JPH0575212A - 光非線形増幅素子 - Google Patents
光非線形増幅素子Info
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- JPH0575212A JPH0575212A JP23642691A JP23642691A JPH0575212A JP H0575212 A JPH0575212 A JP H0575212A JP 23642691 A JP23642691 A JP 23642691A JP 23642691 A JP23642691 A JP 23642691A JP H0575212 A JPH0575212 A JP H0575212A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速動作が可能であり、かつ入射と出射の波
長を同一の波長にすることが可能で、非線形に光増幅を
行う光非線形増幅素子を提供する。 【構成】 半導体光導波路１０２〜１０６中に光増幅部
１Ｇ1 〜１Ｇ(n+1) と可飽和吸収領域１Ａ1 〜１Ａn を
交互に配置し、初段光増幅部１Ｇ1 および最終段光増幅
部１Ｇ(n+1) の各端面に無反射構造を配設する。可飽和
吸収部で波形を整形して再生し、光増幅部で光増幅す
る。
長を同一の波長にすることが可能で、非線形に光増幅を
行う光非線形増幅素子を提供する。 【構成】 半導体光導波路１０２〜１０６中に光増幅部
１Ｇ1 〜１Ｇ(n+1) と可飽和吸収領域１Ａ1 〜１Ａn を
交互に配置し、初段光増幅部１Ｇ1 および最終段光増幅
部１Ｇ(n+1) の各端面に無反射構造を配設する。可飽和
吸収部で波形を整形して再生し、光増幅部で光増幅す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光入出力特性が非線形
である光非線形増幅素子に関するものである。
である光非線形増幅素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の光非線形増幅素子の一例
を図１１に示す。この素子は、半導体レーザの電極を二
分割し、その一方の電極の順方向注入電流を多くして利
得部とし、他方の電極の順方向注入電流を少なくし可飽
和吸収部として働かせる双安定レーザである。ここで、
２０１は利得部電極、２０２はＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０３はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、２０４はＩｎ
ＧａＡｓＰの活性層、２０５はＩｎＰ（ｎ）クラッド
層、２０６はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、２０７は下面電極、
２０８は可飽和吸収電極、２０９は電極２０１および層
２０２と２０３にうがった分離溝である。
を図１１に示す。この素子は、半導体レーザの電極を二
分割し、その一方の電極の順方向注入電流を多くして利
得部とし、他方の電極の順方向注入電流を少なくし可飽
和吸収部として働かせる双安定レーザである。ここで、
２０１は利得部電極、２０２はＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０３はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、２０４はＩｎ
ＧａＡｓＰの活性層、２０５はＩｎＰ（ｎ）クラッド
層、２０６はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、２０７は下面電極、
２０８は可飽和吸収電極、２０９は電極２０１および層
２０２と２０３にうがった分離溝である。
【０００３】図１２はこの素子の利得領域への注入電流
Ｉ2 対光出力の特性を示すグラフである。可飽和吸収部
への注入電流Ｉ1 を減らすことによってしきい特性（Ｉ
1 ＝６ｍＡのとき）や双安定特性（Ｉ1 ＝５ｍＡのと
き）が得られることがわかる。
Ｉ2 対光出力の特性を示すグラフである。可飽和吸収部
への注入電流Ｉ1 を減らすことによってしきい特性（Ｉ
1 ＝６ｍＡのとき）や双安定特性（Ｉ1 ＝５ｍＡのと
き）が得られることがわかる。
【０００４】この図で利得領域への注入電流Ｉ2 をＩB
に設定し、Ｉ1 ＝６ｍＡとする。このときの光入力Ｐin
と光出力Ｐout との特性を図示すると、図１３のように
なる。図１３から明らかなように、この素子は光非線形
増幅素子として機能する。
に設定し、Ｉ1 ＝６ｍＡとする。このときの光入力Ｐin
と光出力Ｐout との特性を図示すると、図１３のように
なる。図１３から明らかなように、この素子は光非線形
増幅素子として機能する。
【０００５】かかる従来の素子においては次のような問
題点があった。第一に、動作応答時間が可飽和吸収体の
活性層中のキャリア再結合寿命によって律速され高速動
作ができない。第二に、出射波長は双安定レーザの共振
器構造と利得スペクトルによって規定され一般に入射と
出射の波長は異なる。第三に、入力光強度が発振しきい
値近傍でスイッチング時間が遅くなるクリテイカルスロ
ーイングダウン現象を避けることは困難である。
題点があった。第一に、動作応答時間が可飽和吸収体の
活性層中のキャリア再結合寿命によって律速され高速動
作ができない。第二に、出射波長は双安定レーザの共振
器構造と利得スペクトルによって規定され一般に入射と
出射の波長は異なる。第三に、入力光強度が発振しきい
値近傍でスイッチング時間が遅くなるクリテイカルスロ
ーイングダウン現象を避けることは困難である。
