DE69112105T2

DE69112105T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Lichtverstärkung mit einem abgeflachten Verstärkungsspektrum.

Info

Publication number: DE69112105T2
Application number: DE69112105T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Handa; Michiyo Nishimura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-04-04
Also published as: JP2873856B2; EP0450603A2; EP0450603A3; JPH03287237A; DE69112105D1; EP0450603B1; US5239410A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrift einen Halbleiter- Lichtverstärker, der in einem Lichtübertragungssystem verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Lichtverstärkung mit dem Lichtverstärker.

Zum Stand der Technik

Im allgemeinen bezieht sich ein Halbleiter- Lichtverstärker auf einen solchen, der eine Halbleiter- Laserstruktur aufweist und ein van außen eingebrachtes Licht mit einem Vorspannstrom verstärkt, der niedriger als ein Schwellwert ist Auf dem Gebiet der Lichtübertragung hat es sich herausgebildet, Lichtverluste, die in Verbindung mit einer Lichtleitfaser oder zwischen Lichtleitfasern auftreten, zu kompensieren. Da der Halbleiter- Lichtverstärker des weiteren eine Verstärkung über einen weiten Wellenlängenbereich aufweist und gleichzeitig Licht mit verschiedenen Wellenlängen verstärken kann, ist er zur gleichzeitigen Verstärkung von Signalen mit mehreren Wellenlängen geeignet.
Wenn man den Halbleiter- Lichtverstärker fuhr die gleichzeitige Verstärkung von Signalen mit verschiedenen Wellenlängen verwendet, ist es wünschenswert, diesem eine gleiche Verstärkung bei verschiedenen Lichtarten zu vermitteln. Es ist jedoch auch bekannt, daß bei Halbleiter- Lichtverstärkern herkömmlicher Art die Verstärkungen von Wellenlänge zu Wellenlänge verschieden sind Derartige Verstärkungsabweichungen sind beim Aufbau eines Mehrwellenlängen- Übertragungssystems schädlich.
Hat beispielsweise ein Lichtsignal einen Halbleiter- Lichtverstärker passiert, dann sind die Pegel des austretenden Lichts der Signale verschiedener Wellenlängen verschieden hoch, und von daher kommt das zusätzliche Erfordernis auf, den Dynamikbereich eines Lichtempfängers zu erhöhen.
Auf der Grundlage der dem Lichtempfänger aufgelegten Restriktionen werden andererseits die Wellenlängen der Lichtsignale, die Wellenlängenvielfachheit und der Wellenlängenbereich festgelegt. Dieses ist nachteilhaft bei der Auslegung des Systems.
Die Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung, d. h. das Verstärkungsspektrum, wird hauptsächlich von einer Laserstruktur bestimmt. Demzufolge wird das Verstärkungsspektrum durch Auslegung einer Aktivierungsschicht der Halbleiter- Laserstruktur bestimmt.
Als Verfahren zur Überwindung der vorstehenden Probleme und zur Verbesserung des Verstärkungsspektrums offenbart die Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 1- 179488 ein Verfahren, eine Quantenquellstruktur mit verschiedenen Quantenquellen auf einen Lichtverstärker anzuwenden. Andererseits offenbart die US- A- 4 680 769 ein Verfahren zum Aufbau einer Laserstruktur durch Verbindung zweier hintereinander angeordneter Aktivierungsschichten. In diesen Verfahren werden die Verstärkungen dem Spektrum überlagert, um ein Verstärkungsspektrum in einem gewünschten Wellenlängenbereich zu realisieren, insbesondere in einem breiten Wellenlängenbereich.
Jedoch ergibt sich nach diesen Verfahren eine relativ komplexe Schaltung, weil die Aktivierungsschicht selbst ein Parameter zur Bestimmung des Verstärkungsspektrums ist. In dem in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 1- 179488 offenbarten Verfahren wird beispielsweise ein Ergebnis nicht direkt erzielt, es sei denn, daß bei der Konstruktion Verhältnisse der Strominjektion berücksichtigt werden.
In dem in der Schritt US- A- 4 680 769 offenbarten Verfahren ist es schwierig, die beiden Aktivierungsschichten zu verbinden, und es ist erforderlich, der optischen Ausrichtung volle Aufmerksamkeit zu zollen.
Diese Verfahren können effektiv sein, wenn der Halbleiterlichtverstärker für einen weiten Wellenlängenbereich von verschiedenen 10 bis verschiedenen 100 nm ausgelegt wird, da jedoch nur eine Aktivierungsschicht eine breite Verstärkungsspektralverteilung aufweisen kann, ist es immer von Vorteil, den gleichen. Effekt in einem relativ engen Wellenlängenbereich zu erzielen. In einem solchen Fall kann die Überlagerung der zuvor erwähnten Verstärkungsspektren eine Herabsetzung anderer Eigenschaften, wie beispielsweise das Ansteigen des Rauschens, verursachen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme zu lösen und einen Lichtverstärker zu schaffen, der eine einfache Konstruktion hat und ein flaches Verstärkungsspektrum ohne erhöhtes Rauschen aufweist, sowie ein Verfahren zur Lichtverstärkung und Verwendung dieses Verstärkers.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Halbleiter- Lichtverstärker, mit: einem Substrat; einer auf dem Substrat zur Lichtausbreitung gebildeten Halbleiter- Aktivierungsschicht; die das von ihr ausgebreitete Licht mit einer Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bei Anliegen eines Stromes verstärkt; die ein nicht abgeflachtes Verstärkungsspektrum in dem vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist; einer Elektrode zur Zuführung des Stromes an wenigstens einen Abschnitt der Aktivierungsschicht; Dämpfungsmitteln, die dem durch die Aktivierungsschicht ausgebreiteten Licht einen Dämpfung vermitteln, wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist; wobei der Abschnitt des Wellenlängenbereichs mit dem Wellenlängenbereich relativ hoher Verstärkung in einem Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht übereinstimmt; und wobei die Dämpfungsmittel innerhalb des Abschnitts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ein Verstärkungsspektrum des von der Aktivierungsschicht abgegebenen Lichts für das der Aktivierungsschicht zugeführte Licht bezogen auf das Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht abflachen.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe auch gelöst durch ein Lichtübertragungssystem mit: (a) eine Vielzahl von Anschlüssen, die jeweils wenigstens einen Lichtsender und einen Lichtempfänger enthalten; (b) eine Lichtübertragungsleitung zur Verbindung der Anschlüsse; und (c) einen Halbleiter- Lichtverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 17, der im Verlauf der Lichtübertragungsleitung zur Verstärkung eines durch die Lichtübertragungsleitung übertragenen Lichtsignals dient.
