特開2025-28026 | 知財ポータル「IP Force」

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ツー−シックス　デラウェア　インコーポレイテッドの特許一覧

特開2025-28026超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

目に優しい文字サイズ小中大 PDF Top

< >

1A
1B
2
3
4
5A
5B
5C
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025028026

(43)【公開日】2025-02-28

(54)【発明の名称】超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）

(51)【国際特許分類】

H01S 5/026 20060101AFI20250220BHJP

H01S 5/183 20060101ALI20250220BHJP

H01S 5/11 20210101ALI20250220BHJP

【ＦＩ】

H01S5/026 616

H01S5/183

H01S5/11

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024135408

(22)【出願日】2024-08-14

(31)【優先権主張番号】63/532,778

(32)【優先日】2023-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/575,281

(32)【優先日】2024-04-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/802,317

(32)【優先日】2024-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519146787

【氏名又は名称】ツー－シックスデラウェアインコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩＤｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾淳一

(72)【発明者】

【氏名】ジャン・テシエ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィルフリート・マイノイルト

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AB13

5F173AC52

5F173AC70

5F173AD12

5F173AG20

(57)【要約】

【課題】超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】例示の光学デバイスは、光源と光源の上の電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造とを含む。電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、格子構造を含み、格子構造は複数の格子線を含み、格子構造は格子構造内に配置されたポッケルス材料をさらに含む。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源の上の電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造と
を含む光学デバイスであって、
前記ＥＭＬベースの構造は格子構造を含み、
前記格子構造は複数の格子線を含み、
前記格子構造は、前記格子構造内に配置されたポッケルス材料をさらに含む、
光学デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記ポッケルス材料の少なくとも一部は前記複数の格子線内に配置されている、光学デバイス。

【請求項3】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記ポッケルス材料の少なくとも一部は前記複数の格子線の間の空隙に配置されている、光学デバイス。

【請求項4】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記複数の格子線のうちの少なくとも１つの格子線は、底部の上にコンタクトを有するポッケルス材料を含む底部を含む、光学デバイス。

【請求項5】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造と前記光源との両方を担持する基板をさらに含む光学デバイス。

【請求項6】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記格子構造は高コントラスト格子（ＨＣＧ）ベースの構造を含む、光学デバイス。

【請求項7】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記光源は垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの構造を含む、光学デバイス。

【請求項8】

請求項７に記載の光学デバイスであって、前記垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの構造は、上部ミラー層と、下部ミラー層と、前記上部ミラー層と前記下部ミラー層との間に配置された量子井戸層とを少なくとも含む、光学デバイス。

【請求項9】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記光源はフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）ベースの構造を含む、光学デバイス。

【請求項10】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記光源は高次分布帰還型ポリマー（ＤＦＢ）ベースの構造を含む、光学デバイス。

【請求項11】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、前記ＥＭＬベースの構造に印加される入射ビームまたは入射波に振幅変調を与えるように構成された、光学デバイス。

【請求項12】

請求項１１に記載の光学デバイスであって、前記格子構造は、前記振幅変調を与えるときに、前記入射ビームまたは入射波に対応する出射ビームまたは出射波の強度またはパワーを調整または変更するように構成された１つまたは複数の格子フィーチャまたは特性を含む、光学デバイス。

【請求項13】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、前記ＥＭＬベースの構造に印加される入射ビームまたは入射波に波面変調を与えるように構成された、光学デバイス。

【請求項14】

請求項１３に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造に関連付けられた屈折率（ＲＩ）の調整に基づいて前記波面変調を与えるように構成された、光学デバイス。

【請求項15】

請求項１４に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、前記ポッケルス材料にわたって印加される電場のバイアス印加または変更に基づいて前記屈折率（ＲＩ）を調整することを可能にするように構成された、光学デバイス。

【請求項16】

請求項１３に記載の光学デバイスであって、前記格子構造は、前記波面変調を与えるときに前記入射ビームまたは入射波を１つまたは複数の離散的角度に偏向させるように構成された、光学デバイス。

【請求項17】

請求項１に記載の光学デバイスであって、前記電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造は、前記ＥＭＬベースの構造に印加される入射ビームまたは入射波に偏光変調を与えるように構成されている、光学デバイス。

【請求項18】

請求項１７に記載の光学デバイスであって、前記格子構造は、前記偏光変調を与えるときに、前記入射ビームまたは入射波に対応する出射ビームまたは出射波に偏光回転を加えるように構成された、光学デバイス。

【請求項19】

請求項１７に記載の光学デバイスであって、前記格子構造は、前記偏光変調を与える際の使用のために構成された１つまたは複数の格子フィーチャを含み、前記１つまたは複数の格子フィーチャは本質的に直線偏光子である、光学デバイス。

【請求項20】

請求項１９に記載の光学デバイスであって、前記１つまたは複数の格子フィーチャは、偏光を有する光ビームを特定の方向に選択的に透過させるように構成された、光学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
[0001]本出願は、２０２３年８月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／５３２，７７８号および２０２４年４月５日に出願された米国仮特許出願第６３／５７５，２８１号の優先権を主張し、利益を主張する。上記出願の各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本開示の態様は、光通信ベースの解決策に関する。より詳細には、本開示のある特定の実装形態は、超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の実装および使用のための方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]従来の回折格子の限界と欠点は、そのようなシステムを、図面を参照しながら本出願の他の部分に記載されている本開示のいくつかの態様と比較することにより、当業者に明らかになるであろう。

【発明の概要】

【0004】

[0004]実質的に図のうちの少なくとも１つの図に示され、および／または図に関連して説明され、特許請求の範囲においてより完全に記載されている、超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のためのシステムおよび方法が提供される。

【0005】

[0005]本開示の上記およびその他の利点、態様および新規な特徴と、その例示の実施形態の詳細は、以下の説明および図面からより十分に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】[0006]本開示による、パフォーマンス向上のために交互嵌合型格子内にポッケルス材料を組み込んだ例示の超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。

【図1B】本開示による、パフォーマンス向上のために交互嵌合型格子内にポッケルス材料を組み込んだ例示の超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。

【図2】[0007]例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図である。

【図3】[0008]例示のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）を示す図である。

【図4】[0009]例示の高次分布帰還型ポリマー（ＤＦＢ）を示す図である。

【図5A】[0010]本開示による、例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す図である。

【図5B】[0011]本開示による、例示の３コンタクト垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す図である。

【図5C】[0012]本開示による、例示の４コンタクト垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す図である。

【図6】[0013]本開示による、例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を示す図である。

【図7】[0014]本開示による、反射率変調器としての例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の使用を示す図である。

【図8】[0015]本開示による、波面変調（wavefront modulation）における例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の使用を示す図である。

【図9】[0016]本開示による、強度変調器としてのポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の使用を示す図である。

【図10】[0017]本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を製作するための異なるプロセスを示す図である。

【図11】[0018]本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）におけるデフェージングを示す図である。

【図12】[0019]本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、波面変調における使用を示す図である。

【図13】[0020]本開示による、コンタクトの上にポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、波面変調における使用を示す図である。

【図14】[0021]本開示による、ポッケルス材料を組み込んだ高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を有する例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）における入射外部光の処理を示す図である。

【図15】[0022]本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、偏光変調における使用を示す図である。

【図16】[0023]本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の例示の変形を示す図である。

【図17】[0024]本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第１の例示の実装形態を示す図である。

【図18】[0025]本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第２の例示の実装形態を示す図である。

【図19】[0026]本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第３の例示の実装形態を示す図である。

【図20】[0027]本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第４および第５の例示の実装形態を示す図である。

【図21】[0028]本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第６の例示の実装形態を示す図である。

【図22】[0029]本開示による、ポッケルス材料を有し、ゲート用の誘電体を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す図である。

【図23】[0030]一方が電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの設計を組み込んだデバイスである、例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの光学デバイスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

[0031]図１Ａ～図１Ｂに、本開示による、パフォーマンスを向上させるために交互嵌合型格子内にポッケルス材料を組み込んだ例示の超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す。図１Ａ～図１Ｂを参照すると、超高速変調を実現するために、交互嵌合型格子を有する垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１００（またはその一部）が示されている。

【0008】

[0032]これに関連して、ＶＣＳＥＬ１００は、上面から垂直なレーザビーム発光を出射するように構成された半導体レーザダイオードベースの構造を含み得る。たとえば、ＶＣＳＥＬは、レーザ光発生のための１つまたは複数の量子井戸を間に含む活性領域を有する、上面に対して平行なミラーとして機能するように構成された分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ベースの構造を含むことができる。基板層とヒートシンク層の上に１つのＤＢＲ構造が配置され得る。この平面ＤＢＲミラーは、高屈折率（ＲＩ）と低屈折率とが交互になった材料を有する層を含むことができる。

【0009】

[0033]各層の厚さは、高反射率をもたらすように設定することができる。たとえば、材料におけるレーザ波長の４分の１の厚さは、９９％を超える光反射率をもたらすことができる。高反射率の使用は、利得領域の短軸長をバランスさせるために使用することができる。ある実施形態では、ｐ型領域とｎ型領域をＤＢＲミラーの間に埋め込み、それによってダイオード接合を形成することができる。これは、活性層／領域への電気接触を確実にするためのより複雑な半導体処理を必要とする可能性があるが、ＤＢＲ構造における電力損失をなくすことができる。図１Ａに、ＶＣＳＥＬ１００の例示の構造を示す。

