JP2001053392A - 偏波無依存型半導体光増幅器 - Google Patents
偏波無依存型半導体光増幅器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏波無依存型半導体光増幅器に関し、偏波間
の利得差をなくすことと、飽和光出力を増大させること
を両立する。 【解決手段】 偏波無依存型半導体光増幅器を構成する
伸張歪を導入したバルク結晶からなる歪バルク活性層３
の層厚を２０ｎｍ〜９０ｎｍとし、歪量を−０．１０％
〜−０．６０％とする。
の利得差をなくすことと、飽和光出力を増大させること
を両立する。 【解決手段】 偏波無依存型半導体光増幅器を構成する
伸張歪を導入したバルク結晶からなる歪バルク活性層３
の層厚を２０ｎｍ〜９０ｎｍとし、歪量を−０．１０％
〜−０．６０％とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏波無依存型半導
体光増幅器に関するものであり、特に、波長多重（ＷＤ
Ｍ：Wavelength Division Multiplexing）通信方式に用
いる小型且つ低消費電力でファイバ結合飽和光出力の大
きな偏波無依存型半導体光増幅器に関する。
体光増幅器に関するものであり、特に、波長多重（ＷＤ
Ｍ：Wavelength Division Multiplexing）通信方式に用
いる小型且つ低消費電力でファイバ結合飽和光出力の大
きな偏波無依存型半導体光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信需要の飛躍的な増大に対して
波長の異なる複数の信号光を多重化して一本の光ファイ
バで同時に伝達させる波長多重通信システムの開発が進
んでいる。この波長多重通信システムにおいては、合
波、分波のために数多くの光部品が使用されるため、各
光部品の損失によって光信号が減衰することになる。
波長の異なる複数の信号光を多重化して一本の光ファイ
バで同時に伝達させる波長多重通信システムの開発が進
んでいる。この波長多重通信システムにおいては、合
波、分波のために数多くの光部品が使用されるため、各
光部品の損失によって光信号が減衰することになる。
【０００３】このような減衰を補償するために光増幅器
が使用されるが、従来の光ファイバシステムの場合と比
較して非常に数多くの光増幅器が必要とされるため、光
増幅器には小型で低消費電力動作が可能であることが要
求される。
が使用されるが、従来の光ファイバシステムの場合と比
較して非常に数多くの光増幅器が必要とされるため、光
増幅器には小型で低消費電力動作が可能であることが要
求される。
【０００４】また、このようなインラインで使用される
光増幅器には、入力信号光の偏波状態がランダムなため
利得の偏波依存性が小さいこと、入力信号光のパワーレ
ベルの変動が大きいため広い入力ダイナミックレンジを
もつようにファイバ結合飽和光出力が大きいこと、等が
要求される。
光増幅器には、入力信号光の偏波状態がランダムなため
利得の偏波依存性が小さいこと、入力信号光のパワーレ
ベルの変動が大きいため広い入力ダイナミックレンジを
もつようにファイバ結合飽和光出力が大きいこと、等が
要求される。
【０００５】このような各種の光増幅器のうち、半導体
光増幅器（ＳＯＡ：SemiconductorOptical Amplifier）
は、小型且つ低消費電力であり、また、偏波無依存とな
るように設計できるので、波長多重通信システムに用い
る損失補償用光増幅器として期待されている。
光増幅器（ＳＯＡ：SemiconductorOptical Amplifier）
は、小型且つ低消費電力であり、また、偏波無依存とな
るように設計できるので、波長多重通信システムに用い
る損失補償用光増幅器として期待されている。
【０００６】従来より、このような光ファイバ通信で用
いられる波長帯の１．５５μｍ帯に対応した偏波無依存
型半導体光増幅器が開発されているので、以下において
説明する。
いられる波長帯の１．５５μｍ帯に対応した偏波無依存
型半導体光増幅器が開発されているので、以下において
説明する。
【０００７】なお、内部利得とは光増幅器自体の利得で
あり、ファイバ間利得とは、入力側光ファイバと出力側
光ファイバとの間にレンズ等の光結合用光学系を介して
光増幅器を設けたシステムにおける、入力側光ファイバ
の出射端面と出力側光ファイバの入射端面間における光
学系による損失を考慮したシステム全体としての利得で
ある。
あり、ファイバ間利得とは、入力側光ファイバと出力側
光ファイバとの間にレンズ等の光結合用光学系を介して
光増幅器を設けたシステムにおける、入力側光ファイバ
の出射端面と出力側光ファイバの入射端面間における光
学系による損失を考慮したシステム全体としての利得で
ある。
【０００８】また、素子端面飽和光出力とは、内部利得
が３ｄＢ低下するときの素子端面光出力であり、また、
ファイバ結合飽和光出力とは、ファイバ間利得が３ｄＢ
低下するときのファイバ結合光出力である。
が３ｄＢ低下するときの素子端面光出力であり、また、
ファイバ結合飽和光出力とは、ファイバ間利得が３ｄＢ
低下するときのファイバ結合光出力である。
【０００９】まず、無歪バルク活性層を用いたものとし
ては、AlcatelのP.Dussiere等によって、厚さ４３０ｎ
ｍ、幅５００ｎｍのバルク活性層を用い、素子長８００
μｍ、注入電流２００ｍＡで、偏波間利得差０．５ｄＢ
以下、ファイバ間利得２９ｄＢ、ファイバ結合飽和光出
力＋９ｄＢmの素子を実現している（例えば、P.Doussie
re et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.6, pp.
170-172, 1994、及び、P.Doussiere et al., OAA'95, p
p.119-122を参照）。
ては、AlcatelのP.Dussiere等によって、厚さ４３０ｎ
ｍ、幅５００ｎｍのバルク活性層を用い、素子長８００
μｍ、注入電流２００ｍＡで、偏波間利得差０．５ｄＢ
以下、ファイバ間利得２９ｄＢ、ファイバ結合飽和光出
力＋９ｄＢmの素子を実現している（例えば、P.Doussie
re et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.6, pp.
170-172, 1994、及び、P.Doussiere et al., OAA'95, p
p.119-122を参照）。
【００１０】また、無歪井戸層と伸張歪障壁層とからな
る歪多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）
活性層を用いたものとしては、ＮＴＴの曲等によって、
厚さが５ｎｍで歪量が０％の１０層の井戸層と、厚さが
５ｎｍで歪量が−１．７％の１１層の障壁層とからなる
歪ＭＱＷ層を、厚さ５０ｎｍ及び１００ｎｍの光閉じ込
め（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructure）
層で挟んだものを用い、素子長６６０μｍ、注入電流２
００ｍＡで、偏波間利得差１．０ｄＢ以下、内部利得２
７ｄＢ（ファイバ間利得１３ｄＢ）、素子端面飽和光出
力＋１４．０ｄＢm（ファイバ結合飽和光出力＋７．０
ｄＢm）の素子を実現している（例えば、K.Magari et a
l., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.2, pp.556-55
8, 1990、K.Magari et al., IEEE Photon. Technol. Le
tt., vol 3, pp.998-1000, 1991、及び、K.Magari et a
l., IEEE J. Quantum Electron., vol.30, pp.695-702,
1994を参照）。
る歪多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）
活性層を用いたものとしては、ＮＴＴの曲等によって、
厚さが５ｎｍで歪量が０％の１０層の井戸層と、厚さが
５ｎｍで歪量が−１．７％の１１層の障壁層とからなる
歪ＭＱＷ層を、厚さ５０ｎｍ及び１００ｎｍの光閉じ込
め（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructure）
層で挟んだものを用い、素子長６６０μｍ、注入電流２
００ｍＡで、偏波間利得差１．０ｄＢ以下、内部利得２
７ｄＢ（ファイバ間利得１３ｄＢ）、素子端面飽和光出
力＋１４．０ｄＢm（ファイバ結合飽和光出力＋７．０
ｄＢm）の素子を実現している（例えば、K.Magari et a
l., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.2, pp.556-55
8, 1990、K.Magari et al., IEEE Photon. Technol. Le
tt., vol 3, pp.998-1000, 1991、及び、K.Magari et a
l., IEEE J. Quantum Electron., vol.30, pp.695-702,
1994を参照）。
【００１１】また、同じく無歪井戸層と伸張歪障壁層と
からなる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとしては、ＢＴの
A.E.Kelly等によって、歪量が０％の１０層の井戸層
と、歪量が−０．６７％の１１層の障壁層とからなる歪
ＭＱＷ層を、厚さ２５ｎｍの光閉じ込め層で挟んだもの
を用い、素子長２０００μｍ、注入電流２００ｍＡで、
偏波間利得差０．５ｄＢ以下、ファイバ間利得２７ｄ
Ｂ、ファイバ結合飽和光出力＋７．５ｄＢmの素子を実
現している（例えば、A.E.Kelly et al., ElectronLet
