光変調器を製造する過程を例示的に説明するための断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに後続する断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに後続する断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｃに後続する断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｄに後続する断面図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｅに後続する断面図である。
【図１２】光変調器の電極連結構造を示す平面図である。
【図１３】図１２に示した光変調器を一つのセルとして、複数の光変調器セルから構成された光変調器装置を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、添付された図面を参照して、光変調器及びその製造方法について詳細に説明する。以下の図面において、同じ参照符号は同じ構成要素を指し、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜上、誇張されうる。
【００４２】
図１は、一類型による光変調器１００の概略的な構造を示す断面図である。図１を参照すれば、光変調器１００は、基板１０１上に順次に配置された、第１コンタクト層１０２、下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層１１０、多重量子ウェルからなる活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５を備える。ここで、第１コンタクト層１０２は、例えば、Ｎ型にドーピングされたＮ型コンタクト層であり、第２コンタクト層１０５は、Ｐ型にドーピングされたＰ型コンタクト層である。この場合、下部ＤＢＲ層１１０はＮ型にドーピングされ、上部ＤＢＲ層１３０はＰ型にドーピングされる。便宜上、電極、配線のような光変調器１００の他の構成は、図１に示していない。
【００４３】
かかる構造で逆方向のバイアス電圧を光変調器１００に印加すれば、光電吸収により入射光が活性層１２０内で吸収される。そして、下部ＤＢＲ層１１０と上部ＤＢＲ層１３０とは、ファブリー・ペロー共振器を形成する。かかる点から、図１に示した光変調器１００は、光電吸収に基づいた非対称型ファブリー・ペロー変調器（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｆａｂｒｙ  Ｐｅｒｏｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＡＦＰＭ）といえる。
【００４４】
光変調器１００は、反射型に構成されることもある。反射型に構成される場合、光変調器１００は、垂直に入射する光を変調して、再び垂直方向に出力する。ここで、下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０は、高い反射率を有するミラーの役割を担い、屈折率が異なる二つの物質層の対から構成される。すなわち、下部ＤＢＲ層１１０と上部ＤＢＲ層１３０とは、屈折率が相対的に低い低屈折率層と、屈折率が相対的に高い高屈折率層とが反復的に交互に積層された構造を有する。例えば、下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０は、反復的に交互に積層されたＡｌＡｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ構造またはＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ構造で構成される。他の実施形態では、Ａｌ０．５Ｇａ０．５ＡｓやＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの代わりに、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓが使われ、ここで、０＜ｘ＜１である。かかる構造の下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０に特定の波長を有する光が入射する場合、下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０の二つの物質の境界面で反射が起こるが、この時、反射されるあらゆる光の位相差を同一にすることで、高い反射率が得られる。このため、下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０の二つの物質層の光学的厚さ（物理的厚さに物質の屈折率を乗じた値）をそれぞれλ／４（λは、入射される光の波長）の奇数倍に形成する。下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０は、二つの物質層の対が反復される回数が増えるほど、高い反射率を有する。
