JP2827128B2 - 光増幅装置及びそれを用いた光通信システム - Google Patents
光増幅装置及びそれを用いた光通信システムInfo
- Publication number
- JP2827128B2 JP2827128B2 JP2063711A JP6371190A JP2827128B2 JP 2827128 B2 JP2827128 B2 JP 2827128B2 JP 2063711 A JP2063711 A JP 2063711A JP 6371190 A JP6371190 A JP 6371190A JP 2827128 B2 JP2827128 B2 JP 2827128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- waveguide
- light
- layer
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光信号ないし光パワーが伝送される光路中
に設置されて、この光信号ないし光パワーを入力として
これを増幅して光路中に出力する光増幅装置及びそれを
用いた光通信システムに関する。
に設置されて、この光信号ないし光パワーを入力として
これを増幅して光路中に出力する光増幅装置及びそれを
用いた光通信システムに関する。
［従来の技術］ 従来の光増幅装置の一例が第11図に示されている。同
図において、101は一定の幅ｗを有する光導波路、102、
103は一対のｐ及びｎ電極、104、105は低い反射率を有
する共振器端面である。この素子において、一対のｐ及
びｎ電極102、103より光導波路101に発振しきい値より
少し小さい電流を注入すると、光導波路101の活性層内
に反転分布（励起）状態ができ、この状態の本素子の一
方の共振器端面104又は105よりレーザ光を光導波路101
に入射させると、レーザ光が増幅され他方の共振器端面
105又は104より出射される。
図において、101は一定の幅ｗを有する光導波路、102、
103は一対のｐ及びｎ電極、104、105は低い反射率を有
する共振器端面である。この素子において、一対のｐ及
びｎ電極102、103より光導波路101に発振しきい値より
少し小さい電流を注入すると、光導波路101の活性層内
に反転分布（励起）状態ができ、この状態の本素子の一
方の共振器端面104又は105よりレーザ光を光導波路101
に入射させると、レーザ光が増幅され他方の共振器端面
105又は104より出射される。
上記の如き光増幅器では、光導波路101の幅ｗが一定
であり、従って光強度が大きくなると増幅が飽和してし
まう欠点があった。
であり、従って光強度が大きくなると増幅が飽和してし
まう欠点があった。
この欠点を解決する為に、第12図に示す如き構造の素
子が提案されている（特開平１−10978号参照）。第12
図において、111は光導波路、112、113は一対のｐ及び
ｎ電極、114、115は、夫々、低い反射率を有する入射端
面及び出射端面、116はｐ型GaAsの基板、117はｎ型GaAs
の電流狭窄層、118は上記光導波路111の位置を決めるチ
ャネル領域、119はｐ型AlGaAsのクラッド層、120は光導
波路111が設けられるアンドープAlGaAs活性層、121はｎ
型AlGaAsクラッド層、122はｎ型GaAsのコンタクト層で
ある。また、w1、w2は入射端面114及び出射端面115にお
ける光導波路111の幅、Ｌは光導波路111の長さ、θは光
導波路111の拡がり角である。これらw1、w2、Ｌ、θの
値は、例えば、w1＝３μｍ、w2＝28μｍ、Ｌ＝500μ
ｍ、θ＝tan-1（1/40）である。
子が提案されている（特開平１−10978号参照）。第12
図において、111は光導波路、112、113は一対のｐ及び
ｎ電極、114、115は、夫々、低い反射率を有する入射端
面及び出射端面、116はｐ型GaAsの基板、117はｎ型GaAs
の電流狭窄層、118は上記光導波路111の位置を決めるチ
ャネル領域、119はｐ型AlGaAsのクラッド層、120は光導
波路111が設けられるアンドープAlGaAs活性層、121はｎ
型AlGaAsクラッド層、122はｎ型GaAsのコンタクト層で
ある。また、w1、w2は入射端面114及び出射端面115にお
ける光導波路111の幅、Ｌは光導波路111の長さ、θは光
導波路111の拡がり角である。これらw1、w2、Ｌ、θの
値は、例えば、w1＝３μｍ、w2＝28μｍ、Ｌ＝500μ
ｍ、θ＝tan-1（1/40）である。
上記構成の光増幅器において、ｐ及びｎ電極112、113
により電流注入を行なえば光導波路111の領域に反転分
布が生じ、この状態で入射端面114を介して外部より光
導波路111へレーザ光を入射させるとレーザ光は増幅さ
れて出射端面115より出射される。この際、光導波路111
の幅が出射端面115に向かって広くなっているので、光
の増幅における飽和点を高くすることができた。
により電流注入を行なえば光導波路111の領域に反転分
布が生じ、この状態で入射端面114を介して外部より光
導波路111へレーザ光を入射させるとレーザ光は増幅さ
れて出射端面115より出射される。この際、光導波路111
の幅が出射端面115に向かって広くなっているので、光
の増幅における飽和点を高くすることができた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、第12図の如き従来例では、出射端側導波
路幅を入射端側導波路幅より広くして徐々に導波路111
の進行方向に垂直な面の面積を広げ、それにより増幅の
飽和点を上げる様にしている為、次の如き欠点があっ
た。
路幅を入射端側導波路幅より広くして徐々に導波路111
の進行方向に垂直な面の面積を広げ、それにより増幅の
飽和点を上げる様にしている為、次の如き欠点があっ
た。
（１）出射端側導波路幅を広くする為に、たとえ単一モ
ードのレーザ光を入射させても出射端では高次モードの
光も出力される。
ードのレーザ光を入射させても出射端では高次モードの
光も出力される。
（２）出射端側導波路幅を単一横モードで出射可能な程
度に狭くすると、増幅の飽和点を充分大きく出来ない。
度に狭くすると、増幅の飽和点を充分大きく出来ない。