t., vol.32, pp.1835-1836, 1996、及び、A.E.Kelly et
al., Electron Lett., vol.33, pp.536-538, 1997を参
照）。
からなる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとしては、ＢＴの
A.E.Kelly等によって、歪量が０％の１０層の井戸層
と、歪量が−０．６７％の１１層の障壁層とからなる歪
ＭＱＷ層を、厚さ２５ｎｍの光閉じ込め層で挟んだもの
を用い、素子長２０００μｍ、注入電流２００ｍＡで、
偏波間利得差０．５ｄＢ以下、ファイバ間利得２７ｄ
Ｂ、ファイバ結合飽和光出力＋７．５ｄＢmの素子を実
現している（例えば、A.E.Kelly et al., ElectronLet
t., vol.32, pp.1835-1836, 1996、及び、A.E.Kelly et
al., Electron Lett., vol.33, pp.536-538, 1997を参
照）。
【００１２】また、圧縮歪井戸層及び伸張歪井戸層と無
歪障壁層とからなる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとして
は、ＡＴＴのM.A.Newkirk等によって、厚さが３．５ｎ
ｍで歪量が＋１．０％の３層の圧縮歪井戸層、厚さが１
６．０ｎｍで歪量が−１．０％の３層の伸張歪井戸層
と、厚さが１０ｎｍで歪量が０％の７層の障壁層とから
なる歪ＭＱＷ層を用い、素子長６２５μｍ、注入電流１
５０ｍＡで、偏波間利得差１．０ｄＢ以下、内部利得１
３ｄＢ（ファイバ間利得４．４ｄＢ）、素子端面飽和光
出力＋１１．１ｄＢm（ファイバ結合飽和光出力＋６．
８ｄＢm）の素子を実現している（例えば、M.A.Newkirk
et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.4, pp.40
6-408, 1993を参照）。
歪障壁層とからなる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとして
は、ＡＴＴのM.A.Newkirk等によって、厚さが３．５ｎ
ｍで歪量が＋１．０％の３層の圧縮歪井戸層、厚さが１
６．０ｎｍで歪量が−１．０％の３層の伸張歪井戸層
と、厚さが１０ｎｍで歪量が０％の７層の障壁層とから
なる歪ＭＱＷ層を用い、素子長６２５μｍ、注入電流１
５０ｍＡで、偏波間利得差１．０ｄＢ以下、内部利得１
３ｄＢ（ファイバ間利得４．４ｄＢ）、素子端面飽和光
出力＋１１．１ｄＢm（ファイバ結合飽和光出力＋６．
８ｄＢm）の素子を実現している（例えば、M.A.Newkirk
et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol.4, pp.40
6-408, 1993を参照）。
【００１３】また、圧縮歪井戸層と伸張歪障壁層とから
なる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとしては、ＣＮＥＴの
D.Sigogne等によって、厚さが８ｎｍで歪量が＋１．１
％の１６層の圧縮歪井戸層、厚さが７ｎｍで、歪量が−
０．９％の１６層の伸張歪障壁層とからなる歪ＭＱＷ層
を用い、素子長９４０μｍ、注入電流１５０ｍＡで、偏
波間利得差１．０ｄＢ以下、ファイバ間利得２３ｄＢ、
素子端面飽和光出力＋７．０ｄＢm（ファイバ結合飽和
光出力＋３．５ｄＢm）の素子を実現している（例え
ば、A.Ougazzaden et al., Electron. Lett., vol.31,
pp.1242-1244, 1995、D.Sigogne et al., ECOC95, pp.2
67-270、及び、D.Sigogne et al., Electron. Lett., v
ol.32, pp.1403-1405, 1996を参照）。
なる歪ＭＱＷ活性層を用いたものとしては、ＣＮＥＴの
D.Sigogne等によって、厚さが８ｎｍで歪量が＋１．１
％の１６層の圧縮歪井戸層、厚さが７ｎｍで、歪量が−
０．９％の１６層の伸張歪障壁層とからなる歪ＭＱＷ層
を用い、素子長９４０μｍ、注入電流１５０ｍＡで、偏
波間利得差１．０ｄＢ以下、ファイバ間利得２３ｄＢ、
素子端面飽和光出力＋７．０ｄＢm（ファイバ結合飽和
光出力＋３．５ｄＢm）の素子を実現している（例え
ば、A.Ougazzaden et al., Electron. Lett., vol.31,
pp.1242-1244, 1995、D.Sigogne et al., ECOC95, pp.2
67-270、及び、D.Sigogne et al., Electron. Lett., v
ol.32, pp.1403-1405, 1996を参照）。
【００１４】さらに、伸張歪バルク活性層を用いたもの
としては、AlcatelのJ.Y.Emery等によって、厚さ２００
ｎｍのバルク活性層の両端を厚さ１００ｎｍの光閉じ込
め層で挟み、活性層幅１．２μｍのときに、−０．１５
％の伸張歪を活性層に導入したものを用い、素子長１０
００μｍ、注入電流２００ｍＡで、偏波間利得差０．３
ｄＢ以下、ファイバ間利得２９ｄＢ、ファイバ結合飽和
光出力＋９．５ｄＢmの素子を実現している（例えば、
J.Y.Emery et al., ECOC96, vol.3. pp.165-168、及
び、J.Y.Emery et al., Electron. Lett., vol.33, pp.
1083-1084, 1997を参照）。
としては、AlcatelのJ.Y.Emery等によって、厚さ２００
ｎｍのバルク活性層の両端を厚さ１００ｎｍの光閉じ込
め層で挟み、活性層幅１．２μｍのときに、−０．１５
％の伸張歪を活性層に導入したものを用い、素子長１０
００μｍ、注入電流２００ｍＡで、偏波間利得差０．３
ｄＢ以下、ファイバ間利得２９ｄＢ、ファイバ結合飽和
光出力＋９．５ｄＢmの素子を実現している（例えば、
J.Y.Emery et al., ECOC96, vol.3. pp.165-168、及
び、J.Y.Emery et al., Electron. Lett., vol.33, pp.
1083-1084, 1997を参照）。
【００１５】上述のように、各種の活性層構造を有する
偏波無依存型半導体光増幅器が研究されているが、この
ような半導体光増幅器において大きな入力ダイナミック
レンジを得るためには、そのレンジの上限を与えるファ
イバ結合飽和光出力をできるだけ大きくする必要があ
り、例えば、１．５５μｍ帯の偏波依存性を有する半導
体光増幅器の場合には、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層
構造によって素子端面飽和光出力として＋１９．５ｄＢ
mが得られている。
偏波無依存型半導体光増幅器が研究されているが、この
ような半導体光増幅器において大きな入力ダイナミック
レンジを得るためには、そのレンジの上限を与えるファ
イバ結合飽和光出力をできるだけ大きくする必要があ
り、例えば、１．５５μｍ帯の偏波依存性を有する半導
体光増幅器の場合には、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層
構造によって素子端面飽和光出力として＋１９．５ｄＢ
mが得られている。
【００１６】しかし、１．５５μｍ帯の偏波無依存型半
導体光増幅器の場合には、ファイバ結合飽和光出力は最
大でも上記のAlcatelのJ.Y.Emery等による伸張歪バルク
活性層を用いた場合の＋９．５ｄＢmに止まっており、
ファイバとの結合損失の２．５ｄＢを考慮すると、偏波
依存型に比べて７．５ｄＢも劣っている。
導体光増幅器の場合には、ファイバ結合飽和光出力は最
大でも上記のAlcatelのJ.Y.Emery等による伸張歪バルク
活性層を用いた場合の＋９．５ｄＢmに止まっており、
ファイバとの結合損失の２．５ｄＢを考慮すると、偏波
依存型に比べて７．５ｄＢも劣っている。
【００１７】このように、偏波無依存型半導体光増幅器
において、ファイバ結合飽和光出力が小さかった原因
は、偏波無依存とするために課せられている活性層の構
造上の制約が、大きな飽和光出力を得ることを阻んでい
るためである。
において、ファイバ結合飽和光出力が小さかった原因
は、偏波無依存とするために課せられている活性層の構
造上の制約が、大きな飽和光出力を得ることを阻んでい
るためである。
【００１８】また、AlcatelのP.Dussiere等のように、
無歪バルク活性層を用いた場合には、活性層における光
閉じ込めの偏波無依存化のために活性層断面を矩形とし
ているが、活性層断面のサイズは、下限は作成技術の限
界により３００ｎｍ角となり、一方、上限は基本モード
を維持する条件から６００ｎｍ角に限られ、素子の設計
自由度が小さいものとなる。
無歪バルク活性層を用いた場合には、活性層における光
閉じ込めの偏波無依存化のために活性層断面を矩形とし
ているが、活性層断面のサイズは、下限は作成技術の限
界により３００ｎｍ角となり、一方、上限は基本モード
を維持する条件から６００ｎｍ角に限られ、素子の設計
自由度が小さいものとなる。
【００１９】また、歪多重量子井戸活性層を用いた場合
には、活性層におけるＴＥ偏光に対する材料利得の増大
と扁平活性層によるＴＥ偏光に対する光閉じ込めの増大
を打ち消すために、大きな伸張歪を用いてＴＭ偏光に対
する材料利得を増大させなければならない。
には、活性層におけるＴＥ偏光に対する材料利得の増大
と扁平活性層によるＴＥ偏光に対する光閉じ込めの増大
を打ち消すために、大きな伸張歪を用いてＴＭ偏光に対
する材料利得を増大させなければならない。
【００２０】しかし、このように大きな伸張歪を用いた
場合には、量子効果と伸張歪効果が共に利得ピーク波長
を短波長化し、さらに、注入電流の増加によるバンドフ
