JP4941175B2 - Optical waveform shaping element - Google Patents
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Description
本発明は、光波形整形素子に関する。 The present invention relates to an optical waveform shaping element.
将来の大容量フォトニックネットワークの実現に向けて、図13に示すように、光ファイバの分散や中継増幅器によるノイズなどによって劣化した波形を光のまま再生する技術が求められており、盛んに研究されている。
このような技術は、通常、2R(Reamplification and Reshaping)、或いは、これにリタイミングを加えて3R(Reamplification, Reshaping, and Retiming)と呼ばれている。
For the realization of a future large-capacity photonic network, as shown in FIG. 13, there is a demand for a technology for reproducing a waveform deteriorated due to dispersion of an optical fiber or noise caused by a relay amplifier as it is. Has been.
Such a technique is usually called 2R (Reamplification and Reshaping), or 3R (Reamplification, Reshaping, and Retiming) with retiming added thereto.
従来、光半導体素子によって波形整形する技術として、例えば図14(A)〜(C)に示すように、半導体光増幅器(SOA;Semiconductor Optical Amplification)と光導波路とをモノリシックに集積し、マッハツェンダ(MZ:Mach-Zehnder)干渉計[図14(A)参照]、対称マッハツェンダ(SMZ:Symmetric Mach-Zehnder)干渉計[図14(B)参照]、遅延干渉計[図14(C)参照]を構成したものを用いることが提案されている。このような素子を用いて40〜80Gb/sの信号を再生した例が報告されている(非特許文献1、2参照)。
Conventionally, as a technique for waveform shaping by an optical semiconductor element, for example, as shown in FIGS. 14A to 14C, a semiconductor optical amplifier (SOA) and an optical waveguide are monolithically integrated, and a Mach-Zehnder (MZ) : Mach-Zehnder interferometer [see FIG. 14A], Symmetric Mach-Zehnder interferometer [see FIG. 14B], delay interferometer [see FIG. 14C] It has been proposed to use what has been done. An example in which a signal of 40 to 80 Gb / s is reproduced using such an element has been reported (see Non-Patent
また、単体素子を用いたものとしては、例えば図14(D)に示すように、SOAの利得飽和を用いて、1(ON)レベル雑音を抑制する利得飽和方式も提案されている。
さらに、バルクや量子井戸活性層を持つSOAでは利得応答速度が遅く、ビットレートが大幅に制限されてしまうため、活性層に利得応答速度の速い量子ドットを用い、可飽和吸収体を集積することによって、40Gb/s信号の0(OFF)及び1(ON)レベルの雑音の圧縮が可能となることが示唆されている(非特許文献3参照)。
Further, as a device using a single element, for example, as shown in FIG. 14D, a gain saturation method that suppresses 1 (ON) level noise using the gain saturation of the SOA has been proposed.
Furthermore, since SOAs with bulk and quantum well active layers have a slow gain response speed and the bit rate is greatly limited, use quantum dots with a fast gain response speed in the active layer and integrate saturable absorbers. Thus, it is suggested that noise of 0 (OFF) and 1 (ON) levels of a 40 Gb / s signal can be compressed (see Non-Patent Document 3).
さらに、一段の増幅部と可飽和吸収部では十分な非線形性が得られないため、増幅部と可飽和吸収部を多段に配置した光非線形増幅素子が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上述の図14(A)〜(C)に示すような干渉計を用いる方式では、入出力信号の波長が異なってしまうため、波長管理が必要になるほか、構成が複雑になるため、コストの上昇につながるという課題がある。
また、上述の図14(D)に示すようなSOAの利得飽和を用いる方式では、入出力信号の波長は同一であるが、0(OFF)レベル雑音を抑制することができないという課題がある。
However, in the method using the interferometer as shown in FIGS. 14A to 14C, the wavelength of the input / output signal is different, so that wavelength management is required and the configuration is complicated. There is a problem that leads to an increase in cost.
Further, in the method using the gain saturation of the SOA as shown in FIG. 14D described above, there is a problem that 0 (OFF) level noise cannot be suppressed although the wavelengths of the input and output signals are the same.
さらに、特許文献1で提案されている素子は、光の入射側から、順方向に電流が流れて利得を生じる増幅部、逆バイアスを印加して光を吸収する可飽和吸収部を交互に配置し、最終段の光増幅部の長さを他の光増幅部の長さよりも長くして増幅飽和を起こすような構造になっている(図7参照)。しかし、このような素子構造では、しきい値となる入力パワー(動作入力パワー)が非常に大きくなってしまうため、光強度が低下している信号に対して増幅及び波形整形を行なう2R,3R動作には不利である。
Further, in the element proposed in
また、例えば図15に示すように、利得領域100と吸収領域101を交互に配置し、利得飽和と吸収飽和を用いて信号の2R,3R再生(2R,3R動作)を行なうことが考えられる。なお、図15中、符号102はn型基板、符号103はn型クラッド層、符号104は活性層、符号105はp型クラッド層、符号106はp型コンタクト層、符号107はp側電極、符号108はn側電極をそれぞれ示している。
Further, for example, as shown in FIG. 15, it is conceivable to alternately arrange the
しかしながら、利得飽和と吸収飽和を用いて信号の2R,3R再生を行なう場合、利得飽和と吸収飽和の起こる高いパワーレベルで使用することになる。この場合に、単に同一光導波路構造の利得領域と吸収領域を設けただけでは、利得領域において利得特性の飽和の深い領域を用いて増幅が行なわれたり(例えば図2中、実線A参照)、吸収領域において吸収特性の飽和の深い領域を用いて吸収が行なわれたりする(例えば図3中、実線A参照)ことになるため、パターン効果が発生してしまう。この結果、出力波形は整形されずに歪んでしまい、信号の2R,3R再生を実現するのは難しい。 However, when 2R and 3R reproduction of a signal is performed using gain saturation and absorption saturation, the signal is used at a high power level at which gain saturation and absorption saturation occur. In this case, simply by providing the gain region and the absorption region of the same optical waveguide structure, amplification is performed using a region where the gain characteristic is deeply saturated in the gain region (see, for example, the solid line A in FIG. 2). In the absorption region, absorption is performed using a region where the absorption characteristic is deeply saturated (see, for example, the solid line A in FIG. 3), and thus a pattern effect occurs. As a result, the output waveform is distorted without being shaped, and it is difficult to realize 2R and 3R reproduction of the signal.
