JPH049824A - 半導体光増幅装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ネットワーク、広帯域光通信等に用いられ
る光増幅装置の構造に関する。

［従来の技術］ 従来の装置は第４図に示すように、−本の斜め導波路１
３を有した装置であり、導波路１３はＢＨ構造により活
性Ｍ７を埋込んだ構造となっている。１．５μｍ帯又は
１．３μｍ帯の光増幅素子として使われ、いずれもＩｎ
Ｐ基板３の上にｎ型ＩｎＰバッファ層４ｂ及びｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層４ａをＥｐｉ成長し、さらにＩｎＧａＡｓ
Ｐの導波路層（活性層）７及びＰ型ＩｎＰクラッド暦６
をＥｐｉ成長した後、メサエッチングにより導波路の断
面を幅約０．８〜１．３μｍ、厚さ約０．３μｍに形成
することにより得られている。このあとｐ及びｎのＩｎ
Ｐ層５ｂ、５ａで埋込み、ｐ。

ｎ部それぞれに電極１，２を付けて光増幅素子としてい
る。

端面に低反射膜１１．１２を付けることと、斜めストラ
イプ構造とすることで、反射による誘導放出を防ぎ利得
偏差のない増幅特性を得ることを目的としている。なお
、１５は信号入力部、１６は信号出力部、１８は入力信
号光、１９は出力信号光を示する。

一方、単一通過の利得を得る為にはストライプ長を長く
する等の方法があるが、同時に自然発光成分も上がる為
Ｓ／Ｎ比を向上できない等の問題がある。

なお、この種の装置として関連するものには国内特開平
１−２８９２８７がある。

［発明が解決しようとする課題］ 半導体光増幅器では利得を得る為電流駆動すると、それ
に伴い自然発光成分が発生するが、これがＳ／Ｎ比を劣
化させる原因となる。このＳ／Ｎ比を改善する為に、通
常は外部に帯域通過型のフィルターを入れて改善を図る
が、本発明ではこのフィルター機能をモノリシックに本
装置に設けることを目的としている。

また、半導体光増幅器では広い帯幅の増幅が可能である
が、従来の反射膜特性では各帯域に対して利得差を生じ
る問題があった。本発明の第２の目的はこの利得差を利
用し１分波機能を有することである。

また本発明の第３の目的としては、上記分波機能を多分
岐にし、応用を広げることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記第１の目的を達成するために、出力側の端面の反射
膜を帯域通過型のフィルターとしたものである。

また、第２の目的を達成するために、２本の端面にて交
差する導波路を有する半導体光増幅装置において、交差
側の端面にΔλ１の帯域通過型フィルターを有し、その
反対側の端面にはΔλ□＋Δλ２の帯域通過型フィルタ
ーを有する様にしたものである。

さらに第３の目的を達成するために、上記端面交差型導
波路をｎ本有する半導体光増幅装置とし、片側の端面に
はΔλ１の帯域通過型フィルター反対側の端面にはΔλ
、＋Δλ２の帯域通過型フィルターとしたものである。

［作用］ 第１の目的に対しての作用について説明する。

光増幅装置の端面は低反射膜で構成されるが、この反射
膜を帯域通過型のフィルターとすれば、この通過帯の波
長のみは増幅・通過し、他の波長帯は通過しない。した
がって入力信号の波長とこの帯域通過型フィルターとの
波長が合えば、　Ｓ／Ｎ比を改善したモノリシックな半
導体光増幅装置を得ることができる。

次に第２の目的に対しての作用について説明する、導波
路が交差する側の端面のフィルターの帯域通過幅Δλ１
に対し、その反対側の端面のフィルター帯域幅をΔλ１
＋Δλ２と大きくしておけば、この端にてλ１＋λ２で
入力された光は取り込まれるが、他方の端面においては
このフィルター特性により、波長λ２は反射され別の導
波路へと導かれる。すなわち、導波路交差例の端面から
はえ。

が出力光として取り出され、反対側の端面からはλ２が
出力光として取り出される為、分波機能を有することが
出来る。

次に第３の目的に対しての作用について説明する。上記
帯域通過型のフィルターΔλ８、Δλ１＋Δλ２をそれ
ぞれ両端面に有する半導体光増幅装置において１本発明
第２の項目で述べた様に２個の導波路にて分波機能を有
するが、フィルターの特性によりその分波分解能は完全
ではなく、分波後１強い信号の波長λ、と弱い信号λ２
及び強い信号波長λ２と弱い信号波長λ１とに分かれる
。この後者の信号に対し、Δλ１＋Δλ２の帯域通過幅
を持つフィルターの通過帯の反射率により再び反射され
、増幅することが出来る。これらは同様にλ□、λ２に
分波され得る為、多分岐機能を持つ分波光増幅装置とに
動作することが出来る。

［実施例コ 以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明する。

装置の基本構造は従来技術の項で第４図に従い述べたの
と同様であるので再度第４図を一部引用して説明する。

本発明の特徴は端面反射特性が、出力側端１１が（ａ）
の様になっており、従来の（ｂ）の様な特性とは異なる
ことである。また、入力側端１２の反射特性は従来通り
（ｂ）のものを用いている。入力側端１２から入射した
（ｄ）の様な波形の入力信号を光増幅すると、（Ｑ）の
様に自然発光成分を含んだ波形となるが、従来の（ｂ）
の様な低反射膜であるとこの自然発光成分はそのまま光
出力されてしまうが１本発明の様に（、）の様な帯域通
過帯フィルターを用いると、（ｄ）の様に自然発光成分
を除去された、Ｓ／Ｎ比の良好な増幅光を得ることが出
来る。