（３）導波路幅が狭い方から信号光などを入射し、幅の
広い方から増幅された光を出射するので、双方向に光信
号ないし光パワーが行き交う場合に用いるのが難しい。
広い方から増幅された光を出射するので、双方向に光信
号ないし光パワーが行き交う場合に用いるのが難しい。
従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、飽和点が
上昇したのと同等の効果を示し且つ双方向から入射され
る光に対しても用いられる光増幅装置及びそれを用いた
光通信システムを提供することにある。
上昇したのと同等の効果を示し且つ双方向から入射され
る光に対しても用いられる光増幅装置及びそれを用いた
光通信システムを提供することにある。
［発明の概要］ 上記目的を達成する本発明による光増幅装置において
は、基板と、該基板上に形成され、光が単一モードで伝
搬する導波路と、前記基板上であって前記導波路中を伝
搬する光の強度が最も強い領域以外の領域に導波路に沿
って設けられ、導波路中を伝搬する光を増幅する活性領
域とから成る光増幅装置であって、前記活性領域は、前
記基板に対して垂直方向を上下としたときに、前記導波
路の左及び右の少なくとも一方に設けられたことを特徴
としたり、前記導波路は、基板に対して垂直方向に形成
され、前記活性領域は基板に水平かつ導波路の周囲に形
成されたことを特徴とする。また、本発明による光通信
システムでは、こうした光増幅装置が、光送信機と光受
信機とを結ぶ光ファイバー中に設けられていることを特
徴とする。
は、基板と、該基板上に形成され、光が単一モードで伝
搬する導波路と、前記基板上であって前記導波路中を伝
搬する光の強度が最も強い領域以外の領域に導波路に沿
って設けられ、導波路中を伝搬する光を増幅する活性領
域とから成る光増幅装置であって、前記活性領域は、前
記基板に対して垂直方向を上下としたときに、前記導波
路の左及び右の少なくとも一方に設けられたことを特徴
としたり、前記導波路は、基板に対して垂直方向に形成
され、前記活性領域は基板に水平かつ導波路の周囲に形
成されたことを特徴とする。また、本発明による光通信
システムでは、こうした光増幅装置が、光送信機と光受
信機とを結ぶ光ファイバー中に設けられていることを特
徴とする。
具体的には、前記活性領域は、多重量子井戸構造を有
している。
している。
こうした光増幅装置は光通信システムに用いられた
り、光ピックアップ中の読み出し光などの増幅器として
用いられたり、光ネットワークの分岐部などにブースタ
アンプとして用いられたりする。こうした際、光が伝搬
する光路から光を光増幅装置の光路へ結合させる手段
や、その逆に増幅光を光が伝搬する光路に結合させる手
段が備えられたり、光増幅装置がこうした光結合手段を
備えても良い。
り、光ピックアップ中の読み出し光などの増幅器として
用いられたり、光ネットワークの分岐部などにブースタ
アンプとして用いられたりする。こうした際、光が伝搬
する光路から光を光増幅装置の光路へ結合させる手段
や、その逆に増幅光を光が伝搬する光路に結合させる手
段が備えられたり、光増幅装置がこうした光結合手段を
備えても良い。
本発明によれば、光信号ないし光パワーが伝搬する光
路中で、光信号などの強度が最も強いところでない部分
に増幅領域である活性領域を設けているので、この部分
を飽和するまで光増幅することに伴って光信号ないし光
パワー全体に増幅効果を持たせている。従って、強度が
最も強い部分を直接増幅する場合に比べて、飽和するま
での光増幅の程度が大きく出来、これに伴って光の分布
全体を略そのままの形態を保ちつつ増幅することに鑑
み、飽和点が上昇したのと同等の結果が得られることに
なる。
路中で、光信号などの強度が最も強いところでない部分
に増幅領域である活性領域を設けているので、この部分
を飽和するまで光増幅することに伴って光信号ないし光
パワー全体に増幅効果を持たせている。従って、強度が
最も強い部分を直接増幅する場合に比べて、飽和するま
での光増幅の程度が大きく出来、これに伴って光の分布
全体を略そのままの形態を保ちつつ増幅することに鑑
み、飽和点が上昇したのと同等の結果が得られることに
なる。
［実施例］ 第１図は本発明によるデバイスの用い方の例を示し、
第２図と第３図は光増幅素子の一参考例を示す。
第２図と第３図は光増幅素子の一参考例を示す。
第１図（ａ）において、201は光送信機、202は光受信
機、203は光ファイバ、200は光増幅装置である。第１図
（ａ）では、２点間の光による通信を行なう状況が示さ
れ、通信を行ないたい情報を端末機器は光送信機201へ
伝え、光送信機201は受けた情報を光信号に変換して光
ファイバ203へ送り出す。光ファイバ203で伝送される光
信号は光増幅装置200で増幅され、更に光ファイバ203へ
送り出されて光受信機201で受信され、ここで光信号か
ら電気信号に変換されて端末機器へ送られる。
機、203は光ファイバ、200は光増幅装置である。第１図
（ａ）では、２点間の光による通信を行なう状況が示さ
れ、通信を行ないたい情報を端末機器は光送信機201へ
伝え、光送信機201は受けた情報を光信号に変換して光
ファイバ203へ送り出す。光ファイバ203で伝送される光
信号は光増幅装置200で増幅され、更に光ファイバ203へ
送り出されて光受信機201で受信され、ここで光信号か
ら電気信号に変換されて端末機器へ送られる。
次に、第１図（ｂ）において、光増幅素子200には保
護抵抗Ｒを介して電流が注入され、また光増幅素子200
へはレンズ204又は205を介して光が入力され、増幅され
た出力光は再びレンズ205又は204を介してコリメートさ
れる。
護抵抗Ｒを介して電流が注入され、また光増幅素子200
へはレンズ204又は205を介して光が入力され、増幅され
た出力光は再びレンズ205又は204を介してコリメートさ
れる。
この場合、光が進行するのは片方向であっても双方向
であってもよいし、また光増幅装置は複数個用いること
も出来る。
であってもよいし、また光増幅装置は複数個用いること
も出来る。
更に、光ファイバ203を伝送される光信号を光増幅素
子200へ入出力させる方法としては、上記の他に、ファ
イバ端を光増幅素子200の入力面近傍に設置し光ファイ
バ端より出射される光信号を素子200へ結合、入力さ
