中的光吸收特性。在图5的曲线图中，结构I是单量子阱结构，其包括具有厚度约8nm的GaAs量子讲层和Ala3ciGaa7tlAs势鱼。结构2是本实施例的三耦合量子阱结构，其包括由Ala3tlGaa7tlAs构成的外部势鱼、由Ala2tlGaa8tlAs构成并且厚度为约Inm的第一和第二耦合势垒CBl和CB2、由Ina2tlGaa8tlAs构成并且厚度为约Inm的第一和第三量子阱层QWl与QW3、以及由GaAs构成并且厚度为约6.4nm的第二量子阱层QW2。参照图5，结构2的驱动电压为约4.8V/μ m，其低于作为结构I的驱动电压的8.1V/μ m。另外，结构2的吸收强度差Λ α是大约14100X 103/cm，其相比于结构I的吸收强度差6375 X 103/cm得到很大改盡口 ο
[0059]图6示出了根据示例性实施例的具有三耦合量子阱结构的光学设备。参照图6，n-1nGaP被形成在GaAs衬底上，以具有约10nm的厚度，从而作为η接触层。作为外部势鱼的Al(1.3iGac1.6i3As下部覆层(cladding layer)被形成在η接触层上，以具有约50nm的厚度。十六(16)对三耦合量子阱被堆叠在Ala31Gaa69As覆层上，其中，所述三耦合量子阱包括由Inci 2ciGaci 8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第一量子阱层、由Ala2tlGaci 8ciAs形成并且具有大约Inm的厚度的第一稱合势鱼、由GaAs形成并且具有大约6.4nm的厚度的第二量子讲层、由Ala2tlGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第二I禹合势鱼、以及由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第三量子阱层。具有大约4nm的厚度的Ala31Gaa69As被插入到三个耦合的量子阱之间来作为外部势垒。Ala31Gaa69As上部覆层被形成在第十六个三耦合量子阱上，以具有约50nm的厚度，并且在其上形成作为P接触层的p_GaAs以具有为约1nm的厚度。覆层可以是相对较厚的，以便同时用作外部势垒和防止扩散层，以防止接触层的掺杂剂进入到量子阱中。上述的层可以通过使用用于分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)的设备来进行堆叠。另外，为了制造透射型光学调制器，GaAs衬底可以部分通过湿法蚀刻来移除，以透射光。在这种情况下，n-1nGaP层可以用作蚀刻停止层。
[0060]图7示意性示出了图6的光学设备的吸收系数光谱。参考图7，当不施加电压时，第一激子吸收峰位于约838nm的波长处。当施加约为4.8V/μ m的电场时，第一激子吸收峰位于约860nm的波长处。如上所确认的，在具有相同的腔厚度的简单的单量子阱中，需要约为8.IV/μ m的电场来将位于约838nm处的第一激子吸收峰移动至约850nm处。因此，包括根据本实施例的三耦合量子阱的光学设备可以具有相当低的驱动电压，同时具有与单量子阱结构相比改进的光吸收强度。
[0061]因此，包括根据本实施例的三耦合量子阱的光学设备相比于包括不同量子阱结构的光学设备可以同时实现改进的光吸收特性和较低的驱动电压。包括三耦合量子阱结构的光学设备不仅可以应用到光学调制器上，也可以应用到具有各种PIN 二极管结构的半导体器件，以吸收特定波长带的光。例如，上述的原理可以应用到光学滤光器、光电二极管、太阳能电池、发光设备、光通信系统、光互连、光计算器等。
[0062]具有采用上述三耦合量子阱结构的各种结构的光学调制器将在下面进行详细说明。
[0063]图8示意性示出了具有三耦合量子阱结构的反射型光学调制器100的结构。参照图8，反射型光学调制器100可包括:衬底110、设置在衬底110上的第一接触层111、设置在所述第一接触层111上的下反射层120、设置在下反射层120上的有源层130、设置在有源层130上的上反射层140、以及设置在所述上反射层140上的第二接触层141。上和下反射层140和120可以被掺杂作为反射层和电流路径两者的使用。例如，第一接触层111和下反射层120可以被掺杂成η型，而上反射层140和第二接触层141可以被掺杂成P型。有源层130可以不被掺杂。因此，图8的反射型光学调制器100具有P-1-N 二极管结构。
[0064]反射型光学调制器100反射入射光，并且还通过根据电信号来吸收入射光的一部分而调制反射光的强度。为了反射入射光，下反射层120具有约90%或更多的反射率并且上反射层140可以具有约为30% -50%的反射率。下和上反射层120和140可以是，例如，通过重复和交替地堆叠具有相对低的折射率的低折射率层以及具有相对高的折射率的高折射率层而获得分布式布拉格反射器(DBR)。在上面的结构中，在具有不同折射率的两层(也就是，高折射率层和低折射率层)之间的界面上发生反射。高反射率可以通过使所有反射光的相位差彼此相同而获得。为此，在下和上反射层120和140中的高和低折射率层中的每个的光学厚度，即，通过将材料层的折射率乘以物理厚度而获得的值，可以是大约λ /4的奇数倍，其中，λ是反射型光学调制器100的谐振波长。此外，反射率可以根据堆叠的高和低折射率层的对的数量而按需进行调整。
