JP2002507063A - 半導体光増幅器 - Google Patents

半導体光増幅器

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JP2002507063A
JP2002507063A JP2000536119A JP2000536119A JP2002507063A JP 2002507063 A JP2002507063 A JP 2002507063A JP 2000536119 A JP2000536119 A JP 2000536119A JP 2000536119 A JP2000536119 A JP 2000536119A JP 2002507063 A JP2002507063 A JP 2002507063A
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イワノヴィッチ シュヴェイキン ヴァジリー
イワノヴィッチ ボガトフ アレキサンドル
エヴジェニエヴィッチ ドラキン アレキサンドル
ヴラディミロヴィッチ クルヤフコ ジュリー
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イワノヴィッチ シュヴェイキン ヴァジリー
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    • H01S5/1085—Oblique facets

Abstract

(57)【要約】 この発明は、半導体光増幅器に関し、半導体光増幅器は、アクティブ領域への放射光の入射およびアクティブ領域からの出射のために設けられる。この半導体光増幅器は、実質的に減少した非点収差および分散角値、増大したインプットおよびアウトプットアパーチャ、効率的な長さを備えた増幅領域、高出力のアウトプット、高い光度、および、入出射放射光の方向の広範囲の修正を同時に提供する。この半導体光増幅器は、活性層（６）を備えた、全へテロ構造のための層の組成および厚さに関して、予め決定された範囲を使用し、そして、複数個の境界層（７、８）を示す数セットの層からなっている。これら数セットの層の少なくとも１つの上に、入出力システムが一体的に形成され、放射光入出力領域（１７）に沿って延伸する。この発明は、更に、広い範囲の入出力角、および、活性層の面に関して予め決定された傾斜角を有する光学ファセットを使用する、異なる構造の放射光入出力領域に関している。この発明は、更に、ジュアルトランスミッション、マルチビーム、分離型または一体型の態様による縦列型半導体光増幅器に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、量子エレクトロニクスに関し、特に、高出力マルチモード、モノモ
ードおよび／または単一周波数の放射光源、更に、特に、半導体光増幅器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的に、半導体光増幅器（以下、「ＳＯＡ」という）は、入力放射光のマス
ターソースからなっており、その出力は、光学システムによって、増幅子（以下
、「ＡＣ」という）の入力に光的に結合されている（Ｓ．Ｏ‘Ｂｒｉｅｎ外、Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３）のＩＥＥＥ Ｊ．、ＶＯＬ
．２９、ＮＯ．６、ｐｐ．２０５２−２０５７、および、Ｊ．Ｐ．Ｄｏｎｎｅｌ
ｌｙ外、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ.ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ （１９９６）ｖｏｌ．８、ｐｐ１４５０−１４５２）。光学的信号は、通常、瞬
間的、スーパールミニセント、またはレーザ光である。寸法が小さい、単位長さ
当りの高利得、高効率、低いコスト、光電子回路への統合可能性等の、半導体光
増幅器の特異な特徴によって、複雑な通信ネットワーク、特に分岐ネットワーク
、および、高出力放射光源の設計および開発において、半導体光増幅器の使用が
大いに期待されている。
【０００３】 分離型の半導体光増幅器が知られている（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ
．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、
Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−２０４２）。その装置は、増幅器が作動中に、光学
的に結合された増幅子に入射角δでインプットされる放射光のマスターソースを
備えている。増幅子は、それぞれ少なくとも１つのサブ層を有する２つのクラッ
ド層の間に配置され、屈折率ｎa、バンドギャップＥa（ｅＶ）を備えた活性層を
含む半導体レーザへテロ構造に基づいて機能する。アクティブ利得領域は、障壁
領域を使用して、実行して、アクティブ利得領域の入射端面において最初の１０
μｍの幅Ｗinから直線的に広がり、アクティブ利得領域の出射端面において終末
の１６０μｍの幅Ｗoutになるメサストリップを形成する。半導体光増幅器の長 さＬARGは１５００μｍであった。活性層に存在し、そして、増幅子の光利得軸 であるアクティブ利得領域の長軸は、マスターソースおよび光学システムの軸と
同一光学軸上に位置している。アクティブ利得領域への放射光のインプットおよ
び同領域からの放射光のアウトプットの手段は、アクティブ利得領域の入射端面
の光学ファセットであり、そして、アクティブ利得領域の出射端面の光学ファセ
ットであり、これらファセットは、第１光学ファセットと呼ばれ、反射防止膜が
形成され、屈折率Ｒは、この場合は、Ｒ〜０．００３であった。第１光学ファセ
ットは、光利得軸に直交する面（法平面という）と傾斜角Ψ1およびΨ2で配置さ
れる。先行技術（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８
−２０４２）において、増幅子の第１光学ファセットは、法平面に並行である。
公知の増幅子（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−
２０４２）におけるインプットおよびアウトプットアパーチャのサイズは、それ
ぞれ下記の通りである： Ｓin＝ｄAGRＷin （１） そして、 Ｓout＝ｄAGRＷout （２） ここに、ｄAGRはアクティブ利得領域の厚さであり、通常１μｍを超えない。従 って、公知の半導体光増幅器（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐ
ｐ．２０２８−２０４２）の増幅子に対しては、Ｓinは１０μｍ2以下であり、 Ｓoutは１６０μｍ2以下である。
【０００４】 アクティブ利得領域の第１光学ファセットに適用される反射防止膜は、公知の
増幅子（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−２０４
２）において、スプリアス反射およびアウトプット信号の再反射（ＳＰＰＩ）を
抑制する手段として使用される。 公知の半導体光増幅器（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．
２０２８−２０４２）は、インプット放射光のマスターソースとして、モノモー
ド放射光および１００ｍＷのパワーＰMSoutを備えたマスタレーザダイオードを 使用する。インプット放射光は、光学システムによって第１光学ファセット上に
１×４μｍに絞られる。更に、インプットビームは、アクティブ利得領域に異な
るインプット角δで入射される。これによって、２５ｍＷの増幅子においてイン
プットパワーＰｉｎの増幅子へのインプット、アクティブ利得領域の最初の端面
へのインプットが行われる。
【０００５】 １５００μｍの長さＬARGを備えた公知の増幅子（Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥ ＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ
．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−２０４２）を通って、３Ａの作動電流Ｉwo rk が通るとき、２．５Ｗの増幅されたアウトプット放射光パワーＰoutが得られ た。インプットアパーチャは１μｍを超えなかった。垂直面において（これは活
性層の長軸を通り、且つ、レーザへテロ構造の層に直交する面である）、通常の
インジェクション型エミッタのように、発散角θ⊥は、大きく概ね３５°であっ
た。そして、アウトプットアパーチャは小さく、１μｍを超えなかった。水平面
におけるアウトプット放射光の有効発散角θ‖は、０．２９°であり、指示され
たアパーチャのサイズの１６０μｍに対する回折限界発散に対応する（この面は
、垂直面に直交し、増幅されたアウトプット放射光の法平面を通る水平面と呼ば
れる）。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】
この発明の目的は、インプットおよびアウトプットアパーチャの面積を増大し
、発散角を減少し、増幅されたアウトプット放射光の非点収差を減少し、そして
、活性層における光利得軸に関して、増幅された放射光の異なった方向のインプ
ットおよびアウトプットを可能にし、更に、実効利得領域の長さを増大し、増幅
されたインプット放射光のモーダルコンポジションのメカニズムの破壊抵抗を高
める能力を備えた半導体光増幅器を創作することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述したファクタを組み合わせることによって、強化された出力、効率性、持
続性、信頼性、安定性の高い操作性能および定常性に優れた半導体光増幅器を創
作することができる。 この発明に従って、上述した目的を達成することができる。即ち、インプット
放射光のマスターソースを備えた半導体光増幅器において、増幅器の作動時に、
放射光は、マスターソースと光的に結合された増幅子にインプット角δで入射す
る。前記増幅子は、屈折率ｎaおよびバンドギャップＥa（ｅＶ）の活性層を備え
た半導体レーザへテロ構造に基づいて、実行される。前記活性層は、２つのクラ
ッド層の間に配置され、各々のクラッド層には、少なくとも１つのサブ層および
アクティブ利得領域がある。前記アクティブ利得領域は、始点における幅がＷin （μｍ）で、終点における幅がＷout（μｍ）、長さがＬAGR（μｍ）である。第
１光学ファセットは、アクティブ利得領域の始点および終点の境界を示す端面で
あり、活性層の長軸に直交する面（法平面という）と傾斜角Ψ1およびΨ2を形成
する。更に、膜、オーミック接触、障壁領域ならびにスプリアス放射を抑制する
手段を備えている。
【０００８】 インプット放射光は並行に生成され、入射角δは、放射光がインプット面に入
射する角に等しい。増幅子は、少なくとも１つのアクティブ利得領域によって機
能し、レーザへテロ構造の少なくとも１つの側に少なくとも１つの追加の層が形
成され、従って、レーザへテロ構造に隣接する追加の層は、放射光がその中を透
過する、放射光のインプット−アウトプット領域として設定され、少なくとも１
つのサブ層からなっている。 クラッド層のサブ層および放射光入出力領域のサブ層は、それぞれ隣接し、そ
れぞれ、少なくとも１つの領域および少なくとも１つのサブ領域から形成されて
いる。 内表面と呼ばれる、レーザへテロ構造と境を接する側の放射光入出力領域の表
面は、長さＬAGR以上の長さＬIOR-I（μｍ）からなっている。 少なくとも２つの追加の光学ファセットが導入されて、法平面と傾斜角Ψ3お よびΨ4を形成している。
【０００９】 放射光入出力領域は、アクティブ利得領域の幅以上の幅を備えており、屈折率
ｎIORqを有するサブ層の厚さｄIOR（μｍ）を備え、そして、光損失ファクタαI ORq （ｃｍ-1）を備えている。ｑは、ｑ＝１，２，．．．，ｐ整数で定義され、 放射光入出力領域のサブ層の一連番号を示し、レーザへテロ構造との境界から数
えられる。 作動する装置において、放射光入出力領域に隣接するクラッド層のサブ層の境
界にある活性層から出て行く増幅された放射光に対するネット損失ファクタαOR （ｃｍ-1）は、ボトムの値αORmin（ｃｍ-1）とトップの値αORmax（ｃｍ-1）と
の間の範囲内の値から選ばれる。αORmin（ｃｍ-1）は、作動間にアクティブ利 得領域に供給される電力から増幅された放射光のパワーへの変換率の取りうる最
小値であり、αORmax（ｃｍ-1）は、作動電流密度の取りうる最大値である。 放射光入出力領域において、レーザへテロ構造の活性層の面と、入射する放射
光フロントのノーマルによって形成される角度、および、レーザへテロ構造の活
性層の面と、出射する増幅された放射光フロントのノーマルによって形成される
角度は、それぞれ。流入角ξ、流出角ψと示され、放射光入出力領域において出
射する放射光に対する全内反射角は、反射角σと示される。
【００１０】 傾斜角Ψ3によって決まるインプット角δは、流入角ξが流出角ψに等しいと いう選択によって決定される。 更に、流入角ξおよび反射角σは、次の関係式を満たす： ξ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR1）および σ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎIORq） そして、レーザへテロ構造からの放射光の流出の条件を考慮すると、放射光入出
