JP3197605B2 - 半導体光増幅器 - Google Patents
半導体光増幅器Info
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- JP3197605B2 JP3197605B2 JP10310592A JP10310592A JP3197605B2 JP 3197605 B2 JP3197605 B2 JP 3197605B2 JP 10310592 A JP10310592 A JP 10310592A JP 10310592 A JP10310592 A JP 10310592A JP 3197605 B2 JP3197605 B2 JP 3197605B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小型にして自然放出光
パワの小さい半導体光増幅器に関するものである。
パワの小さい半導体光増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の光増幅器としては、図６に
示すように、進行波型半導体光増幅器（ＴＷ−ＬＤ増幅
器）の入出力導波路に方向性結合器とグレーティング型
反射器（ＤＢＲ）を配置し、ＤＢＲを方向性結合器の１
／２結合長となる位置に設ける構造のものが知られてい
る。図６において、１はＴＷ−ＬＤ増幅器、２はＤＢＲ
フィルタ、３はＤＢＲ、４，４′，４−１，４−２，４
−３，４−４は入出力導波路を示す。この光増幅器の動
作について以下に説明する。
示すように、進行波型半導体光増幅器（ＴＷ−ＬＤ増幅
器）の入出力導波路に方向性結合器とグレーティング型
反射器（ＤＢＲ）を配置し、ＤＢＲを方向性結合器の１
／２結合長となる位置に設ける構造のものが知られてい
る。図６において、１はＴＷ−ＬＤ増幅器、２はＤＢＲ
フィルタ、３はＤＢＲ、４，４′，４−１，４−２，４
−３，４−４は入出力導波路を示す。この光増幅器の動
作について以下に説明する。
【０００３】いま、中心波長λ0 の信号光が、入力導波
路４−１から入射したとすると、ＤＢＲフィルタ２の方
向性結合器によって１／２結合長の位置で光パワは半分
ずつ分配される。この位置にブラッグ波長がλ0 のＤＢ
Ｒが配置してあるので、入力信号光は反射されて、もと
来た光導波路を逆進することになる。この結果、入力信
号光は光導波路４−２に結合され、ＴＷ−ＬＤ増幅器１
に入射する。入力信号光は増幅されて出力するが、この
とき同時に自然放出光も増幅され（ＡＳＥ）て、同時に
両方向に出力される。増幅された信号光とＡＳＥは、Ｄ
ＢＲフィルタ２に入射され、波長λ0 の光パワは反射さ
れて出力導波路４′に結合する。一方、波長がλ0 以外
のＡＳＥパワは、反射されずに方向性結合器の両方の出
力導波路から出力される。なお、入力信号光とは反対方
向に出力されたＡＳＥパワも、同様に出力導波路４−３
と４−４に出力する。したがって、ＴＷ−ＬＤ増幅器か
ら出力されるＡＳＥパワが取り除かれたことになる。
路４−１から入射したとすると、ＤＢＲフィルタ２の方
向性結合器によって１／２結合長の位置で光パワは半分
ずつ分配される。この位置にブラッグ波長がλ0 のＤＢ
Ｒが配置してあるので、入力信号光は反射されて、もと
来た光導波路を逆進することになる。この結果、入力信
号光は光導波路４−２に結合され、ＴＷ−ＬＤ増幅器１
に入射する。入力信号光は増幅されて出力するが、この
とき同時に自然放出光も増幅され（ＡＳＥ）て、同時に
両方向に出力される。増幅された信号光とＡＳＥは、Ｄ
ＢＲフィルタ２に入射され、波長λ0 の光パワは反射さ
れて出力導波路４′に結合する。一方、波長がλ0 以外
のＡＳＥパワは、反射されずに方向性結合器の両方の出
力導波路から出力される。なお、入力信号光とは反対方
向に出力されたＡＳＥパワも、同様に出力導波路４−３
と４−４に出力する。したがって、ＴＷ−ＬＤ増幅器か
ら出力されるＡＳＥパワが取り除かれたことになる。
