JP3302088B2 - Integrated optical device and optical communication network using the same - Google Patents

Integrated optical device and optical communication network using the same

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JP3302088B2
JP3302088B2 JP08017093A JP8017093A JP3302088B2 JP 3302088 B2 JP3302088 B2 JP 3302088B2 JP 08017093 A JP08017093 A JP 08017093A JP 8017093 A JP8017093 A JP 8017093A JP 3302088 B2 JP3302088 B2 JP 3302088B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信などに用いられ
る集積型光デバイス、特に集積型光カップラ及び半導体
光増幅器、更にはこのデバイスを用いた光通信ネットワ
ークに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated optical device used for optical communication and the like, particularly to an integrated optical coupler and a semiconductor optical amplifier, and further to an optical communication network using this device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信、特に、光ローカルエリアネット
ワークに用いられる光デバイスのうち、光増幅器の重要
度が近年急激に増している。光増幅器は、大きく分けて
ファイバ増幅器と半導体増幅器に分けられ、用途によっ
て使い分けが行われている。
2. Description of the Related Art Among optical devices used for optical communication, particularly for an optical local area network, the importance of an optical amplifier has been rapidly increasing in recent years. Optical amplifiers are broadly divided into fiber amplifiers and semiconductor amplifiers, and are properly used depending on the application.

【0003】半導体増幅器(以下LDAとも言う)の場
合、半導体レーザと同等の構造を有しているため、集積
化に優れていることが大きな長所である。LDAを中心
に集積化した例として、K.Y.LIOUらによる“M
onolithicallyIntegrated G
aInAsP/InP Optical Amplif
ier with Low Loss Y−brach
ing Waveguides and Monito
ring Photodetector”(Confe
rence on Laser and Electr
oOptics ’90,講演番号CDF7)に開示さ
れたものがある。図14はこの模式図である。
[0003] A semiconductor amplifier (hereinafter also referred to as LDA) has a great advantage that it is excellent in integration because it has the same structure as a semiconductor laser. As an example in which LDA is mainly integrated, K.K. Y. "M" by LIOU et al.
onoliticallyIntegrated G
aInAsP / InP Optical Amplif
ear with Low Loss Y-brach
ing Waveguides and Monito
ring Photodetector "(Confe
rence on Laser and Electr
oOptics '90, lecture number CDF7). FIG. 14 is a schematic diagram of this.

【0004】InP基板800上に光アンプ部801、
Y分岐部802、PIN受光部803を集積化した構造
になっている。層構成は、活性層(波長1.3μm)の
下に光ガイド層(波長1.1μm)を有する構造となっ
ており、活性層は光アンプ部801と受光部803で共
通である。Y分岐部802は活性層を除去した構造にな
っており、光アンプ部801および受光部803の端面
は無反射コーティングされている。各部の導波路の導波
損失および結合損失がきわめて小さいこと、およびY分
岐部802で2方向に分岐しそれぞれでモニタできるこ
とが特長となっている。
[0004] The optical amplifier section 801 on the InP substrate 800,
It has a structure in which a Y branch portion 802 and a PIN light receiving portion 803 are integrated. The layer configuration has a structure in which an optical guide layer (wavelength 1.1 μm) is provided below an active layer (wavelength 1.3 μm). The active layer is common to the optical amplifier unit 801 and the light receiving unit 803. The Y branch 802 has a structure in which the active layer is removed, and the end faces of the optical amplifier 801 and the light receiving unit 803 are coated with anti-reflection. It is characterized in that the waveguide loss and the coupling loss of the waveguide of each part are extremely small, and the Y-branch 802 branches in two directions and can be monitored separately.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成には大きな欠点がある。すなわち信号光が必ずLDA
を通過するため、LDAにトラブルが生じた場合、信号
光に大きなダメージを与えることになる。半導体光アン
プはLD以上にキャリア注入量が高く、内部劣化の確率
はLD以上に大きいと考えられ、劣化に対するフェイル
セイフ機能は不可欠である。そのためには、LDAの前
後に通常の光スイッチを設けることが考えられる。たと
えば、特公平4−64044では、レンズやプリズムな
どの光学部品を外付けして用いているが、この手法で
は、外付けにせざるを得ないため、必然的に大型化する
と共に価格も上昇し、集積化の長所が失われる。即ち、
LDA特有の長所が失われる。
However, this configuration has significant drawbacks. That is, the signal light must be LDA
Therefore, if a trouble occurs in the LDA, the signal light is seriously damaged. It is considered that the semiconductor optical amplifier has a higher carrier injection amount than the LD, and the probability of internal deterioration is higher than the LD. Therefore, a fail-safe function against the deterioration is indispensable. For this purpose, it is conceivable to provide ordinary optical switches before and after the LDA. For example, in Japanese Patent Publication No. 4-64044, an optical component such as a lens or a prism is externally used, but this method has to be externally mounted. However, the advantages of integration are lost. That is,
LDA-specific advantages are lost.

【0006】本発明は、以上の課題に鑑みて考案された
もので、その目的は、集積型光デバイス、特にnorm
ally openの半導体光スイッチを集積化するこ
とでLDAにフェイルセイフの機能を持たせた構成を有
する集積型光カップラ及び半導体光増幅器、更にはこの
デバイスを用いた光通信ネットワークを提供することに
ある。
The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its object to provide an integrated optical device, particularly
It is an object of the present invention to provide an integrated optical coupler and a semiconductor optical amplifier having a configuration in which an LDA has a fail-safe function by integrating an all-open semiconductor optical switch, and an optical communication network using the device. .

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】 本発明 の骨子は、半導体
基板上に、少なくとも第1導電型の第1クラッド層、第
1導電型の第1コア層、第1導電型の第2クラッド層、
第2コア層および第2導電型の第3クラッド層を積層し
二重光導波路構造を有する導波型光デバイスであっ
て、導波方向に複数領域に分割されているとともに、該
分割領域のうち少なくとも1つの領域では前記第2クラ
ッド層中あるいは第3クラッド層中あるいはその両方に
周期的屈折率変調層を有し、該周期的屈折率変調層によ
って前記二重導波路の光分布を制御し、該周期的屈折率
変調層が、それに近接する前記クラッド層と同一の屈折
率を有する物質からなり、かつその導電型が前記クラッ
ド層のそれと異なる領域と同じ領域とを周期的に有し、
該複数領域に独立にキャリアを注入する手段を有するこ
とを特徴とする集積型光デバイスである。
Gist of the present invention, in order to solve the problem] has, on a semiconductor substrate, at least a first conductivity type first cladding layer of the first core layer of a first conductivity type, a second cladding layer of a first conductivity type ,
What is claimed is: 1. A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a second core layer and a second conductive type third clad layer are laminated, wherein the optical device is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and out at least in one region have a periodic refractive index modulation layer, or both in the second cladding layer or the third cladding layer, the said periodic refractive index modulation layer
Controlling the light distribution of the double waveguide, and
The modulation layer has the same refraction as the cladding layer adjacent to it
And the conductivity type of the material is
Periodically having a different region and the same region as that of the
An integrated optical device having means for independently injecting carriers into the plurality of regions .

