JPH11112073A - 半導体レーザ形光増幅素子 - Google Patents
半導体レーザ形光増幅素子Info
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- JPH11112073A JPH11112073A JP9271152A JP27115297A JPH11112073A JP H11112073 A JPH11112073 A JP H11112073A JP 9271152 A JP9271152 A JP 9271152A JP 27115297 A JP27115297 A JP 27115297A JP H11112073 A JPH11112073 A JP H11112073A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号光の偏波状態が変動しても、ゲイン
特性が変動しにくい半導体レーザ形光増幅素子を容易に
形成できるようにする。 【解決手段】 クラッド層１０２上で、活性層１０３の
導波方向両端に、活性層１０３端部に接続してテーパ導
波路１０３ａを備える。このテーパ導波路１０３ａは、
例えば、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐから構成する。そして、このテーパ導波路１０３ａ
は、活性層１０３との接合部より離れるにしたがって、
膜厚が薄くなるように形成する。
特性が変動しにくい半導体レーザ形光増幅素子を容易に
形成できるようにする。 【解決手段】 クラッド層１０２上で、活性層１０３の
導波方向両端に、活性層１０３端部に接続してテーパ導
波路１０３ａを備える。このテーパ導波路１０３ａは、
例えば、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐから構成する。そして、このテーパ導波路１０３ａ
は、活性層１０３との接合部より離れるにしたがって、
膜厚が薄くなるように形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、導波路を備えた
構成の半導体レーザ形光増幅素子に関する。
構成の半導体レーザ形光増幅素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信，光交換，光情報処理といった光
を利用した光伝送処理システムの構築を考えると、光フ
ァイバや光スイッチでの光損失が大きな問題となる。そ
して、減衰した光信号を光増幅素子によって補償するこ
とが必要不可欠になる。特に、半導体レーザ形の光増幅
素子は小型で高効率であり、また、光スイッチなどの半
導体光デバイスとの集積化が可能といった利点を持つた
めに大変有望である。
を利用した光伝送処理システムの構築を考えると、光フ
ァイバや光スイッチでの光損失が大きな問題となる。そ
して、減衰した光信号を光増幅素子によって補償するこ
とが必要不可欠になる。特に、半導体レーザ形の光増幅
素子は小型で高効率であり、また、光スイッチなどの半
導体光デバイスとの集積化が可能といった利点を持つた
めに大変有望である。
【０００３】しかしながら、従来の半導体レーザ形光増
幅素子は、入力信号光の偏波状態によってゲイン特性が
大きく変動するという問題があった。これは、一般に、
活性層の幅が数μｍであるのに対して厚みがサブμｍオ
ーダとなり活性層が等方的でないため、活性層のゲイン
特性が偏波状態によって異なることが原因としてある。
このため、活性層の断面形状を正方形状に近い形状にし
て等方化して、たとえば、ＴＥ偏波入力光とＴＭ偏波入
力光に対するゲイン特性の差が１ｄＢ以下となるよう
な、半導体レーザ形の光増幅素子を実現した事例が報告
されている（文献：S.Kitamura,K.Komatsu and M.Kitam
ura,'Very low power consumption semiconductor opti
cal optical amplfier arry',IEEE Photonics Tecnolog
y Letters,1995,7,(2),pp.147-148）。
幅素子は、入力信号光の偏波状態によってゲイン特性が
大きく変動するという問題があった。これは、一般に、
活性層の幅が数μｍであるのに対して厚みがサブμｍオ
ーダとなり活性層が等方的でないため、活性層のゲイン
特性が偏波状態によって異なることが原因としてある。
このため、活性層の断面形状を正方形状に近い形状にし
て等方化して、たとえば、ＴＥ偏波入力光とＴＭ偏波入
力光に対するゲイン特性の差が１ｄＢ以下となるよう
な、半導体レーザ形の光増幅素子を実現した事例が報告
されている（文献：S.Kitamura,K.Komatsu and M.Kitam
ura,'Very low power consumption semiconductor opti