【００４５】
活性層１２０の全体的な光学的厚さは、入射する光の波長の整数倍になるように構成される。これにより、特定の波長を有する入射光のみが下部ＤＢＲ層１１０と上部ＤＢＲ層１３０との間で共振しつつ、活性層１２０内に吸収される。前記活性層１２０領域での吸収が最大になるように、下部ＤＢＲ層１１０は、例えば、９９％以上の高い反射率を有する。一方、上部ＤＢＲ層１３０は、光が活性層１２０内に最大限多く入るようにすると共に、活性層１２０内で共振できるように相対的に低い反射率（例えば、３０％ないし６０％）を有する。
【００４６】
一方、逆方向電圧が印加されていない時の反射率と、逆方向電圧が印加された時の反射率との差が、広い波長領域で平坦化されるように（すなわち、広い帯域幅を有するように）、図１に示した光変調器１００では、上部ＤＢＲ層１３０の一部が変形されている。前述したように、下部及び上部ＤＢＲ層１１０，１３０は、光学的厚さがそれぞれλ／４またはその奇数倍である二つの物質層の対を有する。ここで、上部ＤＢＲ層１３０は、その一部の層の光学的厚さがλ／４またはその奇数倍とは異なるように構成される。これにより、設計上、特定の波長以外の他の波長を有する光が活性層１２０に入ることができる。その結果、さらに広いスペクトル領域の光が活性層１２０で吸収される。
【００４７】
図２は、かかる上部ＤＢＲ層１３０の構造を例示的に示す断面図である。図２を参照すれば、上部ＤＢＲ層１３０は、第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との対を有する第１上部ＤＢＲ層１３１、第３屈折率層１３７と第４屈折率層１３８との対を有する変形ＤＢＲ層１３２、及び第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との対を有する第２上部ＤＢＲ層１３３を備える。第１上部ＤＢＲ層１３１及び第２上部ＤＢＲ層１３３内の第１屈折率層１３５及び第２屈折率層１３６の個数は、必要に応じて変わりうる。同様に、変形ＤＢＲ層１３２内の第３屈折率層１３７及び第４屈折率層１３８の個数も、必要に応じて変わりうる。ここで、第１屈折率層１３５は、例えば、屈折率が比較的低いＡｌＡｓで構成され、第２屈折率層１３６は、屈折率が相対的に高いＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで構成される。第１屈折率層１３５及び第２屈折率層１３６の光学的厚さは、いずれも入射させようとする波長の１／４（すなわち、λ／４）またはその奇数倍である。
【００４８】
また、前記変形ＤＢＲ層１３２の一部である第３屈折率層１３７は、第１屈折率層１３５と同じ材料（すなわち、ＡｌＡｓ）で形成され、第４屈折率層１３８は、第２屈折率層１３６と同じ材料（すなわち、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ）で形成される。しかし、第３屈折率層１３７及び第４屈折率層１３８のうち少なくとも一つの光学的厚さは、λ／４またはその奇数倍でない他の厚さを有する。例えば、第３屈折率層１３７のみがλ／４またはその奇数倍と異なる光学的厚さを有してもよく、第４屈折率層１３８のみがλ／４またはその奇数倍と異なる光学的厚さを有してもよく、または第３屈折率層１３７と第４屈折率層１３８とがいずれもλ／４またはその奇数倍と異なる光学的厚さを有してもよい。また、光学的厚さを変形させるために、第１屈折率層１３５または第２屈折率層１３６と異なる屈折率を有する他の材料を使用することも可能である。例えば、第３屈折率層１３７としては、ＡｌＡｓの代わりにＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを使用でき、第４屈折率層１３８としては、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓの代わりにＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓを使用することもできる。かかる材料の変更も、第３屈折率層１３７及び第４屈折率層１３８のうちいずれか一つにのみ適用されてもよく、または二つの屈折率層１３７，１３８にいずれも適用されてもよい。ここで、第３屈折率層１３７と第４屈折率層１３８との光学的厚さは、吸収しようとする波長及び帯域幅によって選択される。