【０００６】従来の光非線形素子の他の例を図１４に示
す。この素子は、半導体レーザに光変調器を集積化した
ものである。ここで、ＬＤは半導体レーザ、ＭＤは光変
調器である。２１１はＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、２
１２はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、２１３はＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層、２１４はＭＱＷ活性層、２１５はＩｎＰ
（ｎ）クラッド層、２１６はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、２１
７は下面電極、２１８は電極２２１と２２２との境の部
分および層２１１および２２２にうがった分離溝、２１
９は無反射コーティング、２２０はグレーティング、２
２１は変調部電極、２２２はレーザ部電極である。
す。この素子は、半導体レーザに光変調器を集積化した
ものである。ここで、ＬＤは半導体レーザ、ＭＤは光変
調器である。２１１はＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、２
１２はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、２１３はＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層、２１４はＭＱＷ活性層、２１５はＩｎＰ
（ｎ）クラッド層、２１６はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、２１
７は下面電極、２１８は電極２２１と２２２との境の部
分および層２１１および２２２にうがった分離溝、２１
９は無反射コーティング、２２０はグレーティング、２
２１は変調部電極、２２２はレーザ部電極である。
【０００７】この従来の素子においては、半導体レーザ
ＬＤと光変調器ＭＤを集積した際に、十分なコントラス
トを得るためには変調器ＭＤの部分を１００μｍ程度ま
で長くし、電圧振幅の大きい信号を印加する必要があっ
た。このため以下の３点の問題点があった。第一に、変
調部での損失が大きく強い出力を得られない。第二に、
電極面積が大きく、すなわち、ＲＣ時定数が大きくな
り、変調帯域が制限され易い。第三に、電圧振幅の大き
い周波数の信号を生成するのは困難である。
ＬＤと光変調器ＭＤを集積した際に、十分なコントラス
トを得るためには変調器ＭＤの部分を１００μｍ程度ま
で長くし、電圧振幅の大きい信号を印加する必要があっ
た。このため以下の３点の問題点があった。第一に、変
調部での損失が大きく強い出力を得られない。第二に、
電極面積が大きく、すなわち、ＲＣ時定数が大きくな
り、変調帯域が制限され易い。第三に、電圧振幅の大き
い周波数の信号を生成するのは困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
背景の下になされたもので、高速動作が可能であり、か
つ入射と出射の波長を同一の波長にすることが可能で、
非線形に光増幅を行う光非線形増幅素子を提供すること
を目的とする。
背景の下になされたもので、高速動作が可能であり、か
つ入射と出射の波長を同一の波長にすることが可能で、
非線形に光増幅を行う光非線形増幅素子を提供すること
を目的とする。
【０００９】さらにまた、本発明は、高速な強度変調光
を得るために半導体レーザと一体化した光非線形増幅素
子を提供することをも目的とする。
を得るために半導体レーザと一体化した光非線形増幅素
子を提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、半導体光導波路中に光増
幅部と可飽和吸収部とを交互に配置し、初段の光増幅部
の端面および最終段の光増幅部の端面に無反射構造を配
設したことを特徴とする。
めに、請求項１記載の発明は、半導体光導波路中に光増
幅部と可飽和吸収部とを交互に配置し、初段の光増幅部
の端面および最終段の光増幅部の端面に無反射構造を配
設したことを特徴とする。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
非線形増幅素子において、前記光増幅部および前記可飽
和吸収部の各々の活性層を多重量子井戸構造で構成した
ことを特徴とする。
非線形増幅素子において、前記光増幅部および前記可飽
和吸収部の各々の活性層を多重量子井戸構造で構成した
ことを特徴とする。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光非線形増幅素子において、前記最終段の光増幅
部の長さを中間段の光増幅部の長さよりも長くしたこと
を特徴とする。
記載の光非線形増幅素子において、前記最終段の光増幅
部の長さを中間段の光増幅部の長さよりも長くしたこと
を特徴とする。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかの項に記載の光非線形増幅素子の前段に分布
帰還形半導体レーザを配置したことを特徴とする。
のいずれかの項に記載の光非線形増幅素子の前段に分布
帰還形半導体レーザを配置したことを特徴とする。
【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかの項に記載の光非線形増幅素子の前段に分布
反射形半導体レーザを配置したことを特徴とする。
のいずれかの項に記載の光非線形増幅素子の前段に分布
