JP2012160518A - Polarization-independent type semiconductor optical amplification device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization-independent type optical semiconductor amplifier having a high optical gain and driven with low power consumption.SOLUTION: A polarization-independent type optical semiconductor amplification device has: an n-type InP clad layer 2 formed above an InP substrate 1; a p-type InP clad layer 7 formed above the InP substrate 1; an optical active layer 5 formed between the n-type InP clad layer 2 and the p-type InP clad layer 7 and to which tensile strain is given; and an n-type guide layer 3 formed between the optical active layer 5 and the n-type InP clad layer 2 so as to have a thickness of 500 nm or more, and formed from a compound semiconductor having an energy bandgap wavelength between that of InP and that of the optical active layer 5.

Description

本発明は、偏波無依存型半導体光増幅装置に関する。   The present invention relates to a polarization-independent semiconductor optical amplifier.

半導体光増幅装置は、小型で様々な波長領域に対応可能な光増幅器であり、トラフィック総量が100Gb/秒の光イーサネット(登録商標)や高速アクセス光ネットワーク等の各標準化規格に採用され、フォトニックネットワークで本格的な適用が始まっている。その他にも、半導体光増幅装置は、各種フォトニックネットワークに適用するブースターアンプ、インラインアンプ、プリアンプ等、様々な用途が検討されている。   The semiconductor optical amplifier is a compact optical amplifier that can be used in various wavelength regions, and is adopted in various standardization standards such as optical Ethernet (registered trademark) and high-speed access optical network with a total traffic volume of 100 Gb / s. Full-scale application has begun in the network. In addition, various uses such as a booster amplifier, an in-line amplifier, and a preamplifier applied to various photonic networks are being studied for semiconductor optical amplifiers.

1.3μm、1.55μmの光通信波長帯で動作する半導体光増幅器(SOA)では、エピタキシャル成長技術を用いてInP基板上にGaInAsPやAlGaInAsの材料を形成することにより光活性層を形成している。そして、光活性層に電流を注入することにより、光活性層で生じる誘導放出効果により光利得を発生させる。   In a semiconductor optical amplifier (SOA) operating in optical communication wavelength bands of 1.3 μm and 1.55 μm, a photoactive layer is formed by forming a GaInAsP or AlGaInAs material on an InP substrate using an epitaxial growth technique. . Then, by injecting a current into the photoactive layer, an optical gain is generated by a stimulated emission effect generated in the photoactive layer.

光通信システムに適用される半導体光増幅器では、光源に使用される半導体レーザには要求されない特性、即ち、光利得が入力信号光の偏波状態によらずに常に一定である特性があることが望ましい。そのような偏波無依存の半導体光増幅器を実現するための技術として、伸張歪が導入された光活性層をInP基板の上方に形成することが知られている。   A semiconductor optical amplifier applied to an optical communication system may have a characteristic that is not required for a semiconductor laser used as a light source, that is, a characteristic that the optical gain is always constant regardless of the polarization state of the input signal light. desirable. As a technique for realizing such a polarization-independent semiconductor optical amplifier, it is known to form a photoactive layer into which an extension strain is introduced above an InP substrate.

特開2009−224691号公報JP 2009-224691 A

ところで、フォトニックネットワークに適用するSOAには低い消費電力が要求される。SOAの消費電力は、その光利得や光出力とトレードオフの関係にある。一般的にSOAの消費電力を低減するには、厚い光活性層を用いて光閉じ込め係数を増大させ、必要な光利得をより短いSOA素子長に設定し、駆動電流を低減する方策が有効である。   By the way, low power consumption is required for the SOA applied to the photonic network. The power consumption of the SOA is in a trade-off relationship with its optical gain and optical output. In general, in order to reduce the power consumption of the SOA, it is effective to use a thick photoactive layer to increase the optical confinement factor, set the required optical gain to a shorter SOA element length, and reduce the drive current. is there.

しかし、上記のように偏波無依存型のSOAでは、伸張歪の光活性層を利用しているので、光活性層を好ましい厚さに形成することが難しい。即ち、一般にエピタキシャル成長技術を用いて結晶歪を持つ半導体層を形成する技術では、印加した歪量で決まる一定の基準膜厚、即ち臨界膜厚を超えると、結晶転位が多く発生して結晶性が劣化する。これにより、臨界膜厚を越えた歪量の伸張歪を導入した光活性層を有するSOAには重大な特性劣化が生じてしまう。   However, in the polarization independent SOA as described above, it is difficult to form the photoactive layer with a preferable thickness because it uses a photoactive layer having a tensile strain. That is, in general, in a technique of forming a semiconductor layer having crystal strain using an epitaxial growth technique, when a certain reference film thickness determined by the applied strain amount, that is, a critical film thickness is exceeded, many crystal dislocations occur and the crystallinity is increased. to degrade. As a result, serious characteristic deterioration occurs in the SOA having the photoactive layer into which the extension strain having a strain amount exceeding the critical film thickness is introduced.

従って、従来技術による伸張歪光活性層を有する偏波無依存型SOAによれば、良好な増幅特性を保持したまま光活性層を厚膜化して消費電力低減を実現することが難しい。   Therefore, according to the polarization-independent SOA having a stretched strain photoactive layer according to the prior art, it is difficult to reduce the power consumption by increasing the thickness of the photoactive layer while maintaining good amplification characteristics.

本発明の目的は、光利得が高く、低い消費電力で駆動される偏波無依存型光半導体増幅器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polarization-independent optical semiconductor amplifier that has high optical gain and is driven with low power consumption.

1つの観点によれば、InP基板の上方に形成されるn型InPクラッド層と、前記InP基板の上方に形成されるp型InPクラッド層と、前記n型InPクラッド層と前記
p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、を有する偏波無依存型半導体光増幅装置が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
According to one aspect, the n-type InP cladding layer formed above the InP substrate, the p-type InP cladding layer formed above the InP substrate, the n-type InP cladding layer, and the p-type InP cladding. A photoactive layer formed between the layers and subjected to tensile strain, and is formed between the photoactive layer and the n-type InP cladding layer to a thickness of 500 nm or more, and between InP and the photoactive layer. There is provided a polarization-independent semiconductor optical amplifier having an n-type guide layer formed of a compound semiconductor having an energy band gap wavelength of the size of
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not intended to limit the invention.

伸張歪が加えられる光活性層を有する偏波無依存型半導体光増幅装置において、n−InPクラッドと光活性層の間に厚さ500nm以上のn−GaInAsPガイド層を挿入し、さらに、バンドギャップ波長についてガイド層がInPと光活性層の間となる材料を選択している。これにより、TE偏波モードとTM偏波モードについて異方的に内部損失を低減する効果を誘起し、偏波無依存化に必要な伸張歪量を低減することができる。
これにより、歪蓄積による結晶品質の劣化なしに光活性層厚を従来よりも増大させることが可能になる。さらに、従来の偏波無依存型半導体光増幅装置に比べて、より光活性層の光閉じ込めが大きく、短い素子長で高効率な光利得の実現が可能になる。
In a polarization-independent semiconductor optical amplifier having a photoactive layer to which a tensile strain is applied, an n-GaInAsP guide layer having a thickness of 500 nm or more is inserted between the n-InP cladding and the photoactive layer, and a band gap For the wavelength, a material is selected in which the guide layer is between InP and the photoactive layer. This induces an effect of anisotropically reducing the internal loss in the TE polarization mode and the TM polarization mode, and can reduce the amount of stretch distortion necessary for polarization independence.
This makes it possible to increase the photoactive layer thickness more than before without degrading crystal quality due to strain accumulation. Furthermore, compared with the conventional polarization-independent semiconductor optical amplifying device, the optical confinement of the photoactive layer is larger, and a high-efficiency optical gain can be realized with a short element length.

