JP2000124554A - 高消光比半導体光増幅器及びそれを用いた光スイッチ - Google Patents
高消光比半導体光増幅器及びそれを用いた光スイッチInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より高利得で、より高消光比の高消光比半導
体光増幅器及びそれを用いた光スイッチを提供する。 【解決手段】 半導体基板１の上にスラブ状の下部クラ
ッド層２と活性層３とが順次積層され、この活性層３の
上にこの活性層３より幅が狭くかつ長さ方向の少なくと
も１箇所で幅方向に曲った上部クラッド層１３が積層さ
れ、この上部クラッド層１３の上にコンタクト層１４が
積層され、これら上部クラッド層１３及びコンタクト層
１４の幅方向両側部に酸化膜１５とポリマ層１６とが設
けられ、このコンタクト層１４の上に上部電極９が設け
られ、前記半導体基板１の下に下部電極８が設けられて
いる。活性層３内の信号光は、上部クラッド層１３の直
下の活性層３内に閉じ込められて伝搬する。
体光増幅器及びそれを用いた光スイッチを提供する。 【解決手段】 半導体基板１の上にスラブ状の下部クラ
ッド層２と活性層３とが順次積層され、この活性層３の
上にこの活性層３より幅が狭くかつ長さ方向の少なくと
も１箇所で幅方向に曲った上部クラッド層１３が積層さ
れ、この上部クラッド層１３の上にコンタクト層１４が
積層され、これら上部クラッド層１３及びコンタクト層
１４の幅方向両側部に酸化膜１５とポリマ層１６とが設
けられ、このコンタクト層１４の上に上部電極９が設け
られ、前記半導体基板１の下に下部電極８が設けられて
いる。活性層３内の信号光は、上部クラッド層１３の直
下の活性層３内に閉じ込められて伝搬する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、注入電流によりオ
ン状態とオフ状態とを切り替える半導体光増幅器に係
り、特に、より高利得で、より高消光比の高消光比半導
体光増幅器及びそれを用いた光スイッチに関するもので
ある。
ン状態とオフ状態とを切り替える半導体光増幅器に係
り、特に、より高利得で、より高消光比の高消光比半導
体光増幅器及びそれを用いた光スイッチに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体光増幅器を光伝送路の途中に挿入
し、その半導体光増幅器に注入電流を流したいわゆるオ
ン状態と注入電流を流さないいわゆるオフ状態とを切り
替え、オフ状態における高い消光比特性を利用したゲー
ト型光スイッチが注目されている。
し、その半導体光増幅器に注入電流を流したいわゆるオ
ン状態と注入電流を流さないいわゆるオフ状態とを切り
替え、オフ状態における高い消光比特性を利用したゲー
ト型光スイッチが注目されている。
【０００３】図１１は、従来の埋込型半導体光増幅器の
概略構造を示したものである。この半導体光増幅器は、
半導体基板である所定の幅及び長さを有するＩｎＰ（ｎ
+ ）基板１上に下部クラッド層としてのＩｎＰ（ｎ）ク
ラッド層２が積層され、このＩｎＰ（ｎ）クラッド層２
上にＩｎＰ（ｎ+ ）基板１及びＩｎＰ（ｎ）クラッド層
２よりも幅の狭い略矩形断面形状を有する活性層３が積
層され、この活性層３上に上部クラッド層としてのＩｎ
Ｐ（ｐ）クラッド層４及びＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
５が順次積層され、これら活性層３、ＩｎＰ（ｐ）クラ
ッド層４及びＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５の幅方向両
側部にＩｎＰ（ｐ）埋込み層６及びＩｎＰ（ｎ）埋込み
層７が順次積層された構造を有している。そして、Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層５及びＩｎＰ（ｎ）埋込み層７
の上面を覆うように上部電極９が設けられ、ＩｎＰ（ｎ
+ ）基板１の下には下部電極８が設けられている。信号
光を入出射するための長さ方向の両端面には、無反射コ
ーティング層（図示せず）が設けられている。
概略構造を示したものである。この半導体光増幅器は、
半導体基板である所定の幅及び長さを有するＩｎＰ（ｎ
+ ）基板１上に下部クラッド層としてのＩｎＰ（ｎ）ク
ラッド層２が積層され、このＩｎＰ（ｎ）クラッド層２
上にＩｎＰ（ｎ+ ）基板１及びＩｎＰ（ｎ）クラッド層
２よりも幅の狭い略矩形断面形状を有する活性層３が積
層され、この活性層３上に上部クラッド層としてのＩｎ
Ｐ（ｐ）クラッド層４及びＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
５が順次積層され、これら活性層３、ＩｎＰ（ｐ）クラ
ッド層４及びＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５の幅方向両
側部にＩｎＰ（ｐ）埋込み層６及びＩｎＰ（ｎ）埋込み
層７が順次積層された構造を有している。そして、Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層５及びＩｎＰ（ｎ）埋込み層７
の上面を覆うように上部電極９が設けられ、ＩｎＰ（ｎ
+ ）基板１の下には下部電極８が設けられている。信号
光を入出射するための長さ方向の両端面には、無反射コ
ーティング層（図示せず）が設けられている。
【０００４】この半導体光増幅器の動作は、上部電極９
に設けた電流注入端子１０より下部電極８方向にしきい
値電流以下の順方向電流Ｉｋを注入しておき、無反射コ
ーティング層が設けられた両端面にそれぞれ光伝送路の
光ファイバ（図示せず）を突き合わせ、一方の光ファイ
バから信号光を入射させると、この信号光が活性層３内
を伝搬し、他方の光ファイバから増幅された信号光が取
り出されることになる。このように信号光が取り出せる
状態をオン状態と言う。これに対し、オフ状態は、注入
電流を断にした状態であり、このオフ状態では、入射さ
れた信号光が半導体光増幅器内で光吸収されて減衰して
しまう。オン状態で取り出される信号光とオフ状態で取
り出される信号光との比を消光比と呼び、半導体光増幅
器では高い消光比が実現される。この特性により半導体
光増幅器をゲート型光スイッチ（光ゲートスイッチ、ゲ
ート回路とも言う）として用いることができる。
に設けた電流注入端子１０より下部電極８方向にしきい
値電流以下の順方向電流Ｉｋを注入しておき、無反射コ
ーティング層が設けられた両端面にそれぞれ光伝送路の
光ファイバ（図示せず）を突き合わせ、一方の光ファイ
バから信号光を入射させると、この信号光が活性層３内
を伝搬し、他方の光ファイバから増幅された信号光が取
り出されることになる。このように信号光が取り出せる
状態をオン状態と言う。これに対し、オフ状態は、注入
電流を断にした状態であり、このオフ状態では、入射さ
れた信号光が半導体光増幅器内で光吸収されて減衰して
しまう。オン状態で取り出される信号光とオフ状態で取
り出される信号光との比を消光比と呼び、半導体光増幅
器では高い消光比が実現される。この特性により半導体
光増幅器をゲート型光スイッチ（光ゲートスイッチ、ゲ
ート回路とも言う）として用いることができる。
【０００５】ところが、この消光比は活性層３の形状に
よって値が大きく異なることが知られている。即ち、図
１１の半導体光増幅器のＩｎＰ（ｎ+ ）基板１の基板面
に平行なＡ−Ａ断面を図１２（ａ）に示すと、活性層３
は長さ方向の両端間に一直線状に形成されていることが
分かる。このような活性層３の構造の場合、光ファイバ
内（図示せず）を伝搬してきた信号光１１−１が活性層
３内に入射し、増幅された信号光１１−２が取り出され
るが、入射された信号光１１−１は活性層３内ばかりで
なく、ＩｎＰ（ｎ）クラッド層２やＩｎＰ（ｐ）クラッ
ド層４やＩｎＰ（ｎ+ ）基板１を通って出射側の光ファ
イバに取り込まれる。このようにクラッド層２，４や基
板１内を伝搬する信号光は、ゲート回路がオフ状態のと
きには漏れ光となる。漏れ光があると消光比は劣化す
る。この結果、例えば消光比が３５ｄＢ〜４５ｄＢにな
ってしまう。これに対して図１２（ｂ）に示すように、
活性層３を略Ｓ字状に形成し、入射側の光ファイバと出
射側の光ファイバとが一直線上に位置しないようにして
おくと、クラッド層２，４や基板１内を伝搬する不要光
は、出射側の光ファイバに取り込まれることがない。こ
