JPH1022573A

JPH1022573A - 多重量子井戸半導体光デバイス

Info

Publication number: JPH1022573A
Application number: JP19707896A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sekiguchi; 芳信関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】偏波変調レーザや偏波無依存増幅器などの活性
層として最適な井戸幅、井戸数を用いることができる構
成を有する半導体デバイスである。【解決手段】量子井戸層を、２原子層以下のＩｎＡｓ層
３、５、７、及びこの層を挟み且つ基板より格子定数の
小さい半導体層２、４、６、８で構成する。この量子井
戸層を均一組成層と見なしたときの格子定数を基板の格
子定数より小さくする。これで、ＴＭ利得を得る半導体
デバイスが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＥ／ＴＭ両モー
ドでほぼ等しい利得を必要とする出力光の偏波をスイッ
チングできる偏波変調半導体レーザ、偏波無依存半導体
光増幅器、ＴＭモードで発振するレーザ等の半導体デバ
イス、それを用いた通信システム等に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、偏波変調半導体レーザや偏波無
依存の半導体光増幅器では、ＴＥモードとＴＭモードの
利得をほぼ等しくする必要がある。これに関して、ＴＥ
利得が優勢な圧縮歪量子井戸と、ＴＭ利得が優勢な引っ
張り歪量子井戸との積層構造でほぼ１．３μｍ帯の偏波
無依存の半導体光増幅器を構成した例が、アプライド・
フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．）Ｖｏｌ．６２，８２６（１９９３）に記載されて
いる。

【０００３】この例では、ＴＥ利得構造を圧縮歪１％、
ウェル幅４．５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層で構成し、ＴＭ
利得構造を引っ張り歪１％、ウェル幅１１ｎｍのＩｎＧ
ａＡｓＰ層で構成している。ＴＭ利得ピーク波長をＴＥ
の利得ピーク波長に一致させるためには次の様にしてい
る。すなわち、ＴＭ利得を優勢にする為には、量子井戸
層となるＩｎＧａＡｓＰのＧａ組成を増大させて引っ張
り歪を導入する必要があるが、同時にＩｎＧａＡｓＰの
バンド端エネルギーも増大してしまう。したがって、Ｔ
ＥとＴＭの利得ピーク波長をほぼ一致させるために、Ｔ
Ｍ利得構造の井戸幅を広く設定してある（上記の如く１
１ｎｍとなっている）。

【０００４】更に、ＴＥとＴＭの利得を拮抗させるため
に、ＴＥ利得用ウェルを４層、ＴＭ利得用ウェルを３層
にして、偏波無依存の活性層を構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】つまり、ＴＥとＴＭの
利得ピーク波長をほぼ一致させ、且つ両モードの利得を
拮抗させるためには、それぞれの井戸幅と井戸数が制限
されてしまう。したがって、偏波変調レーザや偏波無依
存増幅器の活性層として最適な井戸幅、井戸数を用いる
ことが不可能である。

【０００６】また、井戸層に引っ張り歪を導入するため
に量子井戸層のＧａ組成を増大させると井戸層のバンド
端エネルギーが大きくなるので、井戸層と障壁層の伝導
帯のエネルギー差が小さくなり、注入された電子が井戸
層から溢れ出し、無効電流が増大してしまうという問題
もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、上記の課題に鑑み、偏波変調レーザや偏波無依存増
幅器などの活性層として最適な井戸幅、井戸数を用いる
ことができる構成を有する半導体デバイス、これを用い
た通信システム等を提供することにある。

【０００８】まず、本発明の原理を説明する。超格子構
造を２原子層以下のＩｎＡｓとＧａＡｓで構成した例
が、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）Ｖｏ１．２３，Ｌ
５２１（１９８４）に記載されており、図６は、前記構
造のバンド端エネルギーとＩｎＡｓ、ＧａＡｓの層数
（ｎ）の関係を表わす概略図である。同図において、Ｉ
ｎＡｓとＧａＡｓの層数は同じであるので、平均組成は
層数によらずＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓとなるため、平均化さ
れた歪はＩｎＰに対してほぼ−０．２％の引っ張り歪と
なる。一方、バンド端エネルギーは、ＩｎＡｓが１原子
層（ｎ≧１．０）以上の厚さになると急激に減少する傾
向が顕著に表われている。したがって、１原子層程度の
薄いＩｎＡｓを挿入することで平均歪量は同じであって
も、バンド端エネルギーの低減が可能である。