図1Aは、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その1)である。FIG. 1A is a cross-sectional view (part 1) illustrating a process of forming a polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図1Bは、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その2)である。FIG. 1B is a cross-sectional view (part 2) illustrating the process of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図1Cは、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その3)である。FIG. 1C is a cross-sectional view (part 3) illustrating the process of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図1Dは、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その4)である。FIG. 1D is a cross-sectional view (part 4) illustrating the step of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を示す光進行方向の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view in the light traveling direction showing the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図3(a)、図3(b)は、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の光導波モードの強度分布図である。FIGS. 3A and 3B are intensity distribution diagrams of the optical waveguide mode of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図4(a)、図4(b)は、比較例に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の光導波モードの強度分布図である。4A and 4B are intensity distribution diagrams of the optical waveguide mode of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the comparative example. 図5は、偏波無依存型半導体光増幅装置における光活性層の歪量と材料利得の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the strain amount of the photoactive layer and the material gain in the polarization-independent semiconductor optical amplifier. 図6は、第1実施形態と比較例のそれぞれに係る偏波無依存型半導体光増幅装置における光ガイド層の有り無しの違いによる内部損失の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship of internal loss depending on the presence or absence of the light guide layer in the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to each of the first embodiment and the comparative example. 図7は、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の層構造においてガイド層の有り、無しのいずれかを採用することによる光活性層の最適歪量の違い示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the difference in the optimum strain amount of the photoactive layer by adopting either the presence or absence of the guide layer in the layer structure of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. . 図8は、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置におけるガイド層の厚さと内部損失の関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the thickness of the guide layer and the internal loss in the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置におけるTE・TM偏波間内部損失差とガイド層の厚さの関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the TE / TM polarization internal loss difference and the thickness of the guide layer in the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. 図10Aは、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その1)である。FIG. 10A is a cross-sectional view (part 1) illustrating the process of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. 図10Bは、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その2)である。FIG. 10B is a cross-sectional view (part 2) illustrating the step of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. 図10Cは、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その3)である。FIG. 10C is a cross-sectional view (part 3) illustrating the process of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. 図10Dは、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置を形成する工程を示す断面図(その4)である。FIG. 10D is a cross-sectional view (part 4) illustrating the step of forming the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. 図11(a)、図11(b)は、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の光導波モードの強度分布図である。FIGS. 11A and 11B are intensity distribution diagrams of the optical waveguide mode of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. 図12(a)、図12(b)は、比較例に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の光導波モードの強度分布図である。12A and 12B are intensity distribution diagrams of the optical waveguide mode of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the comparative example. 図13は、第2実施形態と比較例のそれぞれに係る偏波無依存型半導体光増幅装置における光ガイド層の有り無しの違いによる内部損失の関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship of internal loss depending on the presence or absence of the light guide layer in the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to each of the second embodiment and the comparative example. 図14は、第2実施形態に係る偏波無依存型半導体光増幅装置の層構造においてガイド層の有り、無しのいずれかを採用することによる光活性層の最適歪量の違い示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the difference in the optimum strain amount of the photoactive layer by adopting either the presence or absence of the guide layer in the layer structure of the polarization-independent semiconductor optical amplifier according to the second embodiment. .

以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.

(第1の実施の形態)
図1A〜図1Dは、本発明の第1実施形態に係る埋め込みヘテロ接合型電流狭窄(BH)構造を有する偏波無依存型の半導体光増幅装置(SOA)の製造工程を示す断面図である。
(First embodiment)
1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a polarization-independent semiconductor optical amplifying device (SOA) having a buried heterojunction current confinement (BH) structure according to a first embodiment of the present invention. .

次に、図1Aに示す構造を形成するまでの工程について説明する。なお、化合物半導体層を示すガリウム、インジウム、リン、ヒ素等の元素は元素記号Ga、In、P、As等で示している。   Next, steps required until a structure shown in FIG. 1A is formed will be described. Note that elements such as gallium, indium, phosphorus, and arsenic that represent the compound semiconductor layer are represented by element symbols Ga, In, P, As, and the like.

まず、n型InP基板1上に、厚さ約200nmのn型(n−)InPクラッド層2と、厚さ500nm以上、例えば約1000nmのガイド層3を順に形成する。ガイド層3は、GaIn1−xAs1−y(但し、0<x<1、0<y<1)層から形成されている。 First, an n-type (n-) InP clad layer 2 having a thickness of about 200 nm and a guide layer 3 having a thickness of 500 nm or more, for example, about 1000 nm are formed in order on the n-type InP substrate 1. The guide layer 3 is formed of a Ga x In 1-x As y P 1-y (where 0 <x <1, 0 <y <1) layer.

さらに、ガイド層3上には、厚さ約100nmの第1のアンドープト(i−)GaInAsP光・キャリア分離閉じ込め(SCH)層4と、厚さ約110nmのi−GaInAsP伸張歪多重量子井戸(MQW)光活性層5が順に形成されている。光活性層5は、AlGaInAs層で形成されてもよい。   Further, on the guide layer 3, a first undoped (i-) GaInAsP light / carrier separation confinement (SCH) layer 4 having a thickness of about 100 nm and an i-GaInAsP stretched strain multiple quantum well (MQW) having a thickness of about 110 nm are formed. ) The photoactive layer 5 is formed in order. The photoactive layer 5 may be formed of an AlGaInAs layer.

光活性層5上には、厚さ約100nmの第2のi−GaInAsP・SCH層6と、厚さ約2000nmのp型(p−)InPクラッド層7と、厚さ約300nmを有するp−GaInAsコンタクト層8が順に形成されている。n−InPクラッド層2からp−GaInAsコンタクト層8までは例えば有機金属気相成長法(MOVPE)を用いてエピタキシャル成長される。   On the photoactive layer 5, a second i-GaInAsP • SCH layer 6 having a thickness of about 100 nm, a p-type (p-) InP cladding layer 7 having a thickness of about 2000 nm, and a p-type having a thickness of about 300 nm. A GaInAs contact layer 8 is formed in order. The n-InP cladding layer 2 to the p-GaInAs contact layer 8 are epitaxially grown using, for example, metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE).

SCH層4、6の材料は、エネルギーバンドギャップ波長が1.3μmとなるようにIII族元素とV族元素、即ちGa、In、As、Pの組成比が調整される。また、SCH層4、6は、単層構造に限るものではなく、組成比が伸張歪MQW光活性層5から離れるにつれてエネルギーバンドギャップが広くなる複数層構造に形成してもよい。   In the materials of the SCH layers 4 and 6, the composition ratio of the group III element and the group V element, that is, Ga, In, As, and P, is adjusted so that the energy band gap wavelength is 1.3 μm. Further, the SCH layers 4 and 6 are not limited to a single layer structure, and may be formed in a multi-layer structure in which the energy band gap becomes wider as the composition ratio moves away from the tensile strain MQW photoactive layer 5.

さらに、伸張歪MQW光活性層5は、エネルギーバンドギャップの小さな複数の量子井戸層と、量子井戸層を個別に挟むエネルギーバンドギャップの大きな複数の量子井戸層を有している。伸張歪みMQW光活性層5は、III族元素とV族元素の組成を制御することにより井戸層及びバリア層のいずれかが伸張歪を有する。伸張歪量は、例えばバリア層に
歪みを導入した場合で0.8%に調整されるが、これに限られるものではない。
Further, the extension strain MQW photoactive layer 5 has a plurality of quantum well layers having a small energy band gap and a plurality of quantum well layers having a large energy band gap sandwiching the quantum well layers individually. In the extension strain MQW photoactive layer 5, either the well layer or the barrier layer has extension strain by controlling the composition of the group III element and the group V element. The amount of tensile strain is adjusted to 0.8% when strain is introduced into the barrier layer, for example, but is not limited thereto.

n−GaInAsPガイド層3のGa、In、As、Pの組成は、エネルギーバンドギャップ波長が伸張歪MQW光活性層5とn−InPクラッド層2の中間になるように調整される。ガイド層3の材料のエネルギーバンドギャップ波長は、例えば1.05μmに設定される。   The composition of Ga, In, As, and P in the n-GaInAsP guide layer 3 is adjusted so that the energy band gap wavelength is intermediate between the extension strain MQW photoactive layer 5 and the n-InP cladding layer 2. The energy band gap wavelength of the material of the guide layer 3 is set to 1.05 μm, for example.

コンタクト層8を形成した後に、n−InP基板1をCVD装置に搬送し、そのチャンバ内でコンタクト層8の上面上に誘電体膜9として厚さ約200nmのシリコン酸化膜を形成する。さらに、CVD装置からn−InP基板1を取り出した後に、誘電体膜9上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより、ストライプの光導波路形状のレジストパターン10を形成する。   After the contact layer 8 is formed, the n-InP substrate 1 is transferred to a CVD apparatus, and a silicon oxide film having a thickness of about 200 nm is formed as a dielectric film 9 on the upper surface of the contact layer 8 in the chamber. Further, after the n-InP substrate 1 is taken out from the CVD apparatus, a photoresist is applied on the dielectric film 9, and this is exposed and developed to form a resist pattern 10 having a stripe optical waveguide shape.

次に、図1Bに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、レジストパターン10をマスクに使用してシリコン酸化膜9をエッチングし、シリコン酸化膜9からなるハードマスク9aを形成する。シリコン酸化膜9のエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)法のようなドライエッチングを採用してもよいし、フッ酸を用いるウエットエッチングを採用してもよい。
Next, steps required until a structure shown in FIG. 1B is formed will be described.
First, the silicon oxide film 9 is etched using the resist pattern 10 as a mask to form a hard mask 9a made of the silicon oxide film 9. For the etching of the silicon oxide film 9, for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE) using a fluorine-based gas may be employed, or wet etching using hydrofluoric acid may be employed.