ィリング効果により利得ピーク波長が短波長化するため
に、波長１．５５μｍ付近で必要な利得を得るために
は、障壁層に伸張歪を加えて障壁層での電子−ライトホ
ール遷移を利用したり、井戸層の層厚を厚くして量子効
果による短波長化を抑える等の制限が加わるため、大き
なファイバ結合飽和光出力を得るための構造設計に対し
て自由度がずっと小さくなるという問題がある。
場合には、量子効果と伸張歪効果が共に利得ピーク波長
を短波長化し、さらに、注入電流の増加によるバンドフ
ィリング効果により利得ピーク波長が短波長化するため
に、波長１．５５μｍ付近で必要な利得を得るために
は、障壁層に伸張歪を加えて障壁層での電子−ライトホ
ール遷移を利用したり、井戸層の層厚を厚くして量子効
果による短波長化を抑える等の制限が加わるため、大き
なファイバ結合飽和光出力を得るための構造設計に対し
て自由度がずっと小さくなるという問題がある。
【００２１】ここで、図１４を参照して、Alcatel（ア
ルカテール）による従来の伸張歪バルク活性層を用いた
偏波無依存型半導体光増幅器を説明する。
ルカテール）による従来の伸張歪バルク活性層を用いた
偏波無依存型半導体光増幅器を説明する。
【００２２】図１４は、偏波無依存型半導体光増幅器の
概略的斜視図であり、前半分においては活性層の状態を
表すように、ｐ型ＩｎＰ埋込層３７、プロトン注入領域
３８，３９、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４０、及
び、ｐ型電極４２の図示を省略している。また、この図
では、スポットサイズ変換領域や窓領域などを省略した
概略図として表している。
概略的斜視図であり、前半分においては活性層の状態を
表すように、ｐ型ＩｎＰ埋込層３７、プロトン注入領域
３８，３９、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４０、及
び、ｐ型電極４２の図示を省略している。また、この図
では、スポットサイズ変換領域や窓領域などを省略した
概略図として表している。
【００２３】この偏波無依存型半導体光増幅器において
は、厚さ２００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層３
４の上下に厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め
層（ＳＣＨ層）３３，３５を設けた構造にするととも
に、ストライプ幅を１．２μｍとした構造になってい
る。
は、厚さ２００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層３
４の上下に厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め
層（ＳＣＨ層）３３，３５を設けた構造にするととも
に、ストライプ幅を１．２μｍとした構造になってい
る。
【００２４】なお、ストライプ状のＩｎＧａＡｓＰ歪バ
ルク活性層３４の光軸は光入出力端面の法線と７°の傾
き角で交わっている。
ルク活性層３４の光軸は光入出力端面の法線と７°の傾
き角で交わっている。
【００２５】このように２００ｎｍと厚い活性層を用い
て、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の光閉じ込め係数比を小さくす
ることで、必要な伸張歪を−０．１５％と小さく抑える
ように意図して設計されており、それによって、偏波間
利得差が低減されるので、一方の端面から出射した信号
入力光４６は偏波に依存することなく増幅されて増幅出
力光４７として出力される。
て、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の光閉じ込め係数比を小さくす
ることで、必要な伸張歪を−０．１５％と小さく抑える
ように意図して設計されており、それによって、偏波間
利得差が低減されるので、一方の端面から出射した信号
入力光４６は偏波に依存することなく増幅されて増幅出
力光４７として出力される。
【００２６】なお、両方の端面には無反射コート膜（Ａ
Ｒ膜）４４，４５が設けられているので、信号入力光４
６の共振は抑制される。
Ｒ膜）４４，４５が設けられているので、信号入力光４
６の共振は抑制される。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、この伸張歪バルク活性層を用いた偏波無依存型半導
体光増幅器の場合にも、ファイバ結合飽和光出力は＋
９．５ｄＢmであり、偏波依存型の場合の素子端面飽和
光出力の＋１９．５ｄＢmと比べて、ファイバとの結合
損失２．５ｄＢを考慮してもいまだ大幅に小さな値であ
った。
に、この伸張歪バルク活性層を用いた偏波無依存型半導
体光増幅器の場合にも、ファイバ結合飽和光出力は＋
９．５ｄＢmであり、偏波依存型の場合の素子端面飽和
光出力の＋１９．５ｄＢmと比べて、ファイバとの結合
損失２．５ｄＢを考慮してもいまだ大幅に小さな値であ
った。
【００２８】この伸張歪バルク活性層を用いた偏波無依
存型半導体光増幅器の場合には、まだ臨界膜厚に達して
いないためより大きな歪を加えることが可能であり、し
たがって、活性層構造を変えることによって素子端面の
飽和光出力を増大し、その結果、ファイバ結合飽和光出
力を増大することが可能である。
存型半導体光増幅器の場合には、まだ臨界膜厚に達して
いないためより大きな歪を加えることが可能であり、し
たがって、活性層構造を変えることによって素子端面の
飽和光出力を増大し、その結果、ファイバ結合飽和光出
力を増大することが可能である。
【００２９】本発明の目的は、偏波間の利得差をなくす
ことと、飽和光出力を増大させることを両立して、構造
設計に対する自由度を小さくすることなくファイバ結合
飽和光出力を増大することにある。
ことと、飽和光出力を増大させることを両立して、構造
設計に対する自由度を小さくすることなくファイバ結合
飽和光出力を増大することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】ここで、図１を参照して
本発明における課題を解決するための手段を説明する。
本発明における課題を解決するための手段を説明する。
【００３１】なお、図１（ａ）は上面図であり、また、
図１（ｂ）は光軸の垂直方向に沿った概略的断面図であ
る。
図１（ｂ）は光軸の垂直方向に沿った概略的断面図であ
る。
【００３２】また、図において、符号１，６はクラッド
層であり、符号４はストライプ状メサであり、符号５は
埋込層である。
層であり、符号４はストライプ状メサであり、符号５は
埋込層である。
【００３３】本発明は、伸張歪を導入したバルク結晶か
らなる歪バルク活性層３を有し、光入射端面７と光出射
端面８との間における反射による光の共振を抑制し、歪
バルク活性層３のバンド・ギャップ波長とほぼ等しい波
長の信号光９を光入射端面７から入射し、歪バルク活性
層３に電流注入して誘導放出効果により信号光９を増幅
し、光出射端面８から増幅した信号光１０を出射し、そ
の単一透過利得が入射信号光９の偏波状態によらずほぼ
一定である偏波無依存型半導体光増幅器であって、歪バ
ルク活性層３の層厚が２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、歪
量が−０．０９％〜−０．６０％であることを特徴とす
る。
らなる歪バルク活性層３を有し、光入射端面７と光出射
端面８との間における反射による光の共振を抑制し、歪
バルク活性層３のバンド・ギャップ波長とほぼ等しい波
長の信号光９を光入射端面７から入射し、歪バルク活性
層３に電流注入して誘導放出効果により信号光９を増幅
し、光出射端面８から増幅した信号光１０を出射し、そ
の単一透過利得が入射信号光９の偏波状態によらずほぼ
一定である偏波無依存型半導体光増幅器であって、歪バ
ルク活性層３の層厚が２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、歪
量が−０．０９％〜−０．６０％であることを特徴とす
る。
【００３４】このように、偏波無依存型半導体光増幅器
を構成する歪バルク活性層３の層厚ｄを２０ｎｍ〜１０
０ｎｍとし、歪量を−０．０９％〜−０．６０％とする
ことによって、偏波無依存性を保ちながら、飽和光出力
を大きくすることができる。
を構成する歪バルク活性層３の層厚ｄを２０ｎｍ〜１０
０ｎｍとし、歪量を−０．０９％〜−０．６０％とする
ことによって、偏波無依存性を保ちながら、飽和光出力
を大きくすることができる。
【００３５】すなわち、一般に、半導体光増幅器の飽和
光出力Ｐsは、活性層３の幅をｗ、活性層３の層厚を
ｄ、光閉じ込め係数をΓ、光子エネルギーをｈν、キャ
リア寿命をτ、及び、微分利得をａとした場合、 Ｐs＝（ｗ・ｄ／Γ）×ｈν／（τ・ａ） で表されるので、歪バルク活性層３の層厚ｄを薄くする
ことによって光閉じ込め係数Γを小さくし、それによっ
てモード断面積（ｗ・ｄ／Γ）を増大させるとともに、
キャリア密度の増大によるキャリア寿命τの減少効果が
加わり、飽和光出力が増大する。
光出力Ｐsは、活性層３の幅をｗ、活性層３の層厚を
ｄ、光閉じ込め係数をΓ、光子エネルギーをｈν、キャ
リア寿命をτ、及び、微分利得をａとした場合、 Ｐs＝（ｗ・ｄ／Γ）×ｈν／（τ・ａ） で表されるので、歪バルク活性層３の層厚ｄを薄くする
ことによって光閉じ込め係数Γを小さくし、それによっ
てモード断面積（ｗ・ｄ／Γ）を増大させるとともに、
キャリア密度の増大によるキャリア寿命τの減少効果が
加わり、飽和光出力が増大する。
【００３６】一方、歪バルク活性層３の薄膜化により断
面形状の扁平度が高くなると、偏波間の光閉じ込め比が
大きくなり、必要な歪量が増大するが、２０ｎｍ〜１０
０ｎｍの場合には、歪量を−０．０９％〜−０．６０％
とすることによって、偏波無依存性を保つことができ
る。
