電気吸収変調器(EAM)は、電圧によってレーザー光の強度を変調するために使用できる半導体デバイスです。その動作原理はフランツ・ケルディッシュ効果に基づいています。これは、印加された電界によって吸収スペクトルが変化し、バンドギャップエネルギー(したがって吸収端の光子エネルギー)が変化する現象ですが、通常は電界によるキャリアの励起は伴いません。
通信用変調器には、小型化と低変調電圧が求められる。EAMは、通信における外部変調リンクでの使用に適した候補である。これらの変調器は、バルク半導体材料、または複数の量子ドットや量子井戸を有する材料を用いて実現できる。
ほとんどのEAMは、変調された光ビームに垂直な方向に電場を印加するための電極を備えた導波路の形状で作られています。高い消光比を実現するために、通常は量子井戸構造における量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)を利用します。
電気光学変調器(EOM)と比較して、EAMははるかに低い電圧(10ボルト以上ではなく数ボルト)で動作できます。非常に高速で動作させることができ、数十ギガヘルツの変調帯域幅を実現できるため、光ファイバー通信に有用です。便利な点として、EAMは分布帰還型レーザーダイオードと単一チップ上に集積して、フォトニック集積回路の形をしたデータ送信機を形成できます。レーザーダイオードを直接変調する場合と比較して、より広い帯域幅と低減されたチャープが得られます。
半導体量子井戸のEAMは、0.1 THz以下の周波数の近赤外線(NIR)放射を変調するために広く用いられています 。本研究では、無添加量子井戸のNIR吸収を、1.5~3.9 THzの周波数の強い電場によって変調しました。THz電場は量子井戸 の2つの励起状態(励起子)を結合させ、その結果、THz周波数と電力に依存する新たなNIR吸収線が現れました。THz電場は、吸収励起子と非吸収励起子のコヒーレントな量子重ね合わせ状態を生成しました。この量子コヒーレンスは、光通信における量子井戸変調器の新たな応用につながる可能性があります。
近年、結晶成長技術の進歩により、自己組織化量子ドットの研究が活発化している。電気吸収変調(EAM)は小型かつ低変調電圧を必要とするため、電気吸収係数が向上した量子ドットが得られる可能性は、このような用途にとって魅力的なものとなる。