JP2853138B2 - 集積型半導体光増幅器 - Google Patents
集積型半導体光増幅器Info
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- JP2853138B2 JP2853138B2 JP2800889A JP2800889A JP2853138B2 JP 2853138 B2 JP2853138 B2 JP 2853138B2 JP 2800889 A JP2800889 A JP 2800889A JP 2800889 A JP2800889 A JP 2800889A JP 2853138 B2 JP2853138 B2 JP 2853138B2
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- optical
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- optical amplifier
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積型半導体光増幅器に関する。
半導体光増幅器は光通信システムにおける線形増幅
器、前置き増幅器、損失補償用増幅器等として幅広い分
野に用いられ、伝送の中継間隔を長くする上で欠くこと
のできない重要なデバイスである。特に素子の両端面
（光の入・出射面）に反射防止膜を形成した進行波型光
増幅器（以下TWAと略す）は帯域が広く、15dB程度の正
味利得が得られることから活発に研究開発が進められて
いる。
器、前置き増幅器、損失補償用増幅器等として幅広い分
野に用いられ、伝送の中継間隔を長くする上で欠くこと
のできない重要なデバイスである。特に素子の両端面
（光の入・出射面）に反射防止膜を形成した進行波型光
増幅器（以下TWAと略す）は帯域が広く、15dB程度の正
味利得が得られることから活発に研究開発が進められて
いる。
一方、十数チャンネルの光信号を数万の加入者端末に
分配する加入者系光システムをTWAを用いて構成しよう
とする試みもある。そのようなシステムの一例を第３図
に示す。この例では計16個の半導体レーザから成る光源
10の出力信号光をスターカップラ11を用いて合波し、そ
の後１×16の分岐ファイバ16Aによって16×16＝256に分
岐する。そこに計256個のTWA15を用いて、減衰した光信
号を増幅し、その先でさらに１×256の分岐ファイバ16B
によって最終段において256×256＝65,536の加入者端末
13に配分するものである。各加入者側でもとの16チャン
ネルの内の一つを選択する構成となっている。
分配する加入者系光システムをTWAを用いて構成しよう
とする試みもある。そのようなシステムの一例を第３図
に示す。この例では計16個の半導体レーザから成る光源
10の出力信号光をスターカップラ11を用いて合波し、そ
の後１×16の分岐ファイバ16Aによって16×16＝256に分
岐する。そこに計256個のTWA15を用いて、減衰した光信
号を増幅し、その先でさらに１×256の分岐ファイバ16B
によって最終段において256×256＝65,536の加入者端末
13に配分するものである。各加入者側でもとの16チャン
ネルの内の一つを選択する構成となっている。
ところでこのようなシステムでは膨大な数の加入者に
光信号を配分するために256個という多数のTWAを必要と
し、システムコストが大きくなってしまう。TWAの数を
減らすことでシステムコストを低減でき、そのためには
例えば分岐ファイバ16Aの前にTWAを置くことが考えられ
るが、TWAの飽和出力は数dBmであり、そこにおいたので
は各加入者端末に分配される光信号出力が極端に微弱な
ものになってしまう。
光信号を配分するために256個という多数のTWAを必要と
し、システムコストが大きくなってしまう。TWAの数を
減らすことでシステムコストを低減でき、そのためには
例えば分岐ファイバ16Aの前にTWAを置くことが考えられ
るが、TWAの飽和出力は数dBmであり、そこにおいたので
は各加入者端末に分配される光信号出力が極端に微弱な
ものになってしまう。
本発明の目的は上述の観点に立って、システム応用上
有用な集積型半導体光増幅器を提供することにある。
有用な集積型半導体光増幅器を提供することにある。
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、半導体基板上に一本の入力導波路と複数の出力導波
路が形成され、電流注入により光増幅作用を起す活性導
波路が前記出力導波路及び入力導波路の少なくとも一部
に形成され、前記出力導波路が光結合部によって前記入
力導波路及び出力導波路に光学的に結合されたことを特
徴とする集積型半導体光増幅器である。
は、半導体基板上に一本の入力導波路と複数の出力導波
路が形成され、電流注入により光増幅作用を起す活性導
波路が前記出力導波路及び入力導波路の少なくとも一部
に形成され、前記出力導波路が光結合部によって前記入
力導波路及び出力導波路に光学的に結合されたことを特
徴とする集積型半導体光増幅器である。
本発明においては第３図の構成における分岐ファイバ
16AとTWA15の機能を一体化したので、機能性の高い集積
型TWAを構成することができ、光システムが簡単な構成
で実現でき、低価格で信頼性の良いものが得られる。
16AとTWA15の機能を一体化したので、機能性の高い集積
型TWAを構成することができ、光システムが簡単な構成
で実現でき、低価格で信頼性の良いものが得られる。
以下に実施例の図面を参照して本発明をよい詳細に説
明する。第１図（ａ）は本発明の一実施例である集積型
TWAの模式的な平面図を示す。素子作製はLPE法により、
通常の埋め込み構造の成長と同様の方法で行なえる。In
P基板１上に発光波長1.2μｍの導波路層、発光波長1.59
μｍのInGaAsP活性層を成長した後、選択エッチングお
よび埋め込み成長用のメサエッチングを行なうことによ
り、図のように入力導波路２、活性導波路３、光結合部
４を形成する。入力導波路、活性導波路はいずれも幅1.