【０００９】以上の原理に基づいた上記の目的を達成す
る本発明の各構成を、各請求項に対応して述べる。

【００１０】本発明の第１の構成（請求項１に対応）
は、量子井戸層を、２原子層以下（好適には１原子層前
後）のＩｎＡｓ層とこの層を挟み且つ基板より格子定数
の小さい半導体層で構成し、更に、この量子井戸層を均
一組成層と見なしたときの格子定数を基板の格子定数よ
り小さくすることによりＴＭ利得が優勢な半導体デバイ
スであることを特徴とする。即ち、半導体基板上に形成
された多重量子井戸構造を活性層とする半導体デバイス
において、少なくとも１つの量子井戸層が、２原子層以
下のＩｎＡｓ層とこの層を挟み且つ該基板より格子定数
の小さい半導体層で構成され、更に、この量子井戸層を
均一組成層と見なしたときの格子定数が基板の格子定数
より小さいことを特徴とする半導体デバイスである。

【００１１】ここで、ＩｎＡｓ層の厚さは１原子層の整
数倍である必要はなく、１．２や０．８のようにＩｎＡ
ｓ層が部分的に厚さが異なる状態や部分的に被覆されて
いない状態であってもよい（これは材料の供給量で制御
する）。

【００１２】この構成により、量子井戸層の平均組成や
歪の状態はほぼ同じで、バンド端エネルギーのみ小さく
することが可能となり、比較的狭い井戸幅で所望のＴＭ
利得を得られる。これによって、ＴＭ発振レーザの高出
力化や高温動作の安定化、偏波変調レーザの製造歩留り
の向上やスイッチング特性の安定化、偏波無依存光増幅
器のバイアス条件に依存しない偏光無依存特性を得るも
のである。

【００１３】本発明の第２の構成（請求項２に対応）
は、基板をＩｎＰとし２原子層以下のＩｎＡｓ層を挟む
半導体層をＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰとするこ
とにより、光通信等で使用される波長帯の半導体デバイ
スを実現するものである。

【００１４】本発明の第３の構成（請求項３に対応）
は、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰ層中に２原子層
以下のＩｎＡｓ層を周期的に挿入することにより、必要
に応じて任意の井戸幅を使用可能としたものである。即
ち、前記２原子層以下のＩｎＡｓ層を挟む半導体層内
に、前記２原子層以下のＩｎＡｓ層が周期的に挿入され
ていることを特徴とする半導体光デバイスである。

【００１５】本発明の第４の構成（請求項４に対応）
は、ＴＥ利得が優勢な量子井戸層を無歪み或は圧縮歪ウ
ェルで構成し、ＴＭ利得が優勢な量子井戸層と組み合わ
せてデバイスの特性を向上させるものである。ＴＥ利得
を優勢とする為に、他の少なくとも１つの量子井戸層
が、基板の格子定数とほぼ等しいか、又は大きい格子定
数を持つ半導体層で構成されていることを特徴とする。

【００１６】本発明の第５の構成（請求項５に対応）
は、前記２種類の量子井戸層が積層方向に分離層を挟ん
で夫々複数配置されていることを特徴とする半導体光デ
バイスである。これにより、好適な偏波変調レーザが構
成される。

【００１７】本発明の第６の構成（請求項６に対応）
は、前記２種類の量子井戸層が積層方向に交互に配置さ
れていることを特徴とする半導体光デバイスである。こ
れにより、好適な偏波無依存光増幅器が構成される。

