JP2002270972A

JP2002270972A - 半導体光増幅器およびａｓｅ放射用光源装置および光ゲートアレイおよび波長可変レーザ装置および多波長レーザ装置および光伝送システム

Info

Publication number: JP2002270972A
Application number: JP2001070289A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 孝志高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP4321970B2

Abstract

(57)【要約】【課題】石英系光ファイバの長距離大容量伝送に適し
た１．２〜１．６μｍ帯のレーザ光に対応し、外部環境
温度に対して光増幅率の変化が小さい半導体光増幅器を
提供する。【解決手段】この半導体光増幅器は、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１上に、ｎ型Ａｌ _0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド層１０
２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、ＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多重量子井戸活性層１０４、ＧａＡｓ上部光導波
層１０５、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第１クラッド層１０６
が順次に積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光増幅器お
よびＡＳＥ放射用光源装置および光ゲートアレイおよび
波長可変レーザ装置および多波長レーザ装置および光伝
送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信では、光ファイバの伝搬損失や光
部品の結合損失の補償として、光増幅器が用いられてい
る。従来、半導体光増幅器としては、進行波型光増幅器
が広く知られている。進行波型光増幅器は、一方の端面
から入射した光が、入射光の波長に対して利得を有する
利得領域を含む導波路を伝搬する過程で光増幅され、反
対側の端面から出射される構造となっている。利得領域
では、ｐ側電極とｎ側電極からそれぞれ正孔と電子が注
入されて反転分布を形成しており、入射光と共鳴して誘
導放出光が発生して光が増幅される。

【０００３】石英系光ファイバにおいて、伝送損失が低
く、長距離大容量伝送に適した波長帯は、１．２〜１．
６μｍとなっている。１．２〜１．６μｍ帯のレーザ光
を増幅する進行波型半導体光増幅器として、従来では、
特開平９−１０５９６３や特開平１１−１８６６５４等
に示されているものが知られている。すなわち、特開平
９−１０５９６３，特開平１１−１８６６５４には、波
長１．３μｍまたは１．５５μｍの光を増幅する光増幅
器として、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰをクラッド層とし、
ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層を利得領域とする構成が示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、波長１．
２〜１．６μｍ帯の従来の半導体光増幅器は、ＩｎＰ基
板上にＩｎＧａＡｓＰ系材料を結晶成長させて形成され
ている。しかしながら、利得領域となるＩｎＧａＡｓＰ
とキャリア障壁層となるＩｎＰとでは、伝導帯ヘテロ障
壁高さが１５０〜２００ｍｅＶ程度と小さいことや、オ
ージェ非発光再結合等によって、電子が利得領域からリ
ークしやすくなっている。特に、高温動作時には電子リ
ークが顕著となる。例えば、１．３μｍ帯のＩｎＧａＡ
ｓＰ系レーザでは、特性温度が８０Ｋ程度であり、０．
８５μｍ帯のＡｌＧａＡｓ系レーザの特性温度と比較し
て半分程度と低い値となっている。この傾向は、半導体
光増幅器においても同様であり、高温になると利得領域
からキャリアリークが発生して増幅率が飽和しやすくな
ってしまう。そのため、高温時には十分な光増幅率が得
られないという問題があった。このことが、電子冷却装
置を用いない低価格の光ＬＡＮシステムにおいて、半導
体光増幅器の使用を困難にしていた。

【０００５】本発明は、石英系光ファイバの長距離大容
量伝送に適した１．２〜１．６μｍ帯のレーザ光に対応
し、外部環境温度に対して光増幅率の変化が小さい半導
体光増幅器およびＡＳＥ放射用光源装置および光ゲート
アレイおよび波長可変レーザ装置および多波長レーザ装
置および光伝送システムを提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、ＧａＡｓ基板と、利得領
域と、利得領域に電流を注入するｐ側電極及びｎ側電極
とを備えた半導体光増幅器において、前記利得領域に
は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からなる半導体層が
用いられることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の半導体光増幅器において、前記利得領域は、ＧａＮ
Ａｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡ
ｓＳｂのいずれかの材料からなる量子井戸層を複数積層
した多重量子井戸構造で形成されており、該多重量子井
戸構造は、エネルギーバンドギャップが異なる量子井戸
層を複数積層して形成されていることを特徴としてい
る。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２に記載の半導体光増幅器において、該半導
体光増幅器は、ファブリペローモードによるレーザ発振
を抑制する手段をさらに有していることを特徴としてい
る。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一項に記載の半導体光増幅器をＡ
ＳＥ放射用光源に用いることを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一項に記載の半導体光増幅器をＧ
ａＡｓ基板上に複数個配列して形成されていることを特
徴としている。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、一対の反射
鏡で構成された共振器内に、ＡＳＥ放射用光源と、ＡＳ
Ｅ放射用光源で発生した光を波長分波する波長分波器
と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を
選択し増幅する光ゲートアレイとを備えた波長可変レー
ザ装置において、ＡＳＥ放射用光源には請求項４記載の
ＡＳＥ放射用光源装置が用いられ、また、光ゲートアレ
イには請求項５記載の光ゲートアレイが用いられること
を特徴としている。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、一対の反射
鏡で構成された共振器内に、波長分波器と、波長分波器
を通って分波したそれぞれの波長の光を選択し増幅する
半導体光増幅器とを備えた多波長レーザ装置において、
半導体光増幅器には請求項１乃至請求項３のいずれか一
項に記載の半導体光増幅器が用いられることを特徴とし
ている。

【００１３】また、請求項８記載の発明は、複数の波長
の光信号を送信する光送信モジュールと、光信号を伝送
する光ファイバと、光信号を受光する光受信モジュール
を備えた波長分割多重方式の光伝送システムにおいて、
請求項７記載の多波長レーザ装置が光送信モジュールに
用いられることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１５】本発明の半導体光増幅器は、ＧａＡｓ基板
（例えばＧａＡｓ単結晶基板）と、利得領域と、利得領
域に電流を注入するｐ側電極及びｎ側電極とを備え、利
得領域にはＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳ
ｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からなる半導
体層が用いられることを特徴としている。