【００４９】
一方、図２には、上部ＤＢＲ層１３０の中間に変形ＤＢＲ層１３２がはさみ込まれているものとして示されているが、実施形態によって、第１上部ＤＢＲ層１３１が省略されてもよく、第２上部ＤＢＲ層１３３が省略されてもよい。
【００５０】
図３は、光変調器１００についての例示的な実施形態による層構造及び層厚を示している。図３に示した構造は、例示的にＧａＡｓ化合物半導体を利用して、約８５０ｎｍの中心吸収波長を有するように設計されている。図３を参照すれば、ｐ−コンタクト層の役割を担う第２コンタクト層１０５は、ｐ−ＧａＡｓで形成されている。ＧａＡｓ物質は、表面の酸化率が低く、バンドギャップが小さいので、電極を形成する時、オミックコンタクトの形成に有利である。第２コンタクト層１０５の厚さは、入射光の吸収損失を考慮して１０ｎｍとした。
【００５１】
第２コンタクト層１０５の下部には、上部ＤＢＲ層１３０が配置されている。上部ＤＢＲ層１３０は、屈折率が異なるＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ／ＡｌＡｓ物質の対から構成される。少ない層数で入射光を吸収せずに高い反射率を得るためには、ＤＢＲ層に使われる物質のバンドギャップが大きく、相異なる二つの物質間の屈折率差が大きい方が良い。一般的に、ＧａＡｓにＡｌを添加すれば、バンドギャップが上昇し、屈折率が低下する特性がある。例えば、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓの屈折率は、約３．３１６であり、ＡｌＡｓの屈折率は、約３．００である。図３に示したように、上部ＤＢＲ層１３０において、第２上部ＤＢＲ層１３３は、単に一つの第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との対（Ｐ＝１）から構成されている。ＡｌＡｓで形成された第１屈折率層１３５の光学的厚さ（７０．５ｎｍ×３．００）は、λ／４（８５０ｎｍ／４＝２１２．５ｎｍ）を満足する。Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで形成された第２屈折率層１３６の光学的厚さ（６４ｎｍ×３．３１６）も、λ／４（２１２．５ｎｍ）を満足する。第２上部ＤＢＲ層１３３の下部の変形ＤＢＲ層１３２は、単に一つの第３屈折率層１３７と第４屈折率層１３８との対から構成されている。第３屈折率層１３７は、第１屈折率層１３５と同様にＡｌＡｓで形成されるが、その光学的厚さ（７７．５５ｎｍ×３．００＝２３２．６５ｎｍ）は、λ／４の約１．１倍である。第４屈折率層１３８は、第２屈折率層１３６と同様にＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで形成されるが、その光学的厚さ（５１．２ｎｍ×３．３１６＝１６９．７８ｎｍ）は、λ／４の約０．８倍である。図３に示した実施形態の場合には、第１上部ＤＢＲ層１３１がないので、第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との対の個数は０（Ｑ＝０）である。すなわち、上部ＤＢＲ層１３０は、変形ＤＢＲ層１３２、及びその上の第２上部ＤＢＲ層１３３のみを有する。
【００５２】
活性層１２０は、光吸収が起こる量子ウェル層１２３と、前記量子ウェル層１２３間の電子移動を防止する障壁層１２４とを備える。図３の例において、量子ウェル層１２３として９ｎｍ厚さのＧａＡｓを使用し、障壁層１２４として３ｎｍ厚さのＡｌＡｓを使用した。活性層１２０は、３４対の量子ウェル層１２３と障壁層１２４との対を有する多重量子ウェル構造である。この場合、活性層１２０の全体的な厚さは、中心吸収波長の２倍（２λ）である。一般的に、活性層１２０の厚さは、中心波長の整数倍（ｍλ）に構成され、厚さが薄ければ（ｍ＝１）、電圧降下は減少するが、光吸収が減少し、逆に厚ければ（ｍ＝３）、高い逆方向バイアス電圧が要求され、吸収率が向上する。図３の実施形態では、かかる特性を考慮して、活性層１２０の厚さを波長の２倍（ｍ＝２）とした。
【００５３】