【0010】

[0034]本開示によると、特にＶＣＳＥＬの変調機能および／または特性に関して、ＶＣＳＥＬのパフォーマンスが向上し得る。具体的には、これは、ＶＣＳＥＬの構造に対して調整および／または追加を組み込むことによって行うことができ、それによって、過剰なコストおよび／または複雑さを加えることなくパフォーマンス向上をもたらすことができる。

【0011】

[0035]これに関連して、ＶＣＳＥＬの動作中、駆動電流を変調することができ、さらにそれによって出射レーザを変調することができる。しかし、ＶＣＳＥＬの変調は、ＶＣＳＥＬのキャビティ（空洞；共振器）部分からの光子の脱出時間を含む異なる要因によって、場合によって限定されることがある。この利得の低下は役立つ可能性があるが、そのようにする場合でも光子が脱出し得るまでにある程度時間がかかる。これは、ＶＣＳＥＬにおける変調の速度を制限する。本開示による解決策は、変調を光子脱出時間より高速にすることを可能にする。これは、たとえば光子脱出時間に打ち克つことを可能にするようにビームを向け直すことによって行うことができる。

【0012】

[0036]たとえば、本開示に基づく様々な実施形態において、図１Ａに示すように交互嵌合型格子をＶＣＳＥＬにおいて使用することができる。これに関連して、交互嵌合型格子は、ポッケルス材料、すなわち高ポッケルス係数材料を有する材料（たとえば有機、ＫＴＯ用Ｐｅｒｋｉｎａｍｉｎｅ（商標）など）で満たされた金属格子を含み得る。ポッケルス材料は、高コントラスト格子が本明細書に記載のようにしてレーザビームにバイアスをかけることを確実に可能にするなど、所定の選択基準に基づいて選択することができる。交互嵌合型格子の使用は、ホイヘンス－フレネル原理に従って遠方場上で相殺的干渉による変調器の上部から出射することができるビームの「サブラムダ」（または「ファイバまでの距離に対して相対的に小さい」）配列の生成を可能にし得る。これは、２つの交互嵌合型格子の間の印加バイアスを変化させるなどによって、ファイバ中に／遠方場に結合される高（建設的）パワーまたは低（相殺的）パワーをもたらすことになる。第２の部分として、この効果は共振効果によって強化可能であり、これをキャビティ中に組み込むことができる。

【0013】

[0037]ある例示の実施形態では、高コントラスト格子（ＨＣＧ）ベースの手法を使用することができる。これに関連して、ＨＣＧを、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の上部分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層を置き換えるために使用することができる。これに関連して、変調速度の必要な向上の実現を可能にする任意の適切な高コントラスト格子（ＨＣＧ）ベースの設計を使用することができる。具体的には、ＶＣＳＥＬの変調パフォーマンスを強化するためにＶＣＳＥＬにおいて使用される高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を選定し、構成する際の重要な考慮事項は、レーザビームにバイアスを加え、ゲートテンションを加える能力などであり得る。たとえば、図１Ａに図示されている実施形態に示すように、高コントラスト格子（ＨＣＧ）は、「面外」高反射率を実現するために、低屈折率（ＲＩ）と高屈折率が交互になった「面内」の周期的または準周期的構造を有するものなど、エッチングされた構造を含むことができる。また、（図１Ａに示すように）ＨＣＧ構造の上にコンタクトを配置することができる。これらのコンタクトは、ミラーとして有効に機能することができる。コンタクトは、金属または任意の適切な材料を含み得る。場合によっては、ＨＣＧ構造は活性層／領域の上方になんらかのＤＢＲ材料を組み込むことができる。

【0014】

[0038]ある例示の実施形態では、それぞれＨＣＧの表面の上のコンタクトを接続するためなどに金属配列を使用することができる。これを、ＶＣＳＥＬの上に配置された金属配列の上面図を示す図１Ｂに示す。金属配列は、ポッケルス材料が充填された穴を有する、ＶＣＳＥＬのエッチングされた、充填された高コントラスト格子（ＨＣＧ）（たとえばＤＯＩ：１０．１０３８／ｓｒｅｐ４０３４８）を有する交互嵌合型ゲートとして使用することができる。これに関連して、ポッケルス材料は特定の充填基準を満たす必要はない（たとえば、穴を完全に充填するように使用されてもよいが、これは必須でなくてもよい）。むしろ、２つの異なる経路間の重なり、および使用される材料の選定など、他の要因が重要となり得る。これに関連して、材料のポッケルス係数は、本明細書に記載されているように相殺的干渉と建設的干渉とを確実に生じさせるなどのために、レーザビームにバイアスをかけることを可能にする必要がある。金属配列の金属ワイヤ（すなわちＨＣＧの上のコンタクト）は相互とＶ２とに接続することができ、薄い絶縁層によって絶縁可能である。同様に、ＨＣＧ構造の穴を充填するポッケルス材料（経路）を相互とＶ１とに接続することができる。次に、Ｖ２にバイアスをかけることによって、経路の半分を後半に対してデフェージングさせることができ、それによって相殺的干渉を生じさせることができる。

【0015】

[0039]上記にもかかわらず、本開示はこのような設計には限定されず、本開示に基づく解決策は、格子の任意の適切な形状、格子において使用するのに適した任意の材料、ポッケルス効果を強化するための共振効果の使用（または不使用）などについて一般化することができる。

【0016】

[0040]また、実装形態に基づいてＶＣＳＥＬに基づく本開示の様々な態様および特徴を図示し、説明するが、本開示はＶＣＳＥＬには限定されず、本明細書に記載されている同様の設計を、フォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）および高次分布帰還型ポリマー（ＤＦＢ）など、他の種類の発光デバイスにおいて使用することができる。本開示に基づく構造的および／または機能的修正を組み込むように構成可能な例示のＶＣＳＥＬ、ＰＣＳＥＬおよび高次ＤＦＢを、図２～図４に関して示し、説明する。

【0017】

[0041]図２に、例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す。図２を参照すると、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）２００（またはその一部）が示されている。

【0018】

[0042]ＶＣＳＥＬは、特に送受信器（たとえばデータセンターにおいて使用される光学送受信器）などの実装において、光（たとえばレーザ）源として一般的に使用される。従来、ＶＣＳＥＬは、直流（Ｉ_ｄｃ）と交流（Ｉ_ａｃ）の一方または両方を使用して駆動される。

【0019】

[0043]図２に示すように、ＶＣＳＥＬ２００は、２つのミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層）の間に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含む。また、ＶＣＳＥＬ２００は、上部ミラー層の上面および／またはＶＣＳＥＬ２００の底面上などにコンタクトを含む。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0020】

[0044]図３に、例示のフォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）を示す。図３を参照すると、フォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）３００（またはその一部）が示されている。

【0021】

[0045]ＰＣＳＥＬは、光（たとえばレーザ）源として一般的に使用され、従来、直流（Ｉ_ｄｃ）と交流（Ｉ_ａｃ）の一方または両方を使用して駆動される。
[0046]図３に示すように、ＰＣＳＥＬ３００は、底面上のミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ））層とＭＱＷ層の上のフォトニック結晶層との間に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含む。また、ＰＣＳＥＬ３００は、上部ミラー層の上面および／またはＰＣＳＥＬ３００の底面などにコンタクトを含む。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0022】

[0047]図４に、例示の高次分布帰還型ポリマー（ＤＦＢ）を示す。図４を参照すると、高次分布帰還型ポリマー（ＤＦＢ）４００（またはその一部）が示されている。
[0048]高次ＤＦＢは、光（たとえばレーザ）源として一般的に使用され、従来、直流（Ｉ_ｄｃ）と交流（Ｉ_ａｃ）の一方または両方を使用して駆動される。

【0023】

[0049]図４に示すように、高次ＤＦＢ４００は、底面上のミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ））層とＭＱＷ層の上の高次格子層との間に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含む。また、高次ＤＦＢ４００は、上部ミラー層の上面および／または高次ＤＦＢ４００の底面などにコンタクトを含む。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0024】

[0050]本開示に基づく解決策は底面発光にも適用可能であるため、図２～図４に示す３つの異なる種類の光学デバイス（ＶＣＳＥＬ、ＰＣＳＥＬおよび高次ＤＦＢ）の各々を、底面発光により示す。

【0025】

[0051]図５Ａに、本開示による例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す。図５Ａを参照すると、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）５００（またはその一部）が示されている。

【0026】

[0052]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００は、２つのミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層）の間に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含み、上部ミラー層の上面に電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造を有する。また、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００は、ＥＭＬベースの構造の上面上、上部ミラー層の上面上、および／またはＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００の底面などにコンタクトを含むことができる。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0027】

