JPH01109789A - Light amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、入射光を増幅して出力する光増幅器に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical amplifier that amplifies incident light and outputs the amplified light.
第6図は従来の光増幅器の一例を示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional optical amplifier.
この図において、1は一定の幅Wを有する光導波路、2
.3は、一対のpおよびn電極、4,5は低い反射率を
有する共振器端面である。In this figure, 1 is an optical waveguide having a constant width W, 2
.. 3 is a pair of p and n electrodes, and 4 and 5 are resonator end faces having low reflectance.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
一対のpおよびn電極2,3より光導波路1に電流を注
入すると、光導波路1内にレーザ光を発生し易い反転分
布(励起状態)ができる。次いで、一方の共振器端面4
よりレーザ光を光導波路1に入射させると、レーザ光が
増幅され、他方の共振器端面5により出射されることに
なる。When a current is injected into the optical waveguide 1 from the pair of p and n electrodes 2 and 3, a population inversion (excitation state) is created in the optical waveguide 1 that facilitates generation of laser light. Next, one resonator end face 4
When the laser light is made incident on the optical waveguide 1, the laser light is amplified and emitted from the other resonator end face 5.
上記のような従来の光増幅器では、光導波路1の幅Wが
一定であり、光強度が大きくなると増幅が飽和するほか
、幅Wが小さいと出射側の共振器端面5における光学的
損傷により低い光出力で光増幅器がこわれる等の問題点
があった。In the conventional optical amplifier as described above, the width W of the optical waveguide 1 is constant, and when the optical intensity increases, the amplification is saturated, and when the width W is small, the amplification is low due to optical damage at the resonator end face 5 on the output side. There were problems such as the optical amplifier being damaged by the optical output.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、大きな光出力を得ることのできる光増幅器を得る
ことを目的とする。The present invention was made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an optical amplifier that can obtain a large optical output.
〔問題点を解決するための手段)
この発明に係る光増幅器は、光導波路層の出射端面側の
幅を入射端面側よりも広くしたものである。[Means for Solving the Problems] In the optical amplifier according to the present invention, the width of the optical waveguide layer on the output end face side is made wider than on the input end face side.
(作用〕
この発明においては、光導波路中の利得が出射端面まで
i幅が飽和しない。また、出射端面における光導波路の
光学的損傷が起きにくい。(Function) In the present invention, the i-width of the gain in the optical waveguide is not saturated up to the output end face.Furthermore, optical damage to the optical waveguide at the output end face is less likely to occur.
第1図(a)、(b)は、この発明の光増幅器の一実施
例の斜視図および光導波路の構造を示す上面図である。FIGS. 1(a) and 1(b) are a perspective view of an embodiment of the optical amplifier of the present invention and a top view showing the structure of the optical waveguide.
これらの図において、第6図と同一符号は同一のものを
示し、11は光導波路、12.13は一対のpおよびn
電極、14.15はそれぞれ10%以下の反射率(ここ
では3%=97%の透過率)を有する入射端面および出
射端面、16はp型GaAsからなる基板、17は厚さ
1μmのn形GaAsからなる電流狭窄層、18は前記
光導波路11の位置を決めるチャネル領域、19は厚さ
1μmのp形Aj!GaAs層、20は前記光導波路1
1が設けられる厚さ0.2μmのアンドープAjZGa
As層、21はn形AlGaAs層、22は厚さ2μm
のn形GaAsからなるコンタクト層である。なお、ア
ンドープAj2GaAs層20の禁制帯幅はp形AJ!
GaAs層19、n形Aj2GaAs層21の禁制帯幅
より数/ 10 e V狭く、かつ入射するレーザ光の
波長に対応する禁制帯幅より、例えば0.01eV程度
狭くなっている。In these figures, the same symbols as in FIG. 6 indicate the same parts, 11 is an optical waveguide, 12.13 is a pair of p and n
Electrodes, 14.15 are entrance and exit end faces each having a reflectance of 10% or less (here, 3% = 97% transmittance), 16 is a substrate made of p-type GaAs, and 17 is an n-type with a thickness of 1 μm. A current confinement layer made of GaAs, 18 a channel region that determines the position of the optical waveguide 11, and 19 a p-type Aj! with a thickness of 1 μm. A GaAs layer 20 is the optical waveguide 1
Undoped AjZGa with a thickness of 0.2 μm provided with
As layer, 21 is n-type AlGaAs layer, 22 is 2 μm thick
This is a contact layer made of n-type GaAs. Note that the forbidden band width of the undoped Aj2GaAs layer 20 is p-type AJ!