面形状の扁平度が高くなると、偏波間の光閉じ込め比が
大きくなり、必要な歪量が増大するが、２０ｎｍ〜１０
０ｎｍの場合には、歪量を−０．０９％〜−０．６０％
とすることによって、偏波無依存性を保つことができ
る。
【００３７】厚い活性層を厚い光閉じ込め層で挟んだと
き、偏波間の光閉じ込め比が小さくなり、偏波無依存化
のために要する歪量が小さくなる。厚さ１００ｎｍの歪
バルク活性層３の場合、ストライプ幅を１μｍ以上とし
た場合の基本モード導波条件を考慮すると、厚さ３００
ｎｍ、組成１．２μｍの光閉じ込め層で挟むことが可能
であり、偏波無依存化のために要する歪量−０．０９％
となる。
き、偏波間の光閉じ込め比が小さくなり、偏波無依存化
のために要する歪量が小さくなる。厚さ１００ｎｍの歪
バルク活性層３の場合、ストライプ幅を１μｍ以上とし
た場合の基本モード導波条件を考慮すると、厚さ３００
ｎｍ、組成１．２μｍの光閉じ込め層で挟むことが可能
であり、偏波無依存化のために要する歪量−０．０９％
となる。
【００３８】一方、薄い活性層を光閉じ込め層で挟まな
いとき、偏波間の光閉じ込め比が大きくなり、偏波無依
存化のために要する歪量が大きくなる。厚さ２０ｎｍの
歪バルク活性層３の場合、光閉じ込め層がないと偏波無
依存化のために要する歪量は−０．６０％となる。
いとき、偏波間の光閉じ込め比が大きくなり、偏波無依
存化のために要する歪量が大きくなる。厚さ２０ｎｍの
歪バルク活性層３の場合、光閉じ込め層がないと偏波無
依存化のために要する歪量は−０．６０％となる。
【００３９】また、後述のように、歪バルク活性層３の
層厚の上限を約９０ｎｍ或いは約８０ｎｍとすることに
より、より良好な飽和光出力を得ることができる。な
お、活性層厚が９０ｎｍのとき歪量の下限は約−０．１
０％となり、活性層厚が８０ｎｍのとき歪量の下限は約
−０．１１％となる。
層厚の上限を約９０ｎｍ或いは約８０ｎｍとすることに
より、より良好な飽和光出力を得ることができる。な
お、活性層厚が９０ｎｍのとき歪量の下限は約−０．１
０％となり、活性層厚が８０ｎｍのとき歪量の下限は約
−０．１１％となる。
【００４０】なお、歪バルク活性層３の層厚が薄くなり
量子効果が顕在化すると、ＴＥ偏光に対する材料利得が
大きくなり、より大きな歪量が必要になるので、活性層
厚２０ｎｍが下限の目安であると考えられる。また、後
述のように、活性層厚が２５ｎｍ或いは３０ｎｍとする
ことにより、量子効果を抑制できる。なお、活性層厚２
５ｎｍのとき歪量の上限は−０．４５％となり、活性層
厚が３０ｎｍのとき歪量の上限は−０．４４％となる。
量子効果が顕在化すると、ＴＥ偏光に対する材料利得が
大きくなり、より大きな歪量が必要になるので、活性層
厚２０ｎｍが下限の目安であると考えられる。また、後
述のように、活性層厚が２５ｎｍ或いは３０ｎｍとする
ことにより、量子効果を抑制できる。なお、活性層厚２
５ｎｍのとき歪量の上限は−０．４５％となり、活性層
厚が３０ｎｍのとき歪量の上限は−０．４４％となる。
【００４１】また、本発明は、上記の偏波無依存型半導
体光増幅器において、歪バルク活性層３が、歪バルク活
性層３の層厚方向に歪バルク活性層３に接するように設
けた光閉じ込め層２によって挟まれていることを特徴と
する。
体光増幅器において、歪バルク活性層３が、歪バルク活
性層３の層厚方向に歪バルク活性層３に接するように設
けた光閉じ込め層２によって挟まれていることを特徴と
する。
【００４２】このように、歪バルク活性層３を光閉じ込
め層（ＳＣＨ層）２で挟むことによって、偏波間の光閉
じ込め比を小さくし、モード断面積（ｗ・ｄ／Γ）をよ
り大きくすることができる。
め層（ＳＣＨ層）２で挟むことによって、偏波間の光閉
じ込め比を小さくし、モード断面積（ｗ・ｄ／Γ）をよ
り大きくすることができる。
【００４３】また、この場合、歪バルク活性層３の軸方
向を光出射端面８の法線に対して７〜１０°傾けること
によって、光入射端面７と光出射端面８との間における
反射による光の共振を抑制することができ、出力にリッ
プルが発生しない半導体光増幅器を構成することができ
る。
向を光出射端面８の法線に対して７〜１０°傾けること
によって、光入射端面７と光出射端面８との間における
反射による光の共振を抑制することができ、出力にリッ
プルが発生しない半導体光増幅器を構成することができ
る。
【００４４】また、この場合、歪バルク活性層３の幅
を、素子中央から光出射端面８の方向に向かって、平均
で単位長さ当たり１／１０００以上の割合で徐々に狭く
なるようにテーパ状にすることによって、光ファイバ等
の光学系との光結合効率を高めることが望ましい。
を、素子中央から光出射端面８の方向に向かって、平均
で単位長さ当たり１／１０００以上の割合で徐々に狭く
なるようにテーパ状にすることによって、光ファイバ等
の光学系との光結合効率を高めることが望ましい。
【００４５】なお、４００μｍの長さにおいて、幅１．
０μｍから幅０．６μｍに低減した場合には、（１．０
−０．６）／４００＝１／１０００となる。
０μｍから幅０．６μｍに低減した場合には、（１．０
−０．６）／４００＝１／１０００となる。
【００４６】或いは、歪バルク活性層３の層厚を、素子
中央から光出射端面８の方向に向かって、光出射端面８
側の端部における層厚が素子中央における層厚の１／２
以下になる割合で徐々に薄くなるようにテーパ状にして
もよく、光ファイバ等の光学系との光結合効率を高める
ことができる。
中央から光出射端面８の方向に向かって、光出射端面８
側の端部における層厚が素子中央における層厚の１／２
以下になる割合で徐々に薄くなるようにテーパ状にして
もよく、光ファイバ等の光学系との光結合効率を高める
ことができる。
【００４７】また、光出射端面８の側において、光出射
端面８から２０〜５０μｍの領域が活性層３の存在しな
いクラッド層からなるいわゆる窓構造にすることが望ま
しく、それによって、光出射端面８における信号光９の
反射を防止することができるので、増幅された信号光１
０におけるリップルの発生をより確実に防止することが
できる。
端面８から２０〜５０μｍの領域が活性層３の存在しな
いクラッド層からなるいわゆる窓構造にすることが望ま
しく、それによって、光出射端面８における信号光９の
反射を防止することができるので、増幅された信号光１
０におけるリップルの発生をより確実に防止することが
できる。
【００４８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による偏波無
依存型半導体光増幅器を図２乃至図１３を用いて説明す
る。
依存型半導体光増幅器を図２乃至図１３を用いて説明す
る。
【００４９】まず、図２乃至図６を参照して、半導体光
増幅器における活性層厚と飽和光出力の相関、及び、活
性層厚と偏波無依存性を保持するための歪量の相関を説
明する。
増幅器における活性層厚と飽和光出力の相関、及び、活
性層厚と偏波無依存性を保持するための歪量の相関を説
明する。
【００５０】一般に、半導体光増幅器の飽和光出力Ｐs
は、活性層幅をｗ、活性層厚をｄ、光閉じ込め係数を
Γ、光子エネルギーをｈν、キャリア寿命をτ、及び、
微分利得をａとした場合、 Ｐs＝（ｗ・ｄ／Γ）×ｈν／（τ・ａ） で表される。
は、活性層幅をｗ、活性層厚をｄ、光閉じ込め係数を
Γ、光子エネルギーをｈν、キャリア寿命をτ、及び、
微分利得をａとした場合、 Ｐs＝（ｗ・ｄ／Γ）×ｈν／（τ・ａ） で表される。
【００５１】したがって、飽和光出力を増大する方針と
しては、(1) モード断面積（ｗ・ｄ／Γ）を増大させ
る、(2) キャリア寿命τを減少させる、(3) 微分利得ａ
を減少させる、の３つの方法が考えられる。そこで、活
性層の厚さを薄くしたときに、飽和光出力に影響を与え
る上記３つのパラメータがどのように変化するかについ
て考察する。
しては、(1) モード断面積（ｗ・ｄ／Γ）を増大させ
る、(2) キャリア寿命τを減少させる、(3) 微分利得ａ
を減少させる、の３つの方法が考えられる。そこで、活
性層の厚さを薄くしたときに、飽和光出力に影響を与え
る上記３つのパラメータがどのように変化するかについ
て考察する。
【００５２】まず、上記(1)のモード断面積の活性層厚
依存性を考える。モード断面積は（ｗ・ｄ／Γ）で表さ
れるが、分母にある光閉じ込め係数Γは活性層の層厚ｄ
によって変化することから、ｄ／Γの活性層厚依存性を
考える必要がある。活性層が薄くなると光のフィールド
の広がり方が大きくなり、活性層の層厚ｄの減少よりも
光閉じ込め係数Γの減少の割合が顕著になる。その結
果、層厚ｄの減少に伴い、ｄ／Γが増大し、モード断面
積は増大する。
依存性を考える。モード断面積は（ｗ・ｄ／Γ）で表さ
れるが、分母にある光閉じ込め係数Γは活性層の層厚ｄ
によって変化することから、ｄ／Γの活性層厚依存性を
考える必要がある。活性層が薄くなると光のフィールド
の広がり方が大きくなり、活性層の層厚ｄの減少よりも
光閉じ込め係数Γの減少の割合が顕著になる。その結
果、層厚ｄの減少に伴い、ｄ／Γが増大し、モード断面
積は増大する。
【００５３】図２は、組成１．２μｍ、層厚１００ｎｍ
の光閉じ込め層を用い、活性層幅ｗが１．０μｍで一定
の場合の結果を示すものである。図から明らかなよう
に、活性層厚をできるだけ薄くすることによってモード
断面積を大きくすることが理解される。特に、活性層厚
ｄが１００ｎｍ以下の場合に、モード断面積の増大が顕
著になる。
の光閉じ込め層を用い、活性層幅ｗが１．０μｍで一定
の場合の結果を示すものである。図から明らかなよう
に、活性層厚をできるだけ薄くすることによってモード
断面積を大きくすることが理解される。特に、活性層厚
ｄが１００ｎｍ以下の場合に、モード断面積の増大が顕
著になる。
【００５４】次に、上記(2)のキャリア寿命の活性層厚
依存性を考える。キャリア寿命τは、Ｎをキャリア密
度、Ａを非発光再結合係数、Ｂを発光再結合係数、Ｃを