[0053]ＶＣＳＥＬは、特に送受信器（たとえばデータセンターにおいて使用される光学送受信器）などの実装において、光（たとえばレーザ）源として一般的に使用される。従来、直接駆動またはＤＡＣ／ＤＣベースのＶＣＳＥＬが使用される。しかし、そのような直接変調ＶＣＳＥＬは、電気的帯域幅と光学的帯域幅との間の帯域幅（ＢＷ）ボトルネックにきわめて近づきつつある。

【0028】

[0054]したがって、ＶＣＳＥＬにおいて行われる変調の少なくとも一部を処理する際の使用のためにＥＭＬベースの構造が追加された、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬデバイスが使用される。これに関連して、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬの例示の動作時に、ＥＭＬベースの構造にわたって変調電圧を印加することができ、次にデバイス全体を駆動するために電流が供給される。たとえば、デバイスは、出力光信号を変調するデジタル信号など、（たとえば電圧のオンまたはオフに基づく）デジタル化ベースの駆動を可能にする、時間変動電圧を使用して駆動可能である。あるいは、デバイスは常時オンであるように、直流電流（ＤＣ）によって駆動することができる。たとえば、図５Ａに示すように、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００ではＥＭＬベースの構造を駆動するためにＶ_ａｃが使用され、一方、デバイス（全体として）を駆動するためにＩ_ｄｃが使用される。

【0029】

[0055]本開示によると、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ（たとえばＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００）のパフォーマンスは、具体的には本明細書で使用されているＥＭＬベースの構造を修正することによって向上および／または最適化することができる。たとえば、ポッケルス効果を使用および／または利用する垂直ＥＭＬを組み込むなどによって、新たな変調方式を実装するようにＶＣＳＥＬ－ＥＭＬを修正することができる。これに関連して、そのような実装形態では、ＶＣＳＥＬを、本提案のＥＭＬベースの構造がＶＣＳＥＬの上部ミラー（たとえばＤＢＲ）層の上にモノリシックに実装された連続波形（ＣＷ）光源として使用することができる。また、ＥＭＬは、具体的にはポッケルス効果を利用するようにポッケルス材料を組み込むことによって、ＥＭＬとデバイス全体のパフォーマンスを向上させるように修正することができる。

【0030】

[0056]これに関連して、ポッケルス効果は、電場の印加に応答して発生する光媒体の屈折率（ＲＩ）の方向依存線系変動である。光媒体の屈折率は、その媒体の光を曲げる能力の指標を与える無次元数である。言い換えると、屈折率は、材料中の光の速度の指標である。したがって、様々な実装形態において、（たとえばポッケルス材料にわたる電圧の印加を制御することによって）材料の屈折率（ＲＩ）に基づいて光を変調することを可能にし、さらにそれによってＥＭＬベースの構造に適用されると光ビームの挙動に影響を与えるように、ＥＭＬベースの構造にポッケルス材料が加えられる。

【0031】

[0057]このような手法は、たとえば代わりにＥＭＬベースの構造の上にバイアス方式の適応化を使用して、材料に依存しないものとすることができる。これに関連して、ＥＭＬにおいて使用されるポッケルス材料は、本明細書に記載のように、（たとえば所望または必要なＲＩの観点で決定された）特定のパフォーマンス基準が満たされるように保証するために適応的に選定および／または適用することができる。また、多くの場合、加えられるポッケルス材料は、バイアス方式（ＥＭＬベースの構造に適用可能）とともに使用することができ、バイアス方式は所望の変調機能のために適応化される。

【0032】

[0058]たとえば、図５Ａに示すようにＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００は、変調駆動とは分離されたレーザＤＣ駆動を有する集積３コンタクトＶＣＳＥＬとして実装されている。これは、変調部の直接駆動によるＥＭＬ電子方式の使用を可能にする。ＥＭＬベースの構造にポッケルス材料を組み込むことにより、ポッケルス効果の適応利用に基づくパフォーマンス向上が可能になる。具体的には、ポッケルス材料を、ポッケルス効果を強化するためのサブ波長パターンの形成および／または使用を可能にするために使用することができる。

【0033】

[0059]様々な例示の実装形態において、ＥＭＬは変調機能をサポートするように構成された格子を組み込むことができ、これらの格子はポッケルス効果を利用するためにポッケルス材料を組み込んでいる。たとえば、ある実装形態では、ポッケルス材料の組み込みは、高コントラスト格子（ＨＣＧ）と併用して行うことができる。これに関連して、高コントラスト格子（ＨＣＧ）の使用は、限定された光学的損失（たとえば＜＜３ｄＢ）、高ポッケルス材料を使用することができること、ＨＣＧの容易に利用可能なシミュレーション能力を使用することができることなど、様々な利点を提供することができるために、望ましい可能性がある。場合によっては、高屈折率材料におけるエッチング構造（たとえば幅５０ｎｍ～１００ｎｍ、深さ２００ｎｍ～４００ｎｍ）が使用されてもよい。

【0034】

[0060]構成によっては、様々な変調機能をもたせるために本提案のＥＭＬベースの構造が使用されてもよい。たとえば、ＥＭＬは、ビームの偏向、たとえばファイバ中への出射結合を変調（波面変調）するように、および／またはビームの偏光を変調（偏光変調）するように、出射パワーを変調（強度変調または振幅変調）するために使用することができる。

【0035】

[0061]場合によっては、本提案のＥＭＬベースの構造は、特定のパフォーマンス基準を満たすように構成可能である。たとえば、ＥＭＬは目標Ｖ_Π＜＜５Ｖを有する場合がある。このようなパフォーマンス基準を満たすには、ＥＭＬベースの構造をそれに応じて設計および／または構成する必要がある可能性がある。たとえば、そのような目標Ｖ_Πを確実に満たすには、たとえばポッケルス材料における光場増強を必要とし得る。

【0036】

[0062]場合によっては、本提案のＥＭＬベースの構造は、ビームステアリング（たとえば超高速空間光変調器として）などのために、１００Ｇｂｐｓコンポーネント（たとえば、（ファイバチップ、垂直変調器／カップラ上などの）受動光ネットワーク（ｐａｓｓｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ））要素、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ機能など）を設けるためなど、他の用途で使用することも可能である。

【0037】

[0063]ある実装形態では、本提案のＥＭＬベースの構造は、（ＶＣＳＥＬではなく）フォトニック結晶面発光レーザ（ＰＣＳＥＬ）光源とともに使用可能である。光源としてのＰＣＳＥＬの使用は有利な場合があり、たとえばＨＣＧ設計の可能性の利点を最適化する。これに関連して、ＰＣＳＥＬは本質的に単一モードデバイスであるため最適光源である場合があり、ＨＣＧの高Ｑ共振の全潜在能力を利用することを可能にすることができ、および／またはＨＣＧの均一な照射を可能にし得る（それによってＨＣＧの好ましくない有限サイズ効果の回避を可能にする）。

【0038】

[0064]図５Ｂに、本開示による、例示の３コンタクト垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す。図５Ｂを参照すると、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）５２０（またはその一部）が示されている。

【0039】

[0065]これに関連して、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５２０は、図５ＡのＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００と実質的に類似し、実質的に同様に動作し得る。具体的には、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５２０は、汎用垂直発光レーザ構造の上に電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造を含む。汎用垂直発光レーザ構造は、レーザを垂直方向に発光することを可能にするように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。たとえば、汎用垂直発光レーザ構造は、図５ＡのＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００における対応する構造と類似した構造を有してもよく、したがって、２つのミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層）に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含み得る。

【0040】

[0066]また、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５２０は、ＥＭＬベースの構造の上面上、汎用垂直発光レーザ構造の上面上、および／または汎用垂直発光レーザ構造の底面上などに、コンタクトを含むことができる。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0041】

[0067]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５２０は、３つのコンタクトを使用する代替設計に相当する。たとえば、図３Ｂに示す実施形態において、３つのコンタクトは、それぞれ、ＥＭＬベースの構造の上面上のコンタクト、汎用垂直発光レーザ構造の上面上のコンタクト、および汎用垂直発光レーザ構造の底面上のコンタクトに対応し得る。これらの３つのコンタクトは、Ｉ_ｄｃおよび／またはＶ_ａｃを使用して駆動される。

【0042】

[0068]図５Ｃに、本開示による例示の４コンタクト垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す。図５Ｂを参照すると、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）５４０（またはその一部）が示されている。

【0043】

[0069]これに関連して、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５４０は、実質的に図５ＡのＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００に類似し得、実質的に同様に動作可能である。具体的には、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５４０は、汎用垂直発光レーザ構造の上に、電気絶縁層を間に挟んで電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造を含む。汎用垂直発光レーザ構造は、レーザを垂直に出射するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。たとえば、汎用垂直発光レーザ構造は、図５ＡのＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５００の対応する構造に類似した構造を有してもよく、したがって、２つのミラー（たとえば分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）層）の間に挟まれた利得媒体として機能する多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含むことができる。

【0044】

[0070]また、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５４０は、ＥＭＬベースの構造の上面上、汎用垂直発光レーザ構造の上面上、および／または汎用垂直発光レーザ構造の底面上などに、コンタクトを含むことができる。コンタクトは、たとえば金属材料などを含むことができる。