続いて、ハードマスク9aから露出した領域のコンタクト層8からn−InPクラッド層2までをドライエッチングし、導波路メサ構造を形成するとともにその両側に埋込孔1aを形成する。ドライエッチング法として、例えば誘導結合プラズマ(ICP)RIEを使用する。また、エッチングガスとして塩素系ガスを使用する。   Subsequently, the contact layer 8 in the region exposed from the hard mask 9a to the n-InP cladding layer 2 is dry-etched to form a waveguide mesa structure and to form buried holes 1a on both sides thereof. As the dry etching method, for example, inductively coupled plasma (ICP) RIE is used. Further, a chlorine-based gas is used as an etching gas.

導波路メサ構造の形成において、伸張歪MQW光活性層5をエッチングして埋込孔1aを形成する際には埋込孔1aの深さは特に限定されず、特にn−GaInAsPガイド層3、n−InPクラッド層2のエッチング深さは限定されない。   In the formation of the waveguide mesa structure, the depth of the buried hole 1a is not particularly limited when the stretched strain MQW photoactive layer 5 is etched to form the buried hole 1a, and in particular, the n-GaInAsP guide layer 3, The etching depth of the n-InP clad layer 2 is not limited.

ただし、SOAの入出力両端部の幅をテーパ状に狭くする幅テーパ構造を採用する場合には、少なくともn−InPクラッド層2に達する深さまでn−GaInAsPガイド層3をエッチングし、図1Bに示すメサ構造の導波路に加工する。これにより、SOAの入出力両端部における光スポットサイズ変換の性能や均一性が向上し、より高性能なSOAの作製が可能になる。   However, in the case of adopting a width taper structure in which the widths of both the input and output ends of the SOA are tapered, the n-GaInAsP guide layer 3 is etched to a depth that reaches at least the n-InP cladding layer 2, and FIG. The waveguide is processed into the mesa structure shown. As a result, the performance and uniformity of the light spot size conversion at both the input and output ends of the SOA are improved, and a higher performance SOA can be manufactured.

続いて、図1Cに示すように、ハードマスク9aを残したまま導波路メサ構造の両脇でヘテロ接合する高抵抗の半絶縁(SI)−InP電流ブロック層11をMOVPE法で埋込孔1a内に選択的に埋込み、電流狭窄構造を形成する。ここで、シリコン酸化膜からなるハードマスク9aの上にInPは実質的に成長しない。   Subsequently, as shown in FIG. 1C, a high-resistance semi-insulating (SI) -InP current blocking layer 11 heterojunctioned on both sides of the waveguide mesa structure with the hard mask 9a left is buried by a MOVPE method in the buried hole 1a. A current confinement structure is formed by selectively embedding in the inside. Here, InP does not substantially grow on the hard mask 9a made of a silicon oxide film.

その後に、ハードマスク9aを例えば緩衝フッ酸により除去し、ついでn−InP基板1の裏面を研磨する。その後に、図1Dに示すように、n−InP基板1の裏面に例えば金、ゲルマニウム、金の積層構造のカソード電極12を形成し、ついで、p−GaInAsコンタクト層8及びSI−InP電流ブロック層11の上にアノード電極13として例えばチタン、プラチナ、金の積層構造を形成する。   Thereafter, the hard mask 9a is removed by, for example, buffered hydrofluoric acid, and then the back surface of the n-InP substrate 1 is polished. Thereafter, as shown in FIG. 1D, a cathode electrode 12 having a laminated structure of, for example, gold, germanium, and gold is formed on the back surface of the n-InP substrate 1, and then the p-GaInAs contact layer 8 and the SI-InP current blocking layer are formed. A laminated structure of, for example, titanium, platinum, and gold is formed on 11 as the anode electrode 13.

以上によりウエハプロセスは完了となる。この後、InPウエハをアレイ劈開し、さらに必要に応じて素子の劈開面である入力端面、出力端面のそれぞれに誘電体多層膜による反射防止(AR)コーティングを施し、チップ分離する。これにより偏波無依存型半導体光増幅装置が完成する。   Thus, the wafer process is completed. Thereafter, the InP wafer is cleaved in an array, and if necessary, anti-reflection (AR) coating with a dielectric multilayer film is applied to each of the input end face and output end face, which are cleavage faces of the element, and chips are separated. Thereby, a polarization-independent semiconductor optical amplifier is completed.

上記の偏波無依存型半導体光増幅装置の光出力端又は光入力端から見た断面は図1Dに示すようになり、光進行方向の断面は図2に示すようになる。図2において、一点鎖線はTE導波モード、TM導波モードの光強度分布を示し、破線は積層方向の屈折率nの分布を示している。   The cross section seen from the light output end or the light input end of the polarization-independent semiconductor optical amplifier is as shown in FIG. 1D, and the cross section in the light traveling direction is as shown in FIG. In FIG. 2, the alternate long and short dash line indicates the light intensity distribution of the TE waveguide mode and the TM waveguide mode, and the broken line indicates the distribution of the refractive index n in the stacking direction.

上記の偏波無依存型半導体光増幅装置において、InP基板1の上にエピタキシャル成長技術を用いて形成されたGaInAsPやAlGaInAsを材料とする光活性層5に電流を注入し、光入力端に光が入射することにより、光活性層5には誘導放出効果による光利得が発生する。   In the above polarization-independent semiconductor optical amplifier, current is injected into the photoactive layer 5 made of GaInAsP or AlGaInAs formed on the InP substrate 1 using an epitaxial growth technique, and light is input to the optical input end. By entering the light, an optical gain due to the stimulated emission effect is generated in the photoactive layer 5.

また、上記の偏波無依存型半導体光増幅装置から光が出力されると、TE導波モードの電界強度分布は図3(a)に示すようになり、TM導波モードの電界強度分布は図3(b)に示すようになる。これに対する比較例として、n型ガイド層3を有しない偏波無依存型半導体光増幅装置のTE導波モードの電界強度分布とTM導波モードの電界強度分布を図4(a),図4(b)に示す。   When light is output from the polarization-independent semiconductor optical amplifier, the electric field intensity distribution in the TE waveguide mode is as shown in FIG. 3A, and the electric field intensity distribution in the TM waveguide mode is As shown in FIG. As a comparative example for this, the electric field intensity distribution in the TE waveguide mode and the electric field intensity distribution in the TM waveguide mode of the polarization-independent semiconductor optical amplifier without the n-type guide layer 3 are shown in FIGS. Shown in (b).

ところで、光通信システムに適用する半導体光増幅装置では、その光利得が入力信号光の偏波状態に依らず常に一定であること、つまり偏波間利得差(Polarization Dependent
Gain :PDG)が充分に小さくなる必要がある。
By the way, in a semiconductor optical amplifier applied to an optical communication system, the optical gain is always constant regardless of the polarization state of the input signal light, that is, the polarization difference (Polarization Dependent
Gain: PDG) needs to be sufficiently small.

半導体光増幅装置における光利得Gと偏波間利得差PDGは一般的に次の式(1)、式(2)によって表される。それらの式において、Γ、ΓTE、ΓTMは各偏波モードに対する光閉じ込め係数であり、g、gTE、gTMは各偏波モードに対する光活性層の材料利得係数であり、α、αTE、αTMは各偏波モードに対する導波路の内部損失係数であり、Lは、SOA素子長である。 The optical gain G and the inter-polarization gain difference PDG in the semiconductor optical amplifier are generally expressed by the following equations (1) and (2). In these equations, Γ, Γ TE and Γ TM are optical confinement coefficients for each polarization mode, and g, g TE and g TM are the material gain coefficients of the photoactive layer for each polarization mode, and α, α TE and α TM are the internal loss factors of the waveguide for each polarization mode, and L is the SOA element length.