【００１８】本発明の第７の構成（請求項７に対応）
は、共振器方向にＴＭ利得が優位な領域とＴＥ利得が優
位な領域を配置し、それぞれの領域に独立に注入される
電流を制御することにより偏波変調および偏波無依存の
特性を更に向上させるものである。即ち、多重量子井戸
を活性層とする半導体デバイスの光の伝搬方向が、第
１、第２領域で構成されており、第１領域の量子井戸活
性層の少なくとも１つの量子井戸層が、２原子層以下の
ＩｎＡｓ層、及びこの層を挟み且つ該基板より格子定数
の小さい半導体層で構成され、更に、この量子井戸層を
均一組成層と見なしたときの格子定数が基板の格子定数
より小さくなるように構成されており、第２領域の量子
井戸活性層の少なくとも１つの量子井戸層が、基板の格
子定数とほぼ等しいか、又は大きい格子定数を持つ半導
体層で構成されていることを特徴とする半導体光デバイ
スである。

【００１９】本発明の第８の構成（請求項８に対応）
は、デバイスの量子井戸活性層の障壁層に井戸層とは逆
の歪みを導入することにより井戸層の歪みを補償し、大
きな歪や厚い歪ウェルの利用を可能とするものである。
これにより、量子井戸活性層の厚みを大きくできモード
利得制御等ができる。即ち、前記多重量子井戸層を構成
する障壁層に歪が導入されて歪み補償構造となっている
ことを特徴とする半導体光デバイスである。

【００２０】本発明の第９の構成（請求項９に対応）
は、前記半導体光デバイスが、注入電流によってレーザ
発振の偏光状態がＴＥ、ＴＭ間でスイッチングする偏波
変調レーザである。

【００２１】本発明の第１０の構成（請求項１０に対
応）は、偏波変調半導体レーザと該偏波変調半導体レー
ザから出射する光の内、ＴＥとＴＭの２つの偏波モード
の一方の発振による光のみを取り出す偏光子などの偏光
選択手段とから成ることを特徴とする光源装置である。
これにより、高速変調時でもチャーピングの少ない強度
変調信号が得られる。

【００２２】本発明の第１１の構成（請求項１１に対
応）は、偏波変調半導体レーザと該偏波変調半導体レー
ザから出射する光の内、ＴＥとＴＭの２つの偏波モード
の一方の発振による光のみを取り出す偏光子などの偏光
選択手段とから成る光源装置を備えた光送信機、前記偏
光選択手段によって取り出された光を伝送する伝送手
段、及び前記伝送手段によって伝送された光を受信する
光受信機から成ることを特徴とする光通信システムであ
る。

【００２３】本発明の第１２の構成（請求項１２に対
応）は、前記光受信機が上記の偏波無依存光増幅器とし
て構成された半導体デバイスを含むことを特徴とする。

【００２４】本発明の第１３の構成（請求項１３に対
応）は、偏波変調半導体レーザと該偏波変調半導体レー
ザから出射する光の内、ＴＥとＴＭの２つの偏波モード
の一方の発振による光のみを取り出す偏光子などの偏光
選択手段とから成る光源装置を用い、所定のバイアス電
流に送信信号に応じて変調された電流を重畳して前記半
導体レーザに供給することによって、前記偏光選択手段
から送信信号に応じて強度変調された信号光を取り出
し、この信号光を光受信機に向けて送信することを特徴
とする光通信方法である。

【００２５】

【発明の実施の形態】

第１実施例図１は、本発明の第１実施例であるＴＭモードで発振す
るレーザの量子井戸活性層であり、井戸層が、ＩｎＰ基
板より小さな格子定数を持つＩｎ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層を
有し、この層中に１原子層のＩｎＡｓ層が周期的に３層
挿入されで構成されている。

【００２６】同図において、１、９は障壁層であるバン
ド端波長ほぼ１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡ
ｓＰ、２、８は２原子層のＩｎ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ、３、
５、７は１原子層のＩｎＡｓ、４、６は４原子層のＩｎ
_0.25Ｇａ_0.75Ａｓである。井戸層全体はＩｎ_0.25Ｇａ
_0.75Ａｓ１２原子層とＩｎＡｓ３原子層で構成されるの
で、井戸幅はおよそ４．５ｎｍ、平均組成はＩｎ_0.4Ｇ
ａ_0.6Ａｓとなり、ＩｎＰに対して約１％の引っ張り歪
となる。