せ、そして素子200からの出力信号光を同様に出力端面
近傍に設けた光ファイバ203へ結合、入力させる方法な
どがある。このとき、ファイバ端を先球状に加工して結
合効率を大きくすることも可能である。
子200へ入出力させる方法としては、上記の他に、ファ
イバ端を光増幅素子200の入力面近傍に設置し光ファイ
バ端より出射される光信号を素子200へ結合、入力さ
せ、そして素子200からの出力信号光を同様に出力端面
近傍に設けた光ファイバ203へ結合、入力させる方法な
どがある。このとき、ファイバ端を先球状に加工して結
合効率を大きくすることも可能である。
上記の如き状況は、例えば、光通信における光中継
器、光ネットワークにおける分岐部による分岐損失を補
償するブースタアンプ、CDや光ピックアップ中の読み出
し光、書き込み光の増幅器、読み出された光の増幅器、
光計測における微弱信号の増幅器等として、光信号が弱
い為にシステム全体の性能が制限されている部分に適用
することができる。
器、光ネットワークにおける分岐部による分岐損失を補
償するブースタアンプ、CDや光ピックアップ中の読み出
し光、書き込み光の増幅器、読み出された光の増幅器、
光計測における微弱信号の増幅器等として、光信号が弱
い為にシステム全体の性能が制限されている部分に適用
することができる。
次に、第１図の光増幅素子200の第１の参考例を示す
第２図と第３図において、１は例えばｎ型GaAsからなる
基板で、２は例えばｎ型Al0.3Ga0.7Asからなる第１クラ
ッド層、３は例えばｎ型Al0.1Ga0.9Asからなる導波路
層、５は例えばｎ型Al0.3Ga0.7Asからなる電流閉じ込め
層、６は例えばノンドープGaAsからなる活性層、７は例
えばｐ型Al0.3Ga0.7Asからなる第２クラッド層、８は例
えばｐ型GaAsからなるキャップ層、９は例えばｐ型Al
0.4Ga0.6Asからなる第１埋め込み層、10は例えばｎ型Al
0.4Ga0.6Asからなる第２埋め込み層、11は例えば金とゲ
ルマニウムの合金からなる第１電極、12は例えば金とク
ロムの合金から成る第２電極、13は端面の反射を抑制す
る為の反射防止膜である。
第２図と第３図において、１は例えばｎ型GaAsからなる
基板で、２は例えばｎ型Al0.3Ga0.7Asからなる第１クラ
ッド層、３は例えばｎ型Al0.1Ga0.9Asからなる導波路
層、５は例えばｎ型Al0.3Ga0.7Asからなる電流閉じ込め
層、６は例えばノンドープGaAsからなる活性層、７は例
えばｐ型Al0.3Ga0.7Asからなる第２クラッド層、８は例
えばｐ型GaAsからなるキャップ層、９は例えばｐ型Al
0.4Ga0.6Asからなる第１埋め込み層、10は例えばｎ型Al
0.4Ga0.6Asからなる第２埋め込み層、11は例えば金とゲ
ルマニウムの合金からなる第１電極、12は例えば金とク
ロムの合金から成る第２電極、13は端面の反射を抑制す
る為の反射防止膜である。
第３図は第２図のＡ−Ａ′断面構成を示し、同図にお
いて第２図と同一部材は同一番号を示してある。
いて第２図と同一部材は同一番号を示してある。
ここで、導波路層３は例えば幅２μｍ、厚さ約0.1μ
ｍであり、電流閉じ込め層５は例えば厚さ0.1μｍ、活
性層６は厚さ約0.5μｍである。
ｍであり、電流閉じ込め層５は例えば厚さ0.1μｍ、活
性層６は厚さ約0.5μｍである。
次に、本参考例の動作について説明する。
光増幅装置200には、あらかじめ、第１、２電極11、1
2を介して電流を注入し、活性層６にキャリアを注入し
て、反転分布（励起）状態にしておく。この様な状態
で、光伝送路中を伝搬する光信号をレンズ等を用いて、
反射防止膜13の形成された端面から導波路層３へ結合さ
せ、導波させる。入射された光信号は導波路層３を導波
し、入射した端面とは逆の端面から出射し、さらにレン
ズ等を介して元の光伝送路へ結合される。導波路層３中
を導波する光信号は、完全に導波路層３の中だけに閉じ
込められている訳ではなく、導波路層３の外側にしみ出
していて、活性層６中を進行する成分が存在する。した
がって、導波路層３中を進行する光の波長が、活性層６
に形成されている反転分布により増幅される波長であれ
ば、導波路層３中を進行する光信号が増幅される。この
場合、増幅される部分の光だけが強くなるのではなく、
導波路構造に従った光の分布を維持しながら増幅され
る。この時、活性層６の存在によって、導波路層３を伝
搬する光のモードとして基本モード以外のモードがたた
ない様にされている。
2を介して電流を注入し、活性層６にキャリアを注入し
て、反転分布（励起）状態にしておく。この様な状態
で、光伝送路中を伝搬する光信号をレンズ等を用いて、
反射防止膜13の形成された端面から導波路層３へ結合さ
せ、導波させる。入射された光信号は導波路層３を導波
し、入射した端面とは逆の端面から出射し、さらにレン
ズ等を介して元の光伝送路へ結合される。導波路層３中
を導波する光信号は、完全に導波路層３の中だけに閉じ
込められている訳ではなく、導波路層３の外側にしみ出
していて、活性層６中を進行する成分が存在する。した
がって、導波路層３中を進行する光の波長が、活性層６
に形成されている反転分布により増幅される波長であれ
ば、導波路層３中を進行する光信号が増幅される。この
場合、増幅される部分の光だけが強くなるのではなく、
導波路構造に従った光の分布を維持しながら増幅され
る。この時、活性層６の存在によって、導波路層３を伝
搬する光のモードとして基本モード以外のモードがたた
ない様にされている。
第４図と第５図は光増幅装置200の第２参考例を示
す。第４図と、第４図のＢ−Ｂ′断面構成図である第５
図において、21は例えば半絶縁性GaAsからなる基板、22
は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる第１クラッド
層、23は例えばAl0.1Ga0.9Asからなり高抵抗な導波路
層、25は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる光閉じ込
め層、26−１、26−２は例えばｐ型GaAsからなる活性
層、27は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる第２クラ