オージェ再結合係数として、 τ＝１／（Ａ＋ＢＮ＋ＣＮ2） で表される。したがって、キャリア密度Ｎを増大するほ
どにキャリア寿命τが減少することが判る。
依存性を考える。キャリア寿命τは、Ｎをキャリア密
度、Ａを非発光再結合係数、Ｂを発光再結合係数、Ｃを
オージェ再結合係数として、 τ＝１／（Ａ＋ＢＮ＋ＣＮ2） で表される。したがって、キャリア密度Ｎを増大するほ
どにキャリア寿命τが減少することが判る。
【００５５】注入電流を一定として素子を駆動した場
合、活性層が薄くなるほどキャリア密度Ｎは増大するた
め、キャリア寿命τが減少する。活性層厚が１．０μ
ｍ、素子長が９００μｍ、注入電流が４００ｍＡで一定
の場合の、キャリア寿命の逆数の活性層厚依存性の計算
結果を図３に示す。図から明らかなように、活性層を薄
くすることでキャリア寿命τを小さくできることが判
る。
合、活性層が薄くなるほどキャリア密度Ｎは増大するた
め、キャリア寿命τが減少する。活性層厚が１．０μ
ｍ、素子長が９００μｍ、注入電流が４００ｍＡで一定
の場合の、キャリア寿命の逆数の活性層厚依存性の計算
結果を図３に示す。図から明らかなように、活性層を薄
くすることでキャリア寿命τを小さくできることが判
る。
【００５６】次に、上記(3)の微分利得の活性層厚依存
性を考える。半導体光増幅器では、飽和光出力の増大と
雑音指数の低減のために、信号光波長λsは利得ピーク
波長λpよりも長波側になるように使用される。一般
に、微分利得ａはλs−λpが大きいほど小さくなる。こ
のため、微分利得ａを低減するには所望の利得が取れる
範囲においてλpはできるだけ短波化することが望まし
い。上述のように活性層の層厚厚ｄが薄くなるほどにキ
ャリア密度Ｎが増大するが、キャリア密度Ｎが増大する
とバンドフィリング効果によって利得ピーク波長λpが
短波側へシフトする。この結果、λs−λpが大きくな
り、微分利得ａを低減することができる。したがって、
活性層を薄くすることで微分利得を小さくできることが
判る。
性を考える。半導体光増幅器では、飽和光出力の増大と
雑音指数の低減のために、信号光波長λsは利得ピーク
波長λpよりも長波側になるように使用される。一般
に、微分利得ａはλs−λpが大きいほど小さくなる。こ
のため、微分利得ａを低減するには所望の利得が取れる
範囲においてλpはできるだけ短波化することが望まし
い。上述のように活性層の層厚厚ｄが薄くなるほどにキ
ャリア密度Ｎが増大するが、キャリア密度Ｎが増大する
とバンドフィリング効果によって利得ピーク波長λpが
短波側へシフトする。この結果、λs−λpが大きくな
り、微分利得ａを低減することができる。したがって、
活性層を薄くすることで微分利得を小さくできることが
判る。
【００５７】以上より、活性層を薄層化することによ
り、モード断面積の増大、キャリア寿命の減少、微分利
得の減少が相乗的に作用し、飽和光出力の大幅な増大が
期待できる。そこで、以上の結果をすべて考慮し、素子
端飽和光出力Ｐsの活性層厚依存性を計算した結果を図
４に示す。図から明らかなように、活性層厚ｄが約１０
０ｎｍ以下の場合に、飽和光出力Ｐsの増大が顕著にな
り、従来の活性層厚ｄが２００ｎｍの場合の飽和光出力
Ｐsの２倍以上を得るためには、活性層厚ｄを９０ｎｍ
以下にすることが望ましい。
り、モード断面積の増大、キャリア寿命の減少、微分利
得の減少が相乗的に作用し、飽和光出力の大幅な増大が
期待できる。そこで、以上の結果をすべて考慮し、素子
端飽和光出力Ｐsの活性層厚依存性を計算した結果を図
４に示す。図から明らかなように、活性層厚ｄが約１０
０ｎｍ以下の場合に、飽和光出力Ｐsの増大が顕著にな
り、従来の活性層厚ｄが２００ｎｍの場合の飽和光出力
Ｐsの２倍以上を得るためには、活性層厚ｄを９０ｎｍ
以下にすることが望ましい。
【００５８】光ファイバに結合する出力光としては、約
１０ｄＢm（約１０ｍＷ）以上の光出力が好ましい。未
飽和の状態で約１０ｄＢｍの光出力を得るには、約１３
ｄＢ m（約２０ｍＷ）程度の飽和光出力が要求される。
ファイバとの結合損失３ｄＢを考慮すると、素子端飽和
光出力としては約１６ｄＢm（約４０ｍＷ）を確保する
ことが必要である。約１６ｄＢm以上の素子端飽和光出
力を得るためには、図４に示すように、活性層を約８０
ｎｍ以上とすることが望ましい。
１０ｄＢm（約１０ｍＷ）以上の光出力が好ましい。未
飽和の状態で約１０ｄＢｍの光出力を得るには、約１３
ｄＢ m（約２０ｍＷ）程度の飽和光出力が要求される。
ファイバとの結合損失３ｄＢを考慮すると、素子端飽和
光出力としては約１６ｄＢm（約４０ｍＷ）を確保する
ことが必要である。約１６ｄＢm以上の素子端飽和光出
力を得るためには、図４に示すように、活性層を約８０
ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００５９】一方、歪バルク活性層３の薄層化により断
面形状の扁平度が強くなると、偏波間の光閉じ込め比が
大きくなり、偏波無依存に必要な歪量が増大する。そこ
で、偏波間の光閉じ込め比の活性層厚依存性と、この比
を相殺するために必要な伸張歪量を計算した。その結果
を図５に示す。なお、光閉じ込め層は組成１．２μｍ、
層厚１００ｎｍを仮定した。
面形状の扁平度が強くなると、偏波間の光閉じ込め比が
大きくなり、偏波無依存に必要な歪量が増大する。そこ
で、偏波間の光閉じ込め比の活性層厚依存性と、この比
を相殺するために必要な伸張歪量を計算した。その結果
を図５に示す。なお、光閉じ込め層は組成１．２μｍ、
層厚１００ｎｍを仮定した。
【００６０】図から明らかなように、活性層の層厚ｄが
薄くなるにしたがって偏波間の光閉じ込め比が増大し、
その結果、この比を相殺するために必要な伸張歪量も増
大することが理解される。また、活性層厚ｄが１０ｎｍ
付近までは、歪量−０．３％程度で偏波間の光閉じ込め
比を相殺することができると考えられる。
薄くなるにしたがって偏波間の光閉じ込め比が増大し、
その結果、この比を相殺するために必要な伸張歪量も増
大することが理解される。また、活性層厚ｄが１０ｎｍ
付近までは、歪量−０．３％程度で偏波間の光閉じ込め
比を相殺することができると考えられる。
【００６１】しかし、活性層厚ｄが薄くなり量子効果が
顕在化する領域では、ＴＥ偏光に対する材料利得が大き
くなり、より大きな歪量が必要になる。そこで、量子効
果が強くならない範囲で薄層化する活性層の厚さの下限
をとどめる必要がある。一般的には、量子効果は活性層
厚ｄが約２０ｎｍ程度以下で顕在化すると考えられるの
で、活性層厚ｄは２０ｎｍ以上に設定することが望まし
い。
顕在化する領域では、ＴＥ偏光に対する材料利得が大き
くなり、より大きな歪量が必要になる。そこで、量子効
果が強くならない範囲で薄層化する活性層の厚さの下限
をとどめる必要がある。一般的には、量子効果は活性層
厚ｄが約２０ｎｍ程度以下で顕在化すると考えられるの
で、活性層厚ｄは２０ｎｍ以上に設定することが望まし
い。
【００６２】また、量子効果の強さの一つの尺度とし
て、伝導帯側の量子井戸の基底準位のエネルギーＥc0と
第一準位のエネルギーＥc1との間のエネルギー準位差Δ
Ｅc01を考えれば、これが熱励起エネルギーｋＴと同程
度以下になれば量子効果が弱まりバルク的であると判断
できる。
て、伝導帯側の量子井戸の基底準位のエネルギーＥc0と
第一準位のエネルギーＥc1との間のエネルギー準位差Δ
Ｅc01を考えれば、これが熱励起エネルギーｋＴと同程
度以下になれば量子効果が弱まりバルク的であると判断
できる。
【００６３】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系においてこのエ
ネルギー準位差ΔＥc01の活性層厚依存性を計算した結
果を図６に示す。図示するように、活性層が薄くなるに
つれてエネルギー準位差ΔＥc01は小さくなり、やがて
ｋＴ以下となる。エネルギー準位差ΔＥc01がｋＴと同
程度となる活性層の厚さは障壁層の組成に依存するが、
活性層がＩｎＧａＡｓで障壁層が１．２μｍ組成のＩｎ
ＧａＡｓＰの場合には、図示するように約２５ｎｍであ
る。
ネルギー準位差ΔＥc01の活性層厚依存性を計算した結
果を図６に示す。図示するように、活性層が薄くなるに
つれてエネルギー準位差ΔＥc01は小さくなり、やがて
ｋＴ以下となる。エネルギー準位差ΔＥc01がｋＴと同
程度となる活性層の厚さは障壁層の組成に依存するが、
活性層がＩｎＧａＡｓで障壁層が１．２μｍ組成のＩｎ
ＧａＡｓＰの場合には、図示するように約２５ｎｍであ
る。
【００６４】活性層厚の下限値は、上記エネルギー準位
差と活性層厚との関係に基づき、材料系や層構造に応じ
て適宜求めることができる。量子効果による影響を確実
に防止して、伸張歪量に関する条件を緩和するために
は、活性層厚ｄを３０ｎｍ以上にすることが望ましい。
差と活性層厚との関係に基づき、材料系や層構造に応じ
て適宜求めることができる。量子効果による影響を確実
に防止して、伸張歪量に関する条件を緩和するために
は、活性層厚ｄを３０ｎｍ以上にすることが望ましい。
【００６５】なお、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の場合、
活性層厚ｄが２５ｎｍの場合には歪量の上限は約−０．
４５％となり、活性層厚ｄが３０ｎｍの場合には歪量の
上限は約−０．４４％となる。
活性層厚ｄが２５ｎｍの場合には歪量の上限は約−０．
４５％となり、活性層厚ｄが３０ｎｍの場合には歪量の
上限は約−０．４４％となる。
【００６６】次に、図７及び図８を参照して、このよう
な前提を基に作製した本発明の実施の形態の偏波無依存
型半導体光増幅器の概略的構成を説明する。
な前提を基に作製した本発明の実施の形態の偏波無依存
型半導体光増幅器の概略的構成を説明する。
【００６７】図７及び図８は本発明の偏波無依存型半導
体光増幅器の概略的斜視図であり、前半分においては活
