JP2522347B2 - 半導体光増幅器 - Google Patents
半導体光増幅器Info
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- JP2522347B2 JP2522347B2 JP9722888A JP9722888A JP2522347B2 JP 2522347 B2 JP2522347 B2 JP 2522347B2 JP 9722888 A JP9722888 A JP 9722888A JP 9722888 A JP9722888 A JP 9722888A JP 2522347 B2 JP2522347 B2 JP 2522347B2
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- optical amplifier
- light
- semiconductor optical
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- layer
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は半導体光増幅器に関する。
（従来の技術） 半導体光増幅器は、長距離伝送系での中継器として用
いることによって、中継器の小型化、再生中継間隔の拡
大を可能にする。また光検出器の直前で光前置増幅器し
て用いることによって、直接検波方式に比べて受光レベ
ルを改善できるなど多くの利点を有することから盛んに
研究開発が進められている。従来の半導体光増幅器は、
半導体レーザーを発振しきい値以下にバイアスして用い
る共振型と、半導体レーザの両端面にARコートを施して
端面反射を抑制した進行波型に分けられ活性層幅及び活
性層厚を一定一様としている。
いることによって、中継器の小型化、再生中継間隔の拡
大を可能にする。また光検出器の直前で光前置増幅器し
て用いることによって、直接検波方式に比べて受光レベ
ルを改善できるなど多くの利点を有することから盛んに
研究開発が進められている。従来の半導体光増幅器は、
半導体レーザーを発振しきい値以下にバイアスして用い
る共振型と、半導体レーザの両端面にARコートを施して
端面反射を抑制した進行波型に分けられ活性層幅及び活
性層厚を一定一様としている。
（発明が解決しようとする課題） 進行波型半導体光増幅器においては、光は進行と共に
増幅されるが、増幅器内部の利得は、光強度密度の増加
と共に飽和する。したがって、半導体レーザの構造をそ
のまま用いた従来の進行波型半導体増幅器では、光の進
行方向に垂直な活性層断面の面積が一定であるので、利
得飽和を起こし易く、増幅効率も悪い。
増幅されるが、増幅器内部の利得は、光強度密度の増加
と共に飽和する。したがって、半導体レーザの構造をそ
のまま用いた従来の進行波型半導体増幅器では、光の進
行方向に垂直な活性層断面の面積が一定であるので、利
得飽和を起こし易く、増幅効率も悪い。
本発明の目的は、光増幅器に新しい構造を導入するこ
とによって、利得飽和を起こしにくく、かつ、増幅効率
のよい半導体光増幅器を提供することにある。
とによって、利得飽和を起こしにくく、かつ、増幅効率
のよい半導体光増幅器を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の半導体光増幅器は、半導体基板上に活性層及
びクラッド層を有する進行波型の半導体光増幅器におい
て、光の進行方向に垂直な光増幅部断面の面積が光の入
射端面から出射端面に向かって大きくなるように前記活
性層の幅及び厚さを変化させることを特徴とする。
びクラッド層を有する進行波型の半導体光増幅器におい
て、光の進行方向に垂直な光増幅部断面の面積が光の入
射端面から出射端面に向かって大きくなるように前記活
性層の幅及び厚さを変化させることを特徴とする。
また本発明の半導体光増幅器は、半導体基板上に活性
層及びクラッド層を有する進行波型の半導体光増幅器に
おいて、光の進行方向に垂直な光増幅部断面の面積が光
の入射端面から出射端面に向かって大きくなるように前
記活性層の厚みのみを変化させることを特徴とする。
層及びクラッド層を有する進行波型の半導体光増幅器に
おいて、光の進行方向に垂直な光増幅部断面の面積が光
の入射端面から出射端面に向かって大きくなるように前
記活性層の厚みのみを変化させることを特徴とする。
（作用） 光の進行増幅方向に垂直な光増幅部断面の断面積を大
きくすることによって、増幅による光強度密度の増大を
抑制し、結果として利得飽和を起こしにくくできる。ま
た、この構造においては、前記光増幅部断面における光
強度が増大するにしたがって、光増幅部断面に注入され
る電流も大きくなるので、増幅効率もよくなる。
きくすることによって、増幅による光強度密度の増大を
抑制し、結果として利得飽和を起こしにくくできる。ま
た、この構造においては、前記光増幅部断面における光
強度が増大するにしたがって、光増幅部断面に注入され
る電流も大きくなるので、増幅効率もよくなる。
（実施例） 以下に本発明による半導体光増幅器の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。
用いて詳細に説明する。
第１図（ａ），（ｂ）は光の進行増幅方向に垂直な光
増幅部の断面構造として、DC−PBH（Double Channel−P
lanar Buried Heterostructure）［水戸他 エレクトロ
ニクス レター（I.Mito et.al,Electron.Lett.）18,95
3,1982に記載］構造を用いた1.5μｍ帯InGaAsP進行波型