力領域に沿ったレーザへテロ構造の有効屈折率ｎeffおよび放射光入出力領域の 屈折率ｎIOR1は次の関係式を満たす： ０<ａｒｃｃｏｓｎeff／ｎIOR1 ≦ａｒｃｃｏｓｎeff-min／ｎIOR1 従って、ｎeff-minはｎminよりも大きい。 ここに、ｎeff-minは、放射光入出力領域との組み合わせにおいて、レーザへテ ロ構造の多様性に対して、可能な全ての値ｎeffの最小値であり、現実的な値で ある。ｎminはレーザへテロ構造の屈折率の最小である。
【００１１】 本発明の半導体光増幅器の特徴は、増幅子への放射光のインプットおよび増幅
子からの放射光のアウトプットの手段を形成すること、および、半導体光増幅器
におけるマスターソースの手段を形成することにある。従って、活性層の面に関
して、増幅子の内側および外側におけるインプット放射光およびアウトプット放
射光の指向性を変化させることがある。Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外によって記述された
装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３
），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−２０４２）と異なって、この発
明において、入射信号をインプットする手段、および、増幅された放射光のアウ
トプットの手段を一体化し、レーザへテロ構造および放射光入出力領域の全ての
半導体層を、対応する第２光学ファセットを通る放射光のインプットおよびアウ
トプットと統合することを提案する。 レーザへテロ構造の半導体層の構成および厚さ、ならびに、放射光入出力領域
の構成を選択することによって、マスターソースから入射する放射光の特定の部
分が、適切なの条件のもとに放射光入出力領域にインプットされ、アクティブ利
得領域に流入し、そこで増幅された後、同一放射光入出力領域内へと再度流入す
る。
【００１２】 次の関係式が満たされると、アウトフローの条件が決定する：即ち、放射光入
出力領域の屈折率ｎIORは、隣接する放射光入出力領域を含む全体のヘテロ構造 の有効屈折率ｎeffを超える。即ち、 ｎIOR>ｎeff （３） または、流出角ψが零を超える。即ち、 ψ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR）>０ （４） 関係式（３）は、公知の条件（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｙ.Ｓｕｃｍａｔｓｕ ａｎｄ Ａ． Ｒ．Ａｄａｍｓ，Ｃｈａｐｍａｎ−Ｈｉｌｌ, Ｌｏｎｄｏｎ，１９９４，ｐｐ ．５８−６５参照）で、これを満たすと、レーザへテロ構造の光導管を伝播する
放射光の一部が活性層から流れる。
【００１３】 この発明のマルチ層のヘテロ構造の場合には、特に、この発明の態様において
、光学で公知の原理、即ち、光学システムにおける光線の通過の可逆性を使用し
、次の事項を仮定することを提案した。即ち、関係式（３）は、放射光入出力領
域へと進入する放射光だけでなく、放射光入出力領域から出ていく放射光に対し
ても適用することができる。更なる計算および実験によって、この仮定が正しい
ことが確認された。流入角ξは流出角ψと一致すべきである。即ち、 ξ＝ψ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR） （５） この条件によって、インプット放射光のマスターソースに対する要件、即ち、
この発明の半導体光増幅器を機能させるための必須の要件を形成することができ
る。この要件のエッセンスは次の通りである。平らな第２光学ファセットを通っ
て放射光がインプットされると、マスターソースからのインプット放射光は並行
でなければならず、そして、インプット角δは、後述する光学ファセットにイン
プットされる放射光の入射角と等しくなければならない（この角は、新規の特異
なものであり、Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外によって記述された装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏ
ｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．Ｎｏ．６，
ｐｐ．２０２８−２０４２）と異なる。従って、放射光入出力領域に入った後、
流入角ξは、関係式（５）に示すように、流出角ψと一致する。この場合には、
放射光入出力領域からのインプット放射光は、この発明の半導体光増幅器のアク
ティブ利得領域にインプットされ、そして、次いで、上述したようにそこで増幅
された後、同一の放射光入出力領域に、活性層の面に関して流出角ψで、再び流
入する。
【００１４】 関係式（４）および（５）によって、屈折率ｎIOR、流入角ξ、流出角ψ（こ れらは、比ｎeff／ｎIORに拠る）の最小値の値が決まる。角ξfrontおよび角ψf ront の上限値は、この発明の次の関係式によって規定される： 下記（７）または（８）であるとき、 ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR）≦ａｒｃｃｏｓ（ｎeff-min／ｎIOR）（６） ｎeff-min>ｎmin ξfront＝ψfront<ａｒｃｃｏｓ（ｎmin／ｎIOR） ここに、ｎeff-minは、この発明の半導体光増幅器の増幅子が形成されている放 射光入出力領域との組み合わせにおいて、レーザへテロ構造の多様性に対して、
可能な全ての値ｎeffの最小値であり、現実的な値である。ｎminはレーザへテロ
構造の屈折率の最小である。現実のレーザへテロ構造に対して、ξfrontおよび ψfrontは、概ね３０−４０°である。従って、流入角ξ、流出角ψは、０°を 超えて３０−４０°の範囲内で変化する。 上述した関係式（３）−（８）は、放射光入出力領域がいくつかのサブ層から
なっている場合にも、有効である。この場合には、上述した関係式において、均
質な放射光入出力領域の屈折率ｎIORをレーザへテロ構造のクラッド層のサブ層 に隣接した放射光入出力領域の第１サブ層の屈折率ｎIORで置き換える。以下、 特に述べない限り、放射光入出力領域は均質で、第１サブ層の“１”を伴わない
ｎIORを使用する。
【００１５】 上述したところから、関係式（３）−（８）は、この発明の半導体光増幅器の
作動に必要である。放射光入出力領域に隣接するクラッド層のサブ層の境界を出
ていく放射光に対するアクティブ利得領域の単位長さ当りのネット損失ファクタ
αOR（ｃｍ-1）の値は、下記の範囲から選定することを決定した： αORmin<αOR<αORmax （９） ここに、αORminは、増幅されたアウトプット放射光のパワーとアクティブ利得 領域に供給された電力との比によって決定されるように、上述した出射放射光損
失ファクタの選択できる最小値であり、この発明の半導体光増幅器の効率の最小
値によって決められる。αORmaxは、上述した出射放射光損失ファクタの選択で きる最大値であり、この発明の増幅子における作動電流ｊ（Ａ／ｃｍ2）の最大 値によって決められる。この最大値は、受容できない増幅子の過熱をもたらす。
【００１６】 この発明の上述した特徴が満たされ、そして、放射光入出力領域が入射、出射
放射光を透過することができる条件でのみ、通常得られるものよりも、著しく大
きな有効放射光利得長を伴う、高い出力および効率的な半導体光増幅器を得るこ
とができる。装置のインプットおよびアウトプットアパーチャの面積は、著しく
増大し、増幅されたアウトプット放射光の発散角および非点収差は、減少し、そ
して、増幅された放射光のインプットおよびアウトプットが、アクティブ利得領
域の全域に沿って分散されるので、増幅されたインプット放射光のモーダルコン
ポジションが分裂するメカニズムを抑制する能力を高めることができる。 この発明の目的は、アクティブ利得領域の幅Ｗin（μｍ）をＷout（μｍ）と 一致するように選択できることによって達成することができる。なお、この発明
によると、従来の技術と対比して、インプット放射光の側での、非飽和利得領域
における注入電流の損失を顕著に低下させるように、装置を製造する技術を簡単
にすることができる。アクティブ利得領域の幅ＷoutをＷinよりも大きく選定す ると、レーザへテロ構造の層に平行な面において、アウトプット放射光の回折限
界発散を低下することができる。 更に、放射光入出力領域は、作動時に、放射光の波長λに対する透過のスペク
トルバンドが増幅される、光学的に均質な材料で形成される。
【００１７】 上述した要件は、次の事項から導かれている。即ち、放射光の流入および流出
が放射光入出力領域のサブ層に伝播すると、その中における放射光の（吸収、分
散に対する）光学的損失は小さくなければいけない。更に、特に、光学的損失フ
ァクタは次の関係式を満たさなければならない： αIORq≪１／ＬIOR （１０） ここに、ＬIORは、放射光入出力領域に対する長さＬIOR-IおよびＬIOR-Oの最大 である。 明らかに、関係式（１０）を満足するためには、先ず、放射光入出力領域のサ
ブ層が光学的に均質であること、放射光入出力領域のサブ層のバンドギャップＥ IORq は、活性層のバンドギャップＥａよりも大きいこと（これらが、この発明の
半導体光増幅器のスペクトル利得バンドを決定する）が必須である。吸収損失は
、ＥIORqとＥaとの差の関数として、概ね指数関数的に減少する。従って、放射 光入出力領域を波長λ（μｍ）が透過領域の範囲内である材料によって形成する
ことによって、光学損失αIORq（ｃｍ-1）の減少をもたらす。かくして、この発
明の１つの目的が達成される−放射光入出力領域の有効長さを増大する。
【００１８】 この発明の装置の好ましい態様において、放射光入出力領域はＥa（ｅＶ）よ りも０．０９ｅＶだけ大きなバンドギャップＥIOR1の半導体によって形成される
。 この場合には、放射光入出力領域におけるキャリアの濃度が１×１０18ｃｍ-3 を超えないと、吸収に対する光学損失ファクタαIOR-absが０．１ｃｍ-1または それより少ないオーダーに達する。 一般的な場合には、放射光入出力領域半導体材料だけで形成されない。その特
性、特に吸収および拡散に対する屈折率ｎIORおよび光学損失ファクタαIORが関
係式（３）および（１０）を満たすことだけが必要である。 更に、厚さｄIORは、５〜５０，０００μｍの範囲内から選定することを提案 する。厚さｄIORは、流出角ψ、長さＬAGRおよび増幅子の第２光学ファセットの
傾斜角によって選定する。通常、放射光入出力領域の幅ＷIORは、増幅子の全長 に沿うアクティブ利得領域の幅よりも小さくてはいけない。
【００１９】 好ましい態様においては、活性層の中央の面は、作動時に上昇する、活性層の
上述した中央の面における増幅された放射光の強度が最大値から２０％未満変化
するように、追加の層の内表面から所定の距離に配置される。 これは、層の屈折率および吸収係数、ならびに、レーザへテロ構造および放射
光入出力領域の層の厚さを調整することによって行われる。その結果、増幅子の
作動を最適化し、活性層におけるインプット放射光の利得の増加をもたらし、従
って、アウトプット放射光の出力、効率性を高める。 多くの場合、レーザへテロ構造のクラッド層のサブ層の少なくとも１つは、ｎ IOR1 以上の屈折率を有するように形成される。 これによって、放射光の流出角ψ（関係式（４）参照）および関連する流入角
ξ（関係式（５）参照）の値を、制御しながら減少させることができる。流出角
ψおよび流入角ξは、例えば、利得長ＬAGRが大きくかつ厚さｄIORが制限されて
いる半導体光増幅器を作製するためには、小さい値であることが好ましい。
【００２０】 更に、放射光入出力領域に隣接する、境界面が活性層の面に直交する少なくと
も２つの領域からなるレーザへテロ構造の層を形成することができる。この場合
には、サブ層の隣接する領域の屈折率または厚さの何れかを異なるように選定す
る。 小さい厚さ、および／または、大きな屈折率を有する領域は、第１光学ファセ
ットの直接近傍に配置するべきである。この場合は、流出する放射光の強度は、
示した領域において著しく増加し、活性層の面における増幅された放射光の強度
を著しく低下させ、その結果、対応して、反射されるスプリアス放射光の量を低
下させる。上述した第１光学ファセット上の増幅された放射光の強度の追加の低
下は、装置の寿命を延長し、作動の信頼性を高める。
【００２１】 更に、追加の外側の層は、増幅された放射光を吸収する材料で形成する。この
層の目的は、増幅された放射光のスプリアス反射、次の更なる反射を最大に吸収
（例えば、バンド間における強い吸収）することが層において生じることを確実
にすることである。その結果、スプリアス放射光をより効果的に抑制し、この発
明の半導体光増幅器における、増幅された高いアウトプット出力を有する利得モ
ードの安定をもたらす。 好ましい態様においては、放射光入出力領域は、電気伝導性を有するように形
成する。他に追加の層が設けられるときは、それらも電気伝導性を有するように
形成する。オーミック接触は、電気伝導性のある放射光入出力領域の表面に形成
される。他に追加の層が設けられるときは、オーミック接触は追加の層のフリー
面に形成される。 多くの場合、放射光入出力領域は、光学損失ファクタαIORqが０．１ｃｍ-1以
下である材料で形成することが好ましい。
【００２２】 ある場合においては、放射光入出力領域を２つのサブ層から形成している。こ
の場合は、レーザレトロ構造と境界を接する第１サブ層は電気伝導性を有するこ
とが必要であり、第２サブ層は、光学損失ファクタαIOR2が０．１ｃｍ-1以下で
ある材料で形成する必要がある。なお、オーミック接触は、放射光入出力領域の
第１サブ層と行う。 αIORqの値が低いと、それに対応して、増幅器の有効長さが増加し（関係式（