Darüber hinaus wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Lichtverstärkung unter Verwendung eines Halbleiter- Lichtverstärkers aus einem Substrat, einer auf dem Substrat gebildeten Halbleiter- Aktivierungsschicht, einer Elektrode zur Stromversorgung wenigstens eines Abschnitts der Aktivierungsschicht und aus einem Dämpfungsmittel, das dem Abschnitt der Lichtausbreitung durch die Aktivierungsschicht eine Dämpfung vermittelt, mit den Verfahrensschritten: Belichtung der Aktivierungsschicht; Ausbreitung des eintretenden Lichts durch die Aktivierungsschicht; Anlegen eines Stromes von der Elektrode an die Aktivierungsschicht zur Verstärkung des durch die Aktivierungsschicht ausgebreiteten Lichtes, dessen Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; wobei die Aktivierungsschicht ein nicht abgeflachtes Verstärkungsspektrum in dem vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist; Einfügen einer Dämpfung mit den Dämpfungsmitteln zur Bedämpfung der Lichtausbreitung durch die Aktivierungsschicht, wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist; und mit dem Verfahrens schritt Ausbringen des von der Aktivierungsschicht verstärkten Lichtes, wobei der einem Wellenlängenbereich zugehörige Abschnitt eine relativ hohe Verstärkung im Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht aufweist; Begradigung eines Verstärkungsspektrums des von der Aktivierungsschicht abgegebenen Lichts für das der Aktivierungsschicht eintretende Licht innerhalb des Abschnitts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs bezogen auf das Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht durch Einfügen der Lichtdämpfung in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs.
In der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Filterbereich oder wellenlängenselektiver Dämpfungsbereich zur Lichtdämpfung durch Trennung oder Absorbtion von Licht eines speziellen Wellenlängenbereichs oder spezieller Wellenlängen von einem Lichtverstärkungsbereich mit einer Wellenleiterstruktur zur Verstärkung eines geführten Lichtes vorgesehen, so daß ein Gesamtverstärkungsspektrum zwischen Eintritt und Austritt unabhängig von dem Lichtverstärkungsbereich mit einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten Aktivierungsschicht aufgebaut werden kann. Auf diese Weise wird das Verstarkungsspektrum des Lichtverstärkungsbereichs für einen gewünschten Wellenlängenbereich oder für Wellenlängen verbessert, um das Verstärkungsspektrum zwischen Eintritt und Austritt im wesentlichen zu entzerren.
Das wellenlängenselektiven Dämpfungsmittel kann speziell einen Hauptwellenleiter enthalten, der mit dem Lichtverstärkungsbereich gekoppelt ist, einen angrenzenden Nebenwellenleiter und ein optisches Beugungsgitter oder einen Richtkoppler, der wellenlängenselektiv jene Wellenleiter koppelt, oder es kann ein optisches Beugungsgitter oder einen direkt mit dem Lichtverstärkungsbereich verbundenen Lichtabsorbtionsbereich enthalten und schräg geformt sein.
Der Lichtverstärkungsbereich und das wellenlängenselektive Dämpfungsmittel kann an verschiedenen Stellen gebildet sein oder eine überlappende Stellung haben, wie man sie in der Richtung der Wanderung des geführten Lichtes sieht.
Um die Lichtwelle zu isolieren, die von der Nebenwellenführung von den Eintritts/Austritts- Anschlüssen getrennt ist, kann eine reflexionsfreie Struktur, wie ein großer Absorbtionsbereich oder eine schräge Endfläche am Ende der Nebenwellenführung gebildet sein.
Des weiteren kann die Nebenwellenführung ein Kanalwellenleiter oder ein Plattenwellenleiter sein, der an verschiedenen Stellen vom Hauptwellenleiter in Schichten angeordnet sein kann, wie von einer Schichtungsrichtung der laminierten Schichten auf dem Substrat zu sehen, oder kann in gleicher Schichtungsebene ausgerichtet sein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine frontseitige Querschnittsansicht des Halbleiterverstärkers nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Ausbreitungswellentyp einer Aktivierungsschicht und eine Wellenleitschicht des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 4a zeigt ein Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht des ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 4b zeigt die Wellenlängenabhängigkeit einer Leistungsübertragung von Licht aus der Aktivierungsschicht zur Wellenleitschicht durch ein optisches Beugungsgitter nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4c zeigt eine Verstärkungsspektrum der Verstärkung des abgegebenen Lichtes gegenüber eintretendem Licht nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine Aufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 zeigt eine Aufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 zeigt eine Aufsicht eines fünften Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9a zeigt ein Verstärkungsspektrum eines Lichtverstärkungsabschnitts in dem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 9b zeigt eine Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtübertragung eines Lichtabsorbtionsbereichs in dem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 9c zeigt ein Verstärkungsspektrum der Verstärkung eines austretenden Lichts gegenüber eintretendem Licht in dem fünften Ausführungsbeispiel; und