【0010】この時、入射光に対し前記第2コア層が
得媒質であったりする。
At this time, the second core layer may be a gain medium for incident light .

【0011】また、本発明の骨子は、半導体基板上に、
少なくとも第1導電型の第1クラッド層、第1導電型の
第1コア層、第1導電型の第2クラッド層、第2コア層
および第2導電型の第3クラッド層を積層した二重光導
波路構造を有する導波型光デバイスであって、導波方向
に複数領域に分割されているとともに、該分割領域のう
ち少なくとも1つの領域では前記第2クラッド層中ある
いは第3クラッド層中あるいはその両方に周期的屈折率
変調層を有し、該周期的屈折率変調層にキャリア非注入
時には、該導波型光デバイスへの入射光がそのまま出力
されるように前記二重導波路の光分布を制御し、入射光
に対し前記第2コア層が利得媒質であることを特徴とす
る集積型光デバイスである。
Further, the gist of the present invention is that a semiconductor substrate comprises:
At least a first clad layer of the first conductivity type, a first core layer of the first conductivity type, a second clad layer of the first conductivity type, a second core layer and a third clad layer of the second conductivity type laminated on each other. A waveguide type optical device having an optical waveguide structure, wherein the optical device is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and at least one of the divided regions in the second clad layer or the third clad layer or Both of them have a periodic refractive index modulation layer, and no carrier is injected into the periodic refractive index modulation layer.
Sometimes, the light incident on the waveguide type optical device is output as it is
The integrated optical device is characterized in that the light distribution of the double waveguide is controlled so that the second core layer is a gain medium for incident light.

【0012】また、具体的な応用としては、この集積光
デバイスが複数の端局を有するバス型の光伝送路上に配
置されていることを特徴とする光通信ネットワークや、
この集積光デバイスが複数の端局を有するスター型の光
伝送路上に配置されていることを特徴とする光通信ネッ
トワークがある。
As a specific application, an optical communication network characterized in that the integrated optical device is arranged on a bus-type optical transmission line having a plurality of terminal stations,
There is an optical communication network in which this integrated optical device is arranged on a star-type optical transmission line having a plurality of terminal stations.

【0013】[0013]

【作用】2本の導波路を近接させた構造の光デバイスは
方向性結合器として一般的によく知られている。このと
き、各々の伝搬定数をβ1およびβ2とするとΔβ=β2
−β1および導波路間隔dや結合長Lによってパワー分
岐比が決まり、カプラやスイッチの機能をもたせること
ができる。さらに、2導波路間に伝搬定数を変調する層
すなわち屈折率変調層(態様は、代表的には、以下に述
べる2つがある)を導入することで、設計の自由度や製
作上の許容度を上げたり、新たな機能、例えば光フィル
タリング機能を付加することができる。
An optical device having a structure in which two waveguides are brought close to each other is generally well known as a directional coupler. At this time, if the respective propagation constants are β 1 and β 2 , Δβ = β 2
The power branching ratio is determined by −β 1, the waveguide interval d, and the coupling length L, so that a function of a coupler or a switch can be provided. Furthermore, by introducing a layer that modulates the propagation constant between the two waveguides, that is, a refractive index modulation layer (typically, there are two types described below), the degree of freedom in design and the tolerance in fabrication are increased. Or add a new function, for example, an optical filtering function.

【0014】一方、導波路のコア層にキャリアを注入す
ることで、コアの材料で決まる波長域の利得媒質として
光アンプあるいは半導体レーザとして使用することがで
きるだけでなく、コア層の屈折率が低下するため、光の
強度分布を変化させることができる。
On the other hand, by injecting carriers into the core layer of the waveguide, not only can it be used as an optical amplifier or a semiconductor laser as a gain medium in a wavelength range determined by the material of the core, but also the refractive index of the core layer decreases. Therefore, the light intensity distribution can be changed.

【0015】この時、コアにキャリアを注入する際、キ
ャリア密度が周期的に異なるように設定することで、上
記2つの作用(光増幅および光強度分布変化)を同時に
満足させることもできる。たとえば、第1のコア層およ
び第2のコア層で方向性結合器を形成し、一方、たとえ
ば、第1コア層にのみ周期的にキャリアを注入する場合
を考える。1×1018 cm-3程度キャリア注入すると屈
折率は10-3オーダで低下する(Casey and
Panish; Heterostructure L
asers (Academic Press, 19
78)参照)。従って、周期的にキャリアを注入するこ
とは、屈折率可変グレーティングを形成することと等価
である。
At this time, when the carrier is injected into the core,
By setting the carrier density to differ periodically,
Simultaneously perform the two actions (light amplification and light intensity distribution change)
Can be satisfied. For example, the first core layer and
And the second core layer form a directional coupler, while
For example, when carriers are periodically injected only into the first core layer
think of. 1 × 1018 cm-3When carrier injection
Folding rate is 10-3Decrease in order (Casey and
Panish; Heterostructure L
asers (Academic Press, 19
78)). Therefore, it is necessary to inject carriers periodically.
Is equivalent to forming a variable refractive index grating.
It is.

【0016】また、第1のコア層および第2のコア層で
方向性結合器を形成し(この場合は、屈折率可変グレー
ティングが形成されている)、一方、たとえば、第1コ
ア層にのみキャリアを注入してもよい。
A directional coupler is formed by the first core layer and the second core layer (in this case, a variable refractive index grating is formed). For example, only the first core layer is formed. A carrier may be injected.

【0017】以上の両方の場合において、グレーティン
グベクトルをKとするとBragg条件(位相整合条
件)は、 β2=β1+K ・・・・・(1) となる。ここで Δ=β2−(β1+K) ・・・・・(2) とすると、パワー移行率ηは η=1/(1+(Δ/κ)2)・(sinβcz)2 ・・・・・(3) となる。ここでκは2導波路間の結合効率、zは進行方
向の座標であり、 βc=(κ2+Δ21/2 ・・・・・(4) である。
In both of the above cases, if the grating vector is K, the Bragg condition (phase matching condition) is β 2 = β 1 + K (1). Here Δ = β 2 - (β 1 + K) When ..... (2), the power transfer rate eta is η = 1 / (1+ (Δ / κ) 2) · (sinβ c z) 2 ·· ... (3) Here, κ is the coupling efficiency between the two waveguides, z is the coordinate in the traveling direction, and β c = (κ 2 + Δ 2 ) 1/2 (4)

【0018】これより最大パワー移行率ηmaxは ηmax=1/(1+(Δ/κ)2) ・・・・・(5) であり、最大完全結合長Lは L=π/2βc ・・・・・(6) で表わせる。From this, the maximum power transfer rate η max is η max = 1 / (1+ (Δ / κ) 2 ) (5), and the maximum perfect coupling length L is L = π / 2β c. ... (6)

【0019】屈折率可変グレーティングが形成されてい
る場合、導波路1および2の実効屈折率をn1およびn2
とすると、1×1018cm-3程度キャリア注入すると屈
折率は10-3オーダで低下する。この結果、伝搬定数は
低下し、κは上昇する。
When a variable refractive index grating is formed, the effective refractive indices of the waveguides 1 and 2 are set to n 1 and n 2
When the carrier is injected at about 1 × 10 18 cm −3 , the refractive index decreases to the order of 10 −3 . As a result, the propagation constant decreases and κ increases.

【0020】導波路1のみにキャリア注入を行ったとき
の導波路1の伝搬定数および導波路2との結合効率をβ
1,injおよびκinjとすると、 β1,inj=β1−Δβ1となる(Δβ1>0) となり、この時、キャリア注入時のΔをΔinjで表すと
(2)式より Δinj=Δ+Δβ1 となり、パワー移行率はηintは(3)式より ηint=1/(1+(Δ/κinj+Δβ1,inj/κinj2)・(sinβc,injz) 2 となる。
When carrier injection is performed only on waveguide 1
Is the propagation constant of waveguide 1 and the coupling efficiency with waveguide 2 is β
1, injAnd κinjThen β1, inj= Β1−Δβ1(Δβ1> 0). At this time, Δ at the time of carrier injection is ΔinjExpressed as
From equation (2), Δinj= Δ + Δβ1 And the power transfer rate is ηintIs η from equation (3)int= 1 / (1+ (Δ / κ)inj+ Δβ1, inj/ Κinj)Two) ・ (Sinβc, injz) Two Becomes

【0021】従って、キャリア注入時にκは上昇するこ
とからも ≫1・・・・・キャリア非注入時 Δ/κ: ・・・・・(7) ≪1・・・・・キャリア注入時 となるように層構成の設定が可能である。こうして、キ
ャリア注入時にηintが大きくなってパワーの移行が起
こり、非注入時にはパワー移行が起こらない様にでき
る。
Therefore, since κ increases during carrier injection, ≫1... When no carrier is injected Δ / κ: (7) ≪1... When carrier is injected The layer configuration can be set as described above. In this way, it is possible to prevent η int from increasing at the time of carrier injection and causing a power transition, and to prevent power transition at the time of non-injection.

【0022】この時、グレーティングがない場合にはκ
≪1となるので Δ/κ ≫1・・・・・常時 ・・・・・(8) となり、パワー移行が起こらない。
At this time, when there is no grating, κ
Since ≪1, Δ / κ ≫1 ············· (8)

【0023】特に光アンプのように高注入のデバイスの
場合、屈折率のキャリア注入効果は大きいため設計上有
利となる。
Particularly, in the case of a high injection device such as an optical amplifier, the carrier injection effect of the refractive index is large, which is advantageous in design.

【0024】一方、周期的にキャリアを注入する場合、
キャリア非注入時にはK=0なので Δc=β2−β1 非注入時 Δinj=β2,inj−(β1,inj+K) 注入時 =Δc−K。
On the other hand, when carriers are injected periodically,
During carrier non-injection K = 0 Since Δ c = β 21 uninjected time Δ inj = β 2, inj - (β 1, inj + K) at injection = Δ c -K.

【0025】キャリア非注入時のκを κ≪1 と選ぶことにより ≫1・・・キャリア非注入時 Δ/κ : ・・・(7′) ≪1・・・キャリア注入時 となる。こうして、キャリア注入時にパワーの移行が起
こり、非注入時にはパワー移行が起こらない様にでき
る。
By selecting κ at the time of carrier non-injection as κ≪1, ≪1... At the time of non-carrier injection Δ / κ: (7 ′) ≪1... At the time of carrier injection. In this way, it is possible to prevent the power transfer from occurring during the carrier injection and from the power transfer during the non-injection.

【0026】また、周期的電流狭窄層がないときには、
常時 Δ/κ ≫1 ・・・(8′) となるように層構成の設定が可能であり、パワー移行が
起こらない様にできる。
When there is no periodic current confinement layer,
The layer configuration can be set so that Δ / κ≫1 (8 ′) always holds, and power transition can be prevented.

【0027】特にLDAのように高注入のデバイスの場
合、屈折率のキャリア注入効果は大きいため設計上有利
となる。
Particularly, in the case of a high injection device such as an LDA, the carrier injection effect of the refractive index is large, which is advantageous in design.

【0028】尚、キャリア注入量によって屈折率が異な
るので、実効的なグレーティングピッチは変化する。こ
の結果、フィルタリング効果が現れるが、フィルタ帯域
はグレーティング形状を制御することで目的に応じて広
くも狭くも設定できるので場合に応じて設計すればよ
い。
Since the refractive index differs depending on the amount of injected carriers, the effective grating pitch changes. As a result, a filtering effect appears, but the filter band can be set wider or narrower depending on the purpose by controlling the shape of the grating.

【0029】[0029]

【実施例1】図1は本発明の第1の実施例の断面図であ
る。光の進行方向に対して、3個の領域が直列につなが
れた構成になっている。領域1および3はカプラ領域、
領域2は利得領域ないし光増幅部である。領域1および
3では(7)式が、領域2では(8)式が成り立つよう
に層構成を設計した。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention. The configuration is such that three regions are connected in series with respect to the traveling direction of light. Regions 1 and 3 are coupler regions,
Region 2 is a gain region or an optical amplifier. The layer configuration was designed so that Expression (7) holds in regions 1 and 3, and Expression (8) holds in region 2.

【0030】たとえば、図1において、10はn型Ga
As基板、11はn型第1クラッド層(Al0.5Ga0.5
As、厚さ1.5μm)、12はn型第1コア層(Al
0.08Ga0.92As、厚さ0.1μm)、13はn型第2
クラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ0.5μm)、
14はn型第3クラッド層(Al0.3Ga0.7As、厚さ
0.5μm)、15はアンドープ第2コア層(Al0.08
Ga0.92As、厚さ0.05μm)、16はp型第4ク
ラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ1.5μm)、1
7はコンタクト層(GaAs)である。18および19
は正電極および負電極であり、20は屈折率を変調する
ためのグレーティングである。本実施例の場合、導波光
の波長を860nmとして、グレーティング20は、ピ
ッチ8.5μm、深さ1.2nmのサインカーブに設定
した。
For example, in FIG.
An As substrate 11 is an n-type first cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5
As, thickness 1.5 μm), 12 is an n-type first core layer (Al
0.08 Ga 0.92 As, thickness 0.1 μm), 13 is an n-type second
Cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 0.5 μm),
Reference numeral 14 denotes an n-type third cladding layer (Al 0.3 Ga 0.7 As, thickness 0.5 μm), and reference numeral 15 denotes an undoped second core layer (Al 0.08
Ga 0.92 As, thickness 0.05 μm), 16 is a p-type fourth cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 1.5 μm), 1
7 is a contact layer (GaAs). 18 and 19
Denotes a positive electrode and a negative electrode, and 20 denotes a grating for modulating the refractive index. In the case of this example, the wavelength of the guided light was 860 nm, and the grating 20 was set to a sine curve with a pitch of 8.5 μm and a depth of 1.2 nm.

【0031】領域1および3のデバイス長は(4)式で
決まる完全結合長(本実施例では500μm)とし、領
域2(増幅部)のデバイス長は600μmとした。ま
た、入出力端面には、無反射(AR)コート22を施し
ている。21は先球ファイバである。
The device length of the regions 1 and 3 is a perfect coupling length (500 μm in this embodiment) determined by the equation (4), and the device length of the region 2 (amplifying section) is 600 μm. Further, an anti-reflection (AR) coat 22 is applied to the input / output end face. Reference numeral 21 denotes a spherical fiber.

【0032】動作原理について図2を用いて説明する。
例えば、波長860nmの光を第1コア層12のみに導
波させる場合を考える。
The operation principle will be described with reference to FIG.
For example, consider a case where light having a wavelength of 860 nm is guided only to the first core layer 12.

【0033】1)全領域にキャリアを注入しない時 図2において、屈折率の変化はないので光導波路25に
入力された光26は第2導波路24の導波モードとは全
くカップルしない。従って、領域2および領域3を通過
し、外部へ出力される。
1) When no carriers are injected into the entire region In FIG. 2, since the refractive index does not change, the light 26 input to the optical waveguide 25 does not couple with the waveguide mode of the second waveguide 24 at all. Therefore, the light passes through the area 2 and the area 3 and is output to the outside.

【0034】2)全領域にキャリアを注入したとき 図3において、第1導波路25に導波された光31は、
グレーティング20によって変調を受けると共に、第2
導波路24とカップリングする。注入されたキャリア密
度に対して移行率100%となるように設定されている
ので、完全結合長だけ導波すると移行率100%で導波
路24へ移る(電界分布を32で示した)。領域2は利
得領域になっているため光増幅のみが行われ、光強度が
大きくなる(電界分布を33で示した)。次に、導波光
34が進行する領域3では、領域1と同様に導波路24
から導波路25に移行し、無反射端面22を介して外部
へ出力される。領域2では、キャリア注入に関係なく、
カップルしないので、所望の光増幅をするためにキャリ
ア注入量やデバイス長を選ぶことができる。
2) When Carrier is Injected into All Regions In FIG. 3, light 31 guided to the first waveguide 25 is
Modulated by the grating 20 and the second
Coupling with the waveguide 24. Since the transfer rate is set to be 100% with respect to the injected carrier density, when the light is guided by the complete coupling length, the light moves to the waveguide 24 at the transfer rate of 100% (the electric field distribution is indicated by 32). Since the region 2 is a gain region, only light amplification is performed and the light intensity increases (the electric field distribution is indicated by 33). Next, in the region 3 where the guided light 34 travels, the waveguide 24 is
, And is output to the outside through the non-reflection end face 22. In region 2, regardless of carrier injection,
Since there is no coupling, it is possible to select a carrier injection amount and a device length to perform desired optical amplification.

【0035】[0035]

【実施例2】第1実施例では光アンプ部のコア15はバ
ルクのAlGaAsを用いたが、量子井戸層(QW)を
用いてもよい。図6はこの場合の層構成の一例の各層の
Al含有率を示す。第2コア層をAl0.2Ga0.8As
(障壁層)・GaAs(井戸層)の5対からなる多重量
子井戸構造15aとしている。この結果、利得スペクト
ルは第1実施例に比べ狭帯域化できるとともに、利得の
大きさをも大きくすることができる。図11は、キャリ
アの注入レベルを同等にしたときのバルクの利得スペク
トル701および多重量子井戸の利得スペクトル702
を模式的に表したものである。
Second Embodiment In the first embodiment, bulk AlGaAs is used for the core 15 of the optical amplifier, but a quantum well layer (QW) may be used. FIG. 6 shows the Al content of each layer in an example of the layer configuration in this case. The second core layer is made of Al 0.2 Ga 0.8 As
The multi-quantum well structure 15a includes five pairs of (barrier layer) and GaAs (well layer). As a result, the gain spectrum can be narrowed as compared with the first embodiment, and the magnitude of the gain can be increased. FIG. 11 shows a gain spectrum 701 of a bulk and a gain spectrum 702 of a multiple quantum well when carrier injection levels are equalized.
Is schematically represented.

【0036】[0036]

【実施例3】図5は本発明の第3実施例の断面図であ
る。光の進行方向に対して、同じく、3個の領域が直列
につながれた構成になっている。領域1および3は光カ
プラ部、領域2は光増幅部である。領域1および3では
(7´)式が、領域2では(8´)式が成り立つように
層構成を設計した。
Embodiment 3 FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the present invention. Similarly, three regions are connected in series in the light traveling direction. Regions 1 and 3 are optical coupler units, and region 2 is an optical amplifier unit. The layer configuration was designed so that the expression (7 ′) was satisfied in the regions 1 and 3, and the expression (8 ′) was satisfied in the region 2.

【0037】たとえば、図5において、100はn型G
aAs基板、101はn型第1クラッド層(Al0.5
0.5As、厚さ1.5μm)、102はn型第1コア
層(Al0.08Ga0.92As、厚さ0.1μm)、103
はn型第2クラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ0.
5μm)、104はアンドープ第2コア層(Al0.08
0.92As、厚さ0.05μm)、105はp型第3ク
ラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ1.5μm)、1
06はコンタクト層(GaAs)である。107および
108は正電極および負電極であり、109は屈折率を
変調するための周期的電流狭窄層である。本実施例の場
合、導波光の波長を860nmとして、周期的電流狭窄
層109のグレーティングはピッチ8.5μm、デュー
ティ50%の矩形状に設定した。
For example, in FIG.
aAs substrate, 101 is an n-type first cladding layer (Al 0.5 G
a 0.5 As, thickness 1.5 μm), 102 is an n-type first core layer (Al 0.08 Ga 0.92 As, thickness 0.1 μm), 103
Denotes an n-type second cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness of
5 μm), 104 is an undoped second core layer (Al 0.08 G
a 0.92 As, thickness 0.05 μm), 105 is a p-type third cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 1.5 μm), 1
06 is a contact layer (GaAs). 107 and 108 are a positive electrode and a negative electrode, and 109 is a periodic current confinement layer for modulating the refractive index. In the case of this embodiment, the wavelength of the guided light is 860 nm, and the grating of the periodic current confinement layer 109 is set to a rectangular shape with a pitch of 8.5 μm and a duty of 50%.

【0038】領域1および3のデバイス長は(4)式で
決まる完全結合長(本実施例では500μm)とし、領
域2(増幅部)のデバイス長は600μmとした。ま
た、先球光ファイバ110に対向した入出力端面には、
無反射(AR)コート111を施している。
The device length of the regions 1 and 3 is a perfect coupling length (500 μm in this embodiment) determined by the equation (4), and the device length of the region 2 (amplifying portion) is 600 μm. In addition, on the input / output end face facing the spherical optical fiber 110,
An anti-reflection (AR) coat 111 is applied.

【0039】次に第3実施例の製作方法について簡単に
説明する。
Next, the manufacturing method of the third embodiment will be briefly described.

【0040】たとえば、通常の有機金属気相成長法(M
OCVD法)や分子線エピタキシャル成長法(MBE
法)を用いて、まず、(100)n型GaAs基板10
0上に第1クラッド層101から第2コア層104まで
成長する。第2コア層104を成長したあと、p型Al
0.5Ga0.5As層(厚さ0.3μm、キャリア濃度p〜
3×1017cm-3)、n型Al0.5Ga0.5As層(厚さ
0.5μm、キャリア濃度n〜3×1017cm-3)を形
成した後、前述したようにピッチ8.5μmのグレーテ
ィングパターンを、その深さがp型Al0.5Ga0.5As
層に達するようにエッチングする。この後、引続き、M
OCVDでp型Al0.5Ga0.5As層(厚さ0.7μ
m、キャリア濃度p〜3×1017cm-3)を成長する。
For example, a conventional metal organic chemical vapor deposition method (M
OCVD) and molecular beam epitaxial growth (MBE)
First, a (100) n-type GaAs substrate 10
The first core layer 101 grows from the first cladding layer 101 to the second core layer 104. After growing the second core layer 104, p-type Al
0.5 Ga 0.5 As layer (thickness 0.3 μm, carrier concentration p ~
3 × 10 17 cm −3 ) and an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As layer (thickness 0.5 μm, carrier concentration n〜3 × 10 17 cm −3 ), and a pitch 8.5 μm as described above. The grating pattern has a depth of p-type Al 0.5 Ga 0.5 As
Etch to reach the layer. After this, M
P-type Al 0.5 Ga 0.5 As layer (0.7 μm thick) by OCVD
m and a carrier concentration of p〜3 × 10 17 cm -3 ).

【0041】キャリア濃度を〜3×1017cm-3に設定
したのは、キャリア非注入時にこの領域で屈折率差が生
じないようにするためである。この結果、周期的電流狭
窄層109が作製される。この後、コンタクト層106
を成長する。
The reason why the carrier concentration is set to 33 × 10 17 cm -3 is to prevent a difference in refractive index from being generated in this region when carriers are not injected. As a result, a periodic current confinement layer 109 is formed. Thereafter, the contact layer 106
Grow.

【0042】横モードの制御のために、埋め込み構造等
をつくり付け、電極107、108を形成することで本
実施例は完成する。図8は図5の断面の模式図であり、
図中、401はAl0.5Ga0.5As高抵抗埋め込み層で
ある。この横モードの制御のための構造は他の実施例に
ついても同じである。
The present embodiment is completed by forming a buried structure and the like and forming electrodes 107 and 108 for controlling the transverse mode. FIG. 8 is a schematic view of the cross section of FIG.
In the figure, reference numeral 401 denotes an Al 0.5 Ga 0.5 As high resistance buried layer. The structure for controlling the transverse mode is the same for the other embodiments.

【0043】次に第3実施例の動作原理について図6を
用いて説明する。例えば、波長860nmの光を第1コ
ア層102のみに導波させる場合を考える。
Next, the operation principle of the third embodiment will be described with reference to FIG. For example, consider a case where light having a wavelength of 860 nm is guided only to the first core layer 102.

【0044】1)全領域にキャリアを注入しない時 図6において、前述のように周期的電流狭窄層109付
近では屈折率の変化はないので光導波路205に入力さ
れた光201は導波路204の導波モードとは全くカッ
プルしない。従って、領域2および領域3を通過し、外
部へ出力される(フェイルセイフ機能)。
1) When Carriers Are Not Injected into All Regions In FIG. 6, since the refractive index does not change near the periodic current confinement layer 109 as described above, the light 201 input to the optical waveguide 205 is It does not couple at all with the guided mode. Therefore, the light passes through the area 2 and the area 3 and is output to the outside (fail-safe function).

【0045】2)全領域に独立にキャリアを注入した時 正電極107から注入されたキャリアは、周期的電流狭
窄層109によってキャリア分布が変調され、第2コア
層104中に、キャリア分布ができ、これに対応した等
価的屈折率分布が形成される。
2) When Carriers are Injected Independently into All Regions Carriers injected from the positive electrode 107 have their carrier distribution modulated by the periodic current confinement layer 109, so that carrier distribution occurs in the second core layer 104. , An equivalent refractive index distribution corresponding to this is formed.

【0046】従って、導波路205に導波された光30
1は、図7に示す様に、周期的電流狭窄層109によっ
て導波路204とカップリングする。注入されたキャリ
ア密度に対して移行率100%となるように設定されて
いるので、完全結合長だけ導波すると移行率100%で
導波路204へ移る(電界分布を302で示した)。第
2コア層104を通過したキャリアは第1コア層102
にも流れ込むが、キャリアの拡散効果やキャリアの注入
効率が低い(第1コア層102にはpn接合はないた
め)ために第1コア層102では屈折率は変調されな
い。
Therefore, the light 30 guided to the waveguide 205
1 is coupled to the waveguide 204 by the periodic current confinement layer 109, as shown in FIG. Since the transition rate is set to be 100% with respect to the injected carrier density, the waveguide moves to the waveguide 204 at the transition rate of 100% when guided by the complete coupling length (the electric field distribution is indicated by 302). The carriers that have passed through the second core layer 104
However, the refractive index is not modulated in the first core layer 102 because of the low carrier diffusion effect and low carrier injection efficiency (because the first core layer 102 has no pn junction).

【0047】領域2は利得領域になっているため光増幅
のみが行われ、光強度が大きくなる(電界分布を303
で示した)。次に、導波光304が進行する領域3で
は、領域1と同様に導波路204から導波路205に移
行し、無反射端面111を介して外部へ出力される。領
域2はキャリア注入に関係なく、カップルしないので所
望の光増幅をするためにキャリア注入量やデバイス長を
選ぶことができる。
Since the region 2 is a gain region, only light amplification is performed and the light intensity is increased (the electric field distribution is 303
). Next, in the region 3 where the guided light 304 travels, the light travels from the waveguide 204 to the waveguide 205 similarly to the region 1, and is output to the outside via the non-reflective end face 111. Since the region 2 does not couple regardless of the carrier injection, the carrier injection amount and the device length can be selected for a desired optical amplification.

【0048】本実施例ではn基板を用いたがキャリアに
よって拡散長が異なるのでp基板を用いた方が有利なこ
ともある。
In this embodiment, the n-substrate is used, but since the diffusion length varies depending on the carrier, it may be more advantageous to use the p-substrate.

【0049】[0049]

【実施例4】図9は本発明の第4の実施例の模式図であ
る。周期的電流狭窄層109´が第2クラッド層103
´中に設定されている点が、第3の実施例とは異なって
いる。
Embodiment 4 FIG. 9 is a schematic view of a fourth embodiment of the present invention. The periodic current confinement layer 109 ′ is
The difference between the third embodiment and the third embodiment is that they are set in.

【0050】この結果、 1)キャリア注入時に第2コア層104におけるキャリ
ア分布が、同じグレーティングパターンを用いても第3
実施例とは異なる、すなわち実効的なグレーティングが
異なること、 2)周期的電流狭窄層109´の位置によっては第1コ
ア層102にもキャリア分布を誘起すること、 3)製作上、再成長で利得層104を形成するため第3
実施例よりも高度な製作技術を必要とすること、 などの結果をもたらす。
As a result, 1) the carrier distribution in the second core layer 104 at the time of carrier injection is the third even if the same grating pattern is used.
Different from the embodiment, that is, the effective grating is different. 2) Carrier distribution is induced also in the first core layer 102 depending on the position of the periodic current confinement layer 109 '. 3) Regrowth in manufacturing. Third to form the gain layer 104
It requires a more advanced manufacturing technique than the embodiment, and the like.

【0051】2)を積極的に利用し、第1コア層102
を利得媒質にすることでよりカップリングを大きくする
ことができるが、非キャリア注入時には損失媒質になる
可能性がある。動作原理は第3実施例と同じである。
By positively utilizing 2), the first core layer 102
Although the coupling can be further increased by using the gain medium as a gain medium, it may become a loss medium at the time of non-carrier injection. The operating principle is the same as in the third embodiment.

【0052】[0052]

【実施例5】第3、第4実施例では、光アンプ部のコア
層104はバルクのAlGaAsを用いたが量子井戸層
(QW)を用いてもよい。図10はこの場合の層構成の
一例の各層のAl含有率を示す。第2コア層をAl0.2
Ga0.8As(障壁層)・GaAs(井戸層)の5対か
らなる多重量子井戸構造104aとしている。この結
果、利得スペクトルは第3、第4実施例に比べ狭帯域化
できるとともに、利得の大きさも大きくすることができ
る。図11は、キャリア注入レベルを同等にしたときの
バルクの利得スペクトル701および多重量子井戸の利
得スペクトル702を模式的に表したものである。
Embodiment 5 In the third and fourth embodiments, bulk AlGaAs is used for the core layer 104 of the optical amplifier section, but a quantum well layer (QW) may be used. FIG. 10 shows the Al content of each layer in an example of the layer configuration in this case. The second core layer is made of Al 0.2
The multiple quantum well structure 104a includes five pairs of Ga 0.8 As (barrier layer) and GaAs (well layer). As a result, the gain spectrum can be narrowed as compared with the third and fourth embodiments, and the magnitude of the gain can be increased. FIG. 11 schematically shows a gain spectrum 701 of a bulk and a gain spectrum 702 of a multiple quantum well when carrier injection levels are equalized.

【0053】また、第2コア層として歪量子井戸層を用
いることで、TEモードおよびTMモードに等しい利得
を与える(偏波無依存LDA)ことも可能である。
Further, by using a strained quantum well layer as the second core layer, it is possible to provide a gain equal to the TE mode and the TM mode (polarization independent LDA).

【0054】次に、本発明の装置を光通信ネットワーク
へ適用した実施例について説明する。伝送路形態がバス
型、スター型あるいはループ型の光通信ネットワークに
おいて、光を分岐して情報を取り出す際、分岐方法およ
び分岐数に応じた光増幅器が必要になる。
Next, an embodiment in which the device of the present invention is applied to an optical communication network will be described. In an optical communication network of a bus type, a star type or a loop type, when light is branched and information is extracted, an optical amplifier corresponding to the branching method and the number of branches is required.

【0055】[0055]

【実施例6】図12は本発明の装置を光ブースタアンプ
として使用する場合の適用例である。400はバスライ
ン、401および402は光リピータ、403〜406
は光ノード、407〜410は能動型光スイッチであ
る。光リピータ401および402が本発明の装置を含
んでおり、分岐毎にロスするパワーを補うために用いら
れている。通常は光リピータ401、402と光スイッ
チ407〜410は連動しており、分岐数に応じた増幅
を光リピータ401あるいは402で行い、増幅が行わ
れているときはスイッチは常にノード側に開いている。
Embodiment 6 FIG. 12 shows an application example in which the device of the present invention is used as an optical booster amplifier. 400 is a bus line, 401 and 402 are optical repeaters, 403 to 406
Is an optical node, and 407 to 410 are active optical switches. Optical repeaters 401 and 402 contain the apparatus of the present invention and are used to compensate for the power lost per branch. Normally, the optical repeaters 401 and 402 and the optical switches 407 to 410 are linked, and amplification according to the number of branches is performed by the optical repeaters 401 and 402. When amplification is performed, the switches are always opened to the node side. I have.

【0056】なんらかの理由で光アンプにトラブルが生
じた場合には、光アンプの供給電源が切れると同時に、
能動型光スイッチもクローズし、バスライン400上の
光信号は損失を受けることなく通過する。すなわち、フ
ェイルセーフ機能が働く。
When a trouble occurs in the optical amplifier for some reason, the power supply to the optical amplifier is cut off and
The active optical switch is also closed, and the optical signal on the bus line 400 passes without loss. That is, the fail-safe function operates.

【0057】[0057]

【実施例7】図13は本発明の装置をブースタアンプ+
スイッチとして使用する場合の適用例である。500は
光伝送路、501は本実施例の装置を含む光アンプ/光
スイッチ、502はスター型光スイッチ、503〜50
7は光ノードである。
[Embodiment 7] FIG. 13 shows a device according to the present invention in which a booster amplifier +
This is an application example when used as a switch. 500 is an optical transmission line, 501 is an optical amplifier / optical switch including the device of the present embodiment, 502 is a star type optical switch, and 503 to 50
7 is an optical node.

【0058】ブースタアンプとしての機能は第6実施例
の場合と同じである。各端局が発信するときは、光アン
プ/光スイッチ501の電流を切ることで単なる透過デ
バイスとなる。したがって、たとえば、送信、受信を交
互に行うピンポン通信のネットワークを容易に組むこと
ができる。
The function as a booster amplifier is the same as that of the sixth embodiment. When each terminal station transmits, the current is simply turned off by turning off the current of the optical amplifier / switch 501. Therefore, for example, a ping-pong communication network in which transmission and reception are alternately performed can be easily formed.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。The effects of the present invention are as follows.

【0060】1)光スイッチ、光アンプ、光変調器、光
合流分岐器がモノリシックに集積化さ れうるため、小
型かつ高機能になりうる。 2)光アンプ等の能動デバイスが故障した場合のフェイ
ルセーフが自動的に行われる。 3)他デバイスとの集積化が容易である。
1) Since the optical switch, the optical amplifier, the optical modulator, and the optical multiplexing / branching device can be monolithically integrated, the device can be small in size and high in function. 2) When an active device such as an optical amplifier fails, fail-safe operation is automatically performed. 3) Easy integration with other devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置の第1実施例の模式的断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of the apparatus of the present invention.

【図2】第1実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the first embodiment.

【図3】第1実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the first embodiment.

【図4】本発明の装置の第2実施例の層構成を説明する
図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a layer configuration of a second embodiment of the device of the present invention.

【図5】本発明の装置の第3実施例の模式的断面図。FIG. 5 is a schematic sectional view of a third embodiment of the device of the present invention.

【図6】第3実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the third embodiment.

【図7】第3実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the third embodiment.

【図8】第3実施例の横断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of the third embodiment.

【図9】本発明の装置の第4実施例の模式的断面図。FIG. 9 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of the device of the present invention.

【図10】本発明の装置の第5実施例の層構成を説明す
る図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a layer configuration of a fifth embodiment of the device of the present invention.

【図11】第2及び第5実施例の利得スペクトルの模式
図。
FIG. 11 is a schematic diagram of a gain spectrum according to the second and fifth embodiments.

【図12】本発明の装置を適用した光通信システムの実
施例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of an optical communication system to which the device of the present invention is applied.

【図13】本発明の装置を適用した光通信システムの実
施例を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of an optical communication system to which the device of the present invention is applied.

【図14】従来例を示す斜視図。FIG. 14 is a perspective view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100 基板 11、101 第1クラッド層 12、102 第1コア層 13、103、103´ 第2クラッド層 14、105 第3クラッド層 15、15a、104、104a 第2コア層 16 第4クラッド層 17、106 コンタクト層 18、107 正電極 19、108 負電極 20 グレーティング 21、110 先球光ファイバ 22、111 無反射膜 24、25、204、205 光導波路 109、109´ 周期的電流狭窄層 350 高抵抗埋め込み層 400 光バスライン 401、402 光リピータ 403〜406、503〜507 光ノード 407〜410 能動型光スイッチ 500 光伝送路 501 光アンプ/光スイッチ 502 スターカプラ 10, 100 Substrate 11, 101 First cladding layer 12, 102 First core layer 13, 103, 103 'Second cladding layer 14, 105 Third cladding layer 15, 15a, 104, 104a Second core layer 16 Fourth cladding Layer 17, 106 Contact layer 18, 107 Positive electrode 19, 108 Negative electrode 20 Grating 21, 110 Spherical optical fiber 22, 111 Non-reflective film 24, 25, 204, 205 Optical waveguide 109, 109 'Periodical current confinement layer 350 High resistance buried layer 400 Optical bus line 401, 402 Optical repeater 403-406, 503-507 Optical node 407-410 Active optical switch 500 Optical transmission line 501 Optical amplifier / optical switch 502 Star coupler

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−248097(JP,A) 特開 平2−63012(JP,A) 特開 平2−263491(JP,A) 特開 平3−174503(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 2/00 H01S 5/30 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-248097 (JP, A) JP-A-2-63012 (JP, A) JP-A-2-2631491 (JP, A) JP-A-3-174503 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 2/00 H01S 5/30

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、少なくとも第1クラッド
層、第1コア層、第2クラッド層、第3クラッド層、第
2コア層および第4クラッド層を積層した二重光導波路
構造を有する導波型光デバイスであって、導波方向に複
数領域に分割されているとともに、該領域のうち少なく
とも1つの領域では前記第2クラッド層および第3クラ
ッド層の間に屈折率変調層を有し、前記複数領域それぞ
れにおいて前記第1コア層あるいは前記第2コア層にキ
ャリアを注入する手段を有する集積型光デバイスが複数
の端局を有するバス型の光伝送路上に配置され、前記第
1コア層あるいは前記第2コア層にキャリア非注入時に
は、前記集積型光デバイスへの入射光がそのまま出力さ
れることを特徴とする光通信ネットワーク。
1. A double optical waveguide structure in which at least a first clad layer, a first core layer, a second clad layer, a third clad layer, a second core layer, and a fourth clad layer are laminated on a semiconductor substrate. A waveguide type optical device, which is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and has a refractive index modulation layer between the second clad layer and the third clad layer in at least one of the regions. An integrated optical device having means for injecting carriers into the first core layer or the second core layer in each of the plurality of regions is arranged on a bus-type optical transmission path having a plurality of terminal stations; An optical communication network, wherein, when carriers are not injected into a core layer or the second core layer, light incident on the integrated optical device is output as it is.
【請求項2】半導体基板上に、少なくとも第1クラッド
層、第1コア層、第2クラッド層、第3クラッド層、第
2コア層および第4クラッド層を積層した二重光導波路
構造を有する導波型光デバイスであって、導波方向に複
数領域に分割されているとともに、該領域のうち少なく
とも1つの領域では前記第2クラッド層および第3クラ
ッド層の間に屈折率変調層を有し、前記複数領域それぞ
れにおいて前記第1コア層あるいは前記第2コア層にキ
ャリアを注入する手段を有する集積型光デバイスが複数
の端局を有するスター型の光伝送路上に配置され、前記
第1コア層あるいは前記第2コア層にキャリア非注入時
には、前記集積型光デバイスへの入射光がそのまま出力
されることを特徴とする光通信ネットワーク。
2. A double optical waveguide structure in which at least a first clad layer, a first core layer, a second clad layer, a third clad layer, a second core layer, and a fourth clad layer are laminated on a semiconductor substrate. A waveguide type optical device, which is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and has a refractive index modulation layer between the second clad layer and the third clad layer in at least one of the regions. An integrated optical device having means for injecting carriers into the first core layer or the second core layer in each of the plurality of regions is disposed on a star-type optical transmission path having a plurality of terminal stations; An optical communication network, wherein, when carriers are not injected into a core layer or the second core layer, light incident on the integrated optical device is output as it is.
【請求項3】半導体基板上に、少なくとも第1導電型の
第1クラッド層、第1導電型の第1コア層、第1導電型
の第2クラッド層、第2コア層および第2導電型の第3
クラッド層を積層した二重光導波路構造を有する導波型
光デバイスであって、導波方向に複数領域に分割されて
いるとともに、該分割領域のうち少なくとも1つの領域
では前記第2クラッド層中あるいは第3クラッド層中あ
るいはその両方に周期的屈折率変調層を有し、該周期的
屈折率変調層によって前記二重導波路の光分布を制御
し、該周期的屈折率変調層が、それに近接する前記クラ
ッド層と同一の屈折率を有する物質からなり、かつその
導電型が前記クラッド層のそれと異なる領域と同じ領域
とを周期的に有し、該複数領域に独立にキャリアを注入
する手段を有することを特徴とする集積型光デバイス。
3. A semiconductor device, comprising: a first conductive type first clad layer, a first conductive type first core layer, a first conductive type second clad layer, a second core layer, and a second conductive type. The third
What is claimed is: 1. A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a clad layer is laminated, wherein the optical device is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and at least one of the divided regions is formed in the second clad layer. Alternatively, the periodic refractive index modulation layer is provided in the third cladding layer or both, and the periodic refractive index modulation layer controls the light distribution of the double waveguide, and the periodic refractive index modulation layer has Means made of a substance having the same refractive index as that of the adjacent cladding layer and having a region different in conductivity type from that of the cladding layer and the same region periodically, and injecting carriers into the plurality of regions independently. An integrated optical device, comprising:
【請求項4】入射光に対し前記第2コア層が利得媒質で
あることを特徴とする請求項3記載の集積型光デバイ
ス。
4. The integrated optical device according to claim 3, wherein said second core layer is a gain medium for incident light.
【請求項5】半導体基板上に、少なくとも第1導電型の
第1クラッド層、第1導電型の第1コア層、第1導電型
の第2クラッド層、第2コア層および第2導電型の第3
クラッド層を積層した二重光導波路構造を有する導波型
光デバイスであって、導波方向に複数領域に分割されて
いるとともに、該分割領域のうち少なくとも1つの領域
では前記第2クラッド層中あるいは第3クラッド層中あ
るいはその両方に周期的屈折率変調層を有し、該周期的
屈折率変調層にキャリア非注入時には、該導波型光デバ
イスへの入射光がそのまま出力されるように前記二重導
波路の光分布を制御し、入射光に対し前記第2コア層が
利得媒質であることを特徴とする集積型光デバイス。
5. A semiconductor substrate having at least a first cladding layer of a first conductivity type, a first core layer of a first conductivity type, a second cladding layer of a first conductivity type, a second core layer, and a second conductivity type. The third
What is claimed is: 1. A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a clad layer is laminated, wherein the optical device is divided into a plurality of regions in a waveguide direction, and at least one of the divided regions is formed in the second clad layer. Alternatively, a periodic refractive index modulation layer is provided in the third cladding layer or both, and when the carrier is not injected into the periodic refractive index modulation layer , the waveguide type optical device is not used.
An integrated optical device, wherein the light distribution of the double waveguide is controlled so that light incident on the chair is output as it is, and the second core layer is a gain medium for the incident light.
【請求項6】請求項3、4または5記載の集積光デバイ
スが複数の端局を有するバス型の光伝送路上に配置さ
れ、前記周期的屈折率変調層にキャリア非注入時には、
該集積光デバイスへの入射光がそのまま出力されること
を特徴とする光通信ネットワーク。
6. The integrated optical device according to claim 3, 4 or 5, wherein the integrated optical device is arranged on a bus-type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and when no carrier is injected into the periodic refractive index modulation layer,
An optical communication network wherein light incident on the integrated optical device is output as it is.
【請求項7】請求項3、4または5記載の集積光デバイ
スが複数の端局を有するスター型の光伝送路上に配置さ
れ、前記周期的屈折率変調層にキャリア非注入時には、
該集積光デバイスへの入射光がそのまま出力されること
を特徴とする光通信ネットワーク。
7. An integrated optical device according to claim 3, which is arranged on a star-type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and wherein no carrier is injected into said periodic refractive index modulation layer.
An optical communication network wherein light incident on the integrated optical device is output as it is.
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