活性層１２０と上部ＤＢＲ層１３０との間には、ＡｌＡｓ層１２５とＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１２６とからなる上部クラッド層が挿入されており、活性層１２０と下部ＤＢＲ層１１０との間には、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１２１とＡｌＡｓ層１２２とからなる下部クラッド層が挿入されている。一般的に、上部ＤＢＲ層１３０を形成する場合には、反射率を高めるため、光の入射方向で見た時、高い屈折率を有するＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓが先に配置され、低い屈折率を有するＡｌＡｓが後に配置される。しかし、活性層１２０内で光が共振を行う時は、光損失を最小化するために、光が上部ＤＢＲ層１３０と下部ＤＢＲ層１１０との間で、低い屈折率を有する層（ＡｌＡｓ、屈折率：３．００）から高い屈折率を有する層（ＧａＡｓ、屈折率：３．７０２）の順に進む。
【００５４】
下部ＤＢＲ層１１０は、９９％以上の高反射率が得られるように、２１対の第１屈折率層１１２と第２屈折率層１１３とから構成されている。下部ＤＢＲ層１１０の第１屈折率層１１２は、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓで構成され、第２屈折率層１１３は、ＡｌＡｓで構成される。前記二つの屈折率層１１２，１１３の光学的厚さは、いずれもλ／４である。下部ＤＢＲ層１１０と第１コンタクト層１０２との間には、位相マッチング層１１１が挟まれる。下部ＤＢＲ層１１０の最下層には、屈折率の高いＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓが位置するが、その下にも屈折率の高いＧａＡｓ基板（屈折率：３．７０２）１０１が位置するので、屈折率の順序を考慮して、屈折率の低いＡｌＡｓを位相マッチング層１１１として挿入したのである。位相マッチング層１１１下には、ｎ−ＧａＡｓからなる第１コンタクト層１０２とＧａＡｓ基板１０１とが位置する。
【００５５】
一方、上部及び下部ＤＢＲ層１１０，１３０は、ミラーの役割以外にも、電流が流れる通路の役割も担う。このため、前記ＤＢＲ層１１０，１３０をなすＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ／ＡｌＡｓ物質が導電性を有さねばならない。導電性は、一般的にＤＢＲ層１１０，１３０をドーパント物質でドーピングすれば、そのドーピング濃度に比例して上昇するが、ドーピング濃度が上昇するほど、光学的特性は低下する。例えば、Ｐ型に対しては、Ｂｅをドーパントとして使用し、Ｎ型に対しては、Ｓｉをドーパントとして使用でき、ドーピング濃度は、約１ないし３×１０１８ｃｍ−２とすることができる。
【００５６】
図４は、光変調器１００の特性を示すグラフである。図４を参照すれば、逆方向電圧の印加時に、約８４７ないし８５６ｎｍ領域で反射率が比較的平坦な区間が形成されるということが分かる。したがって、製造工程の影響または温度のような外部環境の影響下でも、比較的安定的な動作が得られる。また、逆方向電圧が印加された時及び逆方向電圧が印加されていない時の反射度の差が３０％以上である帯域幅は、図４のグラフから約１３ｎｍであるということが分かる。
【００５７】
図５は、他の類型による光変調器２００の概略的な構造を示す断面図である。図５に示した光変調器２００は、基板１０１上に第１コンタクト層１０２、下部ＤＢＲ層１１０、活性層１４０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５が順次に配置された構造を有する。図１に示した光変調器１００の構造と比較すると、図５に示した光変調器２００は、活性層１４０の構造のみが異なり、残りは図１に示した光変調器１００と同一である。すなわち、図５の光変調器２００の上部ＤＢＲ層１３０も、光学的厚さが異なる複数の屈折率層を有する。これに加えて、光変調器２００は、活性層１４０で光学的厚さが異なる複数の量子ウェル層を有する。したがって、図５に示した光変調器２００は、図１の光変調器１００において、活性層１２０内の量子ウェル層の光学的厚さをさらに変更したものであるといえる。
【００５８】
図６は、図５に示した光変調器２００についての例示的な実施形態による層構造及び層厚を示している。図６に示した構造も、例示的にＧａＡｓ化合物半導体を利用して、約８５０ｎｍの中心吸収波長を有するように設計されている。
【００５９】