Fig. 10 zeigt eine Konfiguration eines den Lichtverstärker nach der vorliegenden Erfindung verwendenden Lichtkommunikationssystems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert anhand der Zeichnung beschrieben, in der gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und auf deren wiederholte detaillierte Erläuterung verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung. Der Lichtverstärker ist mit einem Halbleiter- Lichtverstärker 21 und einer Stromversorgung 20 ausgestattet. Eine vorderseitige Querschnittsansicht des Lichtverstärkers längs der Linie A - A' ist in Fig. 2 dargestellt.
In dem Halbleiter- Lichtverstärker 21 von Fig. 1 sind eine Pufferschicht 2, eine erste Mantelschicht 3, eine Aktivierungsschicht 4 einer Multiquanten- Quellstruktur (MQW), eine zweite Mantelschicht 5, eine optische Wellenleitschicht 6, eine dritte Mantelschicht 7 und eine Abchlußschicht 8 nacheinander auf einem Substrat 1 in Schichten angeordnet. Die Aktivierungsschicht 4 bildet eine Höhlung eines Laserresonators durch die gegenüberliegenden Flächen, die parallel zueinander verlaufen. An jene Endflächen werden Antireflex- Beschichtungen (AR) 15 angebracht. Sie sind vorgesehen, um das Auftreten einer Laserresonanz zu vermeiden, wenn ein Strom unter der Bedingung eines nicht eintretenden Lichtes auf die Aktivierungsschicht 4 geschickt wird. In dem Lichtverstärker nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein sogenannter Laserverstärker des Wanderwellentyps durch Bereitstellung der AR- Beschichtungen 15 realisiert.
Der Lichtverstärker 21 ist in einen optischen Filterbereich 18 und einen Lichtverstärkungsbereich 19 längs der Richtung der Lichtausbreitung eingeteilt. Ein optisches Beugungsgitter 9 ist an einer Grenzoberfläche zwischen der zweiten Mantelschicht 5 und der optischen Wellenleitschicht 6 in dem optischen Filterbereich 18 vorgesehen. Das optische Beugungsgitter 9 koppelt ein Licht, welches durch die Aktivierungsschicht 4 ausgebreitet wird, und hat einen vorbestimmten Wellenlängenbereich für die optische Wellenleitschicht 6.
Eine erste Blektrode 13 ist auf der Deckschicht 8 im Lichtverstärkungsbereich 19 gebildet. Die erste Elektrode 13 ist mit der Stromversorgung 20 verbunden. Eine zweite Elektrode 14 ist auf der Oberfläche des Substrates 1 gebildet. Die Stromversorgung 20 liefert durch diese Elektroden 13, 14 einen Strom an die Aktivierungsschicht 4 in dem Lichtverstärkungsbereich. Die Aktivierungsschicht 4 verstärkt das Licht, das sich von dem Abschnitt des auf die optische Wellenleitschicht 6 gekoppelten Lichts unterscheidet, durch die Lieferung des Stromes.
Ein Abschnitt der ersten Mantelschicht 3, die Aktivierungsschicht 4, die zweite Mantzelschicht 5, die optische Wellenleitschicht 6, die dritte Mantelschicht 7 und die Deckschicht 8 sind geätzt, um ein gestreiftes Mesa zu hinterlassen, das sich längs der Richtung der Lichtausbreitung erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die entfernten Bereiche sind von vergrabenen Schichten 10 und 11 eingebettet. Eine Isolationsschicht 12 ist auf der vergrabenen Schicht 11 gebildet, so daß der Strom von der Elektrode 13 nur auf das Mesa injiziert wird.
Der Halbleiter- Lichtverstärker kann auffolgende Weise hergestellt werden. Die Pufferschicht 2 wird aus n- Gas und die erste Mantelschicht 3 wird aus n-Al0,5Ga0,5As gebildet und hat eine Stärke von 1,5 um, die auf dem Substrat 1 aus n-GaAs durch eine organische metallisch- chemische Dampfauftragung (MO- CVD) gebildet ist. Dann werden Quellschichten aus nicht dotiertem GaAs und vergrabene Schichten aus einem nicht dotierten Al0,5Ga0,5As wechselweise und wiederholt durch das MO- CVD- Verfahren geschichtet, um die Aktivierungsschicht 4 einer MQW- Struktur zu bilden, die eine Gesamtstärke von 0,45 um aufweist. Die zweite Mantelschicht 5 aus p- Al0,5Ga0,5As ist auf der Aktivierungsschicht 4 durch das MO- CVD- Verfahren gewachsen.
Dann wird das optische Beugungsgitter 9 auf der Oberfläche der zweiten Mantelschicht 5 in dem optischen Filterbereich 18 durch ein photolithografisches Verfahren gebildet. Dann werden Schichten aus p- GaAs und vergrabene Schichten aus p-Al0,5Ga0,5As wechselweise und wiederholt auf der zweiten Mantelschicht 5 durch das MO- CVD- Verfahren laminiert, um die optische Wellenleitschicht 6 mit der MQW- Struktur zu bilden, die eine Gesamtstärke von 0,2 um hat. Dann läßt man die dritte Mantelschicht 7 aus p-Al0,5Ga0,5As mit einer Stärke von 1,5 um und die Deckschicht 8 aus p- GaAs mit einer Stärke von 0,2 um auf der optischen Wellenleitschicht 6 durch das MO- CVD- Verfahren wachsen. In dem obigen Prozeß kann ein Molekularstrom- Epitaxialverfahren (MBE) anstelle des MO- CVD- Verfahrens angewandt werden.
Dann werden die gegenüberstehenden Seiten bis zur ersten Mantelschicht 3 durch Naßätzung entfernt, wie in Fig. 2 dargestellt, und die vergrabene Schicht aus n-Al0,5Ga0,3As und die vergrabene Schicht 11 aus p-Al0,5Ga0,5As wachsen durch ein flüssigfasiges Epitaxialverfahren (LPE), um eine vergrabene Struktur zu bilden.
Die Isolationsschicht 12 ist auf der vergrabenen Schicht 11 durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet.
Dann wird der Bereich, der als Licht- Ein/Ausgabebereich dient, bis zur Nähe der optischen Wellenleitschicht 6 durch Naßätzung entfernt. Die erste Elektrode 13 des p-Typs ist in einem Bereich der Deckschicht 8 gebildet, die als Lichtverstärkungsbereich 19 fungiert, und die zweite Elektrode 14 vom n- Typ ist auf der rückwärtigen Oberfläche des Substrats gebildet.
Letztlich wird der Bereich, der als Licht- Ein/Ausgabebereich fungiert, wie in Fig. 1 dargestellt, gespalten und ZrO&sub2;- Filme werden durch Aufdampfen auf die Flächen von diesen mit einer Stärke von λ/4 (λ: Wellenlänge) durch Elektronenstrahl- Dampfauftragung (EB) zur Bildung der AR- Schichtenfilme 15 gebildet.
Auf diese Weise wird der Lichtverstärker mit dem optischen Filterbereich 18 und dem Lichtverstärkungsbereich 19 hergestellt
