CN110168824A - 半导体光放大器及其制造方法、光相位调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体光放大器，具备：串联地排列的多个光放大区域；无源波导区域，设置于光放大区域之间；以及第1及第2电极，设置于光放大区域的上表面，无源波导区域使相邻的光放大区域的第1电极之间及第2电极之间电气地绝缘，并且将相邻的光放大区域之间光学地连接，在半导体光放大器中，通过对相邻的光放大区域的第1电极与第2电极之间进行电连接，多个光放大区域被级联电连接，通过向多个光放大区域的排列的两端的光放大区域的供电，驱动多个光放大区域。

Description

半导体光放大器及其制造方法、光相位调制器
技术领域
本发明涉及光通信用的半导体光放大器。
背景技术
伴随近年来的通信需求的飞跃的增长，对光的相位进行编码并多值化而使容量传送增大的多值相位调制方式的光通信系统得到实用化。作为在这样的通信方式中使用的相位调制器，以往，使用了利用如LiNbO3(铌酸锂)的电介体的电气光学效果的、设备尺寸为几十毫米以上的马赫-曾德(Mach-Zehnder、以下称为MZ)型调制器。另外，为了补偿由于在光路中插入相位调制器所致的损失而光强度衰减，使用掺铒光纤放大器等光放大器。
另一方面，响应于通信装置的小型化的要求，适合于小型化的半导体相位调制器的开发正在活跃地进行。在半导体相位调制器中，例如，在专利文献1中，提出了通过将半导体相位调制器和半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，以下称为SOA)集成配置到同一基板上，补偿插入损失的光集成元件。
在专利文献1中，记载了如下结构：在半导体MZ型相位调制器的后级配置SOA，通过半导体MZ型相位调制器的插入损失使入射光衰减，防止强的信号光入射到SOA，从而抑制SOA的增益饱和。在SOA的用途中有放大连续光的强度的用途、和低失真地放大调制信号光的用途，但不论在哪一个情况下，都存在由于增益饱和而特性损失的可能性，所以进行抑制SOA的增益饱和的方法的开发。
例如，作为作为SOA单体抑制增益饱和的方法，例如，在专利文献2中，提出了如下结构：通过在光入射侧和光射出侧改变与SOA的活性层邻接地设置的光引导层的厚度，使光入射侧的活性层的光限制系数大于光射出侧的活性层的光限制系数。
关于光限制系数，用活性层剖面积相对光的扩展所占的比值规定，在光限制系数小的光射出侧，光的扩展伴随引导层的厚度的增大而增大，所以活性层中的光子密度的增大被抑制，不易产生增益饱和而得到大的输出光强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-50135号公报
专利文献2：日本专利第3100641号公报
发明内容
在以往的SOA中存在如下问题：在放大调制信号光的情况下，在为了得到大的输出光强度而在强激励条件下驱动SOA时产生增益饱和，在强度调制光的放大的情况下，发生光信号的波形失真，在相位调制光的放大的情况下，发生光信号的相位失真，传送特性劣化。该问题在活性层芯的厚度和宽度均匀的SOA中特别易于产生。
为了改善该问题，如专利文献1那样，提出了使入射到SOA的信号光的光强度变弱的结构，但驱动条件被限定于不易产生增益饱和的范围，所以存在难以得到大的输出光强度的问题。
在如专利文献2那样改变SOA的引导层的厚度而在SOA的光入射侧和光射出侧在光限制系数中设置差的结构中，通过抑制光射出侧的光子密度的增大，不易产生增益饱和，能够使输出光强度增大。但是，与输出光强度的增大成比例地在SOA的光入射侧和光射出侧在光限制系数中需要大的差，在光射出侧引导层的厚度变大，所以存在SOA的制造困难这样的问题。
本发明是为了解决如上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种针对相位调制光具有良好的放大特性的半导体光放大器。
本发明提供的半导体光放大器是设置于化合物半导体基板上的半导体光放大器，其中，所述半导体光放大器具备：串联地排列的多个光放大区域；无源波导区域，设置于光放大区域之间；以及第1电极及第2电极，设置于所述光放大区域的上表面，所述无源波导区域使相邻的所述光放大区域的第1电极之间及第2电极之间电气地绝缘，并且将相邻的所述光放大区域之间光学地连接，在所述半导体光放大器中，通过对相邻的所述光放大区域的所述第1电极与所述第2电极之间进行电连接，所述多个光放大区域被级联电连接，通过向所述多个光放大区域的排列的两端的所述光放大区域的供电，驱动所述多个光放大区域。
根据本发明所涉及的半导体光放大器，能够针对每个光放大区域使注入电流密度变化，能够针对相位调制光进行低失真的信号放大。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体光放大器的结构的立体图。
图2是本发明所涉及的实施方式1的半导体光放大器的剖面图。
图3是说明本发明所涉及的实施方式1的半导体光放大器的驱动的机理的示意图。
图4是示出光放大区域被串联地连接的状态的电路图。
图5是示出脊形波导构造的半导体光放大器的结构的立体图。
图6是示出脊形波导构造的半导体光放大器的结构的断面图。
图7是示出p侧电极的配置的变形例的立体图。
图8是说明无源波导的结构的剖面图。
图9是从上面侧观察波导的俯视图。
图10是示出使无源波导区域针对长边在俯视时倾斜的情况下的半导体光放大器的结构的立体图。
图11是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图12是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图13是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图14是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图15是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图16是说明无源波导的形成方法的剖面图。
图17是通过离子注入形成了无源波导的情况下的活性层波导的剖面图。
图18是从上面侧观察波导的俯视图。
图19是从上面侧观察使活性层波导针对光入射端面以及光射出端面倾斜的情况下的活性层波导的俯视图。
图20是示出进行EVM的计算时的半导体光放大器的模型的立体图。
图21是示出相位调制放大光的EVM的光放大区域长依赖性的计算结果的图。