のため、消光比は図１２（ａ）の構造とした場合より改
善され、５０ｄＢ以上の値が得られると報告されてい
る。
よって値が大きく異なることが知られている。即ち、図
１１の半導体光増幅器のＩｎＰ（ｎ+ ）基板１の基板面
に平行なＡ−Ａ断面を図１２（ａ）に示すと、活性層３
は長さ方向の両端間に一直線状に形成されていることが
分かる。このような活性層３の構造の場合、光ファイバ
内（図示せず）を伝搬してきた信号光１１−１が活性層
３内に入射し、増幅された信号光１１−２が取り出され
るが、入射された信号光１１−１は活性層３内ばかりで
なく、ＩｎＰ（ｎ）クラッド層２やＩｎＰ（ｐ）クラッ
ド層４やＩｎＰ（ｎ+ ）基板１を通って出射側の光ファ
イバに取り込まれる。このようにクラッド層２，４や基
板１内を伝搬する信号光は、ゲート回路がオフ状態のと
きには漏れ光となる。漏れ光があると消光比は劣化す
る。この結果、例えば消光比が３５ｄＢ〜４５ｄＢにな
ってしまう。これに対して図１２（ｂ）に示すように、
活性層３を略Ｓ字状に形成し、入射側の光ファイバと出
射側の光ファイバとが一直線上に位置しないようにして
おくと、クラッド層２，４や基板１内を伝搬する不要光
は、出射側の光ファイバに取り込まれることがない。こ
のため、消光比は図１２（ａ）の構造とした場合より改
善され、５０ｄＢ以上の値が得られると報告されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体光増幅器
には、まだ、次のような課題が残されている。
には、まだ、次のような課題が残されている。
【０００７】（１）クラッド層２よりも幅の狭い矩形断
面形状を有する活性層３を形成するには、ドライエッチ
ング技術が用いられる。その際、活性層３の幅方向両側
の側面がエッチングにより荒れてしまう。側面の荒れは
光散乱損失を誘引し、この光散乱損失が半導体光増幅器
の高利得化を妨げている。また、側面の荒れにより、活
性層３内への信号光の閉じ込めが低下し、このことが半
導体光増幅器の高利得化の妨げになると共にクラッド層
２，４内の不要光の増大につながり、消光比の向上を妨
げている。
面形状を有する活性層３を形成するには、ドライエッチ
ング技術が用いられる。その際、活性層３の幅方向両側
の側面がエッチングにより荒れてしまう。側面の荒れは
光散乱損失を誘引し、この光散乱損失が半導体光増幅器
の高利得化を妨げている。また、側面の荒れにより、活
性層３内への信号光の閉じ込めが低下し、このことが半
導体光増幅器の高利得化の妨げになると共にクラッド層
２，４内の不要光の増大につながり、消光比の向上を妨
げている。
【０００８】（２）幅の狭い活性層３を形成した後で、
この活性層３を覆うようにクラッド層４を結晶成長によ
り形成することになる。このとき、クラッド層４で活性
層３を埋め込むことが難しく、界面での不均一性を招き
やすい。界面での不均一性が生じると、高利得化や高消
光比化の妨げになる。また、費用のかかる結晶成長を２
回も行なわなければならないために、半導体光増幅器は
高価な光部品になってしまう。
この活性層３を覆うようにクラッド層４を結晶成長によ
り形成することになる。このとき、クラッド層４で活性
層３を埋め込むことが難しく、界面での不均一性を招き
やすい。界面での不均一性が生じると、高利得化や高消
光比化の妨げになる。また、費用のかかる結晶成長を２
回も行なわなければならないために、半導体光増幅器は
高価な光部品になってしまう。
【０００９】（３）高消光比化を図るために図１２
（ｂ）のように活性層３をＳ字状に形成すると、活性層
３の幅方向両側の側面が不連続になる。即ち、活性層３
が幅方向に折れ曲っていると光軸ずれが生じてしまい、
このように光軸ずれが生じた状態を側面が不連続である
と言う。曲り方が連続的（曲線的）であっても厳密には
側面が不連続となる。このように活性層３の側面が不連
続であると、半導体光増幅器の高利得化の妨げとなる。
（ｂ）のように活性層３をＳ字状に形成すると、活性層
３の幅方向両側の側面が不連続になる。即ち、活性層３
が幅方向に折れ曲っていると光軸ずれが生じてしまい、
このように光軸ずれが生じた状態を側面が不連続である
と言う。曲り方が連続的（曲線的）であっても厳密には
側面が不連続となる。このように活性層３の側面が不連
続であると、半導体光増幅器の高利得化の妨げとなる。
【００１０】（４）活性層３をクラッド層２よりも幅の
狭い矩形断面形状に加工するためには、活性層３の上に
フォトマスクを形成して加工しなければならない。ま
た、活性層３の表面は、一度、大気にさらされる。この
ため、不純物が活性層３の表面に付着することがある。
活性層３に不純物が付着すると、半導体光増幅器の高利
得化の妨げとなる。
狭い矩形断面形状に加工するためには、活性層３の上に
フォトマスクを形成して加工しなければならない。ま
た、活性層３の表面は、一度、大気にさらされる。この
ため、不純物が活性層３の表面に付着することがある。
活性層３に不純物が付着すると、半導体光増幅器の高利
得化の妨げとなる。
【００１１】（５）半導体光増幅器の長さは５００μｍ
〜７００μｍ、幅は５００μｍ程度である。活性層３を
Ｓ字状に形成するには、曲げの曲率半径Ｒが２００μｍ
〜３００μｍ程度の小さい曲率半径Ｒとなる。このため
曲率は大きくなる。このような大きい曲率で活性層３が
曲げられ、しかも、活性層３の側面が荒れていて、不均
一な場合には、光散乱損が大きくなり、半導体光増幅器
の高利得化は難しくなる。
〜７００μｍ、幅は５００μｍ程度である。活性層３を
Ｓ字状に形成するには、曲げの曲率半径Ｒが２００μｍ
〜３００μｍ程度の小さい曲率半径Ｒとなる。このため
曲率は大きくなる。このような大きい曲率で活性層３が
曲げられ、しかも、活性層３の側面が荒れていて、不均
一な場合には、光散乱損が大きくなり、半導体光増幅器
の高利得化は難しくなる。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、より高利得で、より高消光比の高消光比半導体光増
幅器及びそれを用いた光スイッチを提供することにあ
る。
し、より高利得で、より高消光比の高消光比半導体光増
幅器及びそれを用いた光スイッチを提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の高消光比半導体光増幅器は、半導体基板の上
にスラブ状の下部クラッド層と活性層とが順次積層さ
れ、この活性層の上にこの活性層より幅が狭くかつ長さ
方向の少なくとも１箇所で幅方向に曲った上部クラッド
層が積層され、この上部クラッド層の上にコンタクト層
が積層され、これら上部クラッド層及びコンタクト層の
幅方向両側部に酸化膜とポリマ層とが設けられ、信号光
の入射端面および出射端面に無反射コーティング層が形
成され、このコンタクト層の上に上部電極が設けられ、
前記半導体基板の下に下部電極が設けられているもので
ある。
に本発明の高消光比半導体光増幅器は、半導体基板の上
にスラブ状の下部クラッド層と活性層とが順次積層さ
れ、この活性層の上にこの活性層より幅が狭くかつ長さ
方向の少なくとも１箇所で幅方向に曲った上部クラッド
層が積層され、この上部クラッド層の上にコンタクト層
が積層され、これら上部クラッド層及びコンタクト層の
幅方向両側部に酸化膜とポリマ層とが設けられ、信号光
の入射端面および出射端面に無反射コーティング層が形
成され、このコンタクト層の上に上部電極が設けられ、
前記半導体基板の下に下部電極が設けられているもので
ある。
【００１４】前記活性層と前記上部クラッド層との間に
スラブ状の上部クラッド層が挿入されていてもよい。
スラブ状の上部クラッド層が挿入されていてもよい。
【００１５】前記上部クラッド層が前記１箇所とは異な
る箇所で反対方向に曲げられ、この上部クラッド層の長
さ方向両端が互いに平行となる方向に向けられていても
よい。
る箇所で反対方向に曲げられ、この上部クラッド層の長
さ方向両端が互いに平行となる方向に向けられていても
よい。
【００１６】前記酸化膜にＳｉＯ2 が用いられ、前記ポ
リマ層にポリイミドが用いられていてもよい。
リマ層にポリイミドが用いられていてもよい。
【００１７】前記上部クラッド層と前記スラブ状の上部
クラッド層との間に、これらの上部クラッド層とは異な
る材質からなるエッチングストップ層が挿入されていて
もよい。
クラッド層との間に、これらの上部クラッド層とは異な
る材質からなるエッチングストップ層が挿入されていて