１０）参照）、その結果、アウトプット出力および効率性を高める。第２サブ層
が電気伝導性を有しない場合には、光学損失ファクタαIOR2の値が低下する。第
１のサブ層よりも、第２サブ層に対する屈折率ｎIOR2の値が小さいと、放射光が
第２サブ層を伝播する際、流出角ψが低下する。その結果、放射光入出力領域の
合計厚さが小さくなる。更に、第２光学ファセットを法平面に並行にすることが
でき、その結果、製造技術を簡素化し、半導体光増幅器の有効長さを増加し、ア
ウトプット出力および効率性を高める。
【００２３】 ある場合には、放射光入出力領域の側からのオーミック接触は、活性層と放射
光入出力領域との間に配置されたクラッド層の電気伝導性のサブ層の１つに形成
することができる。オーミック接触は、最小の値のバンドギャップを有する電気
伝導性層との間で行うことが望ましい。 提案したオーミック接触の改良は、本発明の半導体光増幅器の製造技術を簡素
化させる。
【００２４】 上述したこの発明の目的は、放射光入出力領域の異なる態様によって達成され
る。これらの態様は、関係式（４）−（８）によって決定される流入角ξおよび
流出角ψのあらゆる範囲を備えたレーザへテロ構造を使用する。更に、放射光の
入射、出射の両方向から異なる傾斜角Ψの第２光学ファセットを備えた放射光入
出力領域を提案する。（光学ファセットの傾斜角は、光学ファセットが放射光入
出力領域の内表面といかなる角度で向かい合うかによって、鈍角または鋭角をと
る。）この発明の提案する態様によって、製造技術を簡素化しつつ、増幅された
放射光の異なるインプット、アウトプット方向に対して、効率性の高い、高いア
ウトプット出力、優れた耐久性、高い信頼性、大きなインプットおよびアウトプ
ットアパーチャ、減少したアウトプット放射光の発散の角度を備えた半導体光増
幅器を作製することができる。 法平面に並行に形成された反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通って放
射光のインプットを可能にするために、インプット角δは、ａｒｃｓｉｎ（ｎIO Rq ｓｉｎξ）の条件を満たすように調製する。
【００２５】 放射光入出力領域の外表面を通って放射光のインプットを可能にするために、
放射光入出力領域の表面の一部に反射防止膜が形成される。それは、インプット
アパーチャの寸法によって決定され、その内表面と向かい合い、放射光インプッ
トの方向から、第２光学ファセットと境を接する。それは、活性層の面と鈍角を
形成し、下記範囲内から選ばれた傾斜角Ψ3で形成される： ［（π／４）−（ξ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（ξ／２）＋（σ
／２）］ インプット放射光がインプット面に垂直に指向されると、傾斜角Ψ3は、［（π ／４）−（ξ／２）］になるように選ばれる。 活性層の面と鋭角を形成する、反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通っ
て放射光のインプットを可能にするために、それは、下記範囲内から選ばれた傾
斜角Ψ3で形成される： （ξ−σ）から（ξ＋σ） 増幅器が作動中は、インプット放射光は、上述した光学ファセットに直角に指
向され、次いで、傾斜角Ψ3が流入角ξに等しくなるように選択される。
【００２６】 活性層の面と鋭角を形成する、反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通っ
て放射光のインプットを可能にするために、それは、下記範囲内から選ばれた傾
斜角Ψ4で形成される： （ψ−σ）から（ψ＋σ） 増幅器が作動中、アウトプット表面に直角に指向されるアウトプット放射光を
得るためには、傾斜角Ψ4は流出角ψに等しくなるように選択される。 法平面に並行に形成された反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通って放
射光のアウトプットを可能にするために、流出角ψは、上述した表面から全内反
射角σよりも小さくなるように調製する。
【００２７】 １つおよび同一の第２光学ファセットを通って、放射光のインプットおよびア
ウトプットを行うために、反射膜を第２光学ファセットの１つの上に形成し、そ
して、法平面に並行に形成し、更に、反射防止膜を他の、反対側の第２光学ファ
セットの上に形成する。即ち、放射光のインプットは、この表面の一部を通って
提供され、それはインプットアパーチャのサイズによって決定され、そして、第
２光学ファセットと放射光入出力領域の内表面との境界から始まり、ＬAGR・ｔ ａｎψ未満の距離に位置する。放射光のアウトプットは、同一表面の異なる部分
を通って提供される。この場合には、反射膜は、アウトプット出力を増大するた
めに、反射膜を備えた第２光学ファセットに隣接する第１光学ファセットに形成
される。 上述したこの発明の２パス型の半導体光増幅器においては、増幅された放射光
のインプットおよびアウトプットは、第２光学ファセット上で間隔をおいて直接
分離される。
【００２８】 内表面の反対側の放射光入出力領域の表面を通って放射光をアウトプットする
ために、内表面の反対側にある放射光入出力領域の表面の一部に、アウトプット
アパーチャのサイズによって決定される反射防止膜が形成される。上述した表面
は、放射光がアウトプットする方向から第２光学ファセットに隣接し、活性層の
面と鈍角を形成し、下記の範囲内から選ばれる傾斜角4で形成される： ［（π／４）−（ψ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（ψ／２）＋（σ
／２）］ アウトプット放射光がアウトプット面に垂直に指向されるアウトプットに対して
は、傾斜角Ψ4は、［（π／４）−（ψ／２）］と選定される。 マルチビーム半導体光増幅器を得るためには、放射光入出力領域が少なくとも
２つのサブ領域からなっており、第１のサブ領域は、光学的にマスターソースと
結合され、そして、作動時に各サブ領域から放射光をアウトプットするために、
サブ領域は、第２光学ファセットによって分離されている。サブ領域を形成する
面の傾斜は、放射光のインプットの方向において、第２光学ファセットの傾斜と
異なる。この場合に、活性層の面に直角方向のアウトプット等を含み、放射光の
アウトプットを行うために、傾斜角Ψ3およびΨ4の異なる組み合わせを選択して
もよい。
【００２９】 例えば、放射光入出力領域の位置と反対側の、レーザへテロ構造の表面を通っ
て放射光をアウトプットするために、放射光のアウトプットの方向において、第
２光学ファセットを、活性層の面と鋭角となるように、下記の範囲内の傾斜角で
形成する： ［（π／４）＋（ψ／２）−（σ／２）］から［（π／４）＋（ψ／２）＋（σ
／２）］ そして、反射防止膜を、放射光入出力領域の位置と反対側の、レーザへテロ構造
の表面に投影されるエリアに形成する。 この発明のマルチステージ増幅子を備えた半導体光増幅器を形成するために、
下記が提案される： ・それぞれが、同一の流入角ξおよび流出角ψを備えた少なくとも２つのアクテ
ィブ利得領域が、放射光入出力領域の表面に形成される。または、 ・少なくとも２つのアクティブ利得領域が、放射光入出力領域の表面に平行で、
活性層の面に並行な１本の線に沿って、アクティブ利得領域の始点間の間隔が２
ｄIOR／ｔａｎψで形成される。または、 ・それぞれが、同一の流入角ξおよび流出角ψを備えた少なくとも２つのアクテ
ィブ利得領域が、放射光入出力領域の反対側の表面に形成される。または、 ・少なくとも２つのアクティブ利得領域が、相互に並行で、反対側の表面上にあ る２つの線のそれぞれに沿って、反対側にあるアクティブ利得領域の始点間の 最短距離がｄIOR／ｓｉｎψで、形成されている。
【００３０】 マルチステージ増幅子を含む、インプット放射光の非標準マスターソースを使
用した、分離型および一体型半導体光増幅器が提案される。 分離型の態様において、インプット放射光のマスターソースは、第２増幅子と
して形成される。この場合は、半導体光増幅器は、高い指向性を備えたスーパー
ルミネセント放射光のソースである。 半導体光増幅器の同一の分離型の態様において、反射子（リフレクタ）は第２
増幅子のアクティブ利得領域に組み込まれている。この場合には、半導体光増幅
器は、高度に指向性のあるレーザ光のソースである。 スーパールミネセント放射光を備えた一体型の半導体光増幅器を得るために、
マスターソースのアクティブ利得領域は、増幅子の放射光入出力領域に配置され
、従って、マスターソースのアクティブ利得領域の流出角ψは、増幅子のアクテ
ィブ利得領域の流入角ξと一致する。 レーザ光を備えた一体型の半導体光増幅器を得るためには、反射子はマスター
ソースのアクティブ利得領域に組み込まれる。 このような半導体光増幅器の増幅されたアウトプット放射光は、低い非点収差
で、垂直面、水平面の両面において小さい発散角で、しかも、高いアウトプット
出力であることに特徴がある。
【００３１】 一体型の態様において、次の改良点が提案される： ・マスターソースのアクティブ利得領域および増幅子は、放射光入出力領域の同
一内表面に位置する。 ・マスターソースのアクティブ利得領域および増幅子は、放射光入出力領域の表
面に並行で、活性層の面に並行な同一線上に、アクティブ利得領域の始点間の間
隔が２ｄIOR／ｔａｎψで位置する。 ・マスターソースのアクティブ利得領域および増幅子は、放射光入出力領域の反
対側の表面に配置される。 ・マスターソースのアクティブ利得領域および増幅子は、相互に並行で、反対側
の表面上にある２つの線のそれぞれに沿って、反対側にあるアクティブ利得領域
の始点間の最短距離がｄIOR／ｓｉｎψで、形成されている。 マルチステージ増幅子を備えたこの発明の半導体光増幅器に対して、例えば、
分離型、一体型の両方に対して、放射光入出力領域の少なくとも１つの表面の少
なくとも一部が反射するように形成されている。 上述した反射面からの放射光の全内反射によって、上述した表面が、共通の放
射光入出力領域における、アクティブ利得領域間の光学的な連結を行う。
【００３２】 異なる種類のフィードバックによる分離型および一体型の両者においてレーザ
へテロ構造を備えたこの発明の半導体光増幅器に対して、第２増幅子、即ちマス
ターレーザ、のアクティブ利得領域のリフレクタ、および、増幅子のアクティブ
利得領域のリフレクタは、例えば、次の形式で形成される： ・反射膜、または ・分布ブラッグリフレクタ(Bragg reflectors)、または ・マスターソースのアクティブ利得領域の長さ全体に沿って、分布フィードバッ
クリフレクタ この発明の主要素は、平行なインプット放射光を分散して、増幅子にインプッ
トし、そして、発散角の小さい、増幅された回折限界放射光を分散して、増幅子
からアウトプットする新規な非自明の提案である。この発明の半導体光増幅器に
おいて、入射信号のインプットは、増幅された放射光のアウトプットと同様に、
増幅子の全長に沿って同時に生じ、その長さはアクティブ利得領域の長さに等し
く、その厚さの数倍大きい。上述したことは、マスターソースから、特定の角度
で入射する平行なビームを使用して入射放射光をインプットすること、この発明
の半導体光増幅器の増幅子に、新規かつ非自明な放射光インプット手段を組み込
むこと（これは、全レーザへテロ構造、および、追加に導入された、第２光学フ
ァセットによって端面と境界を接する放射光入出力領域を含む一体化されたイン
プット／アウトプット手段に当初から組み合わされている）、および、レーザへ
テロ構造に対する一連の要件、放射光入出力領域の材料、光学ファセットの傾斜
を含む全ての重要な特徴の組み合わせによって達成することができる。
【００３３】 この発明の主要な点は、増幅子の形の、入射するスーパールーセントまたは放
射光のマスターソースを備えた、一体型の態様において、マルチビーム放射光ア
ウトプットおよびマルチステージ増幅子を備えた新規な半導体光増幅器である。 Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外によって記述された装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．Ｎｏ．６，ｐｐ．２０２
８−２０４２）を含み、現在使用されている半導体光増幅器と比較したときのこ
の発明の半導体光増幅器の利点は次の通りである。 垂直面における上述したアパーチャの大きさが増大していることによって、イ
ンプットおよびアウトプットアパーチャが増大した。従来技術と比較して、比ｄ IOR ／ｄAGRによって定義される上述した増大は、１００倍、１０００倍またはそ
れ以上のファクタである。
【００３４】 インプットアパーチャのエリアの増大によって、アクティブ利得領域に供給さ
れたとき、入射信号の損失を低減し、その結果、増幅子に高い出力をインプット
することができ、入力効率を高めることができる。このことは、効率性の高い、
強力な半導体光増幅器、高感度の光学プリアンプを作製するために重要である。
更に、上述した他に、入射放射光を直接アクティブ利得領域に注入する、困難な
作業の精密な方法を著しく簡素化することができる。 アウトプットアパーチャのエリアを増大することによって、増幅された回折限
界アウトプット放射光の垂直面における発散角θ⊥を小さくすることができ、非
点収差を小さくすることができ、更に、半導体光増幅器３から取り出す間の、第
２光学ファセット上の、増幅されたアウトプット放射光の強度を（概ねｄIOR／ ｄAGRのファクタによって）著しく小さくすることができる。同時に、先行技術 と比較して、第１光学ファセット上の放射光の強度を、放射光が取り出される側
において小さくする。
【００３５】 この発明の半導体光増幅器によって、放射光入出力領域への、異なった方向の