图22是相位调制放大光的星座图。
图23是相位调制放大光的星座图。
图24是示出本发明所涉及的实施方式2的半导体光放大器的结构的立体图。
图25是本发明所涉及的实施方式3的半导体光放大器的活性层波导的剖面图。
图26是示出本发明所涉及的实施方式4的半导体光放大器的结构的立体图。
图27是本发明所涉及的实施方式4的半导体光放大器的活性层波导的剖面图。
图28是示出本发明所涉及的实施方式5的光相位调制器的结构的示意图。
图29是示出本发明所涉及的实施方式5的变形例1的光相位调制器的结构的示意图。
图30是示出本发明所涉及的实施方式5的变形例2的光相位调制器的结构的示意图。
图31是示出本发明所涉及的实施方式5的变形例3的光相位调制器的结构的示意图。
图32是示出本发明所涉及的实施方式5的变形例4的光相位调制器的结构的示意图。
图33是示出本发明所涉及的实施方式5的变形例4的光相位调制器的结构的示意图。
具体实施方式
<前言>
在说明实施方式之前，说明通过半导体光放大器(SOA)对相位调制光进行放大时的相位失真。在SOA中，要求在抑制光强度的倍增增益的降低的同时以小的相位失真放大。作为相位调制后的信号光，设想由马赫-曾德(MZ)型相位调制器生成的相位信号光。关于由MZ型相位调制器生成的信号光，在被赋予相位的状态下在时间上邻接的2个信号的光强度相同，但在时间上邻接的信号的相位变化时光强度减少。这样，光强度波形成为随机图案的相位调制光入射到SOA，所以根据光强度图案，活性层的载流子密度变动。活性层的折射率依赖于载流子密度，所以光透射时的相位根据光强度图案变动，产生相位失真。
<实施方式1>
<装置结构>
图1是示出本发明所涉及的实施方式1的半导体光放大器(SOA)100的结构的立体图。SOA100能够以小的相位失真放大入射的相位调制后的信号光而射出。
如图1所示，关于SOA100，阶梯状地延伸的光放大区域3被电气上高电阻的无源波导区域4a以及4b划分成光放大区域3a、3b以及3c。即，在光放大区域3的延伸方向(X方向)上，以预定间隔设置无源波导区域4a以及4b，从而规定光放大区域3a、3b以及3c。换言之，在光放大区域3a与3b之间设置有无源波导区域4a，在光放大区域3b与3c之间设置有无源波导区域4b。
在各光放大区域内，设置有在X方向上延伸的活性层8，可以说各光放大区域是以活性层8为芯的光波导(以后称为波导)。更具体而言，在阶梯状的光放大区域3中的、成为上级侧的区域的内部以在X方向上延伸的方式设置有活性层8，在成为上级侧的区域的上表面设置p侧电极1(第1电极)，在成为下级侧的区域的上表面设置n侧电极2(第2电极)，将p侧电极1以及n侧电极2与电源(未图示)的正、负的输出分别连接而注入正向电流，从而驱动SOA100，将活性层8作为芯对光进行导波。
光放大区域3成为被电气上高电阻的无源波导区域4a以及4b划分，从而串联地配置光放大区域3a、3b以及3c的结构。而且，如图1所示，将p侧电极1作为p侧电极1a、1b以及1c分别配置到成为光放大区域3a、3b以及3c的上级侧的区域的上表面，将n侧电极2作为n侧电极2a、2b以及2c分别配置到成为光放大区域3a、3b以及3c的下级侧的区域的上表面。通过该结构，光放大区域3a～3c被级联电连接，分别成为能够分别驱动的光放大区域，通过利用布线WR对n侧电极2a和p侧电极1b进行电连接，利用布线WR对n侧电极3b和p侧电极1c进行电连接，光放大区域3a～3c被串联连接。在图1中，布线WR成为对金线进行引线键合而成的结构。
在图1中示出设置有3个光放大区域的结构，但光放大区域的个数是2个以上即可。另外，在图1中，将光放大区域3a、3b以及3c的X方向的长度作为区域长，分别设为L1、L2以及L3，将各个长度设为相同的长度，但不限定于此。
图2是示出图1中的A-A线处的箭视剖面的剖面图，但任意的光放大区域都是相同的剖面结构，所以以光放大区域3的剖面进行说明。
如图2所示，SOA100在添加有Fe(铁)等的半绝缘性的InP(铟磷)基板5(化合物半导体基板)上，具有层叠n型InP层6、下部SCH(Separate Confinement Heterostructure：分离限制异质构造)层7、活性层8以及上部SCH层9的层叠膜，在该层叠膜的两侧配置有与层叠膜相同的高度的限电流用的阻挡层11，在层叠膜以及阻挡层11的上部配置有成为上部包层的p型InP层12。在p型InP层12上，配置有p型接触层13，在p型接触层13上，配置有p侧电极1。
在远离包括活性层8的波导(活性层波导)的n型InP层6的上表面，配置有n侧电极2。n侧电极2的配置位置是导波模式的光强度相比于活性层波导中央衰减2个数量级以上的位置。通过配置于这样的位置，能够降低电极针对活性层波导的影响。
活性层8例如既可以由在波长1550nm附近的C带波长具有发光波长的多重量子阱(Multiple Quantum Well：MQW)层构成，也可以由块体的外延层构成。关于活性层8的组成，包含铟(In)、镓(Ga)、砷(As)以及磷(P)的InGaAsP的4元系或者包含铝(Al)、Ga、In以及As的AlGaInAs的4元系的化合物半导体适合，但组成、波长带不限定于这些。
另外，在图1以及图2中，示出各半导体层中的载流子的导电类型的一个例子，但也可以是p型和n型交换的导电类型。
无源波导区域4a以及4b是不具有意图的增益部以及光吸收部的接近透明的波导，是也不具有用于电流驱动或者电压驱动的电极的波导，将相邻的光放大区域之间光学地连接，并且，设定为比驱动活性层波导时的正向的电阻值更高的电阻值、例如1kΩ以上、优选10kΩ以上，从而使相邻的光放大区域之间实质上电气地绝缘。此外，关于无源波导的结构，在后面详述。
在此，活性层波导的正向的电阻值依赖于驱动条件和光放大区域的区域长。作为典型的例子，在驱动电压、驱动电流以及光放大区域的区域长分别为1.5V、50mA以及300μm的情况下，表观的正向的电阻值成为30Ω，但在光放大区域的区域长成为2倍的600μm时，驱动电压以及驱动电流分别成为1.5V以及100mA，所以表观的正向的电阻值成为15Ω。此外，在提高驱动电压而驱动电流变大时，表观的正向的电阻值降低。相比于这样的活性层波导的正向的电阻值，无源波导区域4a以及4b的电阻值都被设定为大1个数量级以上的值，相邻的光放大区域之间通过无源波导区域4a以及4b实质上被电气地绝缘。
设置比驱动活性层波导时的正向的电阻值高的电阻值的无源波导区域4a以及4b，将光放大区域3a、3b以及3c串联地连接，从而能够使用1个电流源用相同的电流值对它们进行驱动。