もよい。
【００１８】前記上部クラッド層及びコンタクト層の長
さ方向両端の幅がテーパ状に細くなっていてもよい。
さ方向両端の幅がテーパ状に細くなっていてもよい。
【００１９】前記活性層がバルク構造或いは多重量子井
戸構造で構成されていてもよい。
戸構造で構成されていてもよい。
【００２０】前記活性層の上下に光導波路層が設けられ
ていてもよい。
ていてもよい。
【００２１】前記上部電極が電極分離溝によって長さ方
向に分離され、これら分離されたそれぞれの上部電極に
独立して電流を注入可能又は電圧を印加可能に構成され
ていてもよい。
向に分離され、これら分離されたそれぞれの上部電極に
独立して電流を注入可能又は電圧を印加可能に構成され
ていてもよい。
【００２２】前記分離された一方の上部電極には前記活
性層を伝搬する信号光を増幅するための電流が注入さ
れ、他方の上部電極には前記活性層を伝搬する雑音光を
低減させるための電圧が印加されてもよい。
性層を伝搬する信号光を増幅するための電流が注入さ
れ、他方の上部電極には前記活性層を伝搬する雑音光を
低減させるための電圧が印加されてもよい。
【００２３】前記各層の長さ方向両端面が幅方向両側面
との直交面に対し所定角度に傾斜させて設けられていて
もよい。
との直交面に対し所定角度に傾斜させて設けられていて
もよい。
【００２４】また、本発明の光スイッチは、Ｎ（Ｎは整
数≧１）個の入力ポートとＭ（Ｍは整数≧２）個の出力
ポートとを有する光分岐回路の前記Ｍ個の出力ポートの
側にそれぞれ上記いずれかの高消光比半導体光増幅器を
設けたものである。
数≧１）個の入力ポートとＭ（Ｍは整数≧２）個の出力
ポートとを有する光分岐回路の前記Ｍ個の出力ポートの
側にそれぞれ上記いずれかの高消光比半導体光増幅器を
設けたものである。
【００２５】また、本発明の光スイッチは、Ｎ（Ｎは整
数≧１）個の入力ポートとＭ（Ｍは整数≧２）個の出力
ポートとを有する第一光分岐回路の前記Ｍ個の出力ポー
トと、Ｍ個の入力ポートとＮ個の出力ポートとを有する
第二光分岐回路の前記Ｍ個の入力ポートとの間に、それ
ぞれ上記いずれかの高消光比半導体光増幅器を設けたも
のである。
数≧１）個の入力ポートとＭ（Ｍは整数≧２）個の出力
ポートとを有する第一光分岐回路の前記Ｍ個の出力ポー
トと、Ｍ個の入力ポートとＮ個の出力ポートとを有する
第二光分岐回路の前記Ｍ個の入力ポートとの間に、それ
ぞれ上記いずれかの高消光比半導体光増幅器を設けたも
のである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２７】図１に本発明の第一の実施形態による半導
体光増幅器を示す。図１（ａ）は、長さ方向の端面に対
して平行な断面を示す横断面図、図１（ｂ）は、基板面
に対して平行な断面、即ちＡ−Ａ断面を示す平断面図、
図１（ｃ）は長さ方向に沿った断面、即ちＢ−Ｂ断面を
示す側断面図である。
体光増幅器を示す。図１（ａ）は、長さ方向の端面に対
して平行な断面を示す横断面図、図１（ｂ）は、基板面
に対して平行な断面、即ちＡ−Ａ断面を示す平断面図、
図１（ｃ）は長さ方向に沿った断面、即ちＢ−Ｂ断面を
示す側断面図である。
【００２８】この半導体光増幅器は、半導体基板である
所定の幅及び長さの四辺形に形成されたＩｎＰ（ｎ+ ）
基板１上に約１．３μｍの厚さのＩｎＰ（ｎ）下部クラ
ッド層２が積層され、このＩｎＰ（ｎ）クラッド層２上
に約２５０ｎｍの厚さの活性層（ＩｎＧａＡｓＰ層）３
が積層されている。これら下部クラッド層２及び活性層
３は、基板１と同幅同長の平坦な形状、即ちスラブ状に
形成されている。この活性層３上には、活性層３より幅
が狭い上部クラッド層１３がリッジを形成するように積
層されている。上部クラッド層１３の幅は直線部１９−
１，１９−２及び斜め直線部２０において、２〜５μｍ
とするのが好ましく、約３μｍ程度とするのが最も好ま
しい。上部クラッド層１３の高さは約１．３μｍとし
た。この上部クラッド層１３は、活性層３上の長さ方向
の一端より活性層３の側辺と平行な方向に延出され、途
中の１箇所で幅方向に屈曲されて活性層３の側辺に対し
て斜めに延出され、さらに他の箇所で反対方向に屈曲さ
れ、長さ方向の反対端まで活性層３の側辺と平行な方向
に延出されている。また、上部クラッド層１３は、長さ
方向両端において幅がテーパ状に漸減されて細く形成さ
れている。上部クラッド層１３は、テーパ部１８−１、
直線部１９−１、斜め直線部２０、直線部１９−２、テ
ーパ部１８−２により構成されていることになる。テー
パ部１８−１，１８−２の長さは、それぞれ５０〜３０
０μｍの範囲とするのが好ましく、直線部１９−１，１
９−２及び斜め直線部２０を合計した長さは３００〜８
００μｍの範囲とするのが好ましい。テーパ部１８−
１．１８−２先端の上部クラッド層の幅は、０〜１μｍ
の範囲とするのが好ましい。
所定の幅及び長さの四辺形に形成されたＩｎＰ（ｎ+ ）
基板１上に約１．３μｍの厚さのＩｎＰ（ｎ）下部クラ
ッド層２が積層され、このＩｎＰ（ｎ）クラッド層２上
に約２５０ｎｍの厚さの活性層（ＩｎＧａＡｓＰ層）３
が積層されている。これら下部クラッド層２及び活性層
３は、基板１と同幅同長の平坦な形状、即ちスラブ状に
形成されている。この活性層３上には、活性層３より幅
が狭い上部クラッド層１３がリッジを形成するように積
層されている。上部クラッド層１３の幅は直線部１９−
１，１９−２及び斜め直線部２０において、２〜５μｍ
とするのが好ましく、約３μｍ程度とするのが最も好ま
しい。上部クラッド層１３の高さは約１．３μｍとし
た。この上部クラッド層１３は、活性層３上の長さ方向
の一端より活性層３の側辺と平行な方向に延出され、途
中の１箇所で幅方向に屈曲されて活性層３の側辺に対し
て斜めに延出され、さらに他の箇所で反対方向に屈曲さ
れ、長さ方向の反対端まで活性層３の側辺と平行な方向
に延出されている。また、上部クラッド層１３は、長さ
方向両端において幅がテーパ状に漸減されて細く形成さ
れている。上部クラッド層１３は、テーパ部１８−１、
直線部１９−１、斜め直線部２０、直線部１９−２、テ
ーパ部１８−２により構成されていることになる。テー
パ部１８−１，１８−２の長さは、それぞれ５０〜３０
０μｍの範囲とするのが好ましく、直線部１９−１，１
９−２及び斜め直線部２０を合計した長さは３００〜８
００μｍの範囲とするのが好ましい。テーパ部１８−
１．１８−２先端の上部クラッド層の幅は、０〜１μｍ
の範囲とするのが好ましい。
【００２９】この上部クラッド層１３上には、ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１４が積層され、さらにこのコンタ
クト層１４上には、上部電極９が設けられている。これ
らコンタクト層１４及び上部電極９は、上部クラッド層
１３の曲げ形状に沿わせて曲げられている。上記活性層
３より幅が狭い上部クラッド層１３の幅方向両側面には
耐湿性向上用のＳｉＯ2 層（酸化膜）１５が形成され、
このＳｉＯ2 層は上部クラッド層１３の側面から連続し
て活性層３の上面にも形成されている。ＳｉＯ2 層の側
面及び上面に沿わせてポリイミド膜（ポリマ層）１６が
設けられている。基板１の下には下部電極８が設けられ
ている。信号光を入出射するための長さ方向の両端面に
は、無反射コーティング層１７−１，１７−２が設けら
れている。
ＡｓＰコンタクト層１４が積層され、さらにこのコンタ
クト層１４上には、上部電極９が設けられている。これ
らコンタクト層１４及び上部電極９は、上部クラッド層
１３の曲げ形状に沿わせて曲げられている。上記活性層
３より幅が狭い上部クラッド層１３の幅方向両側面には
耐湿性向上用のＳｉＯ2 層（酸化膜）１５が形成され、
このＳｉＯ2 層は上部クラッド層１３の側面から連続し
て活性層３の上面にも形成されている。ＳｉＯ2 層の側
面及び上面に沿わせてポリイミド膜（ポリマ層）１６が
設けられている。基板１の下には下部電極８が設けられ
ている。信号光を入出射するための長さ方向の両端面に
は、無反射コーティング層１７−１，１７−２が設けら
れている。
【００３０】この半導体光増幅器の動作を説明する。半
導体光増幅器の無反射コーティング層１７−１，１７−
２が設けられた両端面にそれぞれ光伝送路の光ファイバ
（図示せず）を突き合わせる。各光ファイバは、上部ク
ラッド層１３の直下位置において活性層３に接続される
ことになる。上部電極９に設けた電流注入端子１０より