放射光の入力および出力を可能にし、そして、更に、高い効率性、および、大き
なインプット、アウトプットアパーチャをもたらす流出角ψの値が高い、半導体
光増幅器の領域を拡大することができる。 放射光のアウトプット側における第１および第２光学ファセット上のアウトプ
ット放射光の強度を小さくすることによって、先行技術のような破壊が生じる限
度の強度に近づくことなく、高い水準のアウトプット放射光の出力を得ることが
できる。即ち、高い出力水準においても、半導体光増幅器の作動寿命を長くし、
信頼性を確実なものにすることができる。
【００３６】 上記に対応したαMS、αAGR、αIORの値を選択することによって、この発明の
半導体光増幅器の有効利得長を著しく増大することができる。それと共に、アク
ティブ利得領域の容積を増大することができ、そして、更に、２つの相互に直交
する面における、回折限界発散を備えた質の高いレーザ光の効率性および出力を
高めることができる。 有効長を増大することによって、増幅子の形をとる、インプット放射光のマス
ターソース、および、マルチステージ増幅子を備えた、一体型の態様を含むマル
チビーム型半導体光増幅器を作製することができる。 他の重要な利点は、高い作動安定性および出射放射光の高出力水準における信
頼性であり、提案した、分布放射光のアクティブ利得領域への入出力の新規なメ
カニズムによって決定される。
【００３７】 この発明の半導体光増幅器は、公知の基本的な生産方法に基づいて、技術的に
実行され、今では、極めて順調に行われ、半導体光増幅器の作製において、広く
使用されている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、この発明の半導体光増幅器の態様について説明する。 例示する態様に限定されることなく、請求項に記載された特徴を組み合わせる
ことによって得られる態様もこの発明の範囲内である。
【００３９】 図１に示す半導体光増幅器は、マスターソース１、同一光学軸上に位置する入
力放射光を形成する光学システム２、および、増幅子３からなっている。ここで
、アクティブ利得領域の長軸は上述した２つの要素の光学軸の延長ではない。増
幅子３は、基材５に接して位置する半導体レーザへテロ構造４として機能し、活
性層６、クラッド層７，８（活性層６の両側にある）、および、クラッド層７に
接するコンタクト層９からなっている。クラッド層８は基材５に接して位置して
いる。高濃度にドーピングされたコンタクト層９（この態様においてはＰ型であ
る）は、オーミック接触１０と接する。第２オーミック接触１１は、基材５の外
側面に接する（図１０参照）。
【００４０】 アクティブ利得領域（図２参照）は、障壁領域１３によってメサストリップ１
２を形成することによって機能する。この態様において、アクティブ利得領域の
形状は、図２に示すように、拡大することができる。入力時における幅Ｗinは１
０μｍ、出力時における幅Ｗoutは１６０μｍである。アクティブ利得領域の入 射端面の光学ファセット１４、および、アクティブ利得領域の出射端面の光学フ
ァセット１５は、第１光学ファセットと呼ばれ、反射防止膜１６が施されている
。この態様においては、反射防止膜は反射係数０．００１であり、そして、基材
５は、放射光入出力領域１７である。
【００４１】 放射光の入力および出力側において、放射光入出力領域１７には、第２光学フ
ァセット１８および１９が位置し、反射係数０．００１の反射防止膜１６が施さ
れている。図１に示す態様において、第１光学ファセット１４および１５、なら
びに、第２光学ファセット１８および１９は、活性層６の面と鋭角をなし、そし
て、対応する傾斜角度：Ψ1、Ψ2（ξに等しい）およびΨ3、Ψ4（ψに等しい）
で法平面に指向される。ここで、角ξは角ψに等しく、９°３０′である。これ
らの角度は、絶対値において相互に等しく、流出角ψに等しく、その値はａｒｃ
ｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR）である（Ｙ．ＳｕｃｍａｔｓｕおよびＡ．Ｒ．Ａｄａｍ
ｓ編、ロンドン、チャプマンーヒル刊行、１９９４年版「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏ
ｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、ｐｐ５８−６５」参照）。放射光入
出力領域１７の内表面２０は、クラッド層と接し、少なくとも長さＬAGRの放射 光利得軸に沿って長さＬIOR-Iである。この態様では、指摘した長さは実際的に 同一である。放射光入出力領域１７の外表面２１は、長さＬIOR-Iよりも短い長 さＬIOR-Oである。提案にかかる本発明の半導体光増幅器の長さＬIOR-Oは、実際
的にＬAGRと等しく、１５００μｍである。放射光入出力領域１７の厚さｄIORは
、２６０μｍに設定されている。（図１に示す）増幅子３の縦方向部分は、放射
光入出力領域１７の１つの光学的に均質なサブ領域およびコンタクト層９を備え
た、連続した光学的に均質な層およびサブ層のレーザへテロ構造を示している。
クラッド層７は２つのサブ層２２、２３からなっており、活性層は１つの層から
なっており、クラッド層８は、２つのサブ層２４、２５からなっており、層２５
は放射光入出力領域１７に隣接している（表１参照）。この態様を形成するため
には、電気伝導性のヒ化ガリウムから半導体層が基材５の上に公知のＭＯＣＶＤ
法によって形成され、放射光入出力領域１７として機能する。放射光入出力領域
１７のヘテロ構造４の層の成分組成、厚さ、屈折率、ドーピングの型および濃度
、対応する吸収係数は表１および図４、５に示す。増幅された放射光の波長λ（
μｍ）は利得バンド内になるように選定され、活性層６の成分組成によって決定
され、０．９８０μｍの大きさである。提案されたこの発明の半導体光増幅器が
電源に接続されると、公知の半導体光増幅器の増幅子のように（Ｌ．Ｇｏｌｄｂ
ｅｒｇ外、量子電子のＩＥＥＥＪ（１９９３）、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ
２０２８−２０４２の装置を参照）非平衡キャリアが増幅子３の活性層６に注入
される。非平衡キャリアは、波長λ（μｍ）またはアクティブ領域にインプット
される利得バンド内の波長の入射放射光の増幅を行う。
【００４２】 垂直面において平行な２５ミリワットの入力放射光は、第２光学ファセット１
８に、２，４７５μｍ2（垂直方向の広がり２４７．５μｍに、水平方向の広が りの１０μｍを乗ずる）のインプット面積Ｓinで入射する。 矢印を伴った標準線は、マスターソース１から入射角δで第２光学ファセット
１８に入力する平行な入力放射光の方向、および、回折限界の増幅された出力放
射光が屈折率εで第２光学ファセットに向かって出力する方向を示す。（図１に
示す）この態様においては、装置が作動中は、放射光の入力および出力は、対応
する第２光学ファセットに関する法平面に沿って生起する。同一の方法が使用さ
れて、レーザへテロ構造４へ流入角ξで入射する放射光の方向、放射光入出力領
域１７内において、レーザへテロ構造４から流出角ψで出射する放射光の方向を
示す。 この態様におけるヘテロ構造および半導体光増幅器の両者に対する基本的なパ
ラメータは、われわれが特別に開発したプログラムに従って計数的なシミュレー
ションによって求められる。上述したプログラムは、マルチ層レーザへテロ構造
において対応する境界条件を用いてマックスウエル方程式を解決するマトリック
ス法（Ｊ．ＣｈｉｌｗａｌｌおよびＩ. Ｈｏｄｋｉｎｓｏｎ、Ｊｏｕｒｎ．Ｏ ｐｔ.Ｓｏｃ．Ａｍｅｒ．，Ａ（１９８４）、Ｖｏｌ.１、Ｎｏ．７、ｐｐ．７４
２−７５３）である。
【００４３】 これらの計算においては、次の初期データを使用した： ・ｇ0＝２００ｃｍ-1、活性層６における材料利得であり反像（ｉｎｖｅｒｓｉ ｏｎ）を得るために必要である。 ・μ＝５×１０-16ｃｍ2、（ｇ＋ｇ0）（ｃｍ-1）と注入された電子濃度Ｎe（ｃ
ｍ-3）の間の比例ファクタ、ここで、ｇ（ｃｍ-1）は活性層の材料利得である。 ・τ＝１ｎｓｅｃは、活性層における非平衡電子の寿命である。 ・αARG＝５ｃｍ-1は、アクティブ利得領域における増幅された放射光の吸収お よび分散のための光損失ファクタである。 ・αIOR＝０．００１ｃｍ-1は、放射光入出力領域１７における光損失ファクタ である。この値は、ヒ化ガリウムの放射光入出力領域１７のために、波長λ＝０
．９８μｍおおびキャリア（電子）濃度１×１０18ｃｍ-3に対して、（Ｈ．Ｃ．
Ｈａｕｎｇ外、Ｊｏｕｒｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．（１９９０）、Ｖｏｌ．６７
、Ｎｏ．３、ｐｐ１４９７−１５０３）から取り出した。 ・α15＝１５ｃｍ-1は、第１光学ファセット１５を介してアクティブ利得領域の
端部を出る放射光の損失ファクタである。 計算において、放射光の拡散に基づく、放射光入出力領域１７における放射フ
ロントの損失および歪みは、考慮していない。即ち、放射光入出力領域１７は光
学的に均質であると推定する。 この態様においては、パラメータの仮定された値は、典型的なＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系レーザへテロ構造４である。他のレーザヘテロ構造４
を使用するときには、パラメータは異なる。
【００４４】 次の結果が、この態様の半導体光増幅器に対する計算によって得られた。 ・アクティブ利得領域から放射光入出力領域１７へのネットの放射光のネット損
失ファクタαOR（ｃｍ-1）＝１７７．２であった。 ・アクティブ利得領域からコンタクト層９への放射光の損失ファクタα‘OR＝１
×１０-5ｃｍ-1であった。 ・レーザへテロ構造４と放射光入出力領域１７を組み合わせた有効屈折率ｎeff ＝３．４７７５であった。 ・レーザへテロ構造４の層および放射光入出力領域１７の層に直角の面における
増幅された放射光の近視野の分布（図５参照）。 ・増幅された放射光強度の対応する遠視野の分布（図６参照）。
【００４５】 実施例１におけるように、半導体光増幅器の仮定したパラメータおよび寸法に
基づいて次の事項を決定した： ・アクティブ利得領域から放射光入出力領域１７への放射光の流出角度ψ＝９°
３０′ ・アクティブ利得領域から放射光入出力領域１７への放射光の出力効率η1＝０ ．８９８６ ・インプット放射光のインプット効率η2in、および、アウトプット放射光のア ウトプット効率η2は、放射光入出力領域１７を通過する際の対応する放射光の 光学損失（吸収）、および、対応する第２光学ファセット１８、１９からの反射
に対する損失に関係しており、η2＝η2in〜０．９９ ・差動効率は、ηg＝η1×η2＝０．９ ・操作電流３．８２５Ａに対する増幅された放射光のアウトプット出力Ｐoutは 、４．３２Ｗ ・アウトプット放射光は、活性層の面に対して、流出角ψ＝９°３０′と等しい
角度で進み、垂直面における発散角θ⊥は、３．９６ｍｒａｄであった。 ・水平面におけるアウトプット放射光の有効発散角θ‖は、６．１２ｍｒａｄで
あった。 ・インプットおよびアウトプットアパーチャの面積は、Ｓin＝２，４７５μｍ2 であり、Ｓout＝３９，６００μｍ2であった。 ・第２光学ファセットのアウトプット光学表面における増幅されたアウトプット 放射光の密度ρ′19＝１．０９×１０4Ｗ／ｃｍ2であった。
【００４６】 上述した半導体光増幅器において、図７−９に概略示したレーザへテロ構造４
および放射光入出力領域１７は、設計変更が可能である。設計変更が行われると
、半導体光増幅器の特性は次のように変わる。 図７において、放射光入出力領域に隣接するクラッドサブ層２５は、２つのサ
ブ領域２６、２７によって形成される。サブ領域２７の第１光学ファセット上に
厚さ０．２μｍの境界を選択し、そして、０．０３×ＬAGRに等しい長さを選択 すると、第１光学ファセット１５の上のアクティブ利得領域の面における放射光
出力密度がかなり低下する。
【００４７】 図８において、放射光入出力領域１７は、サブ層によって形成されている。即
ち、第１サブ層２８は厚さ３０μｍで、電気伝導性である（キャリア濃度３×１
０18ｃｍ-3に対して）。第２サブ層２９は、少しドーピングされて１×１０16か
ら１×１０17ｃｍ-1の濃度である。この場合には、放射光入出力領域１７の第２
サブ層２９における光学損失ファクタαIORが低下して、吸収損失を低減するこ とができ、半導体光増幅器の効率が上がる。ここで、図１２に示すように、サブ
層２８と直接オーミック接触１１ができる。ＷinおよびＷoutの値が小さい場合 には、図１１に示すように、放射光入出力領域１７に隣接するクラッド層８のク
ラッドサブ層の１つとオーミック接触１１がなされる。
【００４８】 図９において、活性層６に対して、バンドギャップがＥaよりも小さい高濃度 にドーピングされた半導体層３０、例えば、Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ａｓからつくられた
半導体層を、放射光入出力領域１７のレーザへテロ構造４と反対側に形成する。
この層３０を形成することによって、偽光学屈折を吸収し、同時にオーミック接
触１１の抵抗を少なくする結果、半導体光増幅器の作動が安定する。更に、必要
により、第２光学ファセット１９の傾斜を、それによって増幅された放射光がア
クティブ利得領域に入射しないような値に変化させることによって、半導体光増
幅器の作動が一層安定する。
【００４９】 図１、２、および１０に示すように、この発明の半導体光増幅器の他の態様に
おいては、アクティブ利得領域は幅Ｗin＝Ｗout＝２００μｍのストリップによ って形成され、放射光入出力領域１７の長さ（ＬIOR-Iのオーダー上の）ＬAGRお