cal optical amplfier arry',IEEE Photonics Tecnolog
y Letters,1995,7,(2),pp.147-148）。
【０００４】この半導体レーザ型の光増幅素子について
概略を説明すると、図４（ａ）の断面図に示すように、
ｎ形のＩｎＰからなる基板４０１表面をリッジ形状に加
工することで形成された下部クラッド層４０２上に、断
面形状がほぼ正方形となった活性層４０３が配置してい
る。また、下部クラッド層４０２および活性層４０３の
側面に、それらを埋め込むように、ｐ形のＩｎＰからな
るｐ形埋め込み層４０４とｎ形のＩｎＰからなるｎ形埋
め込み層４０５が形成され、ｐｎ埋め込み構造を構成し
ている。
概略を説明すると、図４（ａ）の断面図に示すように、
ｎ形のＩｎＰからなる基板４０１表面をリッジ形状に加
工することで形成された下部クラッド層４０２上に、断
面形状がほぼ正方形となった活性層４０３が配置してい
る。また、下部クラッド層４０２および活性層４０３の
側面に、それらを埋め込むように、ｐ形のＩｎＰからな
るｐ形埋め込み層４０４とｎ形のＩｎＰからなるｎ形埋
め込み層４０５が形成され、ｐｎ埋め込み構造を構成し
ている。
【０００５】また、それらの上に、ｐ形のＩｎＰからな
る上部クラッド層４０６が形成されている。そして、基
板４０１裏面にはｎ側電極４０７が形成され、上部クラ
ッド層４０６上にはｐ側電極４０８が形成されている。
また、その導波方向に垂直な断面である図４（ｂ）に示
すように、入力光の入力端面４１０と、出射光の出射端
面４１１には、それぞれ反射防止膜４１０ａ，４１１ａ
が形成されている。そして、活性層４０３を、幅０．４
μｍ厚さ０．４μｍとすることで、偏波依存性の低減を
可能にしている。なお、この半導体レーザ形光増幅素子
は、全長を６００μｍとしている。
る上部クラッド層４０６が形成されている。そして、基
板４０１裏面にはｎ側電極４０７が形成され、上部クラ
ッド層４０６上にはｐ側電極４０８が形成されている。
また、その導波方向に垂直な断面である図４（ｂ）に示
すように、入力光の入力端面４１０と、出射光の出射端
面４１１には、それぞれ反射防止膜４１０ａ，４１１ａ
が形成されている。そして、活性層４０３を、幅０．４
μｍ厚さ０．４μｍとすることで、偏波依存性の低減を
可能にしている。なお、この半導体レーザ形光増幅素子
は、全長を６００μｍとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
活性層４０３をその断面形状が正方形になるように形成
するのは困難である。活性層の厚さを０．４μｍとした
ときの活性層の幅に対する、ＴＥ偏波入力光とＴＭ偏波
入力光に対するゲイン特性の差の変化は、図５の黒点で
示すように変化する。したがって、そのゲイン特性の差
を梨地で示す０．５ｄＢの範囲に納めようとすれば、活
性層の幅は、約０．３５〜０．５μｍの範囲に収めなく
てはならない。すなわち、活性層の上端と荷担がこの範
囲に収まるような、垂直もしくは垂直に近い異方性を有
するエッチング技術が必要となる。活性層におけるスト
ライプ状のリッジ構造は、公知のフォトリソグラフィ技
術およびエッチング技術を用いて形成するが、この微細
加工においては、加工寸法を０．１５μｍの誤差に納め
ることは、非常に困難である。そして、ストライプの幅
を０．４μｍに形成すること自体が容易ではない。
活性層４０３をその断面形状が正方形になるように形成
するのは困難である。活性層の厚さを０．４μｍとした
ときの活性層の幅に対する、ＴＥ偏波入力光とＴＭ偏波
入力光に対するゲイン特性の差の変化は、図５の黒点で
示すように変化する。したがって、そのゲイン特性の差
を梨地で示す０．５ｄＢの範囲に納めようとすれば、活
性層の幅は、約０．３５〜０．５μｍの範囲に収めなく
てはならない。すなわち、活性層の上端と荷担がこの範
囲に収まるような、垂直もしくは垂直に近い異方性を有
するエッチング技術が必要となる。活性層におけるスト
ライプ状のリッジ構造は、公知のフォトリソグラフィ技
術およびエッチング技術を用いて形成するが、この微細
加工においては、加工寸法を０．１５μｍの誤差に納め
ることは、非常に困難である。そして、ストライプの幅
を０．４μｍに形成すること自体が容易ではない。
【０００７】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、入力信号光の偏波状態が
変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体レーザ形
光増幅素子を容易に形成できるようにすることを目的と
する。
るためになされたものであり、入力信号光の偏波状態が
変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体レーザ形
光増幅素子を容易に形成できるようにすることを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体レーザ