下部電極８方向にしきい値電流以下の順方向電流Ｉｋを
注入すると、一方の端面より活性層３内に入射した信号
光１１−１は、上部クラッド層１３の直下の活性層３内
に閉じ込められて伝搬し、増幅される。増幅された信号
光１１−２が他方の端面から出射される。活性層３内で
の幅方向の閉じ込めは、上部クラッド層１３の幅で制御
される。
導体光増幅器の無反射コーティング層１７−１，１７−
２が設けられた両端面にそれぞれ光伝送路の光ファイバ
（図示せず）を突き合わせる。各光ファイバは、上部ク
ラッド層１３の直下位置において活性層３に接続される
ことになる。上部電極９に設けた電流注入端子１０より
下部電極８方向にしきい値電流以下の順方向電流Ｉｋを
注入すると、一方の端面より活性層３内に入射した信号
光１１−１は、上部クラッド層１３の直下の活性層３内
に閉じ込められて伝搬し、増幅される。増幅された信号
光１１−２が他方の端面から出射される。活性層３内で
の幅方向の閉じ込めは、上部クラッド層１３の幅で制御
される。
【００３１】この構成による利点を列記すると、まず、
下部クラッド層２及び活性層３がスラブ状に形成されて
いるので、従来問題になっていたクラッド層４と活性層
３とによる界面の不整（不均一性）がほとんどない。
下部クラッド層２及び活性層３がスラブ状に形成されて
いるので、従来問題になっていたクラッド層４と活性層
３とによる界面の不整（不均一性）がほとんどない。
【００３２】また、従来のように活性層３をクラッド層
２よりも幅の狭い矩形断面形状に加工する必要がないの
で、散乱損失を小さくすることができ、結果的に高利得
化が期待できる。
２よりも幅の狭い矩形断面形状に加工する必要がないの
で、散乱損失を小さくすることができ、結果的に高利得
化が期待できる。
【００３３】また、埋込み層にＳｉＯ2 層とポリイミド
膜１６とを用いているので、この埋込み層は従来のＩｎ
Ｐ系の埋込み層に比して低誘電率であり、この半導体光
増幅器を光スイッチとして用いる場合に高速スイッチン
グ特性を実現することができる。
膜１６とを用いているので、この埋込み層は従来のＩｎ
Ｐ系の埋込み層に比して低誘電率であり、この半導体光
増幅器を光スイッチとして用いる場合に高速スイッチン
グ特性を実現することができる。
【００３４】また、上部クラッド層１３が活性層３より
幅の狭い矩形断面形状に形成され、かつ長さ方向の一端
から他端までの間で一直線状にならないように少なくと
も１箇所で幅方向に曲げて形成されている。信号光は、
上部クラッド層１３の直下の活性層３内に閉じ込められ
て伝搬するので、実質上、上部クラッド層１３と同じ幅
の光ガイドが上部クラッド層１３を上から見た形状に形
成されたことになる。この構成により、高い消光比を実
現することができる。従来のように活性層３の幅を狭く
しかつ活性層３を上から見て曲がっているようにする
と、活性層３に不連続部が多く生じるので、散乱損失や
曲げ損失が増えて結果的に高利得化が実現困難になる。
これに対し、本発明では、活性層３はスラブ状に形成
し、その上の上部クラッド層１３の幅を狭くしかつ上部
クラッド層１３を上から見て曲がっているようにしてい
る。この場合、上部クラッド層１３には不連続部が生じ
るが、活性層３内を伝搬する信号光の不連続は大幅に緩
和され、信号光は連続的に伝搬するので、不要な散乱損
失や曲げ損失はほとんど生じない。よって、高利得特性
を得ることができる。そして、信号光が直線部１９−１
から斜め直線部２０を経て直線部１９−２へと伝搬し、
一端から他端まで一直線状には伝搬しないので、入射側
の光ファイバから活性層３内以外に入射してクラッド層
内や基板内を伝搬していった信号光が出射側の光ファイ
バ内へ漏れ込むことがほとんどない。このため、７０ｄ
Ｂ以上の消光比を得ることができる。
幅の狭い矩形断面形状に形成され、かつ長さ方向の一端
から他端までの間で一直線状にならないように少なくと
も１箇所で幅方向に曲げて形成されている。信号光は、
上部クラッド層１３の直下の活性層３内に閉じ込められ
て伝搬するので、実質上、上部クラッド層１３と同じ幅
の光ガイドが上部クラッド層１３を上から見た形状に形
成されたことになる。この構成により、高い消光比を実
現することができる。従来のように活性層３の幅を狭く
しかつ活性層３を上から見て曲がっているようにする
と、活性層３に不連続部が多く生じるので、散乱損失や
曲げ損失が増えて結果的に高利得化が実現困難になる。
これに対し、本発明では、活性層３はスラブ状に形成
し、その上の上部クラッド層１３の幅を狭くしかつ上部
クラッド層１３を上から見て曲がっているようにしてい
る。この場合、上部クラッド層１３には不連続部が生じ
るが、活性層３内を伝搬する信号光の不連続は大幅に緩
和され、信号光は連続的に伝搬するので、不要な散乱損
失や曲げ損失はほとんど生じない。よって、高利得特性
を得ることができる。そして、信号光が直線部１９−１
から斜め直線部２０を経て直線部１９−２へと伝搬し、
一端から他端まで一直線状には伝搬しないので、入射側
の光ファイバから活性層３内以外に入射してクラッド層
内や基板内を伝搬していった信号光が出射側の光ファイ
バ内へ漏れ込むことがほとんどない。このため、７０ｄ
Ｂ以上の消光比を得ることができる。
【００３５】また、上部クラッド層１３の両端にテーパ
部１８−１，１８−２を設けたことにより、このテーパ
部１８−１，１８−２がモードフィールド径を広げるた
めのスポットサイズ変換部として作用する。従来は、活
性層３にテーパ部を設けていたので、製造プロセスが複
雑になると共にこのテーパ形状を所望したとおりに形成
することが難しく、テーパ部表面の荒れによる散乱損失
の増大等を招いていた。本発明では、活性層３はスラブ
状とし、上部クラッド層１３にテーパ部１８−１，１８
−２を設けたので、上部クラッド層１３の下の活性層３
内を伝搬している信号光の界分布を幅方向だけでなく、
厚み方向にも広げることができる。しかも、テーパ部１
８−１，１８−２におけるテーパ形状の多少の不均一は
活性層３内を伝搬している信号光の散乱損失を誘発しな
い。
部１８−１，１８−２を設けたことにより、このテーパ
部１８−１，１８−２がモードフィールド径を広げるた
めのスポットサイズ変換部として作用する。従来は、活
性層３にテーパ部を設けていたので、製造プロセスが複
雑になると共にこのテーパ形状を所望したとおりに形成
することが難しく、テーパ部表面の荒れによる散乱損失
の増大等を招いていた。本発明では、活性層３はスラブ
状とし、上部クラッド層１３にテーパ部１８−１，１８
−２を設けたので、上部クラッド層１３の下の活性層３
内を伝搬している信号光の界分布を幅方向だけでなく、
厚み方向にも広げることができる。しかも、テーパ部１
８−１，１８−２におけるテーパ形状の多少の不均一は
活性層３内を伝搬している信号光の散乱損失を誘発しな
い。
【００３６】図２に本発明の第二の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００３７】この半導体光増幅器は、図１の半導体光増
幅器において、活性層３と上部クラッド層１３との間に
約７０ｎｍの厚みで形成されてなるスラブ状のＩｎＰ
（ｐ）上部クラッド層１２を設けたものである。ここ
で、スラブ状の上部クラッド層１２を上部第一クラッド
層と呼び、上部クラッド層１３を上部第二クラッド層と
呼ぶことにする。なお、上部第一クラッド層１２と上部
第二クラッド層１３との間には図示しないがエッチング
ストップ層としてＩｎＧａＡｓＰ層が設けられている。
また、この半導体光増幅器では、上部第二クラッド層１
３が幅方向に曲線的に曲げられ、テーパ部１８−１、直
線部１９−１、Ｓ字状曲線部２１、直線部１９−２、テ
ーパ部１８−２により構成されている。
幅器において、活性層３と上部クラッド層１３との間に
約７０ｎｍの厚みで形成されてなるスラブ状のＩｎＰ
（ｐ）上部クラッド層１２を設けたものである。ここ
で、スラブ状の上部クラッド層１２を上部第一クラッド
層と呼び、上部クラッド層１３を上部第二クラッド層と
呼ぶことにする。なお、上部第一クラッド層１２と上部
第二クラッド層１３との間には図示しないがエッチング
ストップ層としてＩｎＧａＡｓＰ層が設けられている。
また、この半導体光増幅器では、上部第二クラッド層１
３が幅方向に曲線的に曲げられ、テーパ部１８−１、直
線部１９−１、Ｓ字状曲線部２１、直線部１９−２、テ
ーパ部１８−２により構成されている。
【００３８】まず、スラブ状の上部第一クラッド層１２