5μｍとし、活性層の厚さは0.1μｍとした。導波路周辺
は通常の埋め込み半導体レーザと同様に形成し、光結合
部４は方向性結合器の構成を用いた。
明する。第１図（ａ）は本発明の一実施例である集積型
TWAの模式的な平面図を示す。素子作製はLPE法により、
通常の埋め込み構造の成長と同様の方法で行なえる。In
P基板１上に発光波長1.2μｍの導波路層、発光波長1.59
μｍのInGaAsP活性層を成長した後、選択エッチングお
よび埋め込み成長用のメサエッチングを行なうことによ
り、図のように入力導波路２、活性導波路３、光結合部
４を形成する。入力導波路、活性導波路はいずれも幅1.
5μｍとし、活性層の厚さは0.1μｍとした。導波路周辺
は通常の埋め込み半導体レーザと同様に形成し、光結合
部４は方向性結合器の構成を用いた。
第１図（ａ）中Ａ−Ａ′およびＢ−Ｂ′,C−Ｃ′部分
の断面図をそれぞれ第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示
した。第１図（ｂ）に示すように光結合部４は２つの導
波路を近接配置して成る方向性結合器の構成となってお
り、導波層２を含むメサストライプ以外の部分に導電型
の異なる電流ブロック層24A・Ｂが形成されている。ま
たＢ−Ｂ′部分には、第１図（ｃ）に示すように活性導
波路３が部分的に形成されている構成とした。活性導波
路３と導波層２の間にはエッチストップ層25を形成し
た。活性導波路３部分のみに電流を流すように図に示す
ようにクラッド層23と基板に電極21を形成し、活性導波
路３部分には絶縁膜22を形成した。Ｃ−Ｃ′部分は第１
図（ｄ）の構造で、活性導波路3,導波路２がたてに形成
（導波路２情報に活性導波路３が積層形成）されてい
る。
の断面図をそれぞれ第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示
した。第１図（ｂ）に示すように光結合部４は２つの導
波路を近接配置して成る方向性結合器の構成となってお
り、導波層２を含むメサストライプ以外の部分に導電型
の異なる電流ブロック層24A・Ｂが形成されている。ま
たＢ−Ｂ′部分には、第１図（ｃ）に示すように活性導
波路３が部分的に形成されている構成とした。活性導波
路３と導波層２の間にはエッチストップ層25を形成し
た。活性導波路３部分のみに電流を流すように図に示す
ようにクラッド層23と基板に電極21を形成し、活性導波
路３部分には絶縁膜22を形成した。Ｃ−Ｃ′部分は第１
図（ｄ）の構造で、活性導波路3,導波路２がたてに形成
（導波路２情報に活性導波路３が積層形成）されてい
る。
一本の入力導波路２から入射された光信号は光の進行
方向に４ケ所の光結合部を通過して出力導波路である活
性導波路３に入射する。上下の電極21間に電流を流すこ
とにより活性導波路３にキャリアが注入され、光の増幅
作用を持たせることができる。複数の異なる活性導波路
３には各々独立に電流を注入することが可能となるよう
にすれば、各電極に流す電流を独立に調整することで全
ての活性導波路３の出力側において同じ光出力にそろえ
ることができる。活性導波路直前では導波損失も含めて
入射光量の1/24程度のパワーとなった。長さ500μｍの
活性導波路での増幅量は28dBであった。集積素子全体の
長さは2.7mmと比較的小型である。素子の入力端面、出
力端面には第１図（ａ）に示すように、SiOxによる反射
防止膜５を形成した。
方向に４ケ所の光結合部を通過して出力導波路である活
性導波路３に入射する。上下の電極21間に電流を流すこ
とにより活性導波路３にキャリアが注入され、光の増幅
作用を持たせることができる。複数の異なる活性導波路
３には各々独立に電流を注入することが可能となるよう
にすれば、各電極に流す電流を独立に調整することで全
ての活性導波路３の出力側において同じ光出力にそろえ
ることができる。活性導波路直前では導波損失も含めて
入射光量の1/24程度のパワーとなった。長さ500μｍの
活性導波路での増幅量は28dBであった。集積素子全体の
長さは2.7mmと比較的小型である。素子の入力端面、出
力端面には第１図（ａ）に示すように、SiOxによる反射
防止膜５を形成した。
このような本発明の集積型半導体光増幅器を用いて加
入者系光システムを構成した例を第２図に示す。この例
は、第３図の構成のうち、分岐ファイバ16Aと光増幅器1
5を集積型半導体光増幅器12で置換えた構成になってお
り、光源10からの光出力8dBmに対して65000以上の数の
加入者端末への出力として−37dBmと良好な光伝送が行
なえる。そのために必要な集積型半導体光増幅器12の数
は、従来例の256個に対してわずか16個ですむ。
入者系光システムを構成した例を第２図に示す。この例
は、第３図の構成のうち、分岐ファイバ16Aと光増幅器1
5を集積型半導体光増幅器12で置換えた構成になってお
り、光源10からの光出力8dBmに対して65000以上の数の
加入者端末への出力として−37dBmと良好な光伝送が行
なえる。そのために必要な集積型半導体光増幅器12の数
は、従来例の256個に対してわずか16個ですむ。
なお、実施例においてはInPを基板とする波長１μｍ
帯の素子について述べたが、用いる材料系はこれに限る
ものでなく、GaAs系等、他の材料を用いてなんら差し使
えない。また素子の作製には化学エッチングのみならず
ドライエッチング等の手法を用いてなんら差し支えな
い。さらに導波構造として埋め込み構造に限るものでは
ない。リブ型等、現在利用されている構造、あるいは利
用しうる構造であればどのような構造でもよい。また光
結合部４も方向性結合器型でなくＹ分岐型等他の構造の
もので何らさしつかえない。
帯の素子について述べたが、用いる材料系はこれに限る
ものでなく、GaAs系等、他の材料を用いてなんら差し使
えない。また素子の作製には化学エッチングのみならず