反射形半導体レーザを配置したことを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明によれば、高速の光信号を可飽和吸収部
で波形再生した上で光増幅部で光増幅するようにしたの
で、高速動作が可能であり、かつ入射と出射の波長を同
一の波長にすることが可能で、非線形に光を増幅を行う
光非線形増幅素子を提供することが可能である。
で波形再生した上で光増幅部で光増幅するようにしたの
で、高速動作が可能であり、かつ入射と出射の波長を同
一の波長にすることが可能で、非線形に光を増幅を行う
光非線形増幅素子を提供することが可能である。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例の構成図であっ
て、ここで、１Ｇ1〜１Ｇ(n+1) は増幅部、１Ａ1 〜１
Ａn は可飽和吸収部、１Ｅ1 〜１Ｅ(2n+1)は電極、１０
１は無反射構造、１０２は半導体基板であり、半導体基
板１０２上に増幅部１Ｇ1 〜１Ｇ(n+1) と可飽和吸収部
１Ａ1 〜１Ａn からなる導波路を配置する。最終段の増
幅部１Ｇ(n+1)を長くすることで利得飽和をさせ、素子
の出力に強いリミッタ特性を持たせている。
て、ここで、１Ｇ1〜１Ｇ(n+1) は増幅部、１Ａ1 〜１
Ａn は可飽和吸収部、１Ｅ1 〜１Ｅ(2n+1)は電極、１０
１は無反射構造、１０２は半導体基板であり、半導体基
板１０２上に増幅部１Ｇ1 〜１Ｇ(n+1) と可飽和吸収部
１Ａ1 〜１Ａn からなる導波路を配置する。最終段の増
幅部１Ｇ(n+1)を長くすることで利得飽和をさせ、素子
の出力に強いリミッタ特性を持たせている。
【００１８】図２は図１においてｋ番目の増幅部１Ｇk
および可飽和吸収部１Ａk の導波路方向への断面図であ
る。ここで、１０３はコンタクト層、１０４はクラッド
層、１０５はＭＱＷ活性層、１０６はクラッド層、１０
７は下面電極、１Ｇk はｋ番目の増幅部、１Ａk はｋ番
目の可飽和吸収部、１Ｓ(2k-1)は（２ｋ−１）番目の電
極分離構造、１Ｅ(2k-1)および１Ｅ2kは、それぞれ、ｋ
番目の可飽和吸収部１Ａk およびｋ番目の増幅部１Ｇk
の上面電極層である。
および可飽和吸収部１Ａk の導波路方向への断面図であ
る。ここで、１０３はコンタクト層、１０４はクラッド
層、１０５はＭＱＷ活性層、１０６はクラッド層、１０
７は下面電極、１Ｇk はｋ番目の増幅部、１Ａk はｋ番
目の可飽和吸収部、１Ｓ(2k-1)は（２ｋ−１）番目の電
極分離構造、１Ｅ(2k-1)および１Ｅ2kは、それぞれ、ｋ
番目の可飽和吸収部１Ａk およびｋ番目の増幅部１Ｇk
の上面電極層である。
【００１９】ｋ番目の増幅部１Ｇk にはＩk の電流を流
し、ｋ番目の可飽和吸収部１Ａk には−Ｖk の逆方向電
圧を印加する。
し、ｋ番目の可飽和吸収部１Ａk には−Ｖk の逆方向電
圧を印加する。
【００２０】この構成では活性層１０５としてＭＱＷ構
造を用いているため、逆方向電圧を印加することでＱＣ
ＳＥ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ
Ｅｆｆｅｃｔ）を起こして可飽和領域の吸収を制御し
ている。
造を用いているため、逆方向電圧を印加することでＱＣ
ＳＥ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ
Ｅｆｆｅｃｔ）を起こして可飽和領域の吸収を制御し
ている。
【００２１】次に、本実施例の光非線形増幅素子の動作
原理を図３〜図６に従って説明する。
原理を図３〜図６に従って説明する。
【００２２】図３はｋ番目の増幅部１Ｇk および可飽和
吸収部１Ａk での光入出力特性を図示したものである。
ここで、増幅部１Ｇk には順方向に電流が流れており、
ほぼ線形な光増幅を行う。代表的な値として増幅率は３
００（１／ｃｍ）程度であり、可飽和吸収部１Ａk に入
る前に光強度は１００ｋＷ／ｃｍ2 程度まで増幅され
る。可飽和吸収部１Ａk での吸収係数は１５００（１／
ｃｍ）程度であり、増幅部１Ｇk での増幅を補償するた
めに、増幅部１Ｇk に対して約１／５の長さである。可
飽和吸収部１Ａk では光強度が強いほど吸収係数が小さ
くなるので、図３に示したように非線形な入出力特性を
示すことになる。
吸収部１Ａk での光入出力特性を図示したものである。
ここで、増幅部１Ｇk には順方向に電流が流れており、
ほぼ線形な光増幅を行う。代表的な値として増幅率は３
００（１／ｃｍ）程度であり、可飽和吸収部１Ａk に入
る前に光強度は１００ｋＷ／ｃｍ2 程度まで増幅され
る。可飽和吸収部１Ａk での吸収係数は１５００（１／
ｃｍ）程度であり、増幅部１Ｇk での増幅を補償するた
めに、増幅部１Ｇk に対して約１／５の長さである。可
飽和吸収部１Ａk では光強度が強いほど吸収係数が小さ
くなるので、図３に示したように非線形な入出力特性を
示すことになる。
【００２３】一般に、可飽和吸収体は光強度が２０ｋＷ
／ｃｍ2 以上ないと有効に働かず、可飽和吸収部で光強
度は急激に減少するので、本実施例において、可飽和吸
収部１Ａk の長さは１０μｍ程度、よって、増幅部１Ｇ
k の長さは５０μｍ程度（最終段の増幅部１Ｇ(n+1) は
利得飽和を起こすために５００μｍ程度の長さとする）
である。
／ｃｍ2 以上ないと有効に働かず、可飽和吸収部で光強
度は急激に減少するので、本実施例において、可飽和吸
収部１Ａk の長さは１０μｍ程度、よって、増幅部１Ｇ
k の長さは５０μｍ程度（最終段の増幅部１Ｇ(n+1) は
利得飽和を起こすために５００μｍ程度の長さとする）
である。
【００２４】可飽和吸収部１Ａk と増幅部１Ｇk の長さ
は増幅部１Ｇk での光入出力が線形でかつ可飽和吸収部