【0045】

[0071]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ５４０は、４つのコンタクトを使用する代替設計に相当する。たとえば、図５Ｃに示す実装形態において、４つのコンタクトは、それぞれ、ＥＭＬベースの構造の上面上のコンタクト、汎用垂直発光レーザ構造の上面上のコンタクト、および汎用垂直発光レーザ構造の底面上のコンタクトに対応し得、図５に示すように、ＥＭＬベースの構造の上のコンタクトは２つの別個のグループのコンタクトに構成される。これらの４つのコンタクトは、Ｉ_ｄｃおよび／またはＶ_ａｃを使用して駆動される。

【0046】

[0072]図６に、本開示による例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を示す。図６を参照すると、高コントラスト格子（ＨＣＧ）６１０を組み込んだ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６００が示されている。

【0047】

[0073]ＶＣＳＥＬ６００は、活性層（たとえばＭＱＷ）が間に挟まれた２つのミラーを含み、上部ミラーがＨＣＧ６１０を組み込んでいる。下部ミラーと上部ミラーは、格子構造とともに活性層と組み合わさってレーザ共振器を形成する。

【0048】

[0074]上述のように、場合によっては、本開示に基づいて実装される垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）において高コントラスト格子（たとえばＨＣＧ６１０）が使用されてもよく、ＨＣＧは本提案のＥＭＬベースの構造においてＥＭＬベースの構造によって行われる変調機能を促進および／またはサポートするために特に使用される。これに関連して、格子は間に間隙を有する格子フィーチャを組み込んでおり、格子フィーチャの高さ（寸法ｈ）、格子フィーチャの幅（寸法ａ）、格子フィーチャの上のコンタクトの厚さ（寸法ｈ_Ｍ）、格子フィーチャの周期、すなわち連続した格子フィーチャにおける同一点間の距離（寸法ｄ）、および間隙の合計深さ（図６に示す格子フィーチャの上にコンタクトが配置されたときの寸法ｈとｈ_Ｍの組み合わせ）などのパラメータによって特徴付けられ得る。

【0049】

[0075]ＨＣＧ６１０などの高コントラスト格子は、サブ波長寸法を有する格子フィーチャを組み込むことができ、強い屈折率コントラスト（たとえば格子の空気屈折率＞１．７）を有し得る。高コントラストは、（たとえばきわめて低いＲＩを有する空気によって）満たされ得る間隙によって実現することが可能であり、その結果として間隙と格子構造フィーチャとの間に高いコントラストが生じる。これに関連して、格子フィーチャは丈が高い（したがって間隙が深い）。言い換えると、間隙は典型的には、鏡面反射効果を観察するように幅よりも深くすることができる。

【0050】

[0076]ＨＣＧ６１０などの高コントラスト格子は、反射（モード０）と透過（モード２）の２つのモードを示すことができ、図６に（グラフ６２０に）示すように、モード０では（デバイス内から、すなわち、下層の基板を通って伝播した後、ＨＣＧに対して下から加えられる）入射波が反射され、モード２では（出射波として）通過する。これに関連して、反射モード／透過モードは互いと平面波とに結合し得る。透過モード（モード２）は、格子フィーチャ間の相殺的干渉によって求めることができる。たとえば、５０／５０で形成された結合（たとえばＨＣＧの幾何形状）では、相殺的干渉はΔβ／λ＝Πによって求めることができる。

【0051】

[0077]様々な場合において、高コントラスト格子は２つの基本的特徴を有し得る。すなわち、１）少数のモードのみを励起させることができ、外部から「平面波」として取り出すことができることと、２）モードが空間内でスクイーズされ、より高い横運動量が得られ得ることである。特徴１で、ＨＣＧは高空間周波数成分を遮断する。したがって、一般挙動を予測するのにＨＣＧの２または３モード記述で十分であり、他のモードは通常、エバネッセントである。これに関連して、そのような他のモードは光円錐の下に存在可能であり、空気とのＨＣＧ界面における反射／透過特性を推定するときに二次に入り得る。特徴２で、伝搬定数が低減され、モード間の相殺的干渉が得られ得る（たとえば＜～波長における構造の場合）。

【0052】

[0078]高コントラスト格子は、異なる波長範囲において異なるパフォーマンス特性を示し得る。たとえば、サブ波長寸法の場合、構造において１つのモードのみが存在することができ、ＨＣＧの厚さが増すにつれてファブリ－ペロー（ＦＰ）ノード／アンチノードが見られ得る。超波長寸法の場合、多くのモードが存在することができ、タルボット効果と類似した方式／パターンで入力信号の周期的回復がある。これら２つの範囲の間にはモードがわずかしか存在し得ない。また、特定の位置において、２つのモードはＨＣＧ内で同時共振し得る。たとえば、２ｎΠ位相差でエネルギーがＨＣＧ内部にトラップされ、大きな電場増強（たとえば１ｅ３）が存在可能であり、反交差として現れる。（２ｎ＋１）Π位相差で、このエネルギーの一部がＨＣＧから反射され得る。

【0053】

[0079]ＶＣＳＥＬなどのデバイスにおいて光学共振をもたらす際の使用に加えて、高コントラスト格子は、ビーム操作（たとえば、レンズ、偏光、回折素子）、導波（たとえばＭＭＩ、スポットサイズ変換器など）、高広帯域反射、広帯域反射防止膜、非線形光学系、バイオセンシング、化学センシングなどの他の用途でも使用可能である。

【0054】

[0080]本開示に基づく実装形態において、たとえば、格子フィーチャの間の間隙の少なくとも一部に充填するため、および／または（たとえば上にコンタクトを有する）格子フィーチャを形成するたにポッケルス材料を使用することによって、ＨＣＧ構造にポッケルス材料を組み込むことができる。これに関連して、ポッケルス材料の使用は、ＨＣＧ構造の作用、特にＨＣＧ構造の変調機能に関する作用を向上させることができる。これについて以下でさらに詳述する。

【0055】

[0081]図７に、本開示による、反射率変調器としての例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の使用を示す。図７を参照すると、高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）７００が示されている。

【0056】

[0082]ＶＣＳＥＬ７００は、本開示に基づいて実装された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）に相当し得、ＥＭＬによって行われる変調機能を促進および／またはサポートするために、本提案のＥＭＬベースの構造においてＨＣＧが使用されている。図７には、ＨＣＧの適用例、すなわち、反射率変調器として動作するＥＭＬベースの構造におけるＨＣＧの使用が示されている。

【0057】

[0083]このような反射率変調器は、高い電場増強を示し得る。たとえば、シリコンを使用した格子により、２Ｖの「Ｖ_Π」で３０倍の電場増強があり得る。また、場合によっては、パフォーマンスをさらに増強するために様々な態様または特徴を修正することができる。たとえば、場合によっては、より良好な制御のために（通常のＨＣＧではなく）二量化ＨＣＧを使用することができる。また、シリコンの代わりにより高い調整可能性をもたらし得るＢａＴｉＯ３または有機材料を使用するなどによって、格子構造に異なる材料が使用されてもよい。

【0058】

[0084]このような反射率変調器の例示の動作では、ＨＣＧ（格子）を通って伝播するビームについて、ビームが適切な波長を有する場合（および／または格子が適正に設計されている場合）、光場の大幅な増強がある。格子間の入射ビームの電場は、格子を通過する前の入射ビームの電場と比較してより大きい。同様に、適正な波長を有するビームの場合、構造は反射型になる。共振周波数（ビームが通過変調されずに反射される）は、格子に印加される電圧を調整することによって制御可能である。これをＶＣＳＥＬ７００の例示の使用シナリオ７１０に示し、透過率を波長の関数として示すグラフ７２０で表す。

【0059】

[0085]本開示に基づく実装形態において、ＨＣＧ構造内、たとえばフィーチャ（エッチング）間の間隙内にポッケルス材料を組み込むこと、（コンタクトを上に有する）フィーチャを形成するためにポッケルス材料を使用することなどによって、反射率変調をさらに増強することができる。

【0060】

[0086]図８に、本開示による波面変調における例示の高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の使用を示す。図８を参照すると、高コントラスト格子（ＨＣＧ）８００が示されている。

【0061】

[0087]ＨＣＧ８００は、本開示に基づいて実装された垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）とともに使用可能であり、ＥＭＬによって行われる変調機能を促進および／またはサポートするために本提案のＥＭＬベースの構造においてＨＣＧが使用される。図８は、ＨＣＧの適用例、すなわち、波面変調器として動作するＥＭＬベースの構造におけるＨＣＧ８００の使用である。

【0062】

[0088]これに関連して、このような波面変調器の例示の動作において、図８に示すように、ＨＣＧにグループ別に、すなわちＨＣＧ構造における格子のセット別に、バイアスをかけることができる。このようなバイアス印加は、ビームを離散的角度に偏向させることを可能にする。角度は、たとえばＨＣＧ構造の離散幾何形状によって画定可能である。場合によっては、偏向（または外部入射ビームの回折）の角度は、図８（８１０）に示し、例示の本提案のＥＭＬベースの構造の使用に基づく正規化角度強度分布を示すグラフ８２０で表すように、調節可能とすることができる。