It is several tenths of an eV narrower than the forbidden band widths of the GaAs layer 19 and the n-type Aj2GaAs layer 21, and is narrower, for example, by about 0.01 eV than the forbidden band width corresponding to the wavelength of the incident laser light.
また、W、、W、は入射端面14および出射端面15に
おける光導波路11の幅、Lは光導波路11の長さ、θ
は光導波路11の拡り角であり、それぞれの寸法はWl
=3 μm、 W2 = 2871 m。In addition, W,, W are the widths of the optical waveguide 11 at the input end face 14 and the output end face 15, L is the length of the optical waveguide 11, and θ
is the divergence angle of the optical waveguide 11, and each dimension is Wl
= 3 μm, W2 = 2871 m.
なお、θは入射するレーザ光の真空中の拡り角を5度と
仮定した時の光導波路11内の拡り角(Si n−’
(−!−s i n 5°)、n:光導波路の屈折率)
以下に選定しである。Note that θ is the divergence angle in the optical waveguide 11 (Si n-'
(-!-s i n 5°), n: refractive index of optical waveguide)
The following are selected.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
この発明の光増幅器においてもpおよびn電極12.1
3より電流注入を行えば光導波路11の領域にレーザ光
を発生し易い反転分布ができる。Also in the optical amplifier of this invention, the p and n electrodes 12.1
If current is injected from step 3, a population inversion is created in the region of the optical waveguide 11 that facilitates generation of laser light.
したがって、外部より入射端面14を介して光導波路1
1に入射されたレーザ光は増幅さ、れて出射端面15よ
り出射されるが、光導波路11の幅が出′射端面15に
向かうに従って広くなっているので、光の増幅が飽和す
ることはない。また、出射端面15における光導波路の
幅W2は大きいので、出射端面15における光学的損傷
で光出力が制限されることもない。また、光導波路の拡
がり角θは、入射したレーザ光の光導波路11内での拡
り角早下に設定しであるから、入射されたレーザ光が基
本モードなら出射されるレーザ光も基本モードとなる。Therefore, the optical waveguide 1 is
The laser light incident on the output end face 15 is amplified and emitted from the output end face 15. However, since the width of the optical waveguide 11 increases toward the output end face 15, the amplification of the light never reaches saturation. do not have. Further, since the width W2 of the optical waveguide at the output end face 15 is large, the optical output is not limited by optical damage at the output end face 15. Furthermore, since the divergence angle θ of the optical waveguide is set so that the divergence angle of the incident laser beam decreases quickly within the optical waveguide 11, if the incident laser beam is in the fundamental mode, the emitted laser beam is also in the fundamental mode. becomes.
さらに、光増幅器そのものの構造を考えた場合、レーザ
・ダイオードのようにそれ自体でレーザ発振を起こす必
要がないので、端面の反射率を小さくできる光導波路1
1の幅を広くできる等、レーザ・ダイオードでは難しい
構造設計が可能であり、大きな光出力を容易に得ること
が可能である。Furthermore, when considering the structure of the optical amplifier itself, unlike a laser diode, it is not necessary to generate laser oscillation by itself, so the optical waveguide 1 can reduce the reflectance of the end face.
It is possible to design a structure that is difficult to achieve with a laser diode, such as increasing the width of the laser diode, and it is possible to easily obtain a large optical output.
また、第2図はこの発明における光導波路の第2の実施
例を示す上面図であり、この実施例では端面近傍に幅の
一定な領域を設けている。Further, FIG. 2 is a top view showing a second embodiment of the optical waveguide according to the present invention, and in this embodiment, a region with a constant width is provided near the end face.
この図において、Ll、L2はそれぞれ入射端面14、
出射端面15近傍の光導波路11の幅が一定な領域の長
さ、L3は光導波路11の幅が大きくなっていく領域の
長さであり、それぞれの寸法は、例えばり、=L2 =
25μm、L、=450μmである。また、W2はW2
>Wl + 2 (L2+L、)ta、nθを満足す
るものである。In this figure, Ll and L2 are the entrance end face 14,
The length of the region where the width of the optical waveguide 11 is constant near the output end face 15, L3 is the length of the region where the width of the optical waveguide 11 increases, and the respective dimensions are, for example, =L2 =
25 μm, L = 450 μm. Also, W2 is W2
>Wl + 2 (L2+L,)ta, nθ.
第3図はこの発明における光導波路11の第3の実施例
を示す上面図であり、この実施例では光導波路11の拡
り角を途中より大きくしている。FIG. 3 is a top view showing a third embodiment of the optical waveguide 11 according to the present invention, and in this embodiment, the divergence angle of the optical waveguide 11 is made larger in the middle.
この第3図において、11a、11bは拡り角の異なる
光導波路、θa、θbはそれぞれの光導波路11a、1
1bの拡り角であり、θb〉θaである。In FIG. 3, 11a and 11b are optical waveguides with different divergence angles, and θa and θb are optical waveguides 11a and 1, respectively.
1b, and θb>θa.
第4図はこの発明における光導波路の第4の実施例を示
す上面図であり、この実施例ではp電極13を分割する
ことで光導波路11を分割し、入射したレーザ光を別々
に増幅することを可能にしている。FIG. 4 is a top view showing a fourth embodiment of the optical waveguide according to the present invention. In this embodiment, the optical waveguide 11 is divided by dividing the p-electrode 13, and the incident laser light is amplified separately. It makes it possible.
この図において、13a、13bは分割したn電極を光
導波路11の設けである層に投影したものである。In this figure, 13a and 13b are the divided n-electrodes projected onto the layer where the optical waveguide 11 is provided.
第5図はレーザ・ダイオードと光増幅器が同一チップ内
に集積されたこの発明の応用例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an application example of the present invention in which a laser diode and an optical amplifier are integrated in the same chip.
この図において、23はレーザ・ダイオードの光導波路
、24は前記レーザ・ダイオードの光導波路23と前記
増幅器の光導波路11が共用されている領域、25はレ
ーザ・ダイオードの電極を光導波路の設けである層に投
影したもの、26は60%以上(ここでは、95%)の
反射率を有するレーザ・ダイオードの共振器端面であり
、第1図〜第4図中の入射端面14に相当する。27は
90%の反射率を有するレーザ・ダイオードの他の共振
器端面である。In this figure, 23 is an optical waveguide of the laser diode, 24 is a region where the optical waveguide 23 of the laser diode and the optical waveguide 11 of the amplifier are shared, and 25 is an area where the electrode of the laser diode is provided with the optical waveguide. Projected onto a certain layer, 26 is a resonator end face of a laser diode having a reflectance of 60% or more (here, 95%), and corresponds to the entrance end face 14 in FIGS. 1 to 4. 27 is another cavity end face of the laser diode having a reflectance of 90%.
すなわち、この応用例においては、レーザ・ダイオード
の光導波路23で発生したレーザ光の一部がレーザ・ダ
イオードの光導波路23と光増幅器の光導波路11が共
用されている領域24より光増幅器の光導波路11へ導
かれて増幅される。That is, in this application example, a part of the laser light generated in the optical waveguide 23 of the laser diode is transferred from the area 24 where the optical waveguide 23 of the laser diode and the optical waveguide 11 of the optical amplifier are shared to the optical waveguide of the optical amplifier. It is guided to the wave path 11 and amplified.
なお、上記実施例では、光増幅器の構造として第1図(
a)に示したSBAレーザ構造のものを例として説明し
たが、この発明がこれに限定されるものでないことはい
うまでもない。In the above embodiment, the structure of the optical amplifier is shown in FIG.
Although the SBA laser structure shown in a) has been described as an example, it goes without saying that the present invention is not limited to this.
この発明は以上説明したとおり、光導波路層の出射端面
側の幅を入射端面側よりも広くしたので、光の増幅が飽
和することがないうえ、出力が出射端面における光学的
損傷の発生抑止のために制限されることもなくなり、大
きな光出力を得ることができるという効果がある。As explained above, in this invention, the width on the output end face side of the optical waveguide layer is made wider than the width on the input end face side, so that the amplification of light does not become saturated and the output is suppressed to prevent the occurrence of optical damage at the output end face. This has the effect that a large optical output can be obtained without being limited by this.
第1図はこの発明の光増幅器の一実施例の構成を説明す
るための図、第2図〜第4図はこの発明の光増幅器にお
ける光導波路の他の実施例を示す上面図、゛第5図はこ
の発明を応用した半導体装置を示す上面図、第6図は従
来の光増幅器の一例を示す斜視図である。
図において、11.23は光導波路、12はn電極、1
3はn電極、14は入射端面、15は出射端面、16は
基板、17は電流狭9層、19はp形AnGaAS層、
20はアンドープAILGaAs層、21はn形AuG
aAs層である。
なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
代理人 大 岩 増 雄 (外2名)第6図
巨
手続補正書(自発)
63 s 20
昭和 年 月 日
1、事件の表示 特願昭62−268434号2、
発明の名称 光増幅器
3、補正をする者
5、補正の対象
明細書の発明の詳細な説明の欄2図面の簡単な説明の欄
および図面
6、補正の内容
(1)明細書第1頁18行、第8頁20行〜第9頁1行
の「の−例を示す」を、それぞれ「における先導i/!
!!路を示す」と補正する。
(2)同じく第3頁4〜5行の[利得が出射端面まて増
幅が」を、「増幅が光強度が太き(なっても出射端面ま
で」と?II’l圧する。
(3)同じく第3頁14行の「3%=」を、13%の反
射率=1と補正する。
(4)同じく第4頁16行、第5頁9行、第6頁1行、
18行2第7頁13行の1先導e路Jを、いずれも「光
導波路11」と補正する。
(5)同じく第5頁17行の1できる」を、「できる、
あるいは」と補正する。
(6)同じく第6頁19行、第7は3〜4行の「p電極
」を、それぞれrn電極」と補正する。
(7)同じ(第8頁12行の「発生抑止」を、「発生」
と補正する。
(8)同じく第9頁2行のrl 1,23は」を、「1
1は」と補正する。
(9)同じく第9頁6行の「層である。」を下記のよう
に補正する。
[層、23はL・−ザ・ダイオードの光導波路である。
1
(10)図面中、第5図を別紙のように補正する。
以 上
第5図
bFIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of one embodiment of the optical amplifier of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are top views showing other embodiments of the optical waveguide in the optical amplifier of the present invention. FIG. 5 is a top view showing a semiconductor device to which the present invention is applied, and FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional optical amplifier. In the figure, 11.23 is an optical waveguide, 12 is an n-electrode, 1
3 is an n-electrode, 14 is an incident end face, 15 is an output end face, 16 is a substrate, 17 is a current narrowing layer 9, 19 is a p-type AnGaAS layer,
20 is an undoped AIL GaAs layer, 21 is an n-type AuG
It is an aAs layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent: Masuo Oiwa (2 others) Figure 6 Large procedure amendment (voluntary) 63 s 20 Showa year, month, day 1, case description Patent application No. 1982-268434 2,
Title of the invention Optical amplifier 3, Person making the amendment 5, Detailed explanation of the invention column 2 of the specification subject to amendment 2 Brief explanation column of the drawings and Drawing 6, Contents of the amendment (1) Specification page 1 18 line, page 8, line 20 to page 9, line 1, ``show an example of'' is changed to ``leading i/!
! ! It is corrected to "show the path." (2) In the same way, on page 3, lines 4-5, "the gain is amplified up to the output end face" is changed to "the amplification increases the light intensity (even if it is amplified up to the output end face)". (3) Similarly, "3%=" on page 3, line 14, is corrected to 13% reflectance = 1. (4) Similarly, page 4, line 16, page 5, line 9, page 6, line 1,
The 1st leading e-path J in line 18, line 2, page 7, line 13 is corrected to "optical waveguide 11". (5) Similarly, on page 5, line 17, 1 can be changed to ``can,''
Or,” he corrected. (6) Similarly, on page 6, line 19, and on page 7, in lines 3 and 4, "p electrode" is corrected to "rn electrode," respectively. (7) Same (Page 8, line 12, “prevention of occurrence” has been changed to “occurrence”)
and correct it. (8) Similarly, rl 1,23 on page 9, line 2
1 is corrected. (9) Similarly, "layer" on page 9, line 6 is corrected as follows. [Layer 23 is the optical waveguide of the L-the diode. 1 (10) In the drawings, correct Figure 5 as shown in the attached sheet. Above Figure 5b
Claims (2)
アが閉じ込められて励起状態となる光導波路層を備えた
光増幅器において、前記光導波路層の出射端面側の幅を
入射端面側よりも広くしたことを特徴とする光増幅器。(1) In an optical amplifier equipped with an optical waveguide layer in which carriers are confined and excited by current injection into a double heterostructure, the width of the optical waveguide layer on the output end surface side is wider than on the input end surface side. An optical amplifier characterized by:
10%以下のものであることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載の光増幅器。(2) The optical amplifier according to claim (1), wherein the optical waveguide has a reflectance of 10% or less at the input end face and the output end face.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62268434A JP2526934B2 (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Optical amplifier |
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JPH01109789A true JPH01109789A (en) | 1989-04-26 |
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