ドライエッチング等の手法を用いてなんら差し支えな
い。さらに導波構造として埋め込み構造に限るものでは
ない。リブ型等、現在利用されている構造、あるいは利
用しうる構造であればどのような構造でもよい。また光
結合部４も方向性結合器型でなくＹ分岐型等他の構造の
もので何らさしつかえない。
クラッド層、導波層、電流ブロック層等、実施例で示
した半導体層は、通常用いられている半導体レーザと同
じ構造、材料等を用いることで実現できるので具体的な
説明は省略した。
した半導体層は、通常用いられている半導体レーザと同
じ構造、材料等を用いることで実現できるので具体的な
説明は省略した。
本発明の特徴は一本の入力光導波路に入射した信号光
を光結合部を介して複数の出力活性導波路に分配する構
成の集積型TWAを形成したことである。この様な集積型T
WAによってシステムコストの低い加入者系光システム等
が構成可能となった。
を光結合部を介して複数の出力活性導波路に分配する構
成の集積型TWAを形成したことである。この様な集積型T
WAによってシステムコストの低い加入者系光システム等
が構成可能となった。
【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）は本発明の一実施例である集積型TWAの平
面図、第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１図
（ａ）のＡ−Ａ′部、Ｂ−Ｂ′部分、Ｃ−Ｃ′部分の断
面図、第２図は本発明の集積型半導体光増幅器を用いた
光システムの構成例を示す図、第３図は従来例のシステ
ム構成例を示す図である。 １……基板、２……入力導波路、３……活性導波路、４
……光結合部、５……反射防止膜、10……光源、11……
スターカップラ、12……集積光増幅器、13……加入者端
末、15……光増幅器、16A・Ｂ……分岐ファイバ、21…
…電極、22……絶縁膜、23……クラッド層、24A・Ｂ…
…電流ブロック層、25……エッチストップ層。
面図、第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１図
（ａ）のＡ−Ａ′部、Ｂ−Ｂ′部分、Ｃ−Ｃ′部分の断
面図、第２図は本発明の集積型半導体光増幅器を用いた
光システムの構成例を示す図、第３図は従来例のシステ
ム構成例を示す図である。 １……基板、２……入力導波路、３……活性導波路、４
……光結合部、５……反射防止膜、10……光源、11……
スターカップラ、12……集積光増幅器、13……加入者端
末、15……光増幅器、16A・Ｂ……分岐ファイバ、21…
…電極、22……絶縁膜、23……クラッド層、24A・Ｂ…
…電流ブロック層、25……エッチストップ層。
───────────────────────────────────────────────────── 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 G02B 6/12
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に一本の入力導波路と光結合
部を介して前記入力導波路に光学的に結合された複数の
出力導波路とを備え、前記入力導波路と前記出力導波路
は埋め込み構造型の屈折率導波型の光導波路であり、前
記出力導波路は前記光結合部から光出射端まで連続した
光導波路であり、前記連続した前記出力導波路の一部
に、電流注入により光増幅作用を起す埋め込み構造の屈
折率導波型活性導波路を有する進行波型光増幅器が形成
されていることを特徴とする集積型半導体光増幅器。 - 【請求項２】光結合部が方向性光結合器である請求項１
記載の集積型半導体光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2800889A JP2853138B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 集積型半導体光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2800889A JP2853138B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 集積型半導体光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02207586A JPH02207586A (ja) | 1990-08-17 |
| JP2853138B2 true JP2853138B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=12236763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2800889A Expired - Lifetime JP2853138B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 集積型半導体光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853138B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP2800889A patent/JP2853138B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02207586A (ja) | 1990-08-17 |
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Legal Events
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