G=exp[(Γg−α)L] (1)       G = exp [(Γg−α) L] (1)

PDG∝[(ΓTETE−αTE)−(ΓTMTM−αTM)] (2) PDGα [(Γ TE g TE -α TE) - (Γ TM g TM -α TM)] (2)

一般的なSOAの光活性層は、高い光出力や低い素子電気抵抗を得るために、厚さに比べて幅が大幅に広い偏平な形状を採用する事が多い。この場合、各偏波モードの光閉じ込め係数Γは同一ではなく、TE偏波モードに対する光閉じ込め係数ΓTEはTM偏波モードに対する光閉じ込め係数ΓTMよりも大きい。即ち、ΓTE>ΓTMの関係にある。一方、基板に格子整合した結晶からなる光活性層を用いるとその材料利得α(αTE、αTM)が等方的であるため、式(2)に示すPDGが大きくなってしまう。 In order to obtain a high light output and a low element electric resistance, a general SOA photoactive layer often adopts a flat shape whose width is significantly wider than the thickness. In this case, the optical confinement factor Γ for each polarization mode is not the same, and the optical confinement factor Γ TE for the TE polarization mode is larger than the optical confinement factor Γ TM for the TM polarization mode. That is, Γ TE > Γ TM . On the other hand, when a photoactive layer made of a crystal lattice-matched to the substrate is used, the material gain α (α TE , α TM ) is isotropic, so that the PDG shown in Equation (2) becomes large.

これを回避するためには、一軸性の伸張歪を加えた材料の光活性層を形成し、材料利得の異方性の関係gTE<gTMを誘起する構造を採用する方法がある。これにより、上記の光閉じ込めのΓTE>ΓTMの関係の偏波依存性を補償してΓTETE≒ΓTMTMの関係にすることができ、小さなPDGを実現する手法として有効である。 In order to avoid this, there is a method of forming a photoactive layer made of a material to which a uniaxial extension strain is applied, and adopting a structure that induces a material gain anisotropy relationship g TE <g TM . As a result, the polarization dependence of the above-described optical confinement Γ TE > Γ TM can be compensated to obtain a relationship of Γ TE g TE ≈Γ TM g TM , which is an effective technique for realizing a small PDG. is there.

一方、TE、TM導波モードにおいて光活性層の材料利得係数に生じる異方性を示すTE、TM導波モードの材料利得係数の異方性gTE/gTMの絶対値は、図5に示すように、光活性層の歪量が大きくなるほど大きくなる。また、図5に示すように、成長膜の面内方向の歪について伸張歪と圧縮歪ではTE導波モード、TM導波モードの利得係数gTE、gTMの大小関係が逆転する。この場合、偏波無依存型SOAでは、上記のようにgTE<gTMの関係が得られる伸張歪となる領域が採用される。 On the other hand, the absolute value of the anisotropy g TE / g TM of the material gain coefficient of TE and TM waveguide modes indicating the anisotropy generated in the material gain coefficient of the photoactive layer in the TE and TM waveguide modes is shown in FIG. As shown, it increases as the strain amount of the photoactive layer increases. Further, as shown in FIG. 5, the magnitude relationship between the gain coefficients g TE and g TM of the TE waveguide mode and the TM waveguide mode is reversed between the strain in the in-plane direction of the growth film and the compression strain. In this case, in the polarization-independent SOA, a region having an extension strain in which the relationship of g TE <g TM is obtained as described above is employed.

ところで、フォトニックネットワークに適用するSOAについては低い消費電力が要求
される。しかし、SOAの消費電力は、その光利得や光出力とトレードオフの関係にある。一般に、SOAの消費電力を低減するためには、光利得Gの式(1)において、より厚い光活性層を用いて光閉じ込め係数Γを増大させるとともに、より短い素子長Lを採用して必要な光利得Gを実現し、駆動電流を低減する方策が有効となる。
By the way, low power consumption is required for the SOA applied to the photonic network. However, the power consumption of the SOA is in a trade-off relationship with its optical gain and optical output. In general, in order to reduce the power consumption of the SOA, it is necessary to increase the optical confinement factor Γ by using a thicker photoactive layer and to adopt a shorter element length L in the equation (1) of the optical gain G. A measure for realizing a high optical gain G and reducing the drive current is effective.

しかし、先に説明したように、伸張歪光活性層を利用した偏波無依存型SOAでは、光活性層の層厚を増大させることに制限があった。即ち、一般にエピタキシャル成長技術を用いて成長された結晶歪、例えば伸張歪を持つ半導体層では、臨界膜厚を超えて厚膜化した場合に、結晶転位が多く発生して結晶性が劣化し、これをSOAに適用すると重大な特性劣化が生じてしまう。   However, as described above, in a polarization-independent SOA using a stretched strain photoactive layer, there is a limit to increasing the layer thickness of the photoactive layer. That is, in general, in a semiconductor layer having a crystal strain grown using an epitaxial growth technique, for example, a tensile strain, when the film thickness is increased beyond the critical thickness, crystal dislocation occurs frequently and the crystallinity deteriorates. If the is applied to the SOA, serious characteristic deterioration occurs.

これに対し、本実施形態では、光活性層5の下において第1のSCH層4とn−InPクラッド層2の間に、厚さ500nm以上のガイド層3を形成することにより、伸張歪MQW光活性層5に要求される歪量を小さくすることで課題を解決している。この場合、ガイド層3は、第1のSCH層4の材料とInPの間の大きさとなるエネルギーバンドギャップを有する材料から形成されている。また、第1のSCH層4は、光活性層5の材料よりもエネルギーバンドギャップが大きな材料から形成される。   On the other hand, in this embodiment, by forming the guide layer 3 having a thickness of 500 nm or more between the first SCH layer 4 and the n-InP clad layer 2 under the photoactive layer 5, the tensile strain MQW The problem is solved by reducing the amount of strain required for the photoactive layer 5. In this case, the guide layer 3 is formed of a material having an energy band gap that is a size between the material of the first SCH layer 4 and InP. The first SCH layer 4 is formed of a material having a larger energy band gap than the material of the photoactive layer 5.

そのような構造を採用することにより、n−GaInAsPガイド層3は、図2の屈折率nの分布模式図に示したように、InPクラッド層2とSCH層4の屈折率の間の大きさの屈折率を有することになる。即ち、n−GaInAsPガイド層3を有するSOAの屈折率プロファイルは、光活性層5を中心にして上下で非対称になるので、ガイド層3に引きずられる形で信号光の電界強度分布がn−InPクラッド層2側に寄る。ただし、本実施形態におけるガイド層3は、積層方向の高次導波モードが生じない範囲で形成される。   By adopting such a structure, the n-GaInAsP guide layer 3 has a size between the refractive indexes of the InP cladding layer 2 and the SCH layer 4 as shown in the distribution schematic diagram of the refractive index n in FIG. Of the refractive index. That is, the refractive index profile of the SOA having the n-GaInAsP guide layer 3 is asymmetrical in the vertical direction with respect to the photoactive layer 5, so that the electric field intensity distribution of the signal light is dragged by the guide layer 3. Close to the cladding layer 2 side. However, the guide layer 3 in the present embodiment is formed in a range in which a higher-order waveguide mode in the stacking direction does not occur.

そのようなガイド層3を有する構造のSOAでは、光出射端におけるTE導波モード、TM導波モードの光信号の電界強度プロファイルは、図3(a)、図3(b)に示すようになり、光活性層5を中心にしてガイド層3側に寄って上下非対称となる。なお、図3(a)、図3(b)において、強度は等高線で示されている。   In the SOA having such a guide layer 3, the electric field intensity profiles of the optical signals in the TE waveguide mode and the TM waveguide mode at the light exit end are as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Thus, the photoactive layer 5 is asymmetrical in the vertical direction toward the guide layer 3 side. In FIGS. 3A and 3B, the strength is indicated by contour lines.

これに対し、ガイド層3を有しない構造のSOAでは、光活性層5を中心にして屈折率プロファイルが上下対称となり、信号光の電界強度分布も光活性層5を中心にして上下対称となる。そのようなSOAのTE導波モード、TM導波モードの光信号の電界強度プロファイルは、図4(a)、図4(b)に示すようになる。なお、図4(a)、図4(b)において、強度は等高線で示されている。   On the other hand, in the SOA having no guide layer 3, the refractive index profile is vertically symmetric about the photoactive layer 5, and the electric field intensity distribution of the signal light is also vertically symmetric about the photoactive layer 5. . The electric field intensity profiles of the optical signals of the TE waveguide mode and the TM waveguide mode of the SOA are as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In FIGS. 4A and 4B, the strength is indicated by contour lines.

ガイド層を有する半導体レーザは、例えばNagashima et.al, proc. of IEEE semiconductor laser conference 2004や、特開平5−243669号公報に記載されている。これらの半導体レーザでは、電界強度分布をn型クラッド側に偏らせることにより、高い吸収係数を有するp型クラッド層への光閉じ込めが減少し、導波路光損失が低減される。   Semiconductor lasers having a guide layer are described in, for example, Nagashima et.al, proc. Of IEEE semiconductor laser conference 2004 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-243669. In these semiconductor lasers, by concentrating the electric field intensity distribution toward the n-type cladding, light confinement in the p-type cladding layer having a high absorption coefficient is reduced, and the waveguide light loss is reduced.