形光増幅素子は、電流注入方向の厚さよりそれに垂直な
幅の方が大きい導波方向に垂直な断面形状を有して光信
号を増幅する活性層と、導波方向の活性層に接触して形
成されて活性層接触端から光信号の入力端となる他端に
かけて膜厚が薄くなるように形成された光導波路である
テーパ導波路と、活性層およびテーパ導波路の上下を挾
むように形成されたクラッド層と、活性層に電流を注入
するための正の電極および負の電極とを備え、テーパ導
波路は、他端の導波方向に垂直な断面形状が、電流注入
方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が大きく形成される
ようにした。以上示したように構成したので、テーパ導
波路の光信号の入出力端では、ＴＭ偏波入力光がより多
く導波され、活性層においては、ＴＥ偏波入力光に対す
るゲインがより大きくなる。
形光増幅素子は、電流注入方向の厚さよりそれに垂直な
幅の方が大きい導波方向に垂直な断面形状を有して光信
号を増幅する活性層と、導波方向の活性層に接触して形
成されて活性層接触端から光信号の入力端となる他端に
かけて膜厚が薄くなるように形成された光導波路である
テーパ導波路と、活性層およびテーパ導波路の上下を挾
むように形成されたクラッド層と、活性層に電流を注入
するための正の電極および負の電極とを備え、テーパ導
波路は、他端の導波方向に垂直な断面形状が、電流注入
方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が大きく形成される
ようにした。以上示したように構成したので、テーパ導
波路の光信号の入出力端では、ＴＭ偏波入力光がより多
く導波され、活性層においては、ＴＥ偏波入力光に対す
るゲインがより大きくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ 図１は、この発明の第１の実施の形態における半導体レ
ーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。ここで
は、例えば、１．５μｍ帯用の半導体レーザ形光増幅素
子を例に取り説明する。図１に示すように、この実施の
形態１における半導体レーザ形光増幅素子は、まず、ｎ
形のＩｎＰからなる基板１０１表面に、その基板１０１
表面を加工することでリッジ状の下部クラッド層１０２
が形成されている。そして、その下部クラッド層１０２
上にバンドギャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ
からなる活性層１０３が形成されている。この活性層１
０３は、厚さ０．４μｍ幅０．６μｍに、そして、導波
方向に長さ６００μｍに形成されている。
参照して説明する。 実施の形態１ 図１は、この発明の第１の実施の形態における半導体レ
ーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。ここで
は、例えば、１．５μｍ帯用の半導体レーザ形光増幅素
子を例に取り説明する。図１に示すように、この実施の
形態１における半導体レーザ形光増幅素子は、まず、ｎ
形のＩｎＰからなる基板１０１表面に、その基板１０１
表面を加工することでリッジ状の下部クラッド層１０２
が形成されている。そして、その下部クラッド層１０２
上にバンドギャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ
からなる活性層１０３が形成されている。この活性層１
０３は、厚さ０．４μｍ幅０．６μｍに、そして、導波
方向に長さ６００μｍに形成されている。
【００１０】また、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す
ように、クラッド層１０２上で、活性層１０３の導波方
向両端に、活性層１０３端部に接続してテーパ導波路１
０３ａが形成されている。このテーパ導波路１０３ａ
は、例えば、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰから構成されている。すなわち、テーパ導波路１
０３ａは、増幅する対象の光信号に対して損失の少ない
組成となっている。そして、このテーパ導波路１０３ａ
は、活性層１０３との接合部より離れるにしたがって、
膜厚が薄くなるように形成されている。そして、テーパ
導波路１０３ａの光入力端および光出力端は、膜厚が
０．２μｍとなるように形成されている。
ように、クラッド層１０２上で、活性層１０３の導波方
向両端に、活性層１０３端部に接続してテーパ導波路１
０３ａが形成されている。このテーパ導波路１０３ａ
は、例えば、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰから構成されている。すなわち、テーパ導波路１
０３ａは、増幅する対象の光信号に対して損失の少ない