图3是说明SOA100的驱动的机理的示意图。在图3中，是SOA100的延伸方向(X方向)上的概略剖面图，示意性地示出在半绝缘性的InP基板5上通过无源波导区域4a以及4b划分而配置光放大区域3a～3c的状态。此外，在图3中，关于光放大区域3a～3c的各区域长，光放大区域3a被设定得最长、光放大区域3c被设定得最短，分别成为不同的长度，为了得到相同的驱动电流而所需的施加电压不同。
在光放大区域3a～3c的上表面分别配置p侧电极1a～1c，对p侧电极1a～1c分别施加电压P1(4.8V)、P2(3.3V)以及P3(1.7V)。此外，电压P1从外部的电流源PW施加，但n侧电极2a、2b以及2c(都未图示)各自的电压N1(3.3V)、N2(1.7V)以及N3(0V)是由于电压下降而产生的电压。另外，p侧电极1b以及1c分别与n侧电极2a以及2b连接，所以被施加电压N1(3.3V)以及N2(1.7V)。此外，上述电极数以及各数值是一个例子，不限定于此。
图4是示出光放大区域3a～3c被串联地连接的状态的电路图，示出从电流源PW被供给50mA的电流，在光放大区域3a～3c的各个中流过50mA的电流。此外，从电流源PW施加的驱动电压成为对各光放大区域施加的电压的总和的值。
这样，在SOA100中各光放大区域分别以相等的电流被驱动，相比于并联地驱动所有光放大区域的结构，能够减小驱动电流，能够增大驱动电压。
在此，研究功耗。SOA中的功耗等于SOA的驱动电流×施加到SOA的驱动电压，所以在将光放大区域并联地连接的情况和串联地连接的情况中没有差异。但是，包括对SOA供电的外部驱动电路(未图示)的功耗是驱动电流×向电路的供电电压，所以如果向电路的供电电压相同，则驱动电流小的一方、即串联地连接光放大区域的结构的一方成为低功耗。全功耗是SOA中的功耗和外部驱动电路的功耗之和，所以关于全功耗，也是串联地连接光放大区域的结构的一方具有可成为低功耗的效果。
<脊形波导构造的SOA>
关于以上说明的SOA100，作为剖面构造，示出埋入波导构造的例子，但本发明的应用不限定于埋入波导构造的SOA，还能够应用于图5以及图6所示的脊形波导构造的SOA。
图5是示出脊形波导构造的SOA100A的结构的立体图，图6是示出图5中的B-B线处的箭视剖面的剖面图，但任意的光放大区域都是相同的剖面结构，所以以光放大区域3的剖面进行说明。此外，在图5以及图6中，对与使用图1以及图2说明的SOA100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
如图5所示，关于SOA100A，阶梯状地延伸的光放大区域3被电气上高电阻的无源波导区域4a以及4b划分成光放大区域3a、3b以及3c的结构与图1所示的SOA100相同，但设置于各光放大区域内的活性层8A被设置成在光放大区域3的上级侧的区域内具有在该区域的宽度方向(Y方向)全域扩展的宽度。而且，在与活性层8A的上方对应的位置的光放大区域3的上级侧的上表面，以突出的方式设置有台面部MS。台面部MS沿着光放大区域3的延伸方向(X方向)延伸，p侧电极1a、1b以及1c被设置成至少覆盖台面部MS的上部。此外，无源波导区域4a以及4b还被设置成划分台面部MS。
如图6所示，SOA100A在半绝缘性的InP基板5上，具有层叠n型InP层6、下部SCH层7、活性层8A以及上部SCH层9的层叠膜，在上部SCH层9上配置有构成台面部MS的p型InP层12，在p型InP层12上配置有p型接触层13。包括p型InP层12以及p型接触层13的台面部MS的宽度方向两侧被绝缘膜10覆盖，绝缘膜10被设置成覆盖至上部SCH层9的一部分上部。p型接触层13上不被绝缘膜10覆盖，以使p侧电极1接触的方式被设置，p侧电极1被设置成覆盖至由绝缘膜10覆盖的上部SCH层9的上方。
在远离包括活性层8A的波导(活性层波导)的n型InP层6的上表面，配置有n侧电极2。n侧电极2的配置位置是导波模式的光强度比活性层波导中央衰减2个数量级以上的位置。
在这样的脊形波导构造的SOA100A中，从p侧电极1向p型接触层13的未被绝缘膜10覆盖的部分注入载流子，经由构成台面部MS的p型InP层12，活性层8A中的台面部MS正下的部分被激励，构成波导。
图1以及图2所示的埋入波导构造的SOA100具有活性层8的散热性优良，高温下的特性劣化被抑制，能够确保长期的可靠性这样的优点，但在图5以及图6所示的脊形波导构造的SOA100A中，相比于埋入波导构造，不需要限电流用的阻挡层11，具有能够简化制造工序这样的优点。
<p侧电极的配置的变形例>
在以上说明的SOA100以及100A中，示出将p侧电极1配置于各光放大区域的宽度方向侧方，将n侧电极2配置于其相反侧的例子，但p侧电极1以及n侧电极2的配置不限于此，也可以如图7所示的SOA100B那样，在相邻的光放大区域中，使p侧电极1以及n侧电极2的配置成为相互逆配置。此外，在图7中，对与使用图1说明的SOA100相同的结构，附加同一符号，省略重复的说明。
在图7所示的SOA100B中，阶梯状的光放大区域3成为在成为上级侧的区域的宽度方向(Y方向)两侧设置有成为下级侧的区域的结构。而且，如图7所示，在光放大区域3a中，p侧电极1a从成为光放大区域3a的上级侧的区域的上表面设置到成为一方的下级侧的区域的上表面，n侧电极2a设置于成为另一方的下级侧的区域的上表面。另外，在光放大区域3b中，n侧电极2b设置于成为光放大区域3b的一方的下级侧的区域的上表面，p侧电极1b从成为光放大区域3b的上级侧的区域的上表面设置到成为另一方的下级侧的区域的上表面。另外，在光放大区域3c中，p侧电极1c从成为光放大区域3c的上级侧的区域的上表面设置到成为一方的下级侧的区域的上表面，n侧电极2c设置于成为另一方的下级侧的区域的上表面。而且，在n侧电极2a与p侧电极1b之间、n侧电极2b与p侧电极1c之间，设置有连接电极之间的布线图案14。
这样，通过在相邻的光放大区域中交替配置p侧电极1以及n侧电极2，能够缩短连接相邻的光放大区域之间的p侧电极和n侧电极的布线图案14，能够实现布线的低电阻化。另外，布线图案无需跨越波导部分，所以能够降低布线图案的断线等在制造工序中可能引起的不良现象的可能性。此外，也可以代替设置布线图案14，设为使相邻的p侧电极1以及n侧电极2的一方延伸而与另一方连接的结构。
<无源波导的结构>