これに対し、本発明者は、ガイド層3の挿入による導波路光損失低減効果に強い偏波依存性があることを見出し、これにより、小さいPDGを得るのに必要な光活性層5の歪量を低減して光活性層の臨界膜厚の厚膜化を可能にしている。   On the other hand, the present inventor has found that the waveguide optical loss reduction effect due to the insertion of the guide layer 3 has a strong polarization dependence, and thereby the distortion of the photoactive layer 5 necessary to obtain a small PDG. By reducing the amount, it is possible to increase the critical film thickness of the photoactive layer.

具体的には、ガイド層3が無い場合の光導波モード形状に示されるように、偏平な光活性層構造を持つSOAでは、TE導波モードに比べてTM導波モードの光活性層5への光閉じ込めは弱い。この場合、図4(b)の光電界分布が図4(a)の光電界分布に比べて上下のクラッド層2、7により強く染み出している。   Specifically, as shown in the optical waveguide mode shape in the case where the guide layer 3 is not provided, in the SOA having a flat photoactive layer structure, the TM waveguide mode photoactive layer 5 is compared with the TE waveguide mode. The light confinement is weak. In this case, the optical electric field distribution of FIG. 4B is more strongly oozed out by the upper and lower cladding layers 2 and 7 than the optical electric field distribution of FIG.

これに対し、n−GaInAsPガイド層3を挿入したSOAによれば非対称電界強度分布効果が生じ、特にTM導波モードに強い非対称性が働く。即ち、ガイド層3を有するSOAにおける光導波路モード光電界強度分布では、図3(a)に示すTE導波モードに比べて、図3(b)に示すTM導波モードの光電界強度分布がn−GaInAsPガイド層3側に強く寄っているので、高吸収なp−InPクラッド層7への光電界分布の染み出しが減少していることが分かる。従って、TM導波モードの内部光損失(α)低減効果は、TE導波モードの内部光損失(α)低減効果より大きい。   On the other hand, according to the SOA in which the n-GaInAsP guide layer 3 is inserted, an asymmetric electric field strength distribution effect is generated, and a strong asymmetry works particularly in the TM waveguide mode. That is, in the optical waveguide mode optical electric field intensity distribution in the SOA having the guide layer 3, the optical electric field intensity distribution of the TM waveguide mode shown in FIG. 3B is larger than that in the TE waveguide mode shown in FIG. Since it is strongly close to the n-GaInAsP guide layer 3 side, it can be seen that the seepage of the optical electric field distribution to the highly absorbing p-InP cladding layer 7 is reduced. Therefore, the internal light loss (α) reduction effect of the TM waveguide mode is greater than the internal light loss (α) reduction effect of the TE waveguide mode.

次に、SOAの導波路構造について、ガイド層3の有り、無しのそれぞれについて内部光損失αを比較した結果を図6に示す。図6において、SOAにガイド層3を挿入した構造を採用するによって、TE偏波モード、TM偏波モードの内部光損失αは低減する。さらに、TE偏波モード、TM偏波モードの内部光損失αTE、αTMの大小関係はガイド層3を挿入することにより逆転し、各偏波モードの内部損失差(αTE−αTM)は、正の方向、即ちαTMがαTEよりも約2cm−1小さくなるように変化する。 Next, FIG. 6 shows the result of comparison of the internal optical loss α for each of the SOA waveguide structure with and without the guide layer 3. In FIG. 6, by adopting a structure in which the guide layer 3 is inserted into the SOA, the internal optical loss α in the TE polarization mode and the TM polarization mode is reduced. Further, the magnitude relationship between the internal optical losses α TE and α TM in the TE polarization mode and the TM polarization mode is reversed by inserting the guide layer 3, and the internal loss difference (α TE −α TM ) in each polarization mode. Changes in the positive direction, ie, α TM is about 2 cm −1 smaller than α TE .

PDGの式(2)によれば、各偏波モードの内部光損失差(αTE−αTM)に依存してPDGが変化する。(αTE−αTM)が正の方向にシフトする場合には、偏波無依存な利得、即ちPDG=0の関係を得るために、実効利得差(ΓTETE−ΓTMTM)の値を正の方向にシフトさせる必要がある。 According to the PDG equation (2), the PDG changes depending on the internal optical loss difference (α TE −α TM ) of each polarization mode. When (α TE −α TM ) shifts in the positive direction, the effective gain difference (Γ TE g TE −Γ TM g TM ) is obtained in order to obtain a polarization-independent gain, that is, a PDG = 0 relationship. Must be shifted in the positive direction.

ここで、伸張歪を有する光活性層5の歪量εと材料利得gTE、gTMの異方性は、図5の関係がある。ΓTEとΓTMが変化しないとすれば、(ΓTETE−ΓTMTM)を正方向にシフトさせるためには、伸張歪の歪量εを小さくして、gTMに対するgTEの値を大きくして材料利得係数比(gTE/gTM)の値を1に近づける必要がある。 Here, the anisotropy of the strain amount ε and the material gains g TE and g TM of the photoactive layer 5 having an extensional strain has the relationship shown in FIG. If Γ TE and Γ TM do not change, in order to shift (Γ TE g TE −Γ TM g TM ) in the positive direction, the strain amount ε of the extension strain is reduced and the g TE with respect to g TM is reduced. The value of the material gain coefficient ratio (g TE / g TM ) needs to be close to 1 by increasing the value.

従って、偏波無依存型SOA内でガイド層3を挿入することによれば、偏波無依存な特性が得られる最適な歪量εは小さくなる方向に変化する。また、ガイド層3の挿入によってTE、TM偏波間の光活性層5の光閉じ込め比(ΓTE/ΓTM)が小さくなるように変化することによっても最適な歪量εは低下する。この場合にもΓTE>ΓTMの関係があり、しかもガイド層3の挿入によってΓTMの値が相対的に大きくなる。 Therefore, when the guide layer 3 is inserted in the polarization-independent SOA, the optimum distortion amount ε for obtaining the polarization-independent characteristic is changed in a decreasing direction. Further, the optimum strain amount ε is also decreased by changing the optical confinement ratio (Γ TE / Γ TM ) of the photoactive layer 5 between the TE and TM polarized waves by insertion of the guide layer 3. Also in this case, there is a relationship of Γ TE > Γ TM , and the insertion of the guide layer 3 makes the value of Γ TM relatively large.

図7は、ガイド層3が有る場合と無い場合のそれぞれにおいて、偏波無依存化が実現できる伸張歪の最適歪量を比較した結果を示す。図7によれば、ガイド層3の採用により、最適歪量は約10%低減されていることがわかる。   FIG. 7 shows the result of comparing the optimum strain amount of the stretching strain that can realize polarization independence in each of the cases where the guide layer 3 is present and not present. According to FIG. 7, it can be seen that the optimum strain amount is reduced by about 10% by adopting the guide layer 3.

以上のことから、本実施形態を適用した構造のSOAでは、必要な光活性層5の歪量が低減できるので、図4(a)、図4(b)に示す比較例に比べて臨界膜厚を厚くすることができる。従って、結晶品質の劣化による特性劣化を生じさせずに光活性層5を厚膜化して高効率な偏波無依存型SOAを実現することができる。   From the above, in the SOA having the structure to which the present embodiment is applied, the required strain amount of the photoactive layer 5 can be reduced, so that the critical film is compared with the comparative example shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The thickness can be increased. Therefore, it is possible to realize a highly efficient polarization-independent SOA by increasing the thickness of the photoactive layer 5 without causing deterioration of characteristics due to deterioration of crystal quality.

図8は、偏波無依存型SOAの内部損失係数αの低減効果の大きさが、n−GaInAsPガイド層3の厚さに依存することを示している。図8によれば、ガイド層3を厚くするほど内部損失係数は低減し、ガイド層3の層厚が500nmの場合には、約5cm−1以上の十分に大きな内部損失低減効果が得られる。 FIG. 8 shows that the magnitude of the effect of reducing the internal loss coefficient α of the polarization-independent SOA depends on the thickness of the n-GaInAsP guide layer 3. According to FIG. 8, the internal loss coefficient decreases as the guide layer 3 is thickened. When the thickness of the guide layer 3 is 500 nm, a sufficiently large internal loss reduction effect of about 5 cm −1 or more can be obtained.