【０００４】以上説明したように、この光増幅器の構造
では、ＤＢＲフィルタでの信号光の伝搬方向が入力方向
とは逆向きになるので、入出力導波路の構成が交差した
り複雑になる欠点がある。図６では単体の構成を示して
あるが、アレイ状に配置されたＴＷ−ＬＤ増幅器の場合
には、さらに配置が複雑になる。またＡＳＥパワの出力
方向が信号光の入出力方向と同じ方向になるので、分離
することが困難である。さらに、このＤＢＲフィルタの
構成では、方向性結合器の結合長に比較してＤＢＲ領域
の長さが短くなければ、信号光とＡＳＥパワを完全に分
離することが困難になる。ところが、信号光の透過波長
域を狭くしようとすると、必然的にＤＢＲの結合係数κ
を小さくし、結合長を約２mm程度と長くせざるを得ない
ので、前述のように、信号光とＡＳＥパワを十分に分離
できないといった欠点があった。
では、ＤＢＲフィルタでの信号光の伝搬方向が入力方向
とは逆向きになるので、入出力導波路の構成が交差した
り複雑になる欠点がある。図６では単体の構成を示して
あるが、アレイ状に配置されたＴＷ−ＬＤ増幅器の場合
には、さらに配置が複雑になる。またＡＳＥパワの出力
方向が信号光の入出力方向と同じ方向になるので、分離
することが困難である。さらに、このＤＢＲフィルタの
構成では、方向性結合器の結合長に比較してＤＢＲ領域
の長さが短くなければ、信号光とＡＳＥパワを完全に分
離することが困難になる。ところが、信号光の透過波長
域を狭くしようとすると、必然的にＤＢＲの結合係数κ
を小さくし、結合長を約２mm程度と長くせざるを得ない
ので、前述のように、信号光とＡＳＥパワを十分に分離
できないといった欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、光信号の伝
搬方向をＤＢＲフィルタでの信号光の伝搬方向と同一に
することによって、構成を簡単にするとともに、ＡＳＥ
パワを完全に分離することのできる半導体光増幅器を提
供することにある。
搬方向をＤＢＲフィルタでの信号光の伝搬方向と同一に
することによって、構成を簡単にするとともに、ＡＳＥ
パワを完全に分離することのできる半導体光増幅器を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光増幅器
は、フィルタ部にグレーティング共振器型のフィルタを
用い、ＡＳＥパワを基板の厚さ方向に曲げて伝搬させる
か、または基板と同一平面上に伝搬させる。
は、フィルタ部にグレーティング共振器型のフィルタを
用い、ＡＳＥパワを基板の厚さ方向に曲げて伝搬させる
か、または基板と同一平面上に伝搬させる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例の構成図であって、５は
グレーティング共振器型フィルタ、６は共振器型ＤＢ
Ｒ、７は伝搬光を基板の厚さ方向に全反射させる45°ミ
ラーを示す。グレーティング共振器型フィルタ５の構成
は、方向性結合器の１／２結合長の位置に共振器型ＤＢ
Ｒを配置するものである。共振器型ＤＢＲ６の構成は、
両端の反射ミラーをＤＢＲで構成する共振器で、その一
実施例の説明図を図２に示す。すなわち半導体コア部の
導波路幅を、図に示したようにブラッグ波長λB の周期
的変動を与えたものとし、かつ中心部にλB ／４の間隔
を設けた構造とする。いま半導体基板をＩｎＰで構成
し、信号光波長を1.55μm とすると、λB は約0.2 μm
程度となる。図２に示すものは、電子ビーム直接描画で
パタンニングした後、臭素ガスの反応性ドライエッチン
グ加工でコア部を加工し、その後、半導体クラッディン
グを再成長させることによって作製することができる。
図３は、このようにして作製したグレーティング共振器
の反射率−波長特性を示したものである。この場合に
は、グレーティングの結合係数κが 3000 cm-1、コア部
の損失係数が 10 cm-1、ＤＢＲ部の長さが約10μm とし
たものである。この図から明らかなように、中心波長1.
