多重量子井戸マイクロリング・マッハツェンダー光変調器

摘要

マイクロリング共振器をアーム部に有するマッハ・ツェンダー型（Microring Resonator Mach-Zehnder；MR-MZ）光変調器は，リング共振器における位相変化増大効果を利用することにより，MZ変調器の動作電圧の低減，小型化が期待できる.本研究では，InGaAs／InAlAs多重量子井戸をコア層とし，マイクロリング共振器を片側アームに結合させたMR-MZ光変調器を提案し，MR-MZ光変調器の設計，試作を行った．多重量子井戸コア層として，巨大な電界誘起屈折率変化が期待されるInGaAs／InAlAs五層非対称結合量子井戸（FACQW）を用い，その量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）による電界誘起屈折率変化を利用してマイクロリング導波路の位相を変調した.今回試作したMR-MZ光変調器のDC変調特性を測定し，波長1．55μmにおいて，半波長電圧・位相変調部長積V_πL＝1.7Vmm，消光比27dBを得た．MR-MZ光変調器V_πLは同じ導波路構造の通常のMZ光変調器と比較して約4分の1であり，MR-MZ変調器によりM光変調器の低動作電圧化が実現できることを示した．%We propose and a novel InGaAs/InAlAs multiple quantum well (MQW) microring Mach-Zehnder (MZ) modulator (MR-MZ), and a significant reduction of driving voltage is demonstrated for the first time. The modulator is driven by the quantum-confined Stark effect (QCSE) in the MQW and the driving voltage of the proposed modulator is expected to be significantly reduced by the phase shift enhancement effect in the microring. In this study, we designed and fabricated an InGaAs/InAlAs MQW MZ with a single microring resonator. As a MQW core layer of the microring resonator, five-layer asymmetric coupled quantum wells (FACQWs) were used. The driving voltage and the extinction ratio of the fabricated MR-MZ modulator were approximately 3.5 V and 27 dB at the wavelength of 1.55μm, respectively. The product of half-wave voltage and phase shifter length V_πL is 1.7 Vmm in DC modulation. This value is one-fourth that of a conventional MZ modulator with the same waveguide structure.