ッド層、29、30は例えばｐ型Al0.4Ga0.6As、ｎ型Al0.4G
a0.6Asからなる第１、第２埋め込み層、28−１、28−２
は例えばｐ型GaAs、ｎ型GaAsからなるｐ型およびｎ型キ
ャップ層、31は例えば金とゲルマニウムの合金から成る
第１電極、32はｐ型キャップ層28−１上に形成されてい
る例えば金とクロムの合金より成る第２電極、34はｎ型
キャップ層28−２上に形成されている例えば金とゲルマ
ニウムからなる第３電極、33は入力および出力端面に形
成された反射防止膜である。
す。第４図と、第４図のＢ−Ｂ′断面構成図である第５
図において、21は例えば半絶縁性GaAsからなる基板、22
は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる第１クラッド
層、23は例えばAl0.1Ga0.9Asからなり高抵抗な導波路
層、25は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる光閉じ込
め層、26−１、26−２は例えばｐ型GaAsからなる活性
層、27は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asからなる第２クラ
ッド層、29、30は例えばｐ型Al0.4Ga0.6As、ｎ型Al0.4G
a0.6Asからなる第１、第２埋め込み層、28−１、28−２
は例えばｐ型GaAs、ｎ型GaAsからなるｐ型およびｎ型キ
ャップ層、31は例えば金とゲルマニウムの合金から成る
第１電極、32はｐ型キャップ層28−１上に形成されてい
る例えば金とクロムの合金より成る第２電極、34はｎ型
キャップ層28−２上に形成されている例えば金とゲルマ
ニウムからなる第３電極、33は入力および出力端面に形
成された反射防止膜である。
ここで、導波路層23は単一横モードで光信号が伝搬す
る様にされていて、その寸法は例えば厚さ約0.1μｍ、
幅約１μｍである。また、光閉じ込め層25は例えば厚さ
0.1μｍ程度である。
る様にされていて、その寸法は例えば厚さ約0.1μｍ、
幅約１μｍである。また、光閉じ込め層25は例えば厚さ
0.1μｍ程度である。
次に、本参考例の動作について説明する。第１の参考
例の説明において第１図を用いて説明した部分は、本参
考例でも同じであるので省略する。以下、第４図と第５
図に示された光増幅装置の動作について述べる。第２、
第３電極32、34を介して電流を注入すると、キャップ層
28−１、28−２および第１、２埋め込み層29、30を介し
て、活性層26−１、26−２へキャリアが注入され、活性
層26−１、26−２の中に反転分布が生じる。この様な状
態において、光信号を外部より導波路層23へ入射させ該
層23を伝搬させると、光は、伝搬しながらその光分布が
導波路層23からしみ出すので、活性層26−１、26−２の
反転分布により光増幅される。このとき、伝搬する光信
号の波長は、活性層26−１、26−２に反転分布が形成さ
れている時に増幅される波長とされている。
例の説明において第１図を用いて説明した部分は、本参
考例でも同じであるので省略する。以下、第４図と第５
図に示された光増幅装置の動作について述べる。第２、
第３電極32、34を介して電流を注入すると、キャップ層
28−１、28−２および第１、２埋め込み層29、30を介し
て、活性層26−１、26−２へキャリアが注入され、活性
層26−１、26−２の中に反転分布が生じる。この様な状
態において、光信号を外部より導波路層23へ入射させ該
層23を伝搬させると、光は、伝搬しながらその光分布が
導波路層23からしみ出すので、活性層26−１、26−２の
反転分布により光増幅される。このとき、伝搬する光信
号の波長は、活性層26−１、26−２に反転分布が形成さ
れている時に増幅される波長とされている。
この場合、増幅される部分の光のみが強くなるのでは
なく、導波路構造に従った光の分布を維持しながら増幅
されるのは、第１参考例と同じであり、よって導波路を
伝搬する光は従来より大きな振幅となりうる。
なく、導波路構造に従った光の分布を維持しながら増幅
されるのは、第１参考例と同じであり、よって導波路を
伝搬する光は従来より大きな振幅となりうる。
ところで、第１参考例の活性層６或は第２参考例の活
性層26−１、26−２を例えば厚さ100ÅのGaAsの井戸層
と例えばAl0.6Ga0.4Asからなる障壁層の交互層から成る
多重量子井戸構造の活性層とすることも可能である。
性層26−１、26−２を例えば厚さ100ÅのGaAsの井戸層
と例えばAl0.6Ga0.4Asからなる障壁層の交互層から成る
多重量子井戸構造の活性層とすることも可能である。
こうした活性層を用いることにより、導波路層３、23
を伝搬する光信号に対して、活性層自体の屈折率とクラ
ッド層２、7;22、27の屈折率とが略同じになり、活性層
と導波路層の位置関係に対する設計の自由度が増すこと
になる。こうした場合の動作は上記参考例と実質的に同
じである。
を伝搬する光信号に対して、活性層自体の屈折率とクラ
ッド層２、7;22、27の屈折率とが略同じになり、活性層
と導波路層の位置関係に対する設計の自由度が増すこと
になる。こうした場合の動作は上記参考例と実質的に同
じである。
第６図は本発明の第３の参考例を示す。同図におい
て、第３図と同一部材には同一番号が付してある。
て、第３図と同一部材には同一番号が付してある。
第１参考例と本参考例の違いは両端面付近の活性層６
をなくし、それと共にキャップ層８と第２電極12を短く
なった活性層６に対応した大きさにしていることであ
る。こうした構成により、端面から外部の光路へ結合さ
れる自然放出光を少なくすることが出来る。基本的な動
作は第１参考例と同じである。
をなくし、それと共にキャップ層８と第２電極12を短く
なった活性層６に対応した大きさにしていることであ
る。こうした構成により、端面から外部の光路へ結合さ
れる自然放出光を少なくすることが出来る。基本的な動
作は第１参考例と同じである。
以下に、以上の参考例に比較して、伸長方向に垂直な
導波路の断面形状が設計し易く、活性層と導波路層の位
置関係の設計が容易で、活性層の端面から外部の光路へ
自然放出光が結合するのを効果的に防止できる構造を持
つ本発明の実施例を説明する。