よび厚さｄIORは、１０，０００μｍおよび１，７００μｍに設定されている。 これがなされると、条件（１０）が満たされることに留意。先に述べた半導体光
増幅器の第１の態様は、アウトプット放射光の出力が４．３２Ｗ（作動電流３．
８２５Ａに対して）のマスターソース１として選定された。入射放射光を形成す
るための光学システム２は、用いられず、マスターソース１のアウトプット放射
光が（図１に示していない）第２光学ファセットの面に垂直に直接送られた。主
要な相違点は、半導体光増幅器によって増幅される放射光の出力がかなり増加し
（Ｐoutが７２Ｗ）、そして、垂直面における発散角θ⊥が低下することである （θ⊥は０．６ｍｒａｄに等しい）。
【００５０】 図１３−１６に示す態様は、上述した態様と、第２光学ファセットの傾斜角の
大きさが異なる。図１３に示す半導体光増幅器においては、光学ファセット１８
および１９は、共に、法平面に並行である。これによって、平行なインプット放
射光の入射角δは、増幅されたアウトプット回折限界放射光の屈折角εとが等し
いという状況になる。 δ＝ε＝ａｒｃｓｉｎ（ｎIORｓｉｎψ）＝３５°３０′ 次の態様（図１４参照）においては、第２光学ファセット１８は法平面に並行
に形成されており、第２光学ファセット１９は、流出角ψと等しい傾斜角Ψ4で 、特に、９°３０′である。この態様の他と異なる点は、光学ファセット１９を
通って出る増幅された放射光が光学ファセットに垂直であることである（屈折角
εが零である）。
【００５１】 図１５に示す半導体光増幅器においては、放射光入出力領域１７の第２光学フ
ァセット１８および１９は、何れも、（π／２−ψ／２）に等しい傾斜角Ψ3お よびΨ4で形成され、この場合は、４０°１５′であり、放射光入出力領域１７ の内表面２０に対して鈍角である。ここで、平行なインプット放射光および増幅
されたアウトプット放射光は、放射光入出力領域１７の外表面２１に垂直に指向
される。
【００５２】 図１６は、２パス型の半導体光増幅器の１つの態様を示す。２パス型において
は、第１光学ファセット１５および第２光学ファセット１９に反射膜３１形成さ
れているので、インプット放射光の増幅は、アクティブ利得領域を前進する間と
、後退する間の両方において行われる。第２光学ファセット１９は、図１６に示
すように、法平面に並行に形成される。この態様の２パス型半導体光増幅器にお
いては、長さＬAGRをより効果的に使用している。即ち、第２光学ファセット１ ８上でインプット、アウトプットする増幅された放射光は、空間的に分離されて
おり、角度δおよびεは、図１６に示すように、同一の値である。
【００５３】 図１７−１８に示すマルチビーム型半導体光増幅器は、分岐通信ネットワーク
における光パワー増幅器の製造のためのファイバー光通信線に適用するために提
案された。この態様において、放射光入出力領域１７は一連のサブ領域３２から
なっており、サブ領域３２は、利得軸に沿って相互に等しい間隔で直列に配置さ
れ、第２光学ファセット１８、１９によって分離されている。図１７に示す態様
においては、第２光学ファセット１８および１９は、マスターソース１からイン
プット放射光が供給される第２光学ファセット１８を除いて、各サブ領域３２に
対して、傾斜角Ψ3およびΨ4（それぞれ等しく、４０°１５′の値）で形成され
ている。マスターソース１からのインプット放射光は、図１に示したように、増
幅子３にインプットされる。放射光入出力領域１７の第１のサブ領域３２を通過
した後、上述したように、サブ領域３２の第２光学ファセット１９で屈折後、外
表面を通って、放射光はアウトプットする。これは、放射光入出力領域１７の外
表面２１への第２光学ファセット１９の投影である。アクティブ利得領域へ伝播
した増幅された放射光の残りは、放射光入出力領域１７の次の第２サブ領域３２
へ入り、上述したプロセスが、放射光入出力領域１７の全てのサブ領域３２にお
いて連続して繰返される。
【００５４】 図１８に示す、マルチビーム型の他の態様においては、各サブ領域３２の第２
光学ファセット１８および１９は、活性層６に対して鈍角を形成し、そして、放
射光入出力領域１７の内表面２０と交わる。第１サブ層３２へのインプット放射
光の入射は、図１３に記述したと同様に行われる。増幅された放射光のアウトプ
ットは、第２光学ファセット１９からレーザへテロ構造４の方向への全内反射で
行われる。上述したファセット１９の傾斜角Ψ４は、（π／４＋ψ／２−σ／２
）から（π／４＋ψ／２＋σ／２）の範囲内で選ばれ、５１°（流出角ψは９°
３０′）である。放射光が出る点では、コンタクト層９およびオーミック接触１
１は取り除かれ、反射防止膜１６が適用される。
【００５５】 図１９−２４は、一体型（図２１−２４参照）を含む他の態様を示す。一体型
においては、一体化した放射光入出力領域１７内を、放射光のアウトプット−イ
ンプット−アウトプットが行われる。 図１９および２１に示す態様においては、増幅子３と類似の第２増幅子（ＭＳ
−ＡＣ）１（図１９参照）、または、第２アクティブ利得領域（図２１参照）が
、マスターソース１として使用される。第２アクティブ利得領域は、フィードバ
ックがないとき、分離型（図１９）および一体型（図２１）における指向性のス
ーパールミネセンスの放射光の光源になる。ＭＳ−ＡＣ１から増幅子３へのイン
プット放射光の効率的な入射を行うために、全ての流入角ξは、流出角ψと同一
になるように設定され、ＭＳ−ＡＣ１（図１９）および一体型（図２１）におけ
る外表面２１は反射（表面から全内反射）するように形成される。 ＭＳ−ＡＣ１を干渉性エミッタ（図２０参照）として実行するために、第１光
学ファセット１４、１５、第２光学ファセット１８、および、第２光学ファセッ
ト１９の一部に反射膜３１を形成した、図１４に示された態様の増幅子３を選択
した。この場合には、フィードバックが起きるために、ＭＳ−ＡＣ１はレーザダ
イオードの特性を得る。その結果、流出する放射光は、第２光学ファセット１８
上の反射膜３１によって光学システムを使用することなく反射された後、効果的
に増幅子３に結合される。ここで、増幅子３の第２光学ファセット１８は、ＭＳ
−ＡＣ１の第２光学ファセット１９と並行になるように設定されなければならな
い。
【００５６】 （図１９−２０と異なって）図２１−２４に示された半導体光増幅器は、相互
に接続された数個の増幅子３を備えており、それは、マルチステージの増幅回路
として作動する。即ち、１つの増幅器によって増幅された放射光のアウトプット
は、次の増幅器のインプットになる。図２１−２３によるマスターソース１のア
クティブ利得領域および半導体光増幅器の全ての増幅子３は、放射光入出力領域
１７の１つの内表面上の利得軸に沿って配置される。ここで、それらに共通の放
射光入出力領域１７の外表面からの全内反射の結果、アクティブ利得領域間の結
合がなされる。即ち、アクティブ利得領域の始点間の長軸方向の距離は、２ｄIO R ／ｔａｎψに選定される。 マスターソース１で始まる、図２４に示す半導体光増幅器に対しては、アクテ
ィブ利得領域は、放射光入出力領域の反対側の表面に交互に配置される。その際
、反対側の表面上のアクティブ利得領域の最初の面間の最短距離をｄIOR／ｓｉ ｎψとして選定される。
【００５７】 分離型（図１９参照）を使用する半導体光増幅器の特徴は、増幅子３に対する
放射光入出力領域１７の厚さが、ＭＳ−ＡＣ１における放射光入出力領域１７の
厚さよりも大きいことである。これによって、他のパラメータを劣化させること
なく、増幅されたアウトプット放射光に対する発散の回折角を小さくすることが
でき、そして、必要により、マルチステージの増幅の場合におけるアクティブ利
得領域間の距離を増大することができる。 一体型（図２４参照）の半導体光増幅器の特徴は、１つの波長におけるレージ
ング（ｌａｓｉｎｇ）を行うために、マスターソース１のアクティブ利得領域に
おける光フィードバックは、配置されたマイクロリフレクター３３によって形成
される。それらの間隔は、生成された放射光の波長に、公知の方法で関係してい
る（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ａ
ｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｅｄｉｔ
ｅｄ ｂｙ Ｙ.Ｓｕｃｍａｔｓｕ ａｎｄ Ａ．Ｒ．Ａｄａｍｓ，Ｃｈａｐｍ ａｎ−Ｈｉｌｌ, Ｌｏｎｄｏｎ，１９９４，ｐｐ．４０２−４０７）。増幅子 ３のアクティブ利得領域は、拡張可能に形成され、増幅子３の一連のアクティブ
利得領域の各々の幅 Ｗinは先行するアクティブ利得領域の幅Ｗｏｕｔを超 えている。その程度は、増幅された放射光の損失が重要でない程度である。この
ような半導体光増幅器の増幅されたアウトプット放射光は、放射光の単周波数の
特性だけでなく、低い非点収差、垂直・水平両面における小さい発散角で高い出
力を得る能力において際立っている。
【００５８】 このように、先行技術（Ｌ．Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．Ｎｏ．６，ｐｐ．２
０２８−２０４２）と比較して、この発明の半導体光増幅器においては、増幅子
３のインプットおよびアウトプットアパーチャは２００以上のファクタによって
増大し、インプット放射光に対する発散、増幅されたアウトプット放射光は同一
ファクタによって低減され（ここで、回折−発散放射光は相互に直交する２つの
方向において得られる）、半導体光増幅器における利得領域の有効長さは、ファ
クタ６．６によって増大し、そして、アウトプット放射光の出力は概ね３０のフ
ァクタによって増大する。 インジェクションレーザの他に、半導体光増幅器は、非線形光結晶、医療機器
、レーザ処理機器、遠距離間のエネルギーおよびデータ伝送用システム、光−フ
ァィバー通信システムにおける第２世代を使用する、スペクトルの可視領域（赤
、緑、および青光）におけるレーザ放射光源を作製する際に、固体状態およびフ
ァイバレーザをポンピングするために使用される。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、この発明によると、インプットおよびアウトプットアパーチ
ャの面積を増大し、発散角を減少し、増幅されたアウトプット放射光の非点収差
を減少し、そして、活性層における光利得軸に関して、増幅された放射光の異な
った方向のインプットおよびアウトプットを可能にし、更に、実効利得領域の長
さを増大し、増幅されたインプット放射光のモーダルコンポジションのメカニズ
ムを破壊抵抗を高める能力を備えた半導体光増幅器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、提案にかかる半導体光増幅器の増幅子の（活性層の光学利得軸に沿っ
た）縦方向部分を概略示し、縦方向部分は、活性層の面に対して鋭角に位置する
第２光学ファセットを介して放射光が入出力し、光学的に均質な入出力領域の外
表面とオーミック接触している。
【図２】 図２は、図１に示す態様の上面図を示す。
【図３】 図３は、放射光入出力領域のレーザへテロ構造の縦方向部分を概略示し、クラ
ッド層のそれぞれは、屈折率ｎIORの１つのサブ層を備えている。
【図４】 図４は、図３に示すレーザへテロ構造の層に垂直な方向における屈折率の変化
を概略示す。
【図５】 図５は、増幅された放射光（計算されたデータ）の近視野強度の分布を図示し
、図３および図４に示すレーザへテロ構造の対応する層における屈折率の重畳配
置した変化を伴っている。
【図６】 図６は、法平面における増幅された放射光（計算されたデータ）の遠視野強度
の分布を図示している。
【図７】 図７は、放射光入出力領域に隣接するレーザへテロ構造のクラッド層のサブ層
を示し、サブ層は屈折率の異なる２つの領域からなっている。
【図８】 図８は、放射光入出力領域を示し、電気伝導率の異なる２つのサブ層からなっ
ている。
【図９】 図９は、放射光入出力領域の外側に第２の更なる吸収層が形成されるのを示す
。
【図１０】 図１０は、電気伝導性の追加の層を備えた増幅子の断面図を示す（放射光入出
力領域が基材である）。
【図１１】 図１１は、放射光入出力領域に隣接するクラッド層のサブ層間の最小のバンド
ギャップを有する電気伝導性のサブ層を備えた増幅子の断面図を示す。
【図１２】 図１２は、レーザへテロ構造に隣接する放射光入出力領域の電気伝導性のサブ
層を備えた増幅子の断面図を示す。
【図１３】 図１３は、法平面に平行な第２光学ファセットを介する放射光の入出力を備え
た、放射光入出力領域のサブ領域を備えた増幅子の縦方向部分を概略示す図であ
る。
【図１４】 図１４は、法平面に平行な第２光学ファセットを介する放射光の入力を備え、
そして、活性層の面に鋭角に位置する第２光学ファセット介する放射光の出力を
伴わない、放射光入出力領域のサブ領域を備えた増幅子の縦方向部分を概略示す
図である。
【図１５】 図１５は、活性層の面に鈍角に位置する第２光学ファセットを備え、放射光入
出力領域の外表面を介する放射光の入出力を備えた、放射光入出力領域のサブ領
域を備えた増幅子の縦方向部分を概略示す図である。
【図１６】 図１６は、法平面に平行な第２光学ファセットを介する放射光の入出力を備え
、そして、第２光学ファセットから放射光入出力領域における増幅された放射光
の１回の反射を伴う、放射光入出力領域のサブ領域を備えた増幅子の縦方向部分
を概略示す図である。
【図１７】 図１７は、各サブ領域の外表面、各サブ領域の第２光学ファセットが、インプ
ット面を除いて、活性層の面と鈍角を形成するように位置している、第２光学フ
ァセットによって数個のサブ領域に分離された放射光入出力領域を備えたこの発
明の半導体光増幅器の縦断面を概略示す図である。
【図１８】 図１８は、活性層の面に鈍角を形成し、放射光入出力領域の境界と交差してい