図６を参照すれば、上部ＤＢＲ層１３０上にｐ−コンタクト層の役割を担うように、ｐ−ＧａＡｓからなる第２コンタクト層１０５が配置されている。第２コンタクト層１０５の厚さは、１０ｎｍである。第２コンタクト層１０５の下部には、上部ＤＢＲ層１３０が配置されている。前記上部ＤＢＲ層１３０の構造は、図３を参照して説明したものと類似しているが、第１上部ＤＢＲ層１３１と第２上部ＤＢＲ層１３３とにおける積層された対の個数と、変形ＤＢＲ層１３２の第３屈折率層１３７と第４屈折率層１３８との厚さが異なる。すなわち、図３の実施形態では、第１上部ＤＢＲ層１３１がなく、第２上部ＤＢＲ層１３３が、第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との一対からなっているが、図６の実施形態では、第１上部ＤＢＲ層１３１は、第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との１０対からなっている。一方、第２上部ＤＢＲ層１３３は、これと異なり、第１屈折率層１３５と第２屈折率層１３６との２対からなっている。また、図３の実施形態では、変形ＤＢＲ層１３２の第３屈折率層１３７の厚さが７７．５５ｎｍであり、第４屈折率層１３８の厚さが５１．２ｎｍであるが、図６の実施形態では、変形ＤＢＲ層１３２の第３屈折率層１３７の厚さが４２．２ｎｍであり、第４屈折率層１３８の厚さが２５．６ｎｍである。
【００６０】
一方、活性層１４０は、量子ウェルの厚さが異なる第１多重量子ウェル１４０ａと第２多重量子ウェル１４０ｂとを備える。例えば、第１多重量子ウェル１４０ａは、９ｎｍ厚さのＧａＡｓからなる量子ウェル層１４７と、３ｎｍ厚さのＡｌＡｓからなる障壁層１４６とから構成された１７対を有する。一方、第２多重量子ウェル１４０ｂは、８ｎｍ厚さのＧａＡｓからなる量子ウェル層１４５と、３ｎｍ厚さのＡｌＡｓからなる障壁層１４４とから構成された１７対を有する。また、第２多重量子ウェル１４０ｂは、８ｎｍ厚さのＧａＡｓからなる量子ウェル層１４３をさらに有する。かかる第１多重量子ウェル１４０ａと第２多重量子ウェル１４０ｂとを有する活性層１４０の全体的な厚さは、中心吸収波長の２倍（２λ）である。
【００６１】
一般的に、光変調器に入射した光は、活性層をなす量子ウェル層で吸収され、吸収波長は、量子ウェル層の厚さによって決定される。量子ウェル層の厚さによって、量子ウェル層での電子−正孔遷移エネルギーが変わる。これは、吸収波長が変化することを意味する。図３で提案された構造の場合、活性層１２０は、同じ厚さ（９ｎｍ）を有する量子ウェル層１２３のみで構成されるが、図６で提案された構造の場合、活性層１４０は、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４７と、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４３，１４５とが互いに重なって構成される。図６には、厚さが異なる量子ウェル層１４３，１４５，１４７が二つの部分に分けられて、すなわち、第１多重量子ウェル１４０ａと第２多重量子ウェル１４０ｂとに分けられて、別々に配置されている。しかし、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４７と８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４３，１４５とが交互に積層されることも可能である。すなわち、最初は、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４７と障壁層１４６との対が積層され、その次には、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層１４５と障壁層１４４との対が積層される方式を反復して、活性層１４０を形成できる。
【００６２】
上部ＤＢＲ層１３０と活性層１４０との間には、ＡｌＡｓ層１４８とＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１４９とからなる上部クラッド層が挿入されており、活性層１４０と下部ＤＢＲ層１２０との間には、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層１４１とＡｌＡｓ層１４２とからなる下部クラッド層が挿入されている。また、下部クラッド層の下部には、下部ＤＢＲ層１２０、位相マッチング層１１１、第１コンタクト層１０２及び基板１０１が配置されている。かかる上部及び下部クラッド層、下部ＤＢＲ層１２０、位相マッチング層１１１、第１コンタクト層１０２及び基板１０１の構成と役割は、図３を参照して既に説明したものと同一であるので、ここでは、それについての詳細な説明を省略する。
【００６３】