【００２７】一方、バンド端エネルギーは、１原子層の
ＩｎＡｓ３、５、７の挿入により、平均組成のＩｎ_0.4
Ｇａ_0.6Ａｓよりほぼ３０ｍｅＶ程度小さくなるので、
ほぼ１．５５μｍの発振波長が得られる。

【００２８】今までは、約１％の引っ張り歪の井戸層を
平均組成のＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓで形成し、発振波長１．
５５μｍを得るためには、１０ｎｍ以上の井戸幅が必要
となり、臨界膜厚の制限から単一量子井戸構造とならざ
るを得なかった。

【００２９】しかし、本実施例によれば１％の引っ張り
歪をおよそ４．５ｎｍの井戸幅で実現できるので、臨界
膜厚の制限内で多重量子井戸構造が実現でき、高出力化
が可能となる。また、井戸層のバンド端エネルギーが増
大しないので、引っ張り歪が導入されていても、井戸層
と障壁層の伝導帯のエネルギー差はほとんど変化せず、
注入電子の井戸層からの溢れ出しが抑制されるので、し
きい電流値の低減や高温における使用が可能なる。

【００３０】本実施例の活性層以外の構造は、通常の半
導体レーザと同じであり、例えば、２電極構造のＤＦＢ
型であれば、図２に示した様なものとなる。

【００３１】第２実施例図２は、本発明の量子井戸を活性層とする偏波変調レー
ザの共振器方向における断面斜視図である。

【００３２】同図において、２１は下部共通電極、２２
はｎ−ＩｎＰ基板及びｎ−ＩｎＰ下部クラッド層、２３
は高抵抗ＩｎＰ埋込み層、２４は光導波層となるバンド
端波長ほぼ１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰ層、２５はＴ
Ｍ利得量子井戸とＴＥ利得量子井戸から成る多重量子井
戸活性層であり、その構成を図４に示す。

【００３３】図４において、ＴＥ／ＴＭ分離層４１１
は、障壁層４１０と同じバンド端波長ほぼ１．１５μ
ｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層であり、ＴＭ利得
の量子井戸４１２は、図１に記載された構成で、前述し
てある通りおよそ１％の引っ張り歪となっている。一
方、ＴＥ利得量子井戸４１３の構成は、図３に記載され
た構成であり、３１、３３は障壁層（バンド端波長ほぼ
１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ）、３２
は井戸層となる厚さ４．５ｎｍのＩｎ_0.68Ｇａ_0.32Ａｓ
で、およそ１％の圧縮歪が導入されている。

【００３４】更に、２６は上部光導波層となるバンド端
波長ほぼ１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰ層、２１１は上
部光導波層２６に形成されたピッチほぼ２４０ｎｍの回
折格子、２７はｐ−ＩｎＰ上部クラッド層、２８はｐ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２９、２１０は電流注入の
ための電極である。また、図２には記載されていないが
両端面には、へき開端面からの戻り光を低減するため
に、ＳｉＮの低反射膜が形成されている。

【００３５】上記構成において、電極２１、２９間に電
流を流し活性層２５にキャリヤを注入すると、低注入領
域では、電子のエネルギが小さいので、ＴＥ利得の井戸
４１３（ｎ−ＩｎＰ基板２２に近い方に積層されてい
る）に多く注入されＴＥモードの利得が増大する。注入
レベルをあげると、電子のエネルギが大きくなるので、
ＴＥ利得井戸４１３への注入が減少し、ＴＭ利得の井戸
４１２への注入が増大する。

【００３６】電極２１、２９間の注入電流を、ＴＥとＴ
Ｍの利得がほぼ均衡する状態に保持し、他方の電極２
１、２１０間に電流を流すと低注入（Ｉ₂）でＴＥ利得
が増大し（上記の理由による）、電極２９側の利得と合
わせてＴＥモードのレーザ発振が生じる。更に、電流を
注入すると（Ｉ₂＋△Ｉ）、ＴＥ利得の減少、ＴＭ利得
の増大にともない、ＴＥモードのレーザ発振が停止し、
ＴＭモードのレーザ発振にスイッチングする。

【００３７】したがって、適当なバイアス電流（Ｉ₂）
の下で小さな変調電流（△Ｉ）でレーザ発振がＴＥ／Ｔ
Ｍモード間でスイッチングし、高速変調においてもスペ
クトル線幅の狭い偏波変調レーザが得られる。