る第２光学ファセットによって数個のサブ領域に分離された放射光入出力領域を
備えたこの発明の半導体光増幅器の縦断面を概略示す図である。
【図１９】 図１９は、主要素が増幅子として機能する、スーパールミネセント放射光を備
えたこの発明の半導体光増幅器の縦断面を概略示す図である。
【図２０】 図２０は、主要部分が放射光アウトプット領域を備えたインジェクションレー
ザとして機能する、この発明の半導体光増幅器の縦断面を概略示す図である。
【図２１】 図２１は、スーパールミネセント放射光を備えた半導体光増幅器の増幅アクテ
ィブ領域が、放射光入出力領域の１つの側に配置された、この発明の半導体光増
幅器の概略縦断面図である。
【図２２】 図２２は、レージングおよび増幅アクティブ領域が放射光入出力領域の１つの
側に配置された、この発明の半導体光増幅器の概略縦断面図である。
【図２３】 図２３は、レージングおよび増幅アクティブ領域が放射光入出力領域の１つの
側に配置された、この発明の半導体光増幅器の概略平面図である。
【図２４】 図２４は、レージングおよび増幅アクティブ領域が放射光入出力領域の向かい
合った側に配置された、この発明の半導体光増幅器の概略縦断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年６月１８日（１９９９．６．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項５６】 リフレクタが、マスターソースのアクティブ利得領域の
全長に沿って分布フィードバックリフレクタからなっていることを特徴とする請
求項４６から５３の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１０月２３日（１９９９．１０．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】 上述したファクタを組み合わせることによって、強化された出力、効率性、持
続性、信頼性、安定性の高い操作性能および定常性に優れた半導体光増幅器を創
作することができる。 この発明に従って、上述した目的を達成することができる。即ち、インプット
放射光のマスターソースおよび増幅子を備えた半導体光増幅器において、増幅器
の作動時に、放射光は、マスターソースと光的に結合された増幅子にインプット
角δで入射する。前記増幅子は、屈折率ｎaおよびバンドギャップＥa（ｅＶ）の
活性層を備えた半導体レーザへテロ構造に基づいて、実行される。前記活性層は
、２つのクラッド層の間に配置され、各々のクラッド層には、少なくとも１つの
サブ層およびアクティブ利得領域がある。前記アクティブ利得領域は、始点にお
ける幅がＷin（μｍ）で、終点における幅がＷout（μｍ）、長さがＬAGR（μｍ
）である。第１光学ファセットは、アクティブ利得領域の始点および終点の境界
を示す端面であり、活性層の長軸に直交する面（法平面という）と傾斜角Ψ1お よびΨ2を形成する。更に、膜、オーミック接触、障壁領域ならびにスプリアス 放射を抑制する手段を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 放射光入出力領域は、アクティブ利得領域の幅以上の幅を備えており、屈折率
ｎIORqを有するサブ層の厚さｄIOR（μｍ）を備え、そして、光損失ファクタαI ORq （ｃｍ-1）を備えている。ｑは、ｑ＝１，２，．．．，ｐ整数で定義され、 放射光入出力領域のサブ層の一連番号を示し、レーザへテロ構造との境界から数
えられる。 作動する装置において、入射する放射光の対応するインプット角δおよび放射
光入出力領域に隣接するクラッド層のサブ層の境界にある活性層から出て行く増
幅された放射光に対するネット損失ファクタαOR（ｃｍ-1）は、ボトムの値αOR min （ｃｍ-1）とトップの値αORmax（ｃｍ-1）との間の範囲内の値から選ばれる
。αORmin（ｃｍ-1）は、作動間にアクティブ利得領域に供給される電力から増 幅された放射光のパワーへの変換率の取りうる最小値であり、αORmax（ｃｍ-1 ）は、作動電流密度の取りうる最大値である。 放射光入出力領域において、レーザへテロ構造の活性層の面と、入射する放射
光フロントのノーマルによって形成される角度、および、レーザへテロ構造の活
性層の面と、出射する増幅された放射光フロントのノーマルによって形成される
角度は、それぞれ。流入角ξ、流出角ψと示され、放射光入出力領域において出
射する放射光に対する全内反射角は、反射角σと示される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】 傾斜角Ψ3によって決まるインプット角δは、流入角ξが流出角ψに等しいと いう選択によって決定される。 更に、流入角ξおよび反射角σは、次の関係式を満たす： ξ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR1）および σ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎIORq） そして、レーザへテロ構造からの放射光の流出の条件を考慮すると、放射光入出
力領域に沿ったレーザへテロ構造の有効屈折率ｎeffおよび放射光入出力領域の 屈折率ｎIOR1は次の関係式を満たす： ０<ａｒｃｃｏｓｎeff／ｎIOR1 ≦ａｒｃｃｏｓｎeff-min／ｎIOR1 従って、ｎeff-minはｎminよりも大きい。 ここに、ｎeff-minは、放射光入出力領域との組み合わせにおいて、レーザへテ ロ構造の多様性に対して、可能な全ての値ｎeffの最小値であり、現実的な値で ある。ｎminはレーザへテロ構造の層における屈折率の最小である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 本発明の半導体光増幅器の特徴は、増幅子への放射光のインプットおよび増幅
子からの放射光のアウトプットの手段を形成すること、および、半導体光増幅器
におけるマスターソースの手段を形成することにある。従って、活性層の面に関
して、増幅子の内側および外側におけるインプット放射光およびアウトプット放
射光の指向性を変化させることがある。Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外によって記述された
装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３
），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．２０２８−２０４２）と異なって、この発
明において、入射信号をインプットする手段、および、増幅された放射光のアウ
トプットの手段を一体化し、レーザへテロ構造および放射光入出力領域の全ての
半導体層を、対応する第２光学ファセットを通る放射光のインプットおよびアウ
トプットと統合することを提案する。上述した放射光入出力領域の第２光学ファ
セットは、法平面と、傾斜角ψ３およびψ４を形成する。第１光学ファセットは
、増幅子のアクティブ利得領域の始端および終端を形成し、傾斜角ψ１およびψ
２を形成する。 レーザへテロ構造の半導体層の構成および厚さ、ならびに、放射光入出力領域
の構成を選択することによって、マスターソースから入射する放射光の特定の部
分が、適切なの条件のもとに放射光入出力領域にインプットされ、アクティブ利
得領域に流入し、そこで増幅された後、同一放射光入出力領域内へと再度流入す
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】 この発明のマルチ層のヘテロ構造の場合には、特に、この発明の態様において
、光学で公知の原理、即ち、光学システムにおける光線の通過の可逆性を使用し
、次の事項を仮定することを提案した。即ち、関係式（３）は、放射光入出力領
域へと進入する放射光だけでなく、放射光入出力領域から出ていく放射光に対し
ても適用することができる。更なる計算および実験によって、この仮定が正しい
ことが確認された。流入角ξは流出角ψと一致すべきである。即ち、 増幅子のインプット放射光は、放射光入出力領域の第２光学ファセットに並行
になるように形成される。次いで、従来の装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏｆ Ｑｕｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ．
２０２８−２０４２）と比較して、特異であって、インプット角δ（これは、平
行なインプット放射光の入射角に等しい）は、放射光入出力領域において形成さ
れる流入角ξ、流出角ψによって決定される。 ξ＝ψ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR） （５） この条件によって、インプット放射光のマスターソースに対する要件、即ち、
この発明の半導体光増幅器を機能させるための必須の要件を形成することができ
る。この要件のエッセンスは次の通りである。平らな第２光学ファセットを通っ
て放射光がインプットされると、マスターソースからのインプット放射光は並行
でなければならず、そして、インプット角δは、後述する光学ファセットにイン
プットされる放射光の入射角と等しくなければならない（この角は、新規の特異
なものであり、Ｇｏｌｄｂｅｒｇ外によって記述された装置（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｏ
ｆ Ｑｕｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９３），ｖｏｌ．Ｎｏ．６，
ｐｐ．２０２８−２０４２）と異なる。従って、放射光入出力領域に入った後、
流入角ξは、関係式（５）に示すように、流出角ψと一致する。この場合には、
放射光入出力領域からのインプット放射光は、この発明の半導体光増幅器のアク
ティブ利得領域にインプットされ、そして、次いで、上述したようにそこで増幅
された後、同一の放射光入出力領域に、活性層の面に関して流出角ψで、再び流
入する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 この発明の装置の好ましい態様において、放射光入出力領域は、活性層のバン
ドギャップＥa（ｅＶ）よりも０．０９ｅＶだけ大きなバンドギャップＥIOR1の 半導体によって形成される。 この場合には、放射光入出力領域におけるキャリアの濃度が１×１０18ｃｍ-3 を超えないと、吸収に対する光学損失ファクタαIOR-absが０．１ｃｍ-1または それより少ないオーダーに達する。 一般的な場合には、放射光入出力領域半導体材料だけで形成されない。その特
性、特に吸収および拡散に対する屈折率ｎIORおよび光学損失ファクタαIORが関
係式（３）および（１０）を満たすことだけが必要である。 更に、放射光入出力領域の厚さｄIORは、５〜５０，０００μｍの範囲内から 選定することを提案する。厚さｄIORは、流出角ψ、長さＬAGRおよび増幅子の第
２光学ファセットの傾斜角によって選定する。通常、放射光入出力領域の幅ＷIO R は、増幅子の全長に沿うアクティブ利得領域の幅よりも小さくてはいけない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】 上述したこの発明の目的は、放射光入出力領域の異なる態様によって達成され
る。これらの態様は、関係式（４）−（８）によって決定される流入角ξおよび
流出角ψのあらゆる範囲を備えたレーザへテロ構造を使用する。更に、放射光の
入射、出射の両方向から異なる傾斜角Ψの第２光学ファセットを備えた放射光入
出力領域を提案する。（光学ファセットの傾斜角は、光学ファセットが放射光入
出力領域の内表面といかなる角度で向かい合うかによって、鈍角または鋭角をと
る。）この発明の提案する態様によって、製造技術を簡素化しつつ、増幅された
放射光の異なるインプット、アウトプット方向に対して、効率性の高い、高いア
ウトプット出力、優れた耐久性、高い信頼性、大きなインプットおよびアウトプ
ットアパーチャ、減少したアウトプット放射光の発散の角度を備えた半導体光増
幅器を作製することができる。 法平面に並行に形成された反射防止膜を備えた、放射光入出力領域の出射端面
に導入された第２光学ファセットを通って放射光のインプットを可能にするため
に、インプット角δは、ａｒｃｓｉｎ（ｎIORqｓｉｎξ）の条件を満たすように
調製する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 放射光入出力領域の外表面を通って放射光のインプットを可能にするために、
放射光入出力領域の表面の一部に反射防止膜が形成される。それは、インプット
アパーチャの寸法によって決定され、その内表面と向かい合い、放射光インプッ
トの方向から、第２光学ファセットと境を接する。それは、活性層の面と鈍角を
形成し、下記範囲内から選ばれた傾斜角Ψ3で形成される： ［（π／４）−（ξ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（ξ／２）＋（σ
／２）］ インプット放射光がインプット面に垂直に指向されると、傾斜角Ψ3は、［（π ／４）−（ξ／２）］になるように選ばれる。ここにπは、３．１４１６ラジア
ンに等しく、σは放射光入出力領域における流出放射光に対する全内反射角であ
る。 活性層の面と鋭角を形成する、反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通っ
て放射光のインプットを可能にするために、それは、下記範囲内から選ばれた傾
