CN1130595C - 不受偏振影响的半导体光放大器 - Google Patents

不受偏振影响的半导体光放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN1130595C
CN1130595C CN01111657A CN01111657A CN1130595C CN 1130595 C CN1130595 C CN 1130595C CN 01111657 A CN01111657 A CN 01111657A CN 01111657 A CN01111657 A CN 01111657A CN 1130595 C CN1130595 C CN 1130595C
Authority
CN
China
Prior art keywords
district
layer
polarization
optical amplifier
active layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN01111657A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1313523A (zh
Inventor
金钟烈
沈钟寅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN1313523A publication Critical patent/CN1313523A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1130595C publication Critical patent/CN1130595C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5009—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive
    • H01S5/5018—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive using two or more amplifiers or multiple passes through the same amplifier
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/04—Alleged perpetua mobilia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B7/00—Water wheels
    • F03B7/006—Water wheels of the endless-chain type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/06236—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the polarisation, e.g. TM/TE polarisation switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

公开一种光放大部件中的不受偏振影响的半导体光放大器，其具有衬底和包括形成于衬底上的有源层的多层结构的晶体生长层。在该光放大器中，有源层被分成具有不同偏振模的第一区和第二区。各电极装置独立地将电流加至第一区和第二区。因此，不受偏振影响的半导体光放大器能够分开控制TE和TM偏振增益以便基本平衡TE偏振增益与TM偏振增益。