接下来，使用光放大区域3的延伸方向的剖面图，说明无源波导的剖面结构。图8是包括活性层8的波导(活性层波导)的活性层8的宽度方向中央部分处的剖面图，为便于说明，p型接触层13以及p侧电极1省略图示。如图8所示，在半绝缘性的InP基板5上，层叠有n型InP层6、下部SCH层7、活性层8、上部SCH层9以及p型InP层12，无源波导区域4a以及4b分别是通过在以从p型InP层12的最表面到达InP基板5的方式设置的沟槽TR内埋入多层膜而构成的。
即，在沟槽TR内，从底面侧起，依次层叠有下部i-InP层15、与活性层8相同的厚度的透明波导芯层17(透明波导)以及上部i-InP层16，关于下部i-InP层15，以使透明波导芯层17和活性层8的高度方向(Z方向)的位置对齐的方式，调整厚度，关于上部i-InP层16，以使其上表面与p型InP层12的最表面对齐的方式，调整厚度。
透明波导芯层17设为如发光波长与活性层8相比成为短波长那样的组成，例如，块体的InGaAsP或者AlGaInAs的4元系的化合物半导体适合。此外，关于无源波导的制造方法，在后面详述。
图9是在无源波导的形成完成的状态下从上面侧观察波导(活性层波导)的俯视图。在图9中，将无源波导区域4a以及4b表示为上部i-InP层16的埋入区域，将光放大区域3a～3c表示为p型InP层12的区域。另外，虚线表示形成有活性层8的区域。此外，活性层8为折射率限制波导。
无源波导区域4a以及4b通过利用外延生长的埋入再生长形成，但根据外延的条件，有时在无源波导和光放大区域的边界中产生突起上的隆起，在想要以均匀的宽度形成活性层波导时，易于成为工艺上的障碍。这样的突起与基板的结晶方位有关联，通过以沿着如在无源波导部和光放大区域的边界中突起减轻的结晶方位、例如(110)方向的方式形成无源波导部，能够抑制突起的形成。此外，关于(110)方向，就与光放大区域3和延伸方向(X方向)平行的长边的关系而言，以相对光放大区域3的长边在俯视时以θ＝45°或者θ＝135°倾斜的方式，设置无源波导区域4a以及4b即可。此外，除了上述角度以外，即使设为θ＝60°或者θ＝120°，也具有抑制突起的形成的效果。
另外，如图9所示，通过相对光放大区域3的长边在俯视时倾斜地设置无源波导区域4a以及4b，无源波导和光放大区域的界面具有倾斜，其根据抑制向光放大区域内的反射返回光这样的观点也是优选的结构。即，其原因为，关于向光放大区域内的反射返回光，由于光波的干涉的结果，产生增益光谱中的波长纹波，对在SOA内部传输的信号光的光谱以及时间波形造成影响，所以最好抑制反射返回光。
图10是示出相对光放大区域3的长边在俯视时倾斜地设置有无源波导区域4a以及4b的SOA100C的结构的立体图。此外，在图10所示的SOA100C中，除了倾斜地设置有无源波导区域4a以及4b以外，与使用图1说明的SOA100相同，省略重复的说明。
<无源波导的形成方法>
接下来，使用作为活性层波导的宽度方向中央部分处的剖面图的图11～图16，说明无源波导的形成方法。首先，使用图11～图13，说明利用使用外延生长的埋入再生长的形成方法。
首先，在图11所示的工序中，在半绝缘性的InP基板5上，通过外延生长，依次形成n型InP层6、下部SCH层7、活性层8、上部SCH层9以及p型InP层12，而形成层叠膜。此外，在各层的形成中能够使用公知技术，所以说明省略。而且，在形成的层叠膜上，设置SiO 2等的蚀刻掩模52。在蚀刻掩模52中，与无源波导的形成位置对应的部分成为开口部OP。
接下来，在图12所示的工序中，使用蚀刻掩模52，通过干蚀刻，将p型InP层12、上部SCH层9、活性层8、下部SCH层7以及n型InP层6依次利用蚀刻去除，形成到达InP基板5内的沟槽TR。此外，在各层的蚀刻中能够使用公知技术，所以说明省略。
接下来，在图13所示的工序中，在形成有蚀刻掩模52的状态下，在沟槽TR内，从底面侧起，通过被称为对接生长的外延生长，使下部i-InP层15、透明波导芯层17以及上部i-InP层16依次再生长，从而形成对接耦合的层叠膜，得到高电阻的无源波导区域4a以及4b。对接耦合是指，如活性层8和透明波导芯层17那样不同的组成的层彼此被耦合的结构。蚀刻掩模52在形成对接耦合的层叠膜之后被去除。
通过采用这样的制造方法，能够以单片集成电路实现低失真地放大相位调制光的SOA。
此外，关于无源波导区域4a以及4b的宽度方向(X方向)的长度(区域长)，只要是能够使光放大区域3a～3c电气地分离、且能够在沟槽TR内部外延生长的长度，优选设定得短，例如设定为30μm等的区域长。
接下来，使用图14～图16，说明利用离子注入的无源波导的形成方法。
首先，在图14所示的工序中，在半绝缘性的InP基板5上，通过外延生长，依次形成n型InP层6、下部SCH层7、活性层8、上部SCH层9以及p型InP层12，而形成层叠膜。然后，在形成的层叠膜上，设置SiO2等的离子注入掩模53。在离子注入掩模53中，与无源波导的形成位置对应的部分成为开口部OP。
接下来，在图15所示的工序中，通过从离子注入掩模53的上方进行质子(H+)或者氦(He+)等的离子注入，如图16所示，将开口部OP的下方的活性层8设为离子注入区域18，另外，将开口部OP的下方的p型InP层12以及上部SCH层9设为离子注入区域181，将开口部OP的下方的下部SCH层7以及n型InP层6和InP基板5的一部分设为离子注入区域182。离子注入掩模53在离子注入后被去除。
通过采用这样的制造方法，能够在低失真地放大相位调制光的SOA的制造中减少外延生长的次数。
被注入质子或者氦的离子的离子注入区域18、181以及182被高电阻化，但由于折射率限制波导构造被维持，所以得到与埋入再生长的情况同样的高电阻区域。
图17是通过离子注入形成有无源波导的情况下的活性层波导的宽度方向中央部分处的剖面图，为便于说明，p型接触层13以及p侧电极1省略图示。
图18是在无源波导的形成完成的状态下从上面侧观察波导(活性层波导)的俯视图。在图18中，将无源波导区域4a以及4b表示为离子注入区域181，将光放大区域3a～3c表示为p型InP层12的区域。另外，虚线表示形成有活性层8的区域。
在通过离子注入形成无源波导的情况下，不会如通过埋入再生长形成的情况那样在无源波导和光放大区域的边界中产生突起上的隆起，另外，在无源波导和光放大区域的界面中无急剧的折射率变化，所以在使无源波导区域4a以及4b相对光放大区域3的长边在俯视时不倾斜的情况下，也能够减小向光放大区域内部的反射返回光。
<反射返回光的进一步降低>
作为减小向光放大区域内部的反射返回光的方法，可以举出在SOA的光入射端面以及光射出端面，通过公知的方法形成电介多层膜的低反射膜的方法。作为电介多层膜，可以举出交替层叠有高折射率电介体(TiO2、Ta2O5、SiN等)和低折射率电介体(Al2O3、SiO2等)的多层膜。