を設けたことによって、下部クラッド層２、活性層３及
び上部第一クラッド層１２が全てスラブ状であり、これ
らの層は同一プロセスで高真空中において順次積層する
ことができる。これにより層間の界面の不均一性はほと
んどなくなり、極低散乱損失特性を得ることができる。
また、活性層３の上下全面にクラッド層２，１２がある
ので、厚み方向への光の閉じ込めがよくなり、幅方向の
閉じ込めは上部第二クラッド層１３の幅によって制御す
ることができる。
を設けたことによって、下部クラッド層２、活性層３及
び上部第一クラッド層１２が全てスラブ状であり、これ
らの層は同一プロセスで高真空中において順次積層する
ことができる。これにより層間の界面の不均一性はほと
んどなくなり、極低散乱損失特性を得ることができる。
また、活性層３の上下全面にクラッド層２，１２がある
ので、厚み方向への光の閉じ込めがよくなり、幅方向の
閉じ込めは上部第二クラッド層１３の幅によって制御す
ることができる。
【００３９】このような活性層３と上部第二クラッド層
１３との間に上部第一クラッド層１２を設けるに際し、
上部第二クラッド層１３と上部第一クラッド層１２との
間にエッチングストップ層を１０数ｎｍの厚みで設け
た。このエッチングストップ層により、上部第二クラッ
ド層１３をエッチングにより幅方向に狭く加工する際
に、上部第一クラッド層１２までエッチングが進行しな
いようにエッチングストップを図ることができる。
１３との間に上部第一クラッド層１２を設けるに際し、
上部第二クラッド層１３と上部第一クラッド層１２との
間にエッチングストップ層を１０数ｎｍの厚みで設け
た。このエッチングストップ層により、上部第二クラッ
ド層１３をエッチングにより幅方向に狭く加工する際
に、上部第一クラッド層１２までエッチングが進行しな
いようにエッチングストップを図ることができる。
【００４０】また、Ｓ字状曲線部２１は、斜め直線部２
０に比し、直線部１９−１，１９−２との接続を滑らか
にして不連続を緩和することができる。
０に比し、直線部１９−１，１９−２との接続を滑らか
にして不連続を緩和することができる。
【００４１】図３に本発明の第三の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００４２】この半導体光増幅器は、図１の半導体光増
幅器に対し２つの相違を有する。まず、図３（ｂ）に示
されるように、信号光を入出射させる長さ方向の両端面
が、幅方向両側面との直交面に対し角度θ傾斜させて設
けられている。ちなみに図１（ｂ）では、信号光を入出
射させる長さ方向の両端面は幅方向両側面との直交面で
ある。この角度θは、３°から１０°の範囲が好まし
い。このように端面に角度θを持たせることにより、端
面に接続される光ファイバと端面との間で生じた反射光
を光ファイバや半導体光増幅器内へ逆方向に伝搬させる
のを抑えることができる。
幅器に対し２つの相違を有する。まず、図３（ｂ）に示
されるように、信号光を入出射させる長さ方向の両端面
が、幅方向両側面との直交面に対し角度θ傾斜させて設
けられている。ちなみに図１（ｂ）では、信号光を入出
射させる長さ方向の両端面は幅方向両側面との直交面で
ある。この角度θは、３°から１０°の範囲が好まし
い。このように端面に角度θを持たせることにより、端
面に接続される光ファイバと端面との間で生じた反射光
を光ファイバや半導体光増幅器内へ逆方向に伝搬させる
のを抑えることができる。
【００４３】次に、図３（ｂ）に示されるように、上部
クラッド層１３の曲げ箇所が増やされ、２つのＳ字状曲
線部２１−１，２１−２及び３つの直線部１９−１，１
９−２，１９−３が設けられていると共に、入射端と出
射端との幅方向の間隔Ｓが光ファイバの外径１２５μｍ
よりも大きくなっている。間隔Ｓが光ファイバ径よりも
大きいことにより、不要な経路（クラッド層内や基板
内）を伝搬してきた信号光が出射側の光ファイバに取り
込まれることがない。また、曲げ箇所を増やしたことに
より、間隔Ｓを非常に大きくしても不要な散乱損失や曲
げ損失の急激な増大を招くことがなく、高利得特性を得
ることができる。
クラッド層１３の曲げ箇所が増やされ、２つのＳ字状曲
線部２１−１，２１−２及び３つの直線部１９−１，１
９−２，１９−３が設けられていると共に、入射端と出
射端との幅方向の間隔Ｓが光ファイバの外径１２５μｍ
よりも大きくなっている。間隔Ｓが光ファイバ径よりも
大きいことにより、不要な経路（クラッド層内や基板
内）を伝搬してきた信号光が出射側の光ファイバに取り
込まれることがない。また、曲げ箇所を増やしたことに
より、間隔Ｓを非常に大きくしても不要な散乱損失や曲
げ損失の急激な増大を招くことがなく、高利得特性を得
ることができる。
【００４４】図４に本発明の第四の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００４５】この半導体光増幅器は、図１の半導体光増
幅器の上部第二クラッド層１３の曲げ形状を変えずに、
活性層３と上部第二クラッド層１３との間に上部第一ク
ラッド層１２を設けたものである。
幅器の上部第二クラッド層１３の曲げ形状を変えずに、
活性層３と上部第二クラッド層１３との間に上部第一ク
ラッド層１２を設けたものである。
【００４６】図５に本発明の第五の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００４７】この半導体光増幅器は、図１の半導体光増
幅器において、上部電極に電極分離溝２２を設けて上部
電極を長さ方向に２つの上部電極９−１，９−２に分離
し、それぞれの上部電極９−１，９−２に独立して電流
Ｉｋ1 ，Ｉｋ2 を端子１０−１，１０−２より注入する
ようにしたものである。２つの上部電極９−１，９−２
に独立して電流を注入することによって増幅利得を制御
することができる。
幅器において、上部電極に電極分離溝２２を設けて上部
電極を長さ方向に２つの上部電極９−１，９−２に分離
し、それぞれの上部電極９−１，９−２に独立して電流
Ｉｋ1 ，Ｉｋ2 を端子１０−１，１０−２より注入する
ようにしたものである。２つの上部電極９−１，９−２
に独立して電流を注入することによって増幅利得を制御
することができる。
【００４８】図６に本発明の第六の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００４９】この半導体光増幅器は、図５の半導体光増
幅器と同様に電極分離溝２２によって上部電極が長さ方
向に２つの上部電極９−１，９−２に分離されている。
ここでは、一方の端子１０−１からはしきい値以下の順
方向電流Ｉｋを注入し、他方の端子２３には逆方向電圧
−Ｖｋを印加する。この半導体光増幅器は、順方向電流
Ｉｋが注入された部分が、活性層３を伝搬する信号光を
増幅する光増幅部となり、逆方向電圧−Ｖｋが印加され
た部分が、光増幅部で増幅された信号光に含まれている
雑音成分を低減させる可飽和吸収部となる。可飽和吸収
部は、クラッド層内や基板内を漏れて伝搬する不要光の
低減にも有効に作用し、その結果、半導体光増幅器の高
消光比、低雑音特性が実現される。
幅器と同様に電極分離溝２２によって上部電極が長さ方
向に２つの上部電極９−１，９−２に分離されている。
ここでは、一方の端子１０−１からはしきい値以下の順
方向電流Ｉｋを注入し、他方の端子２３には逆方向電圧
−Ｖｋを印加する。この半導体光増幅器は、順方向電流
Ｉｋが注入された部分が、活性層３を伝搬する信号光を
増幅する光増幅部となり、逆方向電圧−Ｖｋが印加され
た部分が、光増幅部で増幅された信号光に含まれている
雑音成分を低減させる可飽和吸収部となる。可飽和吸収
部は、クラッド層内や基板内を漏れて伝搬する不要光の
低減にも有効に作用し、その結果、半導体光増幅器の高
消光比、低雑音特性が実現される。
【００５０】図７に本発明の第七の実施形態による半導
体光増幅器を示す。
体光増幅器を示す。
【００５１】この半導体光増幅器は、活性層３として多
重量子井戸構造を用いた活性層２４を設けたものであ
る。このように活性層にバルク構造ではなくて多重量子
井戸構造を用いると、偏波依存性の小さい半導体光増幅
器を実現することができる。多重量子井戸構造として、
例えば、７周期構造を用いるものとし、信号光の波長帯
を１．５μｍ帯とする。７周期構造の詳細は、井戸層
（膜厚約７ｎｍ、ＩｎＧａＡｓ層）とバリア層（膜厚約