55μm において約95％の透過率、透過波長幅δλは約4.
5 Åで反射帯域幅Δλは約1000Åで、反射率は約98％以
上が得られている。1.55μm 帯のＴＷ−ＬＤ増幅器で
は、ＡＳＥパワは1000Åの波長帯域にほとんど入いるの
で、反射帯域として十分である。
に説明する。実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例の構成図であって、５は
グレーティング共振器型フィルタ、６は共振器型ＤＢ
Ｒ、７は伝搬光を基板の厚さ方向に全反射させる45°ミ
ラーを示す。グレーティング共振器型フィルタ５の構成
は、方向性結合器の１／２結合長の位置に共振器型ＤＢ
Ｒを配置するものである。共振器型ＤＢＲ６の構成は、
両端の反射ミラーをＤＢＲで構成する共振器で、その一
実施例の説明図を図２に示す。すなわち半導体コア部の
導波路幅を、図に示したようにブラッグ波長λB の周期
的変動を与えたものとし、かつ中心部にλB ／４の間隔
を設けた構造とする。いま半導体基板をＩｎＰで構成
し、信号光波長を1.55μm とすると、λB は約0.2 μm
程度となる。図２に示すものは、電子ビーム直接描画で
パタンニングした後、臭素ガスの反応性ドライエッチン
グ加工でコア部を加工し、その後、半導体クラッディン
グを再成長させることによって作製することができる。
図３は、このようにして作製したグレーティング共振器
の反射率−波長特性を示したものである。この場合に
は、グレーティングの結合係数κが 3000 cm-1、コア部
の損失係数が 10 cm-1、ＤＢＲ部の長さが約10μm とし
たものである。この図から明らかなように、中心波長1.
55μm において約95％の透過率、透過波長幅δλは約4.
5 Åで反射帯域幅Δλは約1000Åで、反射率は約98％以
上が得られている。1.55μm 帯のＴＷ−ＬＤ増幅器で
は、ＡＳＥパワは1000Åの波長帯域にほとんど入いるの
で、反射帯域として十分である。
【０００８】図４は45°ミラー７を形成した図１のＡ−
Ａ′における拡大断面構造図であって、８は半導体クラ
ッディング、９は半導体コア、10は半導体クラッディン
グ、11は半導体基板を示す。
Ａ′における拡大断面構造図であって、８は半導体クラ
ッディング、９は半導体コア、10は半導体クラッディン
グ、11は半導体基板を示す。
【０００９】次に本発明の半導体光増幅器の動作につい
て説明する。図１において、入力導波路４から波長λ0
の信号光が入射されると、グレーティング共振器型フィ
ルタ５を透過してＴＷ−ＬＤ増幅器１へ入射される。信
号光は増幅されると同時に、ＡＳＥパワも加わって導波
路４′−１に出力される。グレーティング共振器型フィ
ルタ５に入射されると、前記の透過、反射特性によって
増幅された信号光は、透過して出力導波路４′−３へ出
力され、ＡＳＥパワは反射されて他のポート４′−３へ
出力される。このＡＳＥパワは反射ミラー７によって基
板の厚さ方向へ伝搬し、基板11によって容易に吸収させ
ることができる。一方、入射側へ出力されるＡＳＥパワ
も同様に反射されて、基板側へ吸収されることは同様で
ある。
て説明する。図１において、入力導波路４から波長λ0
の信号光が入射されると、グレーティング共振器型フィ
ルタ５を透過してＴＷ−ＬＤ増幅器１へ入射される。信
号光は増幅されると同時に、ＡＳＥパワも加わって導波
路４′−１に出力される。グレーティング共振器型フィ
ルタ５に入射されると、前記の透過、反射特性によって
増幅された信号光は、透過して出力導波路４′−３へ出
力され、ＡＳＥパワは反射されて他のポート４′−３へ
出力される。このＡＳＥパワは反射ミラー７によって基
板の厚さ方向へ伝搬し、基板11によって容易に吸収させ
ることができる。一方、入射側へ出力されるＡＳＥパワ
も同様に反射されて、基板側へ吸収されることは同様で
ある。
【００１０】実施例２ 図５は本発明の第２の実施例を示す構成図であって、12
は信号光を吸収する媒質で、例えば信号光波長が1.55μ
m の場合には、バンドギャップエネルギーに対応する波
長が1.4 μm より長波長となる半導体材料を配置する。
これは組成の異なる結晶を再成長することによって行
う。作用については第１の実施例で説明したものが基板
の厚さ方向にＡＳＥパワを吸収させたのに対応して、第
２の実施例では基板と同一平面上で吸収させるように配
置したもので、同様な効果が得られることは言うまでも
ない。
は信号光を吸収する媒質で、例えば信号光波長が1.55μ
m の場合には、バンドギャップエネルギーに対応する波
長が1.4 μm より長波長となる半導体材料を配置する。
これは組成の異なる結晶を再成長することによって行
う。作用については第１の実施例で説明したものが基板
の厚さ方向にＡＳＥパワを吸収させたのに対応して、第
２の実施例では基板と同一平面上で吸収させるように配
置したもので、同様な効果が得られることは言うまでも
ない。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体光