また、ガイド層3の厚さが0nmから500nmまで増加することにより内部損失係数αは大きく低減するが、その厚さが500nmより大きくなると、内部損失係数αの低減率は小さくなって飽和傾向になる。このことは、ガイド層3の厚さを500nm以上にすると、ガイド層3の厚さにずれが生じても内部損失係数αの変動が小さく、安定した値に
設定できることを意味する。従って、ガイド層3の挿入による内部損失係数αを低減する場合には、その膜厚を500nm以上に設定することになる。
Further, the internal loss coefficient α is greatly reduced by increasing the thickness of the guide layer 3 from 0 nm to 500 nm. However, when the thickness is greater than 500 nm, the reduction rate of the internal loss coefficient α is decreased and tends to be saturated. Become. This means that if the thickness of the guide layer 3 is 500 nm or more, even if a deviation occurs in the thickness of the guide layer 3, the fluctuation of the internal loss coefficient α is small and can be set to a stable value. Therefore, when the internal loss coefficient α due to the insertion of the guide layer 3 is reduced, the film thickness is set to 500 nm or more.

図9は、偏波間内部損失係数差(αTE−αTM)がガイド層3の厚さに依存することを示している。図9によれば、図4(a)、図4(b)に示す比較例の構造では、ガイド層3の厚さが0nmであり、TM偏波モードの内部損失が大きく、(αTE−αTM)は負の値となる。これに対し、ガイド層3の層厚が500nm以上、好ましくは600nm以上では、αTEとαTMの大小関係が逆転して(αTE−αTM)が正の値に転じ、上記したと同様に、SOAの偏波無依存化に必要な歪量εが低減される。 FIG. 9 shows that the internal loss coefficient difference between polarizations (α TE −α TM ) depends on the thickness of the guide layer 3. According to FIG. 9, in the structure of the comparative example shown in FIGS. 4A and 4B, the thickness of the guide layer 3 is 0 nm, the internal loss of the TM polarization mode is large, and (α TE − α TM ) is a negative value. On the other hand, when the thickness of the guide layer 3 is 500 nm or more, preferably 600 nm or more, the magnitude relationship between α TE and α TM is reversed and (α TE −α TM ) is changed to a positive value. In addition, the amount of distortion ε required for making the SOA polarization independent is reduced.

図8、図9の関係によれば、n−GaInAsPガイド層3を500nm以上、好ましくは600nm以上、より好ましくは630nm以上の厚さに形成することにより、充分大きな内部損失係数の低減効果が得られ、かつ内部損失係数のTE・TM偏波モード間の大小関係に逆転が生じる。従って、そのような膜厚のガイド導3を挿入することにより、偏波無依存化に必要な光活性層5の伸張歪の歪量εが低減される事がわかる。   According to the relationship between FIG. 8 and FIG. 9, by forming the n-GaInAsP guide layer 3 to a thickness of 500 nm or more, preferably 600 nm or more, more preferably 630 nm or more, a sufficiently large internal loss coefficient reduction effect can be obtained. Inversion occurs in the magnitude relationship between the TE and TM polarization modes of the internal loss factor. Therefore, it can be seen that by inserting the guide guide 3 having such a film thickness, the strain amount ε of the extension strain of the photoactive layer 5 necessary for making the polarization independence is reduced.

なお、ガイド層3の厚さは図8に示す500nmを超えた場合においても、特に不具合は生じないため、ガイド層3の厚さの上限値は存在しない。また、光導波路の内部損失が低減することにより、SOAの利得が増大し、雑音指数が低減するので、特性が良好なSOAが実現される。   Even when the thickness of the guide layer 3 exceeds 500 nm shown in FIG. 8, there is no particular problem, so there is no upper limit value for the thickness of the guide layer 3. Further, since the internal loss of the optical waveguide is reduced, the gain of the SOA is increased and the noise figure is reduced, so that the SOA with good characteristics is realized.

以上の実施形態に係る偏波無依存型SOAによれは、ガイド層3を有しない偏波無依存型SOAに比べて、TM偏波モードの光閉じ込め係数が大きくなるとともにTE及びTM偏波モードの導波路内損失係数が低減する。さらに、本実施形態の偏波無依存型SOAによれば、TE偏波モードの導波路内部損失係数はTM偏波モードの導波路内部損失係数より大きくなる。従って、そのような構造によれば、ガイド層3を有しないSOAに比べて、伸張歪MQW光活性層5の歪み量を小さくし、伸張歪MQW光活性層5を厚くしても偏波無依存化が図れる。これにより、低消費電力の偏波無依存型SOAを実現することができる。   In the polarization independent SOA according to the above embodiment, the optical confinement factor of the TM polarization mode is increased and the TE and TM polarization modes are compared with the polarization independent SOA not having the guide layer 3. The loss factor in the waveguide is reduced. Furthermore, according to the polarization independent SOA of this embodiment, the waveguide internal loss coefficient in the TE polarization mode is larger than the waveguide internal loss coefficient in the TM polarization mode. Therefore, according to such a structure, even if the strain amount of the extension strain MQW photoactive layer 5 is reduced and the extension strain MQW photoactive layer 5 is made thicker than that of the SOA without the guide layer 3, no polarization is generated. Dependence can be achieved. Thereby, a polarization-independent SOA with low power consumption can be realized.

上記のようなBH構造を有する偏波無依存型SOAの構造は、上記の構造に限られるものではなく、他の手段・構造を採用してもよい。例えば、基板についてはp型InP基板を用いても良い。この場合、光活性層5から基板側にp−InPクラッド層が形成される。また、上部電極側がカソード電極となり、光導波路層5の上にn−GaInAsPガイド層とn−InPクラッド層が形成される。   The structure of the polarization independent SOA having the BH structure as described above is not limited to the above structure, and other means and structures may be adopted. For example, a p-type InP substrate may be used for the substrate. In this case, a p-InP cladding layer is formed from the photoactive layer 5 to the substrate side. The upper electrode side becomes a cathode electrode, and an n-GaInAsP guide layer and an n-InP clad layer are formed on the optical waveguide layer 5.

ただし、p型InP基板を用いる構造では、充分な厚さのn−GaInAsPガイド層及びn−InPクラッド層を形成しないと、光導波モード分布が上部電極にかかって損失を受けやすくなるため、上記のようにn型InP基板を用いた構造の方が高い設計自由度を有する。   However, in the structure using the p-type InP substrate, if the n-GaInAsP guide layer and the n-InP cladding layer with sufficient thickness are not formed, the optical waveguide mode distribution is likely to be affected by the upper electrode, so Thus, the structure using the n-type InP substrate has a higher degree of design freedom.

上記の実施形態では伸張歪MQW光活性層を持つ偏波無依存型SOAを形成したが、光活性層の構造はこれに限られるものではなく、伸張歪バルク光活性層や量子ドット光活性層においても上記の条件のガイド層の適用が可能である。SCH層ついても層の有り、無しについても多様な構造が適用可能である。   In the above embodiment, the polarization-independent SOA having the extension strain MQW photoactive layer is formed. However, the structure of the photoactive layer is not limited to this, and the extension strain bulk photoactive layer or the quantum dot photoactive layer is not limited thereto. It is possible to apply a guide layer under the above conditions. Various structures can be applied to the presence or absence of the SCH layer.

n−GaInAsPガイド層の配置について、上記構造ではSCH層とn−GaInAsPガイド層が直接積層された構造としたが、それらの間にn−InPクラッド層を挿入した構造についても適用可能である。しかしこの場合、n−InPクラッド層及びn−GaInAsPガイド層の伝導帯ポテンシャル分布において、障壁が生じて電気伝導を妨げ
る恐れもあるため、n−InPクラッド層が挿入されない構造の方が好ましい。
Regarding the arrangement of the n-GaInAsP guide layer, in the above structure, the SCH layer and the n-GaInAsP guide layer are directly laminated, but the present invention is also applicable to a structure in which an n-InP clad layer is inserted between them. However, in this case, in the conduction band potential distribution of the n-InP cladding layer and the n-GaInAsP guide layer, there is a possibility that a barrier may be generated to hinder electrical conduction. Therefore, a structure in which the n-InP cladding layer is not inserted is preferable.

(第2の実施の形態)
図10A〜図10Dは、第2実施形態に係るリッジ導波路構造の偏波無依存型半導体光増幅装置(SOA)の形成工程を示す断面図である。
(Second Embodiment)
10A to 10D are cross-sectional views illustrating a process of forming a polarization-independent semiconductor optical amplifier (SOA) having a ridge waveguide structure according to the second embodiment.

次に、図10Aに示す構造を形成するまでの工程について説明する。なお、化合物半導体層を示すガリウム、インジウム、リン、ヒ素等の元素は元素記号Ga、In、P、As等で示している。   Next, steps required until a structure shown in FIG. 10A is formed will be described. Note that elements such as gallium, indium, phosphorus, and arsenic that represent the compound semiconductor layer are represented by element symbols Ga, In, P, As, and the like.