斜角Ψ3で形成される： （ξ−σ）から（ξ＋σ） 増幅器が作動中は、インプット放射光は、上述した光学ファセットに直角に指
向され、次いで、傾斜角Ψ3が流入角ξに等しくなるように選択される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 活性層の面と鋭角を形成する、反射防止膜を備えた、放射光入出力領域の出射
端面に導入された第２光学ファセットを通って放射光のインプットを可能にする
ために、それは、下記範囲内から選ばれた傾斜角Ψ4で形成される： （ψ−σ）から（ψ＋σ） 増幅器が作動中、アウトプット表面に直角に指向されるアウトプット放射光を
得るためには、傾斜角Ψ4は流出角ψに等しくなるように選択される。 法平面に並行に形成された反射防止膜を備えた第２光学ファセットを通って放
射光のアウトプットを可能にするために、流出角ψは、上述した表面から全内反
射角σよりも小さくなるように調製する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】 １つおよび同一の第２光学ファセットを通って、放射光のインプットおよびア
ウトプットを行うために、導入された反射膜を第２光学ファセットの１つの上に
形成し、そして、法平面に並行に形成し、更に、反射防止膜を他の、反対側の第
２光学ファセットの上に形成する。即ち、放射光のインプットは、この表面の一
部を通って提供され、それはインプットアパーチャのサイズによって決定され、
そして、第２光学ファセットと放射光入出力領域の内表面との境界から始まり、
ＬAGR・ｔａｎψ未満の距離に位置する。放射光のアウトプットは、同一表面の 異なる部分を通って提供される。この場合には、反射膜は、アウトプット出力を
増大するために、反射膜を備えた第２光学ファセットに隣接する第１光学ファセ
ットに形成される。 上述したこの発明の２パス型の半導体光増幅器においては、増幅された放射光
のインプットおよびアウトプットは、第２光学ファセット上で間隔をおいて直接
分離される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】 内表面の反対側の放射光入出力領域の表面を通って放射光をアウトプットする
ために、内表面の反対側にある放射光入出力領域の表面の一部に、アウトプット
アパーチャのサイズによって決定される反射防止膜が形成される。上述した表面
は、放射光がアウトプットする方向から第２光学ファセットに隣接し、活性層の
面と鈍角を形成し、下記の範囲内から選ばれる傾斜角4で形成される： ［（π／４）−（ψ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（ψ／２）＋（σ
／２）］ アウトプット放射光がアウトプット面に垂直に指向されるアウトプットに対して
は、傾斜角Ψ4は、［（π／４）−（ψ／２）］と選定される。 マルチビーム半導体光増幅器を得るためには、放射光入出力領域が導入された
少なくとも２つのサブ領域からなっており、第１のサブ領域は、光学的にマスタ
ーソースと結合され、そして、作動時に各サブ領域から放射光をアウトプットす
るために、サブ領域は、第２光学ファセットによって分離されている。サブ領域
を形成する面の傾斜は、放射光のインプットの方向において、第２光学ファセッ
トの傾斜と異なる。この場合に、活性層の面に直角方向のアウトプット等を含み
、放射光のアウトプットを行うために、傾斜角Ψ3およびΨ4の異なる組み合わせ
を選択してもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】 放射光の入力および出力側において、放射光入出力領域１７には、第２光学フ
ァセット１８および１９が位置し、反射係数０．００１の反射防止膜１６が施さ
れている。図１に示す態様において、第１光学ファセット１４および１５、なら
びに、第２光学ファセット１８および１９は、活性層６の面と鋭角をなし、そし
て、対応する傾斜角度：Ψ1、Ψ2（ξに等しい）およびΨ3、Ψ4（ψに等しい）
で法平面に指向される。ここで、角ξは角ψに等しく、９°３０′である。角ψ
からの角ξの許容可能な偏差は、流出する放射光に対する発散角Δψの計算値１
°を超えることは無い。角ξの調節は、放射光入出力領域１７の第２光学ファセ
ットへのインプット放射光の入射角δを合わせることによって行われる。これら
の角度は、絶対値において相互に等しく、流出角ψに等しく、その値はａｒｃｃ
ｏｓ（ｎeff／ｎIOR）である（Ｙ．ＳｕｃｍａｔｓｕおよびＡ．Ｒ．Ａｄａｍｓ
編、ロンドン、チャプマンーヒル刊行、１９９４年版「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、ｐｐ５８−６５」参照）。放射光入出
力領域１７の内表面２０は、クラッド層と接し、少なくとも長さＬAGRの放射光 利得軸に沿って長さＬIOR-Iである。この態様では、指摘した長さは実際的に同 一である。放射光入出力領域１７の外表面２１は、長さＬIOR-Iよりも短い長さ ＬIOR-Oである。提案にかかる本発明の半導体光増幅器の長さＬIOR-Oは、実際的
にＬAGRと等しく、１５００μｍである。放射光入出力領域１７の厚さｄIORは、
２６０μｍに設定されている。（図１に示す）増幅子３の縦方向部分は、放射光
入出力領域１７の１つの光学的に均質なサブ領域およびコンタクト層９を備えた
、連続した光学的に均質な層およびサブ層のレーザへテロ構造を示している。ク
ラッド層７は２つのサブ層２２、２３からなっており、活性層は１つの層からな
っており、クラッド層８は、２つのサブ層２４、２５からなっており、層２５は
放射光入出力領域１７に隣接している（表１参照）。この態様を形成するために
は、電気伝導性のヒ化ガリウムから半導体層が基材５の上に公知のＭＯＣＶＤ法
によって形成され、放射光入出力領域１７として機能する。放射光入出力領域１
７のヘテロ構造４の層の成分組成、厚さ、屈折率、ドーピングの型および濃度、
対応する吸収係数は表１および図４、５に示す。増幅された放射光の波長λ（μ
ｍ）は利得バンド内になるように選定され、活性層６の成分組成によって決定さ
れ、０．９８０μｍの大きさである。提案されたこの発明の半導体光増幅器が電
源に接続されると、公知の半導体光増幅器の増幅子のように（Ｌ．Ｇｏｌｄｂｅ
ｒｇ外、量子電子のＩＥＥＥＪ（１９９３）、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、ｐｐ２
０２８−２０４２の装置を参照）非平衡キャリアが増幅子３の活性層６に注入さ
れる。非平衡キャリアは、波長λ（μｍ）またはアクティブ領域にインプットさ
れる利得バンド内の波長の入射放射光の増幅を行う。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 アレキサンドル イワノヴィッチ ボガト フ ロシア連邦 モスクワ 117071 ウル．オ ーズホニキッゼ 14−６ (72)発明者 アレキサンドル エヴジェニエヴィッチ ドラキン ロシア連邦 モスクワ 129594 ４−ヤ ウル．マリイノイ ロッシ 17−168 (72)発明者 ジュリー ヴラディミロヴィッチ クルヤ フコ ロシア連邦 モスクワ 117463 ゴルビン スカヤ ウル．24−１−551 Ｆターム(参考） 5F073 AA65 AA83 CA07 EA15 EA18

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インプット放射光のマスターソースを備えた半導体光増幅器
    において、増幅器の作動時に、放射光は、マスターソースと光的に結合された増
    幅子にインプット角δで入射し、前記増幅子は、屈折率ｎａおよびバンドギャッ
    プＥａ（ｅＶ）の活性層を備えた半導体レーザへテロ構造に基づいて、実行され
    、前記活性層は、２つのクラッド層の間に配置され、各々のクラッド層には、少
    なくとも１つのサブ層およびアクティブ利得領域があり、前記アクティブ利得領
    域は、始点における幅がＷin（μｍ）で、終点における幅がＷout（μｍ）、長 さがＬAGR（μｍ）であり、第１光学ファセットは、アクティブ利得領域の始点 および終点の境界を示す端面であり、活性層の長軸に直交する面（法平面という
    ）と傾斜角Ψ1およびΨ2を形成し、更に、膜、オーミック接触、障壁領域ならび
    にスプリアス放射を抑制する手段を備えており、インプット放射光は並行に生成
    され、入射角δは、放射光がインプット面に入射する角に等しく、増幅子は、少
    なくとも１つのアクティブ利得領域によって機能し、レーザへテロ構造の少なく
    とも１つの側に少なくとも１つの追加の層が形成され、従って、レーザへテロ構
    造に隣接する追加の層は、放射光がその中を透過する、放射光のインプット−ア
    ウトプット領域として設定され、少なくとも１つのサブ層からなっており、クラ
    ッド層のサブ層および放射光入出力領域のサブ層は、それぞれ隣接し、それぞれ
    、少なくとも１つの領域および少なくとも１つのサブ領域から形成されており、
    内表面と呼ばれる、レーザへテロ構造と境を接する側の放射光入出力領域の表面
    は、長さＬAGR以上の長さＬIOR-I（μｍ）からなっており、少なくとも２つの追
    加の光学ファセットが導入されて、法平面と傾斜角Ψ3およびΨ4を形成しており
    、放射光入出力領域は、アクティブ利得領域の幅以上の幅を備えており、屈折率
    ｎIORqを有するサブ層の厚さｄIOR（μｍ）を備え、そして、光損失ファクタαI ORq （ｃｍ-1）を備えており、ｑは、ｑ＝１，２，．．．，ｐは、整数で定義さ れ、放射光入出力領域のサブ層の一連番号を示し、レーザへテロ構造との境界か
    ら数えられ、作動する装置において、放射光入出力領域に隣接するクラッド層の
    サブ層の境界にある活性層から出て行く増幅された放射光に対するネット損失フ
    ァクタαOR（ｃｍ-1）は、ボトムの値αORmin（ｃｍ-1）とトップの値αORmax（
    ｃｍ-1）との間の範囲内の値から選ばれ、αORminは、作動間にアクティブ利得 領域に供給される電力から増幅された放射光のパワーへの変換率の取りうる最小
    値であり、αORmax（ｃｍ-1）は、作動電流密度の取りうる最大値であり、放射 光入出力領域において、レーザへテロ構造の活性層の面と、入射する放射光フロ
    ントのノーマルによって形成される角度、および、レーザへテロ構造の活性層の
    面と、出射する増幅された放射光フロントのノーマルによって形成される角度は
    、それぞれ、流入角ξ、流出角ψと示され、放射光入出力領域において出射する
    放射光に対する全内反射角は、反射角σと示され、傾斜角Ψによって決まるイン
    プット角δは、流入角ξが流出角ψに等しいという選択によって決定され、更に
    、流入角ξおよび反射角σは、次の関係式を満たす： ξ＝ａｒｃｃｏｓ（ｎeff／ｎIOR1）および σ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎIORq） そして、レーザへテロ構造からの放射光の流出の条件を考慮すると、放射光入出
    力領域に沿ったレーザへテロ構造の有効屈折率ｎeffおよび放射光入出力領域の 屈折率ｎIOR1は次の関係式を満たす： ０<ａｒｃｃｏｓｎeff／ｎIOR1 ≦ａｒｃｃｏｓｎeff-min／ｎIOR1 従って、ｎeff-minはｎminよりも大きい。 ここに、ｎeff-minは、放射光入出力領域との組み合わせにおいて、レーザへテ ロ構造の多様性に対して、可能な全ての値ｎeffの最小値であり、現実的な値で ある。ｎminはレーザへテロ構造の屈折率の最小である。
  2. 【請求項２】 Ｗin（μｍ）がＷout（μｍ）と等しく選定されることを特 徴とする請求項１に記載の半導体光増幅器。
  3. 【請求項３】 Ｗout（μｍ）がＷin（μｍ）より大きくなるように選定さ れることを特徴とする請求項１に記載の半導体光増幅器。
  4. 【請求項４】 前記放射光入出力領域が光学的に均質な材料からなっている
    ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  5. 【請求項５】 前記放射光入出力領域は、活性層に対するバンドギャップＥ a （ｅＶ）よりも０．０９ｅＶだけ大きなバンドギャップＥIOR（ｅＶ）を有する
    半導体によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体光増幅
    器。
  6. 【請求項６】 前記放射光入出力領域の厚さｄIORが５から５０，０００μ ｍの範囲内に選定されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の
    半導体光増幅器。
  7. 【請求項７】 前記活性層の中央の面は、作動時に上昇する、活性層の上述
    した中央の面における増幅された放射光の強度が、最大値から２０％未満変化す
    るように、追加の層の内表面から所定の距離に配置されることを特徴とする請求
    項１から６の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  8. 【請求項８】 前記へテロ構造の前記クラッド層の少なくとも１つのサブ層
    は、少なくともｎIOR1の屈折率を有するように形成されていることを特徴とする
    請求項１から７の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  9. 【請求項９】 前記放射光入出力領域に隣接する前記へテロ構造層は、少な
    くとも２つの領域から形成されており、前記領域の境界面は、前記活性層の面に