８ｎｍ、ＩｎＧａＡｓＰ層）との７周期構造とする。な
お、活性層の層数を増やすと利得が高くなるが、反面、
層数をあまりに増やすとキャリアが注入されにくくな
る。
重量子井戸構造を用いた活性層２４を設けたものであ
る。このように活性層にバルク構造ではなくて多重量子
井戸構造を用いると、偏波依存性の小さい半導体光増幅
器を実現することができる。多重量子井戸構造として、
例えば、７周期構造を用いるものとし、信号光の波長帯
を１．５μｍ帯とする。７周期構造の詳細は、井戸層
（膜厚約７ｎｍ、ＩｎＧａＡｓ層）とバリア層（膜厚約
８ｎｍ、ＩｎＧａＡｓＰ層）との７周期構造とする。な
お、活性層の層数を増やすと利得が高くなるが、反面、
層数をあまりに増やすとキャリアが注入されにくくな
る。
【００５２】本発明の実施形態として活性層の上下に光
導波路層を設けてもよい。活性層の上下に光導波路層を
設けることにより、モードフィールド径を広げることが
できる。例えば、活性層の上の光導波路層には、バンド
ギャップ波長が１．１５μｍで厚さが約０．０５μｍの
ものを用い、活性層の下の光導波路層には、バンドギャ
ップ波長が１．１５μｍで厚さが約０．１５μｍのもの
を用いることにより、より大きなモードフィールド径を
得ることができる。
導波路層を設けてもよい。活性層の上下に光導波路層を
設けることにより、モードフィールド径を広げることが
できる。例えば、活性層の上の光導波路層には、バンド
ギャップ波長が１．１５μｍで厚さが約０．０５μｍの
ものを用い、活性層の下の光導波路層には、バンドギャ
ップ波長が１．１５μｍで厚さが約０．１５μｍのもの
を用いることにより、より大きなモードフィールド径を
得ることができる。
【００５３】本発明は以上の実施形態に限定されるもの
ではない。半導体基板１には、ＩｎＰ以外の材料、例え
ば、ＧａＡｓを用いることができる。酸化膜であるＳｉ
Ｏ2１５には、Ｆ，Ｂ，Ｎなどを添加してもよい。ポリ
マ層であるポリイミド膜１６にもＦを添加して、いっそ
うの低誘電率化を図ることができる。このように低誘電
率化を図ると、寄生容量をさらに小さくすることができ
るので、半導体光増幅器を光ゲートスイッチとして用い
た場合に、より高速の光スイッチングを実現することが
できる。また、図１〜図７において、上部電極９はポリ
イミド膜１６の上にまで広げて形成してもよい。
ではない。半導体基板１には、ＩｎＰ以外の材料、例え
ば、ＧａＡｓを用いることができる。酸化膜であるＳｉ
Ｏ2１５には、Ｆ，Ｂ，Ｎなどを添加してもよい。ポリ
マ層であるポリイミド膜１６にもＦを添加して、いっそ
うの低誘電率化を図ることができる。このように低誘電
率化を図ると、寄生容量をさらに小さくすることができ
るので、半導体光増幅器を光ゲートスイッチとして用い
た場合に、より高速の光スイッチングを実現することが
できる。また、図１〜図７において、上部電極９はポリ
イミド膜１６の上にまで広げて形成してもよい。
【００５４】次に、本発明の高消光比半導体光増幅器を
用いた光デバイスについて説明する。
用いた光デバイスについて説明する。
【００５５】図８に本発明の実施形態による光スイッチ
を示す。
を示す。
【００５６】この光スイッチは、１入力２出力のゲート
型光スイッチであり、１個の入力ポート２８と２個の出
力ポート２９−１，２９−２とを有する光分岐回路２７
の２個の出力ポート２９−１，２９−２にそれぞれ、こ
れまでに説明した高消光比半導体光増幅器２６−１，２
６−２が設けられている。
型光スイッチであり、１個の入力ポート２８と２個の出
力ポート２９−１，２９−２とを有する光分岐回路２７
の２個の出力ポート２９−１，２９−２にそれぞれ、こ
れまでに説明した高消光比半導体光増幅器２６−１，２
６−２が設けられている。
【００５７】光分岐回路２７の入力ポート２８に入射し
た信号光２５−１は、出力ポート２９−１，２９−２に
ほぼ等分配され、高消光比半導体光増幅器２６−１，２
６−２より矢印２５−２のごとく出力されるか、或いは
矢印２５−３のごとく出力される。矢印２５−２，２５
−３のどちらに信号光を出力させるかの切り替えは、高
消光比半導体光増幅器２６−１，２６−２をオン状態か
オフ状態かに制御することにより行われる。オン状態と
オフ状態との制御は、高消光比半導体光増幅器２６−
１，２６−２に順方向電流を注入するか、しないかによ
って行う。
た信号光２５−１は、出力ポート２９−１，２９−２に
ほぼ等分配され、高消光比半導体光増幅器２６−１，２
６−２より矢印２５−２のごとく出力されるか、或いは
矢印２５−３のごとく出力される。矢印２５−２，２５
−３のどちらに信号光を出力させるかの切り替えは、高
消光比半導体光増幅器２６−１，２６−２をオン状態か
オフ状態かに制御することにより行われる。オン状態と
オフ状態との制御は、高消光比半導体光増幅器２６−
１，２６−２に順方向電流を注入するか、しないかによ
って行う。
【００５８】この光スイッチによれば、オフ状態の高消
光比半導体光増幅器の出力側には前述したように不要光
が漏れてこないので、この光スイッチから信号光がほと
んど出力されない。他方、オン状態の出力側には、より
高利得で増幅された信号光が出力されるので、消光比は
７０ｄＢ以上にもなる。このような１入力２出力のゲー
ト型光スイッチを多段に接続してマトリクス光スイッチ
を構成すると、４０ｄＢ以上の高消光比を実現すること
ができる。
光比半導体光増幅器の出力側には前述したように不要光
が漏れてこないので、この光スイッチから信号光がほと
んど出力されない。他方、オン状態の出力側には、より
高利得で増幅された信号光が出力されるので、消光比は
７０ｄＢ以上にもなる。このような１入力２出力のゲー
ト型光スイッチを多段に接続してマトリクス光スイッチ
を構成すると、４０ｄＢ以上の高消光比を実現すること
ができる。
【００５９】図９に別の実施形態による光スイッチを示
す。
す。
【００６０】この光スイッチは、２入力２出力のマトリ
クス型光スイッチであり、２個の入力ポートと２個の出
力ポートとを有する第一光分岐回路２７Ａ，２７Ｂの２
個の出力ポートと、２個の入力ポートと２個の出力ポー
トとを有する第二光分岐回路２７Ｃ，２７Ｄの２個の入
力ポートとの間に、それぞれ高消光比半導体光増幅器２
６−１，２６−２，２６−３，２６−４が設けられてお
り、２つの信号光２５Ａ−１，２５Ｂ−１を種々の組み
合わせで信号光２５Ａ−２，２５Ｂ−２として出力する
ことができる。
クス型光スイッチであり、２個の入力ポートと２個の出
力ポートとを有する第一光分岐回路２７Ａ，２７Ｂの２
個の出力ポートと、２個の入力ポートと２個の出力ポー
トとを有する第二光分岐回路２７Ｃ，２７Ｄの２個の入
力ポートとの間に、それぞれ高消光比半導体光増幅器２
６−１，２６−２，２６−３，２６−４が設けられてお
り、２つの信号光２５Ａ−１，２５Ｂ−１を種々の組み
合わせで信号光２５Ａ−２，２５Ｂ−２として出力する
ことができる。
【００６１】信号光２５Ａ−１（２５Ｂ−１）は、第一
光分岐回路２７Ａ（２７Ｂ）の入力ポート２８Ａ（２８
Ｂ）に入射され、２個の出力ポート２９Ａ−１，２９Ａ
−２（２９Ｂ−１，２９Ｂ−２）にほぼ等分配され、高
消光比半導体光増幅器２６−１，２６−２（２６−３，
２６−４）へ入射される。ここで各半導体光増幅器へ順
方向電流を注入するか、しないかによって各半導体光増
幅器がオン状態かオフ状態かに制御され、各半導体光増
幅器から信号光を出力させるか、させないかが制御され
る。高消光比半導体光増幅器２６−１，２６−３の出力
は第二光分岐回路２７Ｃで合波され、出力ポート２８Ｃ
より信号光２５Ａ−２が出力される。半導体光増幅器２
６−２，２６−４の出力は第二光分岐回路２７Ｄで合波
され、出力ポート２８Ｄより信号光２５Ｂ−２が出力さ
れる。
光分岐回路２７Ａ（２７Ｂ）の入力ポート２８Ａ（２８
Ｂ）に入射され、２個の出力ポート２９Ａ−１，２９Ａ
−２（２９Ｂ−１，２９Ｂ−２）にほぼ等分配され、高
消光比半導体光増幅器２６−１，２６−２（２６−３，
２６−４）へ入射される。ここで各半導体光増幅器へ順
方向電流を注入するか、しないかによって各半導体光増
幅器がオン状態かオフ状態かに制御され、各半導体光増
幅器から信号光を出力させるか、させないかが制御され
る。高消光比半導体光増幅器２６−１，２６−３の出力
は第二光分岐回路２７Ｃで合波され、出力ポート２８Ｃ
より信号光２５Ａ−２が出力される。半導体光増幅器２
６−２，２６−４の出力は第二光分岐回路２７Ｄで合波