另外，在图9中，示出使无源波导区域4a以及4b相对光放大区域3的长边在俯视时倾斜的结构，但可以举出以相对SOA的光入射端面以及光射出端面倾斜的方式形成包括活性层8的波导(活性层波导)的方法。
图19是从上面侧观察使活性层波导相对SOA的光入射端面以及光射出端面倾斜角度的情况下的活性层波导的俯视图。在图19中，将无源波导区域4a以及4b表示为上部i-InP层16的埋入区域，将光放大区域3a～3c表示为p型InP层12的区域。另外，虚线表示形成有活性层8的区域。
如图19所示，活性层8相对SOA的光入射端面以及光射出端面倾斜角度将角度设为7°左右，从而能够减小从光入射端面以及光射出端面向光放大区域内部的反射返回光。倾斜角度越大，向光放大区域内部的反射越减少，但在考虑SOA和光纤的耦合的调整等时，倾斜角度最好设为7°左右。
在包括活性层8的波导(活性层波导)的形成中，在半绝缘性的InP基板5上，使n型InP层6、下部SCH层7、活性层8以及上部SCH层9依次外延生长而成为层叠膜，以仅使SOA的波导宽量作为台面留下的方式对层叠膜进行蚀刻，而形成波导的形状的层叠膜的台面。此时，以相对SOA的光入射端面以及光射出端面倾斜角度的方式，对包括活性层8的波导的台面进行图案化。之后，在层叠膜的台面的两侧，使与层叠膜相同的高度的限电流用的阻挡层11外延生长，在层叠膜以及阻挡层11的上部，使p型InP层12外延生长。此外，阻挡层11通过层叠例如p型InP层、n型InP层等多个化合物半导体层而形成，此时成为如图2所示的不均匀的多层构造，但阻挡层11的组成、制法等公知，所以说明省略。
<SOA的动作>
接下来，说明对本实施方式1的SOA的动作进行模拟的结果。在模拟中，使相位调制光入射到SOA，将得到的放大光的时间序列数据换算为光强度以及相位调制光的星座图并比较，从而研究适合于使相位调制光低失真地倍增的构造。在计算中，使用能够按照时间序列对输出光的复数振幅进行输出的市面销售的半导体激光器的模拟器。具体而言，按照如下述的步骤进行模拟。
步骤1：假设进行计算的SOA的各种构造参数。
假设的构造参数是波导宽、波导长、剖面构造(活性层厚度、包层厚度等)、驱动条件、入射光强度等。
预先设定在计算时成为必要的各种物性参数(折射率、微分增益、它们的温度依赖性等)，以使模拟中的驱动电流对光输出特性(I-L特性)接近实测值。
步骤2：在模拟器上使从理想的相位调制器发生的预定的符号率的PRBS(伪随机信号)的QPSK相位调制光入射到SOA。
步骤3：在针对输出光的复数振幅实施利用波长滤波器透射的噪声降低、和与接收器的噪音相当的噪音附加之后，提取振幅和相位，制作星座数据。进而，计算作为数据质量的指标的EVM(Error Vector Magnitude：差错矢量振幅)。此外，在计算中，输入的信号光的符号率设为25.1GHz，波长滤波器设为1nm的波长宽度。
在上述模拟中，将如图20所示的具备2个光放大区域的SOA90作为模型进行了计算。图20所示的SOA90具有光入射侧的光放大区域3a、和光射出侧的光放大区域3b，将光放大区域3a的光放大区域长设为L1，将光放大区域3b的光放大区域长设为L2，使两者之和以500μm成为恒定，改变长度的分配进行模拟。此外，无源波导区域4a的长度设为30μm，设想为电气的绝缘体。关于各光放大区域，在光传输方向上使波导宽均匀地成为1.5μm，使活性层8的厚度在全域中成为40nm，以50mA驱动各光放大区域。入射光强度设为0.1mW。SOA90的两端面设想无反射膜涂层。
图21是描绘将横轴作为L1(μm)、将纵轴作为EVM值(％)，改变L1的长度而计算得到的结果的图。在L1的长度为100μm至350μm的范围中，光入射侧的光放大区域3a的L1越大，光射出侧的光放大区域3b的L2越小，则EVM值越小，即判定信号光质量改善。此外，在L1的长度小于100μm的情况下以及L1的长度超过350μm的情况下，不适用该特性。
由此，通过增大光入射侧的光放大区域3a的L1，减小光射出侧的光放大区域3b的L2，例如，根据图21的结果，设为L1＝350μm、L2＝150μm，即使在SOA的全元件长相同且以相同的驱动电流值驱动的情况下，也能够得到比其它L1和L2的组合的情况更良好的质量的放大信号光。
另一方面，如从图21可知，在示出良好的放大特性的L2的长度中有下限，以SOA的区域长的比例改善EVM的是L1/全SOA区域长为250/500～450/500的范围，进一步改善的是300/500～400/500的范围。认为其原因为，在L2极端短时，伴随光射出侧的光放大区域的载流子密度的增大饱和，光放大区域长较短所致的增益的减少成为支配性的，光射出侧的光放大区域的影响相对地变小。L2的长度相对全SOA区域长，最好处于1/10以上1/2以下、更优选处于1/5以上2/5以下的范围。
接下来，说明通过改变各光放大区域的长度的分配而EVM改善的主要原因。图22以及图23是描绘计算上述EVM时的星座的数据的图，纵轴以及横轴分别表示从通过计算得到的SOA光输出的复数电场振幅的时间序列数据针对相位调制的每个信号定时抽出的SOA光输出的复数振幅的虚部(Q)以及实部(I)的大小，以任意单位显示。
放大QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)调制光，所以在图22以及图23中，示出相位各相差90°的编码的4个部位的相位状态。图22是L1＝350μm、L2＝150μm的情况下的计算结果，图23是L1＝150μm、L2＝350μm的情况下的计算结果。从原点起的距离意味着光强度，在图22以及图23中几乎没有差异。另一方面，关于相位，判明图23在圆周方向上偏差扩展，EVM的差起因于相位偏差的差异。
在图22以及图23中，用虚线包围而示出星座的偏差范围。由于依赖于入射光的光强度的图案而SOA的载流子密度变动，使折射率变动并产生相位失真，因此产生相位偏差。在图22的条件下，通过放大而光强度增大从而易于产生相位失真的光射出侧的光放大区域3b中，区域长变小且活性层的体积变小。因此，注入载流子密度变高，即使放大光强度大的信号而活性层内的载流子密度减少，载流子密度也高速恢复。因此，依赖于入射光的光强度的图案的SOA的载流子密度变动减少，放大光的相位失真减少。其结果，能够得到相位失真小的SOA。
此外，在以上的说明中，将具备2个光放大区域的SOA90作为模型，但光放大区域的个数不限于此，也可以更多。在该情况下，以使区域长最长的光放大区域处于SOA的光入射侧，使区域长最短的光放大区域处于SOA的光射出侧的方式排列即可。