【0063】

[0089]本開示に基づく実装形態において、ＨＣＧ構造に、たとえばフィーチャ（エッチング）間の間隙内にポッケルス材料を組み込むこと、（上にコンタクトを有する）フィーチャを形成するためにポッケルス材料を使用すること、などによって、波面変調をさらに増強することができる。

【0064】

[0090]図９に、本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、強度変調器としての使用を示す。図９を参照すると、高コントラスト格子（ＨＣＧ）９００が示されている。

【0065】

[0091]上述のように、場合によっては、本開示に基づいて実装される垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）において高コントラスト格子を使用することができ、ＨＣＧ９００は、ＥＭＬベースの構造によって行われる変調機能を促進および／またはサポートするために本提案のＥＭＬベースの構造におけるそのような使用のために構成される。

【0066】

[0092]図９に示すように、ＨＣＧ９００は、（平面図、すなわち構造の最上部を見下ろす図に示すように）交互に配置可能であり、それによってゲートの交互嵌合型格子を形成する、２つのコンタクトを組み込むことができる。ＨＣＧ９００は、ポッケルス材料も含み得る。これに関連して、図９に示す実施形態では、ポッケルス材料は２つのコンタクトの間の間隙を充填するために使用されている。しかし、本開示はこのような手法には限定されず、したがってコンタクトの配置および／またはポッケルス材料の配置は、任意の適切な方式で行われてもよい。たとえば、コンタクトがポッケルス材料の上に位置付けられた代替設計を図１３に示す。

【0067】

[0093]ＨＣＧにおいて特定のバイアスを生じさせるために２つのコンタクトに別個の電圧（Ｖ１およびＶ２）を印加することができる。これに関連して、交互嵌合型格子は、（コンタクトのＶ１およびＶ２が印加される位置に対応する）２つの異なる格子要素の間のポッケルス材料を通した電場を生じさせることを可能にする。２つのコンタクトは、（必ずしも）異なる材料で形成されておらず、むしろ、コンタクトへの異なる電圧の印加が異なる電場を生じさせる。

【0068】

[0094]交互嵌合型バイアス格子は、図９に示すように横電場を生じさせ、すなわち、交互配置に起因して、ポッケルス材料にわたる電場の方向が（図のように）交互になり得る。交互嵌合型バイアス格子は、ＨＣＧ構造全体の屈折率（ＲＩ）も周期的に変更することができる。これに関連して、ＲＩは、ポッケルス材料にわたって印加される電場を変えることによって格子内で変更することができる。ＲＩは光の速さを左右するため、ＲＩを変更すると格子を通過する光の位相が変わる。

【0069】

[0095]ポッケルス材料の使用は、パフォーマンスをさらに増強することができる。たとえば、低いＶ_Πを維持するために、ポッケルス材料（およびそれに対応するポッケルス効果）を（格子フィーチャからの）共振増強とともに使用することができる。これに関連して、ポッケルス効果自体は、所望のΠ位相変化を実現するには小さすぎる可能性があり、したがって、必要な光場増強を実現するために共振も使用されてもよい。したがって、所望のポッケルス効果の実現は、電圧を高くすることによるのではなく、共振場増強を与えることによって実現することができる。言い換えると、光場の強度を増すために格子構造からの共振を使用することができ、それによって（格子に印加される電圧を高くせずに）ポッケルス効果を増強することができる。

【0070】

[0096]上述のように、本提案のＥＭＬベースの構造におけるＨＣＧの使用は、低い目標Ｖ_Π（たとえば＜＜５Ｖ）の実現を可能にし得る。これに関連して、キャビティまたは共振効果がない場合、傾斜角（θ）は以下の式を使用して求めることができる。

【0071】

【数1】

【0072】

ここで、ｈは材料の高さ、ｄは格子周期である。電場増強がない場合、効果は小さすぎる可能性がある。
[0097]たとえば、ｎ＝２、ΔＶ＝５Ｖ、γ_３３＝７００ｐｍ／Ｖ、ｈ＝１ｕｍ、およびｄ＝１００ｎｍの場合、ｓｉｎ（Θ）＝１．４ｅ－２である。約１０～１００倍増強するには、垂直ＤＢＲキャビティ、格子からのプラズモン共振、および高コントラスト格子（ＨＣＧ）などの他の手段が必要となり得る。これに関連して、ＨＣＧは局所的×１０^３電場増強をもたらし得る。光マイクロキャビティと比較すると、ＨＣＧにおいて使用される電場（Ｅ）は類似しているが、（電極間の距離がきわめて小さいため）印加バイアスがはるかに低い。それにもかかわらず、場合によっては、さらに高い非線形効果のためにＨＣＧをＤＢＲキャビティと組み合わせることができる。

【0073】

[0098]図６に示すように、ＨＣＧ９００を組み込んだ（たとえばＶＣＳＥＬ－ＥＭＬデバイスで使用される）ＥＭＬベースの構造は、強度（振幅）変調器として機能することができる。しかし、ＥＭＬベースの構造は、波面変調、反射率変調など、他の機能を提供するためにも使用することができる。

【0074】

[0099]ある実装形態では、ポッケルス材料を組み込んだＨＣＧを有する（たとえばＶＣＳＥＬ－ＥＭＬデバイスで使用される）ＥＭＬベースの構造は、偏光回転を与える際に使用することができる。これに関連して、格子フィーチャは本質的に直線偏光子であり、したがって特定の方向（たとえばｘ方向）に偏光を有する光ビームを選択的に透過させることになる。この構造は、たとえばビームを遮断する際に使用可能な偏光回転を与えるように構成可能である。このような偏光回転の使用は、屈折率に関係するフィーチャの使用と併用して、またはその代わりに使用することができる。

【0075】

[0100]図１０に、本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を製作する異なるプロセスを示す。図１０を参照すると、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を有するＶＣＳＥＬ－ＥＭＬを製作するための２つの異なる製作プロセス１０００および１０１０が示されている。

【0076】

[0101]これに関連して、ポッケルス材料を有するＨＣＧを組み込んだＥＭＬベースの構造を有する光学デバイス（たとえばＶＣＳＥＬ）の製作において、異なる方法（プロセス）を使用することができ、本開示は特定の方法または手法に限定されない。製作方法は、ポッケルス材料を加える際に使用される堆積技術に関して異なり得る。製作方法は、ＨＣＧの設計（たとえばＨＣＧにおいて使用されるコンタクトの配置に関する）によっても影響され得る。たとえば、交互嵌合型コンタクトを使用する場合、以下でさらに詳述するように使用可能ないくつかの物理的実装形態があり得、製作方法はそのような構成の使用を考慮に入れるように適応化する必要がある場合がある。したがって、製作方法は、使用される特定の格子（ＨＣＧ）構造においてポッケルス材料が加えられる方式の点で異なり得る。

【0077】

[0102]たとえば、プロセスは、図１０に示すようにポッケルス材料の堆積技術に応じて、「トップボトム」または「ボトムアップ」とすることができる。これに関連して、プロセス１０００において、最初に絶縁層上にポッケルス材料層が配置される。次に、コンタクト用の空間を形成するためにポッケルス材料層がエッチングされ、次にコンタクトが付加される。プロセス１０１０では、最初にコンタクトが絶縁層上に付加され、その間の空隙はコンタクトの間に空隙を含む所定の交互配置に基づく。次に、コンタクト間の空隙内にポッケルス材料層が堆積または形成される。

【0078】

[0103]場合によっては、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬの製作に使用されるプロセスは、所定の基準（たとえば、約２５０ｎｍの深さ、５０ｎｍ～１００ｎｍの範囲の開口など、最終的な構造における寸法）を満たすように構成可能である。したがって、ＨＣＧ構造の製作は、ＨＣＧを、特定の領域（ボトムアッププロセスにおける空隙）内にのみ形成するように、または表面全体に形成し、付加された層の一部が後で（エッチングストップにより）除去されるように、上に約２５０ｎｍの追加および／または堆積を必要とする。

【0079】

[0104]ポッケルス材料の実装、すなわちポッケルス材料を格子構造に加えることは、様々な方法で行うことができ、本開示はいずれの特定の手法にも限定されず、したがって任意の適切な手法を使用することができる。たとえば、ポッケルス材料は（たとえばＢＴＯ、Ｌｉ．Ｎｂ．、ＢａＴｉＯ３などを使用した）処理によりウエハボンディングレベルで実装されてもよい。ポッケルス材料は、プロセスの終了時、または終了近くに（たとえば有機、ＢＴＯベースの懸濁液などを使用して）実装されてもよい。

【0080】

[0105]図１１に、本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）におけるデフェージングを示す。図１１を参照すると、コンタクト間の間隙内にポッケルス材料を有するＨＣＧ構造を組み込んだＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１１００が示されている。ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１１００は、図９に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ９００と実質的に類似し得る。

【0081】

[0106]図１１には、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１１００などのＶＣＳＥＬにおけるデフェージングが示されている。これに関連して、デフェージングは、交互嵌合型ゲート間の電圧差の結果として生じ得るものであり、それにより構造内の屈折率（ＲＩ）の周期的変化を生じさせることができる。たとえば、ＲＩはポッケルス材料にわたって印加される電場を制御する（設定および／または変化させる）ことによって変更することができる。ＲＩは光の速さを左右するため、ＲＩを変更すると格子を通過する光の位相が変わる。