図７は、厚さが異なる二つの量子ウェル層の電界変化による吸収係数の変化を示すグラフである。図７において、垂直軸の［ａ．ｕ．］は、「ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔ」の略字である。「ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔ」は、グラフ内の絶対値は重要でなく、単に相対的な値のみが意味を有する時に一般的に使われる。図７から分かるように、量子ウェル層の厚さによって、吸収される波長の領域も変わり、電界印加時に吸収率の長波長移動の程度も変わる。例えば、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層の場合、１３Ｖ／μｍの電界印加時に中心吸収波長が約８４０ｎｍに移動するのに対し、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層の場合には、中心吸収波長が約８５０ｎｍに移動する。したがって、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層と９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層とを一つの活性層内で共に使用する場合、図８に示したように、さらに広い帯域幅で入力光を吸収できる。図９は、９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層のみを使用した場合（太い実線）、及び８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層と９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層とを共に使用した場合（細い実線）について、実際に光発光（ＰＬ：Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｓｅ）の帯域幅を測定した結果を示すグラフである。図９のグラフから分かるように、８ｎｍの厚さを有する量子ウェル層と９ｎｍの厚さを有する量子ウェル層とを共に使用した場合に、帯域幅がさらに広くなるということが分かる。
【００６４】
図７及び図８において、電界印加時に吸収波長が長波長に移動する時、吸収係数が低減する。しかし、長波長に対する吸収係数が小さくなっても、活性層１４０の共振波長が前記長波長と一致するならば、長波長に対する吸収自体は上昇する。
【００６５】
前述したように、図５に示した構造を有する光変調器２００の場合、λ／４でない光学的厚さを部分的に有する上部ＤＢＲ層１３０の層構造により、さらに広いスペクトル領域の光を活性層１４０に提供できる。また、活性層１４０では、厚さが異なる二種類の量子ウェル層により、さらに広い帯域幅で吸収が起こるようにする。したがって、前述した変形された上部ＤＢＲ層１３０を利用する場合、厚さが異なる二種類の量子ウェル層からなる活性層での帯域幅が、同じ厚さの量子ウェル層からなる活性層での帯域幅より広くなる。さらに、吸収帯域幅は増加する一方で、駆動電圧と静電容量とが増加する逆効果はほとんど発生しない。
【００６６】
図１０は、単に一種類の量子ウェル層を有する活性層１２０と、変形された上部ＤＢＲ層１３２との組み合わせからなる光変調器、及び二種類の量子ウェル層を有する活性層１４０と変形された上部ＤＢＲ層１３２との組み合わせからなる光変調器において、電界印加時と電界非印加時との反射度の差△Ｒをそれぞれ示すグラフである。
【００６７】
図１０において、太い実線は、図３に示した光変調器１００のように一種類の量子ウェル（９ｎｍの厚さ）を有し、図６に示した光変調器２００のような上部ＤＢＲ層の構成を有する光変調器の場合に関するものである。また、図１０において、細い実線は、図６に示した光変調器２００に関するものである。これまでは、活性層１４０内に厚さが異なる二種類の量子ウェル層があることを例として説明したが、実施形態によっては、厚さが異なる少なくとも三種類の量子ウェル層が存在してもよい。
【００６８】
一方、前述した非対称型のファブリー・ペロー光変調器１００，２００を３Ｄカメラに適用するためには、前述した広い吸収帯域幅特性以外に大面積の製作が要求される。しかし、光変調器の大面積化は、光変調器の静電容量を増加させる要因となる。光変調器の静電容量の増加は、光変調器のＲＣ時定数の増加をもたらすため、光変調器が２０ないし４０ＭＨｚの超高速で動作するにあたって制約を引き起こす。したがって、光変調器の面積を増大させると共に、静電容量と面抵抗を減らすことができる電極構造が要求される。
【００６９】
図１１Ａないし図１１Ｆは、光変調器１００を、静電容量と面抵抗を減らすように製造する過程を例示的に説明するための断面図である。
【００７０】