組成となっている。そして、このテーパ導波路１０３ａ
は、活性層１０３との接合部より離れるにしたがって、
膜厚が薄くなるように形成されている。そして、テーパ
導波路１０３ａの光入力端および光出力端は、膜厚が
０．２μｍとなるように形成されている。
【００１１】このテーパ導波路１０３ａは、活性層１０
３を形成した後で形成するようにしてもよく、また、次
に示すように、活性層１０３と同時に形成するようにし
てもよい。まず、基板上に活性層および導波路となる領
域にストライプ状に幅０．６μｍの開口部を有する酸化
シリコンからなる選択成長膜を形成する。このとき、選
択成長マスクの横幅を、まず、活性層形成部では片側５
０μｍとし、これを６００μｍの長さに続ける。また、
選択成長マスクの横幅を、テーパ導波路形成部において
は、片側が５０μｍから徐々に狭くなるように形成し、
最終的にはその幅が１０μｍとなるようにする。
３を形成した後で形成するようにしてもよく、また、次
に示すように、活性層１０３と同時に形成するようにし
てもよい。まず、基板上に活性層および導波路となる領
域にストライプ状に幅０．６μｍの開口部を有する酸化
シリコンからなる選択成長膜を形成する。このとき、選
択成長マスクの横幅を、まず、活性層形成部では片側５
０μｍとし、これを６００μｍの長さに続ける。また、
選択成長マスクの横幅を、テーパ導波路形成部において
は、片側が５０μｍから徐々に狭くなるように形成し、
最終的にはその幅が１０μｍとなるようにする。
【００１２】そして、その選択成長マスクを用いてバン
ドギャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰを、活性
層形成部において膜厚０．４μｍとなるように結晶成長
させる。この結果、テーパ導波路形成部においては、選
択成長した結晶の層の膜厚が活性層形成部から離れるに
したがって薄く形成される。そして、その組成も、膜厚
が０．２μｍと薄くなっている部分では、バンドギャッ
プ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰから構成されたもの
となる。
ドギャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰを、活性
層形成部において膜厚０．４μｍとなるように結晶成長
させる。この結果、テーパ導波路形成部においては、選
択成長した結晶の層の膜厚が活性層形成部から離れるに
したがって薄く形成される。そして、その組成も、膜厚
が０．２μｍと薄くなっている部分では、バンドギャッ
プ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰから構成されたもの
となる。
【００１３】以上示したように、選択成長マスクを用い
れば、活性層１０３およびテーパ導波路１０３ａを同時
に形成することが可能である。ただし、上述したように
選択成長マスクを用いて活性層およびテーパ導波路を同
時に結晶成長させた場合、選択成長マスクの外側の基板
表面にも結晶が成長するので、それらの部分は取り除く
必要がある。また、当然であるが、選択成長マスクも、
素子としては必要のないものである。
れば、活性層１０３およびテーパ導波路１０３ａを同時
に形成することが可能である。ただし、上述したように
選択成長マスクを用いて活性層およびテーパ導波路を同
時に結晶成長させた場合、選択成長マスクの外側の基板
表面にも結晶が成長するので、それらの部分は取り除く
必要がある。また、当然であるが、選択成長マスクも、
素子としては必要のないものである。
【００１４】また、下部クラッド層１０２，活性層１０
３，および，テーパ導波路１０３ａの導波路方向の側面
には、それらを埋め込むように、基板１０１上にｐ形Ｉ
ｎＰからなる埋め込み層１０４が形成され、その上に、
ｎ形ＩｎＰからなる電流ブロックのための電流ブロック
層１０５が厚さ０．５μｍに形成されている。そして、
活性層１０３，テーパ導波路１０３ａ，埋め込み層１０
４，および，電流ブロック層１０５上部に、ｐ形のＩｎ
Ｐからなる上部クラッド層１０６が膜厚２μｍに形成さ
れている。
３，および，テーパ導波路１０３ａの導波路方向の側面
には、それらを埋め込むように、基板１０１上にｐ形Ｉ
ｎＰからなる埋め込み層１０４が形成され、その上に、
ｎ形ＩｎＰからなる電流ブロックのための電流ブロック
層１０５が厚さ０．５μｍに形成されている。そして、
活性層１０３，テーパ導波路１０３ａ，埋め込み層１０
４，および，電流ブロック層１０５上部に、ｐ形のＩｎ
Ｐからなる上部クラッド層１０６が膜厚２μｍに形成さ
れている。
【００１５】なお、上部クラッド層１０６上には、Ｎｉ
／Ｚｎ／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕからなる厚さ１μｍのｐ側電
極１０７が形成され、基板１０１裏面には、ＡｕＧｅＮ