性層の状態を表すように、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１
７、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１８、ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層１６，１９、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２０、
ＳｉＯ2膜２１、及び、ｐ型電極２２の図示を省略して
いる。
体光増幅器の概略的斜視図であり、前半分においては活
性層の状態を表すように、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１
７、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１８、ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層１６，１９、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２０、
ＳｉＯ2膜２１、及び、ｐ型電極２２の図示を省略して
いる。
【００６８】まず、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属気相成長）法を用いて、厚さが、例えば、
３００ｎｍのｎ型ＩｎＰバッファ層１２、厚さが、例え
ば、１００ｎｍで、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光
閉じ込め層１３、歪量が−０．１９〜−０．３０％で、
厚さｄが２０〜１００ｎｍで、ＰＬ波長組成が１．６０
μｍのＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層１４、厚さが、例
えば、１００ｎｍで、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ
光閉じ込め層１５、及び、ｐ型ＩｎＰクラッド層１６を
順次堆積させる。
Ｄ（有機金属気相成長）法を用いて、厚さが、例えば、
３００ｎｍのｎ型ＩｎＰバッファ層１２、厚さが、例え
ば、１００ｎｍで、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光
閉じ込め層１３、歪量が−０．１９〜−０．３０％で、
厚さｄが２０〜１００ｎｍで、ＰＬ波長組成が１．６０
μｍのＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層１４、厚さが、例
えば、１００ｎｍで、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ
光閉じ込め層１５、及び、ｐ型ＩｎＰクラッド層１６を
順次堆積させる。
【００６９】なお、この場合、ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク
活性層１４の具体的な厚さとしては、１００ｎｍ、７５
ｎｍ、及び、５０ｎｍの素子を作製し、その場合の歪量
は、それぞれ、−０．１９％、−０．２１％、及び、−
０．２４％の伸張歪とした。
活性層１４の具体的な厚さとしては、１００ｎｍ、７５
ｎｍ、及び、５０ｎｍの素子を作製し、その場合の歪量
は、それぞれ、−０．１９％、−０．２１％、及び、−
０．２４％の伸張歪とした。
【００７０】次いで、ＳｉＯ2膜を全面に堆積させたの
ち、ダイレクトコンタクト露光方式を用いて、劈開面と
なる面に対して長軸が７〜１０°、例えば、７°傾き、
且つ、幅が０．６〜１．４μｍ、例えば、１．０μｍの
ストライプ状の形状にパターニングし、このストライプ
状のＳｉＯ2マスク（図示せず）を用いて、Ｃ2Ｈ6＋Ｈ2
＋Ｏ2を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
って、ｎ型ＩｎＰバッファ層１２に達するまでメサエッ
チングを行い、活性層幅ｗが０．６〜１．４μｍ、例え
ば、１．０μｍのストライプ状メサを形成する。
ち、ダイレクトコンタクト露光方式を用いて、劈開面と
なる面に対して長軸が７〜１０°、例えば、７°傾き、
且つ、幅が０．６〜１．４μｍ、例えば、１．０μｍの
ストライプ状の形状にパターニングし、このストライプ
状のＳｉＯ2マスク（図示せず）を用いて、Ｃ2Ｈ6＋Ｈ2
＋Ｏ2を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
って、ｎ型ＩｎＰバッファ層１２に達するまでメサエッ
チングを行い、活性層幅ｗが０．６〜１．４μｍ、例え
ば、１．０μｍのストライプ状メサを形成する。
【００７１】この際、図８に示すように、最終的な素子
構造において光出射端面側の２００μｍにおける活性層
幅ｗが光出射端面側に向かって１．０μｍから０．４μ
ｍに徐々に狭くなるテーパ状にして、光結合効率の増大
を図った。
構造において光出射端面側の２００μｍにおける活性層
幅ｗが光出射端面側に向かって１．０μｍから０．４μ
ｍに徐々に狭くなるテーパ状にして、光結合効率の増大
を図った。
【００７２】次いで、ＳｉＯ2マスクをそのまま選択成
長マスクとして用い、ストライプ状メサの側壁にｐ型Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１７及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
１８を選択成長させる。
長マスクとして用い、ストライプ状メサの側壁にｐ型Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１７及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
１８を選択成長させる。
【００７３】次いで、ＳｉＯ2マスクを除去したのち、
全面にｐ型ＩｎＰクラッド層１９及びｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２０を順次堆積させる。
全面にｐ型ＩｎＰクラッド層１９及びｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２０を順次堆積させる。
【００７４】次いで、全面にＳｉＯ2膜２１を堆積させ
たのち、ストライプ状メサに投影的に重なる開口部を形
成したのち、ｐ型電極２２を形成するとともに、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１１の裏面にはｎ型電極２３を形成する。
たのち、ストライプ状メサに投影的に重なる開口部を形
成したのち、ｐ型電極２２を形成するとともに、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１１の裏面にはｎ型電極２３を形成する。
【００７５】次いで、劈開面に沿って劈開したのち、劈
開面に無反射コート膜２４，２５を堆積することによっ
て、偏波無依存型半導体光増幅器の基本構成が完成す
る。
開面に無反射コート膜２４，２５を堆積することによっ
て、偏波無依存型半導体光増幅器の基本構成が完成す
る。
【００７６】この偏波無依存型半導体光増幅器において
は、劈開面、すなわち、光入射端面と光出射端面には無
反射コート膜２４，２５が設けられているので、光入射
端面と光出射端面との間における反射による光の共振は
抑制され、１．５５μｍ近傍の信号入力光２６をＩｎＧ
ａＡｓＰ歪バルク活性層１４において誘導放出効果によ
り増幅し、光出射端面から増幅した増幅出力光２７とし
て出射する。
は、劈開面、すなわち、光入射端面と光出射端面には無
反射コート膜２４，２５が設けられているので、光入射
端面と光出射端面との間における反射による光の共振は
抑制され、１．５５μｍ近傍の信号入力光２６をＩｎＧ
ａＡｓＰ歪バルク活性層１４において誘導放出効果によ
り増幅し、光出射端面から増幅した増幅出力光２７とし
て出射する。
【００７７】次に、図９乃至図１３を参照して、本発明
の実施の形態の作用効果を説明する。
の実施の形態の作用効果を説明する。
【００７８】なお、図９乃至図１０に示す評価では、活
性層厚を変えた３種類の素子について、各素子でのファ
イバ間利得がそれぞれ１９〜２１ｄＢとなるように素子
長を調整し、電流密度をほぼ一定としている。すなわ
ち、活性層厚１００ｎｍの場合には、素子長を６００μ
ｍ、電流を２５０ｍＡとし、活性層厚７５ｎｍの場合に
は、素子長を９００μｍ、電流を４００ｍＡとし、活性
層厚５０ｎｍの場合には、素子長を１２００μｍ、電流
を５００ｍＡとした。また、活性層幅は１．１〜１．４
μｍとした。
性層厚を変えた３種類の素子について、各素子でのファ
イバ間利得がそれぞれ１９〜２１ｄＢとなるように素子
長を調整し、電流密度をほぼ一定としている。すなわ
ち、活性層厚１００ｎｍの場合には、素子長を６００μ
ｍ、電流を２５０ｍＡとし、活性層厚７５ｎｍの場合に
は、素子長を９００μｍ、電流を４００ｍＡとし、活性
層厚５０ｎｍの場合には、素子長を１２００μｍ、電流
を５００ｍＡとした。また、活性層幅は１．１〜１．４
μｍとした。
【００７９】図９は、ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層１
４の層厚ｄを１００ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。なお、ファイバ間利得が３ｄＢ低下するときの
ファイバ結合光出力を、ファイバ結合飽和光出力とす
る。
４の層厚ｄを１００ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。なお、ファイバ間利得が３ｄＢ低下するときの