まず、図１１Ａを参照すれば、ＧａＡｓ基板１０１上に第１コンタクト層１０２、下部ＤＢＲ層１１０、活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５を順次に積層する。ここで、ＧａＡｓ基板１０１、第１コンタクト層１０２、下部ＤＢＲ層１１０、活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５の詳細な構造、材料及び厚さは、例えば、図３に示した構成による。しかし、図３に示した構成は、単に例示的なものであり、本発明を限定するものではないので、中心吸収波長及び吸収帯域幅の選択によって構成を異ならせることも可能である。前記第１コンタクト層１０２、下部ＤＢＲ層１１０、活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５は、例えば、多様な種類のエピタキシャル成長法によって形成される。ここで、第１コンタクト層１０２は、例えば、Ｎ−ドーピングされたＮ−コンタクト層となり、第２コンタクト層１０５は、Ｐ−ドーピングされたＰ−コンタクト層となる。
【００７１】
次いで、図１１Ｂを参照すれば、第１コンタクト層１０２の表面が露出されるまで、メサエッチング方式で前記第２コンタクト層１０５、上部ＤＢＲ層１３０、活性層１２０及び下部ＤＢＲ層１１０の両側を連続してエッチングする。これによって、第１コンタクト層１０２の上部面の中心領域にのみ、部分的に下部ＤＢＲ層１１０、活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５が残る。
【００７２】
次いで、図１１Ｃに示したように、再び２次メサエッチングにより、基板１０１の表面が露出されるまで第１コンタクト層１０２の両側をエッチングする。この過程で、基板１０１の両側表面が露出され、基板１０１の両側表面も部分的にエッチングされる。次いで、図１１Ｄに示したように、エッチングされて除去された両側面部分を全体的に絶縁層１０７で満たす。この時、絶縁層１０７の上部表面は、一定の高さを有するようにし、第２コンタクト層１０５上に絶縁層１０７が残りうる。かかる絶縁層１０７としては、例えば、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）のような材料を使用できる。
【００７３】
次いで、図１１Ｅを参照すれば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）のような平坦化過程を通じて、第２コンタクト層１０５が露出されるまで絶縁層１０７を部分的に除去する。次いで、下部ＤＢＲ層１１０、活性層１２０、上部ＤＢＲ層１３０及び第２コンタクト層１０５を備える構造物の両側にある絶縁層１０７のうち、いずれか一方の絶縁層１０７にトレンチ１０８を形成する。トレンチ１０８を形成する時、第１コンタクト層１０２の表面を露出させる。したがって、結果的なトレンチ１０８の底面は、第１コンタクト層１０２となる。
【００７４】
最後に、図１１Ｆに示したように、トレンチ１０８内に露出された第１コンタクト層１０２の表面上に全体的に第１電極１５３を形成し、第２コンタクト層１０５の表面上に部分的に第２電極１５１を形成する。第１コンタクト層１０２がＮ型コンタクト層である場合に、第１電極１５３には、Ｎ型電極材料を使用し、第２電極１５１には、Ｐ型電極材料を使用できる。絶縁層１０７の表面上には、第２電極１５１と連結される第２金属配線１５２がさらに形成される。また、第１電極１５３は、トレンチ１０８の内壁と絶縁層１０７の表面を通じて延びた第１金属配線１５４に連結される。かかる電極構造によれば、第１電極１５３と第２電極１５１とが垂直に配置されず、平行に配置されているため、寄生静電容量の発生が抑制される。
【００７５】
図１２は、図１１Ａないし図１１Ｆの方式を若干変形して製造された光変調器１００’の電極連結構造を示す平面図である。図１２を参照すれば、最上にある第２コンタクト層１０５’の側面周りに沿って絶縁層１０７’が形成されている。また、絶縁層１０７’内には、第２コンタクト層１０５’の側面周りに沿ってトレンチ１０８’が形成されている（一方、図１１Ｆの場合には、第２コンタクト層１０５の一側にのみトレンチ１０８が形成されている）。前記トレンチ１０８’は、約２０μｍの幅に狭く形成できる。絶縁層１０７’の一側表面上には、トレンチ１０８’内の第１電極（図示せず）と連結される第１金属配線１５４’、及び第２電極１５１’と連結される第２金属配線１５２’が配置されている。第２コンタクト層１０５’の上部表面上には、第２電極１５１’が格子の形態に形成されている。一般的に、上部の第２コンタクト層１０５’では、ホールの移動度が電子の移動度より非常に低いため、下部のＮ−電極構造に比べて面抵抗が約１０倍高い。したがって、第２コンタクト層１０５’上に全体的に第２電極１５１’を格子の形態に配列することによって、面抵抗を減らすことができる。第２電極１５１’による格子の数が増加すれば、面抵抗は減るが、格子の数が増加するほど、光損失が増加し、静電容量が増加することもある。したがって、格子の数を決定するにあたっては、面抵抗が減少する程度と、光損失及び静電容量が増加する程度とを考慮する。