Nun wird die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert. Ein eintretendes Licht 16 wird durch ein Ende einer optischen Faser oder Linse gebündelt und an den Lichtverstärker angelegt. Da der Bereich zur optischen Wellenleitschicht 6 in dem Licht- Ein/Ausgabebereich enfernt ist, kann das eintretende Licht 16 in effizienter Weise auf die Aktivierungsschicht 4 gekoppelt werden.
In dem Bereich, wo sowohl die Aktivierungsschicht 4 als auch die Wellenleitschicht 6 präsent sind, existieren Ausbreitungs- Wellentypen, die in Fig. 3 dargestellt sind. Diese enthalten nämlich einen gleichen Wellentyp 13, der sich um die Aktivierungsschicht schier ausbildet und einen ungradzahligen Wellentyp, der sich um die Wellenleitschicht 6 ausbildet. Eine Ordinate stellt eine elektrische Feldstärke dar, und ein Absisse repräsentiert die Entfernung von der Aktivierungsschicht 4.
Das eintretende Licht 16 koppelt zum gradzahligen Wellentyp 13, der eine Spitzenleistung in der Aktivierungsschicht 4 hat. In dem Bereich, in dem kein optisches Beugungsgitter 9 ist, koppelt das eintretende Licht 16 im wesentlich nicht auf den, ungradzahligen Wellentyp und erreicht das andere Ende der Fläche, während es von der Aktivierungsschicht 4 verstärkt wird und erzeugt das austretende Licht 17.
In dem Bereich, in dem das optische Beugungsgitter 9 existiert, wird die Lichtleistung jedoch übertragen, wenn die folgende Bedingung zwischen der Ausbreitungskonstante βo des ungradzahligen Wellentyps 31 und einer Ausbreitungskonstante βe des gradzahligen Wellentyps 30 gegeben ist:
βe(λ) - βo(λ) = 2π/Λ ... (1),
wobei Λ der Abstand des optischen Beugungsgitters 9 ist.
Die Effizienz des übertragenen Lichts hängt von der Länge L des optischen Beugungsgitters 9 ab und wird dargestellt durch
Ee und E&sub0; sind elektrische Feldverteilungen im gradzahligen Wellentyp 30 und im ungradzahligen Wellentyps 31; A&sub1;(x) ist eine Komponente der Fourierentwicklung, die dem primären gebeugten Licht entspricht.
Demgemäß hat die Effizienz ihr Maximum, wenn eine vollständige Koppellänge Lc = π/2K beträgt und wenn L < π/2K ist, wobei ein Abschnitt des eintretenden Lichts 16 von der Aktivierungsschicht 4 zur Wellenleitschicht 6 übertragen werden kann. Das zur Wellenleitschicht 6 übertragene Licht wird ohne Verstärkung zum Ausgabeende geführt und von diesem abgegeben. Da dieses nicht verstärkte Licht eine unterschiedliche Austrittsrichtung gegenüber derjenigen des aus der Aktivierungsschicht 4 austretenden Lichtes 17 hat, kann das jeweilige Licht separat gehandhabt werden.
Um eine Lichtverstärkung zu erzielen, bei der keine unterschiedliche Verstärkung bei unterschiedlichen Wellenlängen auftritt, d. h., daß auf diese Weise ein flach verlaufendes Verstärkungsspektrum vorliegt, wird das Licht bei dem Spitzenwert der Wellenlänge in dem Bereich der Aktivierungsschicht 4 selektiv auf die Wellenleitschicht 6 übertragen, um die Gesamtverstärkung des Bereichs zu reduzieren.
Fig. 4a zeigt ein Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht 4 des ersten Ausführungsbeispiels, d. h., ein Verstärkungsspektrum der Verstärkung des austretenden Lichts 17 gegenüber dem eintretenden Licht 16, wenn kein optisches Beugungsgitter 9 vorgesehen ist, Fig. 4b zeigt die Wellenlängenabhängigkeit der Leistungsübertragung des Lichts aus der Aktivierungsschicht 4 auf die Wellenleitschicht 6 durch das optische Beugungsgitter 9 im ersten Ausführungsbeispiel, und Fig. 4c zeigt ein Verstärkungsspektrum der Verstärkung des austretenden Lichts 17 zum eintretenden Licht 16 im ersten Ausführungsbeispiel.
Um ein Verstärkungsspektrum zu erzielen, wie es Fig. 4c dargestellt ist, ist es erforderlich, das optische Beugungsgitter 9 exakt in Übereinstimmung mit dem Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht 4 auszulegen und die Ausbreitungskonstanten der Aktivierungsschicht 4 und der optischen Wellenleitschicht 6. Der Abstand Λ des optischen Beugungsgitters 9 wird durch die Formel (1) bestimmt, um mit dem Spitzenwert der Wellenlänge des Verstärkungsspektrums zu Rande zu kommen. Die Länge L des optischen Beugungsgitters 9 ist ein wichtiger Parameter zur Festlegung der Verstärkungsverteilung. Wenn L klein ist, wird der in Fig. 4c dargestellte Abflachungseffekt gering, und wenn L der vollständigen Koppellänge Lc nahekommt, findet in der Nähe der Mittenwellenlänge des optischen Beugungsgitters 9 ein Einbruch der Verstärkung statt. Eine gewünschte flache Verstärkung wird durch exakte Auswahl der Länge L erzielt.
Auf diese Weise kann durch exakte Auslegung der Aktivierungsschicht 4 und des optischen Beugungsgitters 9 ein gutes Mehrfachwellenlängen- Übertragungssystem mit einem Wellenlängenbereich eines flachen Verstärkungsverlaufs aufgebaut werden. Auf diese Weise werden die Verstärkungen für die jeweiligen Signale im wesentlichen gleich, die Auslegung des Empfängers ist vereinfacht, und das System kann aufgebaut werden, ohne daß man weder der Anzahl der Stufen noch der Wellenlängen- Vielfachheit bei der Verwendung der Lichtverstärker in den Vielfachstufen Aufmerksamkeit zu zollen hat.
Der Aufbau der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für Lichtverstärker des Wanderwellentyps geeignet, die ein geringes Endflächen- Reflexionsvermögen aufweisen, und eine hohe Verstärkungseigenschaft, die ein Merkmal beim Wanderwellentyp ist, das in effektiver Weise genutzt werden kann.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist keine Elektrode in der optischen Filterregion 18 vorgesehen, die vollständig von dem Lichtverstärkerbereich 19 getrennt ist. Obiges ist gleichermaßen anwendbar, wobei die optische Filterregion 18 eine, Verstärkungsfunktion hat. Insbesondere ist es vorzuziehen, daß ein Unterschied zwischen den Brechungsindizes durch die Strominjektion in die optische Filterregion 18 und durch die Lichtverstärkungszone 19 beseitigt wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel haben die Aktivierungsschicht 4 und die optische Wellenleitschicht 6 MQW- Struktur, obwohl sie auch jede beliebige andere Struktur aufweisen können, wie beispielsweise eine Einzelquanten- Quellstruktur (SQW) oder eine Substratstrukur.