【００３８】本実施例では、ＴＭ利得の井戸４１２の幅
は、ＴＥ利得井戸４１３と同じ４．５ｎｍであるので、
量子効果もほぼ同程度となり、ＴＥとＴＭの利得がほぼ
同じとなるので、偏波変調レーザの製造歩留りが大幅に
向上するとともに、レーザ発振のＴＥ／ＴＭモード間の
スイッチング特性の安定性が増大した。

【００３９】第３実施例図５は、本発明の量子井戸を使用した偏波無依存光増幅
器の活性層部分の構成図であり、障壁層５１１はバンド
端波長ほぼ１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐで構成され、ＴＭ利得量子井戸４層とＴＥ利得量子井
戸３層を交互に積層している。

【００４０】ＴＭ利得の量子井戸５１２は、図１に記載
された構成であり、およそ１％の引っ張り歪となってい
る。一方、ＴＥ利得の量子井戸５１３は、図３に記載さ
れた構成であり、井戸層は厚さ４．５ｎｍのＩｎ_0.68Ｇ
ａ_0.32Ａｓで、およそ１％の圧縮歪となっている。

【００４１】図５では、同じ井戸幅を持つＴＥ利得の量
子井戸５１３とＴＭ利得の量子井戸５１２がほぼ対称に
配置されるので、電子のエネルギが小さい低注入状態か
ら電子のエネルギの大きい高注入状態（発振しきい値以
下）まで、ＴＥ／ＴＭ両方の井戸５１３、５１２に注入
される電子の割合がほぼ一定なるので、バイアス条件に
よってＴＥモードとＴＭモードの利得関係が変化せず、
偏波無依存光増幅器の偏波無依存性が向上された。

【００４２】第４実施例本発明の第４実施例は、共振器方向に直列的にＴＭ利得
が優位な領域（例えば、図１に示す井戸を複数含む活性
層を持つ領域）とＴＥ利得が優位な領域（例えば、図２
に示す井戸を複数含む活性層を持つ領域）を配置し、そ
れぞれの領域に独立に電流注入できる様に電極を設け
る。これらの注入電流を制御することにより、偏波変調
（偏波変調レーザとして動作させる場合。ＴＭ利得が優
位な領域に、より多く電流注入すればＴＭ発振となり、
ＴＥ利得が優位な領域に、より多く電流注入すればＴＥ
発振となる。）および偏波無依存（偏波無依存光増幅器
として動作させる場合。ＴＥ／ＴＭ両方の活性層の井戸
に注入される電子の割合がほぼ一定なる様にする。）の
特性を更に向上させるものである。

【００４３】第５実施例図７に、本発明による半導体レーザを波長多重光ＬＡＮ
システムに応用する場合の各端末に接続される光−電気
変換部（ノード）の構成例を示し、図８、図９にそのノ
ード７０１を用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示す。

【００４４】外部に接続された光ファイバ７００を媒体
として光信号がノード７０１に取り込まれ、分岐部７０
２によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置７０３に入射する。この受信器７０３により所望の
波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。これを制
御回路で適当な方法で処理して端末に送る。この受信器
７０３は、ブースタアンプとして上記実施例の偏波無依
存光増幅器を使用することにより、弱い信号光の受信が
可能となる。一方、ノード７０１から光信号を送信する
場合には、上記実施例の偏波変調半導体レーザ７０４を
信号に従って制御回路で適当な方法で駆動し、偏波変調
して、偏光板７０７（これにより偏波変調信号が振幅強
度変調信号に変換される）を通して（更にアイソレータ
を入れてもよい）出力光を合流部７０６を介して光伝送
路７００に入射せしめる。また、半導体レーザ及び波長
可変光フィルタを２つ以上の複数設けて、波長可変範囲
を広げることもできる。また、偏光子７０７をなくし、
レーザ７０４に第１実施例のＴＭ発振レーザを用いても
よい。