１Ａk での光入出力が非線形であるための光強度に対す
る条件と、実効的な増幅率および吸収係数は動作波長，
材料，光導波路の閉じこめ係数で変化するが、中間段で
は増幅と吸収が補償するような長さの比の条件とから求
められる。
は増幅部１Ｇk での光入出力が線形でかつ可飽和吸収部
１Ａk での光入出力が非線形であるための光強度に対す
る条件と、実効的な増幅率および吸収係数は動作波長，
材料，光導波路の閉じこめ係数で変化するが、中間段で
は増幅と吸収が補償するような長さの比の条件とから求
められる。
【００２５】図３に示したように一段の増幅部１Ｇk と
可飽和吸収部１Ａk では十分な非線形性が得られないの
で、これが多段に配置される。
可飽和吸収部１Ａk では十分な非線形性が得られないの
で、これが多段に配置される。
【００２６】図４は素子全体としての光入出力特性であ
る。ここで、破線は最終段の増幅部１Ｇ(n+1) の長さが
十分でない場合を示し、増幅が飽和せずリミッタ特性が
十分でない。最終段の増幅部１Ｇ(n+1) を長くし増幅飽
和を起こすようにすることで良いしきい特性が得られる
ことになる。
る。ここで、破線は最終段の増幅部１Ｇ(n+1) の長さが
十分でない場合を示し、増幅が飽和せずリミッタ特性が
十分でない。最終段の増幅部１Ｇ(n+1) を長くし増幅飽
和を起こすようにすることで良いしきい特性が得られる
ことになる。
【００２７】図５はこの実施例の素子に崩れた波形の光
信号Ｐinを入力した場合の光出力Ｐout の例である。素
子の非線形性により波形再生されて信号のＳ／Ｎが改善
されたのちに光増幅される。この場合、入射した信号と
出射される信号はまったく同一の波長となる。
信号Ｐinを入力した場合の光出力Ｐout の例である。素
子の非線形性により波形再生されて信号のＳ／Ｎが改善
されたのちに光増幅される。この場合、入射した信号と
出射される信号はまったく同一の波長となる。
【００２８】本発明においては、可飽和吸収領域には常
に逆方向電圧が印加されているので、素子応答時間は可
飽和吸収領域でのキャリア再結合寿命ではなくＭＱＷに
おけるバリア層のトンネル時間で律速されるため、高速
に素子を応答させることが可能となる。しかもまた、可
飽和吸収部の吸収係数を容易に制御可能なので非線形増
幅素子のしきい値を容易に制御できる。
に逆方向電圧が印加されているので、素子応答時間は可
飽和吸収領域でのキャリア再結合寿命ではなくＭＱＷに
おけるバリア層のトンネル時間で律速されるため、高速
に素子を応答させることが可能となる。しかもまた、可
飽和吸収部の吸収係数を容易に制御可能なので非線形増
幅素子のしきい値を容易に制御できる。
【００２９】なお、図２に示すように、本実施例におい
ては増幅部１Ｇkおよび可飽和吸収部１Ａk の活性層１
０５には同じＭＱＷ層を用いているが、異なるバンドギ
ャップを持つＭＱＷ層を用いても良いことは言うまでも
ない。あるいはまた、ＭＱＷ構造にワニエ励起子を生じ
るＭＱＷ層としてバリア層を薄くしたＭＱＷ活性層を用
いることもできる。この場合には逆方向電圧を可飽和吸
収体に印加した場合にバンド端が短波側にシフトする。
そのため、動作波長を可飽和吸収部の吸収スペクトルの
バンド端近傍の波長として、可飽和吸収部の非線形性を
大きくした上で、その波長での増幅部の利得を大きく設
定することが容易となる。
ては増幅部１Ｇkおよび可飽和吸収部１Ａk の活性層１
０５には同じＭＱＷ層を用いているが、異なるバンドギ
ャップを持つＭＱＷ層を用いても良いことは言うまでも
ない。あるいはまた、ＭＱＷ構造にワニエ励起子を生じ
るＭＱＷ層としてバリア層を薄くしたＭＱＷ活性層を用
いることもできる。この場合には逆方向電圧を可飽和吸
収体に印加した場合にバンド端が短波側にシフトする。
そのため、動作波長を可飽和吸収部の吸収スペクトルの
バンド端近傍の波長として、可飽和吸収部の非線形性を
大きくした上で、その波長での増幅部の利得を大きく設
定することが容易となる。
【００３０】図６にこの一例を示す。この場合、利得部
の利得スペクトルの最大値は波長１．５３μｍにある。
可飽和吸収部の吸収スペクトルは通常のバリア層の厚い
ＭＱＷの場合には、逆方向電圧印加にともなって破線で
示したように長波側に移動する。このため利得の大きい
波長１．５３μｍでは、バンド端が遠ざかるので可飽和
吸収部の非線形性が小さくなる。ところが、ワニエ励起
子を生じるＭＱＷの場合には波長１．５３μｍにおいて
大きな利得かつ大きな非線形性を得ることができる。す
なわち、可飽和吸収部の少ない段数で光非線形増幅素子
を構成することができる。
の利得スペクトルの最大値は波長１．５３μｍにある。
可飽和吸収部の吸収スペクトルは通常のバリア層の厚い
ＭＱＷの場合には、逆方向電圧印加にともなって破線で
示したように長波側に移動する。このため利得の大きい
波長１．５３μｍでは、バンド端が遠ざかるので可飽和
吸収部の非線形性が小さくなる。ところが、ワニエ励起
子を生じるＭＱＷの場合には波長１．５３μｍにおいて
大きな利得かつ大きな非線形性を得ることができる。す
なわち、可飽和吸収部の少ない段数で光非線形増幅素子
を構成することができる。
【００３１】もちろん、バルク活性層あるいは歪量子井
戸活性層を用いることができるのは言うまでもない。あ
るいはまた、ＧａＡｓ系半導体材料でも同様の構成がで
きることは言うまでもない。
戸活性層を用いることができるのは言うまでもない。あ
るいはまた、ＧａＡｓ系半導体材料でも同様の構成がで
きることは言うまでもない。
【００３２】図７は本発明の具体的な実施例の構成図で
あって、素子の外観を示す斜視図である。図８はこの具