まず、n型InP基板21上に、厚さ約200nmのn−InPクラッド層22と、厚さ約500nm以上、例えば1000nmのn−GaInAsPガイド層23と、厚さ約110nmmのi−GaInAs伸張歪バルク光活性層25を形成する。さらに、伸張歪バルク光活性層25上には、厚さ約2000nmのp−InPクラッド層27と、厚さ約300nmのp−GaInAsコンタクト層28を形成する。n−InPクラッド層22からコンタクト層28までは順に例えばMOVPEを用いてエピタキシャル成長する。   First, an n-InP clad layer 22 having a thickness of about 200 nm, an n-GaInAsP guide layer 23 having a thickness of about 500 nm or more, for example, 1000 nm, and an i-GaInAs stretching strain having a thickness of about 110 nm are formed on the n-type InP substrate 21. Bulk photoactive layer 25 is formed. Further, a p-InP cladding layer 27 having a thickness of about 2000 nm and a p-GaInAs contact layer 28 having a thickness of about 300 nm are formed on the extension strain bulk photoactive layer 25. The n-InP cladding layer 22 to the contact layer 28 are epitaxially grown in order using, for example, MOVPE.

伸張歪バルク光活性層25は、Ga、In、Asの組成を調整することにより、例えば0.89%の歪量に調整されるが、これに限るものではない。   The tensile strain bulk photoactive layer 25 is adjusted to a strain amount of, for example, 0.89% by adjusting the composition of Ga, In, and As, but is not limited thereto.

n−GaInAsPガイド層23のGa、In、As、Pの組成は、エネルギーバンドギャップ波長が伸張歪バルク光活性層25とn−InPクラッド層22の中間になるように調整される。ガイド層23の組成のエネルギーバンドギャップ波長は、例えば1.05μmに設定される。   The composition of Ga, In, As, and P of the n-GaInAsP guide layer 23 is adjusted so that the energy band gap wavelength is intermediate between the stretch-strained bulk photoactive layer 25 and the n-InP cladding layer 22. The energy band gap wavelength of the composition of the guide layer 23 is set to 1.05 μm, for example.

コンタクト層28を形成した後に、n−InP基板21をCVD装置に搬送し、そのチャンバ内でコンタクト層28の上面上に誘電体膜29として例えば厚さ約200nmのシリコン酸化膜を形成する。さらに、CVD装置からn−InP基板21を取り出した後に、誘電体膜29上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像することにより、幅2.0μmのストライプの導波路形状のレジストパターン30を形成する。   After the contact layer 28 is formed, the n-InP substrate 21 is transferred to a CVD apparatus, and a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 200 nm is formed as a dielectric film 29 on the upper surface of the contact layer 28 in the chamber. Further, after the n-InP substrate 21 is taken out from the CVD apparatus, a photoresist is applied on the dielectric film 29, and this is exposed and developed, whereby a waveguide-shaped resist pattern 30 having a stripe width of 2.0 μm. Form.

次に、図10Bに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、レジストパターン30をマスクに使用して誘電体膜29をエッチングし、誘電体膜29からなるハードマスク29aを形成する。誘電体膜29のエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)法のようなドライエッチングを採用するが、フッ酸を用いるウエットエッチングであってもよい。
Next, steps required until a structure shown in FIG. 10B is formed will be described.
First, the dielectric film 29 is etched using the resist pattern 30 as a mask to form a hard mask 29 a made of the dielectric film 29. For the etching of the dielectric film 29, for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE) method using a fluorine-based gas is adopted, but wet etching using hydrofluoric acid may be used.

続いて、ハードマスク29aから露出した領域のコンタクト層28からp−InPクラッド層27の途中までをドライエッチングして2つの凹部21aを形成することにより、凹部21aに挟まれた幅2.0μm、深さ2.0μmのリッジ導波路構造26を形成する。この場合のドライエッチングとして、例えばICP・RIE法を使用する。また、エッチングガスとして塩素系ガスを使用する。ここで、リッジ構造の形成の際には光活性層25はエッチングされないが、p−InPクラッド層27をどの深さまでエッチングするかは特に限定されるものではなく、他の構造でも実施可能である。   Subsequently, dry etching is performed from the contact layer 28 in the region exposed from the hard mask 29a to the middle of the p-InP cladding layer 27 to form two recesses 21a, whereby a width of 2.0 μm sandwiched between the recesses 21a, A ridge waveguide structure 26 having a depth of 2.0 μm is formed. As the dry etching in this case, for example, ICP / RIE method is used. Further, a chlorine-based gas is used as an etching gas. Here, when the ridge structure is formed, the photoactive layer 25 is not etched, but the depth to which the p-InP cladding layer 27 is etched is not particularly limited, and other structures can be implemented. .

続いて、図10Cに示すように、ハードマスク29aを除去した後に、ベンゾシクロブテン(benzocyclobutene: BCB)、ポリイミド系有機化合物、エポキシ系有機化合物、アクリル系有機化合物等のポリマ材料の誘電体層31をリッジ導波路の両側の凹部21a内に充填して上面を平坦化する。   10C, after removing the hard mask 29a, a dielectric layer 31 of a polymer material such as benzocyclobutene (BCB), a polyimide organic compound, an epoxy organic compound, or an acrylic organic compound. Is filled into the recesses 21a on both sides of the ridge waveguide to flatten the upper surface.

さらに、n−InP基板21の裏面を研磨した後、n−InP基板21の裏面にカソード電極42を形成し、p−GaInAsコンタクト層28上にアノード電極43を形成する。以上でウエハプロセスは完了となる。   Further, after polishing the back surface of the n-InP substrate 21, the cathode electrode 42 is formed on the back surface of the n-InP substrate 21, and the anode electrode 43 is formed on the p-GaInAs contact layer 28. This completes the wafer process.

この後、n−InP基板1であるn−InPウエハをアレイ劈開し、必要に応じて素子の入出力端面に誘電体多層膜によるARコーティングを施し、チップ分離して偏波無依存型SOAを完成する。   Thereafter, an n-InP wafer as the n-InP substrate 1 is cleaved in an array, and if necessary, an input / output end face of the element is coated with an AR coating with a dielectric multilayer film, and chips are separated to obtain a polarization-independent SOA. Complete.

以上の手順で作製された偏波無依存型SOAは、図11(a)、図11(b)に示したTE偏波、TM偏波の導波モード分布を有し、図12(a)、図12(b)に示すガイド層23を有しない構造の偏波無依存型SOAに比べて、各偏波の導波モードがn−InPクラッド層22側に寄っている。   The polarization-independent SOA manufactured by the above procedure has the TE polarization mode and TM polarization mode distribution shown in FIGS. 11A and 11B, and FIG. Compared to the polarization-independent SOA having a structure without the guide layer 23 shown in FIG. 12B, the waveguide mode of each polarization is closer to the n-InP cladding layer 22 side.

また、本実施形態に係る偏波無依存型SOAは、第1実施形態と同様に、図13に示したTE偏波モード、TM偏波モードについて異方的な内部損失低減効果を有する。これにより、図14に示すように、ガイド層23の無い構造に比べ、約4%小さい歪量の伸張歪バルク光活性層25により利得の偏波無依存化が実現でき、光活性層25の臨界膜厚を大きくすることができる。また、内部損失が低減することにより、利得の増大や雑音指数低減といった効果も得られて特性が良好なSOA素子が実現されている。   Further, the polarization independent SOA according to the present embodiment has an anisotropic internal loss reduction effect with respect to the TE polarization mode and the TM polarization mode shown in FIG. 13 as in the first embodiment. As a result, as shown in FIG. 14, the gain independent of the polarization can be realized by the stretch strain bulk photoactive layer 25 having a strain amount of about 4% smaller than that of the structure without the guide layer 23. The critical film thickness can be increased. In addition, since the internal loss is reduced, the effect of increasing the gain and reducing the noise figure is obtained, and an SOA element having excellent characteristics is realized.

なお、リッジ導波路構造を有する偏波無依存型SOAについては、上記の構造に限定されるものではなく、他の手段や構造をもとりうる。例えば、基板についてはp型InP基板を用いてもよい。この場合、伸張歪バルク光活性層25からp型InP基板側にp−InPクラッド層が形成され、基板と反対側にカソード電極、n−InPクラッド層が形成され、n−GaInAsPガイド層は伸張歪バルク光活性層より上に形成される。   Note that the polarization-independent SOA having a ridge waveguide structure is not limited to the above structure, and other means and structures may be employed. For example, a p-type InP substrate may be used for the substrate. In this case, a p-InP clad layer is formed on the p-type InP substrate side from the stretched strain bulk photoactive layer 25, a cathode electrode and an n-InP clad layer are formed on the opposite side of the substrate, and the n-GaInAsP guide layer is stretched. Formed above the strained bulk photoactive layer.