【００１６】ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等のＶ族元素としてＡｓとＮ
を含む混晶半導体は、ＧａＡｓ基板上に単結晶薄膜を結
晶成長可能であり、しかも石英光ファイバの伝送損失が
低い波長１．２〜１．６μｍ帯のバンドギャップ波長を
有することが知られている。従って、光ファイバ伝送に
用いられる１．３μｍや１．５５μｍのレーザ光に対し
て利得を有している。

【００１７】そして、Ｖ族元素としてＡｓとＮを含む混
晶半導体は、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ系材料とヘ
テロ接合を形成した場合、価電子帯側に対する伝導帯側
のバンド不連続比を大きくできることが知られている。
また、ＧａＡｓ基板上に形成できるため、ＡｌＧａＡｓ
やＡｌＧａＩｎＰといったエネルギーバンドギャップの
大きい材料をクラッド層に用いることができる。従っ
て、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からなる利得領域と
クラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上
と大きくとることができる。そのため、外部環境温度が
高くなっても、利得領域からクラッド層にオーバーフロ
ーする電子が急激に増加することがなく、温度上昇によ
る利得の減少を抑制することができる。従って、ＧａＮ
Ａｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡ
ｓＳｂのいずれかの材料からなる利得領域を備えた半導
体光増幅器においては、外部環境温度に対して光増幅率
の変化を小さくすることができる。

【００１８】また、従来材料系であるＩｎＰ基板上のＩ
ｎＧａＡｓＰ層の利得係数は、５００ｃｍ^-1程度と低い
値となっている（文献「ＩＥＥＥＪ．Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．２７，ｐｐ１８０４−
１８１１」を参照）。一方、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎ
ＮＡｓ層（１．２μｍ帯）の利得係数は、２２４３ｃｍ
^-1という高い値が報告されている（文献「Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．２０６−
２０９」を参照）。図１０は、ＧａＡｓ基板上に１．３
μｍ帯のＧａＩｎＮＡｓを活性層とする端面型半導体レ
ーザを試作して、半導体レーザの閾電流密度Ｊ_thと全損
失αの関係を実験的に求めた結果を示す図である。図７
より、１．３μｍ帯においても、ＧａＩｎＮＡｓ層の利
得係数Ｇ ₀は１５００ｃｍ^-1という高い値が得られるこ
とが判明した。従って、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎＮＡ
ｓ層は、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ材料に比べて、
高い利得係数を有しており、１．２〜１．３μｍ帯の半
導体光増幅器の利得領域として用いるのに適している。

【００１９】なお、上記本発明の半導体光増幅器におい
て、前記利得領域は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，Ｇ
ａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料か
らなる量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造で形
成されており、該多重量子井戸構造は、エネルギーバン
ドギャップが異なる量子井戸層を複数積層して形成され
ている。

【００２０】このように、半導体光増幅器の利得領域が
ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩ
ｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された量子井戸層
で構成されているときには、外部環境温度に対して光増
幅率の変化を小さくできる。

【００２１】さらに、各量子井戸層の混晶組成または井
戸幅を変えることにより、各量子井戸層のエネルギーバ
ンドギャップを異なるものにすることができる。この場
合、各量子井戸層は異なる波長帯域に対して利得を有す
ることになる。従って、エネルギーバンドギャップの異
なる量子井戸層を組み合わせた多重量子井戸構造は、各
量子井戸層の利得帯域を重ね合わせることにより広帯域
の増幅帯域を有することができる。このような広帯域の
光増幅器は、波長間隔が比較的広い波長多重分割方式の
光伝送システムに応用することができる。

【００２２】なお、異なるエネルギーバンドギャップを
有する量子井戸層を組み合わせて増幅帯域を広げる得る
場合に、各量子井戸層の利得を均一化することが重要で
ある。しかし、エネルギーバンドギャップが異なると、
量子井戸層の利得係数が異なり、また、量子井戸層への
キャリア閉じ込め障壁高さも変化してしまう。これに対
し、本発明では、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮ
ＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂを用いて量子井戸層を構
成しているので、量子井戸層に加える歪量やＮ組成を制
御することにより、同じエネルギーバンドギャップのま
まで利得係数を変えることができる。また、Ｎ組成を増
加することによって量子井戸層の伝導帯バンド端位置を
低下でき、Ｓｂ組成を増加することによって伝導帯バン
ド端位置を上昇させることができる。これにより、量子
井戸層の電子閉じ込め障壁高さをそろえることも可能で
ある。従って、エネルギーバンドギャップの異なる量子
井戸構造の利得係数を均一化することが可能となってい
る。

【００２３】図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る半導体
光増幅器の構成例を示す図である。なお、図１（ａ）は
正面から見た断面図であり、図１（ｂ）は側面から見た
断面図である。

【００２４】図１を参照すると、この半導体光増幅器
は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6
Ａｓクラッド層１０２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層１０４、
ＧａＡｓ上部光導波層１０５、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第
１クラッド層１０６が順次に積層されている。

【００２５】ここで、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量
子井戸活性層１０４は、例えば、層厚７ｎｍのＧａＩｎ
ＮＡｓ量子井戸層と層厚１０ｎｍのＧａＡｓ障壁層とが
３周期積層されて構成されている。

【００２６】そして、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第１クラッ
ド層１０６上には、電流注入するストライプ領域の両側
にｎ型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロック層１０７が形成さ
れている。これは、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第１クラッド
層１０６上に、ｎ型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロック層１
０７を結晶成長した後に、ストライプ領域を硫酸系エッ
チング溶液で化学エッチングして形成することができ
る。すなわち、硫酸系エッチング溶液は、ＡｌＩｎＰを
エッチングしてＧａＩｎＰをエッチングしないので、ｎ
型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロック層１０７のみをエッチ
ングすることができる。

【００２７】そして、ｎ型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロッ
ク層１０７及びストライプ領域のｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
第１クラッド層１０６上に、ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ第
２クラッド層１０８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９が
順次に積層されている。