導波路の断面形状が設計し易く、活性層と導波路層の位
置関係の設計が容易で、活性層の端面から外部の光路へ
自然放出光が結合するのを効果的に防止できる構造を持
つ本発明の実施例を説明する。
第７図は本発明の第１実施例を示す。
第７図において、41は例えばｎ型GaAsからなる基板、
42は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asから構成される第１ク
ラッド層、43は例えば高抵抗なAl0.1Ga0.9Asからなる導
波路層、44は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asから構成され
る第２クラッド層、45は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからな
る第１埋め込み層、46は例えば厚さ100ÅGaAs井戸と厚
さ50ÅAl0.6Ga0.4As障壁層とが交互にいくつか積層され
てなる多重量子井戸層、47は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asか
らなる第２埋め込み層、48は例えばｐ型GaAsからなるキ
ャップ層、49は例えば金とゲルマニウムの合金から成る
第１電極、50は例えば金とクロムの合金から成る第２電
極、51は端面に施された反射防止膜である。
42は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asから構成される第１ク
ラッド層、43は例えば高抵抗なAl0.1Ga0.9Asからなる導
波路層、44は例えば高抵抗なAl0.3Ga0.7Asから構成され
る第２クラッド層、45は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからな
る第１埋め込み層、46は例えば厚さ100ÅGaAs井戸と厚
さ50ÅAl0.6Ga0.4As障壁層とが交互にいくつか積層され
てなる多重量子井戸層、47は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asか
らなる第２埋め込み層、48は例えばｐ型GaAsからなるキ
ャップ層、49は例えば金とゲルマニウムの合金から成る
第１電極、50は例えば金とクロムの合金から成る第２電
極、51は端面に施された反射防止膜である。
上記構成において、光路を伝搬する光信号は端面より
入射され導波路層43を進行する。この状況で、第１、２
電極49、50を介して、電流注入を行ない導波路層43の両
側にある活性層46を反転分布状態としておくと、導波路
層43を伝搬する光信号のうち導波路層43からしみ出して
進行する光の成分が、活性層46により増幅される。本参
考例でも、第１参考例と同様に、導波路層43を伝搬する
光信号は、単一横モードで伝搬するように設計してある
ので、活性層46での増幅の影響は、伝搬する光信号全体
に及ぶことになる。よって飽和点が上昇したのと同等の
効果がある。
入射され導波路層43を進行する。この状況で、第１、２
電極49、50を介して、電流注入を行ない導波路層43の両
側にある活性層46を反転分布状態としておくと、導波路
層43を伝搬する光信号のうち導波路層43からしみ出して
進行する光の成分が、活性層46により増幅される。本参
考例でも、第１参考例と同様に、導波路層43を伝搬する
光信号は、単一横モードで伝搬するように設計してある
ので、活性層46での増幅の影響は、伝搬する光信号全体
に及ぶことになる。よって飽和点が上昇したのと同等の
効果がある。
その他の点は、上記参考例と同じである。
第８図は、第１図の光増幅装置200の第２の実施例を
表わす図面である。第８図において、61は例えばｎ型Ga
Asからなる基板、62は例えば高抵抗あるいはノンドープ
のAl0.3Ga0.7Asからなる第１クラッド層、63は例えば高
抵抗あるいはノンドープのAl0.1Ga0.9Asからなる導波路
層63、64は高抵抗あるいはノンドープのAl0.3Ga0.7Asか
らなる第２クラッド層、65は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asか
らなる第３クラッド層、66は例えばノンドープのGaAsか
らなる活性層、67は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
４クラッド層、68は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
１埋め込み層、69は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
２埋め込み層、70は第４クラッド層67の上部に形成され
ている例えばｎ型GaAsからなるキャップ層、71は例えば
金とゲルマニウムから形成される第１電極、72は例えば
金とクロムの合金からなる第２電極である。
表わす図面である。第８図において、61は例えばｎ型Ga
Asからなる基板、62は例えば高抵抗あるいはノンドープ
のAl0.3Ga0.7Asからなる第１クラッド層、63は例えば高
抵抗あるいはノンドープのAl0.1Ga0.9Asからなる導波路
層63、64は高抵抗あるいはノンドープのAl0.3Ga0.7Asか
らなる第２クラッド層、65は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asか
らなる第３クラッド層、66は例えばノンドープのGaAsか
らなる活性層、67は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
４クラッド層、68は例えばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
１埋め込み層、69は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからなる第
２埋め込み層、70は第４クラッド層67の上部に形成され
ている例えばｎ型GaAsからなるキャップ層、71は例えば
金とゲルマニウムから形成される第１電極、72は例えば
金とクロムの合金からなる第２電極である。
上記構造で、第１埋め込み層68は導波路層63と活性層
