JPH0344988A - 光増幅集積回路 - Google Patents
光増幅集積回路Info
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- JPH0344988A JPH0344988A JP17894789A JP17894789A JPH0344988A JP H0344988 A JPH0344988 A JP H0344988A JP 17894789 A JP17894789 A JP 17894789A JP 17894789 A JP17894789 A JP 17894789A JP H0344988 A JPH0344988 A JP H0344988A
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- Japan
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- optical
- amplifier
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- erbium
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
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- H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光伝送方式にかける光検波の感度を向上させ
る光集積回路に関するものである。
る光集積回路に関するものである。
光伝送方式は、単一の周波数で発振する分布帰還型レー
ザの実用化によう、高速長距離伝送において大きな進歩
をとげ、現在１．６Ｇｂ／ｓの信号光を無中継で１２０
Ｋｍの距離を伝送できるレベルに達している。そして、
この性能を決めているのは光検波器の感度であう、将来
のより高速の光伝送方式にふ・いては、この光検波器の
感度がシステムの性能を左右する要因となる。
ザの実用化によう、高速長距離伝送において大きな進歩
をとげ、現在１．６Ｇｂ／ｓの信号光を無中継で１２０
Ｋｍの距離を伝送できるレベルに達している。そして、
この性能を決めているのは光検波器の感度であう、将来
のより高速の光伝送方式にふ・いては、この光検波器の
感度がシステムの性能を左右する要因となる。
しかし、現在使用されているｐｉｎホトダイオードやア
バランシェ・ホト・ダイオード（ＡＰＤ）などの光検波
器は、はぼ理論限界に近い性能が得られておシ、今後−
層の性能改善を望むことができない。
バランシェ・ホト・ダイオード（ＡＰＤ）などの光検波
器は、はぼ理論限界に近い性能が得られておシ、今後−
層の性能改善を望むことができない。
一方、従来よシ光ファイバを伝播してきた微弱な信号光
を増幅する光増幅器が研究されている。
を増幅する光増幅器が研究されている。
これは、半導体レーザを発振閾値以下のデバイス条件に
して、外部からの信号光を直接増幅する線形の光増幅器
として動作させるものである。この光増幅器を光検波器
の直前で用いると、この光増幅器が無い場合に比べて最
小受信レベルを改善することができる。
して、外部からの信号光を直接増幅する線形の光増幅器
として動作させるものである。この光増幅器を光検波器
の直前で用いると、この光増幅器が無い場合に比べて最
小受信レベルを改善することができる。
そこで、この光増幅器と光検波器を導波路でモノリシッ
クに結合させた第３図に示す光集積回路が、有用である
と考えられる。この光増幅集積回路は、第３図に示すよ
うに、ｎ型１ｎＰ基板１を用い、その基板上に、波長１
．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ層２．波長１．３μｍのＧ
ａＩｎＡｓｐ層３＋ｐ型ＩｎＰ層６．ｐ型ＧａＩｎＡｓ
Ｐキャップ層７からなるレーザ構造の光増幅器２１と、
波長１．５５ｐｍのＧａＩｎＡｓＰ層２．波長１．３μ
ｍのＧａＩｎＡａＰ層３．ノンドープのＤ型ＩｎＰ層５
．ｐ型ＩｎＰ層６゜ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層７からなる光
検波器２３とを、波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ層４
．ノンドープのｎ型ＩｎＰ層ｓ、ｐ型ＩｎＰ層６からな
る導波路２２で結合させたモノリシック構造を有してい
る。ここで、光増幅器２１のｎ型電極８とｎ型電極９の
間に順バイアスをかけ、光検波器２３のｎ型電極８とｎ
型電極９に逆バイアスをかけた状態で、この光増幅器２
１に入射光２０を入れると、その入射光２０が増幅され
たのち、導波路２２を通って光検波器２３に受光される
ものとなっている。
クに結合させた第３図に示す光集積回路が、有用である
と考えられる。この光増幅集積回路は、第３図に示すよ
うに、ｎ型１ｎＰ基板１を用い、その基板上に、波長１
．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ層２．波長１．３μｍのＧ
ａＩｎＡｓｐ層３＋ｐ型ＩｎＰ層６．ｐ型ＧａＩｎＡｓ
Ｐキャップ層７からなるレーザ構造の光増幅器２１と、
波長１．５５ｐｍのＧａＩｎＡｓＰ層２．波長１．３μ
ｍのＧａＩｎＡａＰ層３．ノンドープのＤ型ＩｎＰ層５
．ｐ型ＩｎＰ層６゜ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層７からなる光
検波器２３とを、波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ層４
．ノンドープのｎ型ＩｎＰ層ｓ、ｐ型ＩｎＰ層６からな
る導波路２２で結合させたモノリシック構造を有してい
る。ここで、光増幅器２１のｎ型電極８とｎ型電極９の
