JP4448771B2 - Optical amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、例えば制御光の注入によって信号光に対する利得を制御しうる半導体光増幅装置に用いて好適の光増幅装置に関する。   The present invention relates to an optical amplifying apparatus suitable for use in a semiconductor optical amplifying apparatus capable of controlling the gain with respect to signal light by, for example, injection of control light.

近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、大容量で高速なフォトニックネットワークの適用範囲は加入者に身近なメトロ・アクセス系へも広がっている。メトロ・アクセス系に適用されるフォトニックネットワークは、光アドドロップマルチプレクサ(OADM:Optical Add Drop Multiplexer)等を用いた柔軟なネットワーク構成となっている。
このようなネットワークにおいて用いられる光増幅器には、多重される波長の数の変動や入力される光の強度の変動に対して、高速な利得制御が可能で、常に一定の光出力が得られる機能(レベル制御機能)が求められている。
With the dramatic increase in communication demand in recent years, the application range of high-capacity and high-speed photonic networks has expanded to the metro access systems familiar to subscribers. A photonic network applied to a metro access system has a flexible network configuration using an optical add drop multiplexer (OADM) or the like.
The optical amplifier used in such a network is capable of high-speed gain control with respect to fluctuations in the number of multiplexed wavelengths and fluctuations in the intensity of input light, and a function that always obtains a constant optical output. (Level control function) is required.

レベル制御機能を持つ光増幅器としては、例えば図4に示すように、3dBカプラ107,108を含むマッハツェンダ干渉器100の両アーム101,102内に、それぞれ、半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)103,104を設け、干渉器100外部に制御用SOA105を集積した構成の光増幅器が提案されている(例えば特許文献1参照)。   As an optical amplifier having a level control function, for example, as shown in FIG. 4, a semiconductor optical amplifier (SOA) is provided in both arms 101 and 102 of a Mach-Zehnder interferometer 100 including 3 dB couplers 107 and 108, respectively. There has been proposed an optical amplifier having a configuration in which 103 and 104 are provided and a control SOA 105 is integrated outside the interferometer 100 (see, for example, Patent Document 1).

この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器100の両アーム101,102内に配置されたSOA103,104によって信号光が増幅されるようになっている。さらに、素子内に信号光の光路と交差するように発振光(制御光)の光路を設け、発振光の光路上に、フィードバック機構として0.1%程度の反射率を有する反射防止膜(反射ミラー)106及びSOA等の利得媒質を配置することで、発振光が素子内でレーザ発振するようにしている。なお、フィードバック機構としては、このほか、回折格子やループ導波路等も開示されている。この場合、アーム101,102内のSOA103,104も発振光のレーザ発振に寄与し、信号光に対する利得が発振光の発振閾値での利得(閾値利得)に一定保持(クランプ)されることになる。そして、この光増幅器では、干渉器外部に配置された制御用SOA105の利得を調整することで、両アーム101,102内のSOA103,104の閾値利得を変化させて、光増幅器の利得制御を行なうようにしている。   In this optical amplifier, the signal light is amplified by the SOAs 103 and 104 disposed in both arms 101 and 102 of the Mach-Zehnder interferometer 100. Furthermore, an optical path of oscillation light (control light) is provided in the element so as to intersect the optical path of signal light, and an antireflection film (reflection) having a reflectance of about 0.1% as a feedback mechanism on the optical path of the oscillation light. Mirror) 106 and a gain medium such as SOA are arranged so that the oscillation light oscillates in the element. In addition, as a feedback mechanism, a diffraction grating, a loop waveguide, and the like are also disclosed. In this case, the SOAs 103 and 104 in the arms 101 and 102 also contribute to the laser oscillation of the oscillation light, and the gain with respect to the signal light is kept constant (clamped) at the gain (threshold gain) at the oscillation threshold of the oscillation light. . In this optical amplifier, the gain of the optical amplifier is controlled by changing the threshold gain of the SOAs 103 and 104 in both arms 101 and 102 by adjusting the gain of the control SOA 105 disposed outside the interferometer. I am doing so.

特に、特許文献1では、発振光の片道での利得が、端面残留反射率の逆数になった時点で発振が始まり、利得がクランプされる。反射防止膜の残留反射率が0.1%の場合、アーム101,102内のSOA103,104の利得と、制御用SOA105の利得の合計が30dBになった時点で、利得がクランプされる。このため、例えば、制御用SOA105の利得を10dBに設定すれば、アーム101,102内のSOA103,104の利得が20dBにクランプされるため、制御用SOA105の利得を調整することで、アーム101,102内のSOA103,104の利得を調整できることになると記載されている(例えば段落番号0046,0047参照)。
特開2003−179289号公報
In particular, in Patent Document 1, oscillation starts when the gain of one-way oscillation light becomes the reciprocal of the end face residual reflectance, and the gain is clamped. When the residual reflectance of the antireflection film is 0.1%, the gain is clamped when the sum of the gains of the SOAs 103 and 104 in the arms 101 and 102 and the gain of the control SOA 105 reaches 30 dB. Therefore, for example, if the gain of the control SOA 105 is set to 10 dB, the gains of the SOAs 103 and 104 in the arms 101 and 102 are clamped to 20 dB. Therefore, by adjusting the gain of the control SOA 105, It is described that the gains of the SOAs 103 and 104 in 102 can be adjusted (see paragraph numbers 0046 and 0047, for example).
JP 2003-179289 A

ところで、フォトニックネットワークで用いられる光増幅器には、信号光の偏波状態によって利得が変化しない偏波無依存な増幅特性が求められる。
上述の従来提案されている光増幅器(図4参照)では、アーム内のSOAに偏波無依存型のSOAを用いることで、信号光に対して偏波無依存な増幅特性を実現することができる。
By the way, an optical amplifier used in a photonic network is required to have a polarization-independent amplification characteristic whose gain does not change depending on the polarization state of signal light.
In the above-described conventionally proposed optical amplifier (see FIG. 4), a polarization-independent SOA is used for the SOA in the arm, thereby realizing a polarization-independent amplification characteristic for the signal light. it can.

また、上述の従来提案されている光増幅器(図4参照)では、アーム内に配置されるSOAと干渉器外部に配置される制御用SOAとを、共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、干渉器外部の制御用SOAも偏波無依存な増幅特性を持つことになる。
しかしながら、上述の従来提案されている光増幅器(図4参照)では、発振を利用して利得が一定値になるようにしているため、制御用SOAに対する注入電流(制御電流)を変化させることによって利得制御を行なう際に、発振状態の制御光(発振光)にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得(光利得)が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。
In the above-described conventionally proposed optical amplifier (see FIG. 4), the SOA disposed in the arm and the control SOA disposed outside the interferor have a common active layer. It is normal. For this reason, the control SOA outside the interferometer also has polarization-independent amplification characteristics.
However, in the above-described conventionally proposed optical amplifier (see FIG. 4), the gain is set to a constant value by using oscillation, so that the injection current (control current) to the control SOA is changed. When gain control is performed, mode hopping occurs in the control light (oscillation light) in the oscillation state, and further, kinks occur due to this mode hopping. Thus, when a kink occurs during gain control, the gain (optical gain) of the optical amplifier does not change smoothly with respect to the control current, and continuous gain control becomes difficult. Also, the control circuit becomes complicated.

ところで、レベル制御機能を持った光増幅器としては、例えば図5に示すように、3dBカプラ116,117を含むマッハツェンダ干渉器110の両アーム111,112内に、それぞれ、SOA113,114を設け、干渉器110外部に制御用レーザ光源としてDFBレーザ115を集積した構成も提案されている(例えば特願2004−508538号参照)。なお、この光増幅器の端面には無反射コーティング(反射率<0.001%)が施され、無反射コート膜118,119が形成されている。   By the way, as an optical amplifier having a level control function, for example, as shown in FIG. 5, SOAs 113 and 114 are provided in both arms 111 and 112 of a Mach-Zehnder interferometer 110 including 3 dB couplers 116 and 117, respectively. A configuration in which a DFB laser 115 is integrated as a control laser light source outside the device 110 has also been proposed (for example, see Japanese Patent Application No. 2004-508538). The end face of the optical amplifier is provided with an antireflection coating (reflectance <0.001%), and antireflection coating films 118 and 119 are formed.

この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器110の両アーム111,112内に配置されたSOA113,114によって信号光が増幅されるようになっている。一方、干渉器110外部に配置されたDFBレーザ115から出射された制御光は、両SOA113,114に入射され、増幅されて、素子内を信号光と対角方向に導波されるようになっている。そして、DFBレーザ115から出射される制御光のパワーを調整することにより、制御光と信号光との間の相互利得変調効果によって、光増幅器の利得制御を行なうようになっている。   In this optical amplifier, signal light is amplified by SOAs 113 and 114 disposed in both arms 111 and 112 of the Mach-Zehnder interferometer 110. On the other hand, the control light emitted from the DFB laser 115 arranged outside the interferometer 110 is incident on both SOAs 113 and 114, amplified, and guided in the diagonal direction with the signal light in the element. ing. Then, by adjusting the power of the control light emitted from the DFB laser 115, the gain of the optical amplifier is controlled by the mutual gain modulation effect between the control light and the signal light.

しかしながら、このような構成の光増幅器でも、上述の光増幅器(図4参照)と同様の課題がある。つまり、このような構成の光増幅器でも、DFBレーザ115をSOA113,114と共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、DFBレーザ115もSOAと同様に偏波無依存な増幅特性を有するものとなる。この場合、DFBレーザ115に対する注入電流(制御電流)を変化させて制御光のパワーを調整して利得制御を行なう際に、発振状態の制御光にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる[図6参照]。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得(光利得)が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。   However, the optical amplifier having such a configuration has the same problem as the above-described optical amplifier (see FIG. 4). That is, even in an optical amplifier having such a configuration, it is usual that the DFB laser 115 has an active layer common to the SOAs 113 and 114. Therefore, the DFB laser 115 also has a polarization-independent amplification characteristic like the SOA. In this case, when gain control is performed by changing the injection current (control current) to the DFB laser 115 to adjust the power of the control light, mode hopping occurs in the control light in the oscillation state. As a result, kinks are generated [see FIG. 6]. Thus, when a kink occurs during gain control, the gain (optical gain) of the optical amplifier does not change smoothly with respect to the control current, and continuous gain control becomes difficult. Also, the control circuit becomes complicated.

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるようにした、光増幅装置を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of such a problem, and an object thereof is to provide an optical amplifying device capable of realizing continuous gain control while realizing polarization-independent amplification characteristics. To do.

このため、本発明の光増幅装置は、入力側カプラと、出力側カプラと、入力側カプラと出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成される対称マッハツェンダ干渉器と、一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第1及び第2光増幅器と、制御光としてASE光を出力するASE光源と、対称マッハツェンダ干渉器に接続され、ASE光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路と、制御光用導波路の端面に設けられた無反射コート膜とを備え、第1及び第2光増幅器の利得をG とし、ASE光源の利得をG とし、制御光が導波される、制御光用導波路とマッハツェンダ干渉器との光導波路の片道における光損失をLとし、無反射コート膜の反射率をRとして、G +G <L+10*log(R)の関係を満たすように、第1及び第2光増幅器、ASE光源、及び、無反射コート膜が構成されることを特徴としている。 For this reason, the optical amplifying device of the present invention includes a symmetric Mach-Zehnder interferometer including a pair of arms connecting the input side coupler, the output side coupler, and the input side coupler and the output side coupler, and a pair of arms. A first optical amplifier and a second optical amplifier that amplify signal light, an ASE light source that outputs ASE light as control light, and a symmetric Mach-Zehnder interferometer, respectively, that guides control light output from the ASE light source . and a control light waveguide, and an antireflection coating film provided on the end surface of the control light waveguide for the gain of the first and second optical amplifiers and G 1, the gain of the ASE light source and G 2 , Where L is the optical loss in one way of the optical waveguide between the control light waveguide and the Mach-Zehnder interferometer where the control light is guided, and R is the reflectance of the non-reflective coating film, G 1 + G 2 <L + 10 * log (R ), The first and second optical amplifiers, the ASE light source, and the non-reflective coating film are configured.

したがって、本発明によれば、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるという利点がある。   Therefore, according to the present invention, there is an advantage that continuous gain control can be realized while realizing polarization-independent amplification characteristics.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光増幅装置について説明する。
本実施形態にかかる光増幅装置(光増幅素子)は、素子全体又は素子内の一部で制御光のレーザ発振が起こらないようにすることで、制御光の偏波モードホッピングが生じないようにし、ひいては、偏波モードホッピングに起因したキンクの発生を防止して、連続的な利得制御を実現できるようにするものである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態にかかる光増幅装置について、図1(a)〜(c)を参照しながら説明する。
Hereinafter, an optical amplifying device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The optical amplifying device (optical amplifying element) according to the present embodiment prevents the control mode from causing polarization mode hopping by preventing laser oscillation of the control light in the entire element or in a part of the element. As a result, generation of kinks due to polarization mode hopping is prevented, and continuous gain control can be realized.
(First embodiment)
An optical amplifying device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本光増幅装置は、制御光の注入による利得制御機能を有する半導体光増幅装置であって、図1(a)に示すように、対称マッハツェンダ干渉器1と、信号光を増幅する2つの半導体光増幅器(SOA;第1及び第2光増幅器)2,3と、制御光として増幅された自然放出光(ASE;Amplified Spontaneous Emission)を出力するASE光源(制御光用光源)4と、ASE光源から出力される制御光(ASE光)を導波させるための制御光用導波路5とを、同一半導体基板6上に備えるものとして構成される。   The present optical amplifying device is a semiconductor optical amplifying device having a gain control function by injection of control light, and as shown in FIG. 1A, a symmetric Mach-Zehnder interferometer 1 and two semiconductor lights for amplifying signal light. Amplifiers (SOA; first and second optical amplifiers) 2 and 3, an ASE light source (ASE light source) 4 that outputs amplified spontaneous emission (ASE) amplified as control light, and an ASE light source The control light waveguide 5 for guiding the output control light (ASE light) is provided on the same semiconductor substrate 6.

また、本実施形態では、制御光を発振させないため、素子50の両端面(信号光入力側及び信号光出力側の端面)50A,50Bは、いずれも無反射コーティングが施されている。つまり、素子50の両端面50A,50Bには、図1(a)に示すように、いずれも無反射コート膜7,8(反射率R;例えばR<0.001%)が形成されている。
ここで、対称マッハツェンダ干渉器1は、図1(a)に示すように、2つの3dBカプラ9,10と、これらの3dBカプラ9,10に接続され、同一光路長を有する一対のアーム11,12とから構成され、対称構造になっている。なお、2つの3dBカプラのうち、信号光の入力側に設けられる方を入力側3dBカプラ(入力側カプラ)9といい、信号光の出力側に設けられる方を出力側3dBカプラ(出力側カプラ)10という。
In the present embodiment, in order not to oscillate the control light, both end faces (end faces on the signal light input side and signal light output side) 50A, 50B of the element 50 are both provided with a non-reflective coating. That is, as shown in FIG. 1A, non-reflective coating films 7 and 8 (reflectance R; for example, R <0.001%) are formed on both end faces 50A and 50B of the element 50, respectively. .
Here, as shown in FIG. 1A, the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1 includes two 3 dB couplers 9 and 10 and a pair of arms 11 and 10 connected to these 3 dB couplers 9 and 10 and having the same optical path length. 12 and has a symmetrical structure. Of the two 3 dB couplers, the one provided on the signal light input side is called the input side 3 dB coupler (input side coupler) 9, and the one provided on the signal light output side is the output side 3 dB coupler (output side coupler). ) 10

そして、一対のアーム11,12内には、図1(a)に示すように、それぞれ、偏波無依存型のSOA2,3が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器1の内部に2つの偏波無依存な特性を有するSOA2,3が配置されている。これらのSOA2,3は同一の長さ(同一SOA長)を有するものとして構成される。ここで、偏波無依存な特性を有するSOA2,3とは、偏波間利得差ΔG(dB)が所定値(例えば2dB)よりも小さい(例えばΔG<2dB;数dB以内)ものをいう。   As shown in FIG. 1A, polarization-independent SOAs 2 and 3 are provided in the pair of arms 11 and 12, respectively. In other words, two SOAs 2 and 3 having polarization-independent characteristics are arranged inside the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1. These SOAs 2 and 3 are configured to have the same length (same SOA length). Here, the SOAs 2 and 3 having the polarization-independent characteristics refer to those in which the gain difference ΔG (dB) between the polarizations is smaller than a predetermined value (for example, 2 dB) (for example, ΔG <2 dB; within several dB).

また、対称マッハツェンダ干渉器1には、図1(a)に示すように、信号光を入力する入力導波路13及び信号光を出力する出力導波路14がそれぞれ接続されている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器1の入力側3dBカプラ9には、入力導波路13が接続されており、対称マッハツェンダ干渉器1の出力側3dBカプラ10には、出力導波路14が接続されている。そして、対称マッハツェンダ干渉器1では、両アーム11,12で位相条件が合っているため(機能的に対称)、入力導波路13から入力された信号光は、対称な位置に設けられている出力導波路14から出力されるようになっている。   Further, as shown in FIG. 1A, an input waveguide 13 for inputting signal light and an output waveguide 14 for outputting signal light are connected to the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1, respectively. That is, the input waveguide 13 is connected to the input side 3 dB coupler 9 of the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1, and the output waveguide 14 is connected to the output side 3 dB coupler 10 of the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1. In the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1, since the phase conditions are matched between the arms 11 and 12 (functionally symmetric), the signal light input from the input waveguide 13 is output at a symmetrical position. The signal is output from the waveguide 14.

さらに、対称マッハツェンダ干渉器1には、図1(a)に示すように、制御光用導波路5が接続されている。この制御光用導波路5は、図1(a)に示すように、入力側3dBカプラ9に接続される導波路部分(入力側部分)5Aと、出力側3dBカプラ10に接続される導波路部分(出力側部分)5Bとを有する。そして、制御光は、出力側部分5Bから入力される。ここでは、制御光は、入力光に対して逆方向に伝搬するようになっており、信号光が伝搬する経路(光路)と制御光が伝搬する経路(光路)とは互いに交差している。   Furthermore, a control light waveguide 5 is connected to the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 1A, the control light waveguide 5 includes a waveguide portion (input side portion) 5A connected to the input side 3 dB coupler 9 and a waveguide connected to the output side 3 dB coupler 10. Part (output side part) 5B. Then, the control light is input from the output side portion 5B. Here, the control light propagates in the opposite direction to the input light, and the path (optical path) through which the signal light propagates intersects the path (optical path) through which the control light propagates.

また、制御光用導波路5の入力側部分5Aは、素子50の信号光入力側の端面50Aに達しており、制御光用導波路5の出力側部分5Bは、素子50の信号出力側の端面50Bに達している。上述のように、素子50の端面50A,50Bには、いずれも無反射コート膜7,8が形成されているため、制御光用導波路5(5A,5B)の両端面には無反射コート膜7,8が形成されていることになる。   Further, the input side portion 5A of the control light waveguide 5 reaches the end face 50A on the signal light input side of the element 50, and the output side portion 5B of the control light waveguide 5 is on the signal output side of the element 50. It reaches the end face 50B. As described above, since the antireflection coating films 7 and 8 are formed on the end faces 50A and 50B of the element 50, the antireflection coating is applied to both end faces of the control light waveguide 5 (5A and 5B). Films 7 and 8 are formed.

そして、制御光用導波路5の出力側3dBカプラ10に接続される導波路部分5Bには、ASE光源4が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器1の外部に、回折格子等の反射機構を持たない、即ち、光を出力するのに発振(レーザ発振)を用いないASE光源4が配置されている。このように、制御光用光源としてASE光源4を用いることで、素子50内の一部でレーザ発振が生じないようにして、レーザ発振現象に特有のモードホッピングが起こらないようにしている。   The ASE light source 4 is provided in the waveguide portion 5B connected to the output side 3 dB coupler 10 of the control light waveguide 5. That is, the ASE light source 4 that does not have a reflection mechanism such as a diffraction grating, that is, does not use oscillation (laser oscillation) to output light, is disposed outside the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1. Thus, by using the ASE light source 4 as the light source for control light, laser oscillation does not occur in a part of the element 50, and mode hopping peculiar to the laser oscillation phenomenon does not occur.

なお、ここでは、制御光用光源としてASE光源4を設けているが、これに限られるものではなく、光を出力するのに発振を用いない光源であれば良い。
ASE光源4が発する制御光は、広い波長の広がりを持ったASE光であるが、アーム11,12内のSOA2,3に入射すると、信号光との間で相互利得変調効果が生じる。このため、この相互利得変調効果を利用すれば、SOA2,3による信号光の利得を抑圧することができる。
Here, the ASE light source 4 is provided as a light source for control light. However, the present invention is not limited to this, and any light source that does not use oscillation to output light may be used.
The control light emitted from the ASE light source 4 is ASE light having a broad wavelength spread. However, when the light enters the SOAs 2 and 3 in the arms 11 and 12, a mutual gain modulation effect is generated with the signal light. Therefore, if this mutual gain modulation effect is used, the gain of the signal light by the SOAs 2 and 3 can be suppressed.

このため、ASE光源4への注入電流制御等によってSOA2,3に入射するASE光の光量を変化させることで、SOA2,3の利得制御が可能になる。
ところで、本実施形態では、制御光が光路(制御光用導波路5及び対称マッハツェンダ干渉器1)を導波する際に、制御光が光路上で得る光利得が、制御光が光路上で受ける損失よりも小さくなるようにしている。
Therefore, the gain control of the SOAs 2 and 3 can be performed by changing the light quantity of the ASE light incident on the SOAs 2 and 3 by controlling the injection current to the ASE light source 4 or the like.
By the way, in this embodiment, when the control light is guided through the optical path (the control light waveguide 5 and the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1), the optical gain obtained by the control light on the optical path is received by the control light on the optical path. It is made smaller than the loss.

具体的には、本実施形態では、SOA2,3の利得をG1(dB)とし、ASE光源4の利得をG2(dB)とし、制御光が導波される光導波路(制御光用導波路5及び対称マッハツェンダ干渉器1;制御光の光路)の片道における光損失をL(dB)とし、無反射コート膜7,8の反射率をRとして、G1+G2<L+10*log(R)の関係を満たすように、本光増幅装置を構成するSOA2,3、ASE光源4、無反射コート膜7,8を設計することで、素子50内でレーザ発振が起こらないようにしている。なお、ASE光源4は制御光の光路の一部を構成する。 Specifically, in this embodiment, the gain of the SOAs 2 and 3 is G 1 (dB), the gain of the ASE light source 4 is G 2 (dB), and an optical waveguide (control light guide) is guided. The optical loss in one way of the waveguide 5 and the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1; the optical path of the control light) is L (dB), the reflectance of the non-reflective coating films 7 and 8 is R, and G 1 + G 2 <L + 10 * log (R ) Is designed so that laser oscillation does not occur in the element 50 by designing the SOAs 2 and 3, the ASE light source 4, and the non-reflective coating films 7 and 8 that constitute the present optical amplifying apparatus. The ASE light source 4 constitutes a part of the optical path of the control light.

このように、本実施形態では、素子50の全体でレーザ発振が起こらないようにするとともに、上述のように、制御用光源として、発振を利用しないASE光源4を用いることで、素子50内の一部においてもレーザ発振が起こらないようにして、レーザ発振現象に特有のモードホッピングを根本的に解消するようにしている。
ここで、ASE光源4に用いられる利得媒質の組成波長は、2つのSOA2,3に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定するのが好ましい。つまり、ASE光源4の活性層の発光ピーク波長を、2つのSOA2,3の活性層の発光ピーク波長よりも長波長側に設定するのが好ましい。これにより、利得制御効率を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, laser oscillation is prevented from occurring in the entire element 50, and as described above, the ASE light source 4 that does not use oscillation is used as the control light source. In some cases, laser oscillation does not occur, and mode hopping peculiar to the laser oscillation phenomenon is fundamentally eliminated.
Here, the composition wavelength of the gain medium used for the ASE light source 4 is preferably set to be longer than the composition wavelength of the gain medium used for the two SOAs 2 and 3. That is, it is preferable that the emission peak wavelength of the active layer of the ASE light source 4 is set longer than the emission peak wavelengths of the active layers of the two SOAs 2 and 3. Thereby, gain control efficiency can be improved.

SOA2,3の発光波長に対してASE光源4の発光波長を長波長化するには、例えば選択成長技術を用いて、SOA2,3の活性層とASE光源4の活性層とを同時成長させれば良い。なお、後述の第2実施形態にかかる光増幅器の製造方法で説明するように、バットジョイント成長によって、SOA2,3の活性層とASE光源4の活性層と作り分けることによっても、SOA2,3の発光波長に対してASE光源4の発光波長を長波長化することができる。   In order to lengthen the emission wavelength of the ASE light source 4 relative to the emission wavelength of the SOAs 2 and 3, the active layer of the SOAs 2 and 3 and the active layer of the ASE light source 4 can be grown simultaneously using, for example, a selective growth technique. It ’s fine. As described in the method for manufacturing an optical amplifier according to the second embodiment, which will be described later, the active layers of the SOAs 2 and 3 and the active layer of the ASE light source 4 can be separately formed by butt joint growth. The emission wavelength of the ASE light source 4 can be increased with respect to the emission wavelength.

次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図1(b),(c)を適宜参照しながら説明する。
ここで、図1(b)は、SOA2,3及びASE光源4の断面構造を示しており、図1(c)は光導波路の断面構造を示している。
まず、図1(b)に示すように、n型InP基板(n−InP基板)20上に、n−InPクラッド層21(例えば厚さ1μm以下)、下側SCH層22(InGaAsP層;光ガイド層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、歪バルク活性層23(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層24(InGaAsP層;光ガイド層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、p−InPクラッド層25(例えば厚さ300nm)を、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)で成長させて、SOA2,3及びASE光源4を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
Next, a method for manufacturing the optical amplifying device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1B and 1C as appropriate.
Here, FIG. 1B shows a cross-sectional structure of the SOAs 2, 3 and the ASE light source 4, and FIG. 1C shows a cross-sectional structure of the optical waveguide.
First, as shown in FIG. 1B, on an n-type InP substrate (n-InP substrate) 20, an n-InP cladding layer 21 (for example, a thickness of 1 μm or less), a lower SCH layer 22 (InGaAsP layer; light Guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; thickness 100 nm, for example, strained bulk active layer 23 (InGaAs layer; for example, strain amount −0.24%; thickness 50 nm, for example), upper SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide) Layer; for example, emission wavelength of 1.2 μm; for example, thickness of 100 nm), p-InP cladding layer 25 (for example, thickness of 300 nm) is grown by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOVPE method), SOA2, 3 and ASE A laminated structure including an active layer constituting the light source 4 is formed.

このように、本実施形態では、2つのSOA2,3とASE光源4とは、同一の半導体積層構造を有する。つまり、本実施形態では、SOA2,3と同一構造のものをASE光源4として用いている。
次に、SOA2,3及びASE光源4の領域[図1(a)参照]のみにSiO2マスク(誘電体マスク)を形成し、これらの領域を残して、n−InPクラッド層21に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層25から下側SCH層22まで)、例えばウエットエッチングにより除去する。
Thus, in this embodiment, the two SOAs 2 and 3 and the ASE light source 4 have the same semiconductor stacked structure. That is, in this embodiment, the same structure as the SOAs 2 and 3 is used as the ASE light source 4.
Next, a SiO 2 mask (dielectric mask) is formed only in the areas of the SOAs 2 and 3 and the ASE light source 4 [see FIG. 1A], and these areas are left until the n-InP cladding layer 21 is reached. (Ie, from the p-InP cladding layer 25 on the surface side to the lower SCH layer 22), for example, by wet etching.

次いで、除去した領域に、図1(c)に示すように、導波路層26(InGaAsP層;例えば発光波長1.3μm;例えば厚さ200nm)、p−InPクラッド層27(例えば厚さ350nm)を、例えばMOVPE法などでバットジョイント成長させて、SOA2,3及びASE光源4の領域に連なる領域に、対称マッハツェンダ干渉器1の2つのアーム11,12、制御光用導波路5(5A,5B)、入力導波路13及び出力導波路14の光導波路を構成する積層構造を形成する。   Next, in the removed region, as shown in FIG. 1C, the waveguide layer 26 (InGaAsP layer; for example, emission wavelength 1.3 μm; for example, thickness 200 nm), p-InP cladding layer 27 (for example, thickness 350 nm) Are grown in a butt joint by, for example, the MOVPE method, and the two arms 11 and 12 of the symmetrical Mach-Zehnder interferometer 1 and the control light waveguide 5 (5A, 5B) ), A laminated structure constituting the optical waveguide of the input waveguide 13 and the output waveguide 14 is formed.

次に、SOA2,3及びASE光源4の領域、及び、光導波路領域にSiO2マスクを形成し、例えばICP−RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)法(誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング法)等のドライエッチングにより、例えば高さ1.5μm、幅1.5μmの導波路メサ構造を形成する[図1(a)〜(c)参照]。 Next, an SiO 2 mask is formed in the regions of the SOAs 2 and 3 and the ASE light source 4 and the optical waveguide region. For example, an ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching) method (inductively coupled plasma reactive ion etching method) is used. For example, a waveguide mesa structure having a height of 1.5 μm and a width of 1.5 μm is formed by dry etching such as [see FIGS. 1A to 1C].

次いで、図1(b),(c)に示すように、メサ構造の両側方に、p−InP電流ブロック層(第1電流ブロック層)28、n−InP電流ブロック層(第2電流ブロック層)29を、例えばMOVPE法等で成長させ、電流狭窄構造を形成する。
そして、SiO2マスクを除去した後、図1(b),(c)に示すように、上部にp−InPクラッド層30(例えば厚さ3μm)、InGaAsPコンタクト層31(例えば発光波長1.3μm;例えば厚さ100nm)を成長させて、エピタキシャル成長が完了する。
Next, as shown in FIGS. 1B and 1C, on both sides of the mesa structure, a p-InP current blocking layer (first current blocking layer) 28, an n-InP current blocking layer (second current blocking layer). 29) is grown by, for example, the MOVPE method to form a current confinement structure.
Then, after removing the SiO 2 mask, as shown in FIGS. 1B and 1C, a p-InP cladding layer 30 (for example, 3 μm in thickness) and an InGaAsP contact layer 31 (for example, an emission wavelength of 1.3 μm) are formed on the top. For example, a thickness of 100 nm) to complete the epitaxial growth.

このようにしてエピタキシャル成長を完了したウエハは、図示しないが、SOA2,3及びASE光源4の領域のみを残してInGaAsPコンタクト層31が除去され、SOA2,3及びASE光源4の領域のInGaAsPコンタクト層31の表面と、n−InP基板1の裏面とに電極が形成される。
さらに、劈開後、図1(a)に示すように、素子50の両端面50A,50Bに、無反射コーティングが施されて、無反射コート膜7,8が形成される。
Although not shown in the drawing, the InGaAsP contact layer 31 is removed from the wafer that has been epitaxially grown in this manner, leaving only the regions of the SOAs 2, 3 and the ASE light source 4, and the InGaAsP contact layer 31 in the regions of the SOAs 2, 3, and the ASE light source 4 is removed. Electrodes are formed on the front surface and the back surface of the n-InP substrate 1.
Further, after the cleavage, as shown in FIG. 1A, the non-reflective coating is applied to both end faces 50A and 50B of the element 50 to form the non-reflective coating films 7 and 8.

このようにして作製された素子50では、図1(a)に示すように、信号光入力ポートから入力導波路13に信号光が入力され、出力導波路14を介して信号光出力ポートから出力されることになる。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、偏波無依存な信号光増幅特性を実現しながら、連続的で安定な利得制御を実現することができるという利点がある。
In the element 50 thus manufactured, as shown in FIG. 1A, signal light is input from the signal light input port to the input waveguide 13 and output from the signal light output port via the output waveguide 14. Will be.
Therefore, the optical amplifying apparatus according to the present embodiment has an advantage that continuous and stable gain control can be realized while realizing polarization-independent signal light amplification characteristics.

つまり、本光増幅装置によれば、対称マッハツェンダ干渉器1のアーム11,12に偏波無依存型のSOA2,3が設けられているため、偏波無依存な信号光増幅特性を実現することができ、また、制御光用光源をASE光源4とし、制御光としてのASE光が光路上で得る光利得を、制御光が光路上で受ける光損失よりも小さくなるように設定しているため、素子全体又は素子の一部で制御光のレーザ発振が起こらないようにすることができ、これにより、モードホッピングが生じるのを防止することができ、ひいては、モードホッピングに起因するキンクの発生を防止することができる。この結果、光増幅装置の他の特性を劣化させることなく、偏波無依存で、制御電流に対して光利得(SOAによる光利得)が滑らかに変化する連続的な利得制御が可能になり[図2参照]、高性能な光増幅装置を実現することができることになる。また、制御回路が複雑化するのを防止することもできる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態にかかる光増幅装置及びその製造方法について、図3を参照しながら説明する。
That is, according to the present optical amplifying device, since the polarization-independent SOAs 2 and 3 are provided on the arms 11 and 12 of the symmetric Mach-Zehnder interferometer 1, it is possible to realize polarization-independent signal light amplification characteristics. In addition, the control light source is the ASE light source 4, and the optical gain obtained by the ASE light as the control light on the optical path is set to be smaller than the optical loss that the control light receives on the optical path. Therefore, it is possible to prevent laser oscillation of the control light from occurring in the entire element or a part of the element, thereby preventing the occurrence of mode hopping, and thus the generation of kinks due to mode hopping. Can be prevented. As a result, it is possible to perform continuous gain control in which the optical gain (optical gain by SOA) smoothly changes with respect to the control current without degrading other characteristics of the optical amplifying device [ As shown in FIG. 2, a high-performance optical amplifying device can be realized. It is also possible to prevent the control circuit from becoming complicated.
(Second Embodiment)
Next, an optical amplifying device and a manufacturing method thereof according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態にかかる光増幅装置は、上述の第1実施形態のものとASE光源の構造が異なる。つまり、上述の第1実施形態では、ASE光源の活性層を歪バルク構造とし、アーム内のSOAの構造と同一にしているのに対し、本実施形態では、図3に示すように、ASE光源4の活性層32をMQW構造とし、アーム11,12内のSOA2,3の構造と異なるものとしている点が異なる。   The optical amplifying device according to this embodiment is different from the first embodiment in the structure of the ASE light source. That is, in the first embodiment described above, the active layer of the ASE light source has a strained bulk structure, which is the same as the structure of the SOA in the arm. In the present embodiment, as shown in FIG. The fourth active layer 32 is different from the structure of the SOAs 2 and 3 in the arms 11 and 12 in the MQW structure.

なお、その他の構成は、上述の第1実施形態のものと同一である。また、図3中、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図3を適宜参照しながら説明する。なお、図3は、ASE光源4の断面構造を示している。
まず、上述の第1実施形態と同様に、n型InP基板(n−InP基板)20上に、n−InPクラッド層21(例えば厚さ1μm以下)、下側SCH層22(InGaAsP層;光ガイド層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、歪バルク活性層23(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層24(InGaAsP層;光ガイド層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、p−InPクラッド層25(例えば厚さ300nm)を、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)で成長させて、SOA2,3を構成する活性層を含む積層構造を形成する[図1(b)参照]。
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above. Also, in FIG. 3, the same components as those in the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.
Next, a method for manufacturing the optical amplifying device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 as appropriate. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the ASE light source 4.
First, similarly to the first embodiment described above, an n-InP clad layer 21 (for example, a thickness of 1 μm or less), a lower SCH layer 22 (InGaAsP layer; light) on an n-type InP substrate (n-InP substrate) 20. Guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; thickness 100 nm, for example, strained bulk active layer 23 (InGaAs layer; for example, strain amount −0.24%; thickness 50 nm, for example), upper SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide) Layers; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example, thickness 100 nm), p-InP clad layer 25 (for example, thickness 300 nm) is grown by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOVPE method) to form SOAs 2 and 3 A laminated structure including the active layer to be formed is formed [see FIG.

次に、SOA2,3の領域[図1(a)参照]のみにSiO2マスク(誘電体マスク)を形成し、これらの領域を残して、n−InPクラッド層21に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層25から下側SCH層22まで)、例えばウエットエッチングにより除去する。
次いで、ASE光源4を形成する領域[図1(a)参照]に、図3に示すように、下側SCH層22(InGaAsP層;光ガイド層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、MQW活性層32(例えば発光波長1.61μm;例えば厚さ50nm)、上側SCH層24(InGaAsP層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、p−InPクラッド層25(例えば厚さ300nm)を、例えばMOVPE法でバットジョイント成長させて、ASE光源4を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
Next, an SiO 2 mask (dielectric mask) is formed only in the SOA 2 and 3 regions [see FIG. 1A], and these regions are left until the n-InP cladding layer 21 is reached (ie, the surface). Side p-InP cladding layer 25 to lower SCH layer 22), for example, by wet etching.
Next, in the region where the ASE light source 4 is formed [see FIG. 1A], as shown in FIG. 3, the lower SCH layer 22 (InGaAsP layer; light guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example, thickness 100 nm) ), MQW active layer 32 (for example, emission wavelength 1.61 μm; for example, thickness 50 nm), upper SCH layer 24 (InGaAsP layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example, thickness 100 nm), p-InP cladding layer 25 (for example, thickness) For example, by a MOVPE method to form a stacked structure including an active layer constituting the ASE light source 4.

以後、上述の第1実施形態と同様の製造工程を経て、本実施形態にかかる光増幅装置が製造される。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、上述の第1実施形態のものと同様の作用、効果がある。
特に、本実施形態では、SOA2,3の活性層とASE光源4の活性層とを異なる構造にすることができるため、ASE光源4に用いられる利得媒質の組成波長を、2つのSOA2,3に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定することができる。つまり、ASE光源4の活性層の発光ピーク波長を、2つのSOA2,3の活性層の発光ピーク波長よりも長波長側に設定することができる。これにより、利得制御効率を向上させることができる。
Thereafter, the optical amplifying device according to the present embodiment is manufactured through the same manufacturing process as in the first embodiment.
Therefore, the optical amplifying device according to the present embodiment has the same operations and effects as those of the first embodiment described above.
In particular, in this embodiment, since the active layers of the SOAs 2 and 3 and the active layer of the ASE light source 4 can have different structures, the composition wavelength of the gain medium used in the ASE light source 4 is set to the two SOAs 2 and 3. It can be set longer than the composition wavelength of the gain medium used. That is, the emission peak wavelength of the active layer of the ASE light source 4 can be set longer than the emission peak wavelengths of the active layers of the two SOAs 2 and 3. Thereby, gain control efficiency can be improved.

このほか、例えば選択成長技術を用いて、SOA2,3の活性層とASE光源4の活性層とを同時成長させる場合にも、SOA2,3の活性層とASE光源4の活性層とを異なる構造にすることができるため、SOA2,3の発光波長に対してASE光源4の発光波長を長波長化することができ、利得制御効率を向上させることができる。
なお、上述の各実施形態にかかる光増幅装置の製造方法は、一例を示したものにすぎず、他の成長方法、プロセスを用いて製造しても良い。例えば選択成長技術を用いても良い。また、光増幅装置の層構造も、一例を示したものにすぎず、他の層構造であっても良い。例えば、上述の各実施形態では、光増幅装置をInGaAsP/InP系材料によって構成しているが、InAlGaAs/InP系材料などの他の材料を用いても良い。また、例えばp型基板や半絶縁性基板上に、他の構成の積層構造を形成しても良い。
In addition, when the active layers of the SOAs 2 and 3 and the active layer of the ASE light source 4 are grown simultaneously using, for example, a selective growth technique, the active layers of the SOAs 2 and 3 and the active layer of the ASE light source 4 have different structures. Therefore, the emission wavelength of the ASE light source 4 can be increased with respect to the emission wavelengths of the SOAs 2 and 3, and the gain control efficiency can be improved.
In addition, the manufacturing method of the optical amplifying device concerning each above-mentioned embodiment is only what showed an example, You may manufacture using another growth method and process. For example, a selective growth technique may be used. The layer structure of the optical amplifying device is merely an example, and other layer structures may be used. For example, in each of the above-described embodiments, the optical amplifying device is configured by an InGaAsP / InP-based material, but other materials such as an InAlGaAs / InP-based material may be used. Further, for example, a laminated structure having another configuration may be formed on a p-type substrate or a semi-insulating substrate.

また、上述の各実施形態では、SOA2,3、ASE光源4、及び、光導波路の導波路構造における電流狭窄構造を、埋込ヘテロ構造(BH構造)としているが、これに限られるものではなく、例えばハイメサ構造、リッジ構造、半絶縁性埋込ヘテロ構造(SI−BH構造,SI−PBH構造)等の電流狭窄構造にしても良い。
また、上述の各実施形態では、増幅器の雑音増加を抑制するために、アーム内SOA2,3に対し、信号光と制御光とを互いに逆方向へ向けて伝搬させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば信号光と制御光とを同方向へ向けて伝搬させるようにしても良い。この場合、制御光用光源を制御光用導波路5の入力側部分5Aに設けるようにすれば良い。
In each of the above-described embodiments, the current confinement structure in the waveguide structures of the SOAs 2 and 3, the ASE light source 4, and the optical waveguide is a buried hetero structure (BH structure). However, the present invention is not limited to this. For example, a current confinement structure such as a high mesa structure, a ridge structure, or a semi-insulating buried hetero structure (SI-BH structure, SI-PBH structure) may be used.
In each of the above-described embodiments, the signal light and the control light are propagated in the opposite directions to the in-arm SOAs 2 and 3 in order to suppress an increase in the noise of the amplifier. For example, the signal light and the control light may be propagated in the same direction. In this case, a control light source may be provided in the input side portion 5A of the control light waveguide 5.

また、上述の各実施形態では、マッハツェンダ干渉器として、同一のアーム長を持ち、同一のSOA長を持つ対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いているが、これに限られるものではない。例えば、異なるアーム長を持つ一対のアームを備える非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。また、例えば、SOA2,3の長さが異なる(異なるSOA長を持つ)非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。この場合、アームの片側又は両側に位相調整器を配置するのが好ましい。なお、位相調整器は導波路の一部に電流を注入できるように電極を形成することで集積することができる。   In each of the above-described embodiments, a Mach-Zehnder interferometer having a symmetric structure having the same arm length and the same SOA length is used as the Mach-Zehnder interferometer. However, the present invention is not limited to this. For example, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer having a pair of arms having different arm lengths may be used. Further, for example, Mach-Zehnder interferometers having an asymmetric structure in which the lengths of the SOAs 2 and 3 are different (having different SOA lengths) may be used. In this case, it is preferable to arrange a phase adjuster on one side or both sides of the arm. The phase adjuster can be integrated by forming electrodes so that a current can be injected into a part of the waveguide.

なお、本発明は、上述した各実施形態やその他の欄に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
(付記1)
入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第1及び第2光増幅器と、
発振を用いないで制御光を出力する制御光用光源と、
前記マッハツェンダ干渉器に接続され、前記制御光用光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路とを備え、
前記制御光用導波路及び前記マッハツェンダ干渉器を導波する際に制御光が得る光利得が、制御光が受ける光損失よりも小さくなるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。
The present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments and other columns, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
(Appendix 1)
A Mach-Zehnder interferometer comprising an input side coupler, an output side coupler, and a pair of arms connecting the input side coupler and the output side coupler;
First and second optical amplifiers provided on the pair of arms, respectively, for amplifying signal light;
A light source for control light that outputs control light without using oscillation,
A control light waveguide connected to the Mach-Zehnder interferometer and for guiding control light output from the control light source;
An optical amplifying apparatus, characterized in that an optical gain obtained by control light when guided through the control light waveguide and the Mach-Zehnder interferometer is smaller than an optical loss received by the control light.

(付記2)
前記制御光用光源が、制御光としてASE光を出力するASE光源であることを特徴とする、付記1記載の光増幅装置。
(付記3)
前記制御光用光源に用いられる利得媒質の組成波長が、前記第1及び第2光増幅器に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定されていることを特徴とする、付記1又は2記載の光増幅装置。
(Appendix 2)
2. The optical amplifying apparatus according to appendix 1, wherein the control light source is an ASE light source that outputs ASE light as control light.
(Appendix 3)
Note 1 or 2, wherein a composition wavelength of a gain medium used for the control light source is set to be longer than a composition wavelength of a gain medium used for the first and second optical amplifiers. 2. The optical amplifying device according to 2.

(付記4)
前記光増幅器が、偏波無依存型の光増幅器であることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(付記5)
前記制御光用導波路の端面に無反射コート膜を備えることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(Appendix 4)
The optical amplifier according to any one of appendices 1 to 3, wherein the optical amplifier is a polarization-independent optical amplifier.
(Appendix 5)
The optical amplifying device according to any one of appendices 1 to 4, further comprising a non-reflective coating film on an end face of the control light waveguide.

(付記6)
前記第1及び第2光増幅器の利得をG1とし、前記制御光用光源の利得をG2とし、制御光が導波される光導波路の片道における光損失をLとし、前記無反射コート膜の反射率をRとして、G1+G2<L+10*log(R)の関係を満たすように構成されることを特徴とする、付記5記載の光増幅装置。
(Appendix 6)
The gain of the first and second optical amplifiers and G 1, the gain of the control light source and G 2, the optical loss is L in one way of the optical waveguide which control light is guided, the antireflection coating film 6. The optical amplifying device according to appendix 5, wherein the optical amplifier is configured to satisfy a relationship of G 1 + G 2 <L + 10 * log (R), where R is the reflectance of the light.

(付記7)
前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(付記8)
前記第1及び第2光増幅器と前記制御光用光源とが、同一の半導体積層構造を有することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(Appendix 7)
The control light waveguide has a waveguide portion connected to the output-side coupler;
The optical amplification device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the light source for control light is provided in the waveguide portion.
(Appendix 8)
The optical amplifying device according to any one of appendices 1 to 7, wherein the first and second optical amplifiers and the control light source have the same semiconductor stacked structure.

(付記9)
前記第1及び第2光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(付記10)
前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第1及び第2光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(Appendix 9)
The first and second optical amplifiers are configured to have an active layer having a strained bulk structure,
The optical amplification device according to any one of appendices 1 to 7, wherein the light source for control light is configured to have an active layer having a multiple quantum well structure.
(Appendix 10)
Additional notes 1 to 9, wherein the Mach-Zehnder interferometer, the control light waveguide, the first and second optical amplifiers, and the control light source are all provided on the same semiconductor substrate. The optical amplification device according to any one of the above.

(付記11)
前記入力側カプラ及び前記出力側カプラが、いずれも3dBカプラであることを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(Appendix 11)
11. The optical amplifying device according to any one of appendices 1 to 10, wherein each of the input side coupler and the output side coupler is a 3 dB coupler.

(a)〜(c)は、本発明の第1実施形態にかかる光増幅装置の構成を示す模式図であり、(a)はその平面図であり、(b)はSOA及びASE光源の構成を示す断面図であり、(c)は光導波路の構成を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS (a)-(c) is a schematic diagram which shows the structure of the optical amplifier concerning 1st Embodiment of this invention, (a) is the top view, (b) is the structure of SOA and ASE light source FIG. 6C is a cross-sectional view showing the configuration of the optical waveguide. 本発明の第1実施形態にかかる光増幅装置の効果を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。It is a figure for demonstrating the effect of the optical amplifier concerning 1st Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the change of the optical gain with respect to a control current. 本発明の第2実施形態にかかる光増幅装置に含まれるASE光源の構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the ASE light source contained in the optical amplifier concerning 2nd Embodiment of this invention. 従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conventional optical amplifier. 従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conventional optical amplifier. 従来の光増幅装置の課題を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。It is a figure for demonstrating the subject of the conventional optical amplifier, Comprising: It is a figure which shows the change of the optical gain with respect to control current.

符号の説明Explanation of symbols

1 対称マッハツェンダ干渉器
2,3 半導体光増幅器(SOA;第1及び第2光増幅器)
4 ASE光源(制御光用光源)
5 制御光用導波路
6 半導体基板
7,8 無反射コート膜
9 入力側3dBカプラ(入力側カプラ)
10 出力側3dBカプラ(出力側カプラ)
11,12 アーム
13 入力導波路
14 出力導波路
20 n型InP基板(n−InP基板)
21 n−InPクラッド層
22 下側SCH層(InGaAsP層;光ガイド層)
23 歪バルク活性層(InGaAs層)
24 上側SCH層24(InGaAsP層;光ガイド層)
25 p−InPクラッド層
26 導波路層(InGaAsP層)
27 p−InPクラッド層
28 p−InP電流ブロック層(第1電流ブロック層)
29 n−InP電流ブロック層(第2電流ブロック層)
30 p−InPクラッド層
31 InGaAsPコンタクト層
32 MQW活性層
50 素子
50A,50B 端面(信号光入力側及び信号光出力側の端面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Symmetric Mach-Zehnder interferometer 2,3 Semiconductor optical amplifier (SOA; 1st and 2nd optical amplifier)
4 ASE light source (light source for control light)
5 Waveguide for control light 6 Semiconductor substrate 7, 8 Non-reflective coating 9 Input side 3 dB coupler (input side coupler)
10 Output side 3dB coupler (Output side coupler)
11, 12 Arm 13 Input waveguide 14 Output waveguide 20 n-type InP substrate (n-InP substrate)
21 n-InP cladding layer 22 Lower SCH layer (InGaAsP layer; light guide layer)
23 Strained bulk active layer (InGaAs layer)
24 Upper SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer)
25 p-InP clad layer 26 Waveguide layer (InGaAsP layer)
27 p-InP cladding layer 28 p-InP current blocking layer (first current blocking layer)
29 n-InP current blocking layer (second current blocking layer)
30 p-InP cladding layer 31 InGaAsP contact layer 32 MQW active layer 50 element 50A, 50B end face (end face on the signal light input side and signal light output side)

Claims (7)

入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第1及び第2光増幅器と、
制御光としてASE光を出力するASE光源と、
前記マッハツェンダ干渉器に接続され、前記ASE光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路と
前記制御光用導波路の端面に設けられた無反射コート膜とを備え、
前記第1及び第2光増幅器の利得をG とし、前記ASE光源の利得をG とし、前記制御光が導波される、前記制御光用導波路と前記マッハツェンダ干渉器との光導波路の片道における光損失をLとし、前記無反射コート膜の反射率をRとして、G +G <L+10*log(R)の関係を満たすように、前記第1及び第2光増幅器、前記ASE光源、及び、前記無反射コート膜が構成されることを特徴とする、光増幅装置
A Mach-Zehnder interferometer comprising an input side coupler, an output side coupler, and a pair of arms connecting the input side coupler and the output side coupler;
First and second optical amplifiers provided on the pair of arms, respectively, for amplifying signal light;
An ASE light source that outputs ASE light as control light ;
A control light waveguide connected to the Mach-Zehnder interferometer for guiding control light output from the ASE light source ;
An antireflective coating film provided on the end face of the control light waveguide ;
The gain of the first and second optical amplifiers and G 1, wherein the gain of the ASE light source and G 2, the control light is guided, the optical waveguide of the Mach-Zehnder interferometer and the control light waveguide The first and second optical amplifiers and the ASE light source satisfy the relationship of G 1 + G 2 <L + 10 * log (R), where L is the light loss in one way and R is the reflectance of the non-reflective coating film. And an optical amplifying apparatus comprising the non-reflective coating film .
前記制御光用光源に用いられる利得媒質の組成波長が、前記第1及び第2光増幅器に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定されていることを特徴とする、請求項記載の光増幅装置。 Bandgap wavelength of the gain medium used for the control light source, characterized in that it is set to the long wavelength side than the bandgap wavelength of the gain medium used in the first and second optical amplifier, according to claim 1 The optical amplifying device described. 前記光増幅器が、偏波無依存型の光増幅器であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光増幅装置 It said optical amplifier, characterized in that it is a polarization-independent optical amplifier, the optical amplifier according to claim 1 or 2. 前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の光増幅装置。
The control light waveguide has a waveguide portion connected to the output-side coupler;
The control light source, characterized in that provided in the waveguide section, the optical amplifying device according to any one of claims 1-3.
前記第1及び第2光増幅器と前記制御光用光源とが、同一の半導体積層構造を有することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の光増幅装置。 Wherein the first and second optical amplifier and said control light source is characterized in that it has a same semiconductor stacked structure, the optical amplifying device according to any one of claims 1-4. 前記第1及び第2光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の光増幅装置。
The first and second optical amplifiers are configured to have an active layer having a strained bulk structure,
It said control light source is characterized in that it is configured as having an active layer of multiple quantum well structure, the optical amplifying device according to any one of claims 1-4.
前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第1及び第2光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の光増幅装置。 The Mach-Zehnder interferometer, the control light waveguide, said first and second optical amplifiers, the control light source, characterized in that both are provided on the same semiconductor substrate, according to claim 1 to 6 The optical amplification device according to any one of the above.
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