光増幅器の実施例を製作工程順に説明する図である。
（ａ）図では、ｎ−InP基板１の上全面にｎ−InPバッフ
ァ層２、波長組成1.6μｍのノンドープInGaAsP活性層
３、波長組成1.3μｍのノンドープInGaAsPアンチメルト
バック層（AMB層）４、ｐ−InPクラット層５を液相エピ
タキシ（LPE）法によりそれぞれ厚さ３μｍ、0.1μｍ
（入射端面となる部分の厚さを0.1μｍとして出射端面
に向かって厚くなるようにする）、0.01μｍ、0.5μｍ
の順に結晶成長する。その後、［110］方向に深さ1.5μ
ｍ、幅４μｍの２本の放射状の円形溝６、７、それによ
って挟まれ、幅が２μｍから10μｍに広がるメサストラ
イプ８を形成する。本発明の特徴は、メサストライプ８
の形状を末広がりにすること及び活性層の厚さを変える
ことにあり、これによって、光の進行方向にこれと垂直
な活性層の断面積を大きくできる。（ｂ）図では、上記
多層半導体結晶上にメサストライプ８の上部を除いてｐ
−InP電流ブロック層９、ｎ−InP電流ブロック層10を、
そして全面にｐ−InP埋込み層11、波長組成1.2μｍのp+
−InGaAsPコンタクト層12をそれぞれ平坦部での厚さ１
μｍ、0.5μｍ、２μｍ、0.5μｍの順にLPE法により結
晶成長する。コンタクト層11の上には、CVD法により厚
さ3000AのSiO2膜13を形成し、メサストライプ８の直上
部に相当する部分のSiO2膜13に窓を開ける。さらに、Si
O2膜13及びSiO2膜13の窓部を覆うようにCr/Auからなる
電極14を、ｎ−InP基板１の下にAuGeNiからなる電極15
を形成する。最後に、両劈開端面にプラズマCVD法によ
り厚さ2200AのSiN膜16,17を形成する。この構造によ
り、信号利得20dBにおける飽和出力レベルとして、従来
報告されている7dBm［斎藤他 電子通信学会技術研究報
告、OQE86−114,23,1986］に対し、10dBmと良好な特性
が得られた。本実施例では光の進行増幅方向に垂直な端
面積が入射端面から出射端面に向かって大きくなるよう
に活性層の幅及び層厚の両方を変化させたが、これに限
られるわけではなく、厚さのみを変えても良い。
増幅部の断面構造として、DC−PBH（Double Channel−P
lanar Buried Heterostructure）［水戸他 エレクトロ
ニクス レター（I.Mito et.al,Electron.Lett.）18,95
3,1982に記載］構造を用いた1.5μｍ帯InGaAsP進行波型
光増幅器の実施例を製作工程順に説明する図である。
（ａ）図では、ｎ−InP基板１の上全面にｎ−InPバッフ
ァ層２、波長組成1.6μｍのノンドープInGaAsP活性層
３、波長組成1.3μｍのノンドープInGaAsPアンチメルト
バック層（AMB層）４、ｐ−InPクラット層５を液相エピ
タキシ（LPE）法によりそれぞれ厚さ３μｍ、0.1μｍ
（入射端面となる部分の厚さを0.1μｍとして出射端面
に向かって厚くなるようにする）、0.01μｍ、0.5μｍ
の順に結晶成長する。その後、［110］方向に深さ1.5μ
ｍ、幅４μｍの２本の放射状の円形溝６、７、それによ
って挟まれ、幅が２μｍから10μｍに広がるメサストラ
イプ８を形成する。本発明の特徴は、メサストライプ８
の形状を末広がりにすること及び活性層の厚さを変える
ことにあり、これによって、光の進行方向にこれと垂直
な活性層の断面積を大きくできる。（ｂ）図では、上記
多層半導体結晶上にメサストライプ８の上部を除いてｐ
−InP電流ブロック層９、ｎ−InP電流ブロック層10を、
そして全面にｐ−InP埋込み層11、波長組成1.2μｍのp+
−InGaAsPコンタクト層12をそれぞれ平坦部での厚さ１
μｍ、0.5μｍ、２μｍ、0.5μｍの順にLPE法により結
晶成長する。コンタクト層11の上には、CVD法により厚
さ3000AのSiO2膜13を形成し、メサストライプ８の直上
部に相当する部分のSiO2膜13に窓を開ける。さらに、Si
O2膜13及びSiO2膜13の窓部を覆うようにCr/Auからなる
電極14を、ｎ−InP基板１の下にAuGeNiからなる電極15
を形成する。最後に、両劈開端面にプラズマCVD法によ
り厚さ2200AのSiN膜16,17を形成する。この構造によ
り、信号利得20dBにおける飽和出力レベルとして、従来
報告されている7dBm［斎藤他 電子通信学会技術研究報
告、OQE86−114,23,1986］に対し、10dBmと良好な特性
が得られた。本実施例では光の進行増幅方向に垂直な端
面積が入射端面から出射端面に向かって大きくなるよう
に活性層の幅及び層厚の両方を変化させたが、これに限
られるわけではなく、厚さのみを変えても良い。
尚、本実施例では、光の進行増幅方向に垂直な光増幅
部の断面構造として、DC−PBH構造を用いて製作した例
を示したが、他のレーザの断面構造、例えばSAS構造、B
H構造などにも有効である。また、増幅波長帯として1.5
μｍ帯を狙って製作した例を示したが、他の波長帯、例
えば1.3μｍ帯の素子などにも有効である。また、本実
施例では、メサストライプ８の幅が線形に増大している
が、メサストライプの幅は光の進行方向に相似的にかつ
滑らかに広がっていれば良いので、メサストライプの幅
が線形に増大する必要はない。その意味では、前記進行
方向に対して活性層厚が増大する構造も有効である。
部の断面構造として、DC−PBH構造を用いて製作した例
を示したが、他のレーザの断面構造、例えばSAS構造、B
H構造などにも有効である。また、増幅波長帯として1.5
μｍ帯を狙って製作した例を示したが、他の波長帯、例