<实施方式2>
图24是示出本发明所涉及的实施方式2的SOA200的结构的立体图。关于SOA200，在将多个光放大区域级联电连接而驱动的SOA中，光放大区域以及无源波导区域的波导的形状成为随着从光入射侧朝向光射出侧，波导宽扩大的锥形形状。
图24所示的SOA200具有光入射侧的光放大区域3a、和光射出侧的光放大区域3b，将光放大区域3a的光放大区域长设为L1，将光放大区域3b的光放大区域长设为L2，将无源波导区域4a的区域长设为S1。而且，以使光入射端的波导宽度W1成为1.5μm、使光射出端的波导宽度W2成为3.0μm的方式，波导的形状成为锥形形状。此外，波导成为将光入射端和光射出端用直线连接的直线锥形形状即可。另外，使无源波导区域4a的区域长S1成为30μm，使无源波导区域长的总和(L1+L2)成为500μm。
在具有如以上的结构的SOA200中，在光射出侧的光放大区域3b中，伴随波导宽的增大而导波模式的尺寸增大，光子密度的增大被减轻，所以活性层的注入载流子变动被抑制而放大光的相位失真变小。
这样，在针对SOA中的光的行进方向，级联电连接邻接的光放大区域的n侧电极和p侧电极，通过向两端的光放大区域的供电驱动所有光放大区域的结构中，通过使光放大区域以及无源波导区域的波导的形状成为随着从光入射侧朝向光射出侧波导宽扩大的锥形形状，能够得到相位失真小的SOA。
此外，关于波导的锥形形状，只要至少在最接近射出端的光放大区域中采用就起到效果，也可以不在所有光放大区域中使波导成为锥形形状。此外，光放大区域不限定于被划分成2个的结构，也可以划分成3个以上。
<实施方式3>
图25是本发明所涉及的实施方式3的SOA300的包括活性层8的波导(活性层波导)的活性层8的宽度方向中央部分处的剖面图，为便于说明，p型接触层13以及p侧电极1省略图示。关于SOA300，在将多个光放大区域级联电连接而驱动的SOA中，至少1个光放大区域中的波导的活性层的光限制系数与其它光放大区域不同，针对光放大器中的光的行进方向，各光放大区域按照光限制系数变小的降序配置。
在图25所示的SOA300中，通过使光射出端侧的光放大区域3b的活性层82的厚度比光入射端侧的光放大区域3a的活性层81的厚度薄，减小光限制系数。由此，光放大区域3b的活性层82的体积比光放大区域3a的活性层81的体积小厚度的差分，所以针对相同的注入电流的活性层内的注入载流子密度变大。即，与缩短光放大区域长的情况同样地，载流子密度的恢复高速化。因此，依赖于入射光的光强度的图案的SOA的载流子密度变动减少，放大光的相位失真减少。其结果，能够得到相位失真小的SOA。此外，活性层82的厚度成为例如活性层81的厚度的1/2～1/3左右即可。在该情况下，如果活性层81和活性层82宽度相同，则活性层82的光限制系数成为活性层81的光限制系数的1/2～1/3左右。
此外，为了使光射出端侧的光放大区域3b的活性层82的厚度比光入射端侧的光放大区域3a的活性层81的厚度薄，在半绝缘性的InP基板5上用外延生长依次形成n型InP层6、下部SCH层7以及活性层8之后，形成仅成为光射出侧的光放大区域的活性层8成为开口部的蚀刻掩模，将在开口部露出的活性层8通过蚀刻去除至预定的厚度。在去除蚀刻掩模之后，针对入射侧和射出侧的光放大区域，使上部SCH层9以及p型InP层12依次外延生长即可。
这样，在针对SOA中的光的行进方向，级联电连接邻接的光放大区域的n侧电极和p侧电极，通过向两端的光放大区域的供电驱动所有光放大区域的结构中，至少1个光放大区域的活性层的光限制系数与其它光放大区域不同，针对光放大器中的光的行进方向，按照光限制系数变小的降序配置各光放大区域，从而能够得到相位失真小的SOA。
此外，在以上的说明中，说明了具备2个光放大区域的SOA300，但光放大区域的个数不限于此，也可以更多。在该情况下，以使活性层的光限制系数最小的光放大区域成为SOA的光射出侧的方式排列即可。
<实施方式4>
图26是示出本发明所涉及的实施方式4的SOA400的结构的立体图，图27是SOA400的波导的宽度方向中央部分处的剖面图。关于SOA400，在将多个光放大区域级联电连接而驱动的SOA中，光放大区域以及无源波导区域的波导的形状成为随着从光入射侧朝向光射出侧波导宽扩大的锥形形状，并且至少1个光放大区域中的波导的活性层的光限制系数与其它光放大区域不同，针对光放大器中的光的行进方向，各光放大区域按照光限制系数变小的降序配置。另外，在SOA400的光射出端连接光点尺寸变换器50。
图26所示的SOA400具有光入射侧的光放大区域3a、和光射出侧的光放大区域3b，将光放大区域3a的光放大区域长设为L1，将光放大区域3b的光放大区域长设为L2，将无源波导区域4a的区域长设为S1。而且，以使光入射端的波导宽度W1成为1.5μm，使光射出端的波导宽度W2成为3.0μm的方式，波导的形状成为直线锥形形状。另外，使无源波导区域4a的区域长S1成为30μm，使无源波导区域长的总和(L1+L2)成为500μm。
另外，如图27所示，通过使光射出端侧的光放大区域3b的活性层82的厚度比光入射端侧的光放大区域3a的活性层81的厚度薄，减小光限制系数。
这样，在实施方式4的SOA400中，在实施方式1～3中说明的载流子密度变动的降低机制相乘地发挥作用，所以能够更高速地恢复载流子密度，依赖于入射光的光强度的图案的SOA的载流子密度变动进一步减少，放大光的相位失真进一步减少。
另外，通过在SOA400的光射出端连接光点尺寸变换器50，起到以下的效果。
即，在如SOA400那样，使波导宽按照锥形形状扩大的构造中，即使进行导波的光强度大，导波模式的形状也变得扁平而向光纤的耦合效率降低。因此，通过将具有波导宽按照逆锥形形状缩小的透明波导的光点尺寸变换器50连接到SOA400的光射出端，能够改善导波模式形状的圆度，能够改善向光纤的耦合效率。
如图27所示，在下部SCH层7中，利用对接生长，形成发光波长比SOA的活性层更短波长的InGaAsP系或者AlGaInAs系的块体层，而作为光点尺寸变换器芯层51，并进行与SOA同样的电流阻挡层以及接触层的生长，而形成埋入透明波导，从而能够得到光点尺寸变换器50。光点尺寸变换器50的波导的光入射端的波导宽设为与SOA400的光射出端的波导宽度W2相同，将光射出端的波导宽度W3设为比光入射端的波导宽度W2窄。此外，波导宽度W3优选成为0.5μm以下。
此外，光点尺寸变换器50不仅能够应用于SOA400，而且也可以应用于实施方式1～3中的任意的SOA。
<实施方式5>