【0082】

[0107]２つのコンタクトを組み込んだＶＣＳＥＬ（たとえばＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１１００）において、デフェージングは２つのコンタクトに印加される電圧を調整することによって行うことができる。これに関連して、２つのコンタクトにおいて電圧が同じであるとき（すなわち、Ｖ１＝Ｖ２の場合）、コンタクトは同相となり、したがって干渉は垂直方向に建設的となり、一方、電圧が同じでないとき（すなわちＶ１≠Ｖ２）、屈折率の周期的変化を生じさせることができ、その結果として垂直方向に相殺的干渉が生じ、したがってコンタクト（ゲート）のデフェージングとなる。

【0083】

[0108]図１２に、本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、波面変調における使用を示す。図１２を参照すると、コンタクト間の間隙内にポッケルス材料を有するＨＣＧ構造を組み込んだＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１２００が示されている。

【0084】

[0109]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１２００は、図９に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ９００と実質的に類似し得る。図１２に示すように、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１２００は、波面変調器として機能することができる。これに関連して、ポッケルス材料にわたって異なるコンタクトに印加される電場を変化させることに基づいて屈折率（ＲＩ）を変更することができる。上述のように、ＲＩは光の速さを左右し、したがってＲＩを変更すると格子を通過する光の位相が変わる。したがって、コンタクトは、図１２に示すように、ポッケルス材料が同じ電圧を受けると同相となり、電圧が異なるときには位相不一致となる。

【0085】

[0110]様々な実装形態において、いくつかのサブ波長格子が同じバイアスを共有することができる。これは、出射波が光円錐内に留まることを可能にするとともに、グループまたは格子間にデフェージングを生じさせる。しかし、（たとえば図１２のＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１２００などの）ポッケルスベースのＥＭＬを波面変調器として使用することは、特定の種類のポッケルス材料にのみ限定され得る。たとえば、強いｒ４２を有するポッケルス材料のみが使用可能である。

【0086】

[0111]図１３に、本開示による、ポッケルス材料の上にコンタクトを有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の、波面変調における使用を示す。図１３を参照すると、ポッケルス材料を有するＨＣＧ構造を組み込んだＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００が示されている。

【0087】

[0112]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００は、図９に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬと実質的に類似し得る。しかし、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００は、図１３に示すようにポッケルス材料の上にコンタクトが配置されている点が異なり得る。図１３に示すように、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００は、波面変調器として機能することができる。これに関連して、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００は、波面変調器として使用されると、図１２に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１２００と実質的に同様に動作することができる。具体的には、ポッケルス材料にわたって印加される電場を変化させることに基づいてＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１３００において屈折率（ＲＩ）を変更することもできるが、電場はこの場合は基板からポッケルス材料を通してポッケルス材料の上のコンタクトに印加される。上述のように、ＲＩを変更すると格子を通過する光の位相が変わり、図１３に示すように、コンタクトは同じ電圧を受けると同相となり、電圧が異なるときには位相不一致となる。

【0088】

[0113]図１４に、本開示による、ポッケルス材料を組み込んだ高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造を有する例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）における入射外部光の処理を示す。図１４を参照すると、コンタクト間の間隙内にポッケルス材料を有するＨＣＧ構造を組み込んだＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１４００が示されている。

【0089】

[0114]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１４００は、図９に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ９００と実質的に類似し得る。しかし、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１４００における高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造は、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）などの異なる材料を含み得る。このような設計（手法）は、小さいこと、超高速であること、低損失であること、材料ではなく格子による波長調整（たとえば、同じ配列上の低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）または高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ））を可能にすることなど、様々な利点を有し得る。外部レーザ源（たとえばコムレーザ）の使用により、高温／低電力消費データ伝送を可能にし得る。

【0090】

[0115]図１４には、（底部から基板を介してではなく）外部からＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１４００に投射される入射ビーム（光）の処理が示されている。これに関連して、デフェージングに起因して、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１４００におけるＨＣＧの吸収共振が微調整可能であり、それによって反射率の変化を生じさせることができる。したがって、コンタクトに印加される電圧が異なる場合、コンタクトは位相不一致となり、その結果、図１４に示すように入射光が特定の角度で反射される。

【0091】

[0116]図１５に、本開示による、偏光変調におけるポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）の使用を示す。図１５を参照すると、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１５００が示されている。

【0092】

[0117]ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１５００は、図９に関して説明したＶＣＳＥＬ－ＥＭＬと実質的に類似し得る。しかし、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１５００は、図１５に示すように、ポッケルス材料の上にコンタクト（たとえば金属コンタクト）が配置されている点が異なり得る。図１５に示すように、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１５００は、偏光変調器として機能することができる。それにもかかわらず、本明細書に記載の偏光変調は、ＶＣＳＥＬ－ＥＭＬ１５００に対応するこの特定の実装形態には限定されず、このような偏光変調は本明細書で開示されている本提案のＥＭＬベースの構造のいずれにも適用可能であり、および／または、ＥＭＬベースの構造のいずれによっても提供され得る。

【0093】

[0118]これに関連して、ＨＣＧは、横電場（ＴＥ）モードと横磁場（ＴＭ）モードとの強い複屈折を有し得る。したがって、デバイスの設計および／または実装を、（ポッケルス材料を組み込んだ）本提案のＥＭＬベースの構造を介して偏光変調を与える際にこのような特性を使用するようになすことができる。これは、本明細書で開示されている実装形態のいずれにも行うことができる。偏光変調は、たとえば本提案のＥＭＬ構造における交互嵌合型コンタクト配置を利用することによって実現可能である。したがって、たとえばＨＣＧのすべての歯を同じバイアス源に接続することによって、波面変調で使用される同じ原理および手法を偏光変調において使用することができる。偏光変調は、振幅変調方式のサブセットとみなすことができる。

【0094】

[0119]たとえば、偏光変調は、ＨＣＧ内部でモードを可能にし、または抑止するように変調を加えることによって実現可能である。これに関連して、ＴＥ反射率の場合の急変およびＴＭ反射率の場合の急変と、重なり領域とを示す、グラフ１５１０および１５２０に示すように、ＨＣＧ特性がモードカットオフの近傍で鏡面的に変化し得る。これに関連して、重なり合った遷移周波数（たとえばＴＭ６／ＴＥ６の）において、屈折率変化に対する両方の偏光の強い感知性があり得る。ＥＭＬ構造は、偏光変調を最適化するように修正することができる。たとえば、ＨＣＧの適切な厚さは、バイアスを変更するときにＴＭ反射率が低下するにつれてＴＥ反射率が増大する（またはその逆の）スポットを特定することを可能にし得る。

【0095】

[0120]図１６に、本開示による、ポッケルス材料を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）構造の例示の変形を示す。図１６を参照すると、ポッケルス材料を有するＨＣＧの様々な変形が示されている。具体的には、図１６には、ＨＣＧ１６００、１６１０、１６２０、１６３０、１６４０および１６５０が示されている。これに関連して、ＨＣＧ１６００は、基本実装形態を表し、ＨＣＧ１６１０、１６２０、１６３０、１６４０および１６５０は、基本実装形態の代替変形を表す。

【0096】

[0121]基本実装形態（ＨＣＧ１６００）の変形は、ＨＣＧの二量化変形を含み得る。これに関連して、このような変形により、より低い共振周波数が可能となり得る。このような変形は、異なるフレーバのものとすることができる。たとえば、これは、ＨＣＧ１６４０（変形１）に示すように、高屈折率または低屈折率材料の幅などの幾何形状パラメータを変更することによって、またはＨＣＧ１６４０（変形２）に示すように１つおきに歯の材料を変えることによって、またはＨＣＧ１６４０（変形３）に示すように歯を１つおきに接続することによって、行うことができる。

【0097】

[0122]ＨＣＧのパターンも、たとえばｘまたはｙ方向のパターンの変化に基づいて、空間的に変動させることができる。これには、空間による共振の低速シフト、たとえば、ＨＣＧ１６４０（変形４）に示すようにラムダにわたる１％未満の変動、または、ＨＣＧパラメータの急激なシフト、たとえば、ＨＣＧ１６４０（変形５）に示すように、１つまたは複数のパラメータがモチーフの１つの反復と次の反復との間に１％の変動を有するが、幾何形状は１０ラムダを超えるラムダにわたって安定しているシフトが含まれ得る。

【0098】

[0123]図１７に、本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第１の例示の実装形態を示す。図１７を参照すると、ＥＭＬベースの構造１７００が示されている。具体的には、図１７には、ＥＭＬベースの構造１７００の上面図１７１０と、構造における特定の断面（線）に対応する側面図１７２０が示されている。

【0099】

[0124]側面図１７２０に示すように、ＥＭＬベースの構造１７００は、汎用垂直発光層と、その後に（ｚ方向に）続く、すなわちその上にある絶縁層と、その次の、上に金属を有する半導体材料（たとえばドープ半導体）を含む２つのコンタクト（Ｖ１およびＶ２）を含む高コントラスト格子（ＨＣＧ）とを含み、ポッケルス材料がコンタクトの間に配置されている。コンタクトは、（任意により）キャップ層（上面図１７１０には図示されていない）によって被覆されている。