ｉ／Ａｕからなる厚さ１μｍのｎ側電極１０８が形成さ
れている。そして、テーパ導波路１０３ａの膜厚が薄く
なっている端部に接続するように、反射防止膜１０９が
形成されている。この反射防止膜１０９は、ＴｉＯ2 ／
ＳｉＯ2 から構成されている。
／Ｚｎ／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕからなる厚さ１μｍのｐ側電
極１０７が形成され、基板１０１裏面には、ＡｕＧｅＮ
ｉ／Ａｕからなる厚さ１μｍのｎ側電極１０８が形成さ
れている。そして、テーパ導波路１０３ａの膜厚が薄く
なっている端部に接続するように、反射防止膜１０９が
形成されている。この反射防止膜１０９は、ＴｉＯ2 ／
ＳｉＯ2 から構成されている。
【００１６】以上示したように、この実施の形態１によ
れば、まず、活性層１０３はその導波方向に垂直な断面
が横長の長方形に構成した。そして、活性層１０３の導
波方向端部に、テーパ導波路１０３ａを配置するように
した。そして、このように構成したので、この実施の形
態１による半導体レーザ形光増幅素子は、次に示すよう
な特徴を備える。まず、活性層１０３は、厚さ０．４μ
ｍに対して幅０．６μｍに幅広に形成したので、図２の
横軸０．６上に位置する黒丸で示すように、ＴＥ偏波入
力光に対するゲインがＴＭ偏波入力光に対するゲインよ
り約０．７ｄＢ高くなる。
れば、まず、活性層１０３はその導波方向に垂直な断面
が横長の長方形に構成した。そして、活性層１０３の導
波方向端部に、テーパ導波路１０３ａを配置するように
した。そして、このように構成したので、この実施の形
態１による半導体レーザ形光増幅素子は、次に示すよう
な特徴を備える。まず、活性層１０３は、厚さ０．４μ
ｍに対して幅０．６μｍに幅広に形成したので、図２の
横軸０．６上に位置する黒丸で示すように、ＴＥ偏波入
力光に対するゲインがＴＭ偏波入力光に対するゲインよ
り約０．７ｄＢ高くなる。
【００１７】一方、テーパ導波路１０３ａは、例えば入
力光の入力端の膜厚が０．２μｍとなっている。一般
に、導波路の断面寸法が０．３μｍより小さくなると、
その方向の光閉じ込めが弱くなる。したがって、テーパ
導波路１０３ａの膜厚が薄い部分では、縦方向の光閉じ
込めが弱くなり、光が縦方向に染み出して縦長となる。
このため、例えば、光入出力端に光ファイバを配置し、
その光ファイバから入力光そして光ファイバへ出力光を
結合する場合、図２の白丸で示すように、ＴＭ偏波入力
光の方が結合効率がよくなる。特に、この実施の形態１
では、テーパ導波路１０３ａは幅を０．６μｍとしてい
るので、ＴＭ偏波入力光の方が０．７ｄＢほど入出力光
の結合効率がよくなる。
力光の入力端の膜厚が０．２μｍとなっている。一般
に、導波路の断面寸法が０．３μｍより小さくなると、
その方向の光閉じ込めが弱くなる。したがって、テーパ
導波路１０３ａの膜厚が薄い部分では、縦方向の光閉じ
込めが弱くなり、光が縦方向に染み出して縦長となる。
このため、例えば、光入出力端に光ファイバを配置し、
その光ファイバから入力光そして光ファイバへ出力光を
結合する場合、図２の白丸で示すように、ＴＭ偏波入力
光の方が結合効率がよくなる。特に、この実施の形態１
では、テーパ導波路１０３ａは幅を０．６μｍとしてい
るので、ＴＭ偏波入力光の方が０．７ｄＢほど入出力光
の結合効率がよくなる。
【００１８】つまり、入力光の入出力端部においてはＴ
Ｍ偏波入力光の方がより多く入出力され、活性層１０３
においては、ＴＥ偏波入力光の方がよりゲインされるこ
とになる。したがって、この実施の形態１の半導体レー
ザ形光増幅素子によれば、図２の黒四角で示すように、
活性層の幅が０．６μｍで、素子全体のゲイン差（偏波
依存性）がほぼ０となり、比較的広い幅とすることがで
きる。すなわち、活性層が比較的容易に作製できるよう
になる。また、素子全体における偏波依存性が０．５ｄ
Ｂ以内となる活性層の幅も、０．３〜０．７μｍと、許
容量が広がる。なお、この範囲において、テーパ導波路
１０３ａの横幅が、活性層１０３の横幅よりも細くなっ
てもかまわない。
Ｍ偏波入力光の方がより多く入出力され、活性層１０３
においては、ＴＥ偏波入力光の方がよりゲインされるこ
とになる。したがって、この実施の形態１の半導体レー
ザ形光増幅素子によれば、図２の黒四角で示すように、
活性層の幅が０．６μｍで、素子全体のゲイン差（偏波
依存性）がほぼ０となり、比較的広い幅とすることがで
きる。すなわち、活性層が比較的容易に作製できるよう
になる。また、素子全体における偏波依存性が０．５ｄ
Ｂ以内となる活性層の幅も、０．３〜０．７μｍと、許
容量が広がる。なお、この範囲において、テーパ導波路
１０３ａの横幅が、活性層１０３の横幅よりも細くなっ
てもかまわない。
【００１９】実施の形態２ 以下、この発明の第２の実施の形態について説明する。
この実施の形態２においては、図３に示すように、光信
号の入力端と出力端とを同一に構成したものである。す