【００２８】そして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９上
にはｐ側電極１１０が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。
また、劈開で形成した素子の両端面Ｔ₁，Ｔ₂には、反射
率０．２％以下の無反射膜１１２，１１３が形成されて
いる。

【００２９】図１の半導体光増幅器は進行波型となって
いる。すなわち、後端面Ｔ₁から入射したレーザ光は、
入射光の波長に対して利得を有するＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多重量子井戸活性層１０４を含む導波路を伝搬す
る過程で光増幅され、反対側の前端面Ｔ₂から出射され
る構造となっている。基板１０１と垂直な方向において
は、ＧａＡｓ光導波層１０３，１０５が屈折率の低いク
ラッド層１０２，１０６，１０８ではさまれたＳＣＨ構
造となっている。また、基板１０１に水平な方向におい
ては、ストライプ領域の外側に設けられたｎ型Ａｌ_0.5
Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロック層１０７の屈折率がｐ型クラッ
ド層１０６，１０８よりも低いため、ストライプ領域の
内外で実効屈折率差を形成して光をストライプ領域に閉
じ込める構造となっている。なお、ｎ型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐ電流ブロック層１０７は、導波路を伝搬する光に対し
て透明であるため、導波中に光を吸収することはない。

【００３０】図１の半導体光増幅器では、順方向バイア
スを印加することにより、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層１０４にはｐ側電極１１０とｎ側電極
１１１とからそれぞれ正孔と電子とが注入されて反転分
布が形成される。そのため、入射光と共鳴して誘導放出
光が発生し、光が増幅される。

【００３１】また、図１（ａ），（ｂ）の半導体光増幅
器において、両端面に形成された無反射膜１１２，１１
３は、ファブリペローモードによるレーザ発振を抑制し
ており、利得を平坦化するレーザ発振抑制手段としての
機能を有している。図１の例では、ファブリペローモー
ドによるレーザ発振を抑制するレーザ発振抑制手段とし
て、両端面に無反射膜１１２，１１３を形成している
が、その他に、ストライプ構造の方向を光出射端面に垂
直方向から傾ける方法や、光出射端面近傍に窓構造を形
成する方法や、光出射端面近傍に光吸収領域を設ける方
法や、これらの方法を無反射膜と併用する方法などを用
いることもできる。

【００３２】図１の半導体光増幅器は、ＧａＡｓ基板１
０１上にＧａＩｎＮＡｓを利得領域（量子井戸層）とし
て備えている。ＧａＡｓ基板上に結晶成長したＧａＩｎ
ＮＡｓは、バンドギャップ波長１．２〜１．６μｍを有
している。従って、光ファイバ伝送に用いられる１．３
μｍや１．５５μｍの波長に対して利得を有している。
そして、ＧａＩｎＮＡｓは、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩ
ｎＰ系材料とヘテロ接合を形成した場合、価電子帯に対
する伝導帯のバンド不連続比が大きくできることが知ら
れている。また、ＧａＡｓ基板上に形成できるため、ワ
イドギャップのＧａＩｎＰやＡｌＧａＡｓをクラッド層
に用いることができる。従って、ＧａＩｎＮＡｓ利得領
域とクラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ
以上と大きくすることができる。そのため、外部環境温
度が高くなっても、利得領域からクラッド層にオーバー
フローする電子が急激に増加することがなく、温度上昇
による利得の減少を抑制することができる。従って、外
部環境温度に対して光増幅率の変化を小さくすることが
できる。

【００３３】図１においては、ＧａＡｓ基板１０１上に
形成する長波長帯の利得領域（量子井戸層）として、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ材料を用いたが、これのかわりに、ＧａＮ
Ａｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれか
の材料を用いることもでき、この場合でも同様な効果が
得られる。

【００３４】また、図１においては、１つの素子として
の半導体光増幅器となっているが、ストライプ領域を複
数形成することにより、同一基板上に１次元アレイをモ
ノリシックに形成することも可能である。

【００３５】また、図２は本発明に係る半導体光増幅器
の他の構成例を示す図であり、図２の例では、半導体光
増幅器は面型半導体光増幅器として構成されている。す
なわち、図２を参照すると、この半導体光増幅器は、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ_0.8Ｇ
ａ_0.2ＡｓのＤＢＲ２０１、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ
層２０２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性
層２０３、ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓキャリアブロック層
２０４、ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５、ｐ型Ｇａ
Ａｓ／Ａｌ_0.8Ｇａ_0.2ＡｓのＤＢＲ２０６が順次に積層
されている。

【００３６】ここで、ｎ型ＤＢＲ２０１及びｐ型ＤＢＲ
２０６は、高屈折率であるＧａＡｓと低屈折率であるＡ
ｌ_0.8Ｇａ_0.2Ａｓとを、動作波長の１／４の光学的厚さ
で交互に積層して形成した反射鏡である。

【００３７】また、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０
２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０
３、ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓキャリアブロック層２０
４、ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５の層厚を合計し
た厚さは、動作波長の１／２の光学的厚さに対して整数
倍となるように設計されている。

【００３８】そして、図２の半導体光増幅器では、円形
状の電流注入領域を除く活性層近傍にプロトンが注入さ
れて高抵抗領域２０７が形成されている。

【００３９】また、図２において、ｐ型ＤＢＲ２０６上
にはｐ側電極１１０が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。
そして、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１においては、
それぞれ、光を入出射させるために、電流注入領域の上
下の電極が除去されて、開口部が形成されている。

【００４０】図２の半導体光増幅器は、光を基板の主平
面に対して垂直な方向に入出射させる面型となってい
る。すなわち、ｐ側電極１１０側から光が入射し、入射
光の波長に対して利得を有するＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡ
ｓ多重量子井戸活性層２０３を含むｐ型ＤＢＲ２０６と
ｎ型ＤＢＲ２０１の間で多重反射して光が増幅され、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１側から出射される構造となってい
る。従って、ｐ型ＤＢＲ２０６とｎ型ＤＢＲ２０１との
間で共振する波長に対して高い利得を有する共振型光増
幅器となっている。なお、ｎ型ＤＢＲ２０１の反射率
は、高注入時においても半導体光増幅器自身がレーザ発
振しないように、７０〜９０％に低下させている。