Während eine Wellenleitschicht 6 und ein optisches Beugungsgitter 9 verwendet werden, können des weiteren eine Vielzahl von Wellenleiterschichten und optische Beugungsgittern hintereinander in Schichtenrichtung in gleicher Ebene oder in Lichtwanderungsrichtung verwendet werden. Die Konstruktion kann so ausgeführt werden, daß sie mit dem Verstärkungsspektrum der Lichtverstärkungszone 19 zu Rande kommt. Wenn beispielsweise das Verstärkungsspektrum asymmetrisch ist, können zwei optische Beugungsgitter verwendet werden, und eine Mittenfrequenz davon wird in Richtung kürzerer Wellenlängen bzw. einer längeren Wellenlänge von dem Spitzenwert der Wellenlänge der Verstärkungsverteilung verschoben, so daß in beiden Fällen der Spitzenwert der Wellenlänge der Verstärkung erreicht wird. Auf diese Weise wird ein flaches Verstärkungsspektrum erzielt, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Im wesentlichen sind die Strukturen und die Anzahl der optischen Beugungsgitter und der Wellenleiterschichten genau in Übereinstimmung mit dem Verstärkungsspektrum der Lichtverstärkungszone 19 ausgelegt, so daß die Verstärkungsspektren der eintretenden/austretenden Lichtsignale im gewünschten Wellenlängenbereich oder bei einer Vielzahl von Wellenlängen entzerrt sind.
Fig. 5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Lichtverstärkers nach der vorliegenden Erfindung. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind Schritte in der Nähe des Eintritts/Austritts vorgesehen und Ebenen von der Zone, in der ein optisches Beugungsgitter 51 gebildet wird, entlang der Schichtenrichtung, und das optische Beugungsgitter 51 hat eine Chirp-Gestalt. Andere Merkmale sind identisch mit denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Durch Einfügen der Schritte zwischen dem Eintritt und dem Austritt wird die Kopplung von eintretendem Licht 16 auf die optische Wellenleitschicht 6 im Eintrittsbereich vermieden, so daß das Licht in effektiver Weise auf die Aktivierungsschicht 4 gekoppelt wird. In dem Austrittsbereich geht das auf die Wellenleitschicht 6 übertragene Licht durch den Kurvenverlauf der optischen Wellenleitschicht 6 mehr verloren als im ersten Ausführungsbeispiel. Da des weiteren das durch die optische Wellenleitschicht 6 ausgebreitete Licht lagemäßig von dem austretenden Licht 17 von der Aktivierungsschicht 4 am Austrittsende beabstandet ist, kann dieses vollständig von dem verstärkten austretenden Licht 17 getrennt werden.
Da das optische Beugungsgitter 51 des weiteren eine Chirp- Gestalt hat, ist dieses wirkungsvoll bei der Auslegung irgendwelcher gewünschter Verstärkungsspektren. Im ersten Ausführungsbeispiel wird der Wellenlängenbereich zur Begradigung einzig und allein von der Bereichslänge L des optischen Beugungsgitters 9 bestimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Parameter zur Wellenlänge so eingestellt werden, daß die Verstärkung über jedweden Wellenlängenbereich begradigt werden kann, weil das optische Beugungsgitter 41 die Chirp- Gestalt hat, die die Modulation des Abstandes Λ gestattet.
Die grundlegende Arbeitsweise ist mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
Im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das optische Filter entlang der Richtung der Schichtung, und sowohl das optische Beugungsgitter 9, 51 als auch der Wellenleiter 6 werden benutzt. In der vorliegenden Erfindung jedoch ist es nicht erforderlich, daß sich das optische Filter zur Verbesserung das Verstärkungsspektrums längs der Richtung der Schichtung und des optischen Beugungsgitters 9, 51 erstreckt, und der optische Wellenleiter 6 ist nicht mehr nötig.
Ausführungsbeispiele zum Vorstehenden werden nachfolgend vorgestellt. Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, und Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel.
Im dritten Ausführungsbeispiel benutzt das optische Filter einen Richtkoppler 61 zwischen optischen Wellenleitern des Kanaltyps, die nicht entlang der Richtung der Schichtung, sondern quer dazu (entlang der ebenengleichen Richtung) angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Wellenlängeneigenschaft des Richtkopplers 61 benutzt, und die Wellenleiterstruktur ünd die Bereichslänge werden als Parameter in der Weise vorgegeben, daß ein Teil des eintretenden Lichts von dem Licht der Verstärkungszone 19 getrennt wird, um im wesentlichen denselben Effekt wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielen zu können.
Da die Kopplung in dem dritten Ausführungsbeispiel quer erfolgt, wird die Aktivierungsschicht als Wellenleitschicht so verwendet, wie sie in der Lichtverstärkungszone 19 ist, als Wellenleiterstruktur 62 für nicht verstärktes Licht. In diesem Falle wird das getrennte nicht verstärkte Licht lediglich einer Dämpfung durch den Wellenleiter 62 unter Einschluß der nicht verstärkenden Aktivierungsschicht unterzogen.
Bei der lateralen Kopplung können die Wellenleiterstruktur 62 für nicht verstärktes Licht relativ leicht geändert werden, so daß ein neuer Effekt zu erwarten ist. Wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, kann der Wellenleiter 62 für nicht verstärktes Licht abgelenkt werden oder schräg an die Endfläche angelegt werden, so daß das rückkehrende Licht in die Eintritts/Austrittsbereiche wirkungsvoll unterdrückt werden kann. Des weiteren ist es effektiv, Ionen lokal in den Wellenleiter 62 zu implantieren, so daß das nicht verstärkte Licht größerer Bedämpfung bei seiner Leitung unterzogen wird.