以上说明的实施方式1～4的SOA能够应用于构成光相位调制器的SOA。
图28是示出本发明所涉及的实施方式5的光相位调制器40的结构的示意图。如图28所示，光相位调制器40具备QPSK相位调制器41、和对QPSK相位调制器41的输出光进行放大的输出侧SOA19，输出侧SOA19的光入射端成为光相位调制器40的光射出部28。此外，在输出侧SOA19，应用实施方式1～4的SOA。
在图28中，QPSK相位调制器41是将MMI耦合器20、22及23、MMI分束器24、25及26、和相位调制部30、31、32及33通过光波导21连接的马赫-曾德干涉仪型的相位调制器。相位调制部30～33是使用在对多重量子阱(MQW)层施加逆偏置电压时产生的折射率变化来进行相位调制的公知的相位调制波导。
MMI耦合器以及MMI分束器是多模干涉(Multi Mode Interference)型的光合分波电路，图28所示的MMI分束器26是1输入2输出的1×2MMI分束器，对从光相位调制器40的光入射部27输入的光进行2分支而输出，作为分波光分别经由光波导21输入到MMI分束器24以及25。MMI分束器24以及25是1×2MMI分束器，MMI分束器24对从MMI分束器26输入的光进行2分支而输出，作为分波光分别经由光波导21输入到相位调制部30以及31。MMI分束器25对从MMI分束器26输入的光进行2分支而输出，分别作为分波光经由光波导21输入到相位调制部32以及33。
由相位调制部30以及31调制相位后的光分别经由光波导21被输入到MMI耦合器22，由相位调制部32以及33调制相位后的光分别经由光波导21被输入到MMI耦合器23。
MMI耦合器22是2输入2输出的2×2MMI耦合器，对输入的光进行合波而合波成I调制光或者Q调制光，经由光波导21输入到MMI耦合器20，MMI耦合器23是2输入2输出的2×2MMI耦合器，对输入的光进行合波而合波成I调制光或者Q调制光中的与MMI耦合器22不同的调制光而输出，经由光波导21输入到MMI耦合器20。
MMI耦合器20是2×2MMI耦合器，对从MMI耦合器22以及23输入的I调制光以及Q调制光进行合波来生成QPSK调制光，经由光波导21输入到输出侧SOA19。
此外，在图28中，对相位调制部30～33施加逆偏置电压的电极被省略。
光相位调制器40在图28中具有矩形形状的外形，其还是InP基板5(图1)的外形，光相位调制器40是QPSK相位调制器41和输出侧SOA19形成于同一基板上的单芯片元件，适合于小型化以及安装的简便化。另外，经由能够低失真地放大的输出侧SOA19，放大光相位调制器40的输出光，所以能够实现低损失的相位调制器。
<变形例1>
图29是示出实施方式5的变形例1的光相位调制器40A的结构的示意图。如图29所示，光相位调制器40A成为在图28中说明的光相位调制器40中设置有输入侧SOA34的结构。即，成为在光相位调制器40A的光入射部27与MMI分束器26之间设置输入侧SOA34，对输入到光相位调制器40A的光进行放大而输入到QPSK相位调制器41的结构。此外，输入侧SOA34能够使用一般的公知构造的SOA。
由此，虽然能够在输入侧SOA34和输出侧SOA19分担光放大，但由于输入侧SOA34是针对相位调制前的连续光的光放大，所以不产生相位失真。
另外，相比于图28的光相位调制器40，在光相位调制器40A中，如果实现相同的光输出，则能够在减小利用输出侧SOA19的光放大增益的条件下动作。因此，通过例如预先减小输出侧SOA19的光放大区域的活性层的光限制系数，能够进一步降低相位失真，能够实现相位失真更小的相位调制器。例如，如果能够使输出侧SOA19光放大增益从10dB减少到5dB，则能够使光限制系数成为1/2。
<变形例2>
图30是示出实施方式5的变形例2的光相位调制器40B的结构的示意图。如图30所示，光相位调制器40B成为双系统地使用在图29中说明的光相位调制器40A的结构。
即，将通过1输入2输出的MMI分束器29双系统地分支的射出光分别入射到光相位调制器40A。在各光相位调制器40A中，用输入侧SOA34放大入射光，输入到QPSK相位调制器41。其结果，从各个光相位调制器40A得到输出信号光，通过在使一方的输出信号光的偏振方向旋转90°之后，使2个输出信号光合波，能够构成带放大器的DP-QPSK(DualPolarization Quadrature Phase Shift Keying，双极化正交相移键控)相位调制器。此外，输出信号的光偏振旋转部和之后的合波部能够用外部安装的光学元件构成。
相比于图28的光相位调制器40，在光相位调制器40B中，如果实现相同的光输出，则能够在减小利用输出侧SOA19的光放大增益的条件下动作。因此，通过预先减小例如输出侧SOA19的光放大区域的活性层的光限制系数，能够进一步降低相位失真，能够实现相位失真更小的相位调制器。
此外，图30的光相位调制器40B成为双系统地使用在图29中说明的光相位调制器40A的结构，但也可以成为双系统地使用在图28中说明的光相位调制器40的结构。
<变形例3>
图31是示出实施方式5的变形例3的光相位调制器40C的结构的示意图。如图31所示，光相位调制器40C成为变更在图30的光相位调制器40B中示出的2个输入侧SOA34的配置，连接MMI分束器29和2个MMI分束器26，在MMI分束器29与光入射部27之间设置有输入侧SOA34的结构。其它结构与光相位调制器40B相同。
与图30所示的变形例2的光相位调制器40B同样地，如果实现相同的光输出，则能够在减小利用输出侧SOA19的光放大增益的条件下动作。因此，通过预先减小例如输出侧SOA19的光放大区域的活性层的光限制系数，能够进一步降低相位失真，能够实现相位失真更小的相位调制器。
<变形例4>
在以上说明的光相位调制器40A、40B以及40C的构造中，除了个别地驱动各SOA的结构以外，也可以成为通过供电用的电气布线的连接从相同的供电端子对至少2个以上的SOA并联地供电的结构。
例如，图32是将图29所示的光相位调制器40A的输入侧SOA34和输出侧SOA19并联地连接的结构，对输入侧SOA34以及输出侧SOA19的n侧电极，经由电气布线WR电连接n侧SOA供电端子91，对输入侧SOA34以及输出侧SOA19的p侧电极，经由电气布线WR电连接p侧SOA供电端子92。在将SOA并联地连接时，以相同的施加电压驱动各SOA。
连接的电气布线也可以是通过引线键合连接金线的结构，光相位调制器40也可以是QPSK相位调制器41、输入侧SOA34以及输出侧SOA19通过在所形成的基板上形成的布线图案连接的结构。
