JP2007220922A - フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 - Google Patents
フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】半導体基板上に積層された下部クラッド層と上部クラッド層との間に活性層を積層して形成するとともに、所望の光を導波する線欠陥導波路領域を除いて前記上部クラッド層から前記活性層が積層された方向へ該活性層の下面よりも深い位置まで前記積層方向に垂直な面内において2次元的な屈折率の周期構造を形成するように複数の空孔が格子状に配列された空孔形成領域を形成し、前記線欠陥導波路領域の活性層内を導波する光を増幅するフォトニック結晶半導体光増幅器であって、前記線欠陥導波路領域の外側に、前期周期構造によって形成されるフォトニックバンド構造のバンド端の光を減衰させることのできる光減衰部を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
G(λ)=G0(λ)・ng(λ)/n0(λ) ・・・・・・・・・・ (1)
ただし、G0(λ)、n0(λ)はそれぞれフォトニック結晶構造をもたない場合の増幅素子の利得、群屈折率を表わし、ng(λ)はフォトニック結晶中の線欠陥導波路の群屈折率を表わす。すなわち、利得は線欠陥導波路の群屈折率の大きさに比例して大きくなるから、所定の利得を得るために必要とされる増幅器の長さはそれに反比例して小さくなる。このため、フォトニック結晶の高群屈折率効果を用いることにより非常に小型のデバイスが実現される。
図1は、本発明の実施の形態1に係るフォトニック結晶半導体光増幅器を模式的に表した平面図である。図2は、図1のフォトニック結晶半導体光増幅器を模式的に表した斜視図である。なお、図2においては両端部に形成されるリッジ導波路を省略して表している。図3は、図1のフォトニック結晶半導体光増幅器のX−X線断面図である。図4は、図1のフォトニック結晶半導体光増幅器のY−Y線断面図である。
次に、本発明の実施の形態2に係るフォトニック結晶半導体光増幅器について説明する。本実施の形態2に係るフォトニック結晶半導体光増幅器は、実施の形態1に係るフォトニック結晶半導体光増幅器とは異なり、線欠陥導波路領域から広がって分布する光が上部クラッド層の上方に形成された電極に吸収されるものである。
次に、本発明の実施の形態3に係る集積型光半導体素子について説明する。本実施の形態3に係る集積型光半導体素子は、本実施の形態1に係るフォトニック結晶半導体光増幅器同様のフォトニック結晶半導体光増幅器と、これに接続された複数の半導体レーザとが、1つの基板上に集積されたものである。
101、201 n−InP基板
102、202 n−InPバッファ層
103、203 InGaAsP活性層
104、204 p−InPクラッド層
104a p−InPクラッド部
105、205 p−InGaAsコンタクト層
106、206 n側電極
107 p側電極
108 電流阻止層
108a n−InP層
108b p−InP層
109 InGaAs光吸収層
110、210 空孔
110a 空孔の直径
110b 格子定数
111、211 空孔形成領域
112、212 線欠陥導波路領域
120、130 リッジ導波路
121 n―InPバッファ層
122 InGaAsP導波路層
123、124 p−InPクラッド層
207a、207b p側光吸収電極
401〜404 半導体レーザ
501〜504 曲がり導波路
600 MMIカプラ
700 基板
1000 集積型光半導体素子
Claims (7)
- 半導体基板上に積層された下部クラッド層と上部クラッド層との間に活性層を積層して形成するとともに、所望の光を導波する線欠陥導波路領域を除いて前記上部クラッド層から前記活性層が積層された方向へ該活性層の下面よりも深い位置まで前記積層方向に垂直な面内において2次元的な屈折率の周期構造を形成するように複数の空孔が格子状に配列された空孔形成領域を形成し、前記線欠陥導波路領域の活性層内を導波する光を増幅するフォトニック結晶半導体光増幅器であって、
前記線欠陥導波路領域の外側に、前期周期構造によって形成されるフォトニックバンド構造のバンド端の光を減衰させることのできる光減衰部を備えることを特徴とするフォトニック結晶半導体光増幅器。 - 前記光減衰部は前記バンド端の光に対して吸収性を有する光吸収半導体層であることを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶半導体光増幅器。
- 前記線欠陥導波路領域の外側に注入電流が流れないように前記線欠陥導波路領域を両側から埋め込むように形成された電流阻止層を有し、前記光吸収半導体層は、該電流阻止層に設けられていることを特徴とする請求項2に記載のフォトニック結晶半導体光増幅器。
- 前記電流阻止層は、p型半導体層とn型半導体層を積層してなり、前記光吸収半導体層は前記p型半導体層とn型半導体層との間に積層されていることを特徴とする請求項3に記載のフォトニック結晶半導体光増幅器。
- 前記光減衰部は、前記積層方向において前記バンド端の光の電界が及ぶ位置に形成された、前記バンド端の光に対して吸収性を有する光吸収電極であることを特徴とする請求項1に記載のフォトニック結晶半導体光増幅器。
- 前記活性層は多重量子井戸からなるものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のフォトニック結晶半導体光増幅器。
- 請求項1〜6のいずれか一つに記載のフォトニック結晶半導体光増幅器と、前記フォトニック結晶半導体光増幅器に接続された光半導体素子とが、前記半導体基板上に集積されてなることを特徴とする集積型光半導体素子。
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