なわち、図３に示すように、まず、下部クラッド層１０
２上において、活性層１０３の一端にテーパ導波路１０
３ａを配置し、テーパ導波路１０３ａの膜厚が薄くなっ
た先端に、反射防止膜１０９を配置する。そして、活性
層１０３の他端には、ＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 からなる高反
射膜１０９ａを配置する。すなわち、この実施の形態２
では、テーパ導波路１０３ａの反射防止膜１０９側で、
光信号の入力端面と出力端面とを兼ねるようにした。こ
のように構成しても、上記実施の形態１と同様である。
この実施の形態２においては、図３に示すように、光信
号の入力端と出力端とを同一に構成したものである。す
なわち、図３に示すように、まず、下部クラッド層１０
２上において、活性層１０３の一端にテーパ導波路１０
３ａを配置し、テーパ導波路１０３ａの膜厚が薄くなっ
た先端に、反射防止膜１０９を配置する。そして、活性
層１０３の他端には、ＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 からなる高反
射膜１０９ａを配置する。すなわち、この実施の形態２
では、テーパ導波路１０３ａの反射防止膜１０９側で、
光信号の入力端面と出力端面とを兼ねるようにした。こ
のように構成しても、上記実施の形態１と同様である。
【００２０】なお、上記実施の形態１，２では、ｎ形の
ＩｎＰを基板として用いるようにしたが、これに限るも
のではなく、ｐ形の基板を用いてもよく、また、他の半
導体結晶を用いるようにしてもよい。また、活性層にバ
ルクのＩｎＧａＡｓＰを用いるようにしたが、これに限
るものではなく、量子井戸構造やひずみ量子井戸構造
（圧縮ひずみ，伸張ひずみ）を活性層に用いるようにし
てもよい。また、活性層の材料として、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ系，ＩｎＡｌＡｓ系，ＡｌＧａＡｓ系といった材料を
用いるようにしても同様である。
ＩｎＰを基板として用いるようにしたが、これに限るも
のではなく、ｐ形の基板を用いてもよく、また、他の半
導体結晶を用いるようにしてもよい。また、活性層にバ
ルクのＩｎＧａＡｓＰを用いるようにしたが、これに限
るものではなく、量子井戸構造やひずみ量子井戸構造
（圧縮ひずみ，伸張ひずみ）を活性層に用いるようにし
てもよい。また、活性層の材料として、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ系，ＩｎＡｌＡｓ系，ＡｌＧａＡｓ系といった材料を
用いるようにしても同様である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、電
流注入方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が大きい導波
方向に垂直な断面形状を有して光信号を増幅する活性層
と、導波方向の活性層に接触して形成されて活性層接触
端から光信号の入力端となる他端にかけて膜厚が薄くな
るように形成された光導波路であるテーパ導波路と、活
性層およびテーパ導波路の上下を挾むように形成された
クラッド層と、活性層に電流を注入するための正の電極
および負の電極とを備え、テーパ導波路は、他端の導波
方向に垂直な断面形状が、電流注入方向の厚さよりそれ
に垂直な幅の方が大きく形成されるようにした。以上示
したように構成したので、テーパ導波路の光信号の入出
力端では、ＴＭ偏波入力光がより多く導波され、活性層
においては、ＴＥ偏波入力光に対するゲインがより大き
くなる。この結果、この発明によれば、活性層の導波方
向断面形状が正方形となっていなくても、素子全体とし
てはゲイン差（偏波依存性）を解消することが可能とな
る。したがって、この発明によれば、活性層の断面を正
方形に形成する必要がないので、入力信号光の偏波状態
が変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体レーザ
形光増幅素子を容易に形成できるようになる。
流注入方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が大きい導波
方向に垂直な断面形状を有して光信号を増幅する活性層
と、導波方向の活性層に接触して形成されて活性層接触
端から光信号の入力端となる他端にかけて膜厚が薄くな
るように形成された光導波路であるテーパ導波路と、活
性層およびテーパ導波路の上下を挾むように形成された
クラッド層と、活性層に電流を注入するための正の電極
および負の電極とを備え、テーパ導波路は、他端の導波
方向に垂直な断面形状が、電流注入方向の厚さよりそれ
に垂直な幅の方が大きく形成されるようにした。以上示
したように構成したので、テーパ導波路の光信号の入出
力端では、ＴＭ偏波入力光がより多く導波され、活性層