間に順バイアスをかけ、光検波器２３のｎ型電極８とｎ
型電極９に逆バイアスをかけた状態で、この光増幅器２
１に入射光２０を入れると、その入射光２０が増幅され
たのち、導波路２２を通って光検波器２３に受光される
ものとなっている。
しかしながら、かかる従来の光増幅集積回路では、光増
幅器よシ発生するスボンテエイエアスな発光のために、
信号の波長以外の雑音光も光検波器に入り１信号対雑音
比が改善されないという欠点があった。
幅器よシ発生するスボンテエイエアスな発光のために、
信号の波長以外の雑音光も光検波器に入り１信号対雑音
比が改善されないという欠点があった。
本発明は以上の点に鑑みてｉされたもので、その目的は
、雑音となる光増幅器からの望ましくない発光を防ぎ、
信号光だけを増幅して、光感度を向上させる光増幅集積
回路を提供することにちる。
、雑音となる光増幅器からの望ましくない発光を防ぎ、
信号光だけを増幅して、光感度を向上させる光増幅集積
回路を提供することにちる。
上記の目的を達成するために、本発明は、エルビウム（
Ｅｒ）等の希土類元素を含むＧａ１ｎＡｓＰ層を持つ光
増幅器と光検波器を光導波路でモノリシックに集積した
ことを主要な特徴とする。
Ｅｒ）等の希土類元素を含むＧａ１ｎＡｓＰ層を持つ光
増幅器と光検波器を光導波路でモノリシックに集積した
ことを主要な特徴とする。
本発明においては、エルビウム等の希土類元素を含む光
増幅器を用いることによう、その希土類元素の準位に対
応した信号光だけを増幅することができる。
増幅器を用いることによう、その希土類元素の準位に対
応した信号光だけを増幅することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明による光増幅集積回路の一実施例を示す
構造断面図である。図にｋいて、１はｎ型ＩｎＰ基板、
２は波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ層、３及び４は
波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ層、５はノンドープの
ｎ型ＩｎＰ層、６はｐ型ＩｎＰ層、γはｐ型ＧａｒｎＡ
ｓＰキャップ層、８はｐ型電極、９はｎ型電極、１０は
無反射コート膜、１１はエルビウム添加のＧａＩｎＡｓ
Ｐ層である。
構造断面図である。図にｋいて、１はｎ型ＩｎＰ基板、
２は波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ層、３及び４は
波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ層、５はノンドープの
ｎ型ＩｎＰ層、６はｐ型ＩｎＰ層、γはｐ型ＧａｒｎＡ
ｓＰキャップ層、８はｐ型電極、９はｎ型電極、１０は
無反射コート膜、１１はエルビウム添加のＧａＩｎＡｓ
Ｐ層である。
すなわち、本実施例の光増幅集積回路は、光増幅器２１
と光検波器２３が導波路２２で結合されてモノリシック
にＩｎＰ基板１上に集積されている点は、第３図に示し
た従来例のものと同様であるが、光増幅器２１として、
ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成されるエルビウム添加のＧａ
１ｎＡｓＰ 層１１ 、 ｐ型１ｒｓＰ層６．ｐ型（ｒ
ａｌｎＡｓＰキャップ層Ｔからなるレーザ構造の光増幅
器を用い、そのエルビウムの準位に応じた信号光だけを
増幅するように構成されている。なお図中、同一符号は
同一または相当部分を示している。
と光検波器２３が導波路２２で結合されてモノリシック
にＩｎＰ基板１上に集積されている点は、第３図に示し
た従来例のものと同様であるが、光増幅器２１として、
ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成されるエルビウム添加のＧａ
１ｎＡｓＰ 層１１ 、 ｐ型１ｒｓＰ層６．ｐ型（ｒ
ａｌｎＡｓＰキャップ層Ｔからなるレーザ構造の光増幅
器を用い、そのエルビウムの準位に応じた信号光だけを
増幅するように構成されている。なお図中、同一符号は
同一または相当部分を示している。
このように構成された光増幅集積回路を動作させるには
、光検波器２３のｎ型電極８とｎ型電極９の間に逆バイ
アスをかけ、光増幅器２１のｎ型電極８とｎ型電極９に
順パイアメをかけた状態でその光増幅部に入射光２０を
入れる。この時、入射光２０の波長を、エルビウムの光
増幅波長である１、５４μｍに合わせておくと、入射光
２０がその光増幅器２１によう増幅されたのち、導波路
２２を通って光検波器２３で受光される。この時の光増
幅器２１からの光出力は、従来の第３図の構成では、第
４図のようになう、増幅された信号光以外に１．５３μ
ｍから１，５７μｍの波長領域にわたシスボンテエイニ
アスな発光がでている。この受信光以外の光は雑音とな
るので、信号対雑音比はこの例では改善されない。これ
に対して、第１図に示す本発明の実施例では、第２図に
示すように、エルビウムの増幅波長以外の光は、全く生
じてこない。これは、エルビウム添加によシ、非発光中
心がＧａＩｎＡｓＰ層１１に導入されるためである。こ
のため、信号光が増幅され強くなって、かつ雑音となる
それ以外の光はほとんど生じない。これによシ、信号対
雑音比が１００倍改善された。
、光検波器２３のｎ型電極８とｎ型電極９の間に逆バイ
アスをかけ、光増幅器２１のｎ型電極８とｎ型電極９に
順パイアメをかけた状態でその光増幅部に入射光２０を
入れる。この時、入射光２０の波長を、エルビウムの光
増幅波長である１、５４μｍに合わせておくと、入射光
２０がその光増幅器２１によう増幅されたのち、導波路
２２を通って光検波器２３で受光される。この時の光増
幅器２１からの光出力は、従来の第３図の構成では、第
４図のようになう、増幅された信号光以外に１．５３μ
ｍから１，５７μｍの波長領域にわたシスボンテエイニ