In dem vierten, in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein schräges optisches Beugungsgitter in einem Abschnitt eines Kanalwellenleiters gebildet, um eine Filterwirkung einzufügen. Fig. 7 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht (in gleicher Ebene). Ein durch den Kanalwellenleiter ausgebreitetes Licht (direkt gesendetes Licht nullter Ordnung) an dem optischen Beugungsgitter 71 und ein Stabwellenleiterlicht (gebeugtes Licht) 73, das durch den Stabwellenleiter außerhalb des Kanals ausgebreitet ist, wird unter einer Bragg- Bedingung gekoppelt. Wo eine Periode und ein Ablenkwinkel des Beugungsgitters 71 der Bragg- Bedingung für die Lichtwellenlänge genügen, zu der eine Dämpfung als nicht verstärktes Licht einzufügen ist, kann das Licht der Wellenlänge, der die Dämpfung zuzufügen ist, von dem Kanalwellenleiter 72 des Hauptwellenleiters auf den Stabwellenleiter als gebeugtes Licht 73 gekoppelt werden, um einen wellenlängenselektiven Verlustbereich zu schaffen.
In dem vierten Ausführungsbeispiel ist es effektiv, außerhalb der Lichtverstärkungszone 19 Ionen zu implantieren, um den Lichtverlust zu erhöhen. Das optische Beugungsgitter 71 ist in dem Wellenleiter angeordnet, jedoch kann zur Sicherung der gewünschten Wellenlängenselektivität und Beugungseffizienz die Breite des Wellenleiters lediglich im Bereich, in dem das Beugungsgitter 71 present ist, erhöht werden.
In dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zur Begradigung des Verstärkungsspektrums im wesentlichen identisch mit dem des ersten, in den Figuren 4a bis 4c dargestellten Ausführungsbeispielen.
Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird Lichtabsorbtion als Mittel zur wellenlängenselektiven Lichtdämpfung benutzt. Demzufolge ist eine Lichtabsorbtionszone 81 in dem Wellenleiter in dessen Nähe gebildet. Fig. 8 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht (in gleicher Ebene).
Wenn beispielsweise Material mit einem in Fig. 4b dargestellten Lichtabsorbtionsspektrum verfügbar ist, kann der gleiche Effekt wie in den obigen Ausführungsbeispielen erwartet werden. Materialien, die ein derartiges Absorbtionsspektrum zeigen, enthalten angeregte Absorbtion und lichtchemische Lochvergrabungen, die jedoch einen sehr schmalen Wellenlängenbereich haben. Sie sind deswegen nicht geeignet für die vorliegende Erfindung, die beabsichtigt, die Verstärkung über den Bereich mehrerer um bis mehrerer 10 nm zu begradigen.
Es ist jedoch möglich, teilweise lediglich eine Seite der Verstärkungsverteilung unter Verwndung eines normalen Absorbtionsspektrums zu begradigen (Kennlinie in der Nähe des Absorbtionsende). Wenn die Lichtabsorbtion angewandt wird, kann ein Filter verwendet werden, welches Licht auf der Seite kürzerer Wellenlängen einer spezifischen Wellenlänge verwendet werden. Auf diese Weise unterscheidet sich das fünfte Ausführungsbeispiel etwas in seiner Konstruktion von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.
Ein Konstruktionsbeispiel ist in den Figuren 9a bis 9c dargestellt.
Fig. 9 zeigt ein Verstärkungsspektrum der Lichtverstärkungszone 19 im fünften Ausführungsbeispiel, Fig. 9b zeigt die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit der Lichtabsorbtionszone 81, und Fig. 9c zeigt ein Verstärkungsspektrum der Verstärkung des austretenden Lichts 17 zu dem eintretenden Licht 16, d. h., ein Gesamtverstärkungsspektrum des Lichtverstärkers des fünften Ausführungsbeispiels.
Durch Auslegung der Filterdurchlässigkeit oder des Absorbtionsspektrums des Filters in der Weise, daß das optische Filter den Gradienten auf der längeren Wellenlängenseite von dem Spitzenwert des Verstärkungsspektrums der Lichtverstärkungszone 19 zeigt, so daß die Gesamtverstärkungsverteilung in dem Wellenlängenbereich einschließlich des Gradienten begradigt werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verstärkungsverteilung des Lichtverstärkers in dieser Weise begradigt.
Auf der Grenze der Lichtabsorbtionszone 81 und der Lichtverstärkungszone 19 eignet sich ein Brechungsindex zur Änderung und dem Auftreten von Reflexionen. Zur Vermeidung ist die Grenze beider Zonen geneigt, wie in Fig. 8 dargestellt.
Die Lichtabsorbionszone 81 kann unter Verwendung verschiedener Zusammensetzungen in der Lichtverstärkungszone 19 und dem Wellenleiter gebildet werden. Wenn z. B. GaAs als Aktivierungsschicht vewendet wird, kann Al0,05Ga0,95As als Wellenleitschicht verwendet werden, um ein gewünschtes Lichtfilter zu schaffen.
Die Zusammensetzung kann eine geeignete MQW- Struktur sein.
Fig. 10 zeigt eine Konfiguration eines Lichtkommunikationssystems, welches den Lichtverstärker nach der vorliegenden Erfindung verwendet. Das Lichtkommunikationssystem enthält eine Vielzahl von Sende/Empfangs- Endgeräte 23&sub1;,.. ... 23n - 1, 23n eine Busleitung 24 zur Verbindung der Endanschlüsse untereinander und einen Lichtverstärker 25, der in den Verlauf der Busleitung 24 eingefügt ist. Jedes der Sende4empfangs Endgeräte 23&sub1; bis 23n enthält wenigstens einen Lichtsender und einen Lichtempfänger zum Austausch von Lichtsignalen. Das von dem Endgerät ausgesendete Lichtsignal wird durch die Busleitung 24 übertragen, die ein Lichtübertragungsträger wie eine Lichtleitfaser enthält.
Das durch die Busleitung 24 übertragene Lichtsignal wird geraduell durch die Absorbtion der Lichtleitfaser gedämpft. Deswegen sind die Lichtverstärker 25 in der Busleitung 24 vorgesehen, um das Lichtsignal zu verstärken. Der Halbleiterlichtverstärker nach der vorliegenden Erfindung wird als Lichtverstärker 25 verwendet. Da der Lichtverstärker nach der vorliegenden Erfindung ein gerades Verstärkungsspektrum aufweist, ist es besonders geeignet für die Mehrfachwellen- Kommunikationssysteme, die unter Verwendung einer Vielzahl von Lichtsignalen mit verschiedenen Wellenlängen arbeiten.
Die vorliegende Erfindung kann in verschiedener Weise anders als in den Ausführungsbeispielen dargestellt verwendet werden. Während GaAs als Material beispielsweise zur Bildung des Lichtverstärkers vewendet wird, können andere Halbleiter der Gruppe III - V oder der Gruppe II - VI verwendet werden, um den Lichtverstärker zu bilden. Die vorliegende Erfindung umfaßt all diese Modifikationen, die nicht vom Bereich der anliegenden Patentansprüche abweichen.

