Faraday effect device
专利汇可以提供Faraday effect device专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide the device which can electrically change the rotating angle of the plane of deflection regardless of the modulation of magnetic field intensity by including specific quantum well structure layers, electrodes and magnetic field impressing means for impressing magnetic fields to these quantum well structure layers.
CONSTITUTION: The quantum well structure layers 2 alternately formed with a repetition of the prescribed number of diamagnetic semiconductor layers and the semiconductor layers having the band gap larger than the band gap thereof are formed on a substrate 1. The first and second transparent electrodes 3, 5 consisting of ITO are formed on these quantum well structure layers 2. A polarizer 6 is then provided on the first transparent electrode 3 and a magnetic field H is impressed in the thickness direction of the quantum well structure layers 2 by a magnet 7. The modulation signal is impressed between the first and second transparent electrodes 3 and 5 from a signal source 8. The modulated laser beam is made incident on the second transparent electrode 5 from a light source 9, transmits the quantum well structure layers 2 and the first transparent electrode 3 and is made incident on the polarizer 6. A Faraday rotating angle is changed according to the modulation signal by impressing the modulation signal as an external electric field to the quantum well structure layers 2 in such a manner, by which the intensity of the light outputted from the polarizer 6 is modulated.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio，下面是Faraday effect device专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｍｎなどの遷移金属を含んだ半磁性半導体を用いたファラデー効果装置の構成に関し、特には、光変調器などに適したファラデー効果装置の新規な構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】ファラデー効果は、磁性体中を通過する光の偏光面が外部磁界に依存して回転する効果であり、
磁性体、外部磁場を印加する磁石、偏光子などの組み合わせにより光アイソレータや光変調器などのファラデー効果装置として利用されている。 例えば、外部磁場を印加する磁石へ流す電流を変えることで偏光面の回転角が変化する。 これにより、偏光子を通過する光の強度が変えることができ、光変調器や光スイッチとして利用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような光変調器では、磁石へ流す電流により変調を行うため、変調に必要な消費電力が大きく、高速の変調は困難であった。 本発明は、このような課題を解決するもので、その目的は磁界強度の変調によらず、偏光面の回転角を電気的に変化させることができる新規なファラデー効果装置の構成を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によるファラデー効果装置は、（ａ）半磁性半導体層と該半磁性半導体層よりもバンドギャップの大きな半導体層を交互に積層した量子井戸構造層と、（ｂ）該量子井戸構造層の主面上に設けられ、該量子井戸構造層の厚さ方向の電界を印加する電極と（ｃ）該量子井戸構造層に磁界を印加する磁界印加手段とを含むものである。 加えて、前記量子井戸構造層の主面上に偏光子が設けられ、外部信号を前記電極に印加することで光変調器や光スイッチとして動作しうるものである。
【０００５】以下、本発明の作用を説明する。 一般に、
単位磁界において、単位光路長当たりの偏光面の回転角であるファラデー回転角φ Fは、Ｍｎなどの遷移金属元素を含んだＣｄＭｎＴｅなどのいわゆる半磁性半導体の場合、次式で表わされることが知られている。 ［DUBa
rtholomew et al.; Phys.Rev. B34 (1986) pp.6943］
【数１】
【０００６】数１から明らかなように、ファラデー回転角φ Fは常磁性感受率χと第２項および第３項の積に比例する。 第２項は遷移金属のｄ軌道と遷移金属を囲むアニオンのｐ軌道との混成の効果を、また、第３項は入射光の半磁性半導体に対する共鳴の効果を表わしている。
【０００７】本発明によれば、量子井戸構造層に外部電界を印加することで、バンドギャップの差により封じ込められた半導体層のｐ軌道が半磁性半導体層にしみだし、式１の第２項における混成の効果が大きくなる。 また、この際、量子井戸構造層の実効的なバンドギャップが小さくなり（量子封じ込めフランツ・ケルディシュ効果）、外部電界を印加しない状態での量子井戸構造層のバンドギャップよりも若干大きいエネルギーの光に対しては、式１の第３項における共鳴の効果も大きくなる。
したがって、量子井戸構造層に印加する外部電界に比例して、ファラデー回転角φ Fを変化させることができる。
【０００８】
【実施例】以下、光変調器を実施例として、図１を用いて本発明を詳細に説明する。
【０００９】ＧａＡｓ基板１上に１０ｎｍ厚のＣｄ 0.5
Ｍｎ 0.5 Ｔｅからなる半磁性半導体層と１０ｎｍ厚のＧ
ａＡｓからなる半導体層を交互に２００層繰り返した量子井戸構造層２を低温ＭＢＥ法などの周知の方法により形成する。 なお、半磁性半導体層、半導体層の厚さは、
５〜５０ｎｍでもよく、これらを必要な回転角を得ることのできる厚さに積層すればよい。
【００１０】量子井戸構造層２上にＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）からなる第１の透明電極３を形成する。 第１の透明電極３に対応したＧａＡｓ基板１の部分をエッチングにより除去し、開口部４を設ける。 開口部４に露出した量子井戸構造層２にＩＴＯからなる第２の透明電極５を形成する。 ＧａＡｓ基板１が導電性の場合は、電極としてＧａＡｓ基板１を用い、第２の透明電極５を省略することもできる。
【００１１】次に、第１の透明電極３上に偏光子６を設け、磁石７により量子井戸構造層２の厚さ方向に所定の磁界Ｈを印加する。 変調信号は、信号源８から第１の透明電極３と第２の透明電極５の間に印加される。 変調されるレーザ光は光源９から開口部４に設けられた第２の透明電極５に入射され、量子井戸構造層２および第１の透明電極３を透過して、偏光子６に入射される。
【００１２】量子井戸構造層２に変調信号を外部電界として印加することで、変調信号に応じてファラデー回転角φ Fが変化し、偏光子６から出力される光の強度が変調される。 したがって、比較的低い消費電力で高速の変調が可能となる。 また、半導体基板上に変調器を形成することができるため、半導体レーザなどとの集積化も容易である。 以上では、光変調器を実施例としたが、本発明は、光アイソレータ、光スイッチなどのファラデー効果装置に利用することも可能である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるファラデー効果装置は、（ａ）半磁性半導体層と該半磁性半導体層よりもバンドギャップの大きな半導体層を交互に積層した量子井戸構造層と、（ｂ）該量子井戸構造層の主面上に設けられ、該量子井戸構造層の厚さ方向に電界の印加する電極と（ｃ）該量子井戸構造層に磁界を印加する磁界印加手段とを含むものである。
【００１４】本発明によれば、偏光面の回転角を電極間に印加する信号電圧により変化させることができ、高速、低消費電力のファラデー効果装置を構成することができる。
【図１】本発明の実施例である光変調器を説明するための断面図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ 量子井戸構造層 ３ 第１の透明電極 ４ 開口部 ５ 第２の透明電極 ６ 偏光子 ７ 磁石 ８ 信号源 ９ 光源
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