【００４１】図２の面型半導体光増幅器も、図１の半導
体光増幅器と同様に、ＧａＡｓ基板１０１上にＧａＩｎ
ＮＡｓを利得領域として備えている。従って、光ファイ
バ伝送に用いられる１．３μｍや１．５５μｍの長波長
帯に対応している。そして、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層とｐ
型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓキャリアブロック層２０４との伝
導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすること
ができる。そのため、外部環境温度が高くなっても、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ井戸層から電子が急激にオーバーフローす
ることがなく、温度上昇による利得の減少を抑制するこ
とができる。従って、外部環境温度に対して光増幅率の
変化を小さくすることができる。

【００４２】また、図２の半導体光増幅器は面型である
ため、図１の半導体光増幅器のように光入出射面を劈開
面で形成する必要がない。従って、半導体光増幅器をＧ
ａＡｓ基板上にモノリシック集積して、２次元アレイを
形成することも可能である。従って、高密度の並列集積
化に有利となっている。

【００４３】また、図２においては、光を基板の表面か
ら裏面に透過させて増幅しているが、９９％以上の高反
射率を有するｎ型ＤＢＲ２０１を用いて、光を基板の表
面側から入出射させる反射型増幅器を構成することも可
能である。

【００４４】また、本発明は、上述した本発明の半導体
光増幅器をＡＳＥ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｐｏｎｔａ
ｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎ）放射用光源に用いたＡ
ＳＥ放射用光源装置を構成することもできる。

【００４５】すなわち、本発明の半導体光増幅器は、利
得領域に電流を注入して反転分布を形成している。そし
て、光を入出力させる端面の反射率を１％未満に抑制し
て光が共振しないようにしている。従って、利得領域で
発生した自然放出光は誘導放出により増幅されて、高出
力のＡＳＥが発生する。従って、半導体光増幅器に信号
光を入射させない状態で、かつ高注入においてレーザ発
振を抑制することにより、ＡＳＥを放射する光源として
用いることができる。

【００４６】そして、上述した本発明の半導体光増幅器
は、利得領域がＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡ
ｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成さ
れているため、利得領域とクラッド層との伝導帯バンド
不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすることができる。
従って、外部環境温度が高くなっても、利得領域からク
ラッド層にオーバーフローする電子が急激に増加するこ
とがない。そのため、高温時でも高出力のＡＳＥを発生
させることが可能である。

【００４７】また、上述した本発明の半導体光増幅器を
ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓ単結晶基板）上に複数個配列し
て光ゲートアレイを形成することもできる。

【００４８】すなわち、半導体光増幅器にバイアス電流
を注入しない場合、利得領域は入射光を吸収する。一
方、半導体光増幅器にバイアス電流を注入した状態で光
を入射させると、１０〜２０ｄＢ程度光を増幅できる。
従って、半導体光増幅器はバイアス電流によって入射光
の通過／遮蔽を制御する光ゲートとして機能する。そし
て、このような半導体光増幅器を基板上に複数個配列す
ることで、並列光信号の通過チャンネルを選択する光ゲ
ートアレイを形成することができる。

【００４９】本発明の光ゲートアレイを構成する半導体
光増幅器の利得領域は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，
ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料
で構成されている。そのため、利得領域とクラッド層と
の伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくする
ことができる。従って、外部環境温度が高くなっても、
利得領域からクラッド層にオーバーフローする電子が急
激に増加することがなく、高温時でも高い光増幅率を維
持することができる。そのため、光ゲートを通過する光
信号のＳ／Ｎ比が劣化することがなく、外部環境温度に
対して安定に動作する光ゲートアレイを形成することが
できる。

【００５０】また、本発明の波長可変レーザ装置は、一
対の反射鏡で構成された共振器内に、ＡＳＥ放射用光源
と、ＡＳＥ放射用光源で発生した光を波長分波する波長
分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波長
の光を選択し増幅する光ゲートアレイとを備え、ＡＳＥ
放射用光源には前述した本発明のＡＳＥ放射用光源装置
が用いられ、また、光ゲートアレイには前述した本発明
の光ゲートアレイが用いられることを特徴としている。

【００５１】ＡＳＥ放射用光源で発生した光は、発光ス
ペクトル幅が広いＡＳＥ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｐｏ
ｎｔａｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎ）となっている。
ＡＳＥ放射用光源で発生した光は、波長分波器を導波す
る過程で、各波長成分に空間的に分岐して出力される。
波長分波器としては、例えばａｒｒａｙｅｄｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅ素子が用いられる。波長分波器を通った光
は、光ゲートアレイに入力される。光ゲートアレイを構
成する各半導体光増幅器に入力される光は、波長分波器
で波長が選択されて狭スペクトル幅の光となっており、
それぞれ波長が異なっている。光ゲートアレイにおいて
は、異なる波長の中から所望の波長に対応した半導体光
増幅器にだけバイアス電流を加えることにより、選択し
た波長の光のみを選択して増幅する。それ以外の波長の
光は、バイアスしていない半導体光増幅器を導波する過
程で吸収されて減衰する。光ゲートアレイで選択された
波長の光は、ＡＳＥ放射用光源の後端面側と光ゲートア
レイの前端面側に設けられた反射鏡とで構成される共振
器内で共振し、レーザ発振する。従って、波長は光ゲー
トアレイを構成する半導体光増幅器のアレイ数に対応し
てデジタル的に分割されて選択される。

【００５２】前述した本発明のＡＳＥ放射用光源装置
は、高温高出力動作が可能である。また、前述した本発
明の光ゲートアレイは、外部環境温度に対して安定に動
作する。従って、前述した本発明のＡＳＥ放射用光源装
置，光ゲートアレイを用いて波長可変レーザ装置を構成
することにより、外部環境温度の変化に対して安定な光
源を形成できる。そして、電子冷却装置による精密な温
度制御を必要としないため、低コストで製造することが
できる。