【００４５】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図８に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノ
ード８０１〜８０５を接続しネットワーク化された多数
の端末及びセンタ８１１〜８１５を設置することができ
る。ただし、多数のノードを接続するためには、光の減
衰を補償するために光増幅器を伝送路８００上に直列に
配することが必要となる。また、各端末８１１〜８１５
にノード８０１〜８０５を２つ接続し伝送路を２本にす
ることでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能とな
る。また、ネットワークの方式として、図８のＡとＢを
つなげたループ型（図９に示す）やスター型あるいはそ
れらを複合した形態等のものでも良い。

【００４６】図９において、９００は光伝送路、９０１
〜９０６は光ノード、９１１〜９１４は端末である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の様な効果が奏される。

【００４８】ＴＭ利得を有する量子井戸層を、２原子層
以下のＩｎＡｓ層と、この層を挟み且つ基板より小さな
格子定数を持つ半導体層で構成し、更に、この量子井戸
層を均一組成層と見なしたときの格子定数を基板の格子
定数より小さくすることにより、平均組成が同じ半導体
層で量子井戸層を形成する場合と歪の状態はほぼ同じ
で、バンド端エネルギーのみ小さくなり、比較的狭い井
戸幅で所望のＴＭ利得を得ることが可能となった。

【００４９】この量子井戸層をＴＭ発振レーザの活性層
とすることにより、高出力化や高温動作が可能となっ
た。また、偏波変調レーザにおいて、活性層のＴＭ利得
層として使用することにより、製造の歩留りの向上、ス
イッチング特性の安定化が得られる。更に、半導体光増
幅器において、活性層のＴＭ利得層として使用すること
により、バイアス条件によってＴＥモードとＴＭモード
の利得関係が変化しない偏波無依存化が可能となった。

【００５０】また、上記の偏波変調半導体レーザと偏光
選択手段を用いて、強度変調信号を扱う通信システムに
適したチャーピングの小さい光源装置を容易に実現でき
る。

【００５１】また、上記の光源装置を備えた光送信機、
伝送手段、及び伝送手段によって伝送された光を受信す
る光受信機（ここに本発明の偏波無依存光増幅器を用い
てもよい）から成る強度変調信号を扱う高性能の光通信
システムを実現できる。

【００５２】また、上記の光源装置を用い、送信信号に
応じて前記の偏波変調半導体レーザを制御することによ
って、前記偏光選択手段から送信信号に応じて強度変調
された信号光を取り出し、この信号光を光受信機（ここ
に本発明の偏波無依存光増幅器を用いてもよい）に向け
て送信する光通信方法が確実に達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＴＭ利得を有する量子井戸構
造の図。