Description

不受偏振影响的半导体光放大器
技术领域
本发明一般涉及不受偏振影响的半导体光放大器(PI-SOA)，更具体地说，涉及具有两个应变区及与之相连的独立电极的不受偏振影响的半导体光放大器。
背景技术
不受偏振影响的半导体光放大器对于在光通信系统中放大光信号是非常有用的。总的来说，既然光信号在经光纤传输过程中失去了它的偏振信息，就需要一种能够不受偏振影响地放大光信号的不受偏振影响的半导体光放大器。而且，诸如波长转换器和光开关元件之类的对于波分复用(WDM)系统必不可少的光学部件，是使用不受偏振影响的半导体光放大器制造的。因此，需要一种价格低廉的不受偏振影响的半导体光放大器。
图1是说明一种传统半导体光放大器(SOA)结构的剖面图。如图所示，该传统半导体光放大器具有包括下列各层的叠层结构：n-InP(n-铟磷)覆盖层1，1.3微米波长InGaAsP(铟镓砷磷)波导层2，1.55微米波长InGaAsP有源层3，1.3微米波长InGaAsP波导层4，以及p-InP(p-铟磷)覆盖层5。
传统的不受偏振影响的半导体光放大器(PI-SOA)制造方法在制造一个好的不受偏振影响的半导体光放大器方面是很不理想的，因为对于传统方法很难将晶体生长(或称外延生长)加工方法用于元件。传统PI-SOA制造法可分成以下三种方法。
第一种方法制造一个有增益源区以使其具有方形剖面。
第二种方法采用应变补偿多量子阱(MQW)。欲知详情，参阅IEEE，P.T.L，7，第473页(1995)和IEEE，Q.E.，30，第695页(1994)。
第三种方法将轻微拉伸应变用于体有源层以增加有源层的宽度。详情可参阅E.L.，33第1083页(1997)。
但是传统方法具有下列缺点：
即，第一种方法需要按照约0.2至0.3微米精细地调整有源层宽度，因此很难用蚀刻加工方法来调整有源层宽度。第二种方法需要对有源层施加高达±1.5％以上的应变。但是，在如此高的应变下，很难生长一个好的晶体生长层(或外延层)。第三种方法可采用一种非常简单的加工方法来实现。但是这种方法需要将应变量调至大约0.01％以内。众所周知，既使应变量变化仅有0.01％，偏振敏感度也会变化约1分贝。进一步来讲，即使由台面蚀刻形成的带宽仅偏离目标值0.2微米，也不可能获得稳定单一的FFP模(远场模)。而且，当用MOCVD(金属—有机化学汽相淀积)或MBE(分子束外延)晶体生长加工法得到了均匀生长，应变通常在0.02％至0.03％左右变化。考虑到这一点，第三种方法亦在晶体生长方面有其局限性。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供一种能分别控制TE(横电)和TM(横磁)偏振增益以便基本上平衡TE偏振增益和TM偏振增益的不受偏振影响的半导体光放大器。
本发明的另一目的是提供一种易于制造的、能够独立控制TE与TM偏振增益的不受偏振影响的半导体光放大器。
为达到上述及其他目的，本文提供了一种光放大部件中的不受偏振影响的半导体光放大器，它具有衬底和形成于衬底上的含有有源层的多层结构晶体生长层，其中，所述有源层分成具有不同极化模的第一区和第二区；所述光学放大器还包括独立地将电流加至所述第一区和第二区的电极装置；其特征在于：所述有源层的所述第一区和第二区是通过选择性区域生长(SAG)工艺形成的；或者所述有源层的所述第一区和第二区是由分开的生长工序形成的且具有对接结构。
所述的不受偏振影响的半导体光放大器，还包括形成于所述第一区和第二区之间边界上部的绝缘层，用于将所述第一区上的晶体生长层与所述第二区上的晶体生长层电绝缘。
所述电极装置可以包括：形成于所述衬底背面的公共电极；形成于所述晶体生长层上部、与所述第一区和第二区相关联的第一和第二电极，所述第一电极与第二电极之间相隔一个预定间隔。
所述多层结构的晶体生长层可以包括：形成于所述有源层上的上波导层；形成于所述上波导层之上的上覆盖层；形成于所述衬底之上的下覆盖层；以及，形成于所述下覆盖层之上的下波导层，该下波导层位于所述有源层之下。
通过下列详细介绍连同附图，本发明的上述及其他目的、特征和优点将变得更加清楚明白。
附图说明
图1是说明传统的不受偏振影响的半导体光放大器的剖面图；
图2是说明依照本发明的第一实施例的不受偏振影响的半导体光放大器的剖面图；
图3是说明依照本发明的第二实施例的不受偏振影响的半导体光放大器的剖面图。
具体实施方式
本发明的最佳实施例将在下文中参照附图作介绍。在下列描述中，众所周知的功能或结构将不再详述，因为他们会以不必要的细节使本发明模糊不清。
第一实施例
参照图2，公共电极73形成于n-InP衬底60的背面。而且，在n-InP衬底60的顶部依次形成n-InP下部覆盖层10，InGaAsP下部波导层20，InGaAsP有源层30，InGaAsP上部波导层40和p-InP上部覆盖层50。
有源层30通过选择性区域生长(SAG)方法分成第一区和第二区。第一区和第二区分别具有TM偏振模和TE偏振模。绝缘层80形成于有源层30的第一区和第二区之间分界的上部。分别与第一区和第二区相连的第一电极71和第二电极72位于绝缘层80的两边。第一电极71将电流导入第一区，第二电极72将电流导入第二区。因此入射到第一区的光束以TM模被放大，而入射到第二区的光束以TE模被放大。
既然第一区和第二区借助于与之相关联的第一电极和第二电极而具有独立的电流，入射光束也是在分开的偏振模下被独立放大。
如上文提及的那样，有源层30是通过应用部分(或局部)掩膜进行SAG处理形成的。例如，可通过在TE模的第二区上加上具有比较窄的缝的掩膜来将有源层30分成具有不同偏振模的第一区和第二区。
本实施例的特征在于有源层是由SAG方法形成的，因此它具有双重应变，即在第一区和第二区有不同的应变或带隙。例如第一区与第二区的带隙差异和应变差异分别为25纳米和0.05％，第二区有比较长的波长和压缩应变。例如，如果这样生长第一区、使其具有低于-0.06％的应变，则TM模增益在此区较高。相反，如果这样生长第二区、使其具有高于-0.06％的应变，则TE模增益在此区较高。也就是说，使用SAG处理有可能在同一衬底上制造能获得TM和TE模增益的分离结构。相应地，通过适当调节加到两个区的电流，有可能容易地制造不受偏振影响的半导体光放大器。
第二实施例
参考图3，公共电极73形成在n-InP衬底60的背面。而且，在n-InP衬底60的顶部，依次形成了n-In下覆盖层10，InGaAsP下波导层20，InGaAsP有源层30，InGaAsP上波导层40和p-InP上覆盖层50。
有源层30是在两个分开又对接的区域生长的。也就是说，第一区30a和第二区30b是分开生长的。具体来说，这样生长第一区30a、使得能够通过施加拉伸应变而获得TE模增益，并且这样生长第二区30b、使得能够通过施加压缩应变而获得TM模增益。
本实施例的特征在于形成了具有分开生长的第一区30a和第二区30b的对接结构的有源层，使得有源层有双重应变、以便提供TE模和TM模。当然，第一区30a和第二区30b是如此生长的以致具有不同应变和不同带隙。例如，如在第一实施例中那样，第一区30a和第二区30b之间的带隙差异和应变差异分别为25纳米和0.05％，并且第一区30a有较长的波长和压缩应变。例如，若第二区30b具有低于-0.06％的应变，则TM模增益在此区较高。相反，若第一区30a具有高于-0.06％的应变，则TE模增益在此区较高。
从以上的描述可以了解到，用在下一代光通信系统中的新的不受偏振影响的半导体光放大器可以分别放大入射光束而无论其偏振状态。更具体地说，各个模区的应变被调节到一定范围之内。因此，有可能通过控制加至连接到各区的电极的电流来调整各个模的增益。相应地，有可能通过电调节各个模的放大量来基本平衡各个模的增益。更具体地说，当各个区的偏振敏感度偏差在一个预定值范围内(如1分贝)时(这在各个区的生长过程中不可避免地会发生)，通过精细地调节经与各区相关联的电极加至该区的电流，有可能调节各个区的偏振敏感度。因此，不受偏振影响的半导体光放大器可具有宽的工作波长范围。而且，器件之间的加工差异可以得到外部调整，有助于显著提高产出率。
虽然已经参照其特定的最佳实施例展示和说明了本发明，但是，本专业的技术人员可以理解，只要不违背所附权利要求书规定的本发明的范围和精神，可以做各种形式和细节上的变化。