66の間の溝の中で活性層66の位置まで成長されているも
のである。また、本実施例の寸法の一例を示すと、導波
路層63の厚さは約0.1μｍ、幅は約１μｍ、活性層66の
厚さは約0.1μｍ、幅は約５μｍである。
66の間の溝の中で活性層66の位置まで成長されているも
のである。また、本実施例の寸法の一例を示すと、導波
路層63の厚さは約0.1μｍ、幅は約１μｍ、活性層66の
厚さは約0.1μｍ、幅は約５μｍである。
上記構造の光増幅装置において、第１および第２電極
71、72を介して電流を両側の活性層66に流し、反転分布
を形成する。活性層66が反転分布状態になっているとき
導波路層63を伝搬する光信号は、単一横モードで進行し
かつその光分布の裾の部分が両側の活性層66中で増幅作
用を受ける。
71、72を介して電流を両側の活性層66に流し、反転分布
を形成する。活性層66が反転分布状態になっているとき
導波路層63を伝搬する光信号は、単一横モードで進行し
かつその光分布の裾の部分が両側の活性層66中で増幅作
用を受ける。
第９図と第10図は第３の実施例を示す。
第９図と第10図において、81は例えばｎ型GaAsからな
る基板、82は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからなる第１クラ
ッド層、83は例えばｐ型GaAsからなる活性層、84は例え
ばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第２クラッド層、85は例え
ばｐ型GaAsからなるキャップ層、86は例えば金とクロム
の合金からなる第２電極、87は例えば金とゲルマニウム
の合金からなる第１電極、88は基板81に第１クラッド層
82に達するまで例えば化学的エッチングで形成した穴、
89は例えば高抵抗のAl0.1Ga0.9Asからなる直径10μｍ程
度の導波路層、90は例えば高抵抗のAl0.4Ga0.6Asからな
るドーナツ状の第３クラッド層である。
る基板、82は例えばｎ型Al0.4Ga0.6Asからなる第１クラ
ッド層、83は例えばｐ型GaAsからなる活性層、84は例え
ばｐ型Al0.4Ga0.6Asからなる第２クラッド層、85は例え
ばｐ型GaAsからなるキャップ層、86は例えば金とクロム
の合金からなる第２電極、87は例えば金とゲルマニウム
の合金からなる第１電極、88は基板81に第１クラッド層
82に達するまで例えば化学的エッチングで形成した穴、
89は例えば高抵抗のAl0.1Ga0.9Asからなる直径10μｍ程
度の導波路層、90は例えば高抵抗のAl0.4Ga0.6Asからな
るドーナツ状の第３クラッド層である。
次に本実施例の動作について説明する。
第１および第２電極87、86を介して電流を注入する
と、活性層83には反転分布状態が生じる。この状態で、
例えば第２電極86側から光信号を導波路層89へ入射する
と、光信号は導波路層89の中を伝搬し入射とは逆側の端
面から光信号が出射される。この時、導波路層89中を伝
搬する光信号は、光の分布の裾の部分が活性層83の中を
通過し、増幅作用を受ける。
と、活性層83には反転分布状態が生じる。この状態で、
例えば第２電極86側から光信号を導波路層89へ入射する
と、光信号は導波路層89の中を伝搬し入射とは逆側の端
面から光信号が出射される。この時、導波路層89中を伝
搬する光信号は、光の分布の裾の部分が活性層83の中を
通過し、増幅作用を受ける。
また、本実施例では活性層83としてｐ型GaAsを用いて
いるが、ｐ型GaAsの代わりに、例えば厚さ100ÅのGaAs
（井戸）と厚さ100ÅのAl0.8Ga0.2As（障壁層）からな
る多重量子井戸構造のものを用いることも出来る。この
時、第３クラッド層90がなくてもよい。
いるが、ｐ型GaAsの代わりに、例えば厚さ100ÅのGaAs
（井戸）と厚さ100ÅのAl0.8Ga0.2As（障壁層）からな
る多重量子井戸構造のものを用いることも出来る。この
時、第３クラッド層90がなくてもよい。
他の点については上記の実施例と同じである。
ところで、上記実施例では、いくつかの半導体素子を
挙げたが、本発明の原理はファイバを用いた増幅装置
（例えばファイバラマン増幅装置、希土類ドープファイ
バアンプ（例えばErドープファイバアンプ））などにも
適用可能である。
挙げたが、本発明の原理はファイバを用いた増幅装置
（例えばファイバラマン増幅装置、希土類ドープファイ
バアンプ（例えばErドープファイバアンプ））などにも
適用可能である。
また、以上の実施例では光信号を入力或は出力する端
面に反射防止膜を形成しているが、この反射防止膜は無
くても光増幅装置として機能するものである。
面に反射防止膜を形成しているが、この反射防止膜は無
くても光増幅装置として機能するものである。
更に、以上の実施例はいずれもエピタキシャル成長
法、フォトリソグラフィーの手法を用いて製作すること
が出来、入出力面がへき開により構成されうる。
法、フォトリソグラフィーの手法を用いて製作すること
が出来、入出力面がへき開により構成されうる。
また、上記実施例では反転分布形成の為に電流注入を
しているが、エネルギー供給手段としては光励起などを
用いても良い。
しているが、エネルギー供給手段としては光励起などを
用いても良い。
［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、活性領域は、基
板に対して垂直方向を上下としたときに、導波路の左及
び右の少なくとも一方に設けられたり、活性領域は基板
に水平かつ導波路の周囲に形成されたりして、これによ
り光路を伝搬していく光の強度が最も強い部分以外の部
分を増幅しているので、光が光路を単一横モードで伝搬
すると共に、比較的弱い増幅部分で増幅が飽和するまで
光増幅が行なわれるので光路を伝搬する強い部分の光は
従来例と比べて大きな振幅となりえる。すなわち、伝搬
光の分布の比較的弱い部分を飽和するまで増幅すること
に伴って光の分布全体を増幅できるので、飽和点が上昇
したのと同等の効果が奏される。更に、構造的に光入射
側と光出射側とが同じになっているので、双方向から入
射される光に適用され得る。
板に対して垂直方向を上下としたときに、導波路の左及
び右の少なくとも一方に設けられたり、活性領域は基板