ファイバ結合光出力を、ファイバ結合飽和光出力とす
る。
【００８０】図から明らかなように、ファイバ結合光出
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約２１ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１２．
５ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１２．７ｄＢmであった。
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約２１ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１２．
５ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１２．７ｄＢmであった。
【００８１】なお、この場合の偏波間利得差は０．５ｄ
Ｂ以内である。
Ｂ以内である。
【００８２】図１０は、ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層
１４の層厚ｄを７５ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。
１４の層厚ｄを７５ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。
【００８３】図から明らかなように、ファイバ結合光出
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約２０ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１４．
５ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１４．６ｄＢmであった。
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約２０ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１４．
５ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１４．６ｄＢmであった。
【００８４】なお、この場合も、偏波間利得差は０．５
ｄＢ以内である。
ｄＢ以内である。
【００８５】図１１は、ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層
１４の層厚ｄを５０ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。
１４の層厚ｄを５０ｎｍとした場合の、ファイバ間利得
対ファイバ結合光出力特性を示す図である。図中、○印
はＴＭ偏光に対するファイバ結合光出力を表し、Ｐs TM
はＴＭ偏光に対するファイバ結合飽和光出力である。ま
た、●印はＴＥ偏光に対するファイバ結合光出力を表
し、Ｐs TEはＴＥ偏光に対するファイバ結合飽和光出力
である。
【００８６】図から明らかなように、ファイバ結合光出
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約１９ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１７．
４ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１７．０ｄＢmであった。
力の増大とともにファイバ間利得は低下し、ファイバ間
利得の最大値である約１９ｄＢに対し、３ｄＢ低下した
ファイバ結合飽和光出力は、ＴＥ偏光に対して＋１７．
４ｄＢm、ＴＭ偏光に対して＋１７．０ｄＢmであった。
【００８７】なお、この場合も、偏波間利得差は０．５
ｄＢ以内である。
ｄＢ以内である。
【００８８】図１２は、本発明の素子と、ファイバ結合
飽和光出力として従来のベスト記録をもつ、活性層厚２
００ｎｍの伸張歪バルク活性層を用いたAlcatelの素子
との、素子端面飽和光出力の活性層厚依存性を示す図で
ある。なお、素子端面飽和光出力は、測定したファイバ
結合飽和光出力を基にしてファイバ結合効率を考慮して
見積もった値である。
飽和光出力として従来のベスト記録をもつ、活性層厚２
００ｎｍの伸張歪バルク活性層を用いたAlcatelの素子
との、素子端面飽和光出力の活性層厚依存性を示す図で
ある。なお、素子端面飽和光出力は、測定したファイバ
結合飽和光出力を基にしてファイバ結合効率を考慮して
見積もった値である。
【００８９】図から明らかなように、活性層厚を薄くす
ることによって素子端面飽和光出力を従来より増大でき
ることが確認された。
ることによって素子端面飽和光出力を従来より増大でき
ることが確認された。
【００９０】以上の結果を上述の従来の各偏波無依存型
半導体光増幅器の特性とともに纏めたのが以下に示す表
１、表２であり、また、そのうちのファイバ結合飽和光
出力とファイバ間利得についてプロットしたのが図１３
である。
半導体光増幅器の特性とともに纏めたのが以下に示す表
１、表２であり、また、そのうちのファイバ結合飽和光
出力とファイバ間利得についてプロットしたのが図１３
である。
【００９１】なお、表１及び表２は明細書作成の都合上
１つの表を分割して表したものである。
１つの表を分割して表したものである。
【００９２】
【表１】
【００９３】
【表２】
【００９４】図１３から明らかなように、本発明の構成
によって従来のベスト記録をもつAlcatel2の素子のファ
イバ結合飽和光出力を３（＋１２．５［ｄＢm］）〜
７．５ｄＢ（＋１７．０［ｄＢm］）だけ上回ってお
り、ベストレコードを達成することができた。
によって従来のベスト記録をもつAlcatel2の素子のファ
イバ結合飽和光出力を３（＋１２．５［ｄＢm］）〜
７．５ｄＢ（＋１７．０［ｄＢm］）だけ上回ってお
り、ベストレコードを達成することができた。
【００９５】したがって、伸張歪バルク活性層の薄層化
が、飽和光出力に対して非常に大きな効果を有すること
が理解される。
が、飽和光出力に対して非常に大きな効果を有すること
が理解される。
【００９６】なお、ファイバ間利得に関しては、Alcate
l等の値が勝っているが、このファイバ間利得は、半導
体光増幅器の素子長に依存し、素子長を大きくすること
によって高ファイバ結合飽和光出力を保ったままファイ
バ間利得を任意に増大することができるものであり、今
回の結果は使用した素子の素子長の差によるものであ
る。
l等の値が勝っているが、このファイバ間利得は、半導
体光増幅器の素子長に依存し、素子長を大きくすること
によって高ファイバ結合飽和光出力を保ったままファイ
バ間利得を任意に増大することができるものであり、今
回の結果は使用した素子の素子長の差によるものであ
る。
【００９７】以上、説明してきたように、伸張歪バルク
活性層の層厚を２０〜１００ｎｍにすることによって、
素子端面飽和光出力、したがって、ファイバ結合飽和光
出力を従来の最高値より３〜７．５ｄＢ増大することが
でき、また、活性層の薄層化に伴う偏波間の光閉じ込め
比の増大による偏波無依存性を保つために必要な伸張歪
量も十分実用レベルの値に抑えることができ、従来、困
難であると考えられていた飽和光出力の増大と偏波無依
存性の両立を実現することができた。
活性層の層厚を２０〜１００ｎｍにすることによって、
素子端面飽和光出力、したがって、ファイバ結合飽和光
出力を従来の最高値より３〜７．５ｄＢ増大することが
でき、また、活性層の薄層化に伴う偏波間の光閉じ込め
比の増大による偏波無依存性を保つために必要な伸張歪
量も十分実用レベルの値に抑えることができ、従来、困
難であると考えられていた飽和光出力の増大と偏波無依
存性の両立を実現することができた。
【００９８】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載した構成・条件に限られ
るものではなく、各種の変更が可能である。
が、本発明は実施の形態に記載した構成・条件に限られ
るものではなく、各種の変更が可能である。
【００９９】例えば、上記の実施の形態においては、活
性層の幅ｗを光出射端面側においては、光出射端面に向
かってテーパ状に狭めているが、活性層の幅ｗを素子中
央部と同じ幅に保ってもよいものである。
性層の幅ｗを光出射端面側においては、光出射端面に向
かってテーパ状に狭めているが、活性層の幅ｗを素子中
央部と同じ幅に保ってもよいものである。
【０１００】また、上記の実施の形態においては、活性
層の層厚ｄを一定にしているが、活性層の層厚ｄを光出
射端面側においては、光出射端面に向かって端面におけ
る層厚が素子中央部の層厚の１／２以下、例えば、１／
３になるようにテーパ状に薄層化してもよいものであ
り、また、このような薄層化を上記の活性層幅ｗのテー
パ状狭幅化と合わせて用いてもよいものである。
層の層厚ｄを一定にしているが、活性層の層厚ｄを光出
射端面側においては、光出射端面に向かって端面におけ
る層厚が素子中央部の層厚の１／２以下、例えば、１／
３になるようにテーパ状に薄層化してもよいものであ
り、また、このような薄層化を上記の活性層幅ｗのテー
パ状狭幅化と合わせて用いてもよいものである。
【０１０１】また、上記の実施の形態においては、活性
層を光出射端面に達するように設けているが、光出射端
面側の２０〜５０μｍの範囲において活性層及び光閉じ
込め層を除去してクラッド層のみとして窓構造を構成し
てもよいものであり、それによって、光出射端面におけ
る光の反射をより低減することができるので、出力にお
けるリップルの発生をより確実に防止することができ
る。
層を光出射端面に達するように設けているが、光出射端
面側の２０〜５０μｍの範囲において活性層及び光閉じ
込め層を除去してクラッド層のみとして窓構造を構成し