Claims (5)

1.在光放大部件中的不受偏振影响的半导体光放大器，具有衬底和形成于衬底上的含有有源层的多层结构晶体生长层，其中，所述有源层分成具有不同极化模的第一区和第二区；所述光学放大器还包括独立地将电流加至所述第一区和第二区的电极装置；
其特征在于：所述有源层的所述第一区和第二区是通过选择性区域生长(SAG)工艺形成的；或者所述有源层的所述第一区和第二区是由分开的生长工序形成的且具有对接结构。
2.根据权利要求1的不受偏振影响的半导体光放大器，其特征在于还包括形成于所述第一区和第二区之间边界上部的绝缘层，用于将所述第一区上的晶体生长层与所述第二区上的晶体生长层电绝缘。
3.根据权利要求1的不受偏振影响的半导体光放大器，其特征在于所述电极装置包括：形成于所述衬底背面的公共电极；
形成于所述晶体生长层上部、与所述第一区和第二区相关联的第一和第二电极，所述第一电极与第二电极之间相隔一个预定间隔。
4.根据权利要求1的不受偏振影响的半导体光放大器，其特征在于所述多层结构的晶体生长层包括：
形成于所述有源层上的上波导层；
形成于所述上波导层之上的上覆盖层；
形成于所述衬底之上的下覆盖层；以及
形成于所述下覆盖层之上的下波导层，该下波导层位于所述有源层之下。
5.根据权利要求3的不受偏振影响的半导体光放大器，其特征在于所述多层结构的晶体生长层包括：
形成于所述有源层上的上波导层；
形成于所述上波导层上的上覆盖层；
形成于所述衬底上的下覆盖层；以及
形成于所述下覆盖层上的下波导层，该下波导层位于所述有源层之下。
CN01111657A 2000-03-10 2001-03-12 不受偏振影响的半导体光放大器 Expired - Fee Related CN1130595C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR11925/2000 2000-03-10
KR1020000011925A KR100353419B1 (ko) 2000-03-10 2000-03-10 편광 무의존 반도체 광증폭기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1313523A CN1313523A (zh) 2001-09-19
CN1130595C true CN1130595C (zh) 2003-12-10

Family

ID=19653818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN01111657A Expired - Fee Related CN1130595C (zh) 2000-03-10 2001-03-12 不受偏振影响的半导体光放大器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20010043390A1 (zh)
KR (1) KR100353419B1 (zh)
CN (1) CN1130595C (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2813448A1 (fr) * 2000-08-22 2002-03-01 Cit Alcatel Amplificateur optique a semi-conducteur
FR2813449B1 (fr) * 2000-08-22 2003-01-17 Cit Alcatel Dispositif optique amplificateur
US6862130B2 (en) * 2001-01-08 2005-03-01 Lightbit Corporation, Inc. Polarization-insensitive integrated wavelength converter
JP4359035B2 (ja) * 2002-11-21 2009-11-04 富士通株式会社 光中継器
US7126749B2 (en) * 2002-12-20 2006-10-24 Quantum Photonics, Inc. Semiconductor optical amplifier with low polarization gain dependency
US7158291B2 (en) * 2003-01-30 2007-01-02 Quantum Photonics, Inc. Low polarization gain dependent semiconductor optical amplifier with variable residual cladding layer thickness
JP2005064051A (ja) * 2003-08-14 2005-03-10 Fibest Ltd 光モジュールおよび光通信システム
CN100354701C (zh) * 2003-11-21 2007-12-12 中国科学院半导体研究所 偏振不灵敏半导体光放大器的制作方法
JPWO2007094063A1 (ja) * 2006-02-16 2009-07-02 富士通株式会社 半導体光増幅装置
US8594469B2 (en) * 2008-12-22 2013-11-26 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical amplifier
US9431791B1 (en) 2014-02-05 2016-08-30 Aurrion, Inc. Multi-section heterogeneous semiconductor optical amplifier