【００５３】図３は本発明に係る波長可変レーザ装置の
構成例を示す図である。図３を参照すると、この波長可
変レーザ装置は、Ｓｉ基板６０６上に、光を発生するＡ
ＳＥ放射用光源６０１と、ＡＳＥ放射用光源６０１で発
生した光を波長分波する波長分波器６０２と、半導体光
増幅器６０４がアレイ状にモノリシック集積して形成さ
れた光ゲートアレイ６０３と、光ゲートアレイ６０３か
ら出力された光を１本の光導波路に結合する合波器６０
５とを有している。

【００５４】このような構成の波長可変レーザ装置は、
次のように動作する。すなわち、ＡＳＥ放射用光源６０
１で発生した光は発光スペクトル幅が広いＡＳＥとなっ
ている。ＡＳＥ放射用光源６０１で発生した光は、波長
分波器６０２を導波する過程で、各波長成分に空間的に
分岐して出力される。なお、波長分波器６０２として
は、ａｒｒａｙｅｄｗａｖｅｇｕｉｄｅ素子を用いる
ことができる。波長分波器６０２を通った光は、光ゲー
トアレイ６０３に入力される。光ゲートアレイ６０３
は、ｎチャンネルの進行波型半導体光増幅器６０４がア
レイ状にモノリシック集積して形成されている。光ゲー
トアレイ６０３の各半導体光増幅器６０４に入力される
光は、波長分波器６０２で波長が選択された光となって
おり、それぞれ波長がλ１〜λｎまで異なっている。光
ゲートアレイ６０３においては、λ１〜λｎの波長の中
から所望の波長に対応した半導体光増幅器にだけバイア
ス電流を加えることにより、選択した波長の光のみを選
択して増幅する。それ以外の波長の光は、バイアスして
いない半導体光増幅器を導波する過程で吸収されて減衰
する。光ゲートアレイ６０３で選択された波長の光は、
ＡＳＥ放射用光源６０１の後端面と半導体光増幅器６０
４の前端面とで構成される共振器内で共振し、レーザ発
振する。選択される波長は光ゲートアレイ６０３を構成
する半導体光増幅器６０４のアレイ数に対応してデジタ
ル的に分割される。光ゲートアレイ６０３から出力され
る光は、合波器６０５で共通の光導波路に結合されて、
外部に出射される。

【００５５】なお、図３に示す波長可変レーザ装置の光
変調は、半導体光増幅器６０４に加えるバイアス電流を
オン／オフすることによって行われる。また、光出力
は、ＡＳＥ放射用光源６０１の注入電流及び半導体光増
幅器６０４のバイアス電流によって制御することができ
る。

【００５６】図４（ａ），（ｂ）は、図３に示した波長
可変レーザ装置に用いられているＡＳＥ放射用光源６０
１の構成例を示す図である。なお、図４（ａ）は正面か
ら見た断面図であり、図４（ｂ）は上面から見た図であ
る。図４（ａ）を参照すると、ＡＳＥ放射用光源６０１
の積層構成は、図１に示した半導体光増幅器と同様な構
造となっている。そして、劈開で形成した素子の前端面
Ｔ₂には、反射率０．２％以下の無反射膜７０３が形成
されており、後端面Ｔ₁には反射率９９％の高反射膜７
０２が形成されている。また、電流注入するストライプ
領域７０４は、光を出射する前端面Ｔ₂近傍では素子端
面に垂直な方向から１０°傾けた構造となっている。

【００５７】図４（ｃ）は、図４（ａ）において活性領
域であるＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造７
０１の構造を示す図である。図４（ｃ）を参照すると、
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造７０１は、
４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０５ａ，７０５ｂ，７０
５ｃ，７０５ｄの上下をＧａＡｓ障壁層７０６ではさん
だ構成となっている。４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０
５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ，７０５ｄのバンドギャップ
波長は、混晶組成及び井戸幅を変えることにより、それ
ぞれ異なっている。各井戸層７０５ａ，７０５ｂ，７０
５ｃ，７０５ｄのバンドギャップ波長は、例えば、７０
５ａが１．２０μｍ、７０５ｂが１．２４μｍ、７０５
ｃが１．２８μｍ、７０５ｄが１．３２μｍに設定する
ことができる。

【００５８】図４のＡＳＥ放射光源は、図１に示した半
導体光増幅器を応用している。すなわち、図４におい
て、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１に順方向バイアス
電流を加えると、多重量子井戸活性層７０１中で正孔と
電子が再結合して、自然放出及び誘導放出が発生する。
前端面Ｔ₂に無反射膜７０３が形成されているため、多
重量子井戸活性層７０１で発生した光は多重反射による
共振が抑制されて、レーザ発振することなく前端面Ｔ₂
から出射される。このとき、自然放出光が利得領域自身
の反転分布により光増幅されてＡＳＥとして放射され
る。

【００５９】半導体光増幅器をＡＳＥ放射用光源として
用いる場合、信号光を後端面Ｔ₁から素子に入力させる
必要がない。従って、図４に示すＡＳＥ放射用光源では
後端面Ｔ₁に反射率９９％の高反射膜７０２を形成し
て、ＡＳＥを効率良く前端面Ｔ₂から取り出せるように
している。また、電流注入するストライプ領域７０１が
図７（ｂ）に示すように、光出射端面近傍では端面に垂
直な方向から１０°傾けた構造となっている。従って、
前端面Ｔ₂で反射されて利得領域に戻る光の成分を更に
低減させて、半導体光増幅器の両端面で形成される共振
器内でレーザ発振することを抑制している。

【００６０】そして、図４に示すＡＳＥ放射用光源にお
いては、利得領域がＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層で構成さ
れているため、利得領域とＡｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド
層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きく
することができる。従って、外部環境温度が高くなって
も、利得領域からクラッド層にオーバーフローする電子
が急激に増加することがない。そのため、高温時でも反
転分布状態を維持して高出力のＡＳＥを発生させること
が可能である。