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、利得飽和や吸収飽和の起こる高いパワーレベルで使用する場合であっても、パターン効果を抑制し、信号の2R,3R再生を実現できるようにした、光波形整形素子を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such problems, and even when used at a high power level where gain saturation and absorption saturation occur, the pattern effect can be suppressed and 2R and 3R reproduction of signals can be realized. An object of the present invention is to provide an optical waveform shaping element.
このため、本発明の光波形整形素子は、活性層を有する半導体光導波路と、半導体光導波路に設けられた単一の電極を有する光増幅領域と、光増幅領域の出力側に接続され、半導体光導波路に設けられた単一の電極を有する光吸収領域とを備え、半導体光導波路は、光増幅領域において光の入力側よりも光の出力側で光閉じ込め係数が小さくなり、光吸収領域において光の出力側よりも光の入力側で光閉じ込め係数が小さくなり、光増幅領域の出力端と光吸収領域の入力端での光閉じ込め係数が同じになるように構成されていることを特徴としている。 Therefore, optical waveform shaping device of the present invention includes a semiconductor optical waveguide having an active layer, a light amplification region having a single electrode provided in the semiconductor optical waveguides, is connected to the output side of the optical amplification region, and a light absorption region having a single electrode provided in the semiconductor optical waveguides, semiconductor optical waveguides, optical confinement factor is reduced at the output side of light than the input side of the light in the optical amplification region, the light absorption The optical confinement factor is smaller on the light input side than on the light output side in the region, and the light confinement factor is the same at the output end of the light amplification region and the input end of the light absorption region. It is a feature.
したがって、本発明の光波形整形素子によれば、利得飽和や吸収飽和の起こる高いパワーレベルで使用する場合であっても、パターン効果を抑制することができ、信号の2R,3R再生を実現できるという利点がある。 Therefore, according to the optical waveform shaping element of the present invention, the pattern effect can be suppressed and 2R and 3R reproduction of signals can be realized even when used at a high power level where gain saturation and absorption saturation occur. There is an advantage.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光波形整形素子について、図1〜図8を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光波形整形素子は、例えば図1(B)に示すように、活性層3を有する半導体光導波路10を備え、半導体光導波路10が延びる方向(光導波方向)に沿って、半導体光導波路10の入射端面側[図1(B)中、左側]に光増幅領域20Aが設けられており、出射端面側[図1(B)中、右側]に光吸収領域20Bが設けられている。なお、本光波形整形素子は、後述するように、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)を備えるが、図1(B)では光ガイド層は図示していない。
Hereinafter, an optical waveform shaping element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The optical waveform shaping element according to the present embodiment includes a semiconductor
つまり、本光波形整形素子は、図1(B)に示すように、一の導電型(ここではn型)の半導体基板1上に形成された半導体光導波路10上に、活性層3に順バイアスで電流を注入する領域(光増幅領域;SOA領域)20Aと活性層3に逆バイアス電圧を印加する領域(光吸収領域;可飽和吸収領域)20Bとが形成されるように、他の導電型(ここではp型)のコンタクト層7(7A,7B)及び電極8(8A,8B)が分割されて形成された導波路型能動光半導体素子(半導体光能動素子)として構成される。
That is, as shown in FIG. 1B, the present optical waveform shaping element is arranged in order on the
ここでは、光増幅領域20A及び光吸収領域20Bは、図1(B)に示すように、同一の活性層3を有する半導体光導波路10によって構成される。また、活性層3は、図7に示すように、量子ドット活性層(ここでは多重積層量子ドット層)としている。これにより、40Gb/s以上の高ビットレートの信号再生を実現しうる。
また、本実施形態では、図1(B)に示すように、同一活性層3を持つ半導体光導波路10(半導体積層構造)の表面上に形成されるp型コンタクト層7及びp側電極8を分離して、1つの素子上に、p型コンタクト層7A及びp側電極8Aを有する光増幅領域20A、及び、p型コンタクト層7B及びp側電極8Bを有する光吸収領域20Bを光導波方向に沿って直列に形成している。
Here, the optical amplification region 20A and the light absorption region 20B are configured by a semiconductor
In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the p-
ここでは、エッチングによってp型コンタクト層7の一部を取り除いて、分離されたp型コンタクト層7A,7Bが光導波方向に沿って直列に並ぶように形成し、これらの分離されたp型コンタクト層7A,7B上のそれぞれに独立にp側電極8A,8Bを形成するようにしている。
また、図1(B)に示すように、本光波形整形素子の入射端面及び出射端面(即ち、半導体光導波路10の入射端面及び出射端面)の両端面には無反射コーティングが施されて、反射防止膜(無反射構造)11が形成されている。
Here, a part of the p-
Further, as shown in FIG. 1B, antireflection coating is applied to both end faces of the incident end face and the exit end face of the optical waveform shaping element (that is, the entrance end face and the exit end face of the semiconductor optical waveguide 10). An antireflection film (nonreflective structure) 11 is formed.
さらに、図8に示すように、半導体光導波路10は、反射防止のために、出射端面に対して傾斜している斜め導波路として構成されている。つまり、半導体光導波路10を構成する活性層3が、出射端面に対して傾斜するように斜めに形成されている。
特に、本実施形態では、半導体光導波路10に入射される光信号(伝送信号;入力光信号)がオフレベル(0レベル)の場合、パワーレベルが低いため、光増幅領域20Aでは利得特性の線形領域(線形利得)を用いて増幅が行なわれ、光吸収領域20Bでは吸収特性の線形領域(線形吸収)を用いて吸収が行なわれるのに対し、オンレベル(1レベル)の場合、パワーレベルが高いため、光増幅領域20Aでは利得特性の飽和領域(利得飽和)を用いて増幅が行なわれ、光吸収領域20Bでは吸収特性の飽和領域(吸収飽和)を用いて吸収が行なわれる。このため、光増幅領域20Aは、利得特性が飽和領域を有する可飽和利得領域であり、光吸収領域20Bは、吸収特性が飽和領域を有する可飽和吸収領域である。
Further, as shown in FIG. 8, the semiconductor
In particular, in the present embodiment, when the optical signal (transmission signal; input optical signal) incident on the semiconductor
本実施形態では、光増幅領域20Aの長さは、入力光信号のパワーがオンレベル(1レベル)の時(ここでは入力パワーが0dBmの時)に所望の増幅率が得られるような長さに設定されている。
ここでは、光増幅領域20Aは、オンレベル時に、入力信号光のパワーレベル(ここでは0dBm)を、利得特性の飽和領域を用いて増幅される所望のパワーレベル(ここでは15dBm)まで増幅しうるように、その長さが設定されている。
In the present embodiment, the length of the optical amplification region 20A is such that a desired amplification factor can be obtained when the power of the input optical signal is on level (1 level) (here, the input power is 0 dBm). Is set to
Here, the optical amplification region 20A can amplify the power level (here, 0 dBm) of the input signal light to a desired power level (here, 15 dBm) that is amplified using the saturation region of the gain characteristic when it is on. As such, its length is set.
この場合、オンレベル時に、入射端面側の光増幅領域20Aから出力される光信号のパワーレベル(利得特性の飽和領域を用いて増幅された光信号のパワーレベル;利得飽和光出力)が高くなり、これにより、出射端面側の光吸収領域20Bに入力される光信号のパワーレベルが高くなるため、光吸収領域20Bにおいて吸収特性の飽和領域を用いて吸収が行なわれることになる。ここでは、光吸収領域20Bを光信号が導波していく過程で吸収飽和状態が維持されるように、光閉じ込め係数、光吸収領域20Bの長さ、活性層3の材料・構造、光導波路構造などが設定されている。
In this case, at the ON level, the power level of the optical signal output from the optical amplification region 20A on the incident end face side (the power level of the optical signal amplified using the saturation region of the gain characteristic; gain saturated light output) becomes high. As a result, the power level of the optical signal input to the light absorption region 20B on the emission end face side is increased, so that the light absorption region 20B is absorbed using the saturated region of the absorption characteristics. Here, the optical confinement factor, the length of the light absorption region 20B, the material / structure of the
このように、光増幅領域20Aにおいて利得飽和が起こるようにしながら、光吸収領域20Bにおいて吸収飽和状態が維持されるようにし、光がよく透過するようにして、1レベル雑音(オンレベル雑音)を抑制し、S/Nを改善するようにしている。
さらに、本実施形態では、入力光信号のパワーがオフレベル(0レベル)の時(ここでは入力パワーが−10dBmの時)に、出射端面側の光吸収領域20Bにおいて吸収特性の線形領域を用いて吸収(線形吸収)されるようになっている。ここでは、出射端面側の光吸収領域20Bは、オフレベル時に、出力光信号のパワーレベルが入力光信号のパワーレベル以下になるように、その長さが設定されている。これにより、0レベル雑音を抑制できるようにしている。
As described above, the gain saturation state is maintained in the light amplification region 20A, the absorption saturation state is maintained in the light absorption region 20B, and light is transmitted well so that one level noise (on level noise) is reduced. It is suppressed and S / N is improved.
Further, in the present embodiment, when the power of the input optical signal is off level (0 level) (here, the input power is −10 dBm), a linear region of the absorption characteristic is used in the light absorption region 20B on the emission end face side. Are absorbed (linear absorption). Here, the length of the light absorption region 20B on the emission end face side is set so that the power level of the output optical signal is equal to or lower than the power level of the input optical signal at the off level. Thereby, 0 level noise can be suppressed.
ところで、本実施形態では、図1(A),(B)に示すように、半導体光導波路10は、入射端面及び出射端面の近傍領域の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域の光閉じ込め係数よりも大きくなるように構成されている。
具体的には、図1(A),(B)に示すように、光増幅領域20Aにおいて、半導体光導波路10は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って段階的に小さくなるように構成されている。一方、光吸収領域20Bにおいて、半導体光導波路10は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って段階的に大きくなるように構成されている。なお、図1(B)では、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が変化している様子を活性層3の模様を変えて示している。
By the way, in this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the semiconductor
Specifically, as shown in FIGS. 1A and 1B, in the optical amplification region 20A, the semiconductor
ここでは、図1(A)に示すように、光増幅領域20Aは、その長さをLSOAとし、入力側の半分の領域(長さLSOA/2)の光閉じ込め係数をΓとし、出力側の半分の領域(長さLSOA/2)の光閉じ込め係数をΓ/2としている。一方、光吸収領域20Bは、その長さをLSAとし、入力側の半分の領域(長さLSOA/2)の光閉じ込め係数をΓ/2とし、出力側の半分の領域(長さLSOA/2)の光閉じ込め係数をΓとしている。 Here, as shown in FIG. 1A, the length of the optical amplification region 20A is L SOA , the optical confinement factor of the input half region (length L SOA / 2) is Γ, and the output The optical confinement factor of the half region (length L SOA / 2) on the side is Γ / 2. On the other hand, the length of the light absorption region 20B is L SA , the light confinement factor of the half region on the input side (length L SOA / 2) is Γ / 2, and the half region on the output side (length L The optical confinement factor of SOA / 2) is Γ.
ここで、図2は、光増幅領域20Aの光出力POUT(光増幅領域20Aから出力される光信号のパワーレベル)及び利得を計算した結果を示している。
なお、図2中、実線Aは同一活性層構造で光増幅領域20Aの全長にわたって光閉じ込め係数が同一(均一)のもの(光閉じ込め係数比1)の計算結果を示しており、実線Bは同一活性層構造で光増幅領域20Aの出力側の半分の領域の光閉じ込め係数が、入力側の半分の領域の光閉じ込め係数の半分になっているもの(光閉じ込め係数比0.5)の計算結果を示している。
Here, FIG. 2 shows the result of calculating the optical output P OUT (power level of the optical signal output from the optical amplification region 20A) and the gain of the optical amplification region 20A.
In FIG. 2, the solid line A shows the calculation result of the same active layer structure and the same (uniform) light confinement factor over the entire length of the optical amplification region 20A (light confinement factor ratio 1), and the solid line B is the same. Calculation result of the active layer structure in which the optical confinement factor in the output half of the optical amplification region 20A is half the optical confinement factor in the input half region (optical confinement factor ratio 0.5) Is shown.
図2中、実線Bで示すように、光閉じ込め係数を変化させることで、線形利得は小さくなっているが、利得飽和パワーレベル[利得特性の飽和深さが所定値(ここでは2dB)以上になる光出力]は大きくなっていることがわかる。
例えば、オンレベル時の光出力POUTを15dBmとすると、光閉じ込め係数が同一のもの(図2中、実線A)は、利得特性の飽和深さが2dB以上であり、利得特性の飽和の深い領域を用いて増幅することになるのに対し、光閉じ込め係数を光導波方向で変化させたもの(図2中、実線B)は、利得特性の飽和深さが1.5dB程度に留まっており、利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅することになる。
As shown by the solid line B in FIG. 2, the linear gain is reduced by changing the optical confinement factor, but the gain saturation power level [the saturation depth of the gain characteristic is equal to or greater than a predetermined value (here 2 dB)). It can be seen that the light output becomes larger.
For example, assuming that the optical output P OUT at the on-level is 15 dBm, a gain characteristic with a same optical confinement coefficient (solid line A in FIG. 2) has a gain characteristic saturation depth of 2 dB or more and a deep gain characteristic saturation. In contrast to the amplification using the region, the saturation depth of the gain characteristic is about 1.5 dB in the case where the optical confinement coefficient is changed in the optical waveguide direction (solid line B in FIG. 2). Therefore, amplification is performed using a region where the gain characteristic is not saturated.
ここで、図3は、光吸収領域の光入力PIN(光吸収領域20Bに入力される光信号のパワーレベル)及び吸収量(マイナスの利得)を計算した結果を示している。
なお、図3中、実線Aは同一活性層構造で光吸収領域20Bの全長にわたって光閉じ込め係数が同一(均一)のもの(光閉じ込め係数比1)の計算結果を示しており、実線Bは同一活性層構造で光吸収領域20Bの入力側の半分の領域の光閉じ込め係数が、出力側の半分の領域の光閉じ込め係数の半分になっているもの(光閉じ込め係数比0.5)の計算結果を示している。
Here, FIG. 3 shows the result of calculating the optical input P IN (the power level of the optical signal input to the light absorption region 20B) and the amount of absorption (negative gain) of the light absorption region.
In FIG. 3, the solid line A indicates the calculation result of the same active layer structure and the same (uniform) light confinement factor over the entire length of the light absorption region 20B (light confinement factor ratio 1), and the solid line B is the same. Calculation result of the active layer structure in which the light confinement coefficient of the half region on the input side of the light absorption region 20B is half the light confinement factor of the half region on the output side (light confinement factor ratio 0.5) Is shown.
図3中、実線Bで示すように、光閉じ込め係数を変化させることで、吸収量が少なくなる。この結果、光吸収領域20Bからの光出力は大きくなる。また、図3中、実線Bで示すように、吸収飽和パワーレベル[吸収特性の飽和深さが所定値(ここでは3dB)以上になる光入力]も大きくなっていることがわかる。
例えば、オンレベル時の光入力PINを15dBmとすると、光閉じ込め係数が同一のもの(図3中、実線A)は、吸収特性の飽和深さが3dB程度であり、吸収特性の飽和の深い領域を用いて吸収することになるのに対し、光閉じ込め係数を光導波方向で変化させたもの(図3中、実線B)は、吸収特性の飽和深さが2dB程度になっており、吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収することになる。
As shown by a solid line B in FIG. 3, the amount of absorption is reduced by changing the optical confinement coefficient. As a result, the light output from the light absorption region 20B increases. In addition, as shown by a solid line B in FIG. 3, it can be seen that the absorption saturation power level [light input at which the saturation depth of the absorption characteristic is equal to or greater than a predetermined value (3 dB in this case)] is also increased.
For example, if the optical input PIN at the on-level is 15 dBm, the one with the same optical confinement factor (solid line A in FIG. 3) has a saturation depth of the absorption characteristic of about 3 dB, and the absorption characteristic is deeply saturated. In contrast to absorption using a region, the saturation depth of the absorption characteristic is about 2 dB when the optical confinement coefficient is changed in the optical waveguide direction (solid line B in FIG. 3). Absorption is performed using a region with a shallow characteristic saturation.
このように、図1(A),(B)に示すように、光増幅領域20Aにおいて、光導波方向に沿って光閉じ込め係数が小さくなるように光閉じ込め係数を段階的に変化させることで、図2中、実線Bで示すように、利得飽和パワーレベルを大きくし、利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅が行なわれるようにしている。一方、図1(A),(B)に示すように、光吸収領域20Bにおいて、光導波方向に沿って光閉じ込め係数が大きくなるように光閉じ込め係数を段階的に変化させることで、図3中、実線Bで示すように、吸収飽和パワーレベルを大きくし、吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収が行なわれるようにしている。 Thus, as shown in FIGS. 1A and 1B, in the optical amplification region 20A, by changing the optical confinement factor stepwise so that the optical confinement factor decreases along the optical waveguide direction, In FIG. 2, as indicated by a solid line B, the gain saturation power level is increased, and amplification is performed using a region where the saturation of gain characteristics is shallow. On the other hand, as shown in FIGS. 1A and 1B, in the light absorption region 20B, the optical confinement factor is changed stepwise so that the optical confinement factor increases along the optical waveguide direction. In the middle, as shown by a solid line B, the absorption saturation power level is increased, and absorption is performed using a region where the absorption characteristic is shallow.
つまり、本実施形態では、半導体光導波路10は、オンレベル時に、光増幅領域20Aにおいて利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅されるように光閉じ込め係数が設定されている。また、半導体光導波路10は、オンレベル時に、光吸収領域20Bにおいて吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収されるように光閉じ込め係数が設定されている。
これにより、図2,図3に示すように、オンレベル時に、利得飽和パワーレベル及び吸収飽和パワーレベルが適切に設定され、利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅が行なわれるとともに、吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収が行なわれるため、パターン効果による波形歪み(ノイズ)を抑制することができ、この結果、利得飽和や吸収飽和の起こる高いパワーレベルであっても2R,3R動作が可能となる。このように1つの能動素子で2R動作が実現できるため、上述の干渉計を用いる方式[図14(A)〜(C)参照]と比較して、構成の単純化、低コスト化を図ることが可能となる。
That is, in the present embodiment, the optical confinement factor is set so that the semiconductor
As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, the gain saturation power level and the absorption saturation power level are appropriately set at the on-level, and the amplification is performed using the region where the gain characteristic is shallow, and the absorption characteristic is obtained. Since the absorption is performed using the shallowly saturated region, waveform distortion (noise) due to the pattern effect can be suppressed, and as a result, 2R and 3R operations are performed even at high power levels where gain saturation and absorption saturation occur. Is possible. Since 2R operation can be realized with one active element in this way, the configuration is simplified and the cost is reduced as compared with the above-described method using an interferometer [see FIGS. 14A to 14C]. Is possible.
本実施形態では、図4に示すように、半導体光導波路10を、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)12,13を備えるものとして構成し、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも入射端面及び出射端面の近傍領域で大きくなるようにすべく、活性層3の上側の光ガイド層(上部SCH層)12は、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにしている。ここでは、上部SCH層12が、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さに対して光導波方向の素子中央領域の厚さが光導波方向に沿って段階的に厚くなるようにしている。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the semiconductor
この場合、上部SCH層12を形成する際に、例えば図5に示すように、活性層3上に、入射端面及び出射端面の近傍領域においてマスク開口が広くなり、光導波方向の素子中央領域においてマスク開口が狭くなるように、マスク開口が段階的に変化するマスク(例えばSiO2マスク)14を形成し、このマスク14を用いて上部SCH層12を形成すれば良い。つまり、このようなマスク14を用いて上部SCH層12を形成すると、上部SCH層12の膜厚は、マスク開口の広い部分で薄くなり、マスク開口の狭い部分で厚くなるため、例えば図4に示すように、上部SCH層12は、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが段階的に厚くなるように形成されることになる(例えば特開平7−283490号公報等参照)。
In this case, when the
なお、ここでは、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)12,13を設け、活性層3の上側の光ガイド層12の厚さを変えているが、これに限られるものではない。例えば、活性層3の下側の光ガイド層(下部SCH層)13の厚さを変えても良いし、活性層3の上側及び下側の光ガイド層12,13の両方の厚さを変えても良い。つまり、活性層の上側及び下側に光ガイド層を設け、上下両側の光ガイド層の少なくとも一方の光ガイド層が、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにすれば良い。また、例えば、活性層の上側又は下側に光ガイド層を設け、その光ガイド層は、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにしても良い。
Here, light guide layers (SCH layers) 12 and 13 are provided above and below the
特に、本実施形態では、図1(B)に示すように、同一活性層3を持つ半導体光導波路10(半導体積層構造)の表面上に形成されるp型コンタクト層7及びp側電極8は、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が小さくなっている領域において分離されている。
以下、本光波形整形素子について、より具体的に説明する。
本光波形整形素子は、図6に示すように、n型InP基板1上に、n型InPクラッド層2を介して活性層3を含むメサ構造が形成されており、電流狭窄及び光の閉じ込めのために、このメサ構造がp型InP層4とn型InP層5とをpn接合してなる埋込層によって埋め込まれた構造になっている。なお、本光波形整形素子は、上述のように、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)を備えるが、図6では光ガイド層は図示していない。
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the p-
Hereinafter, the present optical waveform shaping element will be described more specifically.
In the present optical waveform shaping element, as shown in FIG. 6, a mesa structure including an
また、n型InP埋込層5上にはp型InPクラッド層6が形成されており、このp型InPクラッド層6上にp型InGaAsコンタクト層7が積層されている。
そして、p型InGaAsコンタクト層7上にp側電極(電極金属)8が形成されている。一方、n側電極(電極金属)9はn型InP基板1の裏面に形成されている。
ここでは、活性層部分は、図7の活性層部分を拡大した模式的断面図に示すように、活性層(ここでは多重積層量子ドット活性層)3の上下をInGaAsP−SCH層12,13で挟み込んだ構造になっている。
A p-type
A p-side electrode (electrode metal) 8 is formed on the p-type
Here, the active layer portion is formed of InGaAsP-
ここで、多重積層量子ドット活性層3は、図7に示すように、InAs量子ドット3AをInGaAsPバリア層3Bで埋め込んだ量子ドット層3Cを、各量子ドット層3Cの量子ドット3Aが上下に接合されるように、複数層(ここでは22層)積層させた構造になっている。つまり、多重積層量子ドット活性層3は、図7に示すように、量子ドット3Aが複数積層されてなる多重積層量子ドット3DをInGaAsPバリア層3Bで埋め込んだ構造になっている。
Here, as shown in FIG. 7, the multi-layered quantum dot
したがって、本実施形態にかかる光波形整形素子によれば、利得飽和や吸収飽和の起こる高いパワーレベルで使用する場合であっても、パターン効果が抑制され、信号の2R,3R再生を実現できるという利点がある。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかる光波形整形素子について、図9〜図11を参照しながら説明する。
Therefore, according to the optical waveform shaping element according to the present embodiment, the pattern effect is suppressed and 2R and 3R reproduction of the signal can be realized even when used at a high power level where gain saturation and absorption saturation occur. There are advantages.
[Second Embodiment]
Next, an optical waveform shaping element 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波形整形素子は、上述の第1実施形態のものに対し、図9(A),(B)に示すように、光増幅領域20Aにおいて、半導体光導波路10は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って連続的に小さくなっていくように構成されており、光吸収領域20Bにおいて、半導体光導波路10は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って連続的に大きくなっていくように構成されている点が異なる。なお、本光波形整形素子は、後述するように、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)を備えるが、図9(B)では光ガイド層は図示していない。また、図9では、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。
The optical waveform shaping element according to the present embodiment is different from that of the first embodiment described above, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the optical amplification region 20A, the semiconductor
このように、図9(A),(B)に示すように、光増幅領域20Aにおいて、光導波方向に沿って光閉じ込め係数が小さくなるように光閉じ込め係数を連続的に変化させることで、利得飽和パワーレベルを大きくし、利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅が行なわれるようにしている。一方、図9(A),(B)に示すように、光吸収領域20Bにおいて、光導波方向に沿って光閉じ込め係数が大きくなるように光閉じ込め係数を連続的に変化させることで、吸収飽和パワーレベルを大きくし、吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収が行なわれるようにしている。 Thus, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the optical amplification region 20A, by continuously changing the optical confinement factor so that the optical confinement factor decreases along the optical waveguide direction, The gain saturation power level is increased, and amplification is performed using a shallow region of gain characteristics saturation. On the other hand, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the light absorption region 20B, absorption saturation is achieved by continuously changing the light confinement coefficient so that the light confinement coefficient increases along the optical waveguide direction. The power level is increased so that absorption is performed using a region where the absorption characteristics are shallow.
本実施形態では、図10に示すように、半導体光導波路10を、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)12X,13を備えるものとして構成し、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも入射端面及び出射端面の近傍領域で大きくなるようにすべく、活性層3の上側の光ガイド層(上部SCH層)12Xが、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにしている。ここでは、上部SCH層12Xが、入射端面及び出射端面の近傍領域から光導波方向の素子中央領域へ向けて光導波方向に沿って連続的に厚くなるようにしている。なお、図10では、上述の第1実施形態(図4参照)と同一のものには同一の符号を付している。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the semiconductor
この場合、上部SCH層12Xを形成する際に、例えば図11(A)に示すように、活性層3上に、入射端面及び出射端面の近傍領域においてマスク開口が広くなり、光導波方向の素子中央領域においてマスク開口が狭くなるように、マスク開口が連続的に変化するマスク(例えばSiO2マスク)14Xを形成し、例えば図11(B)に示すように、このマスク14Xを用いて上部SCH層12Xを形成すれば良い。つまり、このようなマスク14Xを用いて上部SCH層12Xを形成すると、上部SCH層12Xの膜厚は、マスク開口の広い部分で薄くなり、マスク開口の狭い部分で厚くなるため、例えば図11(B)に示すように、上部SCH層12Xは、入射端面及び出射端面の近傍領域から光導波方向の素子中央領域へ向けて光導波方向に沿って連続的に厚くなるように形成されることになる(例えば特開平7−283490号公報等参照)。なお、図11(B)中、半導体光導波路10として用いられる領域を点線Xで囲んで示している。
In this case, when the
なお、ここでは、活性層3の上側及び下側に光ガイド層(SCH層)12X,13を設け、活性層3の上側の光ガイド層12Xの厚さを変えているが、これに限られるものではない。例えば、活性層3の下側の光ガイド層(下部SCH層)の厚さを変えても良いし、活性層3の上側及び下側の光ガイド層の両方の厚さを変えても良い。つまり、活性層の上側及び下側に光ガイド層を設け、上下両側の光ガイド層の少なくとも一方の光ガイド層が、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにすれば良い。また、例えば、活性層の上側又は下側に光ガイド層を設け、その光ガイド層は、入射端面及び出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなるようにしても良い。
Here, light guide layers (SCH layers) 12X and 13 are provided above and below the
特に、本実施形態では、図9(B)に示すように、同一活性層3を持つ半導体光導波路10(半導体積層構造)の表面上に形成されるp型コンタクト層7及びp側電極8は、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が最も小さくなっている部分(光閉じ込め係数が極小になった部分)及びその近傍領域において分離されている。
なお、その他の構成などの詳細は、上述の第1実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 9B, the p-
The details of the other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.
したがって、本実施形態にかかる光波形整形素子によれば、上述の第1実施形態のものと同様に、利得飽和や吸収飽和の起こる高いパワーレベルで使用する場合であっても、パターン効果が抑制され、信号の2R,3R再生を実現できるという利点がある。
[その他]
なお、上述の各実施形態では、1つの光増幅領域と1つの光吸収領域とを備える光波形整形素子に本発明を適用した場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、複数の光増幅領域と複数の光吸収領域とを備え、これらが光導波方向に沿って交互に設けられた光波形整形素子に、本発明を適用することもできる。
Therefore, according to the optical waveform shaping element according to the present embodiment, the pattern effect is suppressed even when used at a high power level where gain saturation and absorption saturation occur, as in the first embodiment described above. Thus, there is an advantage that 2R and 3R reproduction of the signal can be realized.
[Others]
In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to an optical waveform shaping element including one light amplification region and one light absorption region is described as an example. However, the present invention is not limited thereto. Instead, for example, the present invention can also be applied to an optical waveform shaping element that includes a plurality of light amplification regions and a plurality of light absorption regions, which are alternately provided along the optical waveguide direction.
また、上述の各実施形態では、光導波方向に沿って光ガイド層(SCH層)の膜厚を変化させることによって光閉じ込め係数を変化させるようにしているが、これに限られるものではない。
例えば、活性層が量子ドット活性層の場合、光導波方向に沿って量子ドット活性層のドット密度を変化させることによって光閉じ込め係数を変化させるようにしても良い。つまり、図12(A),(B)に示すように、半導体光導波路10の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも入射端面及び出射端面の近傍領域で大きくなるように、量子ドット活性層3Xを、入射端面及び出射端面の近傍領域の量子ドット3Aの密度よりも光導波方向の素子中央領域の量子ドット3Aの密度が低くなるように構成しても良い。なお、図12(A),(B)では、上述の第1実施形態(図4参照)と同一のものには同一の符号を付している。また、このように、量子ドット密度を変える方法としては、例えば特開2003−309322号公報等に開示された方法がある。
In each of the above-described embodiments, the optical confinement coefficient is changed by changing the film thickness of the light guide layer (SCH layer) along the optical waveguide direction. However, the present invention is not limited to this.
For example, when the active layer is a quantum dot active layer, the light confinement factor may be changed by changing the dot density of the quantum dot active layer along the optical waveguide direction. That is, as shown in FIGS. 12A and 12B, the quantum dots are set so that the optical confinement coefficient of the semiconductor
また、これらの光ガイド層の膜厚を変える方法と量子ドットの密度を変える方法とを組み合わせても良い。つまり、光導波方向に沿って、光ガイド層の膜厚を変化させるとともに、量子ドット活性層のドット密度を変化させることによって光閉じ込め係数を変化させるようにしても良い。
さらに、例えば、半導体光導波路が活性層の上側及び下側にクラッド層を備える場合、光導波方向に沿ってクラッド層の組成を変えるようにしても良い。つまり、半導体光導波路の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも入射端面及び出射端面の近傍領域が大きくなるように、上下両側のクラッド層の少なくとも一方のクラッド層の組成を変えるようにしても良い。また、このクラッド層の組成を変える方法と、上述の光ガイド層の膜厚を変える方法や量子ドットの密度を変える方法を組み合わせても良い。
Further, a method of changing the film thickness of the light guide layer and a method of changing the density of the quantum dots may be combined. That is, the optical confinement factor may be changed by changing the film thickness of the light guide layer along the optical waveguide direction and changing the dot density of the quantum dot active layer.
Furthermore, for example, when the semiconductor optical waveguide is provided with a cladding layer on the upper side and the lower side of the active layer, the composition of the cladding layer may be changed along the optical waveguide direction. In other words, the composition of at least one of the upper and lower clad layers is changed so that the optical confinement coefficient of the semiconductor optical waveguide is larger in the vicinity of the incident end face and the outgoing end face than in the element central area in the optical waveguide direction. May be. Further, the method of changing the composition of the cladding layer may be combined with the method of changing the film thickness of the light guide layer and the method of changing the density of the quantum dots.
また、上述の各実施形態では、活性層に量子ドットを用いているが、これに限られるものではなく、活性層としてバルク活性層や量子井戸活性層を用いても上述の各実施形態と同様の効果が得られる。例えば信号のビットレートが低い場合などはバルク活性層や量子井戸活性層を用いることもできる。
また、上述の各実施形態では、InP系材料を用いた導波路埋込構造デバイスを例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えばGaAs系材料を用いても本発明にかかる光波形整形素子を実現することができる。
In each of the above-described embodiments, quantum dots are used for the active layer. However, the present invention is not limited to this, and even if a bulk active layer or a quantum well active layer is used as the active layer, the same as in each of the above-described embodiments. The effect is obtained. For example, when the signal bit rate is low, a bulk active layer or a quantum well active layer can be used.
In each of the above-described embodiments, the waveguide embedded structure device using the InP-based material is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be used even when a GaAs-based material is used. The optical waveform shaping element according to the above can be realized.
さらに、上述の各実施形態では、埋込構造としてpn埋込構造を用いているが、これに限られるものではなく、例えば半絶縁性埋込構造を用いても良い。また、上述の各実施形態では、導波路埋込構造を用いているが、これに限られるものではなく、例えば導波路構造をリッジ構造にしても良い。
また、上述の各実施形態では、コンタクト層の一部をエッチングして分離し、分離されたコンタクト層上に電極を形成するようにして、光増幅領域と光吸収領域とを分離しているが、電極分離方法(電極分離構造)はこれに限られるものではない。例えばプロトン注入(イオン注入)によってコンタクト層の一部を高抵抗化して電極分離を行なうようにしても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the pn buried structure is used as the buried structure, but the present invention is not limited to this. For example, a semi-insulating buried structure may be used. In each of the above-described embodiments, the waveguide embedded structure is used. However, the present invention is not limited to this. For example, the waveguide structure may be a ridge structure.
In each of the above embodiments, the light amplification region and the light absorption region are separated by etching and separating a part of the contact layer and forming an electrode on the separated contact layer. The electrode separation method (electrode separation structure) is not limited to this. For example, electrode separation may be performed by increasing the resistance of a part of the contact layer by proton implantation (ion implantation).
また、本発明は、上述した各実施形態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できる。
以下、上述の各実施形態に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
活性層を有する半導体光導波路と、
前記半導体光導波路の入射端面側に設けられた光増幅領域と、
前記半導体光導波路の出射端面側に設けられた光吸収領域とを備え、
前記半導体光導波路は、入射端面及び出射端面の近傍領域の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域の光閉じ込め係数よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする光波形整形素子。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding each of the above-described embodiments.
(Appendix 1)
A semiconductor optical waveguide having an active layer;
An optical amplification region provided on the incident end face side of the semiconductor optical waveguide;
A light absorption region provided on the emission end face side of the semiconductor optical waveguide,
An optical waveform shaping element, wherein the semiconductor optical waveguide is configured such that a light confinement coefficient in a region in the vicinity of an incident end face and an output end face is larger than a light confinement coefficient in a central area of the element in an optical waveguide direction.
(付記2)
前記光増幅領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って連続的に小さくなっていくように構成されており、
前記光吸収領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って連続的に大きくなっていくように構成されていることを特徴とする、付記1記載の光波形整形素子。
(Appendix 2)
In the optical amplification region, the semiconductor optical waveguide is configured such that the optical confinement factor is continuously reduced along the optical waveguide direction,
2. The optical waveform shaping element according to
(付記3)
前記光増幅領域及び前記光吸収領域は、それぞれ、電極を備え、
前記光増幅領域の電極と前記光吸収領域の電極とは、前記半導体光導波路の光閉じ込め係数が最も小さくなっている部分及びその近傍領域において分離されていることを特徴とする、付記2記載の光波形整形素子。
(Appendix 3)
Each of the light amplification region and the light absorption region includes an electrode,
The electrode of the light amplification region and the electrode of the light absorption region are separated in a portion where the light confinement coefficient of the semiconductor optical waveguide is the smallest and a region in the vicinity thereof. Optical waveform shaping element.
(付記4)
前記光増幅領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って段階的に小さくなるように構成されており、
前記光吸収領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って段階的に大きくなるように構成されていることを特徴とする、付記1記載の光波形整形素子。
(Appendix 4)
In the optical amplification region, the semiconductor optical waveguide is configured such that the optical confinement factor decreases stepwise along the optical waveguide direction,
2. The optical waveform shaping element according to
(付記5)
前記半導体光導波路は、入力光信号のパワーがオンレベルの時に前記光増幅領域において利得特性の飽和の浅い領域を用いて増幅されるように光閉じ込め係数が設定されていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(付記6)
前記半導体光導波路は、入力光信号のパワーがオンレベルの時に前記光吸収領域において吸収特性の飽和の浅い領域を用いて吸収されるように光閉じ込め係数が設定されていることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 5)
The semiconductor optical waveguide is characterized in that an optical confinement factor is set so that the optical amplification region is amplified using a shallow region of saturation of gain characteristics when the power of an input optical signal is on level. The optical waveform shaping element according to any one of
(Appendix 6)
The semiconductor optical waveguide is characterized in that an optical confinement factor is set so that the light absorption region is absorbed using a shallow region of absorption characteristics when the power of the input optical signal is on level. The optical waveform shaping element according to any one of
(付記7)
前記光増幅領域及び前記光吸収領域は、同一の活性層を有する半導体光導波路によって構成され、
前記光増幅領域は、前記活性層に順バイアス電流が注入されるようになっており、
前記光吸収領域は、前記活性層に逆バイアス電圧が印加されるようになっていることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 7)
The light amplification region and the light absorption region are constituted by a semiconductor optical waveguide having the same active layer,
The light amplification region is configured such that a forward bias current is injected into the active layer,
The optical waveform shaping element according to any one of
(付記8)
前記半導体光導波路は、光ガイド層を備え、
前記光ガイド層は、前記半導体光導波路の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも前記入射端面及び前記出射端面の近傍領域で大きくなるように、前記入射端面及び前記出射端面の近傍領域の厚さよりも光導波方向の素子中央領域の厚さが厚くなっていることを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 8)
The semiconductor optical waveguide includes a light guide layer,
The light guide layer includes a region near the incident end surface and the exit end surface so that a light confinement coefficient of the semiconductor optical waveguide is larger in a region near the entrance end surface and the exit end surface than an element central region in the optical waveguide direction. The optical waveform shaping element according to any one of
(付記9)
前記活性層が、量子ドット活性層であり、
前記量子ドット活性層は、前記半導体光導波路の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも前記入射端面及び前記出射端面の近傍領域で大きくなるように、前記入射端面及び前記出射端面の近傍領域の量子ドットの密度よりも光導波方向の素子中央領域の量子ドットの密度が低くなっていることを特徴とする、付記1〜8のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 9)
The active layer is a quantum dot active layer;
In the vicinity of the incident end face and the exit end face, the quantum dot active layer has an optical confinement factor of the semiconductor optical waveguide that is larger in the vicinity of the entrance end face and the exit end face than in the central region of the element in the optical waveguide direction. 9. The optical waveform shaping element according to any one of
(付記10)
前記半導体光導波路は、クラッド層を備え、
前記クラッド層は、前記半導体光導波路の光閉じ込め係数が光導波方向の素子中央領域よりも前記入射端面及び前記出射端面の近傍領域で大きくなるように、その組成が変えられていることを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 10)
The semiconductor optical waveguide includes a cladding layer,
The composition of the cladding layer is changed so that the optical confinement coefficient of the semiconductor optical waveguide is larger in the vicinity of the incident end face and the outgoing end face than in the element central area in the optical waveguide direction. The optical waveform shaping element according to any one of
(付記11)
前記活性層が、量子ドット活性層であることを特徴とする、付記1〜8、10のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(付記12)
前記半導体光導波路の入射端面及び出射端面に無反射コーティングが施されていることを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 11)
11. The optical waveform shaping element according to any one of
(Appendix 12)
The optical waveform shaping element according to any one of
(付記13)
前記半導体光導波路が、前記出射端面に対して傾斜している斜め導波路として構成されていることを特徴とする、付記1〜12のいずれか1項に記載の光波形整形素子。
(Appendix 13)
The optical waveform shaping element according to any one of
1 n型InP基板(半導体基板)
2 n型InPクラッド層
3,3X 活性層(量子ドット活性層)
3A InAs量子ドット
3B InGaAsPバリア層
3C 量子ドット層
3D 多重積層量子ドット
4 p型InP層
5 n型InP層
6 p型InPクラッド層
7,7A,7B p型InGaAsコンタクト層
8,8A,8B p側電極
9 n側電極
10 半導体光導波路
11 反射防止膜
12,12X,13 InGaAsP−SCH層
14,14X マスク
20A 光増幅領域(可飽和利得領域)
20B 光吸収領域(可飽和吸収領域)
1 n-type InP substrate (semiconductor substrate)
2 n-type
3A
20B light absorption region (saturable absorption region)
Claims (6)
前記半導体光導波路に設けられた単一の電極を有する光増幅領域と、
前記光増幅領域の出力側に接続され、前記半導体光導波路に設けられた単一の電極を有する光吸収領域とを備え、
前記半導体光導波路は、前記光増幅領域において光の入力側よりも光の出力側で光閉じ込め係数が小さくなり、前記光吸収領域において光の出力側よりも光の入力側で光閉じ込め係数が小さくなり、前記光増幅領域の出力端と前記光吸収領域の入力端での光閉じ込め係数が同じになるように構成されていることを特徴とする光波形整形素子。 A semiconductor optical waveguide having an active layer;
A light amplifying region having a single electrode provided in the semiconductor optical waveguides,
Connected to the output side of the optical amplification region, and a light absorption region having a single electrode provided in the semiconductor optical waveguides,
The semiconductor optical waveguide has a smaller light confinement factor on the light output side than the light input side in the light amplification region, and a smaller light confinement factor on the light input side than the light output side in the light absorption region. The optical waveform shaping element is configured to have the same optical confinement coefficient at the output end of the light amplification region and the input end of the light absorption region .
前記光吸収領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って連続的に大きくなっていくように構成されていることを特徴とする、請求項1記載の光波形整形素子。 In the optical amplification region, the semiconductor optical waveguide is configured such that the optical confinement factor is continuously reduced along the optical waveguide direction,
2. The optical waveform shaping element according to claim 1, wherein in the light absorption region, the semiconductor optical waveguide is configured such that an optical confinement factor continuously increases along an optical waveguide direction. .
前記光吸収領域において、前記半導体光導波路は、光閉じ込め係数が光導波方向に沿って段階的に大きくなるように構成されていることを特徴とする、請求項1記載の光波形整形素子。 In the optical amplification region, the semiconductor optical waveguide is configured such that the optical confinement factor decreases stepwise along the optical waveguide direction,
2. The optical waveform shaping element according to claim 1, wherein in the light absorption region, the semiconductor optical waveguide is configured such that an optical confinement factor increases stepwise along the optical waveguide direction.
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