され、出力ポート２８Ｄより信号光２５Ｂ−２が出力さ
れる。
【００６２】本発明は、上記実施形態に限定されず、Ｎ
入力Ｎ出力のゲート型マトリクス光スイッチに適用する
ことができる。
入力Ｎ出力のゲート型マトリクス光スイッチに適用する
ことができる。
【００６３】図１０に本発明の高消光比半導体光増幅器
を用いた光デバイスを示す。
を用いた光デバイスを示す。
【００６４】この光デバイスは、波長多重された信号光
から所望の波長の信号光を取り出す光波長選択フィルタ
であり、１入力４出力の光分波器３３と４入力１出力の
光分波器３６（光合波器として使用）との間に半導体光
増幅器２６−１，２６−２，２６−３，２６−４を挿入
したものである。
から所望の波長の信号光を取り出す光波長選択フィルタ
であり、１入力４出力の光分波器３３と４入力１出力の
光分波器３６（光合波器として使用）との間に半導体光
増幅器２６−１，２６−２，２６−３，２６−４を挿入
したものである。
【００６５】波長多重された信号光（波長λ1 ，λ2 ，
λ3 ，λ4 ）３０−１を光分波器３３の入力ポート３１
に入射させると、それぞれの波長の信号光が出力ポート
３２−１，３２−２，３２−３，３２−４へ取り出さ
れ、各半導体光増幅器２６−１，２６−２，２６−３，
２６−４に入射される。選択したい波長に対応する半導
体光増幅器（光ゲート部）をオン状態に制御する。オン
状態に制御された半導体光増幅器のみから信号光が取り
出され、光分波器３６へ送られる。このようにして所望
の波長の信号光３０−２を光分波器３６の出力ポート３
４から出力させることができる。
λ3 ，λ4 ）３０−１を光分波器３３の入力ポート３１
に入射させると、それぞれの波長の信号光が出力ポート
３２−１，３２−２，３２−３，３２−４へ取り出さ
れ、各半導体光増幅器２６−１，２６−２，２６−３，
２６−４に入射される。選択したい波長に対応する半導
体光増幅器（光ゲート部）をオン状態に制御する。オン
状態に制御された半導体光増幅器のみから信号光が取り
出され、光分波器３６へ送られる。このようにして所望
の波長の信号光３０−２を光分波器３６の出力ポート３
４から出力させることができる。
【００６６】この例では、４波長の波長多重信号光を用
いたが、８波長、１６波長、３２波長、４０波長、６４
波長、１２８波長などのように多波長の波長多重信号光
を用いることもできる。
いたが、８波長、１６波長、３２波長、４０波長、６４
波長、１２８波長などのように多波長の波長多重信号光
を用いることもできる。
【００６７】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００６８】（１）スラブ状の活性層がスラブ状の下部
クラッド層及び上部第一クラッド層で覆われ、しかもこ
れら３つの層は高真空に保たれた環境下で順次形成され
るので、層間の界面の不均一性がない。このため散乱損
失が誘引されることがほとんどなく、高利得増幅特性を
得ることができる。
クラッド層及び上部第一クラッド層で覆われ、しかもこ
れら３つの層は高真空に保たれた環境下で順次形成され
るので、層間の界面の不均一性がない。このため散乱損
失が誘引されることがほとんどなく、高利得増幅特性を
得ることができる。
【００６９】（２）活性層内を伝搬する信号光の厚み方
向への閉じ込めが下部クラッド層及び上部第一クラッド
層によって維持され、幅方向への閉じ込めが上部第二ク
ラッド層の幅によって制御される。
向への閉じ込めが下部クラッド層及び上部第一クラッド
層によって維持され、幅方向への閉じ込めが上部第二ク
ラッド層の幅によって制御される。
【００７０】（３）上部第二クラッド層の上から見た形
状パターンが信号光の入射端から出力端へ向けて一直線
状に形成されないので、高消光比を実現することができ
る。また、従来のように幅の狭い活性層を幅方向に曲げ
る構成に比べ、低散乱損失、低曲げ損失、低反射損失が
実現でき、結果的に高利得特性、低反射損失特性が実現
できる。
状パターンが信号光の入射端から出力端へ向けて一直線
状に形成されないので、高消光比を実現することができ
る。また、従来のように幅の狭い活性層を幅方向に曲げ
る構成に比べ、低散乱損失、低曲げ損失、低反射損失が
実現でき、結果的に高利得特性、低反射損失特性が実現
できる。
【００７１】（４）簡単なプロセスで製造することがで
きるので、低コスト化を図ることができる。
きるので、低コスト化を図ることができる。
【００７２】（５）活性層への加工がないので、従来の
ように活性層への加工の途中で不純物が付着したり、表
面が凹凸状に荒れたりして散乱損失を誘引するおそれが
ない。この点でも、高利得特化を図ることができる。
ように活性層への加工の途中で不純物が付着したり、表
面が凹凸状に荒れたりして散乱損失を誘引するおそれが
ない。この点でも、高利得特化を図ることができる。
【００７３】（６）埋込み層として低誘電率の酸化膜と
ポリマ膜とを用いているので、従来のように高誘電率の
ＩｎＰを用いたものに比し、より高速の光スイッチング
特性を持った光ゲート型スイッチを実現することができ
る。
ポリマ膜とを用いているので、従来のように高誘電率の
ＩｎＰを用いたものに比し、より高速の光スイッチング
特性を持った光ゲート型スイッチを実現することができ
る。
【００７４】（７）本発明の高消光比半導体光増幅器を
用いて光ゲート型スイッチや光波長選択フィルタを構成
することにより、高消光比の光デバイスを実現すること
ができる。
用いて光ゲート型スイッチや光波長選択フィルタを構成
することにより、高消光比の光デバイスを実現すること
ができる。
【００７５】（８）上部電極を電極分離溝によって分離
し、それぞれの上部電極に独立して電流を注入して利得
を制御することにより、利得制御型で高消光比の半導体
光増幅器を実現することができる。
し、それぞれの上部電極に独立して電流を注入して利得
を制御することにより、利得制御型で高消光比の半導体
光増幅器を実現することができる。
【００７６】（９）半導体光増幅器に光増幅部と可飽和
吸収部とを設けることにより、より高消光比で低雑音の
半導体光増幅器を実現することができる。
吸収部とを設けることにより、より高消光比で低雑音の
半導体光増幅器を実現することができる。
【図１】本発明の第一の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図２】本発明の第二の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図３】本発明の第三の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図４】本発明の第四の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図５】本発明の第五の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図６】本発明の第六の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図７】本発明の第七の実施形態を示す半導体光増幅器
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
の構造図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面を示す平断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す側断面図
である。
【図８】本発明の実施形態による光スイッチを示す光回
路図である。
路図である。
【図９】本発明の実施形態による光スイッチを示す光回
路図である。
路図である。
【図１０】本発明の実施形態による光波長選択フィルタ
を示す光回路図である。
を示す光回路図である。
【図１１】従来の半導体光増幅器の斜視図である。
【図１２】従来の半導体光増幅器の平断面図である。
１ 半導体基板（基板、ＩｎＰ（ｎ+ ）基板） ２ 下部クラッド層（クラッド層、ＩｎＰ（ｎ）クラッ
ド層） ３ 活性層（ＩｎＧａＡｓＰ層） ８ 下部電極 ９ 上部電極 １２ スラブ状の上部クラッド層（クラッド層、上部第
一クラッド層） １３ 上部クラッド層（クラッド層、上部第二クラッド
層） １４ コンタクト層（ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層） １５ 酸化膜（ＳｉＯ2 層） １６ ポリマ層（ポリイミド膜） １８−１，１８−２ テーパ部