【0100】

[0125]汎用垂直発光層は、レーザを垂直方向に放出するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。例示の一実装形態では、汎用垂直発光層は基板を含むことができ、基板は任意により２つの垂直発光エピスタック層に挟まれていてもよい。これに関連して、エピスタックはＶＣＳＥＬまたはＰＣＳＥＬ（または二次、三次、．．．ｎ次分布帰還型レーザ（ＤＦＢ））を含み得る。基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの適切な材料を含み得る。

【0101】

[0126]絶縁層は、半導体（ドープまたは非ドープ電流遮断層）、またはセラミック（酸化アルミニウムＡｌＯ_ｘ、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）など）を含み得る。ポッケルス材料は大きなｒ３３の材料を含み得る。

【0102】

[0127]コンタクトに使用される材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、または（たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などのような）透明導電性材料を含み得る。
[0128]この実装形態において使用されるポッケルス材料は、ポリマーなど、低屈折率（たとえばＩＲ＜２）を有することを必要とし得る。上面図１７１０に示すように、図１７に示す例示の実装形態では、ｙ方向に（コンタクトの）ドープ半導体の部分的または完全な被覆があってもよい。光学損失とＲＦ電気損失とのバランスは、具体的な用途に依存する。上述のように、垂直発光エピスタック層は、基板とＥＭＬとの間または基板の下に含まれても含まれなくてもよい。

【0103】

[0129]図１８に、本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第２の例示の実装形態を示す。図１８を参照すると、ＥＭＬベースの構造１８００が示されている。具体的には、図１８には、ＥＭＬベースの構造１８００の上面図１８１０と、構造における特定の断面（線）に対応する側面図１８２０が示されている。

【0104】

[0130]側面図１８２０に示すように、ＥＭＬベースの構造１８００は、汎用垂直発光層と、その後に（ｚ方向に）続く、すなわちその上にある絶縁層と、その次の、２つのコンタクト（Ｖ１およびＶ２）を含む高コントラスト格子（ＨＣＧ）とを含み、ポッケルス材料がコンタクトの間に配置されている。コンタクトは、（任意により）キャップ層（上面図１８１０には図示されていない）によって被覆されている。

【0105】

[0131]汎用垂直発光層は、レーザを垂直方向に放出するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。例示の一実装形態では、汎用垂直発光層は基板を含むことができ、基板は任意により２つの垂直発光エピスタック層に挟まれていてもよい。エピスタックはＶＣＳＥＬまたはＰＣＳＥＬ（または二次、三次、．．．ｎ次分布帰還型レーザ（ＤＦＢ））を含み得る。基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの適切な材料を含み得る。

【0106】

[0132]絶縁層は、半導体（ドープまたは非ドープ電流遮断層）、またはセラミック（酸化アルミニウムＡｌＯｘ、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）など）を含み得る。

【0107】

[0133]ポッケルス材料は大きなｒ３３の材料を含み得る。実装形態１８００では、コンタクト（Ｖ１およびＶ２）は低屈折率ｎ＜１．６の透明金属（たとえば、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）、ＣＮ、ハイブリッドなど）を含み得る。

【0108】

[0134]この実装形態で使用されるポッケルス材料は、高屈折率＞２を有する必要がある可能性がある（たとえばＳＢＮ６０、ＢａＴｉ０３など）。また、前の実装形態と同様に、基板とＥＭＬの間または基板の下に配置された垂直発光エピスタック層が含まれても含まれていなくてもよい。

【0109】

[0135]図１９に、本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第３の例示の実装形態を示す。図１９を参照すると、ＥＭＬベースの構造１９００が示されている。具体的には、図１９には、ＥＭＬベースの構造１９００の上面図１９１０と、構造内における特定の断面（線）に対応する側面図１９２０が示されている。

【0110】

[0136]側面図１９２０に示すように、ＥＭＬベースの構造１９００は、汎用垂直発光層と、その後に（ｚ方向に）続く、すなわちその上にある横方向コンタクト層と、その次の、上に金属を有する半導体（たとえばドープ半導体）材料を含む２つのコンタクト（Ｖ１およびＶ２）を含む高コントラスト格子（ＨＣＧ）とを含み、ポッケルス材料がポッケルス材料の上のコンタクト金属の間に配置され、非ドープ半導体材料がコンタクト、具体的には図のようにポッケルス材料の間に配置されている。コンタクトは、（任意により）キャップ層（上面図１９１０には図示されていない）によって被覆されている。

【0111】

[0137]汎用垂直発光層は、レーザを垂直方向に放出するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。例示の一実装形態では、汎用垂直発光層は基板を含むことができ、基板は任意により２つの垂直発光エピスタック層に挟まれていてもよい。エピスタックはＶＣＳＥＬまたはＰＣＳＥＬ（または二次、三次、．．．ｎ次分布帰還型レーザ（ＤＦＢ））を含み得る。基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの適切な材料を含み得る。

【0112】

[0138]横方向コンタクト層は、透明な導電性材料を含み得る。ポッケルス材料は、大きなｒ４２、６３などのポッケルス材料を含み得る。コンタクトの材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、または透明導電性材料（たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）など）を含み得る。

【0113】

[0139]この実装形態で使用されるポッケルス材料は、ＫＤＰ、ポリマーなど、低屈折率（たとえばＩＲ＜２）を有することを必要とし得る。場合によっては、この実装形態において、横方向コンタクト層にバイアスがかけられてもよく、その結果として３つの異なるバイアスがかけられてもよい。それにもかかわらず、多くの場合、横方向コンタクト層にかけられるバイアスは、コンタクトの１つにかけられるバイアスと同じであってもよい（たとえばＶ_３＝Ｖ_２＝０）。また、前の実装形態と同様、垂直発光エピスタック層は、基板とＥＭＬとの間または基板の下に含まれても含まれなくてもよい。

【0114】

[0140]図２０に、本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第４および第５の例示の実装形態を示す。図２０を参照すると、ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０（それぞれ側方から見た図）が示されている。

【0115】

[0141]図２０に示すように、ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０の各々は、汎用垂直発光層と、その後に（ｚ方向に）続く、すなわちその上にある横方向コンタクト層と、その次の、上に金属を有する半導体（たとえばドープ半導体）材料を含む２つのコンタクト（Ｖ１およびＶ２）を含む高コントラスト格子（ＨＣＧ）とを含み、ポッケルス材料の上にコンタクト金属があり、図のように、非ドープ半導体材料がコンタクトの間、具体的にはそのポッケルス材料の間に配置されている。コンタクトは、（任意により）キャップ層（上面図２０１０には図示されていない）によって被覆されている。

【0116】

[0142]汎用垂直発光層は、レーザを垂直方向に放出するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。例示の一実装形態では、汎用垂直発光層は基板を含むことができ、基板は基板のいずれの面にも発光エピスタック層を含み得る。エピスタックはＶＣＳＥＬまたはＰＣＳＥＬ（または二次、三次、．．．ｎ次分布帰還型レーザ（ＤＦＢ））を含み得る。基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの適切な材料を含み得る。

【0117】

[0143]横方向コンタクト層は、透明な導電性材料を含み得る。ポッケルス材料は、大きなｒ４２、６３などのポッケルス材料を含み得る。コンタクトの材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、または透明導電性材料（たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）など）を含み得る。

【0118】

[0144]ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０は、図１９に関して説明したＥＭＬベースの構造１９００と実質的に類似し得る。しかし、ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０は、これらの構造の各々におけるＨＣＧにいくつかの変形がある点で互いに（およびＥＭＬベースの構造１９００と）異なる。具体的には、ＥＭＬベースの構造２０００のＨＣＧは、ＥＭＬベースの構造２０００ではコンタクト（Ｖ１およびＶ２）が異なる大きさであり（たとえば図２０に示すようにＶ１がＶ２より大きい）、一方、ＥＭＬベースの構造１９００ではこれらのコンタクトが同じ大きさであるという点で、ＥＭＬベースの構造２０００のＨＣＧとは異なる。

【0119】

[0145]ＥＭＬベースの構造２０１０の場合は、使用されているＨＣＧが、図２０に示すようにコンタクトの間に（非ドープ半導体材料に加えて）キャップ層材料を組み込んでいる点が異なる。また、ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０は、バイアスが異なる（たとえばＶ_１＝Ｖ_２≠Ｖ_３）という点でＥＭＬベースの構造１９００とは異なる。しかし、これら２つの実装形態は、各二量体において有効屈折率が異なる方式で変動するため、交互嵌合型ＥＭＬベースの実装形態と類似した物理的効果を示し得る。これに関連して、図２０に示すように、たとえばＨＣＧグローブの約２分の１のみにポッケルス材料を充填することによって同様の効果が得られる。

【0120】

[0146]図２１に、本開示による、交互嵌合型電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの構造の第６の例示の実装形態を示す。
[0147]図２１を参照すると、ＥＭＬベースの構造２１００が示されている。具体的には、図２１には、ＥＭＬベースの構造２１００の上面図２１１０と、構造の特定の断面（線）に対応する側面図２１２０が示されている。