体的な実施例において導波路の軸上での断面図である。
図９はこの具体的な実施例において、導波路に垂直な方
向の断面図である。この例では４段の可飽和吸収部と５
段の利得部とから光非線形増幅素子が構成されている。
あって、素子の外観を示す斜視図である。図８はこの具
体的な実施例において導波路の軸上での断面図である。
図９はこの具体的な実施例において、導波路に垂直な方
向の断面図である。この例では４段の可飽和吸収部と５
段の利得部とから光非線形増幅素子が構成されている。
【００３３】ここで、５Ｅ1 〜５Ｅ9 は電極、５０２は
ＩｎＰ（ｎ+ ）基板である。５Ｇ1〜５Ｇ5 は増幅部、
５Ａ1 〜５Ａ4 は可飽和吸収部、５０１は無反射コーテ
ィング層、５０２はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、５０３はＩｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、５０４はＩｎＰ（ｐ）クラッ
ド層、５０５はＩｎＧａＡｓ（７０オングストローム）
／ＩｎＰ（３０オングストローム）の３０周期からなる
ＭＱＷ活性層、５０６はＩｎＰ（ｎ）クラッド層、５０
７は下面電極、５Ｓ1 〜５Ｓ8 は電極分離溝である。５
０９はＩｎＰ（ｐ）層、５１０はＩｎＰ（ｎ）層、５１
１はＩｎＰ（ｐ）層である。
ＩｎＰ（ｎ+ ）基板である。５Ｇ1〜５Ｇ5 は増幅部、
５Ａ1 〜５Ａ4 は可飽和吸収部、５０１は無反射コーテ
ィング層、５０２はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、５０３はＩｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、５０４はＩｎＰ（ｐ）クラッ
ド層、５０５はＩｎＧａＡｓ（７０オングストローム）
／ＩｎＰ（３０オングストローム）の３０周期からなる
ＭＱＷ活性層、５０６はＩｎＰ（ｎ）クラッド層、５０
７は下面電極、５Ｓ1 〜５Ｓ8 は電極分離溝である。５
０９はＩｎＰ（ｐ）層、５１０はＩｎＰ（ｎ）層、５１
１はＩｎＰ（ｐ）層である。
【００３４】可飽和吸収部５Ａ1 〜５Ａ4 の各長さは１
０μｍ、前段の４段の利得部５Ｇ1〜５Ｇ4 の長さは５
０μｍ、最終段の利得部５Ｇ5 の長さは４００μｍであ
る。
０μｍ、前段の４段の利得部５Ｇ1〜５Ｇ4 の長さは５
０μｍ、最終段の利得部５Ｇ5 の長さは４００μｍであ
る。
【００３５】なお、本実施例ではｐｎ型の埋め込み構造
を用いているが、鉄ドープ高抵抗ＩｎＰによる埋め込
み、リッジ導波構造などの他の電気・光閉じこめ構造を
用いることができることは言うまでもない。
を用いているが、鉄ドープ高抵抗ＩｎＰによる埋め込
み、リッジ導波構造などの他の電気・光閉じこめ構造を
用いることができることは言うまでもない。
【００３６】さたにまた、電極分離はエッチングにより
溝を構成して行っているが、イオン注入による電極分離
も可能であることは言うまでもない。
溝を構成して行っているが、イオン注入による電極分離
も可能であることは言うまでもない。
【００３７】図１０は本発明の別の具体的な実施例の構
成図であり、半導体レーザ光源と光非線形増幅素子とを
一体に集積したものである。ここで、６Ｌは分布帰還形
半導体レーザ、６Ｐは光非線形増幅素子である。６Ｇ2
〜６Ｇ5 は増幅部、６Ａ1 〜６Ａ4 は可飽和吸収部、６
Ｅ1 〜６Ｅ9 は電極、６０１は無反射コーティング層、
６０２はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、６０３はＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層、６０４はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、６０
５はＩｎＧａＡｓＰクラッド層、６０６はＩｎＧａＡｓ
（７０オングストローム）／ＩｎＰ（３０オングストロ
ーム）の３０周期からなるＭＱＷ活性層、６０７はＩｎ
Ｐ（ｎ）クラッド層、６０８は下面電極、６０９はグレ
ーティング、６１０はグレーティングピッチシフト部、
６Ｓ1 〜６Ｓ8 は電気分離溝である。長さについては、
半導体レーザ６Ｌが３００μｍ、可飽和吸収部６Ａ1 が
２０μｍ、可飽和吸収部６Ａ2 〜６Ａ4 が１０μｍ、増
幅部６Ｇ2 〜６Ｇ4 が５０μｍ、最終段増幅部６Ｇ5 が
４００μｍ、分離溝６Ｓ1〜６Ｓ8 が５μｍである。
成図であり、半導体レーザ光源と光非線形増幅素子とを
一体に集積したものである。ここで、６Ｌは分布帰還形
半導体レーザ、６Ｐは光非線形増幅素子である。６Ｇ2
〜６Ｇ5 は増幅部、６Ａ1 〜６Ａ4 は可飽和吸収部、６
Ｅ1 〜６Ｅ9 は電極、６０１は無反射コーティング層、
６０２はＩｎＰ（ｎ+ ）基板、６０３はＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層、６０４はＩｎＰ（ｐ）クラッド層、６０
５はＩｎＧａＡｓＰクラッド層、６０６はＩｎＧａＡｓ
（７０オングストローム）／ＩｎＰ（３０オングストロ
ーム）の３０周期からなるＭＱＷ活性層、６０７はＩｎ
Ｐ（ｎ）クラッド層、６０８は下面電極、６０９はグレ
ーティング、６１０はグレーティングピッチシフト部、
６Ｓ1 〜６Ｓ8 は電気分離溝である。長さについては、
半導体レーザ６Ｌが３００μｍ、可飽和吸収部６Ａ1 が
２０μｍ、可飽和吸収部６Ａ2 〜６Ａ4 が１０μｍ、増
幅部６Ｇ2 〜６Ｇ4 が５０μｍ、最終段増幅部６Ｇ5 が
４００μｍ、分離溝６Ｓ1〜６Ｓ8 が５μｍである。
【００３８】この素子では高速の電気変調信号が電極６