本実施形態では伸張歪バルク光活性層を持つSOAについて説明したが、光活性層構造は上記の限りでなく、例えば量子ドット光活性層を採用してもよい。また、本実施形態において、第1実施形態と同様に、光活性層25の上と下にSCH層を形成した構造を採用してもよい。   In the present embodiment, the SOA having an extension strain bulk photoactive layer has been described. However, the photoactive layer structure is not limited to the above, and for example, a quantum dot photoactive layer may be adopted. In the present embodiment, a structure in which an SCH layer is formed above and below the photoactive layer 25 may be employed as in the first embodiment.

本実施形態は、光活性層5を中心とする光導波路がTE、TMの各偏波モードについて単一の導波モードのみを持つ必要があるので、光活性層5とガイド層3をコアとする複数の導波モードが存在し、各モード間で光パワーの遷移が生じるような構造は採用しない。   In the present embodiment, since the optical waveguide centering on the photoactive layer 5 needs to have only a single waveguide mode for each of TE and TM polarization modes, the photoactive layer 5 and the guide layer 3 are used as cores. A structure in which a plurality of guided modes exist and optical power transition occurs between the modes is not adopted.

ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。   All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It is interpreted without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.

次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
(付記1)InP基板の上方に形成されるn型InPクラッド層と、前記InP基板の上方に形成されるp型InPクラッド層と、前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、を有する偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記2)前記n型ガイド層の前記化合物半導体は、GaIn1−xAs1−y
(0<x<1、0<y<1)であることを特徴とする付記1に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記3)前記光活性層と前記n型ガイド層の間には、前記光活性層と前記n型ガイド層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する材料からなる光・キャリア分離閉じ込め層が形成されていることを特徴とする付記1又は付記2に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記4)前記光活性層と前記光・キャリア分離閉じ込め層のいずれかは前記n型ガイド層に接して形成されていることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記5)前期光活性層を中心とする光導波路は、TE偏波方向とTM偏波方向に対してそれぞれ単一の導波モードを有することを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記6)InP基板はn型であり、前記n型ガイド層は、前記光活性層に対して前記InP基板寄りに形成されていることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記7)前記光活性層と少なくとも一部の前記p型InPクラッド層と少なくとも一部の前記n型InPクラッド層は、ストライプ形状を有し、両側から埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に挟まれていることを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記8)前記光活性層において、幅が厚さよりも大きいことを特徴とする付記7に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記9)前記ストライプ形状は、前記光活性層、前記n型InPクラッド層、前記p型InPクラッド層及び前記n型ガイド層に形成され、端部で導波路幅が変化する幅テーパ構造を有し、前記埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に両側が挟まれる導波路メサ構造は、前記光活性層、前記n型InPクラッド層、前記p型InPクラッド層、及び前記n型ガイド層全体に形成されていることを特徴とする付記7に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記10)前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層のうち前記InP基板に対してより上側の層は、光導波路に沿った領域に凸状のリッジ構造を有することを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
Next, features of the embodiment of the present invention will be described.
(Appendix 1) An n-type InP cladding layer formed above the InP substrate, a p-type InP cladding layer formed above the InP substrate, and between the n-type InP cladding layer and the p-type InP cladding layer And a thickness of 500 nm or more between the photoactive layer and the n-type InP clad layer, and a size between InP and the photoactive layer. And an n-type guide layer formed of a compound semiconductor having an energy bandgap wavelength.
(Supplementary Note 2) The compound semiconductor of the n-type guide layer, Appendix 1, characterized in that the Ga x In 1-x As y P 1-y layer (0 <x <1,0 <y <1) 2. A polarization-independent semiconductor optical amplifying device according to 1.
(Supplementary Note 3) An optical / carrier separation confinement layer made of a material having an energy band gap wavelength between the photoactive layer and the n-type guide layer between the photoactive layer and the n-type guide layer The polarization-independent type semiconductor optical amplifier according to appendix 1 or appendix 2, characterized in that is formed.
(Supplementary note 4) Any one of the supplementary notes 1 to 3, wherein the photoactive layer and the light / carrier separation confinement layer are formed in contact with the n-type guide layer. Polarization-independent semiconductor optical amplifier.
(Supplementary note 5) Any one of Supplementary notes 1 to 4, wherein the optical waveguide centering on the photoactive layer in the previous period has a single waveguide mode in each of the TE polarization direction and the TM polarization direction. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to one.
(Supplementary note 6) Any one of Supplementary notes 1 to 5, wherein the InP substrate is n-type, and the n-type guide layer is formed closer to the InP substrate with respect to the photoactive layer. 2. A polarization-independent semiconductor optical amplifying device according to 1.
(Supplementary Note 7) The photoactive layer, at least a part of the p-type InP cladding layer, and at least a part of the n-type InP cladding layer have a stripe shape and are sandwiched by buried heterojunction current blocking layers from both sides. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to any one of appendices 1 to 6, characterized in that
(Supplementary note 8) The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to supplementary note 7, wherein the photoactive layer has a width larger than a thickness.
(Supplementary Note 9) The stripe shape is formed in the photoactive layer, the n-type InP clad layer, the p-type InP clad layer, and the n-type guide layer, and has a width taper structure in which the waveguide width changes at the end. And a waveguide mesa structure sandwiched between the buried heterojunction current blocking layers on the photoactive layer, the n-type InP cladding layer, the p-type InP cladding layer, and the entire n-type guide layer. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to appendix 7, which is formed.
(Supplementary Note 10) Of the n-type InP clad layer and the p-type InP clad layer, a layer higher than the InP substrate has a convex ridge structure in a region along the optical waveguide. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to any one of appendices 1 to 6.

1 n型InP基板
2 n型InPクラッド層
3 n型GaInAsPガイド層
4 SCH層
5 伸張歪MQW光活性層
6 SCH層
7 p型InPクラッド層
8 コンタクト層
11 電流ブロック層
12 カソード電極
13 アノード電極
21 n型InP基板
22 n型InPクラッド層
23 n型GaInAsPガイド層
25 伸張歪バルク光活性層
27 p型InPクラッド層
28 コンタクト層
31 電流ブロック層
32 カソード電極
33 アノード電極
1 n-type InP substrate 2 n-type InP clad layer 3 n-type GaInAsP guide layer 4 SCH layer 5 extension strain MQW photoactive layer 6 SCH layer 7 p-type InP clad layer 8 contact layer 11 current blocking layer 12 cathode electrode 13 anode electrode 21 n-type InP substrate 22 n-type InP cladding layer 23 n-type GaInAsP guide layer 25 extension strain bulk photoactive layer 27 p-type InP cladding layer 28 contact layer 31 current blocking layer 32 cathode electrode 33 anode electrode

Claims (5)

InP基板の上方に形成されるn型InPクラッド層と、
前記InP基板の上方に形成されるp型InPクラッド層と、
前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、
前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、
を有する偏波無依存型半導体光増幅装置。
An n-type InP cladding layer formed above the InP substrate;
A p-type InP cladding layer formed above the InP substrate;
A photoactive layer formed between the n-type InP clad layer and the p-type InP clad layer and applied with a tensile strain;
An n-type formed from a compound semiconductor formed between the photoactive layer and the n-type InP cladding layer to a thickness of 500 nm or more and having an energy bandgap wavelength between InP and the photoactive layer. A guide layer,
A polarization-independent semiconductor optical amplifying device.
前記光活性層と前記n型ガイド層の間には、前記光活性層と前記n型ガイド層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する材料からなる光・キャリア分離閉じ込め層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。   Between the photoactive layer and the n-type guide layer, there is formed a light / carrier separation confinement layer made of a material having an energy band gap wavelength having a size between the photoactive layer and the n-type guide layer. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein InP基板はn型であり、
前記n型ガイド層は、前記光活性層に対して前記InP基板寄りに形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
The InP substrate is n-type,
3. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein the n-type guide layer is formed closer to the InP substrate than the photoactive layer.
前記光活性層と少なくとも一部の前記p型InPクラッド層と少なくとも一部の前記n型InPクラッド層は、ストライプ形状を有し、両側から埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に挟まれていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。   The photoactive layer, at least a part of the p-type InP clad layer, and at least a part of the n-type InP clad layer have a stripe shape and are sandwiched by buried heterojunction current blocking layers from both sides. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to any one of claims 1 to 3. 前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層のうち前記InP基板に対してより上側の層は、光導波路に沿った領域に凸状のリッジ構造を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。   The upper layer of the n-type InP clad layer and the p-type InP clad layer with respect to the InP substrate has a convex ridge structure in a region along the optical waveguide. The polarization-independent semiconductor optical amplifier according to claim 3.
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