【００６１】また、図４のＡＳＥ放射用光源では、図４
（ｃ）に示すように、利得領域である多重量子井戸活性
層７０１を構成する４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０５
ａ，７０５ｂ，７０５ｃ，７０５ｄのバンドギャップ波
長が異なるように形成されている。そのため、各ＧａＩ
ｎＮＡｓ井戸層７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ，７０５
ｄは異なる波長帯域に対して利得を有することになる。
従って、エネルギーバンドギャップの異なるＧａＩｎＮ
Ａｓ井戸層を組み合わせた多重量子井戸活性層７０１
は、各井戸層の利得帯域を重ねあわせることにより、
１．２０〜１．３２μｍと広帯域の増幅帯域を有するこ
とができる。従って、図４のＡＳＥ放射用光源は広帯域
のＡＳＥを発生させることができるため、図３に示す波
長可変レーザ装置の波長変化量を拡大することができ
る。

【００６２】また、図３の波長可変レーザ装置におい
て、光ゲートアレイ６０３は、ＧａＡｓ基板上に、図１
に示したような進行波型半導体光増幅器６０４をアレイ
状にｎ個モノリシック集積して構成されている。ここ
で、アレイ数ｎは、例えば８に設定されている。この場
合には、光ゲートアレイ６０３によって１．２０〜１．
３２μｍの波長範囲から８波長を選択可能となってい
る。また、ＡＳＥ放射用光源６０１の後端面と半導体光
増幅器６０４の前端面とで共振器を構成するために、半
導体光増幅器６０４の前端面には反射率１０％の低反射
膜を形成している。

【００６３】光ゲートアレイ６０３において、半導体光
増幅器６０４の利得領域はＧａＩｎＮＡｓで構成されて
おり、利得領域とＡｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド層との伝
導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすること
ができる。従って、外部環境温度が高くなっても、利得
領域からクラッド層にオーバーフローする電子が急激に
増加することがなく、高温時でも高い光増幅率を維持す
ることができる。そのため、光ゲートアレイ６０３を通
過する光信号のＳ／Ｎ比の劣化を防止することができ、
外部環境温度に対して安定に動作する。

【００６４】以上述べたように、図３の波長可変レーザ
装置は、高温高出力動作が可能であるＡＳＥ放射光源６
０１と、外部環境温度に対して安定に動作する光ゲート
アレイ６０３とを能動素子に用いている。従って、外部
環境温度の変化に対して安定な光源を形成することがで
きる。そして、電子冷却装置によって装置を精密に温度
制御する必要がないため、低コストで製造することがで
きる。

【００６５】また、本発明の多波長レーザ装置は、一対
の反射鏡で構成された共振器内に、波長分波器と、波長
分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を選択し増
幅する半導体光増幅器とを備え、半導体光増幅器には、
前述した本発明の半導体光増幅器が用いられることを特
徴としている。

【００６６】一対の反射鏡で構成された共振器内に設け
られた半導体光増幅器で発生した光は発光スペクトル幅
が広いＡＳＥとなっている。半導体光増幅器で発生した
光は波長分波器に入力され、波長分波器を導波して反対
側に設けられた反射鏡で反射し、再び波長分波器を導波
して半導体光増幅器に帰還する。このとき、半導体光増
幅器に帰還する光は、波長分波器によって波長が空間的
に分岐されて狭スペクトル幅の光となっているため、特
定の波長の光のみが増幅される。これを繰り返すことに
より、波長分波器によって波長が選択された光は、共振
器内でレーザ発振する。そして、波長分波器が異なる波
長を出力する位置に半導体光増幅器を複数設けることに
より、それぞれ別の波長でレーザ発振する多波長レーザ
装置を実現できる。

【００６７】前述した本発明の半導体光増幅器は、外部
環境温度に対して光増幅率の変化を小さくすることがで
き、高温時でも安定して高い増幅率を有している。従っ
て、前述した本発明の半導体光増幅器を多波長レーザ装
置に用いることにより、外部環境温度の変化に対して安
定な多波長レーザ装置を形成できる。また、電子冷却装
置による精密な温度制御を必要としないため、低コスト
で製造することができる。

【００６８】なお、この多波長レーザ装置においては、
光信号の変調を、図３に示した波長可変レーザ装置と同
様に、半導体光増幅器に注入するバイアス電流のオン／
オフによって行なうようになっている。

【００６９】また、本発明は、複数の波長の光信号を送
信する光送信モジュールと、光信号を伝送する光ファイ
バと、光信号を受光する光受信モジュールを備えた波長
分割多重方式の光伝送システムにおいて、光送信モジュ
ールに前述した本発明の多波長レーザ装置が用いられる
ことを特徴としている。

【００７０】波長分割多重方式は、１本の光ファイバ中
を複数の波長の光信号で多重化して並列に伝送すること
により、伝送容量を増加させる方式である。この場合、
波長の異なる光信号源が必要であり、低コストの多波長
光源が求められている。本発明の波長分割多重方式の光
伝送システムにおいては、前述した多波長レーザ装置を
光送信モジュールに用いている。前述した本発明の多波
長レーザ装置は、既に述べたように外部環境温度の変化
に対して光出力や変調特性が安定して動作する。そのた
め、電子冷却装置による精密な温度制御を必要とせず、
多波長レーザ装置を低コストで製造することができる。
従って、これを用いた波長分割多重方式の光伝送システ
ムについても低コスト化することができる。

【００７１】図５は、本発明に係る光伝送システムの構
成例を示す図である。図５の光伝送システムは、光送信
モジュール８０１と、光受信モジュール８０２と、光フ
ァイバケーブル８０３とを備えている。

【００７２】ここで、光ファイバケーブル８０３として
は、石英をコア及びクラッドとするシングルモードファ
イバを用いることができる。そして、光送信モジュール
８０１は、駆動制御回路８０５と、多波長レーザ装置８
０４とを備えており、１本の光ファイバ中を互いに異な
る複数の波長の光信号で多重化して並列に伝送すること
により、伝送容量を増加させる波長多重分割方式を採用
している。また、光受信モジュール８０２は、受信装置
８０６と、受信回路８０７とを備えている。