【００７６】
また、静電容量をさらに減少させるために、図１２に示した光変調器１００’を一つの光変調器セルとして、複数の光変調器セルのアレイが一つの大面積の光変調器装置を構成するようにすることもできる。図１３は、複数の光変調器セルから構成された大面積の光変調器装置３００を概略的に示している。図１３は、複数の光変調器セルが２×３に配列された例を示す。しかし、光変調器セルのアレイは、２×３アレイに限定されず、設計によって任意のｎ×ｍ（ｎ，ｍは、１より大きい自然数）アレイを選択することが可能である。
【００７７】
図１３を参照すれば、それぞれの光変調器１００’は、隣接する他の光変調器とトレンチ１０８’により互いに分離されている。トレンチ１０８’の幅は、例えば、約５ないし１０μｍでありうる。それぞれの光変調器には、電極１５１’及び配線１５２’，１５４’が個別的に配置されており、また、光変調器を駆動するための駆動器１６５も個別的に配置されている。駆動器１６５は、図示していない制御部の制御によって、光変調器の動作を制御する。例えば、駆動部１６５は、電源ライン１６１から提供される電流を制御部の制御によって光変調器に印加できる。電源ライン１６１は、絶縁層１０７’の表面に沿って光変調器装置３００の外郭枠に沿って形成される。
【００７８】
これまで、ファブリー・ペロー共振反射に基づいた広帯域を有する光変調器を詳細に説明した。例示された実施形態において、光変調器は、８５０ｎｍの中心吸収波長を有する。しかし、開示された光変調器は、これに限定されない。例えば、ＧａＡｓ系化合物半導体を使用する場合、７５０ないし１０００ｎｍの範囲の中心吸収波長を有するように光変調器が設計される。他の実施形態では、光変調器は、８００ないし９５０ｎｍの範囲の中心吸収波長を有してもよい。
【００７９】
また、前記では光変調器が反射型光変調器である場合について説明したが、前述した説明に基づいて透過型光変調器を具現することも可能である。例えば、反射型光変調器において、下部ＤＢＲ層の反射度は、約９０ないし９９％であり、上部ＤＢＲ層の反射度は、約４０ないし５０％でありうる。しかし、透過型光変調器の場合には、下部と上部ＤＢＲ層の反射度をいずれも約４０ないし５０％に構成してもよい。すなわち、反射型光変調器の上部ＤＢＲ層と透過型光変調器の上部ＤＢＲ層とは、同じ反射度及び同じ構成を有する。したがって、透過型光変調器も、第１上部ＤＢＲ層１３１、変形されたＤＢＲ層１３２及び第２上部ＤＢＲ層１３３を備える。透過型光変調器は、下部ＤＢＲ層１１０が約４０ないし５０％の反射度を有するように変更されており、また、ＧａＡｓ基板１０１が７５０ないし１０００ｎｍの波長に対して透過性があるガラスのような透明基板に代替されているという点でのみ、反射型光変調器と差がある。
【００８０】
ファブリー・ペロー共振反射に基づいた広帯域を有する前記開示された光変調器において、上部ＤＢＲ層内に備えられた複数の屈折率層の一部の厚さ、または活性層内に備えられた量子ウェル層の一部の厚さを変形することによって、所定の光波長帯域に対して反射度が均一に維持される。したがって、光変調器は、温度及び製造工程による波長変化時にも安定した光変調特性を維持できる。かかる光変調器は、例えば、約１５ｎｍないし２０ｎｍの広い波長帯域を要求する３Ｄカメラで被写体の距離を測定するための部分の部品として使われる。
【００８１】
これまで、本発明の理解を助けるために、光変調器及びその製造方法についての例示的な実施形態が説明され、添付された図面に示された。しかし、かかる実施形態は、単に本発明を例示するためのものであり、これを制限しないという点が理解されねばならない。そして、本発明は、図示されて説明された説明に限定されないという点が理解されねばならない。これは、多様な他の変形が当業者に行われるためである。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、光変調器関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１００  光変調器、
１０１  基板、
１０２  第１コンタクト層、
１０５  第２コンタクト層、
１１０  下部ＤＢＲ層、
１２０  活性層、
１３０  上部ＤＢＲ層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３】
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