【0121】

[0148]側面図２１２０に示すように、ＥＭＬベースの構造２１００は、汎用垂直発光層と、その後に（ｚ方向に）続く、すなわちその上にある横方向コンタクト層と、その次の、半導体（たとえばドープ半導体）材料を含む２つのコンタクト（Ｖ１およびＶ２）を含む高コントラスト格子（ＨＣＧ）とを含み、ポッケルス材料の上に金属がある。コンタクトは、（任意により）キャップ層（上面図２１１０には図示されていない）によって被覆されている。図のように、キャップ材料は、コンタクトの間、具体的には、そのポッケルス材料の間にも配置されている。

【0122】

[0149]汎用垂直発光層は、レーザを垂直方向に放出するように構成可能な任意の適切な構造を含み得る。例示の一実装形態では、汎用垂直発光層は基板を含むことができ、基板はいずれの面にも発光エピスタック層を含むことができる。エピスタックはＶＣＳＥＬまたはＰＣＳＥＬ（または二次、三次、．．．ｎ次分布帰還型レーザ（ＤＦＢ））を含み得る。基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの適切な材料を含み得る。

【0123】

[0150]横方向コンタクト層は、透明な導電性材料を含み得る。ポッケルス材料は、大きなｒ４２、６３などのポッケルス材料を含み得る。コンタクトの材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、または透明導電性材料（たとえばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）など）を含み得る。

【0124】

[0151]ＥＭＬベースの構造１９００と同様に、この実装形態で使用されるポッケルス材料は、ＫＤＰ、ポリマーなど低屈折率（たとえばＩＲ＜２）を有する必要があることがあり、場合によっては、横方向コンタクト層にバイアスがかけられてもよく、その結果として３つの異なるバイアスがかけられてもよい（しかし、多くの場合、横方向コンタクト層にかけられるバイアスは、コンタクトのうちの１つにかけられるバイアスと同じであってもよい（たとえばＶ_３＝Ｖ_２＝０）。また、前の実装形態と同様、垂直発光エピスタック層は、基板とＥＭＬとの間または基板の下に含まれても含まれなくてもよい。図示されていないが、ＥＭＬベースの構造１９００と同様、図２０に関して説明したように、ＥＭＬベースの構造２０００および２０１０においてＨＣＧがＥＭＬベースの構造１９００と比較して変更されているのと同様にしてＨＣＧ構造を変更することによって、代替実装形態が使用されてもよい。

【0125】

[0152]図２２に、本開示による、ポッケルス材料を有し、ゲート用誘電体を有する高コントラスト格子（ＨＣＧ）を組み込んだ例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）を示す。図２２を参照すると、ＶＣＳＥＬ２２００が示されている。

【0126】

[0153]ＶＣＳＥＬ２２００は、格子構造内の間隙を充填するポッケルス材料を有する格子（たとえばＨＣＧ）構造を上に有し、格子構造の表面上にコンタクトを有するＶＣＳＥＬエピ層（上部対がないかまたはわずかしかない）を含むことができる。コンタクトの一部は（ゲート用）誘電体を組み込むことができる。したがって、コンタクトの一部（たとえば誘電体のないコンタクト）が接地を形成し、および／または接地として機能することができ、残りのコンタクト（たとえば誘電体を組み込んだコンタクト）がＶＣＳＥＬ２２００におけるＲＦ素子として機能することができる。

【0127】

[0154]図２３に、一方が電界吸収変調レーザ（ＥＭＬ）ベースの設計を組み込んだデバイスである、例示の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ベースの光学デバイスを示す。図２３には、光学デバイス２３００および２３１０が示されており、その両方がＶＣＳＥＬベースのデバイスである。これに関連して、図２３には光学デバイス２３００および２３１０の上面図が示されている。

【0128】

[0155]図２３に示すように、光学デバイス２３００は、基板エッチングの上に（たとえば図２に関連して説明したような）ＶＣＳＥＬベースの構造を含み、ＶＣＳＥＬ構造の上にコンタクト（配線）を有する。光学デバイス２３００は、一端におけるコンタクト配線への入力としてＲＦ_ｉｎ信号の印加と、コンタクト配線の他端における出力として対応するＲＦ_{ｏｕｔ／ｄｕｍｐ}信号の出力に応答して、光（たとえばレーザ）を放出するように構成可能である。

【0129】

[0156]光学デバイス２３１０は、本開示に基づく例示の実装形態による、光学デバイス２３００の例示の変更態様に相当する。これに関連して、光学デバイス２３１０は、光学デバイス２３００と実質的に類似し得るが、本明細書に記載の変調機能および／またはその特性を与えることを可能にするように、変更を組み込むことができる。たとえば、光学デバイス２３１０は、図２３に示すようにコンタクト配線の一部を接地する（たとえば接地信号を印加する）ことなどによって、上述のように、コンタクトのバイアス印加を可能にする交互嵌合型格子ベースの設計を形成するために、図２３に示すように複数の別個のコンタクト配線を使用するなどによるコンタクト配線の変更を組み込むことができる。

【0130】

[0157]本明細書で使用されている「および／または」は、「および／または」によって接続されている列挙の中の項目のうちの任意の１つまたは複数を意味する。一例として、「ｘおよび／またはｙ」は、３要素の組｛（ｘ）、（ｙ）、（ｘ、ｙ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えると、「ｘおよび／またはｙ」は「ｘとｙのうちの一方または両方」を意味する。別の例として、「ｘ、ｙおよび／またはｚ」は、７要素の組｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ、ｙ）、（ｘ、ｚ）、（ｙ、ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えると、「ｘ、ｙおよび／またはｚ」は、「ｘ、ｙおよびｚのうちの１つまたは複数」を意味する。本明細書で使用されている「例示の」という用語は、非限定的な例、事例または例示となることを意味する。本明細書で使用されている「たとえば」および「ｅ．ｇ．」という用語は、１つまたは複数の非限定的な例、事例または例示の記載の出だしとなる。

【0131】

[0158]本明細書で使用されている「回路」および「回路網」という用語は、物理電子コンポーネント（たとえばハードウェア）、および、ハードウェアを構成することができ、ハードウェアによって実行可能であり、および／またはその他によりハードウェアと関連付けられ得る任意のソフトウエアおよび／またはファームウェア（「コード」）を指す。本明細書で使用されている、たとえば特定のプロセッサおよびメモリ（たとえば揮発性または不揮発性メモリデバイス、汎用コンピュータ可読媒体など）は、コードの第１の１つまたは複数の行を実行する場合に第１の「回路」を含み、コードの第２の１つまたは複数の行を実行する場合に第２の「回路」を含み得る。さらに、回路はアナログおよび／またはデジタル回路を含み得る。このような回路網は、たとえば、アナログおよび／またはデジタル信号で動作し得る。回路は、単一のデバイスまたはチップ内、単一のマザーボード上、単一のシャーシ内、単一の地理的場所における複数の筐体内、複数の地理的場所にわたって分散された複数の筐体内などにあり得ることを理解されたい。同様に、「モジュール」という用語は、たとえば、物理電子コンポーネント（たとえばハードウェア）、および、ハードウェアを構成することができ、ハードウェアによって実行可能であり、および／またはその他によりハードウェアに関連付けられ得る任意のソフトウエアおよび／またはファームウェア（「コード」）を指す場合がある。

【0132】

[0159]本明細書で使用されている、回路網またはモジュールは、（たとえばユーザ構成可能設定、工場出荷時などにより）機能の実行が無効化されているかまたは有効化されていないかにかかわりなく、その回路またはモジュールが機能を実行するために必要なハードウェアおよびコード（いずれかが必要な場合）を含むときにその機能を実行するように「動作可能」である。

【0133】

[0160]本発明の他の実施形態は、機械および／またはコンピュータによって実行可能な少なくとも１つのコード区分を有し、それによって機械および／またはコンピュータに本明細書に記載のプロセスを行わせる、マシンコードおよび／またはコンピュータプログラムが記憶された、非一過性のコンピュータ可読媒体および／または記憶媒体、および／または非一過性の機械可読媒体および／または記憶媒体を提供することができる。

【0134】

[0161]本発明による様々な実施形態は、本明細書に記載の方法の実装を可能にするすべての特徴を含み、コンピュータシステムにロードされるとそれらの方法を実施することができる、コンピュータプログラム製品に組み込むことも可能である。この文脈におけるコンピュータプログラムは、情報処理能力を有するシステムに特定の機能を、直接、または、ａ）別の言語、コードまたは表記法への変換、ｂ）異なる具体的形態での再現のうちのいずれかまたは両方の後で実行させることが意図された命令のセットの、任意の言語、コードまたは表記法での任意の表現を意味する。

【0135】

[0162]本提示の方法および／またはシステムについてある特定の実装形態を参照しながら説明したが、当業者には、本提示の方法および／またはシステムの範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができ、同等物に置き換えることができることがわかるであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本開示の教示に適応させるために多くの修正を加えることができる。したがって、本提示の方法および／またはシステムは、開示されている特定の実装形態に限定されず、本提示の方法および／またはシステムは添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実装形態を含むことが意図されている。

【図1A】