においては、ＴＥ偏波入力光に対するゲインがより大き
くなる。この結果、この発明によれば、活性層の導波方
向断面形状が正方形となっていなくても、素子全体とし
てはゲイン差（偏波依存性）を解消することが可能とな
る。したがって、この発明によれば、活性層の断面を正
方形に形成する必要がないので、入力信号光の偏波状態
が変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体レーザ
形光増幅素子を容易に形成できるようになる。
【図１】 この発明の第１の実施の形態における半導体
レーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。
レーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。
【図２】 活性層の幅に対するＴＥ偏波入力光とＴＭ偏
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。
【図３】 この発明の実施の形態２における半導体レー
ザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。
ザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。
【図４】 従来よりある半導体レーザ型の光増幅素子の
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
【図５】 活性層の幅に対するＴＥ偏波入力光とＴＭ偏
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。
１０１…基板、１０２…下部クラッド層、１０３…活性
層、１０３ａ…テーパ導波路、１０４…埋め込み層、１
０５…電流ブロック層、１０６…上部クラッド層、１０
７…ｐ側電極、１０８…ｎ側電極、１０９…反射防止
膜。
層、１０３ａ…テーパ導波路、１０４…埋め込み層、１
０５…電流ブロック層、１０６…上部クラッド層、１０
７…ｐ側電極、１０８…ｎ側電極、１０９…反射防止
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曲 克明 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 電流注入方向の厚さよりそれに垂直な幅
の方が大きい導波方向に垂直な断面形状を有して光信号
を増幅する活性層と、 前記導波方向の前記活性層に接触して形成されて前記活
性層接触端から前記光信号の入力端となる他端にかけて
膜厚が薄くなるように形成された光導波路であるテーパ
導波路と、 前記活性層および前記テーパ導波路の上下を挾むように
形成されたクラッド層と、 前記活性層に電流を注入するための正の電極および負の
電極とを備え、 前記テーパ導波路は、前記他端の導波方向に垂直な断面
形状が、電流注入方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が
大きく形成されたことを特徴とする半導体レーザ形光増
幅素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ形光増幅素
子において、 前記テーパ導波路は、前記活性層接触端から前記光信号
の出力端となる他端にかけて膜厚が薄くなるように形成
されたことを特徴とする半導体レーザ形光増幅素子。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体レーザ形
光増幅素子において、 前記活性層の導波方向両端に前記テーパ導波路が形成さ
れていることを特徴とする半導体レーザ形光増幅素子。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体レーザ形光増幅素
子において、 前記活性層の前記テーパ導波路の形成されていない端部
には、高反射膜が形成されていることを特徴とする半導
体レーザ形光増幅素子。 - 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項記載の半導体
レーザ形光増幅素子において、 前記テーパ導波路は、前記光信号に対して前記活性層よ
り損失の少ない組成から構成されたことを特徴とする半