次に本発明の第２の実施例について第２図により説明す
る。

第２図は斜め導波路を２本有する本発明の断面構造図（
ａ）及び平面図（ｂ）であり、（Ｃ）〜（ｇ）図は各部
位の光特性を示している。

斜め導波路１３及び１４の端面に対する角度は各々８４
度、−８４度であり、端面１１の１６の位置にて交差す
る様に端面骨間を行い。この角度は端面に対し対称であ
れば反射光を取り込める為利得を多く得ることができる
が、必ずしも対称である必要はない。

１．５μｍ帯光増幅素子の場合、ＩｎＰ基板の上にｎ型
ＩｎＰバッファ層４ｂ及びｎ型ＩｎＰクラッド層４ａを
Ｅｐｉ成長し、さらにＩｎＧａＡｓＰの導波路Ｍ（活性
層）７及びＰ型ＩｎＰクラッド層６をＥｐｉ成長した後
、メサエッチングにより導波路の断面を輻約０．８μｍ
、厚さ約０．３μｍに形成し、Ｐ型ＩｎＰ５ｂ及びｎ型
ＩｎＰ５ａにて埋込んだＢＨ埋込構造を採用している。

電極１はＰ型電極でＣｒ　　Ａｕ、電極２はｎ型電極で
ＡｕＧｅＮｉ−Ｐｄ−Ａｕ構造である。端面１２は帯域
通過幅Δλ、＋Δλ２を有するフィルター膜であり、例
えば波長１．５２μｍと１．５５μｍの時の反射率は０
．１％、それ以外は２０％以上の反射率を有している。

−右端面１１は、波長１．５５μｍの時の反射率は約０
．１％、それ以外は２０％以上の反射率を有しており、
波長１．５２μｍにおいては選択比２３ｄＢ以上を有し
ている。

入力信号は（ｅ）の様なλ０．λ２の２本の信号を用い
る。端面１２の反射特性は（ｃ）の通りであり、帯域通
過幅内にλ１．λ２ともある為λ１゜λ２共導波路１３
に取り込まれ増幅される。端面１１の反射特性は（ｄ）
の通りであり、λ２に対しては透過するが、λ□に対し
ては反射される為、１６の位置からは（ｆ）の様なλ、
の強い信号を得ることが出来る。−右端面１１にて反射
された反射信号は増幅され（ｇ）の様な波形となり、１
７より出射される。

フィルターの最低反射率を０．１％程度と低く抑え、端
面１２の側はλ１．λ２共に低反射であることから反射
戻り光を抑え、利得偏差を小さくすることが出来る。

本発明においては波長選択比は２３ｄＢであったがフィ
ルターの最低反射率をさらに下げることにより、この選
択比の向上は可能である。

次に第３の実施例について述べる。第３図に本実施例の
平面図を示す。ここでｌｌａと１２ａはそれぞれ端面の
低反射膜、Ｓ□〜Ｓｎは斜め導波路、Ｐ□〜Ｐｎは光増
幅出力である。断面構造は第２図（ａ）と同様である。

但し導波路を１本有しておりその分素子の長さが長い、
又第２図（ａ）と同様に斜め導波路の角度は各々８４度
、−８４度で端面で交差している。端面の幅は６００μ
ｍを採用した。

端面反射膜の特性は本発明第２の実施例で述べたものと
同様である。

出力ＰＸ及びＰ２から得られる光は第２図、ｄ図及びｅ
図の通りであり、λ□、λ２は２３ｄＢ程度に選択され
た光である。これらは端面反射膜１２ａにより再び反射
され導波路Ｓ３に導びかれて増幅されるが、強度の強い
方の光λ、は飽和利得特性の為−室以上にはならず弱い
強度の光λ１のみが増幅される。したがってｌｌａ側の
端面においては第１の導波路交差点と同様にλ２が出射
され、λ１は反射され再び増幅されることとなる。以上
のくり返しが可能となり、多分岐の分波機能を持った光
増幅装置を得ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための光増幅装置
端面の光特性を示すグラフ図、第２図は本発明の他の実
施例を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、
（Ｃ）〜（ｇ）はそれぞれ各部位の光特性を示すグラフ
の図、第３図は本発明の他の実施例を示す平面図、第４
図は光増幅装置の基本構造を示す断面図（ａ）及び平面
図（ｂ）である。 １・・・Ｐ復電極層、２・・・ｎ型電極層、３・・・ｎ
型ＩｎＰ基板、４ａ・・・ｎ型ＩｎＰクラッド層、４ｂ
・・・ｎ型ＩｎＰバッファ層、５ａ・・・ｎ型ＩｎＰ埋
込層、５ｂ・・・Ｐ型ＩｎＰ埋込暦、６・・・Ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層、７・・・導波路（活性層）、１１・・・
特定波長反射膜、１２・・・低反射膜、１３・・・第１
＠めストラップ型導波路、１４・・・第２ｆＭめストラ
イプ型導波路、１５・・・信号入力部、１６・・・信号
反射部、１８・・・入力信号光、１７・・・信号出力部
、１９・・・出力信号光。 イ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、端面出射型半導体光増幅装置において、少くとも一
   方の端面に帯域通過型光フィルタを有することを特徴と
   する半導体光増幅装置。 ２、斜め導波路が一方の端面にて交差する構造を持つ半
   導体光増幅装置において、交差側の端面のフィルタの帯
   域通過幅がΔλ＿１であり、Δλ＿１よりも大きい帯域
   通過幅Δλ＿１＋Δλ＿２のフィルターを他方の端面に
   有することを特徴とする半導体光増幅装置。３、前上記
   斜め導波路を単一装置内にｎ本有することを特徴とする
   請求項２記載の光増幅装置。