【図２】図２は、本発明を適用した偏波変調レーザの断
面斜視図。

【図３】図３は、従来のＴＥ利得を有する量子井戸構造
の図。

【図４】図４は、本発明を適用した偏波変調レーザの活
性層構造の図。

【図５】図５は、本発明を適用した偏波無依存光増幅器
の活性層構造の図。

【図６】図６は、本発明の元となった（ＩｎＡｓ）
_n（ＧａＡｓ）_n構造のバンド端エネルギの変化の様子を
示す図。

【図７】図７は図８、図９のシステムにおけるノードの
構成例を示す模式図。

【図８】図８は本発明の半導体デバイスを用いたバス型
光ＬＡＮシステムの構成例を示す模式図。

【図９】図９は本発明の半導体デバイスを用いたループ
型光ＬＡＮシステムの構成例を示す模式図。

【符号の説明】

１、９、３１、３３、４１０、５１１障壁層である
ＩｎＧａＡｓＰ２、８２原子層の引っ張り歪ＩｎＧａＡｓ４、６４原子層の引っ張り歪ＩｎＧａＡｓ３、５、７１原子層のＩｎＡｓ３２圧縮歪ＩｎＧａＡｓ２１、２９、２１０電極２２ＩｎＰ基板およびＩｎＰクラッド層２３高抵抗ＩｎＰ埋込み層２５量子井戸活性層２４、２６光ガイド層のＩｎＧａＡｓＰ２７ＩｎＰクラッド層２８コンタクト層２１１回折格子７００、８００、９００光伝送路７０１、８０１〜８０５、９０１〜９０６ノード７０２光分岐部７０３受信器７０４本発明の半導体レーザ７０６合流部７０７偏光子８１１〜８１５、９１１〜９１６端末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成された多重量子井戸構
造を活性層とする半導体デバイスにおいて、少なくとも
１つの量子井戸層が、２原子層以下のＩｎＡｓ層とこの
層を挟み且つ該基板より格子定数の小さい半導体層で構
成されており、且つ、この量子井戸層を均一組成層と見
なしたときの格子定数が基板の格子定数より小さいこと
を特徴とする半導体光デバイス。
【請求項２】前記半導体基板がＩｎＰ基板であり、且つ
前記２原子層以下のＩｎＡｓ層を挟む半導体層がＩｎＧ
ａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とする請
求項１記載の半導体光デバイス。
【請求項３】前記２原子層以下のＩｎＡｓ層を挟む半導
体層内に、前記２原子層以下のＩｎＡｓ層が周期的に挿
入されていることを特徴とする請求項１または２記載の
半導体光デバイス。
【請求項４】多重量子井戸構造の活性層として、前記量
子井戸層以外の少なくとも１つの量子井戸層が、基板の
格子定数とほぼ等しいか、又は大きい格子定数を持つ半
導体層で構成されていることを特徴とする請求項１記載
の半導体光デバイス。
【請求項５】前記２種類の量子井戸層が積層方向に分離
層を挟んで夫々複数配置されていることを特徴とする請
求項４記載の半導体光デバイス。
【請求項６】前記２種類の量子井戸層が積層方向に交互
に配置されていることを特徴とする請求項４記載の半導
体光デバイス。
【請求項７】多重量子井戸を活性層とする半導体デバイ
スの光の伝搬方向が、第１、第２領域で構成されてお
り、第１領域の量子井戸活性層の少なくとも１つの量子
井戸層が、２原子層以下のＩｎＡｓ層とこの層を挟み且
つ該基板より格子定数の小さい半導体層で構成され、更
に、この量子井戸層を均一組成層と見なしたときの格子
定数が基板の格子定数より小さくなるように構成されて
おり、第２領域の量子井戸活性層の少なくとも１つの量
子井戸層が、基板の格子定数とほぼ等しいか、又は大き
い格子定数を持つ半導体層で構成されていることを特徴
とする半導体光デバイス。
【請求項８】前記多重量子井戸層を構成する障壁層に歪
が導入されて歪み補償構造となっていることを特徴とす
る請求項１乃至７の何れかに記載の半導体光デバイス。
【請求項９】注入電流によってレーザ発振の偏光状態が
ＴＥ、ＴＭ間でスイッチングする偏波変調レーザとして
機能することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記
載の半導体光デバイス。
【請求項１０】請求項９記載の偏波変調半導体レーザ
と、該偏波変調半導体レーザから出射する光の内、ＴＥ
とＴＭの２つの偏波モードの一方の発振による光のみを
取り出す偏光子などの偏光選択手段とから成ることを特
徴とする光源装置。
【請求項１１】請求項９記載の偏波変調半導体レーザ
と、該偏波変調半導体レーザから出射する光の内、ＴＥ
とＴＭの２つの偏波モードの一方の発振による光のみを
取り出す偏光子などの偏光選択手段とから成る光源装置
を備えた光送信機、前記偏光選択手段によって取り出さ
れた光を伝送する伝送手段、及び前記伝送手段によって
伝送された光を受信する光受信機から成ることを特徴と
する光通信システム。
【請求項１２】前記光受信機が請求項６記載の偏波無依
存光増幅器として構成された半導体光デバイスを含むこ
とを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
【請求項１３】請求項９記載の偏波変調半導体レーザ
と、該偏波変調半導体レーザから出射する光の内、ＴＥ
とＴＭの２つの偏波モードの一方の発振による光のみを
取り出す偏光子などの偏光選択手段とから成る光源装置
を用い、所定のバイアス電流に送信信号に応じて変調さ
れた電流を重畳して前記半導体レーザに供給することに
よって、前記偏光選択手段から送信信号に応じて強度変
調された信号光を取り出し、この信号光を光受信機に向
けて送信することを特徴とする光通信方法。