[0065]有源层130是光吸收发生的层，并且可以具有在其中重复地堆叠上述的三耦合量子阱结构和外部势垒的多量子阱层结构。有源层130可充当用于法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振的主腔。为此，有源层130的光学厚度可以是大约λ/2的整数倍。
[0066]图9示出了图8的反射型光学调制器100的详细示例。参考图9，具有厚度为约500nm的第一接触层111被形成在由GaAs构成的衬底110上。第一接触层111可以由n-GaAs来形成。下反射层120包括具有厚度为68.8nm的n-Ala88Gaai2AS层来作为低折射率层，以及具有厚度为62.3nm的I1-Ala31Gaa69As层来作为高折射率层，并且具有在其中低和高折射率层的对被堆叠大约25.5次的结构。为了用作电流路径，下反射层120可以通过使用硅作为掺杂剂，而被掺杂到约3.18 X 11Vcm3的浓度。
[0067]有源层130可以包括:具有约为3.5nm的厚度的Ala31Gaa69As下部覆层，其被形成在下反射层120上并且用作外部势垒，三十三(33)对三耦合量子阱，其包括由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第一量子阱层、由Ala2ciGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第一耦合势垒、由GaAs形成并且具有大约6.4nm的厚度的第二量子阱层、由Ala2tlGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第二稱合势鱼、由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大约Inm的厚度的第三量子阱层、由Ala31Gaa69As形成并且具有大约4nm的厚度的外部势垒，其被布置在三耦合量子阱之间、以及由Ala31Gaa69As形成并且具有大约3.5nm的厚度的上部覆层，其被布置在第三十三(33ri)个三耦合量子阱上。有源层130的光学厚度被设置为2 λ。
[0068]另外，在上部覆层上的上反射层140包括具有厚度为68.8nm的P-Ala88Gaai2As层来作为低折射率层以及具有厚度为62.3nm的p-Ala31Gaa69AS层来作为高折射率层。具有低反射率的上反射层140可以仅具有两对高折射率层和低折射率层。为了用作电流路径，上反射层140可以使用铍作为掺杂剂而被掺杂为约4.6X 11Vcm3至6.5X 11Vcm3的浓度。具有厚度约1nm的p-GaAs层可以被形成在上反射层140上来作为第二接触层141。
[0069]图10示意性示出了图9的反射型光学调制器100的反射特性。在图10中，由细实线所示的曲线表示当没有施加电压时的反射率，并且其涉及到左垂直轴。由双点点划线表示的曲线表示当约2.3伏特的电压被施加时的反射率，并且其涉及到左垂直轴。由粗实线所示的曲线图表示当未施加电压时和施加电压时之间的反射率的差，并且其涉及到右垂直轴。参照图10，在相对低的大约一 2.3V电压处，最大吸收发生在约850nm的波长处，并且在大约850nm的范围中在最小反射率和最大反射率之间的反射率的差大约是67.4%。特别地，当约一 2.3V的电压被施加时，反射率几乎为0%。因此，可以看出图9的反射式光学调制器100的对比度得到很大提高。
[0070]图11示意性示出了根据示例性实施例的具有三耦合量子阱结构的透射型光学调制器200的结构。参照图11，根据本实施例的透射型光学调制器200可以包括:下反射层220、设置在下反射层220上的有源层230、设置在有源层230上的上反射层240、设置在下反射层220的下表面的一部分上的第一接触层201、以及设置在上反射层240的上表面的一部分上的第二接触层241。第一和第二接触层201和241可以沿着下反射层220和上反射层240的边缘的环的形式，使得光可穿过第一和第二接触层201和241的开口。虽然未在图11中示出，可以在衬底上形成透射型光学调制器200之后去除衬底。或者，可以仅仅部分地移除衬底的中心部分，使得光可以穿过。如上所述，上反射层240及下反射层220可以被掺杂作为反射层和电流路径两者的使用。
[0071]透射型光学调制器200通过根据电信号来吸收入射光的一部分同时透射入射光，来调制投射光的强度。下反射层220和上反射层240透射入射光的部