アスな発光がでている。この受信光以外の光は雑音とな
るので、信号対雑音比はこの例では改善されない。これ
に対して、第１図に示す本発明の実施例では、第２図に
示すように、エルビウムの増幅波長以外の光は、全く生
じてこない。これは、エルビウム添加によシ、非発光中
心がＧａＩｎＡｓＰ層１１に導入されるためである。こ
のため、信号光が増幅され強くなって、かつ雑音となる
それ以外の光はほとんど生じない。これによシ、信号対
雑音比が１００倍改善された。
ａ＞、上記実施例では希土類元素としてエルビウムを用
いた場合について示したが、本発明はこれに限定される
ものではたく、遷移波長にして１゜２〜１．６μｍをも
つ種々の希土類元素を用いることもできる。
いた場合について示したが、本発明はこれに限定される
ものではたく、遷移波長にして１゜２〜１．６μｍをも
つ種々の希土類元素を用いることもできる。
以上説明したように、本発明の光増幅集積回路によれば
、エルビウム等の希土類元素を添加したＧａＩｎＡｓＰ
層を持つ光増幅器に電流注入することにより１希土類元
素の準位に対応した信号光を増幅し、他の雑音となる光
を生じないため、検波の受光感度の改善に役立ち、光伝
送方式の中継距離を延ばすことができる利点がある。
、エルビウム等の希土類元素を添加したＧａＩｎＡｓＰ
層を持つ光増幅器に電流注入することにより１希土類元
素の準位に対応した信号光を増幅し、他の雑音となる光
を生じないため、検波の受光感度の改善に役立ち、光伝
送方式の中継距離を延ばすことができる利点がある。
第１図は本発明の光増幅集積回路の一実施例を示す構造
断面図、第２図は本実施例の光増幅器からの光出力特性
を示す図、第３図は従来よう研究されている光増幅器を
集積した光増幅集積回路の一例を示す構造断面図、第４
図は従来例の光増幅器からの光出力特性を示す図である
。 １・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・・波長１．５５μ
ｍのＧａＩｎＡｓＰ層、３，４６ａｍｓ波長１．３μｍ
のＧ瓢ＩｎＡｓＰ層、５・・・・ノンドープのｎ型Ｉｎ
Ｐ層、５ｅｅ＊ｅｐ型ＩｎＰ層、７ ｍ ｍ ａ ＊
Ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層、８・・・・ｐ型電極、
９・・ｎ型電極、１０・・・・無反射コート膜、・・−
・エルビウム添加ＧａＩｎＡｓＰ層、２１・・光増幅器
、２２・・・・導波路、２３・・光検波器。
断面図、第２図は本実施例の光増幅器からの光出力特性
を示す図、第３図は従来よう研究されている光増幅器を
集積した光増幅集積回路の一例を示す構造断面図、第４
図は従来例の光増幅器からの光出力特性を示す図である
。 １・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・・波長１．５５μ
ｍのＧａＩｎＡｓＰ層、３，４６ａｍｓ波長１．３μｍ
のＧ瓢ＩｎＡｓＰ層、５・・・・ノンドープのｎ型Ｉｎ
Ｐ層、５ｅｅ＊ｅｐ型ＩｎＰ層、７ ｍ ｍ ａ ＊
Ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層、８・・・・ｐ型電極、
９・・ｎ型電極、１０・・・・無反射コート膜、・・−
・エルビウム添加ＧａＩｎＡｓＰ層、２１・・光増幅器
、２２・・・・導波路、２３・・光検波器。
Claims (1)
- 希土類元素を含むＧａＩｎＡｓＰ層を持つ光増幅器と導
波型光検波器が導波路でモノリシックに結合されている
ことを特徴とする光増幅集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17894789A JPH0344988A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 光増幅集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17894789A JPH0344988A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 光増幅集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344988A true JPH0344988A (ja) | 1991-02-26 |
Family
ID=16057434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17894789A Pending JPH0344988A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 光増幅集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0344988A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141477A (en) * | 1997-01-10 | 2000-10-31 | Nec Corporation | Semiconductor optical amplification element |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP17894789A patent/JPH0344988A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141477A (en) * | 1997-01-10 | 2000-10-31 | Nec Corporation | Semiconductor optical amplification element |
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