導体レーザ形光増幅素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27115297A JP3484053B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 半導体レーザ形光増幅素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27115297A JP3484053B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 半導体レーザ形光増幅素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112073A true JPH11112073A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3484053B2 JP3484053B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=17496067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27115297A Expired - Lifetime JP3484053B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 半導体レーザ形光増幅素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3484053B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6487007B1 (en) | 1999-06-03 | 2002-11-26 | Fujitsu Limited | Polarization independent-type semiconductor optical amplifier |
| JP2012015266A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Sony Corp | 半導体光増幅器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04179179A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-25 | Toshiba Corp | 進行波型光増幅器 |
| JPH08211342A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-20 | Hitachi Ltd | 半導体光機能素子 |
| JPH08330673A (ja) * | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JPH09246661A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよび半導体光増幅器 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP27115297A patent/JP3484053B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04179179A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-25 | Toshiba Corp | 進行波型光増幅器 |
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| JPH08330673A (ja) * | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JPH09246661A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよび半導体光増幅器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6487007B1 (en) | 1999-06-03 | 2002-11-26 | Fujitsu Limited | Polarization independent-type semiconductor optical amplifier |
| JP2012015266A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Sony Corp | 半導体光増幅器 |
| US8786941B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-07-22 | Sony Corporation | Semiconductor optical amplifier |
| USRE45973E1 (en) | 2010-06-30 | 2016-04-12 | Sony Corporation | Semiconductor optical amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3484053B2 (ja) | 2004-01-06 |
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