えば1.3μｍ帯の素子などにも有効である。また、本実
施例では、メサストライプ８の幅が線形に増大している
が、メサストライプの幅は光の進行方向に相似的にかつ
滑らかに広がっていれば良いので、メサストライプの幅
が線形に増大する必要はない。その意味では、前記進行
方向に対して活性層厚が増大する構造も有効である。
（発明の効果） 本発明による進行波型半導体光増幅器は、利得飽和を
起こしにくく、効率よく光増幅を行えるので、光通信、
光情報処理などの諸種の分野で、その活性が期待される
ものである。
起こしにくく、効率よく光増幅を行えるので、光通信、
光情報処理などの諸種の分野で、その活性が期待される
ものである。
第１図は、本発明の実施例である進行波型半導体光増幅
器の構造図であり、１はｎ−InP基板、２はｎ−InPバッ
ファ層、３はノンドープInGaAsP活性層、４はノンドー
プInGaAsP AMB層、５はｎ−InPクラッド層、6,7は溝、
８はメサストライプ、９はｐ−InP電流ブロック層、10
はｎ−InP電流ブロック層、11はｐ−InP埋め込み層、12
はP+−InGaAsPコンタクト層、13はSiO2膜、14,15は電
極、16,17はAR膜である。
器の構造図であり、１はｎ−InP基板、２はｎ−InPバッ
ファ層、３はノンドープInGaAsP活性層、４はノンドー
プInGaAsP AMB層、５はｎ−InPクラッド層、6,7は溝、
８はメサストライプ、９はｐ−InP電流ブロック層、10
はｎ−InP電流ブロック層、11はｐ−InP埋め込み層、12
はP+−InGaAsPコンタクト層、13はSiO2膜、14,15は電
極、16,17はAR膜である。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に活性層及びクラッド層を有
する進行波型の半導体光増幅器において、光の進行方向
に垂直な光増幅部断面の面積が光の入射端面から射出端
面に向かって大きくなるように前記活性層の幅及び厚さ
を変化させることを特徴とする半導体光増幅器。 - 【請求項２】半導体基板上に活性層及びクラッド層を有
する進行波型の半導体光増幅器において、光の進行方向
に垂直な光増幅部断面の面積が光の入射端面から出射端
面に向かって大きくなるように前記活性層の厚みのみを
変化させることを特徴とする半導体光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9722888A JP2522347B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9722888A JP2522347B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268084A JPH01268084A (ja) | 1989-10-25 |
| JP2522347B2 true JP2522347B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=14186771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9722888A Expired - Lifetime JP2522347B2 (ja) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | 半導体光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522347B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3100641B2 (ja) * | 1990-12-18 | 2000-10-16 | 富士通株式会社 | 進行波型半導体光増幅装置 |
| JP2555955B2 (ja) * | 1993-11-11 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | 半導体光増幅器およびその製造方法 |
| KR100286009B1 (ko) * | 1999-06-03 | 2001-03-15 | 윤종용 | 반도체 광 증폭기 및 그 제작 방법 |
| CN107910746B (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-14 | 华中科技大学 | 一种反射式半导体光放大器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS562693A (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Semiconductor laser device |
| US4349905A (en) * | 1980-07-22 | 1982-09-14 | Hewlett-Packard Company | Tapered stripe semiconductor laser |
| JP2526934B2 (ja) * | 1987-10-22 | 1996-08-21 | 三菱電機株式会社 | 光増幅器 |
-
1988
- 1988-04-19 JP JP9722888A patent/JP2522347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01268084A (ja) | 1989-10-25 |
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