【００７３】このような構成の光伝送システムでは、光
送信モジュール８０１に入力した電気信号は、最初に駆
動制御回路８０５に入力される。駆動制御回路８０５で
は、多波長レーザ装置８０４の各波長のレーザに電流を
注入して発振させ、また信号に応じてレーザ光強度を変
調する。多波長レーザ装置８０４は、複数の波長のレー
ザ光を独立に変調して１本の光ファイバケーブル８０３
に光信号を送り込む。光信号は光ファイバケーブル８０
３を導波して光受信モジュール８０２中の受光装置８０
６に入力される。受光装置８０６では、光信号を波長分
波器で別々の波長成分に分離した後に、各波長成分の光
をフォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等
で電気信号に変換する。その後、受信回路８０７で電気
信号が増幅，波形整形されて出力される。

【００７４】図６は、図５に示した光伝送システムに用
いられている多波長レーザ装置８０４の構成例を示す図
である。図６において、符号６０４はＡＳＥを発生さ
せ、また発生したＡＳＥを増幅する機能を有する半導体
光増幅器である。半導体光増幅器６０４は、同一基板上
に複数個モノリシック集積して形成されている。また、
符号６０２は半導体光増幅器６０４で発生した光を波長
分波する波長分波器である。波長分波器６０２におい
て、半導体光増幅器６０４が設けられている側と反対側
には高反射膜９０１が形成されている。また、符号９０
２は波長分波器６０２で分波されたそれぞれの光強度を
変調する電界吸収型半導体光変調器であり、符号６０５
は波長分波器６０２で分波された光を１本の光導波路に
結合する合波器である。また、符号６０６は上記の部品
が配列されているＳｉ基板である。

【００７５】このような構成の多波長レーザ装置の動作
は、次のとおりである。すなわち、半導体光増幅器６０
４で発生した光は発光スペクトル幅が広いＡＳＥとなっ
ている。半導体光増幅器６０４で発生した光は、波長分
波器６０２に入力され、波長分波器６０２を導波して反
対側に設けられた高反射膜９０１で反射され、再び波長
分波器６０２を導波して半導体光増幅器６０４に帰還す
る。このとき、半導体光増幅器６０４に帰還する光は、
波長分波器６０２によって波長が空間的に分岐されて狭
スペクトル幅の光となっているため、特定の波長の光の
みが増幅される。半導体光増幅器６０４の前端面には反
射率１０％の低反射膜が形成されており、高反射膜９０
１と半導体光増幅器６０４の前端面とで共振器を構成し
てレーザ発振する。半導体光増幅器６０４は、波長分波
器６０２が異なる波長を出力する位置に複数設けられて
おり、それぞれ別の波長の光を増幅してレーザ発振させ
ることにより、多波長レーザ装置を実現できる。図４の
例では、４素子の半導体光増幅器を用いており、それぞ
れ１．２０μｍ，１．２４μｍ，１．２８μｍ，１．３
２μｍでレーザ発振させている。

【００７６】図６の多波長レーザ装置において、半導体
光増幅器６０４には図１に示した半導体光増幅器が用い
られている。従って、利得領域がＧａＩｎＮＡｓ量子井
戸層で構成されているため、利得領域とＡｌ_0.4Ｇａ_0.6
Ａｓクラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ
以上と大きくすることができる。従って、外部環境温度
が高くなっても、利得領域からクラッド層にオーバーフ
ローする電子が急激に増加することがない。そのため、
高温時でも高い光増幅率を維持することができ、外部環
境温度に対して安定に動作する。

【００７７】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項３記載の発明によれば、ＧａＡｓ基板と、利得領域
と、利得領域に電流を注入するｐ側電極及びｎ側電極と
を備えた半導体光増幅器において、利得領域にはＧａＮ
Ａｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡ
ｓＳｂのいずれかの材料からなる半導体層が用いられる
ので、外部環境温度が高くなっても、利得領域からクラ
ッド層にオーバーフローする電子が急激に増加すること
がなく、温度上昇による利得の減少を抑制することがで
きる。従って、外部環境温度に対して光増幅率の変化を
小さくすることができる。

【００７８】特に、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の半導体光増幅器において、前記利得領域は、
ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩ
ｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からなる量子井戸層を複
数積層した多重量子井戸構造で形成されており、該多重
量子井戸構造は、エネルギーバンドギャップが異なる量
子井戸層を複数積層して形成されているので（各量子井
戸層の混晶組成または井戸幅が異なるように形成されて
いるので）、請求項１の効果に加えて、増幅帯域を広帯
域化することができる。

【００７９】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体光増幅
器をＡＳＥ放射用光源に用いることを特徴とするＡＳＥ
放射用光源装置であり、請求項１乃至請求項３のいずれ
か一項に記載の半導体光増幅器は、利得領域がＧａＮＡ
ｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓ
Ｓｂのいずれかの材料で構成されているため、外部環境
温度が高くなっても利得領域からクラッド層にオーバー
フローする電子が急激に増加することがない。そのた
め、高温時でも高出力のＡＳＥを発生させることができ
る。

【００８０】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項３のいずれか一項にに記載の半導体光増
幅器をＧａＡｓ基板上に複数個配列して形成されている
ことを特徴とする光ゲートアレイであり、光ゲートアレ
イを構成する半導体光増幅器の利得領域は、ＧａＮＡ
ｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓ
Ｓｂのいずれかの材料で構成されているため、外部環境
温度が高くなっても利得領域からクラッド層にオーバー
フローする電子が急激に増加することがなく、高温時で
も高い光増幅率を維持することができる。そのため、光
ゲートを通過する光信号のＳ／Ｎ比が劣化することがな
く、外部環境温度に対して安定に動作することができ
る。