ド層） ３ 活性層（ＩｎＧａＡｓＰ層） ８ 下部電極 ９ 上部電極 １２ スラブ状の上部クラッド層（クラッド層、上部第
一クラッド層） １３ 上部クラッド層（クラッド層、上部第二クラッド
層） １４ コンタクト層（ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層） １５ 酸化膜（ＳｉＯ2 層） １６ ポリマ層（ポリイミド膜） １８−１，１８−２ テーパ部
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板の上にスラブ状の下部クラッ
ド層と活性層とが順次積層され、この活性層の上にこの
活性層より幅が狭くかつ長さ方向の少なくとも１箇所で
幅方向に曲った上部クラッド層が積層され、この上部ク
ラッド層の上にコンタクト層が積層され、これら上部ク
ラッド層及びコンタクト層の幅方向両側部に酸化膜とポ
リマ層とが設けられ、信号光の入射端面および出射端面
に無反射コーティング層が形成され、このコンタクト層
の上に上部電極が設けられ、前記半導体基板の下に下部
電極が設けられていることを特徴とする高消光比半導体
光増幅器。 - 【請求項２】 前記活性層と前記上部クラッド層との間
にスラブ状の上部クラッド層が挿入されていることを特
徴とする請求項１記載の高消光比半導体光増幅器。 - 【請求項３】 前記上部クラッド層が前記１箇所とは異
なる箇所で反対方向に曲げられ、この上部クラッド層の
長さ方向両端が互いに平行となる方向に向けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の高消光比半導体
光増幅器。 - 【請求項４】 前記酸化膜にＳｉＯ2 が用いられ、前記
ポリマ層にポリイミドが用いられていることを特徴とす
る請求項１〜３いずれか記載の高消光比半導体光増幅
器。 - 【請求項５】 前記上部クラッド層と前記スラブ状の上
部クラッド層との間に、これらの上部クラッド層とは異
なる材質からなるエッチングストップ層が挿入されてい
ることを特徴とする請求項２記載の高消光比半導体光増
幅器。 - 【請求項６】 前記上部クラッド層及びコンタクト層の
長さ方向両端の幅がテーパ状に細くなっていることを特
徴とする請求項１〜５いずれか記載の高消光比半導体光
増幅器。 - 【請求項７】 前記活性層がバルク構造或いは多重量子
井戸構造で構成されていることを特徴とする請求項１〜
６いずれか記載の高消光比半導体光増幅器。 - 【請求項８】 前記活性層の上下に光導波路層が設けら
れていることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の
高消光比半導体光増幅器。 - 【請求項９】 前記上部電極が電極分離溝によって長さ
方向に分離され、これら分離されたそれぞれの上部電極
に独立して電流を注入可能又は電圧を印加可能に構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の
高消光比半導体光増幅器。 - 【請求項１０】 前記分離された一方の上部電極には前
記活性層を伝搬する信号光を増幅するための電流が注入
され、他方の上部電極には前記活性層を伝搬する雑音光
を低減させるための電圧が印加されることを特徴とする
請求項９記載の高消光比半導体光増幅器。 - 【請求項１１】 前記各層の長さ方向両端面が幅方向両
側面との直交面に対し所定角度に傾斜させて設けられて
いることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の高
消光比半導体光増幅器。 - 【請求項１２】 Ｎ（Ｎは整数≧１）個の入力ポートと
Ｍ（Ｍは整数≧２）個の出力ポートとを有する光分岐回
路の前記Ｍ個の出力ポートの側にそれぞれ請求項１〜１
０いずれか記載の高消光比半導体光増幅器を設けたこと
を特徴とする光スイッチ。 - 【請求項１３】 Ｎ（Ｎは整数≧１）個の入力ポートと
Ｍ（Ｍは整数≧２）個の出力ポートとを有する第一光分
岐回路の前記Ｍ個の出力ポートと、Ｍ個の入力ポートと
Ｎ個の出力ポートとを有する第二光分岐回路の前記Ｍ個
の入力ポートとの間に、それぞれ請求項１〜１０いずれ
か記載の高消光比半導体光増幅器を設けたことを特徴と
する光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291010A JP2000124554A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 高消光比半導体光増幅器及びそれを用いた光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291010A JP2000124554A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 高消光比半導体光増幅器及びそれを用いた光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124554A true JP2000124554A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17763299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10291010A Pending JP2000124554A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 高消光比半導体光増幅器及びそれを用いた光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000124554A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007073631A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2009016883A (ja) * | 2003-03-31 | 2009-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子および光半導体集積回路 |
| JP2009152605A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Korea Electronics Telecommun | 光増幅器が集積されたスーパーミネッセンスダイオード及びこれを利用した外部共振レーザー |
| JP2012028588A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Fujitsu Ltd | 光増幅モジュール及び光スイッチ装置 |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP10291010A patent/JP2000124554A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009016883A (ja) * | 2003-03-31 | 2009-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子および光半導体集積回路 |
| JP2007073631A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2009152605A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Korea Electronics Telecommun | 光増幅器が集積されたスーパーミネッセンスダイオード及びこれを利用した外部共振レーザー |
| JP2012028588A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Fujitsu Ltd | 光増幅モジュール及び光スイッチ装置 |
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|---|---|---|---|
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