Ｅ2 、すなわち可飽和吸収部６Ａ1に印加される。ここ
で、分布帰還形半導体レーザ６Ｌから出射された光は、
わずかに変調され光非線形増幅素子を透過するにつれて
波形整形され、コントラストの大きい変調信号光となっ
て出力される。従来の技術に比較して電気的変調を印加
する導波路長が短く（電極面積が小さくなる）、印加電
圧振幅が小さくとも大きいコントラストを得ることがで
きる。このためＲＣ時定数による周波数制限を受けにく
く、変調用の電気パルスの生成が容易である。しかもま
た、損失が保証されるため、大きな光出力が得られる。
Ｅ2 、すなわち可飽和吸収部６Ａ1に印加される。ここ
で、分布帰還形半導体レーザ６Ｌから出射された光は、
わずかに変調され光非線形増幅素子を透過するにつれて
波形整形され、コントラストの大きい変調信号光となっ
て出力される。従来の技術に比較して電気的変調を印加
する導波路長が短く（電極面積が小さくなる）、印加電
圧振幅が小さくとも大きいコントラストを得ることがで
きる。このためＲＣ時定数による周波数制限を受けにく
く、変調用の電気パルスの生成が容易である。しかもま
た、損失が保証されるため、大きな光出力が得られる。
【００３９】本実施例では半導体レーザとして分布帰還
形半導体レーザを用いたが、分布反射形半導体レーザを
用いることもできるのは言うまでもない。さらにまた、
半導体レーザと光非線形増幅素子の活性層およびクラッ
ド層は共通であるとしたが、各々にバンドギャップの異
なる活性層およびクラッド層を用いることもできること
は言うまでもない。
形半導体レーザを用いたが、分布反射形半導体レーザを
用いることもできるのは言うまでもない。さらにまた、
半導体レーザと光非線形増幅素子の活性層およびクラッ
ド層は共通であるとしたが、各々にバンドギャップの異
なる活性層およびクラッド層を用いることもできること
は言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速の光信号を可飽和吸収部で波形再生した上で光増幅
部で光増幅するようにしたので、高速動作が可能であ
り、かつ入射と出射の波長を同一の波長にすることが可
能で、非線形に光増幅を行う光非線形増幅素子を提供す
ることが可能である。
高速の光信号を可飽和吸収部で波形再生した上で光増幅
部で光増幅するようにしたので、高速動作が可能であ
り、かつ入射と出射の波長を同一の波長にすることが可
能で、非線形に光増幅を行う光非線形増幅素子を提供す
ることが可能である。
【００４１】しかもまた、本発明光非線形増幅素子は小
型にモジュール化できるため、取扱も容易となるととも
に、他の装置への組み込みも可能となるなどの利点があ
り、高速の光信号処理装置，光信号伝送装置等に使用す
ることができる。
型にモジュール化できるため、取扱も容易となるととも
に、他の装置への組み込みも可能となるなどの利点があ
り、高速の光信号処理装置，光信号伝送装置等に使用す
ることができる。
【００４２】加えて、本発明光非線形増幅素子を半導体
レーザと集積化することで高速の強度変調用光源を構成
することもできる。
レーザと集積化することで高速の強度変調用光源を構成
することもできる。
【図１】本発明における実施例の構成を示す模式図であ
る。
る。
【図２】本発明における実施例の導波路の一部分の断面
図である。
図である。
【図３】本発明におけるｋ番目の増幅部と可飽和吸収部
の光入出力特性図である。
の光入出力特性図である。
【図４】本発明における実施例の光入出力特性図であ
る。
る。
【図５】本発明における実施例の光信号入力と出力とを
対比して示す信号波形図である。
対比して示す信号波形図である。
【図６】本発明における可飽和吸収体の吸収スペクトル
の説明図である。
の説明図である。
【図７】本発明の具体的な実施例の構成図である。
【図８】図７に示した具体的実施例の導波路軸方向の断
面図である。
面図である。
【図９】図７に示した具体的な実施例の導波路に垂直な
方向の断面図である。
方向の断面図である。
【図１０】本発明の別の具体的な実施例の構成図であ
る。
る。
【図１１】従来例の構成を示す模式図である。
【図１２】従来例の注入電流対光出力特性図である。
【図１３】従来例の光入出力特性図である。
【図１４】別の従来例の構成を示す模式図である。
１Ｇ1 〜１Ｇ(n+1) 増幅部 １Ａ1 〜１Ａn 可飽和吸収部 １０１ 無反射構造 １０２ 半導体基板 １０３ 上面電極層 １０４ コンタクト層 １０５ クラッド層 １０６ ＭＱＷ活性層 １０７ クラッド層 １０８ 下面電極 １０９ 光導波路 １Ｇk ｋ番目の増幅部 １Ａk ｋ番目の可飽和吸収部 １Ｓ(2k-1) （２ｋ−１）番目の電極分離溝 ２０１ 可飽和吸収部電極 ２０２ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２０３ ＩｎＰ（ｐ）クラッド層 ２０４ ＩｎＧａＡｓＰの活性層 ２０５ ＩｎＰ（ｎ）クラッド層 ２０６ ＩｎＰ（ｎ+ ）基板 ２０７ 下面電極 ２０８ 増幅部電極 ２０９ 分離溝 ＬＤ 半導体レーザ ＭＤ 光変調器 ２１１ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２１２ ＩｎＰ（ｐ）クラッド層 ２１３ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２１４ ＭＱＷ活性層 ２１５ ＩｎＰ（ｎ）クラッド層 ２１６ ＩｎＰ（ｎ+ ）基板 ２１７ 下面電極 ２１８ 分離溝 ２１９ 無反射コーティング ２２０ グレーティング ２２１ 変調部電極 ２２２ レーザ部電極 ５Ｅ1 〜５Ｅ9 電極 ５０２ ＩｎＰ（ｎ+ ）基板 ５Ｇ1 〜５Ｇ5 増幅部 ５Ａ1 〜５Ａ4 可飽和吸収部 ５０１ 無反射コーティング層 ５０２ ＩｎＰ（ｎ+ ）基板 ５０３ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ５０４ ＩｎＰ（ｐ）クラッド層 ５０５ ＭＱＷ活性層 ５０６ ＩｎＰ（ｎ）クラッド層 ５０７ 下面電極 ５Ｓ1 〜５Ｓ8 電極分離溝 ５０９ ＩｎＰ（ｐ）層 ５１０ ＩｎＰ（ｎ）層 ５１１ ＩｎＰ（ｐ）層 ６Ｌ 分布帰還形半導体レーザ ６Ｐ 光非線形増幅素子 ６Ｇ2 〜６Ｇ5 増幅部 ６Ａ1 〜６Ａ4 可飽和吸収部 ６Ｅ1 〜６Ｅ9 電極 ６０１ 無反射コーティング層 ６０２ ＩｎＰ（ｎ+ ）基板 ６０３ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ６０４ ＩｎＰ（ｐ）クラッド層 ６０５ ＩｎＧａＡｓＰクラッド層 ６０６ ＭＱＷ活性層 ６０７ ＩｎＰ（ｎ）クラッド層 ６０８ 下面電極 ６０９ グレーティング ６１０ グレーティングピッチシフト部 ６Ｓ1 〜６Ｓ8 電極分離溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/108 8934−4Ｍ
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体光導波路中に光増幅部と可飽和吸
収部とを交互に配置し、初段の光増幅部の端面および最
終段の光増幅部の端面に無反射構造を配設したことを特
徴とする光非線形増幅素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の光非線形増幅素子におい
て、前記光増幅部および前記可飽和吸収部の各々の活性
層を多重量子井戸構造で構成したことを特徴とする光非
線形増幅素子。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の光非線形増幅素
子において、前記最終段の光増幅部の長さを中間段の光
増幅部の長さよりも長くしたことを特徴とする光非線形
増幅素子。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかの項に記載
の光非線形増幅素子の前段に分布帰還形半導体レーザを
配置したことを特徴とする光非線形増幅素子。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかの項に記載
の光非線形増幅素子の前段に分布反射形半導体レーザを
配置したことを特徴とする光非線形増幅素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23642691A JPH0575212A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光非線形増幅素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23642691A JPH0575212A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光非線形増幅素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575212A true JPH0575212A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17000583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23642691A Pending JPH0575212A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 光非線形増幅素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0575212A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6356693B1 (en) | 1999-05-26 | 2002-03-12 | Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology | Semiconductor optical pulse compression waveguide |
| JP2002151794A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Fujitsu Ltd | 半導体光増幅装置及びその製造方法 |
| WO2005033784A1 (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-14 | Ntt Electronics Corporation | 半導体光電子導波路 |
| JP2007011106A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Yokogawa Electric Corp | 光波形整形素子 |
| NL1032179C2 (nl) * | 2006-07-17 | 2008-01-18 | Stichting Tech Wetenschapp | Halfgeleider optisch element voor het bewerken van ten minste één lichtpuls, alsmede werkwijze voor het gebruik daarvan. |
