JP4457000B2 - 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8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. 8, a semiconductor optical amplifier (SOA) is provided in both
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。
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8参照)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. 8), a polarization-independent SOA is used for the SOA in the arm, so that a polarization-independent amplification characteristic for the signal light can be realized. it can.
また、上述の従来提案されている光増幅器(図8参照)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8参照)では、偏波無依存な増幅特性を持つ制御用SOAを用い、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. 8), 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, the above-described conventionally proposed optical amplifier (see FIG. 8) uses a control SOA having a polarization-independent amplification characteristic, and uses the oscillation so that the gain becomes a constant value. When gain control is performed by changing the injection current (control current) to the control SOA, mode hopping occurs in the control light (oscillation light) in the oscillation state, and further, kinks occur due to this mode hopping. It will be. 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9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. 9,
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
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8参照)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。また、発振を利用して利得が一定値になるようにする。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10参照]。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. 8). 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
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、制御光を出力する制御光用光源とを備え、第1及び第2光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαLが0.15以上になるように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. Provided respectively are first and second optical amplifiers for amplifying signal light and control light sources for outputting control light, and the first and second optical amplifiers have polarization-independent characteristics. The control light source is configured such that the standardized gain difference ΔαL between polarizations is 0.15 or more .
また、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、制御光を出力する制御光用光源とを備え、第1及び第2光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであることを特徴としている。 The optical amplifying device of the present invention includes an input side coupler, an output side coupler, a symmetric Mach-Zehnder interferometer configured by a pair of arms connecting the input side coupler and the output side coupler, and a pair of arms. Provided with first and second optical amplifiers for amplifying signal light and a control light source for outputting control light, the first and second optical amplifiers having polarization-independent characteristics The control light source is a distributed reflection type laser having an end mirror having a predetermined loss difference between polarizations .
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、対称マッハツェンダ干渉器のアーム内に偏波無依存な特性を有する光増幅器を設ける一方、干渉器外部に偏波間利得差又は偏波間損失差を持つ制御光用光源を設けるようにすることで、制御光の偏波間モードホッピングが生じないようにし、ひいては、偏波間モードホッピングに起因したキンクの発生を防止するものである。
(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)〜(d)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.
In the optical amplifying device (optical amplifying element) according to the present embodiment, an optical amplifier having a polarization-independent characteristic is provided in the arm of a symmetric Mach-Zehnder interferometer, while a gain difference between polarizations or a loss difference between polarizations is provided outside the interferometer. By providing the light source for control light having the above, the mode polarization hopping of the control light is prevented from occurring, and as a result, the occurrence of kinks due to the mode hopping of the polarization mode is prevented.
(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、制御光を出力するDFBレーザ(制御光用光源;制御用レーザ光源)4と、DFB(Distributed Feed Back;分布帰還型)レーザ4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5とを、同一半導体基板6上にモノリシックに集積されて構成される。
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
また、本実施形態では、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;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, both end faces (end faces on the signal light input side and signal light output side) 50A, 50B of the
Here, as shown in FIG. 1A, the symmetric Mach-Zehnder
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。
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。
In the pair of
Further, as shown in FIG. 1A, an
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、対称な位置に設けられている入力側部分5Aから出力されるようになっている。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
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
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、制御光用光源としてレーザ発振を用いるDFBレーザ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DFBレーザ4が配置されている。
DFBレーザ4が発する制御光は、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。これを利用することでSOA2,3による信号光の利得を抑圧することができる。
A
When the control light emitted by the
したがって、DFBレーザ4への注入電流制御等によってSOA2,3に入射する制御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、図1(b),(c)に示すように、SOA2,3を、歪バルク構造の歪バルク活性層25(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)を持つものとして構成している。つまり、SOA2,3を、偏波無依存な特性を有する偏波無依存型の光増幅器としている。
Therefore, the gain of the
By the way, in this embodiment, as shown in FIGS. 1B and 1C, the
ここで、偏波無依存型の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。
一方、DFBレーザ4は、歪多重量子井戸(MQW:Multiple Quantum Well)構造の歪MQW活性層28(例えば歪量+0.8%;例えば厚さ50nm)を持つものとして構成している。これは、歪MQW構造の設計によって意図的に大きな偏波間利得差をつけることを可能とするためである。なお、歪MQW活性層28は、例えばInGaAsP系の材料により形成すれば良いが、他の材料を用いても良い。
Here, the polarization-
On the other hand, the
これにより、制御光用光源としてのDFBレーザ4を、所定の偏波間利得差を持つものとして構成している。ここで、DFBレーザ4の長さ(共振器長)をLとし、偏波間材料利得差をΔα(αTE−αTM;単位cm-1)とすると、DFBレーザ4の規格化された偏波間利得差はΔαL(=αTEL−αTML)で表すことができる。ここでは、DFBレーザ4での偏波間モードホッピングを回避するために、DFBレーザ4の規格化された偏波間利得差ΔαLが所定値(およそ0.15)以上(ΔαL≧0.15)になるようにしている。なお、歪MQW活性層28の材料や層構造の選択によって、偏波間利得差を任意に設定することができる。
Thereby, the
例えば、図2は、DFBレーザ4の長さ(共振器長)Lを300μmとした場合のTEモードの利得αTELと、TMモードの利得αTMLとの間の利得差ΔαL(=αTEL−αTML)(共振器長で規格化したもの)を示している。
図2中、点Aは、DFBレーザ4の活性層を歪MQW構造(歪量+0.8%)とした場合の利得差ΔαLを示しており、点Bは、DFBレーザ4の活性層を歪バルク活性層(歪量−0.24%)とした場合の利得差ΔαLを示している。
For example, FIG. 2 shows a gain difference ΔαL (= α) between the TE mode gain α TE L and the TM mode gain α TM L when the length (resonator length) L of the
In FIG. 2, point A indicates the gain difference ΔαL when the active layer of the
図2中、点Bで示すように、DFBレーザ4の活性層を歪バルク活性層(歪量−0.24%)とした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαLはほぼ0であったのに対し、図2中、点Aで示すように、DFBレーザ4の活性層を歪MQW活性層(歪量+0.8%)とした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαLは約1.7程度になり、大きな偏波間利得差が得られることがわかる。
As shown by a point B in FIG. 2, when the active layer of the
本実施形態では、SOA2,3の活性層(利得媒質)とDFBレーザ4の活性層(利得媒質)とで、その構造を互いに異なるものとしている。このため、厚さや歪量も互いに異なるものとなっている。なお、材料は互いに異なるものとしても良いし、同じものにしても良い。
なお、SOA2,3の活性層(利得媒質)とDFBレーザ4の活性層(利得媒質)とで、その構造を同じにし(例えば双方ともに歪バルク構造とし)、互いに異なる材料を用いる(例えばSOA2,3の活性層にInGaAsを用い、DFBレーザ4の活性層にInGaAsPを用いる)ようにしても、所定の偏波間利得差を得ることができる。
In the present embodiment, the active layers (gain medium) of the
Note that the active layers (gain medium) of the
ここで、上述のSOA2,3の偏波間利得差ΔGと、DFBレーザ4の規格化された偏波間利得差ΔαLとの関係について説明する。
SOA2,3とDFBレーザ4とが、偏波間材料利得差Δα(αTE−αTM;単位cm-1)の共通の活性層を持つ場合、SOA2,3の長さをLSOA(cm)とし、DFBレーザ4の長さをLDFB(cm)とすると、SOA2,3の偏波間利得差ΔG及びDFBレーザ4の規格化された偏波間利得差ΔαLは、それぞれ、次式により表すことができる。
Here, a relationship between the above-described gain difference ΔG between the SOAs 2 and 3 and the normalized gain difference ΔαL between the
When the
ΔG=4.34*(LSOA/LDFB)*ΔαLDFB
ΔαL=ΔαLDFB
これらの式からわかるように、SOA2,3の偏波間利得差ΔGは、活性層の規格化偏波間利得差ΔαLDFB以外に、SOA2,3の長さLSOAとDFBレーザ4の長さLDFBとの比(LSOA/LDFB)が関係する。
ΔG = 4.34 * (L SOA / L DFB ) * ΔαL DFB
ΔαL = ΔαL DFB
As can be seen from these equations, the gain difference ΔG between the SOAs 2 and 3 is equal to the length L SOA of the SOAs 2 and 3 and the length L DFB of the DFB laser 4 in addition to the normalized polarization difference ΔαL DFB of the active layer. (L SOA / L DFB ).
ここで、SOA2,3の偏波間利得差ΔGは最終的なデバイスの特性を左右するため、活性層構造のみでなく、SOA2,3の長さLSOAやDFBレーザ4の長さLDFBを含めたトータルな設計として、SOA2,3の偏波間利得差ΔGが例えば2dBよりも小さくなる(ΔG<2dB)ようにする必要がある。
例えば、SOA2,3とDFBレーザ4とで共通の活性層を持つ場合に、一般的な長さとして、LDFB=0.03cm,LSOA=0.15cmとし(この場合、SOA2,3の長さがDFBレーザ4の長さの数倍程度になる)、DFBレーザ4の規格化された偏波間利得差ΔαLが0.15以上(ΔαL≧0.15)になるようにすると、SOA2,3の偏波間利得差ΔGは3.3dBよりも大きく(ΔG>3.3dB)なってしまい、偏波無依存な特性が得られない。もちろん、SOA2,3の長さを極端に短くすれば、SOA2,3の偏波間利得差ΔGを2dBよりも小さく(ΔG<2dB)することができるが、この場合、SOA2,3の光利得がかなり小さくなってしまうため、現実的ではない。
Here, the gain difference ΔG between the polarizations of the
For example, when the SOAs 2 and 3 and the
そこで、上述のように、偏波無依存な特性を持つSOA2,3を、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)ものと規定している。
一方、偏波間利得差を持つDFBレーザ4を、規格化された偏波間利得差ΔαLが所定値(例えば0.15)以上のもの(ΔαL≧0.15)と規定している。
Therefore, as described above, the
On the other hand, the
このように、制御光用光源としてのDFBレーザ4を所定値(例えば0.15)以上の偏波間利得差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのDFBレーザ4によって安定した単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
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1(b)〜(d)を適宜参照しながら説明する。
Thus, if the
Next, a method for manufacturing the optical amplifying device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1B to 1D as appropriate.
ここで、図1(b)はSOA2,3の断面構造を示しており、図1(c)はDFBレーザ4の断面構造を示しており、図1(d)は光導波路の断面構造を示している。
まず、図1(a)〜(c)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)、回折格子層(InGaAsP層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ60nm)22、n−InPキャップ層(例えば厚さ10nm)23を、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)で成長させて形成する。
Here, FIG. 1B shows the cross-sectional structure of the
First, as shown in FIGS. 1A to 1C, on an n-type InP substrate (n-InP substrate) 20, an n-InP clad layer 21 (for example, 1 μm or less in thickness), a diffraction grating layer (InGaAsP layer) For example, an emission wavelength of 1.2 μm; for example, a thickness of 60 nm) 22 and an n-InP cap layer (for example, a thickness of 10 nm) 23 are grown by, for example, a metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE method).
次に、全面にSiO2膜を形成し、その上にレジストを塗布した後、電子ビーム(EB)露光によってDFBレーザ4の領域[図1(a)参照]のみに回折格子パターン(例えば周期236nm)を描画してパターニングし、SiO2マスクを形成する。次いで、例えばRIE法等のドライエッチングによって、例えば深さ60nmの回折格子を形成する。そして、SiO2マスクを除去した後、形成された回折格子はn−InPで埋め込む。この部分はn−InPキャップ層23の一部となる。これにより、InGaAsP回折格子層22のDFBレーザ4の領域[図1(a)参照]のみに回折格子が形成されることになる。
Next, a SiO 2 film is formed on the entire surface, a resist is applied thereon, and then a diffraction grating pattern (for example, a period of 236 nm) is formed only in the region of the DFB laser 4 [see FIG. 1A] by electron beam (EB) exposure. ) Is drawn and patterned to form a SiO 2 mask. Next, for example, a diffraction grating having a depth of 60 nm is formed by dry etching such as RIE. Then, after removing the SiO 2 mask, the formed diffraction grating is embedded with n-InP. This portion becomes a part of the n-
次に、図1(b)に示すように、下側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)、歪バルク活性層25(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層26(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27(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。
Next, as shown in FIG. 1B, the lower SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm;
次いで、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キャップ層23に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層27から下側SCH層24まで)、例えばウエットエッチングにより除去する。
そして、除去した領域には、図1(c)に示すように、下側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)、歪MQW活性層28(例えば発光波長1.58μm;例えば歪量+0.8%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層26(InGaAsP層;例えば発光波長1.2μm;例えば厚さ100nm)、p−InPクラッド層27(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、DFBレーザ4を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
Next, a SiO 2 mask (dielectric mask) is formed only in the
In the removed region, as shown in FIG. 1C, the lower SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example,
このように、本実施形態では、SOA2,3の活性層を含む積層構造とは別に、DFBレーザ4の活性層を含む積層構造を形成するようにしている。つまり、SOA2,3の利得媒質とDFBレーザ4の利得媒質とをそれぞれ独立に(別々に)形成するようにしている。
次に、SOA2,3及びDFBレーザ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キャップ層23に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層27から下側SCH層24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, a stacked structure including the active layer of the
Next, an SiO 2 mask (dielectric mask) is formed only in the areas of the
次いで、図1(d)に示すように、導波路層29(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DFBレーザ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, as shown in FIG. 1D, the waveguide layer 29 (InGaAsP layer; for example, emission wavelength 1.3 μm; for example, thickness 200 nm) and the p-InP cladding layer 27 (for example, thickness 350 nm) are formed by, for example, MOVPE method. The two
次に、SOA2,3及びDFBレーザ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)〜(d)参照]。
Next, an SiO 2 mask is formed in the areas of the
次いで、図1(b)〜(d)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)30、n−InP電流ブロック層(第2電流ブロック層)31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)〜(d)に示すように、上部にp−InPクラッド層32(例えば厚さ3μm)、InGaAsPコンタクト層33(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 to 1D, on both sides of the mesa structure, a p-InP current blocking layer (first current blocking layer) 30 and an n-InP current blocking layer (second current blocking layer) are formed. ) 31 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 to 1D, a p-InP cladding layer 32 (for example, a thickness of 3 μm) and an InGaAsP contact layer 33 (for example, an emission wavelength of 1.3 μm) are formed thereon. 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DFBレーザ4の領域のみを残してInGaAsPコンタクト層33が除去され、SOA2,3及びDFBレーザ4の領域のInGaAsPコンタクト層33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, the InGaAsP contact layer 33 is removed from the wafer having completed the epitaxial growth in this manner, leaving only the areas of the
Further, after the cleavage, as shown in FIG. 1A, the non-reflective coating is applied to both end faces 50A and 50B of the
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
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、所定値以上の偏波間利得差を持つDFBレーザ4を制御光用光源としているため、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3参照]、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4〜図6を参照しながら説明する。
That is, according to the present optical amplifying device, since the polarization-
(Second Embodiment)
Next, an optical amplifying device and a method for manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
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DFBレーザの構造が異なる。つまり、上述の第1実施形態では、DFBレーザの活性層を歪MQW構造とし、アーム内のSOAの構造と異なる構造にしているのに対し、本実施形態では、図4に示すように、DFBレーザ4の活性層40を歪バルク構造(歪バルク活性層)とし、アーム11,12内のSOA2,3の構造と同じものとした上で、これらの厚さを変えている点が異なる。
The optical amplifying apparatus according to the present embodiment is different in structure of the DFB laser from the above-described first embodiment. That is, in the first embodiment described above, the active layer of the DFB laser has a strained MQW structure, which is different from the SOA structure in the arm, whereas in this embodiment, as shown in FIG. The
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4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。
本実施形態では、上述の第1実施形態のもの[図1(b)参照]と同様に、SOA2,3を、歪バルク構造の歪バルク活性層25(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)を持つものとして構成している。つまり、SOA2,3を、偏波無依存な特性を有する偏波無依存型の光増幅器としている。
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above. In FIG. 4, the same components as those in the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.
In the present embodiment, as in the first embodiment described above (see FIG. 1B), the
ここで、偏波無依存型の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。
一方、DFBレーザ4は、歪バルク構造の歪バルク活性層40(InGaAs層;例えば厚さ150nm)を持つものとして構成している。
ここでは、DFBレーザ4の活性層40の厚さが、SOA2,3の活性層25の厚さよりも厚くなるようにしている。
Here, the polarization-
On the other hand, the
Here, the thickness of the
ここで、偏波無依存型のSOA2,3の活性層25の厚さに対して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを変えるには、例えば選択成長技術を用いれば良い。つまり、DFBレーザ4の活性層40を形成する際に、例えば図5に示すように、活性層40を形成する領域の周辺に、選択成長用マスク(例えばSiO2マスク)41を形成した上で、SOA2,3の活性層25とDFBレーザ4の活性層40とを同時成長させるようにすれば、SOA2,3の活性層25の厚さに対して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを厚くすることができる。ここでは、SiO2マスク41は、活性層40の領域に約20μm幅の開口部41Aを有し、この開口部41Aの両側に約80μmの幅を持つものとしている。なお、図5中、点線はDFBレーザ4の活性層40を含む導波路を示している。
Here, in order to change the thickness of the
なお、ここでは、実用性を考慮して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを厚くしているが、これに限られるものではなく、DFBレーザ4の活性層40の厚さを薄くしても良い。要するに、偏波無依存な光利得が得られる偏波無依存型のSOA2,3の活性層25の厚さに対して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを変えれば良い。
このように、偏波無依存型のSOA2,3の活性層25の厚さに対して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを変えると、偏波モード間で光閉じ込め係数に差が生じ(例えば膜厚が厚くなると、TMモードの光閉じ込め係数が大きくなり、光閉じ込めが強くなる)、これに起因して、両偏波モード間で利得差が生じることになる。
Here, in consideration of practicality, the thickness of the
As described above, when the thickness of the
これを利用して、DFBレーザ4の活性層40の厚さを変えることにより、制御光用光源としてのDFBレーザ4が、所定の偏波間利得差を持つようにしている。ここでは、DFBレーザ4での偏波間モードホッピングを回避するために、DFBレーザ4の規格化された偏波間利得差ΔαLが所定値(例えばおよそ0.15)以上(ΔαL≧0.15)になるようにしている。なお、歪バルク活性層40の厚さを変えることによって、偏波間利得差を任意に設定することができる。
By utilizing this, the thickness of the
例えば、図6は、DFBレーザ4の長さ(共振器長)Lを300μmとした場合のTEモードの利得αTELと、TMモードの利得αTMLとの間の利得差ΔαL(=αTEL−αTML)(共振器長で規格化したもの)を示している。
図6中、点Aは、DFBレーザ4の活性層40の厚さを150nmとした場合の利得差ΔαLを示しており、点Bは、DFBレーザ4の活性層40の厚さを50nmとした場合の利得差ΔαLを示している。
For example, FIG. 6 shows a gain difference ΔαL (= α) between the TE mode gain α TE L and the TM mode gain α TM L when the length (resonator length) L of the
In FIG. 6, point A indicates the gain difference ΔαL when the thickness of the
図6中、点Bで示すように、DFBレーザ4の活性層40の厚さを50nmとした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαLはほぼ0であったのに対し、図6中、点Aで示すように、DFBレーザ4の活性層40の厚さを150nmとした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαLは約0.45程度になり、大きな偏波間利得差が得られることがわかる。
このように、本実施形態では、SOA2,3の活性層(利得媒質)とDFBレーザ4の活性層(利得媒質)とで、その構造及び材料は同じにするものの、その厚さを互いに異なるものとしている。なお、選択成長技術を用いた場合、活性層の厚さと歪量には所定の相関関係(例えば、In1-XGaXAsの選択成長では厚さが厚くなると、歪量は圧縮歪み方向に大きくなる)があるため、厚さを互いに異なるものとするというのを、歪量を互いに異なるものとすると規定することもできる。
In FIG. 6, when the thickness of the
Thus, in the present embodiment, the active layers (gain medium) of the
このように、制御光用光源としてのDFBレーザ4を所定値(例えば0.15)以上の偏波間利得差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのDFBレーザ4によって安定した単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
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4を適宜参照しながら説明する。なお、図4は、DFBレーザ4の断面構造を示している。
Thus, if the
Next, a method for manufacturing the optical amplifying device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4 as appropriate. FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the
まず、上述の第1実施形態と同様にして、回折格子を形成し、形成された回折格子をn−InPで埋め込む。
次に、DFBレーザ4の領域[図1(a)参照]の周辺に、例えば図5に示すように、活性層40の領域に約20μmの開口部41Aを有し、この開口部41Aの両側に約80μmの幅を持つ選択成長用マスク(例えばSiO2マスク)41を形成する。
First, similarly to the first embodiment described above, a diffraction grating is formed, and the formed diffraction grating is embedded with n-InP.
Next, around the area of the DFB laser 4 [see FIG. 1A], for example, as shown in FIG. 5, the
そして、この状態で、下側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)、歪バルク活性層25(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層26(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27(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]。
In this state, the lower SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example,
本実施形態では、SOA2,3の積層構造と、DFBレーザ4の積層構造とは、活性層の厚さを除いて同一であるため、このSOA2,3の積層構造が形成されるのと同時に、選択成長技術を用いて、図4に示すように、DFBレーザ4の積層構造も形成される。
この場合、上述のように、DFBレーザ4の領域の周辺には選択成長用マスク41が形成されているため、DFBレーザ4を構成する各層の厚さが、SOA2,3を構成する各層の厚さよりも厚くなる。特に、DFBレーザ4の歪バルク活性層40(InGaAs層)の厚さは例えば150nm程度となり、50nm程度の厚さを持つSOA2,3の歪バルク活性層25よりも厚くなる。
In this embodiment, the stacked structure of the
In this case, since the
このように、本実施形態では、SOA2,3の活性層を含む積層構造と、DFBレーザ4の活性層を含む積層構造とを選択成長技術を用いて同時成長させて形成するようにしている。つまり、SOA2,3の利得媒質とDFBレーザ4の利得媒質とを同時に形成するようにしている。
次に、選択成長用マスク41を除去した後、SOA2,3及びDFBレーザ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キャップ層23に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層27から下側SCH層24まで)、例えばウエットエッチングにより除去する。
As described above, in the present embodiment, the stacked structure including the active layers of the
Next, after removing the
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。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3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7を参照しながら説明する。
Thereafter, the optical amplifying device according to the present embodiment is manufactured through the same manufacturing process as that of 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.
(Third embodiment)
Next, an optical amplifying device and a method for manufacturing the same according to a third 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実施形態のものが制御光用光源としてDFBレーザを設けているのに対し、制御光用光源としてレーザ発振を用いるDBR(Distributed Bragg Reflector;分布反射型)レーザを設けている点が異なる。
本実施形態では、制御用光源としてのDBRレーザ60は、アーム内のSOA2,3と同一の積層構造[図1(b)参照]を有するものとして構成される。このため、DBRレーザ60は、歪バルク構造の歪バルク活性層61(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)を有するものとして構成される。
The optical amplifying apparatus according to the present embodiment is provided with a DFB laser as a control light source in the first embodiment described above, whereas a DBR (Distributed Bragg Reflector; distribution) using laser oscillation as a control light source. The difference is that a (reflective) laser is provided.
In the present embodiment, the
このDBRレーザ60は、図7に示すように、制御光用導波路5Bの一部として構成され、制御光用導波路5Bの端面に設けられる端面ミラー61と回折格子62とを反射機構として有するものとして構成される。
ここで、端面ミラー61は、例えばエッチングによって、制御光用導波路5Bを含む領域であって、素子端面50Bから所定間隔をあけた位置に穴部61Aを形成することによって作製されるエッチドミラーとして構成すれば良い。
As shown in FIG. 7, the
Here, the
ここでは、上述の第1実施形態のものと同様に、素子50の両端面50A,50Bには無反射コーティングが施されるが、端面ミラー61の端面にはコーティングは施されていないものとする。
この場合、端面ミラー61の反射率は、TMモードよりもTEモードの方が大きくなっている(TEモード>TMモード)。つまり、端面ミラー61で制御光が反射する際に受ける光損失は、TEモードよりもTMモードの方が大きくなっている(TEモード<TMモード)。このような端面ミラー61の偏波間損失差を利用して、DBRレーザ60を、所定の偏波間損失差を持つものとして構成している。
Here, similarly to the above-described first embodiment, the non-reflective coating is applied to both end faces 50A and 50B of the
In this case, the reflectance of the
このように、制御光用光源としてのDBRレーザ60を所定の偏波間損失差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのDBRレーザ60によって安定したTEモードの単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
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7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。
Thus, if the
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above. In FIG. 7, the same components as those in the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.
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7を適宜参照しながら説明する。
まず、上述の第1実施形態と同様に、n−InP基板20上に、n−InPクラッド層21、回折格子層22、n−InPキャップ層23を形成する。
次に、全面にSiO2膜を形成し、その上にレジストを塗布した後、電子ビーム(EB)露光によってDBRレーザ60の領域の内側領域(対称マッハツェンダ干渉器1側の領域;回折格子領域)[図7参照]のみに回折格子パターン(例えば周期236nm)を描画してパターニングし、SiO2マスクを形成する。次いで、例えばRIE法等のドライエッチングによって、例えば深さ60nmの回折格子62を形成する。そして、SiO2マスクを除去した後、形成された回折格子62はn−InPで埋め込まれ、この部分はn−InPキャップ層23の一部となる。これにより、InGaAsP回折格子層22のDBRレーザ60の領域の内側領域[図7参照]のみに回折格子62が形成されることになる。
Next, a method for manufacturing the optical amplifying device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7 as appropriate.
First, similarly to the first embodiment described above, an n-InP clad
Next, a SiO 2 film is formed on the entire surface, a resist is applied thereon, and then an inner region of the
次に、上述の第1実施形態[図1(b)参照]と同様に、下側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)、歪バルク活性層25(InGaAs層;例えば歪量−0.24%;例えば厚さ50nm)、上側SCH層26(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27(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、及び、DBRレーザ60を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
Next, as in the first embodiment described above (see FIG. 1B), the lower SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer; for example, emission wavelength 1.2 μm; for example,
このように、本実施形態では、SOA2,3の活性層を含む積層構造と、DBRレーザ60の活性層を含む積層構造とを同時成長させて形成するようにしている。つまり、SOA2,3の利得媒質とDBRレーザ60の利得媒質とを同時に形成するようにしている。
次いで、上述の第1実施形態と同様に、SOA2,3及びDBRレーザ60の領域[図7参照]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キャップ層23に達するまで(即ち、表面側のp−InPクラッド層27から下側SCH層24まで)、例えばウエットエッチングにより除去する。
As described above, in this embodiment, the stacked structure including the active layers of the
Next, as in the first embodiment described above, an SiO 2 mask (dielectric mask) is formed only in the regions of the
次いで、上述の第1実施形態[図1(d)参照]と同様に、導波路層29(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DBRレーザ60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, similarly to the first embodiment described above (see FIG. 1D), the waveguide layer 29 (InGaAsP layer; for example, emission wavelength 1.3 μm; for example, thickness 200 nm), the p-InP cladding layer 27 (for example, thickness) 350 nm) is butt-joint grown by, for example, the MOVPE method, and the two
以後、上述の第1実施形態と同様の製造工程を経て、SOA2,3及びDBRレーザ60の領域のInGaAsPコンタクト層33の表面と、n−InP基板1の裏面とに電極が形成される。
その後、本実施形態では、DBRレーザ60の領域の外側領域(素子端面50B側の領域;端面ミラー領域)、即ち、素子端面50Bから所定間隔をあけた位置であって、制御光用導波路5Bの上方領域に開口部を有するSiO2マスク(絶縁体マスク)を形成する。次いで、図7に示すように、例えばICP−RIE法等のドライエッチングによって、例えば深さ5μmの穴部61Aを形成する。このようにして形成された穴部61Aの壁面が制御光用導波路5Bの端面となり、エッチドミラーとしての端面ミラー61が形成される。
Thereafter, electrodes are formed on the surface of the InGaAsP contact layer 33 and the back surface of the n-
Thereafter, in the present embodiment, the
そして、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、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。
Then, after the cleavage, as shown in FIG. 1A, the non-reflective coating is formed on the both end faces 50A and 50B of the
Therefore, the optical amplifying device according to the present embodiment has the same operations and effects as those of the first embodiment described above.
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, 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、DFBレーザ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 embodiments, the current confinement structure in the waveguide structures of the
In each of the above-described embodiments, the signal light and the control light are propagated in the opposite directions to the in-
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
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、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第1及び第2光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、所定の偏波間利得差又は偏波間損失差を持つものとして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 control light source that outputs control light;
The first and second optical amplifiers are configured to have polarization-independent characteristics;
The optical amplification device, wherein the control light source is configured to have a predetermined gain difference between polarizations or loss difference between polarizations.
(付記2)
前記第1及び第2光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、構造又は材料が異なるものとして構成され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、歪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2記載の光増幅装置。
(Appendix 2)
The optical amplifying device according to
(Appendix 3)
The first and second optical amplifiers are configured to have an active layer having a strained bulk structure,
The optical amplifying apparatus according to
(付記4)
前記第1及び第2光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、厚さ又は歪量が異なるものとして構成されることを特徴とする、付記1記載の光増幅装置。
(付記5)
前記第1及び第2光増幅器と前記制御光用光源とが、いずれも歪バルク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4記載の光増幅装置。
(Appendix 4)
2. The optical amplifying apparatus according to
(Appendix 5)
The optical amplifying apparatus according to
(付記6)
前記制御光用光源が、レーザ発振を用いるレーザであることを特徴とする、付記1記載の光増幅装置。
(付記7)
前記制御光用光源が、所定の偏波間利得差を有する分布帰還型レーザであることを特徴とする、付記6記載の光増幅装置。
(Appendix 6)
The optical amplifying apparatus according to
(Appendix 7)
The optical amplifying apparatus according to
(付記8)
前記制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであることを特徴とする、付記6記載の光増幅装置。
(付記9)
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1〜8のいずれか1項に記載の光増幅装置。
(Appendix 8)
7. The optical amplifying apparatus according to
(Appendix 9)
The control light waveguide has a waveguide portion connected to the output-side coupler;
The optical amplification device according to any one of
(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。
(付記11)
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、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第1及び第2光増幅器が、偏波間利得差ΔGが2dBよりも小さくなるように構成され、
前記制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαLが0.15以上になるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。
(Appendix 10)
(Appendix 11)
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 control light source that outputs control light;
The first and second optical amplifiers are configured such that the gain difference ΔG between polarizations is smaller than 2 dB,
The optical amplifying apparatus, wherein the control light source is configured such that a standardized gain difference ΔαL between polarizations is 0.15 or more.
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 DFBレーザ(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 InGaAsP回折格子層
23 n−InPキャップ層
24 下側SCH層(InGaAsP層;光ガイド層)
25,40 歪バルク活性層(InGaAs層)
26 上側SCH層24(InGaAsP層;光ガイド層)
27 p−InPクラッド層
28 MQW活性層
29 導波路層(InGaAsP層)
30 p−InP電流ブロック層(第1電流ブロック層)
31 n−InP電流ブロック層(第2電流ブロック層)
32 p−InPクラッド層
33 InGaAsPコンタクト層
41 SiO2マスク
41A 開口部
50 素子
50A,50B 端面(信号光入力側及び信号光出力側の端面)
60 DBRレーザ(制御光用光源)
61 端面ミラー
61A 穴部
62 回折格子
DESCRIPTION OF
4 DFB laser (light source for control light)
5 Waveguide for
10 Output side 3dB coupler (Output side coupler)
11, 12
21 n-
25, 40 Strained bulk active layer (InGaAs layer)
26 Upper SCH layer 24 (InGaAsP layer; light guide layer)
27 p-InP cladding layer 28 MQW
30 p-InP current blocking layer (first current blocking layer)
31 n-InP current blocking layer (second current blocking layer)
32 p-InP cladding layer 33
60 DBR laser (light source for control light)
61
Claims (10)
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、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第1及び第2光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαLが0.15以上になるように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;
A control light source that outputs control light;
The first and second optical amplifiers are configured to have polarization-independent characteristics;
The optical amplifying apparatus, wherein the control light source is configured such that a standardized gain difference ΔαL between polarizations is 0.15 or more .
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、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第1及び第2光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであ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;
A control light source that outputs control light;
The first and second optical amplifiers are configured to have polarization-independent characteristics;
The optical amplification device , wherein the light source for control light is a distributed reflection type laser having an end mirror having a predetermined polarization loss difference .
前記制御光用光源が、歪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3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,
4. The optical amplifying apparatus according to claim 3 , wherein the control light source is configured to have an active layer having a strained multiple quantum well structure.
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1〜7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 optical amplification device according to claim 1, wherein the light source for control light is provided in the waveguide portion.
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