【００８１】また、請求項６記載の発明によれば、一対
の反射鏡で構成された共振器内に、ＡＳＥ放射用光源
と、ＡＳＥ放射用光源で発生した光を波長分波する波長
分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波長
の光を選択し増幅する光ゲートアレイとを備えた波長可
変レーザ装置において、ＡＳＥ放射用光源には請求項４
記載のＡＳＥ放射用光源装置が用いられ、また、光ゲー
トアレイには請求項５記載の光ゲートアレイが用いられ
るようになっており、請求項４記載のＡＳＥ放射用光源
装置は高温高出力動作が可能であり、また、請求項５記
載の光ゲートアレイは、外部環境温度に対して安定に動
作するので、外部環境温度の変化に対して安定な波長可
変レーザ装置を提供できる。そして、電子冷却装置によ
る精密な温度制御を必要としないため、低コストで製造
することができる。

【００８２】また、請求項７記載の発明によれば、一対
の反射鏡で構成された共振器内に、波長分波器と、波長
分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を選択し増
幅する半導体光増幅器とを備えた多波長レーザ装置にお
いて、半導体光増幅器には請求項１乃至請求項３のいず
れか一項に記載の半導体光増幅器が用いられるようにな
っており、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載
の半導体光増幅器は、外部環境温度に対して光増幅率の
変化を小さくすることができ、高温時でも安定して高い
増幅率を有しているので、外部環境温度の変化に対して
安定な多波長レーザ装置を提供できる。また、電子冷却
装置による精密な温度制御を必要としないため、低コス
トで製造することができる。

【００８３】また、請求項８記載の発明によれば、複数
の波長の光信号を送信する光送信モジュールと、光信号
を伝送する光ファイバと、光信号を受光する光受信モジ
ュールを備えた波長分割多重方式の光伝送システムにお
いて、請求項７記載の多波長レーザ装置が光送信モジュ
ールに用いられるようになっており、請求項７の多波長
レーザ装置は、外部環境温度の変化に対して安定に動作
するため、電子冷却装置による精密な温度制御を必要と
しない。従って、多波長レーザ装置を低コストで製造す
ることができ、それを用いた光伝送システムを低コスト
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体光増幅器の構成例を示す図
である。

【図２】本発明に係る半導体光増幅器の他の構成例を示
す図である。

【図３】本発明に係る波長可変レーザ装置の構成例を示
す図である。

【図４】図３の波長可変レーザ装置に用いられているＡ
ＳＥ放射用光源の構成例を示す図である。

【図５】本発明に係る光伝送システムの構成例を示す図
である。

【図６】図５に示した光伝送システムに用いられている
多波長レーザ装置の構成例を示す図である。

【図７】ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓを活性層とする端面型半導体レーザを試作して、半導
体レーザの閾電流密度Ｊ_thと全損失αの関係を実験的に
求めた結果を示す図である。

【符号の説明】

１０１ｎ型ＧａＡｓ基板１０２ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３ＧａＡｓ下部光導波層１０４ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井
戸活性層１０５ＧａＡｓ上部光導波層１０６ｐ型ＧａＩｎＰ第１クラッド層１０７ｎ型ＡｌＩｎＰブロック層１０８ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層１０９ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０ｐ側電極１１１ｎ側電極１１２後端面無反射膜１１３前端面無反射膜２０１ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲ２０２ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０３ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井
戸活性層２０４ｐ型ＡｌＧａＡｓキャリアブロック層２０５ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層２０６ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲ２０７高抵抗領域６０１ＡＳＥ光源６０２分波器６０３光ゲートアレイ６０４半導体光増幅器６０５合波器６０６Ｓｉ基板７０１ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井
戸活性層７０２無反射膜７０３高反射膜７０４ストライプ領域７０５ａ，ｂ，ｃ，ｄＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０６ＧａＡｓ障壁層８０１光送信モジュール８０２光受信モジュール８０３光ファイバケーブル８０４多波長レーザ装置８０５駆動制御回路８０６受光装置８０７受信回路９０１高反射膜９０２電界吸収型光変調器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧａＡｓ基板と、利得領域と、利得領域
に電流を注入するｐ側電極及びｎ側電極とを備えた半導
体光増幅器において、前記利得領域には、ＧａＮＡｓ，
ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ
のいずれかの材料からなる半導体層が用いられることを
特徴とする半導体光増幅器。
【請求項２】請求項１記載の半導体光増幅器におい
て、前記利得領域は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，Ｇ
ａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料か
らなる量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造で形
成されており、該多重量子井戸構造は、エネルギーバン
ドギャップが異なる量子井戸層を複数積層して形成され
ていることを特徴とする半導体光増幅器。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の半導体
光増幅器において、該半導体光増幅器は、ファブリペロ
ーモードによるレーザ発振を抑制する手段をさらに有し
ていることを特徴とする半導体光増幅器。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の半導体光増幅器をＡＳＥ放射用光源に用いること
を特徴とするＡＳＥ放射用光源装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の半導体光増幅器をＧａＡｓ基板上に複数個配列し
て形成されていることを特徴とする光ゲートアレイ。
【請求項６】一対の反射鏡で構成された共振器内に、
ＡＳＥ放射用光源と、ＡＳＥ放射用光源で発生した光を
波長分波する波長分波器と、波長分波器を通って分波し
たそれぞれの波長の光を選択し増幅する光ゲートアレイ
とを備えた波長可変レーザ装置において、ＡＳＥ放射用
光源には請求項４記載のＡＳＥ放射用光源装置が用いら
れ、また、光ゲートアレイには請求項５記載の光ゲート
アレイが用いられることを特徴とする波長可変レーザ装
置。
【請求項７】一対の反射鏡で構成された共振器内に、
波長分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞれの
波長の光を選択し増幅する半導体光増幅器とを備えた多
波長レーザ装置において、半導体光増幅器には請求項１
乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体光増幅器が
用いられることを特徴とする多波長レーザ装置。
【請求項８】複数の波長の光信号を送信する光送信モ
ジュールと、光信号を伝送する光ファイバと、光信号を
受光する光受信モジュールを備えた波長分割多重方式の
光伝送システムにおいて、請求項７記載の多波長レーザ
装置が光送信モジュールに用いられることを特徴とする
光伝送システム。