图33是将图30所示的光相位调制器40B的输入侧SOA34和输出侧SOA19并联地连接的结构，对2个光相位调制器40A中的、成为附图下侧的光相位调制器40A的输入侧SOA34以及输出侧SOA19的n侧电极，经由电气布线WR电连接n侧SOA供电端子93，对输入侧SOA34以及输出侧SOA19的p侧电极，经由电气布线WR电连接p侧SOA供电端子94。另外，对成为附图上侧的光相位调制器40A的输入侧SOA34以及输出侧SOA19的n侧电极，经由电气布线WR电连接n侧SOA供电端子95，对输入侧SOA34以及输出侧SOA19的p侧电极，经由电气布线WR电连接p侧SOA供电端子96。
如以上说明，通过如1个光相位调制器内的输入侧SOA和输出侧SOA那样将多个SOA并联地连接的结构，能够减少将作为单芯片元件的光相位调制器安装到模块的情况下的端子数，能够使模块小型化。
此外，本发明能够在其发明的范围内，自由地组合各实施方式，或者对各实施方式适宜地进行变形、省略。

Claims (16)

1.一种半导体光放大器，设置于化合物半导体基板上，其特征在于，
所述半导体光放大器具备：
串联地排列的多个光放大区域；
无源波导区域，设置于光放大区域之间；以及
第1电极及第2电极，设置于所述光放大区域的上表面，
所述无源波导区域使相邻的所述光放大区域的第1电极之间及第2电极之间电气地绝缘，并且将相邻的所述光放大区域之间光学地连接，
在所述半导体光放大器中，通过对相邻的所述光放大区域的所述第1电极与所述第2电极之间进行电连接，所述多个光放大区域被级联电连接，通过向所述多个光放大区域的排列的两端的所述光放大区域的供电，驱动所述多个光放大区域。
2.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
所述无源波导区域具有比驱动所述光放大区域内的活性层波导时的正向的电阻值高的电阻值。
3.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
所述第1电极以至少覆盖所述活性层波导的上方的方式设置于所述光放大区域的上表面，
所述第2电极设置于远离所述活性层波导的位置的所述光放大区域的上表面。
4.根据权利要求3所述的半导体光放大器，其中，
所述第1电极以从所述活性层波导的上方延伸到之间夹着所述活性层波导而与所述第2电极相反的一侧的所述光放大区域的上表面的方式设置，
在相邻的所述光放大区域中，以相互成为逆配置的方式设置所述第1电极以及所述第2电极。
5.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
所述多个光放大区域以使沿着排列方向的区域长分别不同，使区域长最长的光放大区域处于所述半导体光放大器的最靠近光入射端侧，使区域长最短的光放大区域处于所述半导体光放大器的最靠近光射出端侧的方式排列。
6.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
所述多个光放大区域具有配置于所述半导体光放大器的最靠近光射出端侧的光放大区域的活性层波导的宽度比配置于最靠近光入射端侧的光放大区域的活性层波导的宽度宽的锥形形状的活性层波导。
7.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
在所述多个光放大区域中，
至少1个光放大区域中的活性层波导的光限制系数与其它光放大区域中的活性层波导的光限制系数不同，
具有光限制系数最小的活性层波导的光放大区域配置于所述半导体光放大器的最靠近光射出端侧。
8.根据权利要求7所述的半导体光放大器，其中，
光限制系数最小的活性层波导的活性层的厚度被设定得最薄。
9.根据权利要求1所述的半导体光放大器，其中，
所述半导体光放大器还具备光点尺寸变换器，该光点尺寸变换器具有针对光的行进方向波导宽按照逆锥形形状缩小的透明波导，
所述光点尺寸变换器与所述半导体光放大器的光射出端连接。
10.一种半导体光放大器的制造方法，是权利要求1所述的半导体光放大器的制造方法，具备：
在所述化合物半导体基板上形成包括活性层的化合物半导体的多层膜之后，去除形成所述无源波导区域的区域的所述多层膜的工序；以及
在去除所述多层膜的区域，通过对接生长，形成与所述活性层波导对接耦合的透明波导，作为所述无源波导区域的工序。
11.一种半导体光放大器的制造方法，是权利要求1所述的半导体光放大器的制造方法，具备：
在所述化合物半导体基板上形成包括活性层的化合物半导体的多层膜之后，在形成所述无源波导区域的区域的所述多层膜中，选择性地进行质子或者氦的离子注入，针对所述活性层及其上下的所述化合物半导体的多层膜，形成离子注入区域，而作为所述无源波导区域的工序。
12.一种光相位调制器，具备：
QPSK相位调制器，将入射光分支为第1分波光和第2分波光，将所述第1分波光分支为第3分波光和第4分波光，将所述第2分波光分支为第5分波光和第6分波光，在对所述第3分波光及所述第4分波光的至少一方进行调制之后进行合波而作为I调制光，在对所述第5分波光及所述第6分波光的至少一方进行调制之后进行合波而作为Q调制光，对I调制光和Q调制光进行合波而生成QPSK调制光；以及
输出侧半导体光放大器，对所述QPSK相位调制器的射出光进行放大，
所述输出侧半导体光放大器包括权利要求1所述的半导体光放大器，
所述QPSK相位调制器设置于与所述输出侧半导体光放大器相同的化合物半导体基板上。
13.根据权利要求12所述的光相位调制器，其中，
所述光相位调制器还具备输入侧半导体光放大器，该输入侧半导体光放大器设置于所述QPSK相位调制器的光输入侧，对入射光进行放大而输入到所述QPSK相位调制器。
14.一种光相位调制器，
具备权利要求12或者13所述的光相位调制器作为第1及第2光相位调制器，将入射光分支而输入到所述第1及第2光相位调制器，从所述第1及第2光相位调制器分别输出信号光。
15.一种光相位调制器，具备：
第1及第2光相位调制器，由权利要求12所述的光相位调制器构成；以及
输入侧半导体光放大器，对入射光进行放大而输入到所述第1及第2光相位调制器，
将所述输入侧半导体光放大器的射出光分支而输入到所述第1及第2光相位调制器，从所述第1及第2光相位调制器分别输出信号光。
16.根据权利要求13至15中的任意一项所述的光相位调制器，其中，
对多个半导体光放大器中的至少2个以上的半导体光放大器并联地进行供电。
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