| CN100430780C (zh) * | 2003-10-03 | 2008-11-05 | Ntt电子股份有限公司 | 半导体光电子波导通路 |
| JP2009053268A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | 光波形整形素子 |
| JP2009158602A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujitsu Ltd | 光波形整形装置及び光波形整形素子 |
| JP2011112873A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 多値光位相変調器 |
| US8130443B2 (en) | 2007-02-20 | 2012-03-06 | Fujitsu Limited | Optical waveform reshaping device |
| US8917753B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-12-23 | Sony Corporation | Alignment method of semiconductor optical amplifier and light output device |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP23642691A patent/JPH0575212A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6356693B1 (en) | 1999-05-26 | 2002-03-12 | Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology | Semiconductor optical pulse compression waveguide |
| JP2002151794A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-24 | Fujitsu Ltd | 半導体光増幅装置及びその製造方法 |
| US7599595B2 (en) | 2003-10-03 | 2009-10-06 | Ntt Electronics Corporation | Semiconductor optoelectronic waveguide |
| CN100430780C (zh) * | 2003-10-03 | 2008-11-05 | Ntt电子股份有限公司 | 半导体光电子波导通路 |
| WO2005033784A1 (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-14 | Ntt Electronics Corporation | 半導体光電子導波路 |
| US7787736B2 (en) | 2003-10-03 | 2010-08-31 | Ntt Electronics Corporation | Semiconductor optoelectronic waveguide |
| JP2007011106A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Yokogawa Electric Corp | 光波形整形素子 |
| NL1032179C2 (nl) * | 2006-07-17 | 2008-01-18 | Stichting Tech Wetenschapp | Halfgeleider optisch element voor het bewerken van ten minste één lichtpuls, alsmede werkwijze voor het gebruik daarvan. |
| WO2008010704A3 (en) * | 2006-07-17 | 2008-08-21 | Stichting Tech Wetenschapp | Semiconductor optical element for processing at least one optical pulse and method for using the same |
| US8130443B2 (en) | 2007-02-20 | 2012-03-06 | Fujitsu Limited | Optical waveform reshaping device |
| JP2009053268A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | 光波形整形素子 |
| JP2009158602A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujitsu Ltd | 光波形整形装置及び光波形整形素子 |
| JP2011112873A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 多値光位相変調器 |
| US8917753B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-12-23 | Sony Corporation | Alignment method of semiconductor optical amplifier and light output device |
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