てもよいものであり、それによって、光出射端面におけ
る光の反射をより低減することができるので、出力にお
けるリップルの発生をより確実に防止することができ
る。
【０１０２】例えば、システムとしての利得が３０ｄＢ
要求される場合、端面における残留反射率は１０-5程度
以下にしなければ、出力にリップルが発生するので、こ
のような窓構造の採用が効果的になる。
要求される場合、端面における残留反射率は１０-5程度
以下にしなければ、出力にリップルが発生するので、こ
のような窓構造の採用が効果的になる。
【０１０３】また、上記の実施の形態においては、ｎ型
ＩｎＰバッファ層をｎ型クラッド層としているが、ｎ型
ＩｎＰバッファ層を設けずに、ｎ型ＩｎＰ基板上にＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層及びＩｎＧａＡｓＰ歪活性層を
直接成長させ、ｎ型ＩｎＰ基板をｎ側クラッド層として
もよいものである。
ＩｎＰバッファ層をｎ型クラッド層としているが、ｎ型
ＩｎＰバッファ層を設けずに、ｎ型ＩｎＰ基板上にＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層及びＩｎＧａＡｓＰ歪活性層を
直接成長させ、ｎ型ＩｎＰ基板をｎ側クラッド層として
もよいものである。
【０１０４】また、上記の実施の形態においては、スト
ライプ状メサの側部にｐ型及びｎ型の電流ブロック層を
設けて電流狭窄を行っているが、他の公知の電流狭窄手
段、例えば、ＦｅドープＩｎＰ高抵抗層等を用いてもよ
いものである。
ライプ状メサの側部にｐ型及びｎ型の電流ブロック層を
設けて電流狭窄を行っているが、他の公知の電流狭窄手
段、例えば、ＦｅドープＩｎＰ高抵抗層等を用いてもよ
いものである。
【０１０５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、活性層の
層厚を２０〜９０ｎｍにすることによって、偏波無依存
性を保ったままでファイバ結合飽和光出力を大幅に増大
することができ、それによって、入力ダイナミックレン
ジを広くすることができるので、入力信号光のパワーレ
ベルの大きな変動に対応できる高性能の偏波無依存型半
導体光増幅器を実現することができ、ひいては、波長多
重光通信システムの実用化に寄与するところが大きい。
層厚を２０〜９０ｎｍにすることによって、偏波無依存
性を保ったままでファイバ結合飽和光出力を大幅に増大
することができ、それによって、入力ダイナミックレン
ジを広くすることができるので、入力信号光のパワーレ
ベルの大きな変動に対応できる高性能の偏波無依存型半
導体光増幅器を実現することができ、ひいては、波長多
重光通信システムの実用化に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】モード断面積の活性層厚依存性の説明図であ
る。
る。
【図３】キャリア寿命の活性層厚依存性の説明図であ
る。
る。
【図４】素子端面飽和光出力の活性層厚依存性の説明図
である。
である。
【図５】偏波間の光閉じ込め比及びそれを相殺するのに
必要な歪量の活性層厚依存性の説明図である。
必要な歪量の活性層厚依存性の説明図である。
【図６】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系におけるエネルギー
準位差ΔＥc01の活性層厚依存性の説明図である。
準位差ΔＥc01の活性層厚依存性の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態の偏波無依存型半導体光増
幅器の概略的斜視図（その１）である。
幅器の概略的斜視図（その１）である。
【図８】本発明の実施の形態の偏波無依存型半導体光増
幅器の概略的斜視図（その２）である。
幅器の概略的斜視図（その２）である。
【図９】本発明の実施の形態における活性層厚ｄが１０
０ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
０ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
【図１０】本発明の実施の形態における活性層厚ｄが７
５ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
５ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
【図１１】本発明の実施の形態における活性層厚ｄが５
０ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
０ｎｍの場合のファイバ間利得対ファイバ結合光出力特
性図である。
【図１２】本発明の実施の形態における素子端面飽和光
出力の活性層厚依存性の説明図である。
出力の活性層厚依存性の説明図である。
【図１３】１．５５μｍ帯偏波無依存型半導体光増幅器
のファイバ結合飽和光出力とファイバ間利得の説明図で
ある。
のファイバ結合飽和光出力とファイバ間利得の説明図で
ある。
【図１４】従来の偏波無依存型半導体光増幅器の概略的
斜視図である。
斜視図である。
１…クラッド層 ２…光閉じ込め層 ３…歪バルク活性層 ４…ストライプ状メサ ５…埋込層 ６…クラッド層 ７…光入射端面 ８…光出射端面 ９…信号光 １０…増幅した信号光 １１…ｎ型ＩｎＰ基板 １２…ｎ型ＩｎＰバッファ層 １３…ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 １４…ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層 １５…ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 １６…ｐ型ＩｎＰクラッド層 １７…ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層 １８…ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層 １９…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２０…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２１…ＳｉＯ2膜 ２２…ｐ側電極 ２３…ｎ側電極 ２４…無反射コート膜 ２５…無反射コート膜 ２６…信号入力光 ２７…増幅出力光 ３１…ｎ型ＩｎＰ基板 ３２…ｎ型ＩｎＰバッファ層 ３３…ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 ３４…ＩｎＧａＡｓＰ歪バルク活性層 ３５…ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 ３６…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３７…ｐ型ＩｎＰ埋込層 ３８…プロトン注入領域 ３９…プロトン注入領域 ４０…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ４１…ＳｉＯ2膜 ４２…ｐ側電極 ４３…ｎ側電極 ４４…無反射コート膜 ４５…無反射コート膜 ４６…信号入力光 ４７…増幅出力光
Claims (7)
- 【請求項１】 膜厚が２０ｎｍ〜９０ｎｍであり、伸張
歪が導入された歪バルク活性層と、 前記歪バルク活性層を挟むように設けられたクラッド層
と、 前記歪バルク活性層の光入射端面及び光出射端面での反
射による光の共振を抑制する共振抑制手段とを有し、 前記入射端面から入射した入射信号光を増幅して前記光
出射端面から出射信号光として出射し、前記出射信号光
が受ける利得が前記入射信号光の偏波状態によらずにほ
ぼ一定であることを特徴とする偏波無依存型半導体光増
幅器。 - 【請求項２】 請求項１記載の偏波無依存型半導体光増
幅器において、 前記歪バルク活性層は、歪量が−０．１０％〜−０．６
０％であることを特徴とする偏波無依存型半導体光増幅
器。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の偏波無依存型半導
体光増幅器において、 前記歪バルク活性層と前記クラッド層との間に形成され
た光閉じ込め層を更に有することを特徴とする偏波無依
存型半導体光増幅器。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
偏波無依存型半導体光増幅器において、 前記歪バルク活性層の幅が、前記光入射端面及び／又は
前記光出射端面の方向に向けて徐々に狭まっていること
を特徴とする偏波無依存型半導体光増幅器。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
偏波無依存型半導体光増幅器において、 前記歪バルク活性層の厚さが、前記光入射端面及び／又
は前記光出射端面の方向に向けて徐々に薄くなっている
ことを特徴とする偏波無依存型半導体光増幅器。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
偏波無依存型半導体光増幅器において、 前記歪バルク活性層の軸方向が、前記光出射端面の法線
方向に対して傾いていることを特徴とする偏波無依存型
半導体光増幅器。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
偏波無依存型半導体光増幅器において、 前記歪バルク活性層は、前記前記光入射端面及び／又は
前記光出射端面の近傍には形成されておらず、前記歪バ
ルク活性層の端面が前記クラッド層により覆われている
ことを特徴とする偏波無依存型半導体光増幅器。
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