    直交していることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の半導体光増
    幅器。
  10. 【請求項１０】 前記隣接する領域の屈折率が異なっていることを特徴とす
    る請求項９に記載の半導体光増幅器。
  11. 【請求項１１】 前記隣接する領域の厚さが異なっていることを特徴とする
    請求項９に記載の半導体光増幅器。
  12. 【請求項１２】 前記外側の追加の層は、増幅された放射光を吸収する材料
    から形成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の半
    導体光増幅器。
  13. 【請求項１３】 前記追加の層は、電気伝導性の材料によって形成されてい
    ることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  14. 【請求項１４】 前記オーミック接触は、前記追加の層のフリー表面に形成
    されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体光増幅器。
  15. 【請求項１５】 前記放射光入出力領域は、電気伝導性材料によって形成さ
    れていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の半導体光増幅
    器。
  16. 【請求項１６】 オーミック接触は、前記放射光入出力領域の表面に形成さ
    れていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体光増幅器。
  17. 【請求項１７】 前記放射光入出力領域は、光学損失ファクタαIORqが０．
    １ｃｍ-1以下であるように形成されていることを特徴とする請求項１から１２、
    １５，１６の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  18. 【請求項１８】 前記放射光入出力領域は、少なくとも２つのサブ層から形
    成されており、前記レーザレトロ構造と境界を接する第１サブ層は電気伝導性を
    有しており、第２サブ層は、光学損失ファクタαIOR2が０．１ｃｍ-1以下である
    材料で形成されていることを特徴とする請求項１から１２，１５，１６の何れか
    １項に記載の半導体光増幅器。
  19. 【請求項１９】 前記オーミック接触は、前記放射光入出力領域の前記第１
    サブ層に形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の半導体光増幅器。
  20. 【請求項２０】 放射光入出力領域の方向からのオーミック接触は、活性層
    と放射光入出力領域との間に配置されたクラッド層の電気伝導性のサブ層の１つ
    に形成されていることを特徴とする請求項１から１２、１７の何れか１項に記載
    の半導体光増幅器。
  21. 【請求項２１】 オーミック接触は、最小の値のバンドギャップを有する電
    気伝導性層との間で行うことを特徴とする請求項２０に記載の半導体光増幅器。
  22. 【請求項２２】 前記放射光入出力領域に放射光のインプット側から導入さ
    れた、反射防止膜が形成された第２光学ファセットは、法平面に並行に形成され
    、そして、インプット角δは、ａｒｃｓｉｎ（ｎIORqｓｉｎξ）を満たすように
    選定されることを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の半導体光増
    幅器。
  23. 【請求項２３】 インプットアパーチャの寸法によって決定される、前記領
    域の内表面の反対側に位置し、そして、放射光のインプット側から第２ファセッ
    トに隣接する、放射光入出力領域の表面の一部に反射防止膜が形成され、前記活
    性層の面と鈍角を形成し、下記範囲内から選ばれた傾斜角Ψ3で形成される： ［（π／４）−（ξ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（ξ／２）＋（σ
    ／２）］ ここにπは３．１４１６ラジアンに等しく、σは、前記放射光入出力領域におけ
    る流出放射光に対する全内反射角であることを特徴とする請求項１から２１の何
    れか１項に記載の半導体光増幅器。
  24. 【請求項２４】 傾斜角Ψ3は、［（π／４）−（ξ／２）］になるように 選ばれ、そして、アウトプット放射光がインプット面に垂直に指向されることを
    特徴とする請求項２３に記載の半導体光増幅器。
  25. 【請求項２５】 活性層の面と鋭角を形成する、放射光のインプット側から
    反射防止膜を備えた第２光学ファセットは、（ξ−σ）から（ξ＋σ）の範囲内
    から選ばれた傾斜角Ψ3で形成されることを特徴とする請求項１から２１の何れ か１項に記載の半導体光増幅器。
  26. 【請求項２６】 傾斜角Ψ3が流入角ξに等しくなるように選択され、そし て、アウトプット放射光は、インプット面に直角の方向に沿って指向されること
    を特徴とする請求項２５に記載の半導体光増幅器。
  27. 【請求項２７】 放射光のアウトプット方向から放射光入出力領域に導入さ
    れ、前記活性層の面と鋭角を形成している、反射防止膜を備えた第２光学ファセ
    ットは、法平面と傾斜角Ψ4で形成され、前記傾斜角は、（ψ−σ）から（ψ＋ σ）の範囲内で選択されることを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記
    載の半導体光増幅器。
  28. 【請求項２８】 前記傾斜角Ψ4は、前記流出角ψと等しく選定されること を特徴とする請求項２７に記載の半導体光増幅器。
  29. 【請求項２９】 前記反射防止膜が放射光のアウトプット側に形成された第
    ２光学ファセットは、法平面と並行に形成され、そして、前記流出角ψは、前記
    ファセットからの全内反射角σよりも小さく選定されることを特徴とする請求項
    １から２１の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  30. 【請求項３０】 導入された反射膜は、第２光学ファセットの１つの上に形
    成され、そして、法平面に並行に形成され、反射防止膜は、第２光学ファセット
    と反対側の他の上に形成され、そして、放射光のインプットは、一部を通って提
    供され、それは、インプットアパーチャのサイズによって決定され、そして、前
    記放射光入出力領域の内表面と第２光学ファセットの境界から始まり、ＬAGRｔ ａｎψ以下の距離に位置し、そして、放射光のアウトプットが、他の部分におけ
    る同一ファセットを通って提供されることを特徴とする請求項２９に記載の半導
    体光増幅器。
  31. 【請求項３１】 反射膜が、反射膜を備えた第２光学ファセットに隣接する
    第１光学ファセットの上に形成されていることを特徴とする請求項３０に記載の
    半導体光増幅器。
  32. 【請求項３２】 内表面の反対側にあり、放射光がアウトプットする方向か
    ら第２光学ファセットに隣接した放射光入出力領域の表面の一部に、アウトプッ
    トアパーチャのサイズによって決定される反射防止膜が形成され、活性層の面と
    鈍角を形成し、［（π／４）−（ψ／２）−（σ／２）］から［（π／４）−（
    ψ／２）＋（σ／２）］の範囲内から選ばれる傾斜角Ψ4で形成されることを特 徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  33. 【請求項３３】 前記傾斜角Ψ4は、［（π／４）−（ψ／２）］に選定さ れ、そして、アウトプット放射光は、アウトプット面に垂直な方向に沿って指向
    されることを特徴とする請求項３２に記載の半導体光増幅器。
  34. 【請求項３４】 前記放射光入出力領域は、少なくとも２つのサブ領域から
    形成されており、第１のサブ領域は、マスターソースと光学的に結合され、そし
    て、サブ領域は、各サブ領域からのアウトプット放射光のための第２光学ファセ
    ットによって分離されていることを特徴とする請求項２７、２８、３２、または
    、３３に記載の半導体光増幅器。
  35. 【請求項３５】 活性層の面と鋭角を形成する、放射光のアウトプット方向
    における第２光学ファセットを、傾斜角Ψ4が［（π／４）＋（ψ／２）−（σ ／２）］から［（π／４）＋（ψ／２）＋（σ／２）］の範囲内で選定されるよ
    うに形成され、そして、放射光入出力領域の位置と反対側の、へテロ構造の表面
    上の投影の領域に反射防止膜が形成されることを特徴とする請求項３４に記載の
    半導体光増幅器。
  36. 【請求項３６】 各領域に対して、同一の流入角ξおよび流出角ψを有する
    少なくとも２つのアクティブ利得領域が、放射光入出力領域の同一表面に形成さ
    れていることを特徴とする請求項１から２１、２７、２８、２９、３２、３３の
    何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  37. 【請求項３７】 少なくとも２つのアクティブ利得領域が、放射光入出力領
    域の表面および活性層の面と平行な同一線に沿って、アクティブ利得領域の始点
    間の間隔が２ｄIOR／ｔａｎψで形成されていることを特徴とする請求項３６に 記載の半導体光増幅器。
  38. 【請求項３８】 各領域に対して、同一の流入角ξおよび流出角ψを有する
    少なくとも１つのアクティブ利得領域が、放射光入出力領域の向かい合う表面に
    形成されていることを特徴とする請求項１から２１、２７、２８、２９、３２、
    ３３の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  39. 【請求項３９】 少なくとも１つのアクティブ利得領域が、相互に並行で反
    対側の表面に位置する２つの線のそれぞれに沿って形成され、向かい合う側面に
    おける、アクティブ利得領域の始点間の最短距離がｄIOR／ｓｉｎψであること を特徴とする請求項３８に記載の半導体光増幅器。
  40. 【請求項４０】 インプット放射光のマスターソースが第２増幅子として形
    成されていることを特徴とする請求項１から２１、２７、２８、２９、３０、３
    １、３２、３３の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  41. 【請求項４１】 リフレクタが、第２増幅子のアクティブ利得領域に導入さ
    れていることを特徴とする請求項４０に記載の半導体光増幅器。
  42. 【請求項４２】 マスターソースのアクティブ利得領域が、増幅子の放射光
    入出力領域に位置しており、そして、マスターソースのアクティブ利得領域の流
    出角ψが増幅子のアクティブ利得領域の流入角ξと同一であることを特徴とする
    請求項１から２１、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３の何れか１項に
    記載の半導体光増幅器。
  43. 【請求項４３】 リフレクタがマスターソースのアクティブ利得領域に導入
    されていることを特徴とする請求項４２に記載の半導体光増幅器。
  44. 【請求項４４】 マスターソースおよび増幅子のアクティブ利得領域が放射
    光入出力領域の同一内表面に位置していることを特徴とする請求項４２または４
    ３に記載の半導体光増幅器。
  45. 【請求項４５】 マスターソースおよび増幅子のアクティブ利得領域が、放
    射光入出力領域の表面および活性層の面に平行な同一線上に、アクティブ利得領
    域の始点間の間隔が２ｄIOR／ｔａｎψで位置していることを特徴とする請求項 ４４に記載の半導体光増幅器。
  46. 【請求項４６】 マスターソースおよび増幅子のアクティブ利得領域が、放
    射光入出力領域の向かい合った表面上に形成されていることを特徴とする請求項
    ４２または４３に記載の半導体光増幅器。
  47. 【請求項４７】 マスターソースおよび増幅子のアクティブ利得領域が、相
    互に並行で反対側の表面に位置する２つの線のそれぞれに沿って形成され、向か
    い合う側面における、アクティブ利得領域の始点間の最短距離がｄIOR／ｓｉｎ ψであることを特徴とする請求項４６に記載の半導体光増幅器。
  48. 【請求項４８】 放射光入出力領域の少なくとも１つの表面の少なくとも一
    部が反射するように形成されていることを特徴とする請求項３６から４７の何れ
    か１項に記載の半導体光増幅器。
  49. 【請求項４９】 リフレクタが反射膜からなっていることを特徴とする請求
    項４１から４８の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  50. 【請求項５０】 リフレクタが分布ブラッグリフレクタからなっていること
    を特徴とする請求項４１から４８の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
  51. 【請求項５１】 リフレクタが、マスターソースのアクティブ利得領域の全
    長に沿って分布フィードバックリフレクタからなっていることを特徴とする請求
    項４１から４８の何れか１項に記載の半導体光増幅器。
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