Claims

1. Halbleiter- Lichtverstärker, mit:

einem Substrat (1);

einer auf dem Substrat (1) zur Lichtausbreitung gebildeten Halbleiter- Aktivierungsschicht (4);

die (4) das von ihr (4) ausgebreitete Licht mit einer Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bei Anliegen eines Stromes verstärkt;

die (4) ein nicht abgeflachtes Verstärkungsspektrum in dem vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist;

einer Elektrode (13) zur Zuführung des Stromes an wenigstens einen Abschnitt der Aktivierungsschicht (4);

Dämpfungsmitteln (9, 6; 51; 61, 62; 71; 81), die dem durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreiteten Licht einen Dämpfung vermitteln, wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist; wobei

der Abschnitt des Wellenlängenbereichs mit dem Wellenlängenbereich relativ hoher Verstärkung in einem Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht (4) übereinstimmt; und wobei

die Dämpfungsmittel (9, 6; 51; 61, 62; 71; 81) innerhalb des Abschnitts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ein Verstärkungsspektrum des von der Aktivierungsschicht (4) abgegebenen Lichts für das der Aktivierungsschicht (4) zugeführte Licht bezogen auf das Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht (4) abflachen.

2. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1, dessen Elektrode (13) mit einer Stromversorgung (20) verbunden ist.

3. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dessen Halbleiter- Aktivierungsschicht (4) das Licht in einer ersten Ausbreitungsart (30) ausbreitet;

wobei eine Wellenleitschicht (6) auf dem Substrat (1) gebildet ist, um schichtweise der Dicke nach auf der Aktivierungsschicht (4) aufgetragen zu werden;

wobei die Wellenleitschicht (6) das Licht in einer zweiten Ausbreitungsart (31) ausbreitet, die sich von der ersten Ausbreitungsart (30) unterscheidet;

wobei das Dämpfungsmittel ein optisches Beugungsgitter (9; 51) enthält, welches in einem die erste Ausbreitungsart (30) und die zweite Ausbreitungsart (31) überlappenden Bereich gebildet ist;

wobei das optische Beugungsgitter (9; 51) das durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreitete Licht auf die Wellenleitschicht (6) koppelt, wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist;

wobei das auf die Wellenleitschicht (6) gekoppelte Licht von dem durch die Aktivierungsschicht (4) verstärkten Licht getrennt wird.

4. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat (1) aus einem Halbleiter des n- Typs besteht;

eine erste Mantelschicht (3) auf dem Substrat (1) gebildet ist und aus einem Halbleiter des n- Typs besteht;

die Aktivierungsschicht (4) auf der ersten Mantelschicht (3) gebildet ist und aus einem nicht dotierten Halbleitermaterial zur Lichtausbreitung in einem ersten Ausbreitungsart (30) besteht;

eine zweite Mantelschicht (5) auf der Aktivierungsschicht (4) gebildet ist und aus einem Halbleitermaterial des p- Typs besteht;

ein Wellenleiter (6) auf der ersten Mantelschicht (5) gebildet ist und aus einem Halbleitermaterial des p- Typs besteht;

die Wellenleitschicht (6) Licht in einer zweiten Ausbreitungsart (31) ausbreitet, die sich von der ersten Ausbreitungsart (30) unterscheidet;

eine dritte Mantelschicht (7) auf der Wellenleitschicht (6) gebildet ist und aus einem Halbleitermaterial des p- Typs besteht;

die Elektrode (13) auf der dritten Mantelschicht (7) gebildet ist;

eine Elektrode (14) des n- Typs auf einer Bodenoberfläche des Substrats (1) gebildet ist und bei dem das Dämpfungsmittel ein Beugungsgitter (9; 51) enthält, das in einem die erste Ausbreitungsart (30) und die zweite Ausbreitungsart (31) überlappenden Bereich gebildet ist;

das optische Beugungsgitter (9; 51), das durch die Aktivierungsschicht (4) auf die Wellenleitschicht (6) ausgebreitete Licht koppelt, wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist und bei dem

das auf die Wellenleitschicht (6) gekoppelte Licht von dem durch die Aktivierungsschicht verstärkten Licht getrennt wird.

5. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dessen Dämpfungsmittel eine optische Wellenleitschicht (6) enthält, die auf der Aktivierungsschicht (4) auf dem Substrat (1) und einem optischen Gitterkoppler (9; 51) schichtweise angeordnet ist, um das durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreitete Licht zu koppeln, wobei das Licht die Wellenlänge in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist.

8. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dessen Aktivierungsschicht (4) einen Wellenleiter eines ersten Kanaltyps aufweist, durch den das zu verstärkende Licht ausgebreitet wird, und

dessen Dämpfungsmittel einen Wellenleiter (62) eines zweiten Kanaltyps enthält, der in einem Abschnitt der Aktivierungsschicht (4) gebildet ist und der keine Verstärkungsfunktion aufweist, und

einen optischen Richtkoppler (61) zur Kopplung des durch den Wellenleiter des ersten Kanaltyps (4) ausgebreitete Licht auf den Wellenleiter (62) des zweiten Kanaltyps koppelt, wobei das Licht die Wellenlänge in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist.

Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dessen Aktivierungsschicht (4) einen Wellenleiter des Kanaltyps aufweist, der das zu verstärkende Licht ausbreitet und

dessen Dämpfungsmittel einerseits einen Wellenleiter des Halbleiterstabtyps, der außerhalb des Wellenleiters (4) des Kanaltyps gebildet ist, und der keine Verstärkungsfunktion aufweist und andrerseits

ein optisches Gitter (71) zur Beugung des durch den Wellenleiter des Kanaltyps ausgebreiteten Lichts enthält, um das Licht auf den Wellenleiter des Halbleiterstabtyps zu koppeln, wobei das Licht die Wellenlänge in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist.

8. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dessen Dämpfungsmittel einen Lichtabsorbtionsbereich (81) aufweist, der auf einem Abschnitt der Aktivierungsschicht (4) gebildet ist, um das Licht mit der Wellenlänge in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs zu absorbieren.

9. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 3, der des weiteren ausgestattet ist mit:

einer ersten, einer zweiten und einer dritten Mantelschicht (3, 5, 7);

wobei die erste Mantelschicht (3), die Aktivierungsschicht (4), die zweite Mantelschicht (5), die Wellenleitschicht (6) und die dritte Mantelschicht (7) auf dem Substrat (1) in dieser Reihenfolge schichtweise angeordnet sind.

10. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 4 oder 9, dessen optisches Beugungsgitter (9; 51) auf einer Grenzoberfläche zwischen der zweiten Mantelschicht (5) und der Wellenleitschicht (6) gebildet ist.

11. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 4 oder 9, dessen dritte Mantelschicht (7) und dessen Wellenleitschicht (6) an ihren gegenüberstehenden Enden in Lichtausbreitungsrichtung abgeätzt sind.

12. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 4 oder 9, bei dem der Abschnitt der ersten Mantelschicht (3), die Antivierungsschicht (4), die zweite Mantelschicht (5), die Wellenleitschicht (6) und die dritte Mantelschicht (7) der MesaÄtzung mit Ausnahme eines sich in Richtung der Lichtausbreitung erstreckenden Streifenbereichs unterzogen wurde, und bei dem

eingebettete Schichten (10, 11) auf den gegenüberstehenden Seiten des Mesa gebildet sind.

13. Halbleiter- Lichtverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 3, 4, 9 bis 12, dessen Aktivierungsschicht (4) und dessen Wellenleitschicht (6) eine Multiquanten- Quellstruktur aufweist.

14. Halbleiter- Lichtverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 3, 4, 9 bis 13, dessen Wellenleitschicht (6) gebogen ist, so daß eine Entfernung von der Aktivierungsschicht (4) im Zentrum kürzer und an den gegenüberstehenden Enden länger ist.

15. Halbleiter- Lichtverstärker nach Anspruch 3, 4, 9 bis 14, für den

β&sub1;(λ) - β&sub2;(λ) = 2π/Λ

gilt, wobei eine Wellenlänge des Abschnitts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs ist, β&sub1;(λ) eine Ausbreitungskonstante in der ersten Ausbreitungsart (30), β&sub2;(λ) eine Ausbreitungskonstante in der zweiten Ausbreitungsart (31) ist und Λ ein Abstand des optischen Beugungsgitters (9, 51) ist.

16. Halbleitermaterial nach Anspruch 15, für das

wobei E&sub1; eine elektrische Feldverteilung in der ersten Ausbreitungsart (30) ist, E&sub2; eine elektrische Feldverteilung in der zweiten Ausbreitungsart (31) ist, A&sub1;(x) eine Komponente unter Fourier- Progessionsentwicklung des optischen Beugungsgitters (9; 51) gemäß einem primär gebeugten Licht und L eine Länge des optischen Beugungsgitters (9, 51) ist.

17. Halbleiter- Lichtverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16, dessen Substrat (1) und dessen Schichten aus GaAs bzw. AlGaAs gebildet sind.

18. Lichtübertragungssystem mit:

(a) eine Vielzahl von Anschlüssen (23&sub1; bis 23n), die jeweils wenigstens einen Lichtsender und einen Lichtempfänger enthalten;

(b) eine Lichtübertragungsleitung (24) zur Verbindung der Anschlüsse (23&sub1; bis 23n); und

(c) einen Halbleiter- Lichtverstärker (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 17, der im Verlauf der Lichtübertragungsleitung (24) zur Verstärkung eines durch die Lichtübertragungsleitung (24) übertragenen Lichtsignals dient.

19. Verfahren zur Lichtverstärkung unter Verwendung eines Halbleiter- Lichtverstärkers (25) aus einem Substrat (1), einer auf dem Substrat (1) gebildeten Halbleiter- Aktivierungsschicht (4), einer Elektrode (13) zur Stromversorgung wenigstens eines Abschnitts der Aktivierungsschicht (4) und aus einem Dämpfungsmittel (9, 51; 61; 71; 81), das dem Abschnitt der Lichtausbreitung durch die Aktivierungsschicht (4) eine Dämpfung vermittelt, mit den Verfahrensschritten:

Belichtung der Aktivierungsschicht (4);

Ausbreitung des eintretenden Lichts durch die Aktivierungsschicht (4);

Anlegen eines Stromes von der Elektrode (13) an die Aktivierungsschicht (4) zur Verstärkung des durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreiteten Lichtes, dessen Wellenlänge innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; wobei

die Aktivierungsschicht (4) ein nicht abgeflachtes Verstärkungsspektrum in dem vorbestimmten Wellenlängennereich aufweist;

Einfügen einer Dämpfung mit den Dämpfungsmitteln (9, 6; 51; 61, 62; 71; 81) zur Bedämpfung der Lichtausbreitung durch die Aktivierungsschicht (4), wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs aufweist; und mit dem Verfahrens schritt

Ausbringen des von der Aktivierungsschicht (4) verstärkten Lichtes, wobei der einem Wellenlängenbereich zugehörige Abschnitt eine relativ hohe Verstärkung im Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht (4) aufweist;

Begradigung eines Verstärkungsspektrums des von der Aktivierungsschicht (4) abgegebenen Lichts für das der Aktivierungsschicht eintretende Licht innerhalb des Abschnitts des vorbestimmten Wellenlängenbereichs bezogen auf das Verstärkungsspektrum der Aktivierungsschicht (4) durch Einfügen der Lichtdämpfung in dem Abschnitt des vorbestimmten Wellenlängenbereichs.

20. Verfahren zur Lichtverstärkung nach Anspruch 19, dessen Halbleiter- Lichtverstärker (25) des weiteren eine Wellenleitschicht (6) - enthält, die auf dem Substrat (1) gebildet ist, um auf der Aktivierungsschicht (4) der Dicke nach geschichtet zu werden, und wobei das Dämpfungsmittel ein optisches Beugungsgitter (9; 51) zur optischen Kopplung der Aktivierungsschicht (4) an die Wellenleitschicht (6) enthält, mit folgenden Verfahrensschritten:

Kopplung des durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreiteten Lichts auf die Wellenleitschicht (6) durch das optische Beugungsgitter (9; 51), wobei das Licht eine Wellenlänge in einem Abschnitt des vorbestimmten Bereichs aufweist;

Verstärken des restlichen, durch die Aktivierungsschicht (4) ausgebreiteten Lichts, das sich von dem auf die Wellenleitschicht (6) gerichteten unterscheidet.