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2716125B2 (ja) * 1987-06-29 1998-02-18 日本電気株式会社 光増幅器
JPH01186695A (ja) * 1988-01-14 1989-07-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光増幅器
JPH01292879A (ja) * 1988-05-20 1989-11-27 Nec Corp 光増幅器
US5117469A (en) * 1991-02-01 1992-05-26 Bell Communications Research, Inc. Polarization-dependent and polarization-diversified opto-electronic devices using a strained quantum well
JPH04282883A (ja) * 1991-03-11 1992-10-07 Toshiba Corp 光増幅装置
JPH04291983A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Fujitsu Ltd 半導体光増幅装置
EP0558089B1 (en) * 1992-02-28 2002-06-05 Hitachi, Ltd. Semiconductor optical integrated device and method of manufacture thereof, and light receiver using said device
EP0668641B1 (en) * 1994-02-18 2001-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, light transmitter and optical communication system using the laser
US5659560A (en) * 1994-05-12 1997-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method for driving oscillation polarization selective light source, and optical communication system using the same
JP2937148B2 (ja) * 1996-11-06 1999-08-23 日本電気株式会社 半導体集積型偏波モード変換器
JPH1174604A (ja) * 1997-08-29 1999-03-16 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体導波路型光素子
US6175446B1 (en) * 1998-09-23 2001-01-16 Sarnoff Corporation Polarization-independent semiconductor optical amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010088005A (ko) 2001-09-26
CN1313523A (zh) 2001-09-19
KR100353419B1 (ko) 2002-09-18
US20010043390A1 (en) 2001-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6069732A (en) Semiconductor interferometric optical wavelength conversion device
JP3238727B2 (ja) 光増幅器
JP4477273B2 (ja) 集積変調器を有する同調可能なレーザダイオードアセンブリ
CN1130595C (zh) 不受偏振影响的半导体光放大器
US6628690B1 (en) Opto-electronic laser with integrated modulator
US6614819B1 (en) Method of modulating an optical wavelength with an opto-electronic laser with integrated modulator
GB2270174A (en) Optical filter
JP5374894B2 (ja) 半導体光増幅器及びその製造方法並びに半導体光集積素子
US6175446B1 (en) Polarization-independent semiconductor optical amplifier
WO2001024329A1 (en) Integrated wavelength tunable single and two-stage all-optical wavelength converter
US5889902A (en) Monolithic integrated optoelectronic semiconductor component and process for manufacturing the same
EP1505699B1 (en) Semiconductor optical device on an indium phosphide substrate for long operating wavelengths
Cheng et al. Butt-coupled MOVPE growth for high-performance electro-absorption modulator integrated with a DFB laser
US6791746B2 (en) Extended bandwidth semiconductor optical amplifier
WO1996035248A1 (en) A laser amplifier, an optical system comprising such a laser amplifier and a method of forming such a laser amplifier
JP2907234B2 (ja) 半導体波長可変装置
JP2001350127A (ja) 半導体光変調器及びモノリシック集積半導体光素子
JP2007133287A (ja) 波長合分波器
JP2947227B2 (ja) 半導体光増幅器、その製造方法及び利得の偏光依存性の補償方法
JPH1174604A (ja) 半導体導波路型光素子
JP5641099B2 (ja) 半導体光増幅器及びその製造方法並びに半導体光集積素子
Hou et al. Electroabsorption modulated semiconductor optical amplifier monolithically integrated with spot-size converters
JPH07231137A (ja) アナログ通信用半導体レーザ装置
JP2002232083A (ja) 光増幅器
KR20010077685A (ko) 두 개의 스트레인을 갖는 편광 무의존 반도체 광증폭기 및그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20031210

Termination date: 20170312

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee