JP3428501B2 - Semiconductor optical amplifier and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor optical amplifier and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる半導体光増幅器およびその製造方法に関し、
特に、量子井戸構造を有し、光増幅利得に偏光依存性が
ない半導体光増幅器およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical amplifier used in an optical communication system and its manufacturing method,
In particular, the present invention relates to a semiconductor optical amplifier having a quantum well structure and having no polarization dependence in optical amplification gain, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体光増幅器は、入力信号光を増幅し
て出力する機能を有しており、この機能により、光ファ
イバ通信システムにおいて、減衰した入力信号光を増幅
する損失補償用途、および、入力信号光をオン・オフす
る光ゲート素子用途として注目されている。このような
用途においては、半導体光増幅器における光増幅利得に
偏光依存性のないことが非常に重要である。ここで、偏
光依存性がないとは、入力信号光がTE偏光(活性層に
対して平行な偏光)やTM偏光(活性層に対して垂直な
偏光)であっても、同じ光増幅利得で入力信号光を増幅
することである。
2. Description of the Related Art A semiconductor optical amplifier has a function of amplifying and outputting an input signal light. With this function, a loss compensation application for amplifying an attenuated input signal light in an optical fiber communication system, and It is drawing attention as an optical gate device application for turning on / off the input signal light. In such applications, it is very important that the optical amplification gain of the semiconductor optical amplifier has no polarization dependence. Here, there is no polarization dependence, even if the input signal light is TE polarized light (polarized light parallel to the active layer) or TM polarized light (polarized light perpendicular to the active layer), the same optical amplification gain is obtained. It is to amplify the input signal light.

【0003】一般に、半導体光増幅器は、光通信システ
ム用光源として用いられている埋め込み構造型半導体レ
ーザと類似の構造であり、進行波型構造の半導体光増幅
器は、光増幅利得の偏光依存性を改善するために、電流
を注入したときのレーザ発振動作を抑制する反射防止膜
や窓構造等の端面反射防止措置が施されている。
Generally, a semiconductor optical amplifier has a structure similar to a buried structure type semiconductor laser used as a light source for an optical communication system, and a traveling wave type semiconductor optical amplifier has a polarization dependence of an optical amplification gain. In order to improve, end face anti-reflection measures such as an anti-reflection film and a window structure for suppressing laser oscillation operation when current is injected are taken.

【0004】しかし、半導体光増幅器は、半導体レーザ
に用いられる活性層と同様に、幅が1.5μm程度で厚
さが0.1μm程度の活性層を用いた場合には、導波路
形状の異方性に基づいてTE偏光とTM偏光に対する活
性層への光閉じ込め係数が異なるので、TE偏光に対す
る光増幅利得がTM偏光に対する光増幅利得より高くな
り、偏光依存性を有するといった問題があった。
However, the semiconductor optical amplifier has a different waveguide shape when an active layer having a width of about 1.5 μm and a thickness of about 0.1 μm is used, like the active layer used for a semiconductor laser. Since the optical confinement coefficients for the TE polarized light and the TM polarized light in the active layer are different based on the directionality, the optical amplification gain for the TE polarized light is higher than the optical amplification gain for the TM polarized light, and there is a problem of polarization dependency.

【0005】このTE偏光に対する光増幅利得を抑制
し、光増幅利得の偏光依存性をなくすために、様々な半
導体光増幅器が提案されてきた。第一従来例として、活
性層の断面形状を横幅と厚さのほぼ等しい矩形状とした
バルク活性層を用いることにより、偏光無依存動作を実
現することができる半導体光増幅器が提案されている。
しかし、この半導体光増幅器においては、活性導波路が
シングルモード条件を満たすように、横幅および厚さを
0.5μm程度以下に狭くする必要があり、このような
狭い活性層幅を高均一に実現することは、極めて高度の
プロセス技術を必要とするので、実用的でない。
Various semiconductor optical amplifiers have been proposed in order to suppress the optical amplification gain for the TE polarized light and eliminate the polarization dependence of the optical amplification gain. As a first conventional example, there has been proposed a semiconductor optical amplifier that can realize polarization-independent operation by using a bulk active layer in which the cross-sectional shape of the active layer is a rectangular shape having substantially the same width and thickness.
However, in this semiconductor optical amplifier, it is necessary to narrow the lateral width and thickness to about 0.5 μm or less so that the active waveguide satisfies the single mode condition, and such a narrow active layer width can be realized highly uniformly. Doing so is impractical as it requires extremely sophisticated process technology.

【0006】また、第二従来例として、活性層をバルク
構造から多重量子井戸構造に変更した半導体光増幅器が
提案されている。このようにすることにより、注入電流
に対する利得係数が高くなるので、半導体光増幅器の利
得が増加する。なお、この半導体光増幅器においては、
価電子帯バンド構造の変化により、一般に、半導体光増
幅器の重要なパラメータである雑音指数を4dB程度に
低くできる。しかし、この多重量子井戸構造活性層を有
する半導体光増幅器は、通常、導波路形状のみならず価
電子帯でのバンド分裂の効果により、TE偏光に対する
利得も大きくなってしまうので、光増幅利得の偏光依存
性を完全になくすことはできない。
As a second conventional example, there has been proposed a semiconductor optical amplifier in which the active layer is changed from a bulk structure to a multiple quantum well structure. By doing so, the gain coefficient with respect to the injected current is increased, and the gain of the semiconductor optical amplifier is increased. In this semiconductor optical amplifier,
By changing the valence band structure, the noise figure, which is an important parameter of the semiconductor optical amplifier, can be lowered to about 4 dB. However, in the semiconductor optical amplifier having the active layer with the multiple quantum well structure, the gain for TE polarized light is usually increased due to the effect of band splitting in the valence band as well as in the waveguide shape. The polarization dependence cannot be completely eliminated.

【0007】また、第三従来例として、光増幅利得の偏
光無依存化を実現するために、活性層に伸張歪を用いた
半導体光増幅器が提案されており、具体的には、量子井
戸の井戸またはバリアに伸張歪を導入した半導体光増幅
器や、圧縮歪と伸張歪を多重量子井戸内に交互に導入し
て、TE偏光およびTM偏光に対する利得を制御するこ
とのできる半導体光増幅器などがある。これらの半導体
光増幅器のうち、特に、多重量子井戸構造の量子井戸に
伸張歪を導入した半導体光増幅器が有望である。
As a third conventional example, a semiconductor optical amplifier using extension strain in the active layer has been proposed in order to realize polarization independent optical amplification gain. There are a semiconductor optical amplifier in which extension strain is introduced into a well or a barrier, and a semiconductor optical amplifier in which compressive strain and extension strain are alternately introduced into multiple quantum wells to control gains for TE polarized light and TM polarized light. . Among these semiconductor optical amplifiers, a semiconductor optical amplifier in which tensile strain is introduced into a quantum well having a multiple quantum well structure is particularly promising.

【0008】しかし、光ファイバ通信で広く用いられて
いるInGaAsP/InGaAsP量子井戸構造を用
いた波長1.55μm帯素子においては、量子井戸に加
えることができる伸張歪量には限度があり、十分な効果
を得ることができない。このため、特開平4−2718
3号にて開示された技術として、バリアに伸張歪を加え
る方法が提案されているが、広い注入電流範囲での偏光
無依存動作を達成するには至っていない。
However, in the 1.55 μm wavelength band device using the InGaAsP / InGaAsP quantum well structure widely used in optical fiber communication, there is a limit to the amount of extension strain that can be added to the quantum well, which is sufficient. You can't get the effect. For this reason, JP-A-4-2718
As a technique disclosed in No. 3, a method of applying extension strain to a barrier has been proposed, but it has not yet achieved polarization independent operation in a wide injection current range.

【0009】また、第四従来例として、TE偏光に対し
て利得の高い半導体光増幅器とTM偏光に対して利得の
高い半導体光増幅器を、直列または並列に接続して、系
全体で偏光無依存動作を実現する半導体光増幅器が提案
されている。ここで、この特性の異なる半導体光増幅器
を接続する半導体光増幅器としては、独立した二個の半
導体光増幅器を組み合わせたものの他に、一個の半導体
光増幅器の中に両者を集積した半導体光増幅器も提案さ
れている。
As a fourth conventional example, a semiconductor optical amplifier having a high gain for TE polarized light and a semiconductor optical amplifier having a high gain for TM polarized light are connected in series or in parallel so that the entire system is polarization independent. A semiconductor optical amplifier that realizes the operation has been proposed. Here, as a semiconductor optical amplifier for connecting the semiconductor optical amplifiers having different characteristics, in addition to a combination of two independent semiconductor optical amplifiers, there is also a semiconductor optical amplifier in which both are integrated in one semiconductor optical amplifier. Proposed.

【0010】具体的には、特開平10−154841に
て開示された技術として、断面における横幅が厚さより
大きな活性層を有する領域と、逆に厚さが横幅より大き
な活性層を有する領域を有し、各領域に独立して注入す
る電流を制御することにより偏光無依存動作を行なうこ
とができる半導体光増幅器が提案されている。しかし、
横幅の広い活性層と横幅の狭い活性層を直列に集積する
構成の半導体光増幅器においては、各々の活性層に注入
する電流を制御できるという利点はあるが、制御電流が
増えるという問題があった。
Specifically, as the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-154841, there is a region having an active layer having a lateral width larger than the thickness and a region having an active layer having a thickness larger than the lateral width. However, there has been proposed a semiconductor optical amplifier capable of performing polarization-independent operation by controlling the current to be injected into each region independently. But,
In a semiconductor optical amplifier having a structure in which a wide lateral active layer and a narrow lateral active layer are integrated in series, there is an advantage that the current injected into each active layer can be controlled, but there is a problem that the control current increases. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決すべくなされたものであり、半導体光増幅器、特
に、量子井戸構造を有する半導体光増幅器において、単
一の注入電流で広い注入電流範囲にわたって偏光無依存
動作を行なうことができる半導体光増幅器およびその製
造方法の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in a semiconductor optical amplifier, particularly in a semiconductor optical amplifier having a quantum well structure, a wide injection is performed with a single injection current. An object of the present invention is to provide a semiconductor optical amplifier capable of performing polarization-independent operation over a current range and a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項1記載の半導体光増幅器は、
半導体基板のストライプ状の突部上面に形成された第一
活性層,この第一活性層の下部に突設され、前記半導体
基板の突部に設けられた溝に埋設された第二活性層,前
記第一活性層の上部に突設された第三活性層,少なくと
も前記半導体基板の上部と第一活性層の両端面を覆う電
流ブロック層,前記第三活性層の少なくとも一部と接触
するクラッド層及びこのクラッド層上部に形成されたキ
ャップ層を少なくとも有するとともに、前記第一活性
層,第二活性層及び第三活性層の前記ストライプ方向の
端面である光入力部および光出力部において反射防止膜
を少なくとも備え、かつ、前記第一活性層,第二活性層
及び第三活性層に電流を注入する手段を備えている半導
体光増幅器であって、前記第二活性層および前記第三活
性層の横幅を前記第一活性層の横幅より狭くした構成と
してある。
In order to achieve the above object, a semiconductor optical amplifier according to claim 1 of the present invention comprises:
A first active layer formed on the upper surface of a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate; a second active layer protruding below the first active layer and embedded in a groove provided in the protrusion of the semiconductor substrate; A third active layer projecting above the first active layer, a current blocking layer covering at least the upper portion of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, and a clad contacting at least a part of the third active layer. Layer and at least a cap layer formed on the cladding layer, and antireflection at the light input portion and the light output portion which are end faces in the stripe direction of the first active layer, the second active layer and the third active layer. A semiconductor optical amplifier comprising at least a film, and means for injecting current into the first active layer, the second active layer and the third active layer, the second active layer and the third active layer The width of the above It is constituted that narrower than the width of the active layer.

【0013】このように、第一活性層,第二活性層及び
第三活性層を形成することにより、集合活性層(以下、
第一活性層,第二活性層及び第三活性層を一体の活性層
として説明するときは、集合活性層と総称する。)に等
方性が導入され、半導体光増幅器の光増幅利得が等方性
を有し、光増幅利得の偏光依存性が改善される。これに
より、半導体光増幅器は、偏光無依存動作を行なうこと
ができるとともに、例えば、第一活性層の横幅を長辺と
し各活性層の厚さの合計を短辺とした矩形状のバルク活
性層に比べて、集合活性層の断面積を小さくできるの
で、シングルモード条件を維持できる。
By thus forming the first active layer, the second active layer and the third active layer, the collective active layer (hereinafter, referred to as
When the first active layer, the second active layer, and the third active layer are described as an integrated active layer, they are collectively referred to as a collective active layer. ) Is introduced, the optical amplification gain of the semiconductor optical amplifier is isotropic, and the polarization dependence of the optical amplification gain is improved. As a result, the semiconductor optical amplifier can perform polarization-independent operation, and, for example, has a rectangular bulk active layer having a horizontal width of the first active layer as a long side and a total thickness of each active layer as a short side. Since the cross-sectional area of the collective active layer can be made smaller than that of, the single mode condition can be maintained.

【0014】本発明における請求項2記載の半導体光増
幅器は、半導体基板のストライプ状の突部の上部に形成
した第一クラッド層または第一電流ブロック層,この第
一クラッド層または第一電流ブロック層の上部に形成さ
れた第一活性層,この第一活性層の下部に突設され、前
記第一クラッド層または第一電流ブロック層に設けられ
た溝に埋設された第二活性層,前記第一活性層の上部に
突設された第三活性層,この第三活性層の上面を覆う第
二クラッド層,少なくとも前記半導体基板の上部と第一
活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第二クラッ
ド層の少なくとも一部と接触するクラッド層及びこのク
ラッド層上部に形成されたキャップ層を少なくとも有す
るとともに、前記第一活性層,第二活性層及び第三活性
層の前記ストライプ方向の端面である光入力部および光
出力部において反射防止膜を少なくとも備え、かつ、前
記第一活性層,第二活性層及び第三活性層に電流を注入
する手段を備えている半導体光増幅器であって、前記第
二活性層および前記第三活性層の横幅を前記第一活性層
の横幅より狭くした構成としてある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor optical amplifier in which a first clad layer or a first current block layer formed on a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate, the first clad layer or the first current block. A first active layer formed on the upper part of the layer, a second active layer projecting on the lower part of the first active layer and embedded in a groove provided in the first cladding layer or the first current blocking layer, A third active layer projecting above the first active layer, a second cladding layer covering the upper surface of the third active layer, a current blocking layer covering at least the upper part of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, At least a clad layer in contact with at least a part of the second clad layer and a cap layer formed on the clad layer are provided, and the strike of the first active layer, the second active layer and the third active layer is performed. Semiconductor optical amplifier including at least an antireflection film in the light input portion and the light output portion, which are end faces in the direction, and means for injecting current into the first active layer, the second active layer, and the third active layer. The lateral width of the second active layer and the third active layer is narrower than the lateral width of the first active layer.

【0015】このようにすることにより、第二活性層が
第一電流ブロック層に埋設されたときは、第二活性層の
両側が絶縁されるので、無効電流を低減することがで
き、TM偏光の光増幅利得を高くすることができる。ま
た、第二活性層が第一クラッド層に埋設され、第一クラ
ッド層の材質として、導電型の材質を用いることによ
り、例えば、第一活性層の厚さに対する横幅の割合が大
きく、かつ、第二活性層の横幅に対する第一活性層の横
幅の割合が大きいために、注入電流が第一活性層の中央
部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流れないといっ
た現象が発生する場合であっても、第一クラッド層を介
して両端部に電流を注入できるので、第一活性層の光増
幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the second active layer is buried in the first current blocking layer, both sides of the second active layer are insulated, so that the reactive current can be reduced and the TM polarized light can be reduced. The optical amplification gain can be increased. Further, the second active layer is embedded in the first cladding layer, by using a conductive type material as the material of the first cladding layer, for example, the ratio of the width to the thickness of the first active layer is large, and When the ratio of the lateral width of the first active layer to the lateral width of the second active layer is large, the injection current flows intensively in the central portion of the first active layer and hardly flows to both ends. Even if there is, a current can be injected into both ends through the first cladding layer, so that it is possible to prevent a decrease in optical amplification gain of the first active layer.

【0016】本発明における請求項3記載の半導体光増
幅器は、半導体基板のストライプ状の突部の上部に形成
した第一クラッド層または第一電流ブロック層,この第
一クラッド層または第一電流ブロック層の上部に形成さ
れた第一活性層,この第一活性層の下部に突設され、前
記第一クラッド層または第一電流ブロック層に設けられ
た溝に埋設された第二活性層,前記第一活性層の上部に
突設された第三活性層,この第三活性層の上面を覆う第
二クラッド層,少なくともこの第二クラッド層の両端面
と前記第三活性層の両端面を覆う第三クラッド層または
第二電流ブロック層,少なくとも前記半導体基板の上部
と第一活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第二
クラッド層の少なくとも一部と接触するクラッド層及び
このクラッド層上部に形成されたキャップ層を少なくと
も有するとともに、前記第一活性層,第二活性層及び第
三活性層の前記ストライプ方向の端面である光入力部お
よび光出力部において反射防止膜を少なくとも備え、か
つ、前記第一活性層,第二活性層及び第三活性層に電流
を注入する手段を備えている半導体光増幅器であって、
前記第二活性層および前記第三活性層の横幅を前記第一
活性層の横幅より狭くした構成としてある。
According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor optical amplifier, a first clad layer or a first current block layer formed on a stripe-shaped projection of a semiconductor substrate, the first clad layer or the first current block is provided. A first active layer formed on the upper part of the layer, a second active layer projecting on the lower part of the first active layer and embedded in a groove provided in the first cladding layer or the first current blocking layer, A third active layer protruding above the first active layer, a second clad layer covering the upper surface of the third active layer, at least both end faces of the second clad layer and both end faces of the third active layer. A third clad layer or a second current block layer, a current block layer covering at least the upper portion of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, a clad layer in contact with at least a part of the second clad layer, and on this clad layer At least a cap layer formed on the first active layer, the second active layer and the third active layer, and at least an antireflection film in the light input portion and the light output portion which are end faces in the stripe direction, and A semiconductor optical amplifier comprising means for injecting current into the first active layer, the second active layer and the third active layer,
The widths of the second active layer and the third active layer are narrower than the width of the first active layer.

【0017】このようにすることにより、第三活性層が
第二電流ブロック層に埋設されたときは、第三活性層の
両側が絶縁されるので、無効電流を低減することがで
き、TM偏光の光増幅利得を高くすることができる。ま
た、第三活性層が第三クラッド層に埋設され、第三クラ
ッド層の材質として、導電型の材質を用いることによ
り、例えば、第一活性層の厚さに対する横幅の割合が大
きく、かつ、第三活性層の横幅に対する第一活性層の横
幅の割合が大きいために、注入電流が第一活性層の中央
部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流れないといっ
た現象が発生する場合であっても、第三クラッド層を介
して両端部に電流を注入できるので、第一活性層の光増
幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the third active layer is buried in the second current blocking layer, both sides of the third active layer are insulated, so that the reactive current can be reduced, and the TM polarized light can be reduced. The optical amplification gain can be increased. Further, the third active layer is embedded in the third clad layer, and by using a conductive type material as the material of the third clad layer, for example, the ratio of the lateral width to the thickness of the first active layer is large, and In the case where the ratio of the width of the first active layer to the width of the third active layer is large, the injected current flows intensively in the central part of the first active layer and hardly flows in both ends. Even if there is, a current can be injected into both ends through the third cladding layer, so that it is possible to prevent a decrease in the optical amplification gain of the first active layer.

【0018】請求項4記載の発明は、請求項1〜請求項
3のいずれかに記載の半導体光増幅器において、前記第
二活性層および前記第三活性層の厚さを前記第一活性層
の厚さより厚くした構成としてある。このようにするこ
とにより、半導体光増幅器は、集合活性層の断面形状を
例えば十字状となるように形成することが可能となり、
偏光による閉じ込め係数の変動を効果的に抑制でき、よ
り完全な偏光無依存動作を行なうことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor optical amplifier according to any one of the first to third aspects, the thickness of the second active layer and the third active layer is set to the first active layer. It is made thicker than the thickness. By doing so, the semiconductor optical amplifier can be formed so that the sectional shape of the collective active layer is, for example, a cross shape,
The fluctuation of the confinement coefficient due to the polarized light can be effectively suppressed, and more complete polarization-independent operation can be performed.

【0019】請求項5記載の発明は、請求項1〜請求項
4のいずれかに記載半導体光増幅器において、前記第一
活性層が伸張歪を有し、かつ、前記第二活性層および第
三活性層が圧縮歪みを有する構成としてある。このよう
にすることにより、集合活性層を形成する際に、断面形
状を完全な対称形状に形成することが困難な場合におい
ても、各活性層の横幅,厚さ及び歪量を適当に調整する
ことにより、半導体光増幅器は、偏光無依存動作を行な
うことができる。例えば、TE偏光に対する利得の高い
第一活性層に、TM偏光に対する利得が向上するように
伸張歪を導入し、さらに、TM偏光に対する利得の高い
第二活性層および第三活性層に、TE偏光に対する利得
が向上するように圧縮歪を導入すれば、集合活性層によ
り完全な等方性を導入することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor optical amplifier according to any one of the first to fourth aspects, the first active layer has tensile strain, and the second active layer and the third active layer are provided. The active layer has a compressive strain. By doing so, when forming the collective active layer, even when it is difficult to form the cross-sectional shape into a completely symmetrical shape, the lateral width, thickness and strain amount of each active layer are appropriately adjusted. As a result, the semiconductor optical amplifier can perform polarization independent operation. For example, tensile strain is introduced into the first active layer having high gain for TE polarized light so that the gain for TM polarized light is improved, and TE polarized light is further added to the second active layer and third active layer having high gain for TM polarized light. If compressive strain is introduced so as to improve the gain with respect to, a complete isotropic property can be introduced into the collective active layer.

【0020】請求項6記載の発明は、請求項1〜請求項
5のいずれかに記載の半導体光増幅器において、前記第
一活性層,第二活性層及び第三活性層のうち、少なくと
も前記第一活性層を多重量子井戸構造とした構成として
ある。このように、少なくとも第一活性層に量子井戸構
造を導入することにより、注入電流に対する利得係数が
高くなるので、半導体光増幅器の利得が増加する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor optical amplifier according to any one of the first to fifth aspects, at least the first active layer, the second active layer, and the third active layer are at least the first active layer. One active layer has a multiple quantum well structure. As described above, by introducing the quantum well structure into at least the first active layer, the gain coefficient with respect to the injection current is increased, so that the gain of the semiconductor optical amplifier is increased.

【0021】なお、断面形状を縦長に形成した第一活性
層および第三活性層に、層数の多い多重量子井戸構造を
形成する場合において、バリアでのエネルギー障壁によ
ってキャリアの注入がこれらの活性層内で不均一になる
ことが懸念されるときは、断面形状が横長の第一活性層
のみを多重量子井戸構造とし、第二活性層および第三活
性層をバルク構造とすることにより、集合活性層全体に
キャリアを均一に注入することができる。特に、第一活
性層と第三活性層をバルク構造とすると、製造プロセス
を削減することもできるので、製造コストの面からもよ
り効果的である。
When a multi-quantum well structure having a large number of layers is formed in the first active layer and the third active layer each having a vertically long cross-sectional shape, carriers are injected by these energy barriers due to the energy barrier. When it is feared that the layers will be non-uniform, the laterally elongated first active layer only has a multi-quantum well structure, and the second and third active layers have a bulk structure. Carriers can be uniformly injected into the entire active layer. In particular, when the first active layer and the third active layer have a bulk structure, the manufacturing process can be reduced, which is more effective in terms of manufacturing cost.

【0022】本発明における請求項7記載の半導体光増
幅器は、半導体基板のストライプ状の突部上面に形成さ
れた第一活性層,この第一活性層の上部に突設された第
三活性層,少なくとも前記半導体基板の上部と第一活性
層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第三活性層の少
なくとも一部と接触するクラッド層及びこのクラッド層
上部に形成されたキャップ層を少なくとも有するととも
に、前記第一活性層と第三活性層の前記ストライプ方向
の端面である光入力部および光出力部において反射防止
膜を少なくとも備え、かつ、前記第一活性層と第三活性
層に電流を注入する手段を備えている半導体光増幅器で
あって、前記第三活性層の横幅を前記第一活性層の横幅
より狭くした構成としてある。
According to a seventh aspect of the present invention, in a semiconductor optical amplifier, a first active layer is formed on the upper surface of a stripe-shaped projection of a semiconductor substrate, and a third active layer is projected on the first active layer. A current blocking layer covering at least the upper part of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, a clad layer in contact with at least a part of the third active layer, and a cap layer formed on the clad layer. A light input portion and a light output portion that are end faces of the first active layer and the third active layer in the stripe direction, each having at least an antireflection film, and injecting a current into the first active layer and the third active layer. In the semiconductor optical amplifier, the width of the third active layer is narrower than that of the first active layer.

【0023】このように、第二活性層を形成する製造プ
ロセスを削減すると、半導体光増幅器の製造コストを低
減することができる。また、このように、第一活性層と
第三活性層を形成することにより、集合活性層(以下、
第一活性層と第三活性層を一体の活性層として説明する
ときも、集合活性層と総称する。)に等方性が導入され
るので、半導体光増幅器の光増幅利得が等方性を有し、
光増幅利得の偏光依存性が改善される。これにより、半
導体光増幅器は、偏光無依存動作を行なうことができる
とともに、例えば、第一活性層の横幅を長辺とし各活性
層の厚さの合計を短辺とした矩形状のバルク活性層に比
べて、集合活性層の断面積を小さくできるので、シング
ルモード条件を維持できる。
By thus reducing the manufacturing process for forming the second active layer, the manufacturing cost of the semiconductor optical amplifier can be reduced. Further, by thus forming the first active layer and the third active layer, the collective active layer (hereinafter,
When the first active layer and the third active layer are described as an integrated active layer, they are collectively referred to as a collective active layer. ) Is introduced, so that the optical amplification gain of the semiconductor optical amplifier is isotropic,
The polarization dependence of the optical amplification gain is improved. As a result, the semiconductor optical amplifier can perform polarization-independent operation, and, for example, has a rectangular bulk active layer having a horizontal width of the first active layer as a long side and a total thickness of each active layer as a short side. Since the cross-sectional area of the collective active layer can be made smaller than that of, the single mode condition can be maintained.

【0024】本発明における請求項8記載の半導体光増
幅器は、半導体基板のストライプ状の突部上面に形成さ
れた第一活性層,この第一活性層の上部に突設された第
三活性層,この第三活性層の上面を覆う第二クラッド
層,少なくともこの第二クラッド層の両端面と前記第三
活性層の両端面を覆う第三クラッド層または第二電流ブ
ロック層,少なくとも前記半導体基板の上部と第一活性
層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第二クラッド層
の少なくとも一部と接触するクラッド層及びこのクラッ
ド層上部に形成されたキャップ層を少なくとも有すると
ともに、前記第一活性層と第三活性層の前記ストライプ
方向の端面である光入力部および光出力部において反射
防止膜を少なくとも備え、かつ、前記第一活性層と第三
活性層に電流を注入する手段を備えている半導体光増幅
器であって、前記第三活性層の横幅を前記第一活性層の
横幅より狭くした構成としてある。
According to a eighth aspect of the present invention, in a semiconductor optical amplifier, a first active layer formed on the upper surface of a stripe-shaped projection of a semiconductor substrate and a third active layer projected on the first active layer are provided. A second clad layer covering the upper surface of the third active layer, a third clad layer or a second current blocking layer covering at least both end surfaces of the second clad layer and both end surfaces of the third active layer, at least the semiconductor substrate Of the first active layer, a current blocking layer covering both upper surfaces of the first active layer and the first active layer, a clad layer in contact with at least a part of the second clad layer, and a cap layer formed on the clad layer. Layer and at least the antireflection film in the light output portion, which is the end face in the stripe direction of the third active layer, and injecting a current into the first active layer and the third active layer A semiconductor optical amplifier comprising means that is the width of the third active layer a structure in which narrower than the width of the first active layer.

【0025】このようにすることにより、第三活性層が
第二電流ブロック層に埋設されたときは、第三活性層の
無効電流を低減することができ、TM偏光の光増幅利得
を高くすることができる。また、第三活性層が第三クラ
ッド層に埋設され、第三クラッド層の材質として、導電
型の材質を用いることにより、例えば、注入電流が第一
活性層の中央部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流
れないといった現象が発生する場合であっても、第三ク
ラッド層を介して両端部に電流を注入できるので、第一
活性層の光増幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the third active layer is buried in the second current blocking layer, the reactive current of the third active layer can be reduced and the optical amplification gain of TM polarized light can be increased. be able to. In addition, the third active layer is embedded in the third clad layer, and by using a conductive type material as the material of the third clad layer, for example, the injection current flows centrally in the first active layer, Even if a phenomenon such that almost no flow occurs at both ends, a current can be injected into both ends through the third cladding layer, so that a decrease in optical amplification gain of the first active layer can be prevented. .

【0026】請求項9記載の発明は、請求項7または請
求項8に記載の半導体光増幅器において、前記第三活性
層の厚さを前記第一活性層の厚さより厚くした構成とし
てある。このようにすることにより、半導体光増幅器
は、偏光による閉じ込め係数の変動を効果的に抑制で
き、より完全な偏光無依存動作を行なうことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor optical amplifier according to the seventh or eighth aspect, the third active layer is thicker than the first active layer. By doing so, the semiconductor optical amplifier can effectively suppress the fluctuation of the confinement coefficient due to polarization, and can perform more complete polarization-independent operation.

【0027】請求項10記載の発明は、請求項7〜請求
項9のいずれかに記載半導体光増幅器において、前記第
一活性層が伸張歪を有し、かつ、前記第三活性層が圧縮
歪みを有する構成としてある。このようにすることによ
り、集合活性層を形成する際に、各活性層の横幅,厚さ
及び歪量を適当に調整することにより、半導体光増幅器
は、偏光無依存動作を行なうことができる。
The invention according to claim 10 is the semiconductor optical amplifier according to any one of claims 7 to 9, wherein the first active layer has tensile strain and the third active layer has compressive strain. It is configured to have. By doing so, the semiconductor optical amplifier can perform polarization independent operation by appropriately adjusting the lateral width, thickness and strain amount of each active layer when forming the collective active layer.

【0028】請求項11記載の発明は、請求項7〜請求
項10のいずれかに記載の半導体光増幅器において、前
記第一活性層と第三活性層のうち、少なくとも前記第一
活性層を多重量子井戸構造とした構成としてある。この
ように、少なくとも第一活性層に量子井戸構造を導入す
ることにより、注入電流に対する利得係数が高くなるの
で、半導体光増幅器の利得が増加する。
An eleventh aspect of the present invention is the semiconductor optical amplifier according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein at least the first active layer is multiplexed among the first active layer and the third active layer. The structure is a quantum well structure. As described above, by introducing the quantum well structure into at least the first active layer, the gain coefficient with respect to the injection current is increased, so that the gain of the semiconductor optical amplifier is increased.

【0029】請求項12記載の発明は、請求項1〜請求
項10のいずれかに記載の半導体光増幅器において、前
記第一活性層の上面にエッチングストップ層を形成し、
このエッチングストップ層の上部に前記第三活性層を突
設した構成としてある。このように、第一活性層と第三
活性層の間にエッチングストップ層を挿入することによ
り、横幅の狭い第三活性層を第一活性層上に精度良く形
成することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor optical amplifier according to any one of the first to tenth aspects, an etching stop layer is formed on an upper surface of the first active layer,
The third active layer is provided so as to project above the etching stop layer. In this way, by inserting the etching stop layer between the first active layer and the third active layer, the third active layer having a narrow width can be accurately formed on the first active layer.

【0030】上記目的を達成するために、本発明におけ
る請求項13記載の半導体光増幅器の製造方法は、半導
体基板上面にストライプ状の溝部を形成する工程と、こ
の溝部に第二活性層を形成する工程と、この第二活性層
とこの両側の前記半導体基板の上部に少なくとも第一活
性層と第三活性層を形成する工程と、この第三活性層表
面にストライプ状に第一誘電体薄膜を形成する工程と、
この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第三
活性層をエッチングにより除去する工程と、前記第一誘
電体薄膜をマスクとして電流ブロック層を形成する工程
と、前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記電流ブロック
層の上面に、前記溝部の横幅より横幅が広く、かつ、前
記第一誘電体薄膜より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成
する工程と、この第二誘電体薄膜が形成されていない領
域を前記半導体基板に達するまでエッチングしてメサス
トライプを形成する工程と、前記第二誘電体薄膜をマス
クとして前記メサストライプの両側に前記電流ブロック
層を再び形成する工程を、少なくとも含む方法としてあ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to a thirteenth aspect of the present invention is a step of forming a stripe-shaped groove on the upper surface of a semiconductor substrate and forming a second active layer in this groove. And a step of forming at least a first active layer and a third active layer on the second active layer and on the semiconductor substrate on both sides of the second active layer, and a stripe-shaped first dielectric thin film on the surface of the third active layer. A step of forming
A step of etching away the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed; a step of forming a current blocking layer using the first dielectric thin film as a mask; and the first dielectric thin film. And a step of forming a second dielectric thin film having a width wider than that of the groove portion and a width wider than that of the first dielectric thin film on the upper surface of the current blocking layer on both sides of the second dielectric thin film. A step of forming a mesa stripe by etching a region where is not formed until reaching the semiconductor substrate, and a step of forming the current block layer again on both sides of the mesa stripe using the second dielectric thin film as a mask, At least as a method of including.

【0031】このようにすることにより、集合活性層に
等方性が導入され、半導体光増幅器は、偏光無依存動作
を行なうことができる。また、例えば、第一活性層の横
幅を長辺とし各活性層の厚さの合計を短辺とした矩形状
のバルク活性層に比べて、集合活性層の断面積を小さく
できるので、シングルモード条件を維持できる。すなわ
ち、本発明は、必ずしも実態のある半導体光増幅器に限
らず、その製造方法としても有効である。
By doing so, isotropicity is introduced into the collective active layer, and the semiconductor optical amplifier can perform polarization independent operation. Further, for example, since the cross-sectional area of the collective active layer can be made smaller than that of a rectangular bulk active layer in which the horizontal width of the first active layer is the long side and the total thickness of each active layer is the short side, the single active mode can be made smaller. The condition can be maintained. That is, the present invention is not limited to the actual semiconductor optical amplifier, but is effective as a manufacturing method thereof.

【0032】上記目的を達成するために、本発明におけ
る請求項14記載の半導体光増幅器の製造方法は、半導
体基板上面に第一電流ブロック層または第一クラッド層
を形成する工程と、この第一電流ブロック層または第一
クラッド層の上面にストライプ状の溝部を形成する工程
と、この溝部に第二活性層を形成する工程と、この第二
活性層とこの両側の前記第一電流ブロック層または第一
クラッド層の上部に少なくとも第一活性層,第三活性層
及び第二クラッド層を形成する工程と、この第二クラッ
ド層表面にストライプ状に第一誘電体薄膜を形成する工
程と、この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前
記第二クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより
除去する工程と、前記第一誘電体薄膜をマスクとして電
流ブロック層を形成する工程と、前記第一誘電体薄膜と
この両側の前記電流ブロック層の上面に、前記溝部の横
幅より横幅が広く、かつ、前記第一誘電体薄膜より横幅
の広い第二誘電体薄膜を形成する工程と、この第二誘電
体薄膜が形成されていない領域を前記半導体基板に達す
るまでエッチングしてメサストライプを形成する工程
と、前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストラ
イプの両側に前記電流ブロック層を再び形成する工程
を、少なくとも含む方法としてある。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to a fourteenth aspect of the present invention is the method of forming a first current blocking layer or a first cladding layer on the upper surface of a semiconductor substrate, and the first step. A step of forming a stripe-shaped groove on the upper surface of the current blocking layer or the first cladding layer; a step of forming a second active layer in this groove; and a step of forming the second active layer and the first current blocking layer on both sides thereof A step of forming at least a first active layer, a third active layer and a second clad layer on the first clad layer; a step of forming a first dielectric thin film in a stripe pattern on the surface of the second clad layer; A step of etching away the second cladding layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed; and forming a current blocking layer using the first dielectric thin film as a mask. And a second dielectric thin film having a width wider than that of the groove and a width wider than that of the first dielectric thin film on the upper surface of the current blocking layer on both sides of the first dielectric thin film. A step of forming a mesa stripe by etching the region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate, and using the second dielectric thin film as a mask on both sides of the mesa stripe. The method includes at least the step of forming the current blocking layer again.

【0033】このようにすることにより、第二活性層が
第一電流ブロック層に埋設されたときは、第二活性層の
無効電流を低減することができ、TM偏光の光増幅利得
を高くすることができる。また、第二活性層が第一クラ
ッド層に埋設され、第一クラッド層の材質として、導電
型の材質を用いることにより、例えば、注入電流が第一
活性層の中央部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流
れないといった現象が発生する場合であっても、第一ク
ラッド層を介して両端部に電流を注入できるので、第一
活性層の光増幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the second active layer is buried in the first current blocking layer, the reactive current of the second active layer can be reduced and the optical amplification gain of TM polarized light can be increased. be able to. Further, the second active layer is embedded in the first clad layer, and by using a conductive type material as the material of the first clad layer, for example, the injection current flows centrally in the first active layer, Even if a phenomenon such that almost no flow occurs at both ends, a current can be injected into both ends through the first cladding layer, so that a decrease in optical amplification gain of the first active layer can be prevented. .

【0034】上記目的を達成するために、本発明におけ
る請求項15記載の半導体光増幅器の製造方法は、半導
体基板上面に第一電流ブロック層または第一クラッド層
を形成する工程と、この第一電流ブロック層または第一
クラッド層の上面にストライプ状の溝部を形成する工程
と、この溝部に第二活性層を形成する工程と、この第二
活性層とこの両側の前記第一電流ブロック層または第一
クラッド層の上部に少なくとも第一活性層,第三活性層
及び第二クラッド層を形成する工程と、この第二クラッ
ド層表面にストライプ状に第一誘電体薄膜を形成する工
程と、この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前
記第二クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより
除去する工程と、前記第一誘電体薄膜をマスクとして第
二電流ブロック層または第三クラッド層を形成する工程
と、前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記第二電流ブロ
ック層または第三クラッド層の上面に、前記溝部の横幅
より横幅が広く、かつ、前記第一誘電体薄膜より横幅の
広い第二誘電体薄膜を形成する工程と、この第二誘電体
薄膜が形成されていない領域を前記半導体基板に達する
までエッチングしてメサストライプを形成する工程と、
前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に電流ブロック層を形成する工程を、少なくとも
含む方法としてある。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to a fifteenth aspect of the present invention is a method of forming a first current blocking layer or a first cladding layer on the upper surface of a semiconductor substrate, and the first step. A step of forming a stripe-shaped groove on the upper surface of the current blocking layer or the first cladding layer; a step of forming a second active layer in this groove; and a step of forming the second active layer and the first current blocking layer on both sides thereof A step of forming at least a first active layer, a third active layer and a second clad layer on the first clad layer; a step of forming a first dielectric thin film in a stripe pattern on the surface of the second clad layer; A step of etching away the second cladding layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed; and a second current blocking layer using the first dielectric thin film as a mask Or a third clad layer is formed, and the first dielectric thin film and the second current block layer or the third clad layer on both sides of the first dielectric thin film have a lateral width wider than that of the groove portion, and A step of forming a second dielectric thin film having a width wider than that of the one dielectric thin film, and a step of forming a mesa stripe by etching a region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate,
The method includes at least a step of forming current blocking layers on both sides of the mesa stripe using the second dielectric thin film as a mask.

【0035】このようにすることにより、第三活性層が
第二電流ブロック層に埋設されたときは、第三活性層の
無効電流を低減することができ、TM偏光の光増幅利得
を高くすることができる。また、第三活性層が第三クラ
ッド層に埋設されたときは、光が漏れることによる第三
活性層の光増幅利得の低下を防止することができる。さ
らに、第三クラッド層の材質として、導電型の材質を用
いることにより、例えば、注入電流が第一活性層の中央
部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流れないといっ
た現象が発生する場合であっても、第三クラッド層を介
して両端部に電流を注入できるので、第一活性層の光増
幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the third active layer is buried in the second current blocking layer, the reactive current of the third active layer can be reduced and the optical amplification gain of TM polarized light can be increased. be able to. Further, when the third active layer is embedded in the third cladding layer, it is possible to prevent a decrease in optical amplification gain of the third active layer due to light leakage. Further, when a conductive type material is used as the material of the third cladding layer, for example, when a phenomenon occurs in which the injected current flows intensively in the central part of the first active layer and hardly flows in both ends. However, since the current can be injected into both ends through the third cladding layer, it is possible to prevent a decrease in the optical amplification gain of the first active layer.

【0036】請求項16記載の発明は、請求項14また
は請求項15に記載の半導体光増幅器の製造方法におい
て、予め、前記半導体基板上面にエッチングストップ層
を形成し、このエッチングストップ層上面に、前記第一
電流ブロック層または第一クラッド層を形成した後に、
前記溝部をエッチングにより形成する工程を含み、か
つ、前記第一電流ブロック層または第一クラッド層のエ
ッチング工程において、前記エッチングストップ層の表
面でエッチングを自動的に停止する工程を含む方法とし
てある。このようにすることにより、第二活性層を第一
電流ブロック層または第一クラッド層に形成するための
エッチング工程において、エッチングストップ層でエッ
チングが自動的に停止するので、エッチングを精度良く
行うことができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, an etching stop layer is previously formed on the upper surface of the semiconductor substrate, and the etching stop layer is formed on the upper surface. After forming the first current blocking layer or the first cladding layer,
The method includes a step of forming the groove portion by etching, and a step of automatically stopping etching on the surface of the etching stop layer in the etching step of the first current blocking layer or the first cladding layer. By doing so, in the etching process for forming the second active layer on the first current blocking layer or the first cladding layer, the etching is automatically stopped at the etching stop layer, so the etching should be performed accurately. You can

【0037】上記目的を達成するために、本発明におけ
る請求項17記載の半導体光増幅器の製造方法は、半導
体基板の上部に少なくとも第一活性層と第三活性層を形
成する工程と、この第三活性層表面にストライプ状に第
一誘電体薄膜を形成する工程と、この第一誘電体薄膜の
形成されていない領域の前記第三活性層をエッチングに
より除去する工程と、前記第一誘電体薄膜をマスクとし
て電流ブロック層を形成する工程と、前記第一誘電体薄
膜とこの両側の前記電流ブロック層の上面に、前記第一
誘電体薄膜より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成する工
程と、この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前
記半導体基板に達するまでエッチングしてメサストライ
プを形成する工程と、前記第二誘電体薄膜をマスクとし
て前記メサストライプの両側に前記電流ブロック層を再
び形成する工程を、少なくとも含む方法としてある。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to a seventeenth aspect of the present invention comprises a step of forming at least a first active layer and a third active layer on a semiconductor substrate, and (3) forming a stripe-shaped first dielectric thin film on the surface of the three active layers, removing the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed by etching, and the first dielectric Forming a current blocking layer using the thin film as a mask; and forming a second dielectric thin film having a width wider than the first dielectric thin film on the upper surface of the first dielectric thin film and the current blocking layers on both sides of the first dielectric thin film. A step of forming a mesa stripe by etching the region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate, and the mesa strut using the second dielectric thin film as a mask. The process of the current blocking layer again formed on both sides of the flop is a method including at least.

【0038】このようにすることにより、集合活性層に
等方性が導入され、光増幅利得の偏光依存性が改善され
ることにより、偏光無依存動作を行なうことができると
ともに、例えば、第一活性層の横幅を長辺とし各活性層
の厚さの合計を短辺とした矩形状のバルク活性層に比べ
て、集合活性層の断面積を小さくできるので、シングル
モード条件を維持できる。また、第二活性層を形成する
製造プロセスを削減することにより、半導体光増幅器の
製造コストを低減することができる。
By doing so, the isotropic property is introduced into the collective active layer, and the polarization dependence of the optical amplification gain is improved, so that the polarization independent operation can be performed and, for example, the first Since the cross-sectional area of the collective active layer can be made smaller than that of a rectangular bulk active layer in which the lateral width of the active layer is the long side and the total thickness of the active layers is the short side, the single mode condition can be maintained. Further, by reducing the manufacturing process for forming the second active layer, the manufacturing cost of the semiconductor optical amplifier can be reduced.

【0039】上記目的を達成するために、本発明におけ
る請求項18記載の半導体光増幅器の製造方法は、半導
体基板の上部に少なくとも第一活性層,第三活性層及び
第二クラッド層を形成する工程と、この第二クラッド層
表面にストライプ状に第一誘電体薄膜を形成する工程
と、この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記
第二クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより除
去する工程と、前記第一誘電体薄膜をマスクとして第二
電流ブロック層または第三クラッド層を形成する工程
と、前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記第二電流ブロ
ック層または第三クラッド層の上面に、前記第一誘電体
薄膜より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成する工程と、
この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記
メサストライプの両側に電流ブロック層を形成する工程
を、少なくとも含む方法としてある。
In order to achieve the above-mentioned object, in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the present invention, the at least first active layer, third active layer and second cladding layer are formed on the semiconductor substrate. A step of forming a first dielectric thin film in a stripe shape on the surface of the second clad layer, and etching the second clad layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed. And removing the first dielectric thin film as a mask to form the second current blocking layer or the third cladding layer, the first dielectric thin film and the second current blocking layer or the third dielectric film on both sides of the first dielectric thin film. A step of forming a second dielectric thin film having a wider width than the first dielectric thin film on the upper surface of the clad layer,
A step of forming a mesa stripe by etching the region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate, and forming a current block layer on both sides of the mesa stripe using the second dielectric thin film as a mask. The method includes at least the step of:

【0040】このようにすることにより、第三活性層が
第二電流ブロック層に埋設されたときは、第三活性層の
無効電流を低減することができ、TM偏光の光増幅利得
を高くすることができる。また、第三活性層が第三クラ
ッド層に埋設され、第三クラッド層の材質として、導電
型の材質を用いることにより、例えば、注入電流が第一
活性層の中央部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流
れないといった現象が発生する場合であっても、第三ク
ラッド層を介して両端部に電流を注入できるので、第一
活性層の光増幅利得の低下を防止することができる。
By doing so, when the third active layer is buried in the second current blocking layer, the reactive current of the third active layer can be reduced and the optical amplification gain of TM polarized light can be increased. be able to. In addition, the third active layer is embedded in the third clad layer, and by using a conductive type material as the material of the third clad layer, for example, the injection current flows centrally in the first active layer, Even if a phenomenon such that almost no flow occurs at both ends, a current can be injected into both ends through the third cladding layer, so that a decrease in optical amplification gain of the first active layer can be prevented. .

【0041】請求項19記載の発明は、上記請求項13
〜請求項18のいずれかに記載の半導体光増幅器の製造
方法において、前記第一活性層と前記第三活性層の間に
エッチングストップ層を設けることにより、前記第三活
性層のエッチング工程において前記エッチングストップ
層の表面でエッチングを自動的に停止する工程を、含む
方法としてある。
The invention according to claim 19 is the above-mentioned claim 13.
19. The method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to claim 18, wherein an etching stop layer is provided between the first active layer and the third active layer, whereby the third active layer is etched in the etching step. The method includes a step of automatically stopping etching on the surface of the etching stop layer.

【0042】このようにすることにより、第三活性層の
エッチング工程において、第三活性層の横幅の狭い部分
を残して、第一活性層の上面までエッチングする場合
に、これら活性層の間に薄いエッチングストップ層を挿
入すると、エッチングストップ層でエッチングが自動的
に停止するので、エッチングを精度良く行うことができ
る。以上のように、本発明は、必ずしも実態のある半導
体光増幅器に限らず、その製造方法としても有効であ
る。
By doing so, in the step of etching the third active layer, when etching is performed up to the upper surface of the first active layer while leaving a portion of the third active layer having a narrow width, the gap between the active layers is increased. When the thin etching stop layer is inserted, the etching automatically stops at the etching stop layer, so that the etching can be performed accurately. As described above, the present invention is not limited to the actual semiconductor optical amplifier, but is effective as a manufacturing method thereof.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態における
半導体光増幅器およびその製造方法について、図面を参
照して説明する。先ず、本発明の実施形態における半導
体光増幅器について説明する。 <第一実施形態>図1は、第一実施形態における半導体
光増幅器の模式拡大断面図を示している。同図におい
て、1は半導体光増幅器であり、n型半導体基板101
上の、中央に位置する断面形状が横長の第一活性層10
3,第一活性層103の下側に位置する断面形状が縦長
の第二活性層102及び第一活性層103の上側に位置
する断面形状が縦長の第三活性層104からなる十字状
の集合活性層を有する構造としてある。これら、第一活
性層103,第二活性層102及び第三活性層104に
は、InGaAsPを用いている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor optical amplifier and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a semiconductor optical amplifier according to the embodiment of the present invention will be described. <First Embodiment> FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor optical amplifier, which is an n-type semiconductor substrate 101.
The first active layer 10 having a horizontally elongated cross-section located at the center
3. A cross-shaped assembly including a second active layer 102 having a vertically long cross-sectional shape located below the first active layer 103 and a third active layer 104 having a vertically long cross-sectional shape located above the first active layer 103. The structure has an active layer. InGaAsP is used for the first active layer 103, the second active layer 102, and the third active layer 104.

【0044】第一活性層103は、n型半導体基板10
1に形成されたストライプ状の突部101aの上面に、
断面形状の横幅が厚さより数倍以上大きくなるように形
成してある。このように、第一活性層103の断面形状
を横長に形成することにより、第一活性層103は、T
E偏光に対して高い光増幅利得を有する。また、第一活
性層103の両端面には、電流ブロック層203を形成
してあり、この電流ブロック層203は、注入電流をブ
ロックし無効電流を低減するので、無効電流による第一
活性層103の光増幅利得の低下を防止することができ
る。
The first active layer 103 is the n-type semiconductor substrate 10
1 on the upper surface of the stripe-shaped protrusion 101a formed in
It is formed so that the lateral width of the cross-sectional shape is several times larger than the thickness. Thus, by forming the first active layer 103 to have a horizontally long cross-sectional shape, the first active layer 103 is
It has a high optical amplification gain for E-polarized light. A current blocking layer 203 is formed on both end surfaces of the first active layer 103. The current blocking layer 203 blocks the injection current and reduces the reactive current. It is possible to prevent the decrease of the optical amplification gain.

【0045】第二活性層102は、n型半導体基板10
1の突部101aに埋め込み形成してあり、第二活性層
102の上面は、第一活性層103の下面と接してお
り、電気的に接続してある。また、第二活性層102
は、断面形状の厚さが横幅より数倍以上大きくなるよう
に形成してある。このように、第二活性層102の断面
形状を縦長に形成することにより、第二活性層102
は、TM偏光に対して高い光増幅利得を有する。
The second active layer 102 is the n-type semiconductor substrate 10
The first active layer 102 is embedded in the first protrusion 101a, and the upper surface of the second active layer 102 is in contact with the lower surface of the first active layer 103 and is electrically connected thereto. In addition, the second active layer 102
Is formed such that the thickness of the cross-sectional shape is several times or more larger than the lateral width. In this way, by forming the second active layer 102 to have a vertically long cross-sectional shape, the second active layer 102 is formed.
Has a high optical amplification gain for TM polarized light.

【0046】第三活性層104は、第一活性層103の
上面に、断面形状の厚さが横幅より数倍以上大きくなる
ように形成してある。このように、第三活性層104の
断面形状を縦長に形成することにより、第三活性層10
4は、TM偏光に対して高い光増幅利得を有する。ま
た、第三活性層104の両端面には、電流ブロック層2
03を形成してあり、この電流ブロック層203は、注
入電流をブロックし無効電流を低減するので、無効電流
による第三活性層104の光増幅利得の低下を防止する
ことができる。
The third active layer 104 is formed on the upper surface of the first active layer 103 so that the thickness of the sectional shape is several times or more larger than the lateral width. Thus, by forming the third active layer 104 to have a vertically long cross-sectional shape, the third active layer 10 is formed.
4 has a high optical amplification gain for TM polarized light. The current blocking layer 2 is formed on both end surfaces of the third active layer 104.
No. 03 is formed, and the current blocking layer 203 blocks the injection current and reduces the reactive current, so that the reduction of the optical amplification gain of the third active layer 104 due to the reactive current can be prevented.

【0047】クラッド層106は、第三活性層104の
両側の電流ブロック層203と第三活性層104の上面
に形成してあり、具体的には、InPからなるp型In
Pクラッド層である。また、キャップ層107は、クラ
ッド層106の上面に形成してあり、具体的には、In
GaAsからなるp型InGaAsキャップ層である。
The cladding layer 106 is formed on both sides of the third active layer 104 on the current block layer 203 and the upper surface of the third active layer 104. Specifically, the p-type In made of InP is formed.
It is a P clad layer. The cap layer 107 is formed on the upper surface of the cladding layer 106.
This is a p-type InGaAs cap layer made of GaAs.

【0048】p側電極402はキャップ層107の上面
に、n側電極401はn型半導体基板101の下面に形
成してあり、p側電極402とn側電極401を直流電
源に接続し、n側電極401に電流を注入すると、第一
活性層103,第二活性層102及び第三活性層104
が誘導放出により入力信号光を増幅する。また、図示し
てないが、第一活性層103,第二活性層102及び第
三活性層104の(001)面方位の両端面に位置する
光入力部と光出力部に、反射防止膜を形成することによ
って、入力光と出力光の乱反射を防止してある。
The p-side electrode 402 is formed on the upper surface of the cap layer 107, and the n-side electrode 401 is formed on the lower surface of the n-type semiconductor substrate 101. The p-side electrode 402 and the n-side electrode 401 are connected to a DC power source, and n When a current is injected into the side electrode 401, the first active layer 103, the second active layer 102, and the third active layer 104
Amplifies the input signal light by stimulated emission. Although not shown, an antireflection film is provided on the light input portion and the light output portion located on both end faces of the (001) plane orientation of the first active layer 103, the second active layer 102, and the third active layer 104. The formation prevents irregular reflection of input light and output light.

【0049】上記のように構成された第一実施形態にお
ける半導体光増幅器1の作用について説明する。電極4
01、402に電流を注入することにより、第一活性層
103,第二活性層102及び第三活性層104からな
る集合活性層は、断面形状が十字状としてあるので、第
一従来例におけるバルク活性層と同様に、TE偏光およ
びTM偏光に対する光増幅利得を等しくすることができ
る。つまり、半導体光増幅器1は、集合活性層に等方性
が導入されることにより、単一の注入電流で偏光無依存
動作を行なうことができる。
The operation of the semiconductor optical amplifier 1 in the first embodiment configured as described above will be described. Electrode 4
By injecting a current into 01 and 402, the collective active layer composed of the first active layer 103, the second active layer 102 and the third active layer 104 has a cross-shaped cross section. Similar to the active layer, the optical amplification gains for TE polarized light and TM polarized light can be made equal. That is, the semiconductor optical amplifier 1 can perform polarization-independent operation with a single injection current by introducing isotropicity into the collective active layer.

【0050】また、集合活性層は、断面形状が縦長およ
び横長の各活性層によって十字状の形状に形成してある
ので、同じ縦寸法と横寸法からなる矩形状のバルク活性
層に比べて断面積が小さくなり、半導体光増幅器1は、
バルク活性層のようにマルチモードの光増幅とならず
に、シングルモード条件を維持できる。さらにまた、集
合活性層を、断面形状が十字状となるように形成するこ
とにより、偏光による閉じ込め係数の変動をより効果的
に抑制でき、半導体光増幅器1は、精度良く偏光無依存
動作を行なうことができる。なお、上述した第一実施形
態の半導体光増幅器1は、請求項1に記載した半導体光
増幅器に対応する。
Further, since the collective active layer is formed in a cross shape by the active layers having the vertically long and horizontally long cross sections, the collective active layer has a smaller cross section than the rectangular bulk active layer having the same vertical and horizontal dimensions. The area becomes smaller, and the semiconductor optical amplifier 1
Unlike the bulk active layer, single mode conditions can be maintained without multi-mode optical amplification. Furthermore, by forming the collective active layer so that the cross-sectional shape is a cross shape, the fluctuation of the confinement coefficient due to the polarized light can be suppressed more effectively, and the semiconductor optical amplifier 1 accurately performs the polarization independent operation. be able to. The semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment described above corresponds to the semiconductor optical amplifier described in claim 1.

【0051】<第二実施形態>図2は、第二実施形態に
おける半導体光増幅器の模式拡大断面図を示している。
同図において、2は半導体光増幅器であり、n型半導体
基板101上の、中央に位置する断面形状が横長の第一
活性層103と第一活性層103の上側に位置する断面
形状が縦長の第三活性層104からなる十字状の集合活
性層を有する構造としてある。
<Second Embodiment> FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to the second embodiment.
In the figure, reference numeral 2 denotes a semiconductor optical amplifier, in which an n-type semiconductor substrate 101 has a horizontally-oriented first active layer 103 located at the center and a vertically-oriented cross-sectional shape located above the first active layer 103. The structure has a cross-shaped collective active layer composed of the third active layer 104.

【0052】ここで、第一実施形態の半導体光増幅器1
と比べて、第二活性層102を形成しない代わりに、第
三活性層104の厚さを第一活性層103の横幅とほぼ
同じ寸法に形成してある。その他の構造については、第
一実施形態の半導体光増幅器1と同様としてある。
Here, the semiconductor optical amplifier 1 according to the first embodiment.
Compared with the above, instead of not forming the second active layer 102, the thickness of the third active layer 104 is formed to be approximately the same as the lateral width of the first active layer 103. Other structures are similar to those of the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment.

【0053】このようにすることにより、半導体光増幅
器2は、第三活性層104がTM偏光の光増幅利得を高
くすることができるので、第一活性層103と第三活性
層104からなる集合活性層に等方性が導入され、光増
幅利得の偏光依存性が改善されることにより、偏光無依
存動作を行なうことができる。その他の効果について
は、第一実施形態の半導体光増幅器1と同様としてあ
る。
By doing so, in the semiconductor optical amplifier 2, the third active layer 104 can increase the optical amplification gain of TM polarized light, and therefore the first active layer 103 and the third active layer 104 are assembled. Since the isotropic property is introduced into the active layer and the polarization dependence of the optical amplification gain is improved, the polarization independent operation can be performed. Other effects are similar to those of the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment.

【0054】上述したように、半導体光増幅器2は、第
二活性層102を形成しなくても、半導体光増幅器1と
同様に、精度の良い偏光無依存動作を行なうことができ
る。したがって、半導体光増幅器2は、第二活性層10
2を形成する製造プロセスを削減できるので、半導体光
増幅器2の製造コストを低減することができる。なお、
上述した第二実施形態の半導体光増幅器2は、請求項7
に記載した半導体光増幅器に対応する。
As described above, the semiconductor optical amplifier 2 can perform highly accurate polarization-independent operation similarly to the semiconductor optical amplifier 1 without forming the second active layer 102. Therefore, the semiconductor optical amplifier 2 includes the second active layer 10
Since the number of manufacturing processes for forming the semiconductor optical amplifier 2 can be reduced, the manufacturing cost of the semiconductor optical amplifier 2 can be reduced. In addition,
The semiconductor optical amplifier 2 according to the second embodiment described above is characterized in that
It corresponds to the semiconductor optical amplifier described in.

【0055】<第三実施形態>次に、本発明の第三実施
形態における半導体光増幅器について、図面を参照して
説明する。図3は、第三実施形態における半導体光増幅
器の模式拡大断面図を示している。同図において、3は
半導体光増幅器であり、n型半導体基板101上の、中
央に位置する断面形状が横長の第一活性層103,第一
活性層103の下側に位置する第一活性層103より横
幅が狭く厚さの厚い第二活性層102及び第一活性層1
03の上側に位置する第一活性層103より横幅が狭く
厚さの厚い第三活性層104からなる集合活性層を有す
る構造としてある。
<Third Embodiment> Next, a semiconductor optical amplifier according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of the semiconductor optical amplifier according to the third embodiment. In the figure, reference numeral 3 denotes a semiconductor optical amplifier, which includes a first active layer 103 having a laterally elongated centrally located cross-sectional shape on the n-type semiconductor substrate 101 and a first active layer located below the first active layer 103. The second active layer 102 and the first active layer 1 which are narrower in width and thicker than 103
03 has a structure having a collective active layer composed of a third active layer 104 which is narrower in width and thicker than the first active layer 103 located on the upper side of 03.

【0056】第一活性層103は、n型半導体基板10
1のストライプ状の突部101bの上面に形成された第
一電流ブロック層201および第二活性層102の上面
に、断面形状の横幅が厚さより数倍以上大きくなるよう
に形成してある。このように、第一活性層103の断面
形状を横長に形成することにより、第一活性層103
は、TE偏光に対して高い光増幅利得を有する。なお、
第一活性層103の材質は、InGaAsP(波長組成
1.57μm、歪量−0.15%、層厚300nm、層
幅1.5μm)としてある。
The first active layer 103 is the n-type semiconductor substrate 10
The first current block layer 201 and the second active layer 102 formed on the upper surface of the stripe-shaped protrusion 101b of No. 1 are formed so that the lateral width of the cross-sectional shape is several times larger than the thickness. Thus, by forming the first active layer 103 to have a horizontally long sectional shape, the first active layer 103 is formed.
Has a high optical amplification gain for TE polarization. In addition,
The material of the first active layer 103 is InGaAsP (wavelength composition 1.57 μm, strain amount −0.15%, layer thickness 300 nm, layer width 1.5 μm).

【0057】ここで、好ましくは、第一活性層103に
量子井戸構造を導入することにより、注入電流に対する
利得係数が高くなるので、半導体光増幅器の利得が増加
する。また、さらに好ましくは、第一活性層103に伸
張歪を導入することにより、TM偏光に対する光増幅利
得を向上させることができ、集合活性層により完全な等
方性を導入することができる。
Here, preferably, by introducing the quantum well structure into the first active layer 103, the gain coefficient with respect to the injection current is increased, so that the gain of the semiconductor optical amplifier is increased. Further, more preferably, by introducing a tensile strain into the first active layer 103, the optical amplification gain for TM polarized light can be improved, and complete isotropy can be introduced into the collective active layer.

【0058】第二活性層102は、n型半導体基板10
1の突部101bの上面に形成した第一電流ブロック層
201に埋め込み形成してあり、第二活性層102の上
面は、第一活性層103の下面と接しており、電気的に
接続してある。第二活性層102は、断面形状が第一活
性層103より横幅が狭く厚さを厚く形成してあるの
で、TM偏光に対して高い光増幅利得を有する。なお、
第二活性層102の材質は、InGaAsP(波長組成
1.57μm、歪量+0.15%、層厚400nm、層
幅500nm)としてある。
The second active layer 102 is the n-type semiconductor substrate 10
1 is embedded in the first current blocking layer 201 formed on the upper surface of the first protrusion 101b, the upper surface of the second active layer 102 is in contact with the lower surface of the first active layer 103, and is electrically connected. is there. Since the second active layer 102 is formed such that its cross-sectional shape is narrower in width and thicker than the first active layer 103, it has a high optical amplification gain for TM polarized light. In addition,
The material of the second active layer 102 is InGaAsP (wavelength composition 1.57 μm, strain amount + 0.15%, layer thickness 400 nm, layer width 500 nm).

【0059】ここで、好ましくは、第二活性層102に
量子井戸構造を導入することにより、注入電流に対する
利得係数が高くなり、また、内部損失も減少するので、
半導体光増幅器3は、光増幅利得を高くすることができ
る。また、さらに好ましくは、第二活性層102に圧縮
歪を導入することにより、TE偏光に対する光増幅利得
を高くすることができ、集合活性層により完全な等方性
を導入することができる。
Here, preferably, by introducing the quantum well structure into the second active layer 102, the gain coefficient with respect to the injection current is increased and the internal loss is also reduced.
The semiconductor optical amplifier 3 can increase the optical amplification gain. Further, more preferably, by introducing compressive strain into the second active layer 102, the optical amplification gain for TE polarized light can be increased, and the collective active layers can introduce complete isotropicity.

【0060】第一電流ブロック層201は、第二活性層
102の両側に形成してあり、材質をFeドープ高抵抗
InPとしてあるので、注入電流をブロックし無効電流
を低減し、無効電流による第二活性層102の光増幅利
得の低下を防止することができる。
The first current blocking layer 201 is formed on both sides of the second active layer 102 and made of Fe-doped high resistance InP, so that the injection current is blocked and the reactive current is reduced. It is possible to prevent a decrease in the optical amplification gain of the biactive layer 102.

【0061】第三活性層104は、第一活性層103の
上面に形成されたエッチングストップ層303の上面
に、断面形状が第一活性層103より横幅が狭く厚さを
厚く形成してあり、このように形成することにより、T
M偏光に対して高い光増幅利得を得ることができるとと
もに、第一活性層の上面に形成したエッチングストップ
層303の上面に、第三活性層104を精度良く形成す
ることができる。なお、第三活性層104の材質は、I
nGaAsP(波長組成1.57μm、歪量+0.15
%、層厚400nm、層幅500nm)としてある。
The third active layer 104 is formed on the upper surface of the etching stop layer 303 formed on the upper surface of the first active layer 103 so that its cross-sectional shape is narrower in lateral width than the first active layer 103 and thicker. By forming in this way, T
It is possible to obtain a high optical amplification gain for M-polarized light, and it is possible to accurately form the third active layer 104 on the upper surface of the etching stop layer 303 formed on the upper surface of the first active layer. The material of the third active layer 104 is I
nGaAsP (wavelength composition 1.57 μm, strain amount +0.15
%, Layer thickness 400 nm, layer width 500 nm).

【0062】また、第三活性層104の上面に、第二ク
ラッド層105を形成するとともに、第三活性層104
および第二クラッド層105の両端面に、電流ブロック
層203を形成してある。このように、p型InPから
なる第二クラッド層105を形成することにより、増幅
した光を効果的に第三活性層104に閉じ込めることが
できるので、光が漏れることによる第三活性層104の
光増幅利得の低下を防止することができる。また、電流
ブロック層203は、注入電流をブロックし無効電流を
低減するので、無効電流による第三活性層104の光増
幅利得の低下を防止することができる。
The second clad layer 105 is formed on the upper surface of the third active layer 104, and the third active layer 104 is formed.
A current blocking layer 203 is formed on both end surfaces of the second cladding layer 105. By thus forming the second cladding layer 105 made of p-type InP, the amplified light can be effectively confined in the third active layer 104. It is possible to prevent a decrease in optical amplification gain. Further, since the current blocking layer 203 blocks the injection current and reduces the reactive current, it is possible to prevent the decrease in the optical amplification gain of the third active layer 104 due to the reactive current.

【0063】ここで、好ましくは、第三活性層104に
量子井戸構造を導入することにより、注入電流に対する
利得係数が高くなり、また、内部損失も減少するので、
半導体光増幅器は3、光増幅利得を高くすることができ
る。また、さらに好ましくは、第三活性層104に圧縮
歪を導入することにより、TE偏光に対する光増幅利得
を高くすることができ、集合活性層により完全な等方性
を導入することができる。その他の構造については、第
一実施形態の半導体光増幅器1と同様としてある。
Here, preferably, by introducing the quantum well structure into the third active layer 104, the gain coefficient with respect to the injection current is increased and the internal loss is also reduced.
The semiconductor optical amplifier 3 has a high optical amplification gain. Further, more preferably, by introducing compressive strain into the third active layer 104, the optical amplification gain for TE polarized light can be increased, and complete isotropic property can be introduced into the collective active layer. Other structures are similar to those of the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment.

【0064】上記のように構成された第三実施形態にお
ける半導体光増幅器3の作用について説明する。電極4
01、402に電流を注入することにより、第二活性層
102と第三活性層104はTM偏光に対する光増幅利
得を高くすることができる。ここで、第二活性層102
および第三活性層104は、第一実施形態の半導体光増
幅器1のように断面形状を縦長としていないが、第一電
流ブロック層201と第二クラッド層105を形成し、
第一活性層103,第二活性層102及び第三活性層1
04に量子井戸構造および歪みを導入することにより、
光増幅利得を効果的に高くすることができる。その他の
効果については、第一実施形態の半導体光増幅器1と同
様としてある。
The operation of the semiconductor optical amplifier 3 in the third embodiment configured as described above will be described. Electrode 4
By injecting a current into 01 and 402, the second active layer 102 and the third active layer 104 can increase the optical amplification gain for TM polarized light. Here, the second active layer 102
Unlike the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment, the third active layer 104 does not have a vertically long sectional shape, but the first current blocking layer 201 and the second cladding layer 105 are formed,
First active layer 103, second active layer 102 and third active layer 1
By introducing a quantum well structure and strain in 04,
The optical amplification gain can be effectively increased. Other effects are similar to those of the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment.

【0065】したがって、上述した半導体光増幅器3
は、第二活性層102と第三活性層104の断面形状を
第一実施形態の半導体光増幅器1のように縦長に形成し
なくても、TE偏光およびTM偏光に対する光増幅利得
を等しくすることができ、偏光無依存動作を行なうこと
ができる。
Therefore, the semiconductor optical amplifier 3 described above is used.
Is to make the optical amplification gains for TE polarized light and TM polarized light equal even if the cross-sectional shapes of the second active layer 102 and the third active layer 104 are not formed vertically long as in the semiconductor optical amplifier 1 of the first embodiment. Therefore, the polarization independent operation can be performed.

【0066】また、半導体光増幅器1に比べて、第二活
性層102および第三活性層104の厚さ寸法を薄く形
成することができるので、第二活性層102および第三
活性層104の形成時間を短縮することができ、半導体
光増幅器3の製造コストを低減することができる。な
お、上述した第三実施形態の半導体光増幅器3は、請求
項2に記載した半導体基板の突部に第一電流ブロック層
を形成した場合の半導体光増幅器に対応する。
Further, since the second active layer 102 and the third active layer 104 can be formed thinner than the semiconductor optical amplifier 1, the second active layer 102 and the third active layer 104 are formed. The time can be shortened, and the manufacturing cost of the semiconductor optical amplifier 3 can be reduced. The semiconductor optical amplifier 3 of the third embodiment described above corresponds to the semiconductor optical amplifier when the first current blocking layer is formed on the protrusion of the semiconductor substrate described in claim 2.

【0067】また、第三実施形態における半導体光増幅
器3の変更例として、図4に示す半導体光増幅器3a
は、第一電流ブロック層201を形成する代わりに、第
一クラッド層201aを形成した構造としてある。ここ
で、第一クラッド層201aは、材質を導電型または高
抵抗の材質とすることができ、このようにすることによ
り、第二活性層102の光増幅特性を微妙に調整するこ
とができる。その他の構造および作用については、第三
実施形態の半導体光増幅器3と同様としてある。なお、
半導体光増幅器3aは、請求項2に記載した半導体基板
の突部に第一クラッド層を形成した場合の半導体光増幅
器に対応する。
As a modification of the semiconductor optical amplifier 3 in the third embodiment, the semiconductor optical amplifier 3a shown in FIG. 4 is used.
Has a structure in which a first cladding layer 201a is formed instead of forming the first current blocking layer 201. Here, the material of the first clad layer 201a can be a conductive type or a high resistance material, and by doing so, the optical amplification characteristics of the second active layer 102 can be finely adjusted. Other structures and operations are similar to those of the semiconductor optical amplifier 3 of the third embodiment. In addition,
The semiconductor optical amplifier 3a corresponds to the semiconductor optical amplifier when the first cladding layer is formed on the protrusion of the semiconductor substrate described in claim 2.

【0068】<第四実施形態>次に、本発明の第四実施
形態における半導体光増幅器について、図面を参照して
説明する。図5は、第四実施形態における半導体光増幅
器の模式拡大断面図を示している。同図において、4は
半導体光増幅器であり、第三実施形態の半導体光増幅器
3と同様に、第一活性層103,第二活性層102及び
第三活性層104からなる集合活性層を有する構造とし
てある。
<Fourth Embodiment> Next, a semiconductor optical amplifier according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to the fourth embodiment. In the figure, reference numeral 4 denotes a semiconductor optical amplifier, and like the semiconductor optical amplifier 3 of the third embodiment, a structure having a collective active layer composed of a first active layer 103, a second active layer 102 and a third active layer 104. There is.

【0069】また、半導体光増幅器4は、半導体光増幅
器3と異なり、第三活性層104およびクラッド層10
5の両端面に、第三クラッド層202を形成してある。
Further, unlike the semiconductor optical amplifier 3, the semiconductor optical amplifier 4 has the third active layer 104 and the cladding layer 10.
The third clad layer 202 is formed on both end faces of the No. 5 substrate.

【0070】ここで、第三クラッド層202の材質を、
導電型のp型InPとすることにより、例えば、第一活
性層103の厚さに対する横幅の割合が大きく、かつ、
第三活性層104の横幅に対する第一活性層103の横
幅の割合が大きいために、注入電流が第一活性層103
の中央部を集中的に流れ、両端部にはほとんど流れない
といった現象が発生する場合であっても、第三クラッド
層202を介して第一活性層103の両端部付近に電流
を注入できるので、第一活性層103の光増幅利得の低
下を防止することができる。その他の構造および効果に
ついては、第三実施形態の半導体光増幅器3と同様とし
てある。
Here, the material of the third cladding layer 202 is
By using the conductive p-type InP, for example, the ratio of the lateral width to the thickness of the first active layer 103 is large, and
Since the ratio of the lateral width of the first active layer 103 to the lateral width of the third active layer 104 is large, the injection current is
Even when a phenomenon occurs in which the current flows intensively in the central part of the first active layer 103 and hardly flows in both ends, current can be injected into the vicinity of both ends of the first active layer 103 through the third cladding layer 202. It is possible to prevent a decrease in the optical amplification gain of the first active layer 103. Other structures and effects are similar to those of the semiconductor optical amplifier 3 of the third embodiment.

【0071】このように、上述した半導体光増幅器4
は、第三活性層104の両端面に第三クラッド層202
を形成することにより、第三活性層104および第一活
性層103の光増幅利得の低下を防止することができ
る。なお、上述した第四実施形態の半導体光増幅器4
は、請求項3に記載した第三活性層の両端面を第三クラ
ッド層で覆った場合の半導体光増幅器に対応する。
As described above, the semiconductor optical amplifier 4 described above is used.
Is formed on both end faces of the third active layer 104.
By forming, it is possible to prevent a decrease in optical amplification gain of the third active layer 104 and the first active layer 103. The semiconductor optical amplifier 4 of the fourth embodiment described above
Corresponds to the semiconductor optical amplifier in the case where both end faces of the third active layer described in claim 3 are covered with the third cladding layer.

【0072】また、第四実施形態における半導体光増幅
器4の変更例として、図6に示す半導体光増幅器4a
は、第三クラッド層202を形成する代わりに、第二電
流ブロック層202aを形成した構造としてある。ここ
で、第二電流ブロック層202aは、第一活性層103
の両端面に形成した電流ブロック層203の材質と異な
る材質とすることができ、第三活性層104の光増幅利
得を微妙に調整することができる。その他の構造および
作用については、第四実施形態の半導体光増幅器4と同
様としてある。なお、半導体光増幅器4aは、請求項3
に記載した第三活性層の両端面を第二電流ブロック層で
覆った場合の半導体光増幅器に対応する。
As a modification of the semiconductor optical amplifier 4 in the fourth embodiment, the semiconductor optical amplifier 4a shown in FIG. 6 is used.
Has a structure in which the second current blocking layer 202a is formed instead of forming the third cladding layer 202. Here, the second current blocking layer 202a is the first active layer 103.
A material different from the material of the current blocking layer 203 formed on both end surfaces of the third active layer 104 can be finely adjusted. Other structures and operations are similar to those of the semiconductor optical amplifier 4 of the fourth embodiment. Incidentally, the semiconductor optical amplifier 4a is defined by claim 3.
It corresponds to the semiconductor optical amplifier in the case where both end faces of the third active layer described in 1) are covered with the second current blocking layer.

【0073】<第五実施形態>次に、本発明の第五実施
形態における半導体光増幅器について、図面を参照して
説明する。図7は、第五実施形態における半導体光増幅
器の模式拡大断面図を示している。同図において、5は
半導体光増幅器であり、n型半導体基板101上の、中
央に位置する断面形状が横長の第一活性層103と第一
活性層103の上側に位置する断面形状が縦長の第三活
性層104からなる集合活性層を有する構造としてあ
る。
<Fifth Embodiment> Next, a semiconductor optical amplifier according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to the fifth embodiment. In the figure, reference numeral 5 denotes a semiconductor optical amplifier, in which an n-type semiconductor substrate 101 has a horizontally-oriented first active layer 103 located at the center and a vertically-oriented cross-sectional shape located above the first active layer 103. The structure has a collective active layer including the third active layer 104.

【0074】第一活性層103は、n型半導体基板10
1のストライプ状の突部101b上面に、断面形状の横
幅が厚さより数倍以上大きくなるように形成してある。
このように、第一活性層103の断面形状を横長に形成
することにより、第一活性層103は、TE偏光に対し
て高い光増幅利得を有する。また、第一活性層103の
下面に、第二活性層102を形成しないことにより、第
二活性層102の製造プロセスを削減することができる
ので、製造コストを低減することができる。
The first active layer 103 is the n-type semiconductor substrate 10
It is formed on the upper surface of the stripe-shaped projection 101b of No. 1 so that the lateral width of the cross-sectional shape is several times larger than the thickness.
As described above, by forming the first active layer 103 to have a horizontally long cross-sectional shape, the first active layer 103 has a high optical amplification gain for TE polarized light. Further, since the second active layer 102 is not formed on the lower surface of the first active layer 103, the manufacturing process of the second active layer 102 can be reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.

【0075】第三活性層104は、第一活性層103の
上面に形成されたエッチングストップ層303の上面
に、断面形状の厚さが横幅より厚くなるように形成して
ある。このように、第三活性層104の断面形状を縦長
に形成することにより、第三活性層104は、TM偏光
に対して高い光増幅利得を有する。
The third active layer 104 is formed on the upper surface of the etching stop layer 303 formed on the upper surface of the first active layer 103 so that the cross-sectional shape is thicker than the lateral width. By thus forming the cross-sectional shape of the third active layer 104 to be vertically long, the third active layer 104 has a high optical amplification gain for TM polarized light.

【0076】また、半導体光増幅器5は、第四実施形態
の半導体光増幅器4と同様に、第三活性層104の上面
と両端面に第二クラッド層105と第三クラッド層20
2を形成し、さらに、第一活性層103と第三活性層1
04に量子井戸構造および歪みを導入することにより、
光増幅利得を効果的に大きくしてあるので、第三活性層
104の厚さは、第一活性層103の横幅に比べて薄く
形成してある。その他の構造については、第四実施形態
の半導体光増幅器4と同様としてある。
The semiconductor optical amplifier 5 is similar to the semiconductor optical amplifier 4 of the fourth embodiment in that the second clad layer 105 and the third clad layer 20 are provided on the upper surface and both end surfaces of the third active layer 104.
2 is formed, and further the first active layer 103 and the third active layer 1 are formed.
By introducing a quantum well structure and strain in 04,
Since the optical amplification gain is effectively increased, the thickness of the third active layer 104 is made smaller than the lateral width of the first active layer 103. Other structures are similar to those of the semiconductor optical amplifier 4 of the fourth embodiment.

【0077】上記のように構成された第五実施形態にお
ける半導体光増幅器5の作用について説明する。半導体
光増幅器5は、第三活性層104を厚く形成することに
より、TM偏光に対する光増幅利得を大きくし、半導体
光増幅器4のように第二活性層102を形成しなくて
も、TE偏光およびTM偏光に対する光増幅利得を等し
くすることができ、偏光無依存動作を行なうことができ
る。このように、第二活性層102を形成しないことに
より、第二活性層102を形成する製造プロセスを削減
するすることができるので、製造コストを低減すること
ができる。
The operation of the semiconductor optical amplifier 5 in the fifth embodiment configured as described above will be described. The semiconductor optical amplifier 5 increases the optical amplification gain with respect to TM polarized light by forming the third active layer 104 thick, and the TE polarized light and the TE polarized light can be obtained without forming the second active layer 102 unlike the semiconductor optical amplifier 4. The optical amplification gains for TM polarized light can be made equal, and polarization independent operation can be performed. As described above, by not forming the second active layer 102, the manufacturing process for forming the second active layer 102 can be reduced, so that the manufacturing cost can be reduced.

【0078】また、第三活性層104の厚さは、第一活
性層103の横幅に比べて薄く形成することができるの
で、第三活性層104を形成する形成時間と材料費を低
減することができる。その他の効果については、第四実
施形態の半導体光増幅器4と同様としてある。
Further, since the thickness of the third active layer 104 can be formed thinner than the lateral width of the first active layer 103, the formation time for forming the third active layer 104 and the material cost can be reduced. You can Other effects are similar to those of the semiconductor optical amplifier 4 of the fourth embodiment.

【0079】このように、上述した半導体光増幅器5
は、第二活性層を形成しないことおよび第三活性層10
4の厚さを薄くすることができるので、製造コストをよ
り低減することができる。なお、上述した第五実施形態
の半導体光増幅器5は、請求項8に記載した第三活性層
の両端面を第三クラッド層で覆った場合の半導体光増幅
器に対応する。
As described above, the semiconductor optical amplifier 5 described above is used.
Does not form the second active layer and the third active layer 10
Since the thickness of 4 can be reduced, the manufacturing cost can be further reduced. The semiconductor optical amplifier 5 of the fifth embodiment described above corresponds to the semiconductor optical amplifier in which both end faces of the third active layer described in claim 8 are covered with the third cladding layer.

【0080】また、第五実施形態における半導体光増幅
器5の変更例として、図8に示す半導体光増幅器5a
は、第三クラッド層202を形成する代わりに、第二電
流ブロック層202aを形成した構造としてある。ここ
で、第二電流ブロック層202aは、第一活性層103
の両端面に形成した電流ブロック層203の材質と異な
る材質とすることができ、第三活性層104の光増幅利
得を微妙に調整することができる。その他の構造および
作用については、第五実施形態の半導体光増幅器5と同
様としてある。なお、半導体光増幅器5aは、請求項8
に記載した第三活性層の両端面を第二電流ブロック層で
覆った場合の半導体光増幅器に対応する。
As a modification of the semiconductor optical amplifier 5 in the fifth embodiment, the semiconductor optical amplifier 5a shown in FIG. 8 is used.
Has a structure in which the second current blocking layer 202a is formed instead of forming the third cladding layer 202. Here, the second current blocking layer 202a is the first active layer 103.
A material different from the material of the current blocking layer 203 formed on both end surfaces of the third active layer 104 can be finely adjusted. Other structures and operations are similar to those of the semiconductor optical amplifier 5 of the fifth embodiment. The semiconductor optical amplifier 5a is defined in claim 8.
It corresponds to the semiconductor optical amplifier in the case where both end faces of the third active layer described in 1) are covered with the second current blocking layer.

【0081】次に、本発明の実施形態における半導体光
増幅器の製造方法について説明する。 (第一実施形態)本発明の製造方法における第一実施形
態として、半導体光増幅器の製造方法について、図面を
参照して説明する。図9は、本発明の第一実施形態にお
ける半導体光増幅器の製造方法における各製造工程にお
ける半導体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜
(i)は第一工程〜第九工程の模式拡大断面図を示して
いる。また、第一実施形態における製造方法では、結晶
成長は、すべて有機金属気相成長法により行う。なお、
この製造方法は、図1に示す半導体光増幅器1の製造方
法に対応する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor optical amplifier according to the embodiment of the present invention will be described. (First Embodiment) As a first embodiment of the manufacturing method of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the first embodiment of the present invention.
(I) has shown the schematic expanded sectional view of the 1st process-9th process. Further, in the manufacturing method according to the first embodiment, all crystal growth is performed by a metal organic chemical vapor deposition method. In addition,
This manufacturing method corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier 1 shown in FIG.

【0082】先ず、図9(a)において、第一工程とし
て、(100)面方位を有するn型半導体基板101の
表面に、図示してないが、マスク位置合わせ用のマーカ
ーを形成する。その後、熱CVD法により、n型半導体
基板101の上面に、SiO2膜403を形成した後、
ステッパを用いたリソグラフィプロセスにより、マスク
開口部を[011]方向に形成する。次に、エッチング
により、このマスク開口部のn型半導体基板101を除
去して溝211を形成する。
First, in FIG. 9A, as a first step, a mask alignment marker (not shown) is formed on the surface of the n-type semiconductor substrate 101 having the (100) plane orientation. After that, a SiO 2 film 403 is formed on the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101 by the thermal CVD method.
A mask opening is formed in the [011] direction by a lithography process using a stepper. Then, the n-type semiconductor substrate 101 in the mask opening is removed by etching to form a groove 211.

【0083】同図(b)において、第二工程として、第
二活性層102を溝211に埋め込み形成する。ここ
で、第二活性層102は、その上面が、SiO2膜40
3の上面とほぼ同じ高さとなるまで埋め込み形成する。
また、第二活性層102の断面形状が横幅より厚さが厚
くなるように、第二活性層102を形成することによ
り、TM偏光に対する光増幅利得を高くすることができ
る。
In FIG. 10B, in a second step, the second active layer 102 is embedded in the groove 211. Here, the upper surface of the second active layer 102 is the SiO 2 film 40.
Embedding is performed until the height is almost the same as the upper surface of 3.
Further, by forming the second active layer 102 so that the sectional shape of the second active layer 102 is thicker than the lateral width, the optical amplification gain for TM polarized light can be increased.

【0084】同図(c)において、第三工程として、S
iO2膜403をバッファードフッ酸により除去した後
に、第二活性層102の上面とこの両側のn型半導体基
板101の上面に、第一活性層103と第三活性層10
4を連続して形成する。ここで、第三活性層104の厚
さを厚く形成することにより、TM偏光の光増幅利得を
高くすることができる。
In FIG. 7C, the third step is S
After removing the iO 2 film 403 with buffered hydrofluoric acid, the first active layer 103 and the third active layer 10 are formed on the upper surface of the second active layer 102 and the upper surfaces of the n-type semiconductor substrate 101 on both sides thereof.
4 are continuously formed. Here, by forming the third active layer 104 thick, the optical amplification gain of TM polarized light can be increased.

【0085】同図(d)において、第四工程として、再
び、SiO2膜403を第三活性層104の上面に形成
した後、ステッパを用いたフォトリソグラフィにより、
ストライプ状に第一誘電体薄膜403aを形成する。こ
こで、位置合わせパターンを用いて目合わせを行なうこ
とにより、第二活性層102の位置の真上に、第一誘電
体薄膜403aを形成することができる。
In the same step (d), as a fourth step, the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surface of the third active layer 104, and then photolithography using a stepper is performed.
The first dielectric thin film 403a is formed in a stripe shape. Here, the first dielectric thin film 403a can be formed right above the position of the second active layer 102 by performing the alignment using the alignment pattern.

【0086】同図(e)において、第五工程として、第
一誘電体薄膜403aの形成されていない領域の第三活
性層104をエッチングにより除去する。このエッチン
グとしては、例えば、メタン系反応性イオンエッチング
により行うことができる。
In FIG. 8E, in a fifth step, the third active layer 104 in the region where the first dielectric thin film 403a is not formed is removed by etching. This etching can be performed by, for example, methane-based reactive ion etching.

【0087】同図(f)において、第六工程として、第
一活性層103の上面に、第一誘電体薄膜403aをマ
スクとして第二活性層104を埋め込むように、電流ブ
ロック層203を形成する。この電流ブロック層203
は、注入電流をブロックし無効電流を低減するので、無
効電流による第三活性層104の光増幅利得の低下を防
止することができる。
In FIG. 6F, in a sixth step, the current blocking layer 203 is formed on the upper surface of the first active layer 103 so as to fill the second active layer 104 with the first dielectric thin film 403a as a mask. . This current blocking layer 203
Since the injection current is blocked and the reactive current is reduced, it is possible to prevent the reduction of the optical amplification gain of the third active layer 104 due to the reactive current.

【0088】同図(g)において、第七工程として、電
流ブロック層203と第一誘電体薄膜403aの上面
に、再びSiO2膜403を形成する。そして、このS
iO2膜403に対して、ステッパを用いたフォトリソ
グラフィにより、溝部211の横幅より横幅が広く、か
つ、第一誘電体薄膜403aより横幅の広い第二誘電体
薄膜403bを形成する。ここで、位置合わせパターン
を用いて目合わせを行なうことにより、第一誘電体薄膜
403aと中心線が一致するように、第二誘電体薄膜4
03bを形成することができる。
In FIG. 9G, as a seventh step, the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surfaces of the current block layer 203 and the first dielectric thin film 403a. And this S
A second dielectric thin film 403b having a width wider than that of the groove 211 and a width wider than that of the first dielectric thin film 403a is formed on the iO 2 film 403 by photolithography using a stepper. Here, by performing the alignment using the alignment pattern, the second dielectric thin film 4 is aligned so that the center line of the first dielectric thin film 403a is aligned.
03b can be formed.

【0089】同図(h)において、第八工程として、第
二誘電体薄膜403aの形成されていない領域をn型半
導体基板101に達するまでエッチングしてメサストラ
イプを形成する。このエッチングとしては、例えば、メ
タン系反応性イオンエッチングにより行うことができ
る。
In FIG. 8H, as an eighth step, a region where the second dielectric thin film 403a is not formed is etched until it reaches the n-type semiconductor substrate 101 to form a mesa stripe. This etching can be performed by, for example, methane-based reactive ion etching.

【0090】同図(i)において、第九工程として、n
型半導体基板101の上面に、第二誘電体薄膜403b
をマスクとして、メサストライプの両側に電流ブロック
層203を形成する。この電流ブロック層203によ
り、注入電流をブロックし無効電流を低減するので、無
効電流による第一活性層103の光増幅利得の低下を防
止することができる。
In the figure (i), as the ninth step, n
The second dielectric thin film 403b is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 101.
Using the as a mask, the current block layers 203 are formed on both sides of the mesa stripe. Since the current blocking layer 203 blocks the injection current and reduces the reactive current, it is possible to prevent the reduction of the optical amplification gain of the first active layer 103 due to the reactive current.

【0091】最終工程として、図1に示すように、第二
誘電体薄膜403bを除去した後、第三活性層104と
電流ブロック層203の上面に、クラッド層106とキ
ャップ層107を連続して形成する。そして、キャップ
層107表面にp側電極402を形成し、n型半導体基
板101の下面を研磨した後に、この下面にn側電極4
01を形成する。さらに、上記製造プロセスにより製作
した半導体光増幅器1は、へき開を行なった後に、図示
してないが、(001)面方位の両端面に反射防止膜を
形成し、ヒートシンク上にマウントした後、通常の工程
によりモジュール化する。
As a final step, as shown in FIG. 1, after removing the second dielectric thin film 403b, the cladding layer 106 and the cap layer 107 are continuously formed on the upper surfaces of the third active layer 104 and the current block layer 203. Form. Then, after forming the p-side electrode 402 on the surface of the cap layer 107 and polishing the lower surface of the n-type semiconductor substrate 101, the n-side electrode 4 is formed on the lower surface.
01 is formed. Further, in the semiconductor optical amplifier 1 manufactured by the above manufacturing process, after cleavage, although not shown, an antireflection film is formed on both end faces of the (001) plane orientation, and after mounting on a heat sink, It is modularized by the process of.

【0092】上述した第一実施形態における半導体光増
幅器の製造方法によると、半導体光増幅器1の集合活性
層に等方性が導入され、光増幅利得の偏光依存性が改善
されることにより、偏光無依存動作を行なうことができ
るとともに、例えば、第一活性層の横幅を長辺とし各活
性層の厚さの合計を短辺とした矩形状のバルク活性層に
比べて、集合活性層の断面積を小さくできるので、シン
グルモード条件を維持できる。なお、この場合の半導体
光増幅器の製造方法は、請求項13に記載した半導体光
増幅器の製造方法に対応する。
According to the method for manufacturing the semiconductor optical amplifier in the above-described first embodiment, the isotropic property is introduced into the collective active layer of the semiconductor optical amplifier 1, and the polarization dependence of the optical amplification gain is improved, so that the polarization Independent operation is possible, and, for example, compared to a rectangular bulk active layer in which the lateral width of the first active layer is the long side and the total thickness of each active layer is the short side, the disconnection of the collective active layer is reduced. Since the area can be reduced, the single mode condition can be maintained. The manufacturing method of the semiconductor optical amplifier in this case corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier described in claim 13.

【0093】(第二実施形態)次に、本発明の製造方法
における第二実施形態として、半導体光増幅器の製造方
法について、図面を参照して説明する。図10は、本発
明の第二実施形態における半導体光増幅器の製造方法に
おける各製造工程における半導体光増幅器の模式拡大断
面図であり、(a)〜(g)は第一工程〜第七工程の模
式拡大断面図を示している。なお、この製造方法は、図
2に示す半導体光増幅器2の製造方法に対応する。
(Second Embodiment) Next, as a second embodiment of the manufacturing method of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the second embodiment of the present invention, in which (a) to (g) are first to seventh steps. The schematic expanded sectional view is shown. This manufacturing method corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier 2 shown in FIG.

【0094】先ず、図10(a)において、n型半導体
基板101の上面に、第一活性層103と第三活性層1
04を連続して形成する。ここで、第三活性層104の
厚さを厚く形成することにより、TM偏光の光増幅利得
を高くすることができる。
First, in FIG. 10A, the first active layer 103 and the third active layer 1 are formed on the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101.
04 are continuously formed. Here, by forming the third active layer 104 thick, the optical amplification gain of TM polarized light can be increased.

【0095】同図(b)において、第二工程として、S
iO2膜403を第三活性層104の上面に形成した
後、ステッパを用いたフォトリソグラフィにより、スト
ライプ状に第一誘電体薄膜403aを形成する。
In the same figure (b), as the second step, S
After forming the iO 2 film 403 on the upper surface of the third active layer 104, the first dielectric thin film 403a is formed in stripes by photolithography using a stepper.

【0096】同図(c)において、第三工程として、第
一誘電体薄膜403aの形成されていない領域の第三活
性層104をエッチングにより除去する。このエッチン
グとしては、例えば、メタン系反応性イオンエッチング
により行うことができる。
In FIG. 9C, as the third step, the third active layer 104 in the region where the first dielectric thin film 403a is not formed is removed by etching. This etching can be performed by, for example, methane-based reactive ion etching.

【0097】同図(d)において、第四工程として、第
一活性層103の上面に、第一誘電体薄膜403aをマ
スクとして第二活性層104を埋め込むように、電流ブ
ロック層203を形成する。この電流ブロック層203
により、注入電流をブロックし無効電流を低減するの
で、無効電流による第三活性層104の光増幅利得の低
下を防止することができる。
In the same step (d), as a fourth step, the current blocking layer 203 is formed on the upper surface of the first active layer 103 so as to fill the second active layer 104 with the first dielectric thin film 403a as a mask. . This current blocking layer 203
As a result, the injection current is blocked and the reactive current is reduced, so that the reduction of the optical amplification gain of the third active layer 104 due to the reactive current can be prevented.

【0098】同図(e)において、第五工程として、電
流ブロック層203と第一誘電体薄膜403aの上面
に、再びSiO2膜403を形成する。そして、このS
iO2膜403に対して、ステッパを用いたフォトリソ
グラフィにより、第一誘電体薄膜403aより横幅の広
い第二誘電体薄膜403bを形成する。
In the same step (e), as a fifth step, the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surfaces of the current block layer 203 and the first dielectric thin film 403a. And this S
A second dielectric thin film 403b having a width wider than that of the first dielectric thin film 403a is formed on the iO 2 film 403 by photolithography using a stepper.

【0099】同図(f)において、第六工程として、第
二誘電体薄膜403aの形成されていない領域をn型半
導体基板101に達するまでエッチングしてメサストラ
イプを形成する。このエッチングとしては、例えば、メ
タン系反応性イオンエッチングにより行うことができ
る。
In FIG. 6F, as a sixth step, a region in which the second dielectric thin film 403a is not formed is etched until it reaches the n-type semiconductor substrate 101 to form a mesa stripe. This etching can be performed by, for example, methane-based reactive ion etching.

【0100】同図(g)において、第七工程として、n
型半導体基板101の上面に、第二誘電体薄膜403b
をマスクとして、メサストライプの両側に電流ブロック
層203を形成する。この電流ブロック層203によ
り、注入電流をブロックし無効電流を低減するので、無
効電流による第一活性層103の光増幅利得の低下を防
止することができる。
In the same figure (g), as the seventh step, n
The second dielectric thin film 403b is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 101.
Using the as a mask, the current block layers 203 are formed on both sides of the mesa stripe. Since the current blocking layer 203 blocks the injection current and reduces the reactive current, it is possible to prevent the reduction of the optical amplification gain of the first active layer 103 due to the reactive current.

【0101】最終工程として、図2に示すように、第二
誘電体薄膜403bを除去した後、第三活性層104と
電流ブロック層203の上面に、クラッド層106とキ
ャップ層107を連続して形成する。その他の製造方法
については、第一実施形態における製造方法と同様とす
る。
As a final step, as shown in FIG. 2, after removing the second dielectric thin film 403b, the cladding layer 106 and the cap layer 107 are continuously formed on the upper surfaces of the third active layer 104 and the current block layer 203. Form. Other manufacturing methods are the same as those in the first embodiment.

【0102】上述した第二実施形態における半導体光増
幅器の製造方法によると、半導体光増幅器2は、第二活
性層を形成する製造プロセスを削減することができるの
で、半導体光増幅器2の製造コストを低減することがで
きる。その他の効果については、第一実施形態における
製造方法と同様とする。なお、この場合の半導体光増幅
器の製造方法は、請求項17に記載した半導体光増幅器
の製造方法に対応する。
According to the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier in the second embodiment described above, the semiconductor optical amplifier 2 can reduce the manufacturing process for forming the second active layer, and thus the manufacturing cost of the semiconductor optical amplifier 2 can be reduced. It can be reduced. Other effects are similar to those of the manufacturing method according to the first embodiment. The method of manufacturing the semiconductor optical amplifier in this case corresponds to the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier described in claim 17.

【0103】(第三実施形態)次に、本発明の製造方法
における第三実施形態として、半導体光増幅器の製造方
法について、図面を参照して説明する。図11は、本発
明の第三実施形態における半導体光増幅器の製造方法に
おける各製造工程における半導体光増幅器の模式拡大断
面図であり、(a)〜(i)は第一工程〜第九工程の模
式拡大断面図を示している。なお、この製造方法は、図
3に示す半導体光増幅器3の製造方法に対応する。
(Third Embodiment) Next, as a third embodiment of the manufacturing method of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the third embodiment of the present invention, in which (a) to (i) are first to ninth steps. The schematic expanded sectional view is shown. This manufacturing method corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier 3 shown in FIG.

【0104】先ず、図11(a)において、熱CVD法
により、n型半導体基板101の上面に第一電流ブロッ
ク層201とSiO2膜403を形成した後、ステッパ
を用いたリソグラフィプロセスにより、マスク開口部を
[011]方向に形成する。次に、エッチングにより、
このマスク開口部の第一電流ブロック層201を除去し
て溝211を形成する。
First, in FIG. 11A, the first current block layer 201 and the SiO 2 film 403 are formed on the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101 by the thermal CVD method, and then a mask is formed by a lithography process using a stepper. The opening is formed in the [011] direction. Then, by etching
The groove 211 is formed by removing the first current blocking layer 201 in the mask opening.

【0105】同図(b)において、第二工程として、第
二活性層102を、その上面がSiO2膜403の上面
とほぼ同じ高さとなるまで、溝211に埋め込み形成す
る。このようにすることにより、第二活性層102は、
第一電流ブロック層201により、注入電流をブロック
し無効電流を低減するので、無効電流による第二活性層
102の光増幅利得の低下を防止することができる。
In the second step of FIG. 10B, the second active layer 102 is buried in the groove 211 until its upper surface is substantially level with the upper surface of the SiO 2 film 403. By doing so, the second active layer 102 is
Since the first current blocking layer 201 blocks the injection current and reduces the reactive current, it is possible to prevent the reduction of the optical amplification gain of the second active layer 102 due to the reactive current.

【0106】同図(c)において、第三工程として、S
iO2膜403をバッファードフッ酸により除去した後
に、第二活性層102の上面とこの両側の第一電流ブロ
ック層201の上面に、第一活性層103,エッチング
ストップ層303,第三活性層104及び第二クラッド
層105を連続して形成する。ここで、第三活性層10
4の厚さを厚く形成することにより、TM偏光の光増幅
利得を高くすることができる。
In the same figure (c), as the third step, S
After removing the iO 2 film 403 with buffered hydrofluoric acid, the first active layer 103, the etching stop layer 303, and the third active layer are formed on the upper surface of the second active layer 102 and the upper surfaces of the first current blocking layer 201 on both sides of the second active layer 102. 104 and the second cladding layer 105 are continuously formed. Here, the third active layer 10
By increasing the thickness of No. 4, the optical amplification gain of TM polarized light can be increased.

【0107】同図(d)において、第四工程として、S
iO2膜403を第三活性層104の上面に形成した
後、ステッパを用いたフォトリソグラフィにより、スト
ライプ状に第一誘電体薄膜403aを形成する。
In FIG. 7D, the fourth step is S
After forming the iO 2 film 403 on the upper surface of the third active layer 104, the first dielectric thin film 403a is formed in stripes by photolithography using a stepper.

【0108】同図(e)において、第五工程として、第
一誘電体薄膜403aの形成されていない領域の第三活
性層104と第二クラッド層105をエッチングにより
除去し、メサストライプを形成する。ここで、先ず、メ
タン系反応性イオンエッチングにより、エッチングスト
ップ層303の近くまでエッチングを行い、その後、硫
酸,過酸化水素水及び水からなる混合液によりエッチン
グを行う。このようにすると、この混合液は第三活性層
104をエッチングすることはできるが、エッチングス
トップ層を除去できないので、エッチングストップ層で
エッチングが自動的に停止し、精度良くエッチングを行
うことができる。
In the same step (e), as the fifth step, the third active layer 104 and the second cladding layer 105 in the region where the first dielectric thin film 403a is not formed are removed by etching to form a mesa stripe. . Here, first, etching is performed to the vicinity of the etching stop layer 303 by methane-based reactive ion etching, and then etching is performed with a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water. By doing so, this mixed solution can etch the third active layer 104, but cannot remove the etching stop layer, so that etching automatically stops at the etching stop layer, and accurate etching can be performed. .

【0109】同図(f)において、第六工程として、第
一活性層103の上面に、第一誘電体薄膜403aをマ
スクとして第二クラッド層105と第三活性層104を
埋め込むように、電流ブロック層203を形成する。
In FIG. 10F, in a sixth step, the current is applied to the upper surface of the first active layer 103 so that the second clad layer 105 and the third active layer 104 are embedded with the first dielectric thin film 403a as a mask. The block layer 203 is formed.

【0110】同図(g)において、第七工程として、電
流ブロック層203と第一誘電体薄膜403aの上面
に、再びSiO2膜403を形成する。そして、このS
iO2膜403に対して、ステッパを用いたフォトリソ
グラフィにより、溝部211の横幅より横幅が広く、か
つ、第一誘電体薄膜403aより横幅の広い第二誘電体
薄膜403bを形成する。
In FIG. 9G, as the seventh step, the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surfaces of the current block layer 203 and the first dielectric thin film 403a. And this S
A second dielectric thin film 403b having a width wider than that of the groove portion 211 and a width wider than that of the first dielectric thin film 403a is formed on the iO 2 film 403 by photolithography using a stepper.

【0111】同図(h)において、第八工程として、第
二誘電体薄膜403aの形成されていない領域をn型半
導体基板101に達するまでエッチングしてメサストラ
イプを形成する。このエッチングとしては、例えば、メ
タン系反応性イオンエッチングにより行うことができ
る。
In FIG. 11H, as an eighth step, a region where the second dielectric thin film 403a is not formed is etched until it reaches the n-type semiconductor substrate 101 to form a mesa stripe. This etching can be performed by, for example, methane-based reactive ion etching.

【0112】同図(i)において、第九工程として、n
型半導体基板101の上面に、第二誘電体薄膜403b
をマスクとして、メサストライプの両側に電流ブロック
層203を形成する。
In the figure (i), as the ninth step, n
The second dielectric thin film 403b is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 101.
Using the as a mask, the current block layers 203 are formed on both sides of the mesa stripe.

【0113】最終工程として、図3に示すように、第二
誘電体薄膜403bを除去した後、第三活性層104と
電流ブロック層203の上面に、クラッド層106とキ
ャップ層107を連続して形成する。その他の製造方法
については、第一実施形態における製造方法と同様とす
る。
As a final step, as shown in FIG. 3, after removing the second dielectric thin film 403b, the cladding layer 106 and the cap layer 107 are continuously formed on the upper surfaces of the third active layer 104 and the current block layer 203. Form. Other manufacturing methods are the same as those in the first embodiment.

【0114】上述した第三実施形態における半導体光増
幅器の製造方法によると、半導体光増幅器3は、第二活
性層が第一電流ブロック層201に埋設してあるので、
第二活性層の無効電流を低減することができ、TM偏光
の光増幅利得を高くすることができる。その他の効果に
ついては、第一実施形態における製造方法と同様とす
る。なお、この場合の半導体光増幅器の製造方法は、請
求項14に記載した半導体光増幅器の製造方法の突部に
第一電流ブロック層を形成した場合の半導体光増幅器の
製造方法に対応する。
According to the method of manufacturing a semiconductor optical amplifier in the third embodiment described above, in the semiconductor optical amplifier 3, the second active layer is embedded in the first current blocking layer 201, so that
The reactive current of the second active layer can be reduced and the optical amplification gain of TM polarized light can be increased. Other effects are similar to those of the manufacturing method according to the first embodiment. The method of manufacturing the semiconductor optical amplifier in this case corresponds to the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier in which the first current blocking layer is formed on the protrusion of the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier described in claim 14.

【0115】(第四実施形態)次に、本発明の製造方法
における第四実施形態として、半導体光増幅器の製造方
法について、図面を参照して説明する。図12は、本発
明の第四実施形態における半導体光増幅器の製造方法に
おける各製造工程における半導体光増幅器の模式拡大断
面図であり、(a)〜(i)は第一工程〜第九工程の模
式拡大断面図を示している。なお、この製造方法は、図
6に示す半導体光増幅器4aの製造方法に対応する。
(Fourth Embodiment) Next, as a fourth embodiment of the manufacturing method of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the fourth embodiment of the present invention, in which (a) to (i) are first to ninth steps. The schematic expanded sectional view is shown. This manufacturing method corresponds to the method for manufacturing the semiconductor optical amplifier 4a shown in FIG.

【0116】先ず、図12(a)に示す第一工程から同
図(e)に示す第五工程までの製造方法は、第三実施形
態における製造方法と同様とする。
First, the manufacturing method from the first step shown in FIG. 12A to the fifth step shown in FIG. 12E is the same as the manufacturing method in the third embodiment.

【0117】次に、同図(f)において、第六工程とし
て、第一活性層103の上面に、第一誘電体薄膜403
aをマスクとして第二クラッド層105と第三活性層1
04を埋め込むように、第二電流ブロック層202aを
形成する。ここで、第二電流ブロック層202aは、第
一活性層103の両端面に形成する電流ブロック層20
3の材質と異なる材質とすることができ、第三活性層1
04の光増幅利得を微妙に調整することができる。
Next, in FIG. 6F, as a sixth step, a first dielectric thin film 403 is formed on the upper surface of the first active layer 103.
The second clad layer 105 and the third active layer 1 using a as a mask
The second current block layer 202a is formed so as to embed 04. Here, the second current blocking layer 202a is the current blocking layer 20 formed on both end surfaces of the first active layer 103.
The third active layer 1 can be made of a material different from that of
The optical amplification gain of 04 can be finely adjusted.

【0118】次に、図12(g)に示す第七工程から同
図(i)に示す第九工程までの製造方法は、第三実施形
態における製造方法と同様とする。
Next, the manufacturing method from the seventh step shown in FIG. 12 (g) to the ninth step shown in FIG. 12 (i) is the same as the manufacturing method in the third embodiment.

【0119】最終工程として、図6に示すように、第二
誘電体薄膜403bを除去した後、第三活性層104と
電流ブロック層203の上面に、クラッド層106とキ
ャップ層107を連続して形成する。その他の製造方法
については、第三実施形態における製造方法と同様とす
る。
As a final step, as shown in FIG. 6, after removing the second dielectric thin film 403b, the cladding layer 106 and the cap layer 107 are continuously formed on the upper surfaces of the third active layer 104 and the current block layer 203. Form. Other manufacturing methods are the same as those in the third embodiment.

【0120】上述した第四実施形態における半導体光増
幅器の製造方法によると、半導体光増幅器4aは、第三
活性層104が第二電流ブロック層202aに埋設され
るので、光が漏れることによる第三活性層の光増幅利得
の低下を防止することができるので、光増幅利得を高く
することができとともに、第二電流ブロック層202a
の材質を電流ブロック層203の材質と異なる材質とす
ることができ、第三活性層104の光増幅利得を微妙に
調整することができる。その他の作用については、第三
実施形態における製造方法と同様とする。なお、この場
合の半導体光増幅器の製造方法は、請求項15に記載し
た半導体光増幅器の製造方法における第三活性層の両端
面を第二電流ブロック層で覆った場合の半導体光増幅器
の製造方法に対応する。
According to the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier in the fourth embodiment described above, in the semiconductor optical amplifier 4a, the third active layer 104 is buried in the second current blocking layer 202a, so that the third Since the decrease in the optical amplification gain of the active layer can be prevented, the optical amplification gain can be increased and the second current blocking layer 202a can be formed.
Can be made different from the material of the current blocking layer 203, and the optical amplification gain of the third active layer 104 can be finely adjusted. Other operations are similar to those of the manufacturing method according to the third embodiment. The method for manufacturing a semiconductor optical amplifier in this case is the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to claim 15, wherein both end surfaces of the third active layer are covered with the second current blocking layer. Corresponding to.

【0121】次に、上述した第四実施形態における半導
体光増幅器の製造方法の第一実施例として、半導体光増
幅器(波長1.55μm帯半導体光増幅器)の製造方法
について、図面を参照して説明する。図13は、第一実
施例の半導体光増幅器の製造方法における最終工程後の
半導体光増幅器の模式拡大断面図を示している。同図に
おいて、6は半導体光増幅器であり、図6に示す半導体
光増幅器の第四実施形態の変更例における半導体光増幅
器4aに、エッチングストップ層301,303及びス
ペーサ層302を形成した構造としてある。
Next, as a first example of the method for manufacturing the semiconductor optical amplifier in the above-described fourth embodiment, a method for manufacturing a semiconductor optical amplifier (wavelength 1.55 μm band semiconductor optical amplifier) will be described with reference to the drawings. To do. FIG. 13 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier after the final step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier of the first embodiment. In the figure, 6 is a semiconductor optical amplifier, which has a structure in which etching stop layers 301 and 303 and a spacer layer 302 are formed in a semiconductor optical amplifier 4a in a modification of the fourth embodiment of the semiconductor optical amplifier shown in FIG. .

【0122】また、図14は、各製造工程における半導
体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(h)は
第一工程〜第八工程の模式拡大断面図を示している。ま
た、第一実施例における製造方法では、結晶成長は、す
べて有機金属気相成長法により行った。
FIG. 14 is a schematic enlarged sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing process, and (a) to (h) show schematic enlarged sectional views of the first to eighth steps. In addition, in the manufacturing method of the first example, all crystal growth was performed by the metal organic chemical vapor deposition method.

【0123】先ず、同図(a)において、第一工程とし
て、(100)面方位を有するn型InPからなる半導
体基板101の表面に、図示してないが、マスク位置合
わせ用のマーカーを形成した。その後、n型半導体基板
101の上面に、n型InGaAsPからなるエッチン
グストップ層301(波長組成1.3μm、キャリア濃
度1×1018cm-3、層厚5nm)およびFeドープ高
抵抗InPからなる第一電流ブロック層201(Fe濃
度5×1016cm-3、層厚1μm)を形成した。この第
一電流ブロック層201により、注入電流をブロックし
無効電流を低減するので、無効電流による第二活性層1
02の光増幅利得の低下を防止することができる。
First, in FIG. 11A, as a first step, a mask alignment marker (not shown) is formed on the surface of the semiconductor substrate 101 made of n-type InP having a (100) plane orientation. did. Then, on the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101, an etching stop layer 301 made of n-type InGaAsP (wavelength composition 1.3 μm, carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 , layer thickness 5 nm) and a Fe-doped high-resistance InP first layer were formed. A one-current blocking layer 201 (Fe concentration 5 × 10 16 cm −3 , layer thickness 1 μm) was formed. The first current blocking layer 201 blocks the injection current and reduces the reactive current.
It is possible to prevent the optical amplification gain of 02 from decreasing.

【0124】次に、同図(b)において、第二工程とし
て、熱CVD法により、第一電流ブロック層201の上
面に、SiO2膜403(厚さ100nm)を形成した
後、ステッパを用いたリソグラフィプロセスにより、層
幅0.7μm、周期250μmのマスク開口部を[01
1]方向に形成した。ここで、開口部両側のSiO2
403の幅は20μmとした。
Next, in the same figure (b), as a second step, a SiO 2 film 403 (thickness 100 nm) is formed on the upper surface of the first current block layer 201 by a thermal CVD method, and then a stepper is used. The mask opening with a layer width of 0.7 μm and a period of 250 μm was formed by the above-mentioned lithography process.
1] direction. Here, the width of the SiO 2 film 403 on both sides of the opening was 20 μm.

【0125】次に、塩酸とリン酸の混合液を用いたエッ
チングにより、このマスク開口部の電流ブロック層20
1を除去して溝211を形成した。ここで、エッチング
による溝211は、エッチングストップ層301によ
り、この表面で停止し、また、溝211の側面は(10
0)面方位を有するn型半導体基板101の上面に垂直
な面となる。したがって、溝211に第二活性層102
を埋め込み形成する際に、第二活性層102の形状を精
度良く形成することができ、結果的に、半導体光増幅器
6は、より完全な偏光無依存動作を行なうことができ
る。
Next, by etching using a mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid, the current blocking layer 20 in the mask opening is formed.
1 was removed to form a groove 211. Here, the groove 211 by etching is stopped at this surface by the etching stop layer 301, and the side surface of the groove 211 is (10
It is a plane perpendicular to the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101 having the (0) plane orientation. Therefore, the second active layer 102 is formed in the groove 211.
The shape of the second active layer 102 can be formed with high precision in the case of embedding, and as a result, the semiconductor optical amplifier 6 can perform more complete polarization independent operation.

【0126】次に、同図(c)において、第三工程とし
て、アンドープInGaAsPからなる第二活性層10
2(波長組成1.5μm、層厚1μm)を溝211に埋
め込み形成した。ここで、第二活性層102は、その上
面が、SiO2膜403の上面とほぼ同じ高さとなるま
で埋め込み形成する。
Next, as shown in FIG. 13C, as the third step, the second active layer 10 made of undoped InGaAsP is used.
2 (wavelength composition 1.5 μm, layer thickness 1 μm) was embedded in the groove 211. Here, the second active layer 102 is formed by embedding until its upper surface is substantially level with the upper surface of the SiO 2 film 403.

【0127】同図(d)において、第四工程として、S
iO2膜403をバッファードフッ酸により除去した後
に、全面にn型InPからなるスペーサ層302(キャ
リア濃度1×1018cm-3、層厚10nm),多重量子
井戸構造を有する第一活性層103,n型InPからな
るエッチングストップ層303(キャリア濃度1×10
18cm-3、層厚20nm),アンドープInGaAsP
からなる第三活性層104(波長組成1.5μm、層厚
1μm)及びp型InPからなる第二クラッド層105
(キャリア濃度5×1017cm-3、層厚0.3μm)を
連続して形成した。
In FIG. 10D, the fourth step is S
After removing the iO 2 film 403 with buffered hydrofluoric acid, an n-type InP spacer layer 302 (carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 , layer thickness 10 nm) on the entire surface, a first active layer having a multiple quantum well structure 103, etching stop layer 303 made of n-type InP (carrier concentration 1 × 10
18 cm -3 , layer thickness 20 nm), undoped InGaAsP
Active layer 104 (wavelength composition: 1.5 μm, layer thickness: 1 μm) and a second clad layer 105 made of p-type InP
(Carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 , layer thickness 0.3 μm) was continuously formed.

【0128】ここで、量子井戸構造を有する第一活性層
102は、10周期のInGaAsP量子井戸(歪量−
0.1%、層厚6nm)およびInGaAsPバリア
(格子整合、波長組成1.2μm、層厚8nm)からな
り、図示してないが、両側には、バリアと同じ組成によ
る層厚30nmの光閉じ込め層が形成される。なお、ス
ペーサ層302を形成することにより、量子井戸構造を
有する第一活性層103の界面を十分に平坦とすること
ができる。
Here, the first active layer 102 having a quantum well structure is a 10-period InGaAsP quantum well (strain amount-
0.1%, layer thickness 6 nm) and InGaAsP barrier (lattice matching, wavelength composition 1.2 μm, layer thickness 8 nm), and although not shown, light confinement with a layer thickness of 30 nm by the same composition as the barrier on both sides A layer is formed. By forming the spacer layer 302, the interface of the first active layer 103 having the quantum well structure can be made sufficiently flat.

【0129】同図(e)において、第五工程として、再
び、SiO2膜403(厚さ200nm)を第二クラッ
ド層105表面に形成した後、ステッパを用いたフォト
リソグラフィにより横幅0.7μmのストライプ状に加
工した。ここで、第二工程において形成した横幅0.7
μmの第二活性層102と同一の位置になるように位置
合わせパターンを用いて目合わせを行った。そしてメタ
ン系反応性イオンエッチングにより、約1.2μmの深
さまでエッチングを行い、その後、硫酸,過酸化水素水
及び水からなる混合液によりエッチングを行い、エッチ
ングストップ層303の表面でエッチングを停止すると
ともに、幅0.7μmのメサストライプを形成した。
In the same figure (e), as a fifth step, after the SiO 2 film 403 (thickness 200 nm) is formed again on the surface of the second cladding layer 105, the lateral width of 0.7 μm is formed by photolithography using a stepper. Processed into stripes. Here, the width of 0.7 formed in the second step
The alignment was performed using the alignment pattern so that the same position as that of the second active layer 102 of μm was obtained. Then, etching is performed to a depth of about 1.2 μm by methane-based reactive ion etching, and then etching is performed with a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water, and etching is stopped on the surface of the etching stop layer 303. At the same time, a mesa stripe having a width of 0.7 μm was formed.

【0130】同図(f)において、第六工程として、エ
ッチングストップ層303の上面に、第二活性層104
を埋め込むように、Feドープ高抵抗InPからなる第
二電流ブロック層202a(Fe濃度5×1016
-3、層厚2μm)を形成した。この第二電流ブロック
層202aにより、注入電流をブロックし無効電流を低
減するので、無効電流による第三活性層104の光増幅
利得の低下を防止することができる。
In FIG. 15F, as a sixth step, the second active layer 104 is formed on the upper surface of the etching stop layer 303.
The second current blocking layer 202a (Fe concentration of 5 × 10 16 c
m −3 , layer thickness 2 μm). The second current blocking layer 202a blocks the injection current and reduces the reactive current, so that the reduction of the optical amplification gain of the third active layer 104 due to the reactive current can be prevented.

【0131】同図(g)において、第七工程として、再
びSiO2膜403(厚さ200nm)を表面に形成し
た後、ステッパを用いたフォトリソグラフィにより横幅
1.5μmのストライプ状に加工した。ここで、すでに
形成してある幅0.7μmのSiO2膜と中心線が一致
するように位置合わせパターンを用いて目合わせを行っ
た。そしてメタン系反応性イオンエッチングにより、半
導体基板101まで約4μmの深さのエッチングを行っ
た。
In the same figure (g), as the seventh step, after forming the SiO 2 film 403 (thickness 200 nm) again on the surface, it was processed into a stripe shape having a lateral width of 1.5 μm by photolithography using a stepper. Here, the alignment was performed using the alignment pattern so that the center line of the SiO 2 film having a width of 0.7 μm already formed was aligned. Then, by methane-based reactive ion etching, the semiconductor substrate 101 was etched to a depth of about 4 μm.

【0132】次に、同図(h)において、第八工程とし
て、濃硫酸で表面処理を行った後、第一活性層103を
埋め込むように、Feドープ高抵抗InPからなる電流
ブロック層203(Fe濃度5×1016cm-3、層厚4
μm)を形成した。
Next, in the same figure (h), as the eighth step, after the surface treatment with concentrated sulfuric acid, the current blocking layer 203 (made of Fe-doped high resistance InP) so as to fill the first active layer 103 ( Fe concentration 5 × 10 16 cm -3 , layer thickness 4
μm) was formed.

【0133】次に、図13に示す最終工程においては、
表面のSiO2膜403を除去した後、第二クラッド層
105,第二電流ブロック層202a及び電流ブロック
層203の上面に、p型InPからなるクラッド層10
6(キャリア濃度1×1018cm-3、層厚4μm)とp
型InGaAsPからなるキャップ層107(キャリア
濃度1×1019cm-3、層厚0.3μm)を連続して形
成した。
Next, in the final step shown in FIG.
After removing the SiO 2 film 403 on the surface, the cladding layer 10 made of p-type InP is formed on the upper surfaces of the second cladding layer 105, the second current blocking layer 202a and the current blocking layer 203.
6 (carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 , layer thickness 4 μm) and p
A cap layer 107 (carrier concentration: 1 × 10 19 cm −3 , layer thickness: 0.3 μm) made of InGaAsP type was continuously formed.

【0134】そして、キャップ層107表面にCrまた
はAuからなるp側電極402を形成し、基板101の
下面を研磨した後に、この下面にAuGeNiからなる
n側電極401を形成した。上記製造プロセスにより製
作した半導体光増幅器6は、へき開を行なった後に、図
示してないが、(001)面方位の両端面に反射防止膜
(反射率0.001%)を形成し、ヒートシンク上にマ
ウントした後、通常の工程によりモジュール化した。
Then, a p-side electrode 402 made of Cr or Au was formed on the surface of the cap layer 107, and after polishing the lower surface of the substrate 101, an n-side electrode 401 made of AuGeNi was formed on the lower surface. The semiconductor optical amplifier 6 manufactured by the above manufacturing process, after cleaving, forms an antireflection film (reflectance 0.001%) on both end faces of the (001) plane orientation, which is not shown, and is formed on the heat sink. After mounting on a substrate, it was modularized by a usual process.

【0135】上述した第一実施例における半導体光増幅
器の製造方法によると、半導体光増幅器6に、横幅1.
5μmの多重量子井戸からなる第一活性層103,幅
0.7μmのバルクからなる第二活性層102及び第三
活性層からなる積層構造を有する活性層を形成すること
ができ、偏光依存性がほとんどない良好な特性を有する
半導体光増幅器6を製造することができた。また、偏光
無依存動作を実現するための活性層の構造については、
第一実施例に記載した以外の値も取りうることは勿論で
ある。
According to the method of manufacturing a semiconductor optical amplifier in the above-described first embodiment, the semiconductor optical amplifier 6 has a lateral width of 1.
It is possible to form an active layer having a laminated structure composed of a first active layer 103 composed of a multiple quantum well of 5 μm, a second active layer 102 composed of a bulk having a width of 0.7 μm, and a third active layer. It was possible to manufacture the semiconductor optical amplifier 6 having good characteristics with almost no occurrence. Regarding the structure of the active layer for realizing the polarization independent operation,
Of course, values other than those described in the first embodiment can be used.

【0136】(第五実施形態)次に、本発明の製造方法
における第五実施形態として、半導体光増幅器の製造方
法について、図面を参照して説明する。図15は、本発
明の第五実施形態における半導体光増幅器の製造方法に
おける各製造工程における半導体光増幅器の模式拡大断
面図であり、(a)〜(g)は第一工程〜第七工程の模
式拡大断面図を示している。なお、この製造方法は、図
7に示す半導体光増幅器5の製造方法に対応する。
(Fifth Embodiment) Next, as a fifth embodiment of the manufacturing method of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor optical amplifier will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step of the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the fifth embodiment of the present invention, in which (a) to (g) are first to seventh steps. The schematic expanded sectional view is shown. This manufacturing method corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier 5 shown in FIG.

【0137】先ず、同図(a)において、n型半導体基
板101の上面に、第一活性層103,エッチングスト
ップ層303,第三活性層104及びクラッド層105
を連続して形成する。ここで、第三活性層104の厚さ
を厚く形成することにより、TM偏光の光増幅利得を高
くすることができる。
First, in FIG. 10A, the first active layer 103, the etching stop layer 303, the third active layer 104, and the cladding layer 105 are formed on the upper surface of the n-type semiconductor substrate 101.
Are continuously formed. Here, by forming the third active layer 104 thick, the optical amplification gain of TM polarized light can be increased.

【0138】同図(b)において、第二工程として、再
び、SiO2膜403をクラッド層105の上面に形成
した後、ステッパを用いたフォトリソグラフィにより、
ストライプ状に第一誘電体薄膜403aを形成する。
In the same figure (b), as a second step, after the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surface of the cladding layer 105, it is subjected to photolithography using a stepper.
The first dielectric thin film 403a is formed in a stripe shape.

【0139】同図(c)において、第三工程として、第
一誘電体薄膜403aの形成されていない領域の第三活
性層104とクラッド層105をエッチングにより除去
し、メサストライプを形成する。
In FIG. 13C, as a third step, the third active layer 104 and the cladding layer 105 in the region where the first dielectric thin film 403a is not formed are removed by etching to form a mesa stripe.

【0140】同図(d)において、第四工程として、第
一活性層103の上面に、第一誘電体薄膜403aをマ
スクとしてクラッド層105と第三活性層104を埋め
込むように、第三クラッド層202を形成する。
In the same step (d), as the fourth step, the third clad layer 105 and the third active layer 104 are embedded on the upper surface of the first active layer 103 by using the first dielectric thin film 403a as a mask. Form the layer 202.

【0141】同図(e)において、第五工程として、電
流ブロック層203と第一誘電体薄膜403aの上面
に、再びSiO2膜403を形成する。そして、このS
iO2膜403に対して、ステッパを用いたフォトリソ
グラフィにより、溝部211の横幅より横幅が広く、か
つ、第一誘電体薄膜403aより横幅の広い第二誘電体
薄膜403bを形成する。
In the same step (e), as a fifth step, the SiO 2 film 403 is formed again on the upper surfaces of the current block layer 203 and the first dielectric thin film 403a. And this S
A second dielectric thin film 403b having a width wider than that of the groove 211 and a width wider than that of the first dielectric thin film 403a is formed on the iO 2 film 403 by photolithography using a stepper.

【0142】同図(f)において、第六工程として、第
二誘電体薄膜403aの形成されていない領域をn型半
導体基板101に達するまでエッチングしてメサストラ
イプを形成する。
In FIG. 16F, in a sixth step, a region where the second dielectric thin film 403a is not formed is etched until it reaches the n-type semiconductor substrate 101 to form a mesa stripe.

【0143】同図(g)において、第七工程として、n
型半導体基板101の上面に、第二誘電体薄膜403b
をマスクとして、メサストライプの両側に電流ブロック
層203を形成する。
In the same figure (g), as the seventh step, n
The second dielectric thin film 403b is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 101.
Using the as a mask, the current block layers 203 are formed on both sides of the mesa stripe.

【0144】最終工程として、図7に示すように、第二
誘電体薄膜403bを除去した後、第三活性層104と
電流ブロック層203の上面に、クラッド層106とキ
ャップ層107を連続して形成する。その他の製造方法
については、第二実施形態における製造方法と同様とす
る。
As a final step, as shown in FIG. 7, after removing the second dielectric thin film 403b, the cladding layer 106 and the cap layer 107 are continuously formed on the upper surfaces of the third active layer 104 and the current block layer 203. Form. Other manufacturing methods are the same as those in the second embodiment.

【0145】上述した第五実施形態における半導体光増
幅器の製造方法によると、半導体光増幅器5は、第三活
性層104が第三クラッド層202に埋設し、第三クラ
ッド層の材質として、導電型の材質を用いることによ
り、例えば、注入電流が第一活性層の中央部を集中的に
流れ、両端部にはほとんど流れないといった現象が発生
する場合であっても、第三クラッド層を介して両端部に
電流を注入できるので、第一活性層の光増幅利得の低下
を防止することができる。その他の作用については、第
二実施形態における製造方法と同様とする。なお、この
場合の半導体光増幅器の製造方法は、請求項18に記載
した半導体光増幅器の製造方法に対応する。
According to the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier in the fifth embodiment described above, in the semiconductor optical amplifier 5, the third active layer 104 is embedded in the third clad layer 202, and the material of the third clad layer is a conductive type. By using the material of (3), for example, even when a phenomenon occurs in which the injection current intensively flows in the central portion of the first active layer and hardly flows in both end portions, it is possible to intervene through the third cladding layer. Since current can be injected into both ends, it is possible to prevent a decrease in the optical amplification gain of the first active layer. Other operations are similar to those of the manufacturing method according to the second embodiment. The manufacturing method of the semiconductor optical amplifier in this case corresponds to the manufacturing method of the semiconductor optical amplifier described in claim 18.

【0146】以上、上述した各実施形態における半導体
光増幅器およびその製造方法は、様々な変更例を含むも
のであり、例えば、各電流ブロック層については、上記
構造に限定するものではなく、p型InP層とn型In
P層を積層した構造を用いることもできる。また、半導
体光増幅器における種々の構成、例えば、導波路方向を
[011]方向から数度傾けたり、窓構造を導入して端
面反射を抑制する構成も適用できることは勿論である。
As described above, the semiconductor optical amplifier and the manufacturing method thereof in each of the above-described embodiments include various modifications. For example, each current blocking layer is not limited to the above structure, but is a p-type. InP layer and n-type In
It is also possible to use a structure in which P layers are stacked. Further, it goes without saying that various configurations of the semiconductor optical amplifier, for example, a configuration in which the waveguide direction is tilted from the [011] direction by several degrees or a window structure is introduced to suppress the end facet reflection can be applied.

【0147】[0147]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体光増幅器は、断面形状が縦長の第一活性層,断面
形状が縦長の第二活性層及び第三活性層から構成される
集合活性層により、等方性が導入され、光増幅利得の偏
光依存性が改善されるので、単一の注入電流で偏光無依
存動作を行なうことができる。また、半導体光増幅器
は、集合活性層の断面積を矩形状のバルク活性層に比べ
て小さくできるので、シングルモード条件を維持でき
る。
As described above, according to the present invention,
In a semiconductor optical amplifier, an isotropic property is introduced by a collective active layer composed of a first active layer having a vertically long cross section, a second active layer and a third active layer having a vertically long cross section, and polarization of optical amplification gain is obtained. Since the dependence is improved, polarization independent operation can be performed with a single injection current. Further, in the semiconductor optical amplifier, the sectional area of the collective active layer can be made smaller than that of the rectangular bulk active layer, so that the single mode condition can be maintained.

【0148】また、半導体光増幅器は、量子井戸構造を
導入することにより、広い電流範囲で偏光無依存動作を
行うことができる。また、各活性層の横幅,厚さ,構
造,歪量及び各活性層の周囲の構造を変化させることに
より、広範な半導体光増幅器の素子設計が可能となる。
また、本発明は、必ずしも実態のある半導体光増幅器に
限らず、その製造方法としても有効である。
Further, the semiconductor optical amplifier can perform polarization independent operation in a wide current range by introducing the quantum well structure. Further, by varying the lateral width, thickness, structure, strain amount of each active layer and the structure around each active layer, it is possible to design a wide range of semiconductor optical amplifier devices.
Further, the present invention is not limited to the actual semiconductor optical amplifier, but is effective as a manufacturing method thereof.

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

【図1】図1は、第一実施形態における半導体光増幅器
の模式拡大断面図を示している。
FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a first embodiment.

【図2】図2は、第二実施形態における半導体光増幅器
の模式拡大断面図を示している。
FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a second embodiment.

【図3】図3は、第三実施形態における半導体光増幅器
の模式拡大断面図を示している。
FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a third embodiment.

【図4】図4は、第三実施形態の変更例における半導体
光増幅器の模式拡大断面図を示している。
FIG. 4 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a modification of the third embodiment.

【図5】図5は、第四実施形態における半導体光増幅器
の模式拡大断面図を示している。
FIG. 5 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a fourth embodiment.

【図6】図6は、第四実施形態の変更例における半導体
光増幅器の模式拡大断面図を示している。
FIG. 6 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a modification of the fourth embodiment.

【図7】図7は、第五実施形態における半導体光増幅器
の模式拡大断面図を示している。
FIG. 7 is a schematic enlarged sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a fifth embodiment.

【図8】図8は、第五実施形態の変更例における半導体
光増幅器の模式拡大断面図を示している。
FIG. 8 is a schematic enlarged cross-sectional view of a semiconductor optical amplifier according to a modification of the fifth embodiment.

【図9】図9は、本発明の第一実施形態における半導体
光増幅器の製造方法における各製造工程における半導体
光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(i)は第
一工程〜第九工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 9 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the first embodiment of the present invention, in which (a) to (i) show the first step to The schematic enlarged cross-sectional view of the ninth step is shown.

【図10】図10は、本発明の第二実施形態における半
導体光増幅器の製造方法における各製造工程における半
導体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(g)
は第一工程〜第七工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 10 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the second embodiment of the present invention, in which (a) to (g).
Shows a schematic enlarged cross-sectional view of the first step to the seventh step.

【図11】図11は、本発明の第三実施形態における半
導体光増幅器の製造方法における各製造工程における半
導体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(i)
は第一工程〜第九工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 11 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the third embodiment of the present invention, in which (a) to (i).
Shows schematic enlarged cross-sectional views of the first step to the ninth step.

【図12】図12は、本発明の第四実施形態における半
導体光増幅器の製造方法における各製造工程における半
導体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(i)
は第一工程〜第九工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 12 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the fourth embodiment of the present invention, which includes (a) to (i).
Shows schematic enlarged cross-sectional views of the first step to the ninth step.

【図13】図13は、第一実施例の半導体光増幅器の製
造方法における最終工程後の半導体光増幅器の模式拡大
断面図を示している。
FIG. 13 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier after the final step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the first embodiment.

【図14】図14は、各製造工程における半導体光増幅
器の模式拡大断面図であり、(a)〜(h)は第一工程
〜第八工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 14 is a schematic enlarged cross-sectional view of a semiconductor optical amplifier in each manufacturing process, and (a) to (h) show schematic enlarged cross-sectional views of a first process to an eighth process.

【図15】図15は、本発明の第五実施形態における半
導体光増幅器の製造方法における各製造工程における半
導体光増幅器の模式拡大断面図であり、(a)〜(g)
は第一工程〜第七工程の模式拡大断面図を示している。
FIG. 15 is a schematic enlarged cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier in each manufacturing step in the method for manufacturing a semiconductor optical amplifier according to the fifth embodiment of the present invention, in which FIGS.
Shows a schematic enlarged cross-sectional view of the first step to the seventh step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体光増幅器 2 半導体光増幅器 3 半導体光増幅器 3a 半導体光増幅器 4 半導体光増幅器 4a 半導体光増幅器 5 半導体光増幅器 5a 半導体光増幅器 6 半導体光増幅器 101 n型半導体基板 101a 突部 101b 突部 102 第二活性層 103 第一活性層 104 第三活性層 105 第二クラッド層 106 クラッド層 107 キャップ層 201 第一電流ブロック層 201a 第一クラッド層 202 第三クラッド層 202a 第二電流ブロック層 203 電流ブロック層 211 溝 301 エッチングストップ層 302 スペーサ層 303 エッチングストップ層 401 n側電極 402 p側電極 403 SiO2膜 403a 第一誘電体薄膜 403b 第二誘電体薄膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor optical amplifier 2 semiconductor optical amplifier 3 semiconductor optical amplifier 3a semiconductor optical amplifier 4 semiconductor optical amplifier 4a semiconductor optical amplifier 5 semiconductor optical amplifier 5a semiconductor optical amplifier 6 semiconductor optical amplifier 101 n-type semiconductor substrate 101a protrusion 101b protrusion 102 second Active layer 103 First active layer 104 Third active layer 105 Second cladding layer 106 Cladding layer 107 Cap layer 201 First current blocking layer 201a First cladding layer 202 Third cladding layer 202a Second current blocking layer 203 Current blocking layer 211 Groove 301 Etching stop layer 302 Spacer layer 303 Etching stop layer 401 n-side electrode 402 p-side electrode 403 SiO 2 film 403a First dielectric thin film 403b Second dielectric thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板のストライプ状の突部上面に
形成された第一活性層,この第一活性層の下部に突設さ
れ、前記半導体基板の突部に設けられた溝に埋設された
第二活性層,前記第一活性層の上部に突設された第三活
性層,少なくとも前記半導体基板の上部と第一活性層の
両端面を覆う電流ブロック層,前記第三活性層の少なく
とも一部と接触するクラッド層及びこのクラッド層上部
に形成されたキャップ層を少なくとも有するとともに、
前記第一活性層,第二活性層及び第三活性層の前記スト
ライプ方向の端面である光入力部および光出力部におい
て反射防止膜を少なくとも備え、かつ、前記第一活性
層,第二活性層及び第三活性層に電流を注入する手段を
備えている半導体光増幅器であって、 前記第二活性層および前記第三活性層の横幅を前記第一
活性層の横幅より狭くしたことを特徴とする半導体光増
幅器。
1. A first active layer formed on the upper surface of a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate, protruding from a lower portion of the first active layer, and buried in a groove formed in the protrusion of the semiconductor substrate. At least one of a second active layer, a third active layer projecting above the first active layer, a current blocking layer covering at least the top of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, and at least one of the third active layers And at least a cap layer formed on the clad layer and the clad layer in contact with the part,
The first active layer, the second active layer, and the third active layer are provided with at least an antireflection film in the light input portion and the light output portion that are end faces in the stripe direction, and the first active layer and the second active layer. And a semiconductor optical amplifier comprising means for injecting a current into the third active layer, wherein the widths of the second active layer and the third active layer are narrower than the width of the first active layer. Semiconductor optical amplifier.
【請求項2】 半導体基板のストライプ状の突部の上部
に形成した第一クラッド層または第一電流ブロック層,
この第一クラッド層または第一電流ブロック層の上部に
形成された第一活性層,この第一活性層の下部に突設さ
れ、前記第一クラッド層または第一電流ブロック層に設
けられた溝に埋設された第二活性層,前記第一活性層の
上部に突設された第三活性層,この第三活性層の上面を
覆う第二クラッド層,少なくとも前記半導体基板の上部
と第一活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第二
クラッド層の少なくとも一部と接触するクラッド層及び
このクラッド層上部に形成されたキャップ層を少なくと
も有するとともに、前記第一活性層,第二活性層及び第
三活性層の前記ストライプ方向の端面である光入力部お
よび光出力部において反射防止膜を少なくとも備え、か
つ、前記第一活性層,第二活性層及び第三活性層に電流
を注入する手段を備えている半導体光増幅器であって、 前記第二活性層および前記第三活性層の横幅を前記第一
活性層の横幅より狭くしたことを特徴とする半導体光増
幅器。
2. A first clad layer or a first current blocking layer formed on a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate,
A first active layer formed on the first clad layer or the first current blocking layer, and a groove provided on the first clad layer or the first current blocking layer so as to protrude below the first active layer. A second active layer buried in the first active layer, a third active layer protruding above the first active layer, a second clad layer covering the upper surface of the third active layer, at least the upper portion of the semiconductor substrate and the first active layer. The first active layer and the second active layer, which have at least a current blocking layer covering both end faces of the layer, a clad layer in contact with at least a part of the second clad layer, and a cap layer formed on the clad layer. And at least an antireflection film in the light input portion and the light output portion, which are the end faces of the third active layer in the stripe direction, and inject current into the first active layer, the second active layer, and the third active layer. Means A semiconductor optical amplifier are example, a semiconductor optical amplifier, characterized in that the width of said second active layer and said third active layer and narrower than the width of the first active layer.
【請求項3】 半導体基板のストライプ状の突部の上部
に形成した第一クラッド層または第一電流ブロック層,
この第一クラッド層または第一電流ブロック層の上部に
形成された第一活性層,この第一活性層の下部に突設さ
れ、前記第一クラッド層または第一電流ブロック層に設
けられた溝に埋設された第二活性層,前記第一活性層の
上部に突設された第三活性層,この第三活性層の上面を
覆う第二クラッド層,少なくともこの第二クラッド層の
両端面と前記第三活性層の両端面を覆う第三クラッド層
または第二電流ブロック層,少なくとも前記半導体基板
の上部と第一活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前
記第二クラッド層の少なくとも一部と接触するクラッド
層及びこのクラッド層上部に形成されたキャップ層を少
なくとも有するとともに、前記第一活性層,第二活性層
及び第三活性層の前記ストライプ方向の端面である光入
力部および光出力部において反射防止膜を少なくとも備
え、かつ、前記第一活性層,第二活性層及び第三活性層
に電流を注入する手段を備えている半導体光増幅器であ
って、 前記第二活性層および前記第三活性層の横幅を前記第一
活性層の横幅より狭くしたことを特徴とする半導体光増
幅器。
3. A first clad layer or a first current blocking layer formed on a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate,
A first active layer formed on the first clad layer or the first current blocking layer, and a groove provided on the first clad layer or the first current blocking layer so as to protrude below the first active layer. A second active layer embedded in the first active layer, a third active layer protruding above the first active layer, a second clad layer covering the upper surface of the third active layer, and at least both end faces of the second clad layer. A third clad layer or a second current blocking layer covering both end faces of the third active layer, a current blocking layer covering at least the upper part of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer, and at least a part of the second clad layer. A light input part and a light output which are at least a clad layer in contact with the clad layer and a cap layer formed on the clad layer, and which are end faces in the stripe direction of the first active layer, the second active layer and the third active layer. A semiconductor optical amplifier comprising at least an antireflection film, and means for injecting a current into the first active layer, the second active layer and the third active layer, A semiconductor optical amplifier, wherein the lateral width of the three active layers is narrower than the lateral width of the first active layer.
【請求項4】 上記請求項1〜請求項3のいずれかに記
載の半導体光増幅器において、 前記第二活性層および前記第三活性層の厚さを前記第一
活性層の厚さより厚くしたことを特徴とする半導体光増
幅器。
4. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein the second active layer and the third active layer are thicker than the first active layer. A semiconductor optical amplifier characterized by:
【請求項5】 上記請求項1〜請求項4のいずれかに記
載の半導体光増幅器において、 前記第一活性層が伸張歪を有し、かつ、前記第二活性層
および第三活性層が圧縮歪みを有することを特徴とする
半導体光増幅器。
5. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein the first active layer has tensile strain, and the second active layer and the third active layer are compressed. A semiconductor optical amplifier characterized by having distortion.
【請求項6】 上記請求項1〜請求項5のいずれかに記
載の半導体光増幅器において、 前記第一活性層,第二活性層及び第三活性層のうち、少
なくとも前記第一活性層を多重量子井戸構造としたこと
を特徴とする半導体光増幅器。
6. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein at least the first active layer among the first active layer, the second active layer, and the third active layer is multiplexed. A semiconductor optical amplifier having a quantum well structure.
【請求項7】 半導体基板のストライプ状の突部上面に
形成された第一活性層,この第一活性層の上部に突設さ
れた第三活性層,少なくとも前記半導体基板の上部と第
一活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第三活性
層の少なくとも一部と接触するクラッド層及びこのクラ
ッド層上部に形成されたキャップ層を少なくとも有する
とともに、前記第一活性層と第三活性層の前記ストライ
プ方向の端面である光入力部および光出力部において反
射防止膜を少なくとも備え、かつ、前記第一活性層と第
三活性層に電流を注入する手段を備えている半導体光増
幅器であって、 前記第三活性層の横幅を前記第一活性層の横幅より狭く
したことを特徴とする半導体光増幅器。
7. A first active layer formed on the upper surface of a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate, a third active layer protruding above the first active layer, at least the upper portion of the semiconductor substrate and the first active layer. The first active layer and the third active layer have at least a current blocking layer covering both end faces of the layer, a clad layer in contact with at least a part of the third active layer, and a cap layer formed on the clad layer. Is a semiconductor optical amplifier having at least an antireflection film in the light input portion and the light output portion, which are the end faces in the stripe direction, and having means for injecting a current into the first active layer and the third active layer. The lateral width of the third active layer is narrower than the lateral width of the first active layer.
【請求項8】 半導体基板のストライプ状の突部上面に
形成された第一活性層,この第一活性層の上部に突設さ
れた第三活性層,この第三活性層の上面を覆う第二クラ
ッド層,少なくともこの第二クラッド層の両端面と前記
第三活性層の両端面を覆う第三クラッド層または第二電
流ブロック層,少なくとも前記半導体基板の上部と第一
活性層の両端面を覆う電流ブロック層,前記第二クラッ
ド層の少なくとも一部と接触するクラッド層及びこのク
ラッド層上部に形成されたキャップ層を少なくとも有す
るとともに、前記第一活性層と第三活性層の前記ストラ
イプ方向の端面である光入力部および光出力部において
反射防止膜を少なくとも備え、かつ、前記第一活性層と
第三活性層に電流を注入する手段を備えている半導体光
増幅器であって、 前記第三活性層の横幅を前記第一活性層の横幅より狭く
したことを特徴とする半導体光増幅器。
8. A first active layer formed on the upper surface of a stripe-shaped protrusion of a semiconductor substrate, a third active layer protruding above the first active layer, and a first active layer covering the upper surface of the third active layer. A second clad layer, at least a third clad layer or a second current block layer covering both end faces of the second clad layer and both end faces of the third active layer, at least an upper part of the semiconductor substrate and both end faces of the first active layer. At least a current blocking layer for covering, a clad layer in contact with at least a part of the second clad layer, and a cap layer formed on the clad layer are provided, and the first active layer and the third active layer are arranged in the stripe direction. A semiconductor optical amplifier comprising at least an antireflection film in an optical input section and an optical output section, which are end faces, and comprising means for injecting a current into the first active layer and the third active layer, Serial semiconductor optical amplifier the width of the third active layer, characterized in that narrower than the width of the first active layer.
【請求項9】 上記請求項7または請求項8に記載の半
導体光増幅器において、 前記第三活性層の厚さを前記第一活性層の厚さより厚く
したことを特徴とする半導体光増幅器。
9. The semiconductor optical amplifier according to claim 7, wherein the third active layer is thicker than the first active layer.
【請求項10】 上記請求項7〜請求項9のいずれかに
記載の半導体光増幅器において、 前記第一活性層が伸張歪を有し、かつ、前記第三活性層
が圧縮歪みを有することを特徴とする半導体光増幅器。
10. The semiconductor optical amplifier according to claim 7, wherein the first active layer has tensile strain and the third active layer has compressive strain. Characteristic semiconductor optical amplifier.
【請求項11】 上記請求項7〜請求項10のいずれか
に記載の半導体光増幅器において、 前記第一活性層と第三活性層のうち、少なくとも前記第
一活性層を多重量子井戸構造としたことを特徴とする半
導体光増幅器。
11. The semiconductor optical amplifier according to claim 7, wherein at least the first active layer of the first active layer and the third active layer has a multiple quantum well structure. A semiconductor optical amplifier characterized in that.
【請求項12】 上記請求項1〜請求項11のいずれか
に記載の半導体光増幅器において、 前記第一活性層の上面にエッチングストップ層を形成
し、このエッチングストップ層の上部に前記第三活性層
を突設したことを特徴とする半導体光増幅器。
12. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein an etching stop layer is formed on the upper surface of the first active layer, and the third active layer is formed on the etching stop layer. A semiconductor optical amplifier characterized in that layers are provided in a protruding manner.
【請求項13】 半導体基板上面にストライプ状の溝部
を形成する工程と、 この溝部に第二活性層を形成する工程と、 この第二活性層とこの両側の前記半導体基板の上部に少
なくとも第一活性層と第三活性層を形成する工程と、 この第三活性層表面にストライプ状に第一誘電体薄膜を
形成する工程と、 この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第三
活性層をエッチングにより除去する工程と、 前記第一誘電体薄膜をマスクとして電流ブロック層を形
成する工程と、 前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記電流ブロック層の
上面に、前記溝部の横幅より横幅が広く、かつ、前記第
一誘電体薄膜より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成する
工程と、 この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、 前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に前記電流ブロック層を再び形成する工程を少な
くとも含むことを特徴とする半導体光増幅器の製造方
法。
13. A step of forming a stripe-shaped groove on an upper surface of a semiconductor substrate, a step of forming a second active layer in the groove, and a step of forming at least a first active layer and an upper portion of the semiconductor substrate on both sides of the second active layer. A step of forming an active layer and a third active layer, a step of forming a first dielectric thin film in a stripe shape on the surface of the third active layer, and a step of forming the third dielectric layer in a region where the first dielectric thin film is not formed. A step of removing the active layer by etching; a step of forming a current block layer using the first dielectric thin film as a mask; and a width of the groove on the upper surface of the first dielectric thin film and the current block layer on both sides of the first dielectric thin film. A step of forming a second dielectric thin film having a wider width and a wider width than the first dielectric thin film, and etching a region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate. Process and method of manufacturing a semiconductor optical amplifier which comprises at least a step of the current blocking layer again formed on both sides of the mesa stripe of the second dielectric thin film as a mask to form a mesa stripe.
【請求項14】 半導体基板上面に第一電流ブロック層
または第一クラッド層を形成する工程と、 この第一電流ブロック層または第一クラッド層の上面に
ストライプ状の溝部を形成する工程と、 この溝部に第二活性層を形成する工程と、 この第二活性層とこの両側の前記第一電流ブロック層ま
たは第一クラッド層の上部に少なくとも第一活性層,第
三活性層及び第二クラッド層を形成する工程と、 この第二クラッド層表面にストライプ状に第一誘電体薄
膜を形成する工程と、 この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第二
クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより除去す
る工程と、 前記第一誘電体薄膜をマスクとして電流ブロック層を形
成する工程と、 前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記電流ブロック層の
上面に、前記溝部の横幅より横幅が広く、かつ、前記第
一誘電体薄膜より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成する
工程と、 この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、 前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に前記電流ブロック層を再び形成する工程を、 少なくとも含むことを特徴とする半導体光増幅器の製造
方法。
14. A step of forming a first current blocking layer or a first cladding layer on the upper surface of a semiconductor substrate, and a step of forming a stripe-shaped groove on the upper surface of the first current blocking layer or the first cladding layer, A step of forming a second active layer in the groove, and at least a first active layer, a third active layer and a second clad layer on the second active layer and the first current blocking layer or the first clad layer on both sides thereof. A step of forming a first dielectric thin film on the surface of the second clad layer in a stripe shape, and the second clad layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed. Removing the layer by etching, forming a current blocking layer using the first dielectric thin film as a mask, the first dielectric thin film and the upper surface of the current blocking layer on both sides of the first dielectric thin film, Forming a second dielectric thin film having a width larger than that of the first dielectric thin film and a width wider than that of the first dielectric thin film, and reaching a region where the second dielectric thin film is not formed to the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor optical amplifier, comprising at least a step of forming a mesa stripe by etching and a step of forming the current blocking layer again on both sides of the mesa stripe using the second dielectric thin film as a mask. .
【請求項15】 半導体基板上面に第一電流ブロック層
または第一クラッド層を形成する工程と、 この第一電流ブロック層または第一クラッド層の上面に
ストライプ状の溝部を形成する工程と、 この溝部に第二活性層を形成する工程と、 この第二活性層とこの両側の前記第一電流ブロック層ま
たは第一クラッド層の上部に少なくとも第一活性層,第
三活性層及び第二クラッド層を形成する工程と、 この第二クラッド層表面にストライプ状に第一誘電体薄
膜を形成する工程と、 この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第二
クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより除去す
る工程と、 前記第一誘電体薄膜をマスクとして第二電流ブロック層
または第三クラッド層を形成する工程と、 前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記第二電流ブロック
層または第三クラッド層の上面に、前記溝部の横幅より
横幅が広く、かつ、前記第一誘電体薄膜より横幅の広い
第二誘電体薄膜を形成する工程と、 この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、 前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に電流ブロック層を形成する工程を少なくとも含
むことを特徴とする半導体光増幅器の製造方法。
15. A step of forming a first current blocking layer or a first cladding layer on the upper surface of a semiconductor substrate, and a step of forming a stripe-shaped groove on the upper surface of the first current blocking layer or the first cladding layer, A step of forming a second active layer in the groove, and at least a first active layer, a third active layer and a second clad layer on the second active layer and the first current blocking layer or the first clad layer on both sides thereof. A step of forming a first dielectric thin film on the surface of the second clad layer in a stripe shape, and the second clad layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed. A step of removing the layer by etching, a step of forming a second current blocking layer or a third clad layer using the first dielectric thin film as a mask, the first dielectric thin film and the second dielectric film on both sides of the first dielectric thin film. Forming on the upper surface of the flow block layer or the third cladding layer a second dielectric thin film having a width wider than that of the groove and wider than the first dielectric thin film; and the second dielectric thin film. At least including a step of forming a mesa stripe by etching a region where no film is formed to reach the semiconductor substrate, and a step of forming a current block layer on both sides of the mesa stripe by using the second dielectric thin film as a mask. And a method for manufacturing a semiconductor optical amplifier.
【請求項16】 上記請求項14または請求項15に記
載の半導体光増幅器の製造方法において、 予め、前記半導体基板上面にエッチングストップ層を形
成し、このエッチングストップ層上面に、前記第一電流
ブロック層または第一クラッド層を形成した後に、前記
溝部をエッチングにより形成する工程を含み、かつ、前
記第一電流ブロック層または第一クラッド層のエッチン
グ工程において、前記エッチングストップ層の表面でエ
ッチングを自動的に停止する工程を含むことを特徴とす
る半導体光増幅器の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to claim 14 or 15, wherein an etching stop layer is previously formed on the upper surface of the semiconductor substrate, and the first current block is formed on the upper surface of the etching stop layer. A step of forming the groove portion by etching after forming the layer or the first clad layer, and in the step of etching the first current blocking layer or the first clad layer, etching is automatically performed on the surface of the etching stop layer. A method for manufacturing a semiconductor optical amplifier, which comprises a step of physically stopping.
【請求項17】 半導体基板の上部に少なくとも第一活
性層と第三活性層を形成する工程と、 この第三活性層表面にストライプ状に第一誘電体薄膜を
形成する工程と、 この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第三
活性層をエッチングにより除去する工程と、 前記第一誘電体薄膜をマスクとして電流ブロック層を形
成する工程と、 前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記電流ブロック層の
上面に、前記第一誘電体薄膜より横幅の広い第二誘電体
薄膜を形成する工程と、 この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、 前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に前記電流ブロック層を再び形成する工程を少な
くとも含むことを特徴とする半導体光増幅器の製造方
法。
17. A step of forming at least a first active layer and a third active layer on a semiconductor substrate, a step of forming a stripe-shaped first dielectric thin film on the surface of the third active layer, and A step of etching away the third active layer in a region where the dielectric thin film is not formed; a step of forming a current blocking layer using the first dielectric thin film as a mask; and the first dielectric thin film and both sides thereof. A step of forming a second dielectric thin film having a width wider than that of the first dielectric thin film on the upper surface of the current blocking layer, and etching a region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate. And forming a mesa stripe by using the second dielectric thin film as a mask, and forming the current blocking layer again on both sides of the mesa stripe by using the second dielectric thin film as a mask. Method for manufacturing semiconductor optical amplifier.
【請求項18】 半導体基板の上部に少なくとも第一活
性層,第三活性層及び第二クラッド層を形成する工程
と、 この第二クラッド層表面にストライプ状に第一誘電体薄
膜を形成する工程と、 この第一誘電体薄膜の形成されていない領域の前記第二
クラッド層と前記第三活性層をエッチングにより除去す
る工程と、 前記第一誘電体薄膜をマスクとして第二電流ブロック層
または第三クラッド層を形成する工程と、 前記第一誘電体薄膜とこの両側の前記第二電流ブロック
層または第三クラッド層の上面に、前記第一誘電体薄膜
より横幅の広い第二誘電体薄膜を形成する工程と、 この第二誘電体薄膜が形成されていない領域を前記半導
体基板に達するまでエッチングしてメサストライプを形
成する工程と、 前記第二誘電体薄膜をマスクとして前記メサストライプ
の両側に電流ブロック層を形成する工程を少なくとも含
むことを特徴とする半導体光増幅器の製造方法。
18. A step of forming at least a first active layer, a third active layer, and a second clad layer on a semiconductor substrate, and a step of forming a first dielectric thin film in a stripe pattern on the surface of the second clad layer. And a step of removing the second clad layer and the third active layer in a region where the first dielectric thin film is not formed by etching, a second current blocking layer or A step of forming three cladding layers, and a second dielectric thin film having a width wider than that of the first dielectric thin film on the upper surface of the first dielectric thin film and the second current blocking layer or the third cladding layer on both sides of the first dielectric thin film. A step of forming a mesa stripe by etching the region where the second dielectric thin film is not formed until reaching the semiconductor substrate, and using the second dielectric thin film as a mask A method for manufacturing a semiconductor optical amplifier, comprising at least a step of forming current blocking layers on both sides of the mesa stripe.
【請求項19】 上記請求項13〜請求項18のいずれ
かに記載の半導体光増幅器の製造方法において、 前記第一活性層と前記第三活性層の間にエッチングスト
ップ層を設けることにより、前記第三活性層のエッチン
グ工程において前記エッチングストップ層の表面でエッ
チングを自動的に停止する工程を含むことを特徴とする
半導体光増幅器の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor optical amplifier according to claim 13, wherein an etching stop layer is provided between the first active layer and the third active layer. A method of manufacturing a semiconductor optical amplifier, comprising the step of automatically stopping etching on the surface of the etching stop layer in the step of etching the third active layer.
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