に水平かつ導波路の周囲に形成されたりして、これによ
り光路を伝搬していく光の強度が最も強い部分以外の部
分を増幅しているので、光が光路を単一横モードで伝搬
すると共に、比較的弱い増幅部分で増幅が飽和するまで
光増幅が行なわれるので光路を伝搬する強い部分の光は
従来例と比べて大きな振幅となりえる。すなわち、伝搬
光の分布の比較的弱い部分を飽和するまで増幅すること
に伴って光の分布全体を増幅できるので、飽和点が上昇
したのと同等の効果が奏される。更に、構造的に光入射
側と光出射側とが同じになっているので、双方向から入
射される光に適用され得る。
更には、活性領域は、基板に対して垂直方向を上下し
たときに、導波路の左及び右の少なくとも一方（通常、
導波路のこの面は上下面に比較して相当狭い）に設けら
れたり、活性領域（基板に垂直方向に伸びている場合）
は基板に水平かつ導波路の周囲（通常、一部の周囲）に
形成されたりしているので、伸長方向に垂直な導波路の
断面形状が設計し易く（波路のこの断面形状が活性層の
存在に余り影響されない）、活性層と導波路層の位置関
係の設計が容易で（活性層と導波路層の間の距離に余り
気を使う必要がない）、活性層の端面から外部の光路へ
自然放出光が結合するのを効果的に防止できる（活性層
の端面をおおむね外して光路へ接続し易い）構造を持つ
光増幅装置とできる。
たときに、導波路の左及び右の少なくとも一方（通常、
導波路のこの面は上下面に比較して相当狭い）に設けら
れたり、活性領域（基板に垂直方向に伸びている場合）
は基板に水平かつ導波路の周囲（通常、一部の周囲）に
形成されたりしているので、伸長方向に垂直な導波路の
断面形状が設計し易く（波路のこの断面形状が活性層の
存在に余り影響されない）、活性層と導波路層の位置関
係の設計が容易で（活性層と導波路層の間の距離に余り
気を使う必要がない）、活性層の端面から外部の光路へ
自然放出光が結合するのを効果的に防止できる（活性層
の端面をおおむね外して光路へ接続し易い）構造を持つ
光増幅装置とできる。
第１図は本発明の光増幅装置の用い方を説明する図、第
２図は本発明の第１参考例の斜視図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ′断面図、第４図は第２参考例の斜視図、第５図
は第４図のＢ−Ｂ′断面図、第６図は第３参考例の断面
図、第７図は第１実施例の斜視図、第８図は第２実施例
の斜視図、第９図は第３実施例の斜視図、第10は第９図
のＣ−Ｃ′断面図、第11図は従来例を説明する図、第12
図は他の従来例を説明する図である。 １、21、41、61、81……基板、３、23、43、63、89……
導波路層、５……電流閉じ込め層、６、26−１、26−
２、46、66、83……活性層、200……光増幅装置、203…
…光ファイバ、204、205……レンズ
２図は本発明の第１参考例の斜視図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ′断面図、第４図は第２参考例の斜視図、第５図
は第４図のＢ−Ｂ′断面図、第６図は第３参考例の断面
図、第７図は第１実施例の斜視図、第８図は第２実施例
の斜視図、第９図は第３実施例の斜視図、第10は第９図
のＣ−Ｃ′断面図、第11図は従来例を説明する図、第12
図は他の従来例を説明する図である。 １、21、41、61、81……基板、３、23、43、63、89……
導波路層、５……電流閉じ込め層、６、26−１、26−
２、46、66、83……活性層、200……光増幅装置、203…
…光ファイバ、204、205……レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/10 G02B 6/44 H04B 9/00 G02F 1/35 501 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】基板と、該基板上に形成され、光が単一モ
ードで伝搬する導波路と、前記基板上であって前記導波
路中を伝搬する光の強度が最も強い領域以外の領域に導
波路に沿って設けられ、導波路中を伝搬する光を増幅す
る活性領域とから成る光増幅装置において、前記活性領
域は、前記基板に対して垂直方向を上下としたときに、
前記導波路の左及び右の少なくとも一方に設けられたこ
とを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項２】基板と、該基板上に形成され、光が単一モ
ードで伝搬する導波路と、前記基板上であって前記導波
路中を伝搬する光の強度が最も強い領域以外の領域に導
波路に沿って設けられ、導波路中を伝搬する光を増幅す
る活性領域とから成る光増幅装置において、前記導波路
は、基板に対して垂直方向に形成され、前記活性領域は
基板に水平かつ導波路の周囲に形成されたことを特徴と
する光増幅装置。 - 【請求項３】前記活性領域は、多重量子井戸構造を有し
ている請求項１または２に記載の光増幅装置。 - 【請求項４】請求項１、２又は３記載の光増幅装置が光
送信機と光受信機を結ぶ光ファイバー中に設けられてい
ることを特徴とする光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063711A JP2827128B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 光増幅装置及びそれを用いた光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063711A JP2827128B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 光増幅装置及びそれを用いた光通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263888A JPH03263888A (ja) | 1991-11-25 |