増幅器は、フィルタにグレーティング共振器を使用する
ので、以下の利点がある。 (1) ＤＢＲ用のグレーティング部を短くできる。 (2) 狭線幅の透過特性が短い領域でできる。 (3) 入出力導波路が交差しないので、構成が簡単にで
きる。 (4) ＡＳＥパワを入出力導波路の方向に出さないの
で、分離が容易である。 (5) アレイ構成のデバイスが容易に構成できる。
増幅器は、フィルタにグレーティング共振器を使用する
ので、以下の利点がある。 (1) ＤＢＲ用のグレーティング部を短くできる。 (2) 狭線幅の透過特性が短い領域でできる。 (3) 入出力導波路が交差しないので、構成が簡単にで
きる。 (4) ＡＳＥパワを入出力導波路の方向に出さないの
で、分離が容易である。 (5) アレイ構成のデバイスが容易に構成できる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】グレーティング共振器の説明図である。
【図３】グレーティング共振器の波長特性を示す図であ
る。
る。
【図４】反射ミラー７の図１のＡ−Ａ′における拡大断
面構造図である。
面構造図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図６】従来の半導体光増幅器の構成図である。
１ ＴＷ−ＬＤ増幅器 ２ ＤＢＲフィルタ ３ ＤＢＲ ４，４−１，４−２，４−３，４−４ 入力導波路 ４′，４′−１，４′−２，４′−３，４′−４ 出力
導波路 ５ グレーティング共振器型フィルタ ６ グレーティング共振器 ７ 45°反射ミラー ８，10 半導体クラッディング ９ 半導体コア 11 半導体基板 12 吸収体
導波路 ５ グレーティング共振器型フィルタ ６ グレーティング共振器 ７ 45°反射ミラー ８，10 半導体クラッディング ９ 半導体コア 11 半導体基板 12 吸収体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−241328（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296025（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248097（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−372186（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/50 - 5/50 630 H01S 3/10 G02F 1/35 501
Claims (3)
- 【請求項１】 進行波型半導体レーザ増幅器の入出力部
に、グレーティング共振器型フィルタを持った方向性結
合器を配置し、該グレーティング共振器を該方向性結合
器の１／２結合長の位置に連結し、該方向性結合器の長
さが完全結合長であることを特徴とする半導体光増幅
器。 - 【請求項２】 前記方向性結合器の反射ポートに全反射
ミラーを設け、反射光を基板の厚さ方向に反射させるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。 - 【請求項３】 前記方向性結合器の反射ポートに吸収性
媒質を配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体
光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10310592A JP3197605B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10310592A JP3197605B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297423A JPH05297423A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3197605B2 true JP3197605B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=14345345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10310592A Expired - Fee Related JP3197605B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197605B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP10310592A patent/JP3197605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05297423A (ja) | 1993-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |