JP4771581B2

JP4771581B2 - Semiconductor optical amplifier and method for manufacturing the same

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Publication number: JP4771581B2
Application number: JP2000344934A
Authority: JP
Inventors: 嘉洋佐藤; 健森戸; 剛之山本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2020-11-13
Also published as: JP2002151794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体光増幅装置及びその製造方法に係り、特に光通信に用いられる半導体光増幅装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、通信需要の飛躍的な増大に対応し得る通信システムとして、波長多重通信システムが注目されている。波長多重通信システムは、波長の異なる複数の信号光を多重化し、多重化した信号光を一本の光ファイバにより伝送することができるので、大容量伝送に適した通信システムである。
【０００３】
波長多重通信システムにおいては、光信号を分波する必要があるため、多くの光部品が用いられており、これら光部品における損失によって光信号が減衰する。減衰した光信号は、光増幅器を用いて増幅することにより補償することが可能であるが、波長多重通信システムでは、一つの信号光を用いて伝送を行う従来の光ファイバ通信システムに比べて、非常に多くの光増幅器が必要となる。このため、波長多重通信システムにおいては、小型で、消費電力が低く、しかも高利得の光増幅器を用いることが求められている。
【０００４】
小型で、消費電力の低い損失補償用の光増幅器として、半導体光増幅装置が注目されている。半導体光増幅装置は、偏波無依存となるように設計できる点からも、損失補償用の光増幅器に適している。
【０００５】
半導体光増幅装置は、活性層の光閉じ込め係数を小さくして、モード断面積を大きくすることにより、光飽和出力を大きくすることが可能である。しかし、活性層の光閉じ込め係数を小さくすると、その分だけ利得が減少してしまう。このため、光飽和出力を大きく維持しつつ、利得を向上することが重要である。
【０００６】
光飽和出力を大きく維持しつつ、利得を向上することができる従来の半導体光増幅装置を図１３を用いて説明する。図１３は、従来の半導体光増幅装置を示す断面図である。
【０００７】
ｎ−ＩｎＰより成るクラッド層１１０上には、ＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層（図示せず）が一様に形成されている。このＳＣＨ層上には、ＩｎＧａＡｓより成る活性層１２４が一様に形成されている。活性層１２４上には、ＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層（図示せず）が一様に形成されている。このＳＣＨ層上には、ｐ−ＩｎＰより成るクラッド層１４６が一様に形成されている。クラッド層１４６上には、ｐ側電極１５６が形成されている。クラッド層１１０の下側には、ｎ側電極１５８が形成されている。
【０００８】
ｐ側電極１５６とｎ側電極１５８との間に順方向電流（＋Ｉ）を注入すると、紙面左側の入射端から入射された信号光が、半導体光増幅装置内で増幅され、増幅された信号光が紙面右側の出力端から出射される。
【０００９】
このような従来の半導体光増幅装置は、素子長に応じて利得が指数関数的に増加するという特徴があるため、素子長を長くすることにより、利得を増加することが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の半導体光増幅装置では、素子長をある長さよりも長くすると、利得が指数関数的に増加しなくなるとともに、雑音指数の増加を招く。
【００１１】
図１４は、素子長と利得との関係、及び素子長と雑音指数との関係を示すグラフである。いずれも注入電流密度を２２ｋＡ／ｃｍ²として測定したものである。
【００１２】
図１４に示すように、素子長が１５００μｍ以下の場合には、利得は指数関数的に増加するが、素子長を１５００μｍ以上にまで長くすると、利得が指数関数的に増加しなくなるとともに、雑音指数が増加する。これは、素子長を長くするに伴って、増幅された自然放出（ＡＳＥ、Amplified Spontaneous Emission）光の強度が増大し、数１０ｍＷにまで達するためである。
【００１３】
図１５（ａ）は、ＡＳＥ光の強度分布を示すグラフである。横軸は導波路に沿った入射端からの位置を示している。０は入射端であり、Ｌは出射端である。図中、進行方向とは、入射端から出射端に向かって増幅されるＡＳＥ光の強度分布を示しており、後退方向とは、出射端から入射端に向かって増幅されるＡＳＥ光の強度分布を示している。全体とは、進行方向の成分と後退方向の成分とを足し合わせたものである。
【００１４】
図１５（ａ）から分かるように、進行方向の成分は、入射端からの距離に応じて指数関数的に強くなる。一方、後退方向の成分は、出射端からの距離に応じて指数関数的に強くなる。このため、進行方向の成分と後退方向の成分とを足し合わせた全体のＡＳＥ光の強度は、入射端や出射端で強くなり、素子の中央では弱くなる。
【００１５】
図１５（ｂ）は、活性層内のキャリア密度を示すグラフである。ＡＳＥ光の強度が強い領域では活性層内でキャリアが多く消費され、ＡＳＥ光の弱い領域では活性層内で消費されるキャリアが少ないため、入射端や出射端ではキャリア密度が低く、素子の中央ではキャリア密度が高くなる。
【００１６】
このため従来の半導体光増幅装置では、素子長をある長さより長くすると、端面付近でキャリア密度の不足を招く自己ＡＳＥ飽和が生じ、素子長に対して利得が指数関数的に増加しなくなる。また、利得が指数関数的に増加しなくなる一方で、ＡＳＥ光の強度は強くなるため、雑音指数の増加を招いてしまっていた。
【００１７】
本発明の目的は、雑音の増加を抑制しつつ、利得を向上しうる半導体光増幅装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板上に互いに離間して形成された複数の活性層と、前記複数の活性層の間に形成された吸収層とを有する導波路層を有し、前記活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、前記吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、前記活性層で増幅される自然放出光のピーク波長が、前記導波路層に入力される信号光の波長より短く、前記吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、前記信号光の波長より短く、前記吸収層は、前記活性層とは異なる構造であり、多重量子井戸構造の吸収層であることを特徴とする半導体光増幅装置により達成される。これにより、信号光に影響を与えることなく、ＡＳＥ光を吸収することができるとともに、自己ＡＳＥ飽和を生じることなく、活性層として機能する領域の長さを長くすることができるので、雑音の増加を抑制しつつ、利得を向上することができる半導体光増幅装置を提供することができる。
【００１９】
また、上記目的は、基板上に互いに離間して形成された複数の活性層と、前記複数の活性層の間に形成された吸収層とを有する導波路層を形成する工程を有し、前記導波路層を形成する工程では、前記活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、前記吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、前記活性層で増幅される自然放出光のピーク波長が、前記導波路層に入力される信号光の波長より短く、前記吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、前記信号光の波長より短くなるように、前記導波路層を形成し、前記吸収層は、前記活性層とは異なる構造であり、多重量子井戸構造の吸収層であることを特徴とする半導体光増幅装置の製造方法により達成される。これにより、信号光に影響を与えることなく、ＡＳＥ光を吸収することができるとともに、自己ＡＳＥ飽和を生じることなく、活性層として機能する領域の長さを長くすることができるので、雑音の増加を抑制しつつ、利得を向上することができる半導体光増幅装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態による半導体光増幅装置及びその製造方法を図１乃至図１１を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体光増幅装置を示す断面図及び斜視図である。図２は、本実施形態による半導体光増幅装置の原理を示す図である。図３は、本実施形態による半導体光増幅装置のＡＳＥ光強度分布及びキャリア密度分布を示す概念図である。図４乃至図１１は、本実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図である。
【００２１】
（半導体光増幅装置）
まず、本実施形態による半導体光増幅装置を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態による半導体光増幅装置の導波路層に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態による半導体光増幅装置の斜視図である。
【００２２】
ｎ−ＩｎＰ基板１０上には、幅１．４μｍ、長さ２６００μｍのメサ状の導波路層１２が形成されている。導波路層１２の延在方向における中心線は、ｎ−ＩｎＰ基板１０の延在方向における中心線に対して約７°傾いている。
【００２３】
導波路層１２は、長さ１２００μｍの積層体１４ａと長さ１２００μｍの積層体１４ｂとの間に、長さ２００μｍの積層体１６を形成することにより構成されている。
【００２４】
積層体１４ａ、１４ｂは、それぞれ、厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層２０、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰより成る厚さ１００ｎｍのＳＣＨ（Seperated Confinement Heterostructure）層２２、厚さ５０ｎｍのバルクのＩｎＧａＡｓより成る歪量−０．２３％、ＰＬ波長１．６μｍの活性層２４、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰより成る厚さ１００ｎｍのＳＣＨ層２６、及び厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層２６を順次積層することにより構成されている。
【００２５】
なお、図１（ｂ）に示すように、積層体１４ａの紙面手前側の部分は、紙面手前側、即ち入射端側から、紙面奥側、即ち出射端側に向かって、テーパ状に幅が広くなっている。
【００２６】
積層体１６は、厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層３０、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰより成る厚さ１００ｎｍのＳＣＨ層３２、ＰＬ波長１．４８８μｍの吸収層３４、１．２μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰより成る厚さ１００ｎｍのＳＣＨ層３６、及び厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層３８を順次積層することにより構成されている。
【００２７】
吸収層３４は、歪量−０．３８％のＩｎＧａＡｓより成る井戸層と、歪量＋０．５％のＩｎＡｌＡｓより成るバリア層とを交互に積層して成る多重量子井戸構造になっている。吸収層３４に多重量子井戸構造を用いているのは、量子閉じ込めシュタルク効果を奏することにより、吸収層３４の吸収スペクトルの吸収端を急峻にするためである。ここで、吸収層の吸収スペクトルの吸収端とは、多重量子井戸の吸収スペクトルに現れるエキシトンピーク波長のことをいう（図２のλ_ａ参照）。
【００２８】
導波路層１２の両側のｎ−ＩｎＰ基板１０上には、厚さ７００ｎｍのｐ−ＩｎＰ層４０が形成されている。ｐ−ＩｎＰ層４０上には、厚さ５００ｎｍのｎ−ＩｎＰ層４２が形成されている。これらｐ−ＩｎＰ層４０及びｎ−ＩｎＰ層４２により電流狭窄層４４が構成されている。
【００２９】
導波路層１２上及び電流狭窄層４４上には、厚さ２μｍのｐ−ＩｎＰより成るクラッド層４６が形成されている。クラッド層４６上には、厚さ５００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓより成るコンタクト層４８が形成されている。
【００３０】
コンタクト層４８及びクラッド層４６には、積層体１４ａ上のクラッド層４６及びコンタクト層４８と、積層体１６上のクラッド層４６及びコンタクト層４８と、積層体１４ｂ上のクラッド層４６及びコンタクト層４８とを、それぞれ電気的に分離する分離部５０が形成されている。分離部５０は、コンタクト層４８及びクラッド層にプロトンイオンを導入して、高抵抗層を形成することにより構成されている。
【００３１】
分離部５０に高抵抗層を用いているのは、信号光の散乱や反射を防止するためである。エッチングで溝を形成することにより、コンタクト層４８及びコンタクト層４６を分離した場合には、溝が形成された領域において光の屈折率が不整合となり、信号光の散乱や反射が生じることとなるが、本実施形態では、プロトンイオンを導入して高抵抗層を形成することにより分離部５０を構成しているため、光の屈折率が分離部５０において不整合になるのを抑制することができ、信号光の散乱や反射を回避することができる。
【００３２】
積層体１４ａの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１４ａと、積層体１４ａの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、増幅部６０ａが構成されている。
【００３３】
また、積層体１６の下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１６と、積層体１６の上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、吸収部６２が構成されている。
【００３４】
また、積層体１４ａの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１４ｂと、積層体１４ｂの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、増幅部６０ｂが構成されている。
【００３５】
即ち、本実施形態による半導体光増幅装置は、離間して設けられた２つの増幅部６０ａ、６０ｂの間に、吸収部６２が設けられた構成となっている。
【００３６】
コンタクト層４８の表面には、シリコン酸化膜より成る保護膜５２が形成されている。保護膜５２には、コンタクト層４８に達する開口部５４が形成されている。
【００３７】
開口部５４が形成された領域のコンタクト層４８上には、ｐ側電極５６ａ、５６ｂが形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板１０の下側には、ｎ側電極５８が形成されている。
【００３８】
ｐ側電極５６ａは、増幅部６０ａ、６０ｂに順方向電流を注入するためのものである。ｐ側電極５６ｂは、吸収部６２に逆方向バイアスを印加するためのものである。
【００３９】
劈開された入射端面及び出射端面には、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂より成る反射防止膜６４が形成されている。入射端面及び出射端面に反射防止膜６４を形成しているのは、入射端面や出射端面での光の反射を防止し、進行波型の半導体光増幅装置を提供するためである。
【００４０】
こうして、本実施形態による半導体光増幅装置が構成されている。
【００４１】
本実施形態による半導体光増幅装置は、２つの活性層２４が互いに離間するように形成されており、互いに離間して形成された２つの活性層２４の間にＡＳＥ光を吸収する吸収層３４が形成されており、活性層２４が形成された領域に順方向電流を注入し、吸収層３４が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、活性層２４で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長λ_gが、活性層２４に入力される信号光の波長λ_sより短く、吸収層３４の吸収スペクトル吸収端の波長λ_aが、信号光の波長λ_sより短く、かつ活性層２４で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長λ_gより長くなるように構成されていることに主な特徴がある。
【００４２】
本実施形態による半導体光増幅装置の原理を図２を用いて説明する。図２の横軸は波長を示しており、縦軸は強度を示している。
【００４３】
本実施形態による半導体光増幅装置では、活性層２４で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長λ_gが、信号光の波長λ_sより小さくなるように構成されている。即ち、図２に示すように、ＡＳＥ光のピーク波長λ_gは、信号光の波長λ_sより短くなっている。
【００４４】
一方、本実施形態による半導体光増幅装置では、吸収層３４の吸収スペクトルの吸収端の波長λ_aが、信号光の波長λ_sより短く、かつ活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長λ_gより長くなるように構成されている。このため、本実施形態によれば、ＡＳＥ光のピーク付近の光を、吸収層３４により吸収することができる。一方、信号光の波長λ_sは、吸収層３４の吸収スペクトルの吸収端の波長より長いため、信号光が吸収層３４により吸収されてしまうのを回避することができる。
【００４５】
図３は、本実施形態による半導体光増幅装置のＡＳＥ光の強度とキャリア密度の分布を示す概念図である。図３（ａ）はＡＳＥ光の強度分布を示しており、図３（ｂ）はキャリア密度の分布を示している。横軸は導波路に沿った入射端からの位置を示している。０は入射端であり、Ｌは出射端である。図３（ａ）において、進行方向とは、入射端から出射端に向かって増幅されるＡＳＥ光の強度分布を示しており、後退方向とは、出射端から入射端に向かって増幅されるＡＳＥ光の強度分布を示している。全体とは、進行方向の成分と後退方向の成分とを足し合わせたものである。
【００４６】
図３（ａ）から分かるように、ＡＳＥ光の進行方向の成分は、増幅部６０ａにおいて、入射端からの距離に応じて指数関数的に強くなるが、吸収部６２に形成された吸収層によって吸収される。増幅部６０ｂにおいては素子中央から出射端に向かってＡＳＥ光の強度が指数関数的に強くなるが、ＡＳＥ光強度が所定値以下になるように増幅部６０ｂの活性層２４の長さを所定値以下に設定することにより、出射端におけるＡＳＥ光強度を低く抑えることができる。
【００４７】
一方、ＡＳＥ光の後退方向の成分は、増幅部６０ｂにおいて、出射端からの距離に応じて指数関数的に強くなるが、吸収部６２において吸収される。増幅部６０ａにおいては、素子中央から入射端に向かってＡＳＥ光の強度が指数関数的に強くなるが、ＡＳＥ光強度が所定値以下になるように増幅部６０ａの活性層２４の長さを所定値以下に設定することにより、入射端におけるＡＳＥ光強度を低く抑えることができる。
【００４８】
このため、本実施形態によれば、進行方向の成分と後退方向の成分とを足し合わせた全体のＡＳＥ光強度は、図３（ａ）で実線で示すような分布となる。図３（ａ）から分かるように、本実施形態によれば、ＡＳＥ光の強度を低く抑えることができる。
【００４９】
図３（ｂ）は、活性層内のキャリア密度を示すグラフである。図３（ｂ）から分かるように、本実施形態によれば、キャリア密度の分布がほぼ均一になっている。本実施形態では、ＡＳＥ光の強度が低く抑えられているため、活性層内におけるキャリアの消費を低く抑えることができ、端面付近でキャリア密度の不足を招く自己ＡＳＥ飽和が生じるのを回避することができる。従って、本実施形態によれば、雑音の増加を抑制しつつ、利得を向上することができる半導体光増幅装置を提供することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、自己ＡＳＥ飽和が生じない程度の長さの活性層を２つ形成しているので、自己ＡＳＥ飽和が生じない程度の長さの活性層を１つだけ設けた従来の半導体光増幅装置と比べて、活性層として機能する領域の長さを約２倍にすることができる。従って、本実施形態によれば、雑音の増加を抑制しつつ、利得を著しく向上することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、活性層と吸収層の偏波依存性を小さく設定することにより、偏波補正用の装置を別途設けることを要しない半導体光増幅装置を提供することも可能である。
【００５２】
（半導体光増幅装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を図４乃至図１１を用いて説明する。図４乃至図１１は、本実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図である。なお、図４（ａ）乃至図５（ｂ）、図８（ａ）乃至図９（ｃ）、及び図１１は、導波路層に沿った断面図であり、図５（ｃ）乃至図７（ｂ）、及び図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、斜視図である。
【００５３】
まず、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１０上の全面に、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxial、有機金属気相成長）法により、厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層２０を形成する。次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層２２を形成する。次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓより成る活性層２４を形成する。次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層２６を形成する。次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層２８を形成する。こうして、クラッド層２０、ＳＣＨ層２２、活性層２４、ＳＣＨ層２６、及びクラッド層２８から成る積層膜６６が形成される（図４（ａ）参照）。
【００５４】
次に、全面に、ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜を形成する。次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、吸収部６２が形成される領域を開口するフォトレジストマスク（図示せず）を形成する。なお、フォトレジスト膜を露光する際には、例えばダイレクトコンタクト露光方式を用いることができる。この後、フォトレジストマスクを用いて、シリコン酸化膜をパターニングする。これにより、シリコン酸化膜より成るマスク６８が形成される（図４（ｂ）参照）。
【００５５】
次に、シリコン酸化膜より成るマスク６８を用いて、ＲＩＥ法により、積層膜６６をエッチングする（図４（ｃ）参照）。
【００５６】
次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ５００ｎｍのＩｎＰより成るクラッド層３０を形成する。次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層３２を形成する。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＧａＡｓより成る井戸層とＩｎＡｌＡｓより成るバリア層とを交互に積層することにより、多重量子井戸構造の吸収層３４を形成する。次に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより成るＳＣＨ層３６を形成する。この後、ＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＰより成る厚さ５００ｎｍのクラッド層３８を形成する。こうして、クラッド層３０、ＳＣＨ層３２、吸収層３４、ＳＣＨ層３６、及びクラッド層３８から成る積層膜７０が形成される。この後、シリコン酸化膜より成るマスク６８を除去する（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）。
【００５７】
次に、全面に、ＣＶＤ法により、膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン酸化膜を導波路層１２の平面形状にパターニングする。これにより、シリコン酸化膜より成るマスク７２が形成される（図６（ａ）参照）。
【００５８】
次に、マスク７２を用い、ＲＩＥ法により、積層膜６６、７０の表面から例えば１．５μｍの深さまで、積層膜６６、７０をメサエッチングする。これにより、積層膜６６から成る積層体１４ａと、積層膜７０から成る積層体１６と、積層膜６６から成る積層体１４ｂとにより、幅１．４μｍ、高さ１．５μｍのメサ状の導波路層１２が形成される（図６（ｂ）参照）。エッチングガスとしては、例えば、Ｃ₂Ｈ₆、Ｈ₂、及びＯ₂を適宜混合したガスを用いることができる。なお、ここでドライエッチングを用いるのは、積層膜６６、７０の組成の違いによりエッチング形状に差が生じるのを防止するためである。
【００５９】
次に、ＭＯＶＰＥ法により、導波路層１２の両側のｎ−ＩｎＰ基板１０上に、厚さ７００ｎｍのｐ−ＩｎＰ層４０を形成する。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｐ−ＩｎＰ層４０上に、厚さ５００ｎｍのｎ−ＩｎＰ層４２を形成する。こうして、ｐ−ＩｎＰ層４０及びｎ−ＩｎＰ層４２より成る電流狭窄層４４が形成される（図７（ａ）参照）。この後、シリコン酸化膜より成るマスク７２を除去する。
【００６０】
次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、導波路層１２上及び電流狭窄層４４上に、厚さ２μｍのｐ−ＩｎＰより成るクラッド層４６を形成する。
【００６１】
次に、全面に、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ５００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓより成るコンタクト層４８を形成する（図７（ｂ）、図８（ａ）参照）。
【００６２】
次に、全面に、膜厚１μｍのシリコン酸化膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン酸化膜に、分離部５０が形成される領域を開口する開口部７４を形成する。こうして、開口部７４が形成されたシリコン酸化膜より成るマスク７６が形成される（図８（ｂ）参照）。なお、マスク７６の材料は、シリコン酸化膜に限定されるものではない。例えば、膜厚３μｍ程度のＡｕ膜等を用いることもできる。
【００６３】
次に、マスク７６を用いて、イオン注入法により、コンタクト層４８及びクラッド層４６にプロトンイオンを注入する。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギーを３００ｋｅＶとし、ドーズ量を３×１０¹⁵proton／ｃｍ³とする。これにより、コンタクト層４８及びクラッド層４６に、コンタクト層４８及びクラッド層４６を電気的に分離する分離部５０が形成される（図８（ｃ）参照）。分離部５０をプロトンイオンの注入により形成するので、分離部５０の位置や深さを容易に制御することができる。この後、マスク７６を除去する。
【００６４】
次に、全面に、膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜より成る保護膜５２を形成する（図９（ａ）参照）。
【００６５】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜をパターニングする。こうして、電極５６ａ、５６ｂが形成される領域に開口部５４が形成されたフォトレジストマスク５３が形成される（図９（ｂ）参照）。
【００６６】
次に、フォトレジストマスク５３が残されている状態のままで、蒸着法により、金属膜を形成する。この後、フォトレジストマスク５３を除去することにより、開口部５４が形成された領域のコンタクト層４８上に、金属膜より成るｐ側電極５６ａ、５６ｂを形成する。
【００６７】
次に、ｎ−ＩｎＰ基板１０の下側に、ｎ側電極５８を形成する（図９（ｃ）、図１０（ａ）参照）。
【００６８】
次に、劈開された入射端面及び出射端面に、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂より成る反射防止膜６４を形成する（図１０（ｂ）、図１１参照）。こうして、本実施形態による半導体光増幅装置が製造される。
【００６９】
（変形例）
次に、本実施形態による半導体光増幅装置の変形例を図１２を用いて説明する。図１２は、本変形例による半導体光増幅装置を示す断面図である。
【００７０】
ｎ−ＩｎＰ基板１０上には、幅１．４μｍ、長さ５４００μｍのメサ状の導波路層１２ａが形成されている。
【００７１】
導波路層１２ａは、互いに離間して形成された長さ１２００μｍの積層体１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの間に、長さ２００μｍの積層体１６、１６ａ、１６ｂをそれぞれ形成することにより構成されている。積層体１４ｃ、１４ｄは、積層体１４ｂと同様である。また、積層体１６ａ、１６ｂは、積層体１６と同様である。
【００７２】
積層体１６ａの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１６ａと、積層体１６ａの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、吸収部６２ａが構成されている。
【００７３】
また、積層体１４ｃの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１４ｃと、積層体１４ｃの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、増幅部６０ｃが構成されている。
【００７４】
また、積層体１６ｂの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１６ｂと、積層体１６ｂの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、吸収部６２ｂが構成されている。
【００７５】
また、積層体１４ｄの下方領域のｎ−ＩｎＰ基板１０と、積層体１４ｄと、積層体１４ｄの上方領域のクラッド層４６及びコンタクト層４８とにより、増幅部６０ｄが構成されている。
【００７６】
こうして、本変形例による半導体光増幅装置が構成されている。
【００７７】
本変形例によれば、活性層と吸収層とが交互に繰り返し形成されているので、図１に示す一実施形態による半導体光増幅装置より活性層として機能する領域を更に長く確保することができる。しかも、互いに離間して形成された活性層の間にそれぞれ吸収層を形成しているので、雑音が増加するのを抑制することができる。従って、本変形例によれば、雑音の増加を抑制しつつ、利得をより著しく向上することができる半導体光増幅装置を提供することができる。
【００７８】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、活性層２４を含む積層膜６６を形成した後に、吸収層３４を含む積層膜７０を形成することにより導波路層を形成したが、クラッド層、ＳＣＨ層を形成した後に、活性層と吸収層とを適宜形成し、更に、活性層上及び吸収層上に、ＳＣＨ層、クラッド層を形成することにより、導波路層を形成してもよい。即ち、互いに離間して形成された活性層の間に吸収層を形成できれば、いかなる方法により導波路層を形成してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、活性層２４を含む積層膜６６を形成した後に、吸収層３４を含む積層膜７０を形成したが、吸収層３４を含む積層膜７０を形成した後に、活性層２４を含む積層膜６６を形成してもよい。
【００８１】
また、活性層２４や吸収層３４の材料、組成、膜厚等は上記実施形態に限定されるものではなく、活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長が、活性層に入力される信号光の波長より短く、吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、信号光の波長より短くなるように適宜設定することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長より長くなるように設定したが、必ずしも、吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長より長くなる必要はなく、吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長より短くなるようにしてもよい。但し、吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長を、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長より長くなるように設定すれば、より効果的に雑音を抑制することができ、より効果的に利得を向上することができる。
【００８３】
また、基板の導電型や各層の導電型は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００８４】
［付記］
（付記１）基板上に互いに離間して形成された複数の活性層と、前記複数の活性層の間に形成された吸収層とを有する導波路層を有し、前記活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、前記吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、前記活性層で増幅される自然放出光のピーク波長が、前記導波路層に入力される信号光の波長より短く、前記吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、前記信号光の波長より短いことを特徴とする半導体光増幅装置。
【００８５】
（付記２）付記１記載の半導体光増幅装置において、前記吸収層の前記吸収スペクトルの前記吸収端の波長が、前記活性層で増幅される前記自然放出光の前記ピーク波長より長いことを特徴とする半導体光増幅装置。
【００８６】
（付記３）付記１又は２記載の半導体光増幅装置において、前記導波路層上に形成されたクラッド層と、前記活性層上の前記クラッド層と前記吸収層上の前記クラッド層とを電気的に分離する分離部とを更に有することを特徴とする半導体光増幅装置。
【００８７】
（付記４）付記３記載の半導体光増幅装置において、前記分離部は、プロトンイオンが導入されていることを特徴とする半導体光増幅装置。
【００８８】
（付記５）基板上に互いに離間して形成された複数の活性層と、前記複数の活性層の間に形成された吸収層とを有する導波路層を形成する工程を有し、前記導波路層を形成する工程では、前記活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、前記吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、前記活性層で増幅される自然放出光のピーク波長が、前記導波路層に入力される信号光の波長より短く、前記吸収層の吸収スペクトルの吸収端の波長が、前記信号光の波長より短くなるように、前記導波路層を形成することを特徴とする半導体光増幅装置の製造方法。
【００８９】
（付記６）付記５記載の半導体装置の製造方法において、前記導波路層を形成する工程では、前記活性層で増幅される前記自然放出光の前記ピーク波長が、前記活性層で増幅される前記自然放出光の前記ピーク波長より長くなるように、前記導波路層を形成することを特徴とする半導体光増幅装置の製造方法。
【００９０】
（付記７）付記５又は６記載の半導体光増幅装置の製造方法において、前記導波路層上にクラッド層を形成する工程と、前記活性層上の前記クラッド層と前記吸収層上の前記クラッド層とを電気的に分離する分離部を、プロトンイオンを注入することにより形成する工程とを更に有することを特徴とする半導体光増幅装置の製造方法。
【００９１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、複数の活性層が互いに離間するように形成されており、互いに離間して形成された活性層の間にＡＳＥ光を吸収する吸収層が形成されており、活性層が形成された領域に順方向電流を注入し、吸収層が形成された領域に逆方向バイアスを印加した状態で、活性層で増幅されるＡＳＥ光のピーク波長が、活性層に入力される信号光の波長より短く、吸収層の吸収スペクトル吸収端の波長が、信号光の波長より短くなるように構成されているので、信号光に影響を与えることなく、ＡＳＥ光を吸収することができるとともに、自己ＡＳＥ飽和を生じることなく、活性層として機能する領域の長さを長くすることができる。従って、本発明によれば、雑音の増加を抑制しつつ、利得を向上することができる半導体光増幅装置及びその製造方法を提供することができる。
【００９２】
また、本発明によれば、活性層と吸収層とが交互に繰り返し形成することにより、活性層として機能する領域を更に長く確保することができる。しかも、互いに離間して形成された活性層の間にそれぞれ吸収層を形成するので、雑音が増加するのを抑制することができる。従って、本発明によれば、雑音の増加を抑制しつつ、利得をより更に向上することができる半導体光増幅装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置を示す断面図及び斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の原理を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置のＡＳＥ光の強度分布とキャリア密度分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図８】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図９】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その６）である。
【図１０】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その７）である。
【図１１】本発明の一実施形態による半導体光増幅装置の製造方法を示す工程図（その８）である。
【図１２】本発明の一実施形態の変形例による半導体光増幅装置を示す断面図である。
【図１３】従来の半導体光増幅装置を示す断面図である。
【図１４】素子長と利得との関係、及び素子長と雑音指数との関係を示すグラフである。
【図１５】従来の半導体光増幅装置のＡＳＥ光の強度分布とキャリア密度分布を示す図である。
【符号の説明】
１０…ｎ−ＩｎＰ基板
１２…導波路層
１２ａ…導波路層
１４ａ〜１４ｄ…積層体
１６、１６ａ、１６ｂ…積層体
２０…クラッド層
２２…ＳＣＨ層
２４…活性層
２６…ＳＣＨ層
２８…クラッド層
３０…クラッド層
３２…ＳＣＨ層
３４…吸収層
３６…ＳＣＨ層
３８…クラッド層
４０…ｐ−ＩｎＰ層
４２…ｎ−ＩｎＰ層
４４…電流狭窄層
４６…クラッド層
４８…コンタクト層
５０…分離部
５２…保護膜
５３…フォトレジストマスク
５４…開口部
５６ａ、５６ｂ…ｐ側電極
５８…ｎ側電極
６０ａ、６０ｂ…増幅部
６２…吸収部
６４…反射防止膜
６６…積層膜
６８…マスク
７０…積層膜
７２…マスク
７４…開口部
７６…マスク
１１０…クラッド層
１２４…活性層
１４６…クラッド層
１５６…ｐ側電極
１５８…ｎ側電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor optical amplifier and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor optical amplifier used for optical communication and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Recently, a wavelength division multiplexing communication system has attracted attention as a communication system that can cope with a dramatic increase in communication demand. The wavelength multiplexing communication system is a communication system suitable for large-capacity transmission because a plurality of signal lights having different wavelengths can be multiplexed and the multiplexed signal light can be transmitted by a single optical fiber.
[0003]
In a wavelength division multiplexing communication system, since it is necessary to demultiplex an optical signal, many optical components are used, and the optical signal is attenuated by a loss in these optical components. The attenuated optical signal can be compensated by amplifying using an optical amplifier, but in a wavelength division multiplexing communication system, compared to a conventional optical fiber communication system that transmits using one signal light, A very large number of optical amplifiers are required. For this reason, in a wavelength division multiplexing communication system, it is required to use an optical amplifier that is small in size, low in power consumption, and high in gain.
[0004]
2. Description of the Related Art Semiconductor optical amplifying devices are attracting attention as optical amplifiers for loss compensation that are small and have low power consumption. The semiconductor optical amplifying device is suitable as an optical amplifier for loss compensation because it can be designed to be independent of polarization.
[0005]
The semiconductor optical amplifier can increase the light saturation output by reducing the optical confinement coefficient of the active layer and increasing the mode cross-sectional area. However, when the optical confinement coefficient of the active layer is reduced, the gain is reduced accordingly. For this reason, it is important to improve the gain while maintaining a large optical saturation output.
[0006]
A conventional semiconductor optical amplifier capable of improving the gain while maintaining a large optical saturation output will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor optical amplifier.
[0007]
An SCH layer (not shown) made of InGaAsP is uniformly formed on the clad layer 110 made of n-InP. On the SCH layer, an active layer 124 made of InGaAs is uniformly formed. On the active layer 124, an SCH layer (not shown) made of InGaAsP is uniformly formed. A clad layer 146 made of p-InP is uniformly formed on the SCH layer. A p-side electrode 156 is formed on the cladding layer 146. An n-side electrode 158 is formed below the cladding layer 110.
[0008]
When a forward current (+ I) is injected between the p-side electrode 156 and the n-side electrode 158, the signal light incident from the incident end on the left side of the paper is amplified in the semiconductor optical amplification device, and the amplified signal light Is emitted from the output end on the right side of the page.
[0009]
Such a conventional semiconductor optical amplifier has a feature that the gain increases exponentially according to the element length. Therefore, the gain can be increased by increasing the element length.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional semiconductor optical amplifier, when the element length is made longer than a certain length, the gain does not increase exponentially and the noise figure increases.
[0011]
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the element length and the gain, and the relationship between the element length and the noise figure. In either case, the injection current density is 22 kA / cm. ² As measured.
[0012]
As shown in FIG. 14, when the element length is 1500 μm or less, the gain increases exponentially. However, when the element length is increased to 1500 μm or more, the gain does not increase exponentially and the noise figure increases. Will increase. This is because the intensity of amplified spontaneous emission (ASE) increases as the element length increases, and reaches several tens of mW.
[0013]
FIG. 15A is a graph showing the intensity distribution of ASE light. The horizontal axis indicates the position from the incident end along the waveguide. 0 is an incident end, and L is an exit end. In the figure, the traveling direction indicates the intensity distribution of ASE light amplified from the incident end toward the exit end, and the backward direction indicates the intensity distribution of ASE light amplified from the exit end toward the incident end. Is shown. The whole is the sum of the traveling direction component and the backward direction component.
[0014]
As can be seen from FIG. 15A, the component in the traveling direction increases exponentially according to the distance from the incident end. On the other hand, the backward component increases exponentially according to the distance from the exit end. For this reason, the intensity of the entire ASE light obtained by adding the component in the traveling direction and the component in the backward direction becomes stronger at the incident end and the outgoing end and becomes weak at the center of the element.
[0015]
FIG. 15B is a graph showing the carrier density in the active layer. In the region where the intensity of the ASE light is high, a large amount of carriers are consumed in the active layer, and in the region where the ASE light is weak, there are few carriers consumed in the active layer. Then, the carrier density increases.
[0016]
For this reason, in the conventional semiconductor optical amplifier, when the element length is longer than a certain length, self-ASE saturation that causes insufficient carrier density occurs near the end face, and the gain does not increase exponentially with respect to the element length. In addition, while the gain does not increase exponentially, the intensity of the ASE light becomes strong, leading to an increase in noise figure.
[0017]
An object of the present invention is to provide a semiconductor optical amplifier capable of improving gain while suppressing an increase in noise, and a method for manufacturing the same.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The object is to have a waveguide layer having a plurality of active layers formed on a substrate so as to be separated from each other and an absorption layer formed between the plurality of active layers, and the active layer is formed. Injecting forward current into the region and applying a reverse bias to the region where the absorption layer is formed, the peak wavelength of spontaneous emission light amplified in the active layer is input to the waveguide layer Shorter than the wavelength of the signal light, and the absorption edge wavelength of the absorption layer of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light. In addition, the absorption layer has a structure different from that of the active layer, and is an absorption layer having a multiple quantum well structure. This is achieved by a semiconductor optical amplifier characterized by the above. As a result, the ASE light can be absorbed without affecting the signal light, and the length of the region functioning as the active layer can be increased without causing self-ASE saturation. It is possible to provide a semiconductor optical amplifying device capable of improving the gain while suppressing the above.
[0019]
Further, the object includes a step of forming a waveguide layer having a plurality of active layers formed on a substrate so as to be spaced apart from each other, and an absorption layer formed between the plurality of active layers, In the step of forming the waveguide layer, a forward current is injected into the region where the active layer is formed, and the active layer is amplified with a reverse bias applied to the region where the absorption layer is formed. The waveguide so that the peak wavelength of spontaneous emission light is shorter than the wavelength of the signal light input to the waveguide layer, and the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light. Forming a layer The absorption layer has a structure different from that of the active layer and is an absorption layer having a multiple quantum well structure. This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor optical amplification device. As a result, the ASE light can be absorbed without affecting the signal light, and the length of the region functioning as the active layer can be increased without causing self-ASE saturation. It is possible to provide a semiconductor optical amplifying device capable of improving the gain while suppressing the above.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A semiconductor optical amplifier according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view and a perspective view showing the semiconductor optical amplifier device according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the ASE light intensity distribution and carrier density distribution of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment. 4 to 11 are process diagrams showing the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment.
[0021]
(Semiconductor optical amplifier)
First, the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view along the waveguide layer of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment, and FIG. 1B is a perspective view of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment.
[0022]
A mesa-shaped waveguide layer 12 having a width of 1.4 μm and a length of 2600 μm is formed on the n-InP substrate 10. The center line in the extending direction of the waveguide layer 12 is inclined by about 7 ° with respect to the center line in the extending direction of the n-InP substrate 10.
[0023]
The waveguide layer 12 is configured by forming a laminate 16 having a length of 200 μm between a laminate 14 a having a length of 1200 μm and a laminate 14 b having a length of 1200 μm.
[0024]
Each of the stacked bodies 14a and 14b includes a cladding layer 20 made of InP having a thickness of 500 nm, a SCH (Seperated Confinement Heterostructure) layer 22 made of InGaAsP having a composition of 1.2 μm, and a bulk InGaAs having a thickness of 50 nm. An active layer 24 having a strain amount of −0.23%, a PL wavelength of 1.6 μm, a SCH layer 26 made of InGaAsP having a composition of 1.2 μm and a thickness of 100 nm, and a cladding layer 26 made of InP having a thickness of 500 nm are sequentially laminated. It is comprised by.
[0025]
As shown in FIG. 1B, the portion of the laminate 14a on the front side of the paper surface has a tapered width from the front side of the paper surface, that is, the incident end side, toward the back side of the paper surface, that is, the emission end side. It is getting wider.
[0026]
The laminate 16 is made of a cladding layer 30 made of InP having a thickness of 500 nm, an SCH layer 32 made of InGaAsP having a composition of 1.2 μm, an absorption layer 34 having a PL wavelength of 1.488 μm, and InGaAsP having a composition of 1.2 μm. The SCH layer 36 having a thickness of 100 nm and the cladding layer 38 made of InP having a thickness of 500 nm are sequentially stacked.
[0027]
The absorption layer 34 has a multiple quantum well structure in which a well layer made of InGaAs having a strain amount of −0.38% and a barrier layer made of InAlAs having a strain amount of + 0.5% are alternately stacked. Absorption layer 34 In The reason why the multiple quantum well structure is used is to make the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer 34 steep by producing the quantum confined Stark effect. Here, the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer refers to the exciton peak wavelength appearing in the absorption spectrum of the multiple quantum well (λ in FIG. 2). _a reference).
[0028]
A p-InP layer 40 having a thickness of 700 nm is formed on the n-InP substrate 10 on both sides of the waveguide layer 12. An n-InP layer 42 having a thickness of 500 nm is formed on the p-InP layer 40. The p-InP layer 40 and the n-InP layer 42 constitute a current confinement layer 44.
[0029]
A clad layer 46 made of p-InP having a thickness of 2 μm is formed on the waveguide layer 12 and the current confinement layer 44. A contact layer 48 made of p-InGaAs having a thickness of 500 nm is formed on the cladding layer 46.
[0030]
The contact layer 48 and the cladding layer 46 include the cladding layer 46 and the contact layer 48 on the stacked body 14a, the cladding layer 46 and the contact layer 48 on the stacked body 16, and the cladding layer 46 and the contact layer 48 on the stacked body 14b. Are separated from each other. The separation part 50 is configured by introducing proton ions into the contact layer 48 and the cladding layer to form a high resistance layer.
[0031]
The reason why the high resistance layer is used for the separation unit 50 is to prevent scattering and reflection of signal light. When the contact layer 48 and the contact layer 46 are separated by forming a groove by etching, the refractive index of light becomes mismatched in the region where the groove is formed, and signal light is scattered and reflected. However, in this embodiment, since the separation part 50 is configured by introducing proton ions to form a high resistance layer, it is possible to suppress the mismatch of the refractive index of light in the separation part 50. It is possible to avoid scattering and reflection of signal light.
[0032]
The n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 14a, the multilayer body 14a, and the clad layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 14a constitute an amplification unit 60a.
[0033]
Further, the n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 16, the multilayer body 16, and the cladding layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 16 constitute an absorption portion 62.
[0034]
Further, the n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 14a, the multilayer body 14b, and the clad layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 14b constitute an amplification unit 60b.
[0035]
That is, the semiconductor optical amplifying device according to the present embodiment has a configuration in which the absorbing unit 62 is provided between the two amplifying units 60a and 60b that are provided apart from each other.
[0036]
A protective film 52 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the contact layer 48. An opening 54 reaching the contact layer 48 is formed in the protective film 52.
[0037]
On the contact layer 48 in the region where the opening 54 is formed, p-side electrodes 56a and 56b are formed. An n-side electrode 58 is formed on the lower side of the n-InP substrate 10.
[0038]
The p-side electrode 56a is for injecting a forward current into the amplifying units 60a and 60b. The p-side electrode 56 b is for applying a reverse bias to the absorber 62.
[0039]
On the cleaved incident end face and outgoing end face, TiO ₂ / SiO ₂ An antireflection film 64 is formed. The reason why the antireflection film 64 is formed on the incident end face and the outgoing end face is to prevent reflection of light on the incident end face and the outgoing end face and to provide a traveling wave type semiconductor optical amplifier.
[0040]
Thus, the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment is configured.
[0041]
In the semiconductor optical amplifying device according to the present embodiment, two active layers 24 are formed so as to be separated from each other, and an absorption layer 34 that absorbs ASE light is provided between the two active layers 24 formed so as to be separated from each other. The peak of the ASE light amplified by the active layer 24 in a state where a forward current is injected into the region where the active layer 24 is formed and a reverse bias is applied to the region where the absorption layer 34 is formed. Wavelength λ _g Is the wavelength λ of the signal light input to the active layer 24 _s Shorter, the wavelength λ of the absorption spectrum absorption edge of the absorption layer 34 _a Is the wavelength λ of the signal light _s ASE light peak wavelength λ shorter and amplified in the active layer 24 _g The main feature is that it is configured to be longer.
[0042]
The principle of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the intensity.
[0043]
In the semiconductor optical amplification device according to the present embodiment, the peak wavelength λ of the ASE light amplified by the active layer 24. _g Is the wavelength λ of the signal light _s It is comprised so that it may become smaller. That is, as shown in FIG. 2, the peak wavelength λ of the ASE light _g Is the wavelength λ of the signal light _s It is shorter.
[0044]
On the other hand, in the semiconductor optical amplification device according to the present embodiment, the wavelength λ of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer 34. _a Is the wavelength λ of the signal light _s ASE light peak wavelength λ shorter and amplified in the active layer _g It is configured to be longer. For this reason, according to this embodiment, the light near the peak of the ASE light can be absorbed by the absorption layer 34. On the other hand, the wavelength λ of the signal light _s Is longer than the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer 34, so that the signal light can be prevented from being absorbed by the absorption layer 34.
[0045]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the distribution of the ASE light intensity and carrier density of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment. 3A shows the intensity distribution of ASE light, and FIG. 3B shows the distribution of carrier density. The horizontal axis indicates the position from the incident end along the waveguide. 0 is an incident end, and L is an exit end. In FIG. 3A, the traveling direction indicates the intensity distribution of ASE light amplified from the incident end toward the exit end, and the backward direction refers to ASE amplified from the exit end toward the entrance end. The light intensity distribution is shown. The whole is the sum of the traveling direction component and the backward direction component.
[0046]
As can be seen from FIG. 3A, the component in the traveling direction of the ASE light increases exponentially according to the distance from the incident end in the amplifying unit 60 a, but is absorbed by the absorbing layer formed in the absorbing unit 62. Absorbed. In the amplifying unit 60b, the intensity of the ASE light increases exponentially from the center of the element toward the emission end, but the length of the active layer 24 of the amplifying unit 60b is set to a predetermined value so that the ASE light intensity becomes a predetermined value or less. By setting as follows, the ASE light intensity at the emission end can be kept low.
[0047]
On the other hand, the backward component of the ASE light is exponentially increased in the amplification unit 60b according to the distance from the emission end, but is absorbed by the absorption unit 62. In the amplifying unit 60a, the intensity of the ASE light increases exponentially from the center of the element toward the incident end. By setting the value below the value, the ASE light intensity at the incident end can be kept low.
[0048]
Therefore, according to the present embodiment, the total ASE light intensity obtained by adding the traveling direction component and the backward direction component has a distribution as indicated by a solid line in FIG. As can be seen from FIG. 3A, according to the present embodiment, the intensity of the ASE light can be kept low.
[0049]
FIG. 3B is a graph showing the carrier density in the active layer. As can be seen from FIG. 3B, according to the present embodiment, the carrier density distribution is substantially uniform. In this embodiment, since the intensity of the ASE light is kept low, carrier consumption in the active layer can be kept low, and self-ASE saturation that causes insufficient carrier density in the vicinity of the end face can be avoided. Can do. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor optical amplifying device capable of improving the gain while suppressing an increase in noise.
[0050]
In addition, according to the present embodiment, two active layers having a length that does not cause self-ASE saturation are formed, and therefore, only one active layer having a length that does not cause self-ASE saturation is provided. Compared with the conventional semiconductor optical amplifier, the length of the region functioning as the active layer can be approximately doubled. Therefore, according to the present embodiment, the gain can be remarkably improved while suppressing an increase in noise.
[0051]
Further, according to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor optical amplifying device that does not require a separate polarization correction device by setting the polarization dependency of the active layer and the absorption layer to be small. is there.
[0052]
(Method for manufacturing a semiconductor optical amplifier)
Next, the method for fabricating the semiconductor optical amplifier device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 4 to 11 are process diagrams showing the method of manufacturing the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment. 4A to FIG. 5B, FIG. 8A to FIG. 9C, and FIG. 11 are cross-sectional views along the waveguide layer, and FIG. 5C to FIG. (B), FIG. 10 (a), and FIG.10 (b) are perspective views.
[0053]
First, as shown in FIG. 4A, a cladding layer 20 made of InP having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface of the n-InP substrate 10 by MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxial). Form. Next, an SCH layer 22 made of InGaAsP having a thickness of 100 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Next, an active layer 24 made of InGaAs having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Next, an SCH layer 26 made of InGaAsP having a thickness of 100 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Next, a cladding layer 28 made of InP having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Thus, a laminated film 66 composed of the clad layer 20, the SCH layer 22, the active layer 24, the SCH layer 26, and the clad layer 28 is formed (see FIG. 4A).
[0054]
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD. Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. Thereafter, a photolithography technique is used to form a photoresist mask (not shown) that opens a region where the absorbing portion 62 is formed. For example, a direct contact exposure method can be used when exposing the photoresist film. Thereafter, the silicon oxide film is patterned using a photoresist mask. Thereby, a mask 68 made of a silicon oxide film is formed (see FIG. 4B).
[0055]
Next, the laminated film 66 is etched by the RIE method using the mask 68 made of a silicon oxide film (see FIG. 4C).
[0056]
Next, a cladding layer 30 made of InP having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Next, an SCH layer 32 made of InGaAsP having a thickness of 100 nm is formed on the entire surface by MOVPE. Next, an absorption layer 34 having a multiple quantum well structure is formed by alternately stacking well layers made of InGaAs and barrier layers made of InAlAs by MOVPE. Next, an SCH layer 36 made of InGaAsP having a thickness of 100 nm is formed by MOVPE. Thereafter, a 500 nm thick clad layer 38 of InP is formed by MOVPE. Thus, a laminated film 70 including the clad layer 30, the SCH layer 32, the absorption layer 34, the SCH layer 36, and the clad layer 38 is formed. Thereafter, the mask 68 made of a silicon oxide film is removed (see FIGS. 5B and 5C).
[0057]
Next, a 500 nm-thickness silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD. Thereafter, the silicon oxide film is patterned into a planar shape of the waveguide layer 12 by using a photolithography technique. As a result, a mask 72 made of a silicon oxide film is formed (see FIG. 6A).
[0058]
Next, mesa etching is performed on the stacked films 66 and 70 from the surface of the stacked films 66 and 70 to a depth of, for example, 1.5 μm by the RIE method using the mask 72. Thus, a mesa-shaped waveguide having a width of 1.4 μm and a height of 1.5 μm is formed by the laminated body 14 a made of the laminated film 66, the laminated body 16 made of the laminated film 70, and the laminated body 14 b made of the laminated film 66. A layer 12 is formed (see FIG. 6B). As an etching gas, for example, C ₂ H ₆ , H ₂ And O ₂ Can be used as appropriate. The reason why dry etching is used here is to prevent a difference in etching shape caused by a difference in the composition of the laminated films 66 and 70.
[0059]
Next, a 700 nm thick p-InP layer 40 is formed on the n-InP substrate 10 on both sides of the waveguide layer 12 by MOVPE. Next, an n-InP layer 42 having a thickness of 500 nm is formed on the p-InP layer 40 by MOVPE. Thus, a current confinement layer 44 composed of the p-InP layer 40 and the n-InP layer 42 is formed (see FIG. 7A). Thereafter, the mask 72 made of a silicon oxide film is removed.
[0060]
Next, a clad layer 46 made of p-InP having a thickness of 2 μm is formed on the entire surface by the MOVPE method on the waveguide layer 12 and the current confinement layer 44.
[0061]
Next, a contact layer 48 made of p-InGaAs having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface by MOVPE (see FIGS. 7B and 8A).
[0062]
Next, a 1 μm-thick silicon oxide film is formed on the entire surface. Thereafter, an opening 74 is formed in the silicon oxide film using a photolithography technique to open a region where the isolation part 50 is to be formed. Thus, a mask 76 made of a silicon oxide film in which the opening 74 is formed is formed (see FIG. 8B). The material of the mask 76 is not limited to the silicon oxide film. For example, an Au film having a thickness of about 3 μm can be used.
[0063]
Next, proton ions are implanted into the contact layer 48 and the cladding layer 46 by ion implantation using the mask 76. The ion implantation conditions are, for example, an acceleration energy of 300 keV and a dose amount of 3 × 10. ¹⁵ proton / cm ^Three And Thereby, the separation part 50 which electrically isolate | separates the contact layer 48 and the clad layer 46 is formed in the contact layer 48 and the clad layer 46 (refer FIG.8 (c)). Since the separation part 50 is formed by implantation of proton ions, the position and depth of the separation part 50 can be easily controlled. Thereafter, the mask 76 is removed.
[0064]
Next, a protective film 52 made of a silicon oxide film having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface (see FIG. 9A).
[0065]
Next, a photoresist film is formed on the entire surface by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned using a photolithography technique. Thus, a photoresist mask 53 having an opening 54 formed in a region where the electrodes 56a and 56b are formed is formed (see FIG. 9B).
[0066]
Next, a metal film is formed by an evaporation method with the photoresist mask 53 remaining. Thereafter, by removing the photoresist mask 53, p-side electrodes 56a and 56b made of a metal film are formed on the contact layer 48 in the region where the opening 54 is formed.
[0067]
Next, the n-side electrode 58 is formed on the lower side of the n-InP substrate 10 (see FIG. 9C and FIG. 10A).
[0068]
Next, the cleaved incident end face and outgoing end face are coated with TiO. ₂ / SiO ₂ An antireflection film 64 is formed (see FIGS. 10B and 11). Thus, the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment is manufactured.
[0069]
(Modification)
Next, a modification of the semiconductor optical amplifier according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a semiconductor optical amplifier according to this modification.
[0070]
On the n-InP substrate 10, a mesa-shaped waveguide layer 12a having a width of 1.4 μm and a length of 5400 μm is formed.
[0071]
The waveguide layer 12a is formed by forming 200 μm-long laminates 16, 16a, and 16b between the 1200 μm-long laminates 14a, 14b, 14c, and 14d that are formed apart from each other. Yes. The stacked bodies 14c and 14d are the same as the stacked body 14b. The stacked bodies 16a and 16b are the same as the stacked body 16.
[0072]
The n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 16a, the multilayer body 16a, and the cladding layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 16a constitute an absorption portion 62a.
[0073]
Further, the n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 14c, the multilayer body 14c, and the clad layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 14c constitute an amplification unit 60c.
[0074]
Further, the n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 16b, the multilayer body 16b, and the cladding layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 16b constitute an absorber 62b.
[0075]
Further, the n-InP substrate 10 in the lower region of the multilayer body 14d, the multilayer body 14d, and the clad layer 46 and the contact layer 48 in the upper region of the multilayer body 14d constitute an amplification unit 60d.
[0076]
Thus, the semiconductor optical amplifier according to this modification is configured.
[0077]
According to this modification, since the active layer and the absorption layer are alternately and repeatedly formed, it is possible to secure a longer region that functions as the active layer than the semiconductor optical amplifier according to the embodiment shown in FIG. . In addition, since the absorption layer is formed between the active layers formed apart from each other, it is possible to suppress an increase in noise. Therefore, according to this modification, it is possible to provide a semiconductor optical amplifying device capable of significantly improving the gain while suppressing an increase in noise.
[0078]
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
[0079]
For example, in the above embodiment, the waveguide layer is formed by forming the laminated film 66 including the active layer 24 and then forming the laminated film 70 including the absorption layer 34. However, after forming the cladding layer and the SCH layer, the waveguide layer is formed. The waveguide layer may be formed by appropriately forming an active layer and an absorption layer, and further forming an SCH layer and a clad layer on the active layer and the absorption layer. That is, the waveguide layer may be formed by any method as long as the absorption layer can be formed between the active layers formed apart from each other.
[0080]
In the above embodiment, the laminated film 66 including the active layer 24 is formed, and then the laminated film 70 including the absorbing layer 34 is formed. However, after forming the laminated film 70 including the absorbing layer 34, the active layer 24 is formed. A stacked film 66 including the same may be formed.
[0081]
Further, the material, composition, film thickness, and the like of the active layer 24 and the absorption layer 34 are not limited to the above embodiment, and a forward current is injected into a region where the active layer is formed, and the absorption layer is formed. With the reverse bias applied to the region, the peak wavelength of the ASE light amplified in the active layer is shorter than the wavelength of the signal light input to the active layer, and the wavelength at the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is It can be set appropriately so as to be shorter than the wavelength of light.
[0082]
Moreover, in the said embodiment, although it set so that the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of an absorption layer might become longer than the peak wavelength of the ASE light amplified by an active layer, it is not necessarily the absorption edge of the absorption spectrum of an absorption layer. The wavelength need not be longer than the peak wavelength of the ASE light amplified in the active layer, and the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer should be shorter than the peak wavelength of the ASE light amplified in the active layer. Also good. However, if the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is set to be longer than the peak wavelength of the ASE light amplified in the active layer, noise can be suppressed more effectively and more effectively. Gain can be improved.
[0083]
Further, the conductivity type of the substrate and the conductivity type of each layer are not limited to the above embodiment, and can be set as appropriate.
[0084]
[Appendix]
(Additional remark 1) It has the waveguide layer which has the some active layer formed mutually spaced apart on the board | substrate, and the absorption layer formed between the said some active layer, The said active layer was formed Injecting forward current into the region and applying a reverse bias to the region where the absorption layer is formed, the peak wavelength of spontaneous emission light amplified in the active layer is input to the waveguide layer A semiconductor optical amplifying device, characterized in that the wavelength of the absorption edge of the absorption layer of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light and shorter than the wavelength of the signal light.
[0085]
(Additional remark 2) The semiconductor optical amplifier of Additional remark 1 WHEREIN: The wavelength of the said absorption edge of the said absorption spectrum of the said absorption layer is longer than the said peak wavelength of the said spontaneous emission light amplified by the said active layer, It is characterized by the above-mentioned. A semiconductor optical amplifier.
[0086]
(Supplementary note 3) In the semiconductor optical amplifying device according to supplementary note 1 or 2, the cladding layer formed on the waveguide layer, the cladding layer on the active layer, and the cladding layer on the absorption layer are electrically connected A semiconductor optical amplifying device, further comprising: a separation unit that separates into two.
[0087]
(Supplementary note 4) The semiconductor optical amplification device according to supplementary note 3, wherein the separation unit has proton ions introduced therein.
[0088]
(Supplementary Note 5) A step of forming a waveguide layer having a plurality of active layers formed on a substrate so as to be separated from each other and an absorption layer formed between the plurality of active layers. In the step of forming a layer, spontaneous emission is amplified in the active layer in a state where a forward current is injected into the region where the active layer is formed and a reverse bias is applied to the region where the absorption layer is formed. The waveguide layer is adjusted so that the peak wavelength of light is shorter than the wavelength of the signal light input to the waveguide layer, and the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light. A method of manufacturing a semiconductor optical amplifying device, characterized by comprising:
[0089]
(Supplementary note 6) In the method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 5, in the step of forming the waveguide layer, the peak wavelength of the spontaneous emission light amplified in the active layer is amplified in the active layer. A method of manufacturing a semiconductor optical amplifier, wherein the waveguide layer is formed so as to be longer than the peak wavelength of spontaneous emission light.
[0090]
(Supplementary note 7) In the method of manufacturing a semiconductor optical amplifying device according to supplementary note 5 or 6, the step of forming a cladding layer on the waveguide layer, the cladding layer on the active layer, and the cladding layer on the absorption layer And a step of forming a separation part for electrically separating the two by injecting proton ions.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of active layers are formed so as to be separated from each other, and an absorption layer that absorbs ASE light is formed between the active layers that are formed apart from each other. The peak wavelength of the ASE light amplified in the active layer is input to the active layer while a forward current is injected into the region where the active layer is formed and a reverse bias is applied to the region where the absorption layer is formed. Since the wavelength of the absorption spectrum absorption edge of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light, the ASE light can be absorbed without affecting the signal light. In addition, the length of the region functioning as the active layer can be increased without causing self-ASE saturation. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor optical amplifying device capable of improving the gain while suppressing an increase in noise and a method for manufacturing the same.
[0092]
In addition, according to the present invention, the active layer and the absorption layer are alternately and repeatedly formed, so that a region functioning as the active layer can be secured longer. In addition, since the absorption layer is formed between the active layers formed apart from each other, it is possible to suppress an increase in noise. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor optical amplifying device that can further improve the gain while suppressing an increase in noise, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view and a perspective view showing a semiconductor optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of a semiconductor optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an ASE light intensity distribution and a carrier density distribution of a semiconductor optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process diagram (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a process diagram (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a process diagram (part 3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a process diagram (part 4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a process diagram (part 5) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplifier device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a process diagram (part 6) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a process diagram (part 7) illustrating the method for manufacturing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a process diagram (part 8) illustrating the method for producing the semiconductor optical amplification device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a semiconductor optical amplifier device according to a modification of one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor optical amplifier.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between element length and gain, and the relationship between element length and noise figure.
FIG. 15 is a diagram showing an ASE light intensity distribution and a carrier density distribution of a conventional semiconductor optical amplifier.
[Explanation of symbols]
10: n-InP substrate
12 ... Waveguide layer
12a ... Waveguide layer
14a-14d ... Laminated body
16, 16a, 16b ... Laminated body
20 ... clad layer
22 ... SCH layer
24 ... Active layer
26 ... SCH layer
28 ... Clad layer
30 ... Clad layer
32 ... SCH layer
34 ... Absorbing layer
36 ... SCH layer
38 ... Clad layer
40 ... p-InP layer
42 ... n-InP layer
44 ... Current confinement layer
46 ... Clad layer
48 ... Contact layer
50. Separation part
52 ... Protective film
53. Photoresist mask
54 ... Opening
56a, 56b ... p-side electrode
58 ... n-side electrode
60a, 60b ... amplification section
62 ... Absorber
64 ... Antireflection film
66 ... laminated film
68 ... Mask
70 ... Laminated film
72 ... Mask
74 ... opening
76 ... Mask
110 ... cladding layer
124 ... Active layer
146 ... clad layer
156 ... p-side electrode
158 ... n-side electrode

Claims

A waveguide layer having a plurality of active layers formed on the substrate and spaced apart from each other, and an absorption layer formed between the plurality of active layers;
In a state where a forward current is injected into the region where the active layer is formed and a reverse bias is applied to the region where the absorption layer is formed, the peak wavelength of spontaneous emission light amplified in the active layer is shorter than the wavelength of the signal light input to the waveguide layer, the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorber layer is rather short than the wavelength of the signal light,
The semiconductor optical amplification device , wherein the absorption layer has a structure different from that of the active layer and is an absorption layer having a multiple quantum well structure .

The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein
The wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is longer than the peak wavelength of the spontaneous emission light amplified in the active layer.

The semiconductor optical amplifier according to claim 1 or 2,
A cladding layer formed on the waveguide layer;
A semiconductor optical amplifying device, further comprising: a separation unit that electrically separates the cladding layer on the active layer and the cladding layer on the absorption layer.

The semiconductor optical amplifier according to claim 3, wherein
Proton ions are introduced into the separation unit. A semiconductor optical amplifier.

Forming a waveguide layer having a plurality of active layers formed apart from each other on a substrate and an absorption layer formed between the plurality of active layers;
In the step of forming the waveguide layer, a forward current is injected into a region where the active layer is formed, and a reverse bias is applied to the region where the absorption layer is formed. The wavelength of the spontaneous emission light is shorter than the wavelength of the signal light input to the waveguide layer, and the wavelength of the absorption edge of the absorption spectrum of the absorption layer is shorter than the wavelength of the signal light. Forming a waveguide layer ,
The method for manufacturing a semiconductor optical amplifying device, wherein the absorption layer has a structure different from that of the active layer and is an absorption layer having a multiple quantum well structure .