| JP2827128B2 true JP2827128B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=13237236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2063711A Expired - Fee Related JP2827128B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 光増幅装置及びそれを用いた光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827128B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6229939B1 (en) * | 1999-06-03 | 2001-05-08 | Trw Inc. | High power fiber ribbon laser and amplifier |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231515B2 (ja) * | 1984-07-30 | 1990-07-13 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Hakumakuhikaridohakinososhi |
| JPS63224284A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Fujitsu Ltd | 進行波形光増幅器 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP2063711A patent/JP2827128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03263888A (ja) | 1991-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7190872B2 (en) | Semiconductor optical amplifier and optical module using the same | |
| US5282080A (en) | Surface coupled optical amplifier | |
| EP0602873B1 (en) | Optical switching array using semiconductor amplifier waveguides | |
| US5414549A (en) | Semiconductor optical amplifying apparatus | |
| US5444730A (en) | Single-wavelength semiconductor laser | |
| US6111998A (en) | Semiconductor optical device, fiber optical amplifier and optical transmission system | |
| US4111521A (en) | Semiconductor light reflector/light transmitter | |
| EP1052747A2 (en) | Semiconductor laser, semiconductor optical amplifier, and production method thereof | |
| CA2149156C (en) | Semiconductor laser having integrated waveguiding lens | |
| KR100617693B1 (ko) | 광검출기를 구비하는 반도체 광증폭 장치 및 그 제조방법 | |
| US5223972A (en) | Optical amplifiers, optical communication systems networks using the amplifier and integrated optical nodes including the amplifier | |
| US5239600A (en) | Optical device with an optical coupler for effecting light branching/combining by splitting a wavefront of light | |
| US5321714A (en) | Reflection suppression in semiconductor diode optical switching arrays | |
| JP3148169B2 (ja) | 光半導体素子 | |
| US7110169B1 (en) | Integrated optical device including a vertical lasing semiconductor optical amplifier | |
| JP2827128B2 (ja) | 光増幅装置及びそれを用いた光通信システム | |
| WO2006004994A2 (en) | Linear optical amplifier using coupled waveguide induced feedback | |
| KR100566187B1 (ko) | 수평방향 레이징 구조를 갖는 이득 고정 반도체 광증폭기및 그제조방법 | |
| JP2004266095A (ja) | 半導体光増幅器 | |
| US6876680B2 (en) | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier | |
| JP2002270972A (ja) | 半導体光増幅器およびａｓｅ放射用光源装置および光ゲートアレイおよび波長可変レーザ装置および多波長レーザ装置および光伝送システム | |
| JP2011258785A (ja) | 光導波路およびそれを用いた光半導体装置 | |
| JPH063542A (ja) | 集積型光カップラ及びその使用方法 | |
| JPH04166919A (ja) | 進行波型半導体光増幅素子 | |
| Khalili et al. | Highly stable in-line semiconductor fiber laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |