JPH04233761A - モノリシック集積リッジ導波路半導体光前置増幅器 - Google Patents
モノリシック集積リッジ導波路半導体光前置増幅器Info
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- JPH04233761A JPH04233761A JP3205677A JP20567791A JPH04233761A JP H04233761 A JPH04233761 A JP H04233761A JP 3205677 A JP3205677 A JP 3205677A JP 20567791 A JP20567791 A JP 20567791A JP H04233761 A JPH04233761 A JP H04233761A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
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-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【従来技術】本発明は、半導体光増幅器に関するもので
あり、詳述すると、モノリシック集積半導体光前置増幅
器に関するものである。
あり、詳述すると、モノリシック集積半導体光前置増幅
器に関するものである。
【０００２】本特許出願は、本特許出願人が１９９１年
５月８日に出願した「モノリシック集積半導体光前置増
幅器」という表題が付された特願平０３−１３１６６０
号に関連した出願である。
５月８日に出願した「モノリシック集積半導体光前置増
幅器」という表題が付された特願平０３−１３１６６０
号に関連した出願である。
【０００３】半導体光増幅器は、光前置増幅装置で使用
されるとき、将来の広帯域光伝送システムおよび光信号
処理システムにおいて重要な役割を演ずる。詳述すると
、光検出器に結合した半導体増幅器が光前置増幅器とし
て動作し、入ってくる光信号を増幅しこれを電気信号に
変換する。データ速度が数ギガビット／秒以上または帯
域幅が数ギガヘルツ以上のシステムなど非常に高速のシ
ステムでは、光学的な前置増幅の方が、最初光信号を検
出し順次検出信号を電気的に増幅する電気的な前置増幅
と比べて、信号対雑音比の点で優れた性能をもたらす。
されるとき、将来の広帯域光伝送システムおよび光信号
処理システムにおいて重要な役割を演ずる。詳述すると
、光検出器に結合した半導体増幅器が光前置増幅器とし
て動作し、入ってくる光信号を増幅しこれを電気信号に
変換する。データ速度が数ギガビット／秒以上または帯
域幅が数ギガヘルツ以上のシステムなど非常に高速のシ
ステムでは、光学的な前置増幅の方が、最初光信号を検
出し順次検出信号を電気的に増幅する電気的な前置増幅
と比べて、信号対雑音比の点で優れた性能をもたらす。
【０００４】半導体光増幅器とはしきい値以下で動作す
る半導体レーザであり低反射面を備えている。Ｐｉｎ
を入力光信号のパワー（ワット）そしてＰｏｕｔを半導
体光増幅器から出て行く光信号のパワー（ワット）とす
ると、半導体光増幅器の入力および出力パワーは次式（
１）により関係づけられる。
る半導体レーザであり低反射面を備えている。Ｐｉｎ
を入力光信号のパワー（ワット）そしてＰｏｕｔを半導
体光増幅器から出て行く光信号のパワー（ワット）とす
ると、半導体光増幅器の入力および出力パワーは次式（
１）により関係づけられる。
【数１】
【０００５】半導体光増幅器の利得Ｇは、入力面パワー
反射率Ｒ１、出力面パワー反射率Ｒ２、半導体光増幅器
を通ずる単一パスの利得Ｇｓおよび半導体光増幅器を通
ずる単一パス位相シフトとβに関して、次式（２）のよ
うに書き表すことができる。
反射率Ｒ１、出力面パワー反射率Ｒ２、半導体光増幅器
を通ずる単一パスの利得Ｇｓおよび半導体光増幅器を通
ずる単一パス位相シフトとβに関して、次式（２）のよ
うに書き表すことができる。
【数２】
上式から明らかなように面反射率は光増幅器の性能に意
味のある影響を与える。
味のある影響を与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】単一パスの利得は、３
０デシベルよりも大きくできるが、エピタキシャル層の
材料と幾何学的配置と不純物添加、注入電流および非放
射性の損失に依存する。ところが、光増幅器による実際
の（または有効）利得は、キャビティの各面からの反射
により生ずるファブリー−ペロー共鳴により制限を受け
る。装置の将来性の観点から、このような共鳴が原因で
生ずる利得における変動ないしリプルについて許容でき
る量は一般に３デシベル以下と考えられ、このことが、
（ファブリー−ペロー形増幅器と呼ばれている共鳴の大
きな増幅器と区別するために進行波増幅器と呼ばれてい
る）増幅器を、特定の波長を前もって選択しなくともそ
してレーザおよび増幅器の極端な温度安定性を必要とし
なくても、従来の半導体レーザと一緒に使用できるよう
にする。
０デシベルよりも大きくできるが、エピタキシャル層の
材料と幾何学的配置と不純物添加、注入電流および非放
射性の損失に依存する。ところが、光増幅器による実際
の（または有効）利得は、キャビティの各面からの反射
により生ずるファブリー−ペロー共鳴により制限を受け
る。装置の将来性の観点から、このような共鳴が原因で
生ずる利得における変動ないしリプルについて許容でき
る量は一般に３デシベル以下と考えられ、このことが、
（ファブリー−ペロー形増幅器と呼ばれている共鳴の大
きな増幅器と区別するために進行波増幅器と呼ばれてい
る）増幅器を、特定の波長を前もって選択しなくともそ
してレーザおよび増幅器の極端な温度安定性を必要とし
なくても、従来の半導体レーザと一緒に使用できるよう
にする。
【０００７】面反射率を減ずる従来の方法は、単一層ま
たは複数層の薄膜で増幅器の面を被覆しそして増幅チャ
ンネルを増幅器面に関してある角度で傾斜させる反射防
止（ＡＲ）の技術に関心が向けられていた。両方の面に
必要な反射率（〜１０−４）を持った反射防止用の被着
物が形成されるが、これは非常な困難性を伴う。従来の
半導体光増幅器を製造する一つの実行可能な方法が傾斜
面と反射防止用被着物とを組み合わせることである。Ｒ
ｉｄｅｏｕｔ らが１９８９年１０月３ 日発行の米国
特許第４、８７２、１８０ 号で提案した別の方法では
、増幅器を以下の性質、（１）増幅器の主ファセット面
の両方に形成されたバルク再成長端部キャップ帯域 （２）角度付けられた導波路の幾何学的な配置（３）端
部キャップ帯域と導波路との屈折率の整合ないしインデ
ックスマッチングを行なうことを有するように製造する
ことにより、反射防止用被着物の使用を回避している。
たは複数層の薄膜で増幅器の面を被覆しそして増幅チャ
ンネルを増幅器面に関してある角度で傾斜させる反射防
止（ＡＲ）の技術に関心が向けられていた。両方の面に
必要な反射率（〜１０−４）を持った反射防止用の被着
物が形成されるが、これは非常な困難性を伴う。従来の
半導体光増幅器を製造する一つの実行可能な方法が傾斜
面と反射防止用被着物とを組み合わせることである。Ｒ
ｉｄｅｏｕｔ らが１９８９年１０月３ 日発行の米国
特許第４、８７２、１８０ 号で提案した別の方法では
、増幅器を以下の性質、（１）増幅器の主ファセット面
の両方に形成されたバルク再成長端部キャップ帯域 （２）角度付けられた導波路の幾何学的な配置（３）端
部キャップ帯域と導波路との屈折率の整合ないしインデ
ックスマッチングを行なうことを有するように製造する
ことにより、反射防止用被着物の使用を回避している。
【０００８】光検出器に結合した半導体増幅器が、入っ
てくる光信号を増幅しこれを電気信号へ変換することに
より光前置増幅器として動作する。これとは対照的に、
電気的な前置増幅器は最初に光信号を検出し順次検出信
号を電気的に増幅することにより動作する。両方のタイ
プの前置増幅器の動作結果は、データ速度が数ギガビッ
ト／秒以上または帯域幅が数ギガヘルツ以上のシステム
など非常に高速のシステム応用について光学的な前置増
幅の方が信号対雑音比の点で優れた性能をもたらすこと
を示す。そのため、半導体光増幅器は、光学的な前置増
幅が所望される場合に、将来の広帯域光通信および信号
処理システムにおいて一体構成部品として出現するであ
ろう。
てくる光信号を増幅しこれを電気信号へ変換することに
より光前置増幅器として動作する。これとは対照的に、
電気的な前置増幅器は最初に光信号を検出し順次検出信
号を電気的に増幅することにより動作する。両方のタイ
プの前置増幅器の動作結果は、データ速度が数ギガビッ
ト／秒以上または帯域幅が数ギガヘルツ以上のシステム
など非常に高速のシステム応用について光学的な前置増
幅の方が信号対雑音比の点で優れた性能をもたらすこと
を示す。そのため、半導体光増幅器は、光学的な前置増
幅が所望される場合に、将来の広帯域光通信および信号
処理システムにおいて一体構成部品として出現するであ
ろう。
【０００９】前述の「モノリシック集積半導体光前置増
幅器」という表題が付された本出願人による特願平０３
−１３１６６０ 号明細書では、絶縁物質から構成され
再成長が行なわれた隔離帯域により光検出器から電気的
に隔離されている光増幅器を備えたモノリシック集積半
導体光前置増幅器を開示した。この絶縁物質の屈折率は
、光増幅器の出力面反射率を低減するために、光増幅帯
域の材料要素の屈折率と整合せられている。
幅器」という表題が付された本出願人による特願平０３
−１３１６６０ 号明細書では、絶縁物質から構成され
再成長が行なわれた隔離帯域により光検出器から電気的
に隔離されている光増幅器を備えたモノリシック集積半
導体光前置増幅器を開示した。この絶縁物質の屈折率は
、光増幅器の出力面反射率を低減するために、光増幅帯
域の材料要素の屈折率と整合せられている。
【００１０】
【発明の構成】本発明は、前置増幅器を通る結晶面に関
して角度配向された大きなスポット寸法の単一横モード
形導波増幅器を備えた増幅帯域と、増幅光を検出する光
検出帯域と、この増幅帯域と光検出帯域との間に介在す
る光透過性で電気絶縁性の隔離帯域とを備えたモノリシ
ック集積された光前置増幅器を提供する。詳述すると、
隔離帯域はエアギャップが好ましい。
して角度配向された大きなスポット寸法の単一横モード
形導波増幅器を備えた増幅帯域と、増幅光を検出する光
検出帯域と、この増幅帯域と光検出帯域との間に介在す
る光透過性で電気絶縁性の隔離帯域とを備えたモノリシ
ック集積された光前置増幅器を提供する。詳述すると、
隔離帯域はエアギャップが好ましい。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】上述したように、キャビティ
での面反射により生ずるファブリー−ペロー共鳴は単一
パス増幅器の利得を制限する。この制限を示すべく第１
図には、２つの異なる値の単一パス利得および２つの異
なる値の反射率について、利得対波長をプロットするこ
とにより、有限反射率の問題を図示している。低利得変
動を実現するためには、第１図は、曲線１１´において
、有効反射率Ｒｅが０．５％（ここでＲｅ＝（Ｒ１Ｒ２
）１／２）のデバイスについて利得が約１５デシベルに
制限されてしまうことを図示している。有効反射率Ｒｅ
がこれよりも小さい０．０５％を持った同様のデバイス
は、曲線１３により図示されているように、利得が約２
５デシベルという１０倍大きな利得を実現できる。その
ほかの特性曲線１０´および１２は、それぞれＧが１５
デシベル、Ｒｅ が０．０５％およびＧが２５デシベル
、Ｒｅ が５％のデバイスについてのものである。
での面反射により生ずるファブリー−ペロー共鳴は単一
パス増幅器の利得を制限する。この制限を示すべく第１
図には、２つの異なる値の単一パス利得および２つの異
なる値の反射率について、利得対波長をプロットするこ
とにより、有限反射率の問題を図示している。低利得変
動を実現するためには、第１図は、曲線１１´において
、有効反射率Ｒｅが０．５％（ここでＲｅ＝（Ｒ１Ｒ２
）１／２）のデバイスについて利得が約１５デシベルに
制限されてしまうことを図示している。有効反射率Ｒｅ
がこれよりも小さい０．０５％を持った同様のデバイス
は、曲線１３により図示されているように、利得が約２
５デシベルという１０倍大きな利得を実現できる。その
ほかの特性曲線１０´および１２は、それぞれＧが１５
デシベル、Ｒｅ が０．０５％およびＧが２５デシベル
、Ｒｅ が５％のデバイスについてのものである。
【００１２】上述の特許出願は、増幅帯域と検出帯域と
の間に、再成長材料でできた隔離帯域を形成することに
より増幅器／検出器界面の反射率を減じているモノリシ
ック集積前置増幅器に関するものである。この隔離帯域
は少なくとも増幅帯域と屈折率整合が行なわれている。 第２図に図示する本発明は、屈折率整合が行なわれた隔
離帯域の形成ではなく増幅器の設計に関心を集中させる
ことによって面反射率を減ずることに関するもので、そ
れにより、増幅器と検出器との間の屈折率整合材料系の
成長に必要な製造段階が回避される。
の間に、再成長材料でできた隔離帯域を形成することに
より増幅器／検出器界面の反射率を減じているモノリシ
ック集積前置増幅器に関するものである。この隔離帯域
は少なくとも増幅帯域と屈折率整合が行なわれている。 第２図に図示する本発明は、屈折率整合が行なわれた隔
離帯域の形成ではなく増幅器の設計に関心を集中させる
ことによって面反射率を減ずることに関するもので、そ
れにより、増幅器と検出器との間の屈折率整合材料系の
成長に必要な製造段階が回避される。
【００１３】第２図のモノリシック集積光前置増幅器１
０は電気絶縁隔離帯域３０により増幅器から電気的に隔
離されている半導体光検出器４０と一体集積された単一
横モードの傾斜ストライプ構造のリッジ導波増幅器２０
を備えている。
０は電気絶縁隔離帯域３０により増幅器から電気的に隔
離されている半導体光検出器４０と一体集積された単一
横モードの傾斜ストライプ構造のリッジ導波増幅器２０
を備えている。
【００１４】電気絶縁隔離帯域３０は第２図ではエアギ
ャップであるが、電気絶縁隔離帯域３０はポリイミドな
どいずれの光透過性および電気絶縁性の材料でもよい。 本発明の隔離帯域３０は上述の特許出願に係る発明の隔
離帯域とは、低反射率を実現するのに再成長物質は増幅
帯域と屈折率整合を行なう必要がない点で異なる。後述
するように、本発明による増幅帯域の所定の設計が反射
率の低減を制御する。
ャップであるが、電気絶縁隔離帯域３０はポリイミドな
どいずれの光透過性および電気絶縁性の材料でもよい。 本発明の隔離帯域３０は上述の特許出願に係る発明の隔
離帯域とは、低反射率を実現するのに再成長物質は増幅
帯域と屈折率整合を行なう必要がない点で異なる。後述
するように、本発明による増幅帯域の所定の設計が反射
率の低減を制御する。
【００１５】第２図に図示されているように、導波路は
前置増幅器を通ずる結晶軸に関して任意の角度θで配向
されている。隔離帯域３０の方へ伝搬する増幅光は、隔
離帯域３０の方へ後戻りするいずれの反射光もそれがフ
ァセット面１１に到達するとき増幅器２０から横方向に
変位せられるような角度で検出器４０の入力面に当る。 増幅器２０とファセット面１１に形成されるビームスポ
ットとの間のこの非整列性ないしミスアライメントは反
射波面が増幅器の方へ後戻りしてこれと結合することを
阻止するので意味がある。
前置増幅器を通ずる結晶軸に関して任意の角度θで配向
されている。隔離帯域３０の方へ伝搬する増幅光は、隔
離帯域３０の方へ後戻りするいずれの反射光もそれがフ
ァセット面１１に到達するとき増幅器２０から横方向に
変位せられるような角度で検出器４０の入力面に当る。 増幅器２０とファセット面１１に形成されるビームスポ
ットとの間のこの非整列性ないしミスアライメントは反
射波面が増幅器の方へ後戻りしてこれと結合することを
阻止するので意味がある。
【００１６】動作を説明すると、単一横モード傾斜スト
ライプ構造のリッジ導波増幅器２０は順方向にバイアス
されそして光検出器４０は逆方向にバイアスされる。到
来する光は、残留ファブリー−ペロー変動が非常に小さ
いリッジ導波増幅器２０により増幅され、増幅光は光検
出帯域４０へ入射する前にここを伝搬するところのエア
ギャップ３０へと退出し、検出電気信号が発生する。
ライプ構造のリッジ導波増幅器２０は順方向にバイアス
されそして光検出器４０は逆方向にバイアスされる。到
来する光は、残留ファブリー−ペロー変動が非常に小さ
いリッジ導波増幅器２０により増幅され、増幅光は光検
出帯域４０へ入射する前にここを伝搬するところのエア
ギャップ３０へと退出し、検出電気信号が発生する。
【００１７】エアギャップ３０は順方向にバイアスされ
た増幅器を逆方向にバイアスされた検出器から電気的に
隔離するのに供される。増幅器と検出器との間の簡単な
エアギャップの使用は、デバイス処理が非常に簡単化さ
れ且つ増幅器と検出器との間の良好な電気的隔離の実現
が非常に簡単になるという２つの重要な利益を有する。 これらの利益は、より信頼性があり且つより低コストの
前置増幅器の製造を可能にする。
た増幅器を逆方向にバイアスされた検出器から電気的に
隔離するのに供される。増幅器と検出器との間の簡単な
エアギャップの使用は、デバイス処理が非常に簡単化さ
れ且つ増幅器と検出器との間の良好な電気的隔離の実現
が非常に簡単になるという２つの重要な利益を有する。 これらの利益は、より信頼性があり且つより低コストの
前置増幅器の製造を可能にする。
【００１８】前述の従来の前置増幅器の再成長隔離領域
とは異なり、本発明の前置増幅器の隔離帯域はエアギャ
ップのままでいることができ、それゆえ、増幅器との屈
折率整合が行なわれる必要はない。なぜなら増幅器それ
自体が残留面反射率が減ぜられるよう構造的に且つ材料
的に設計されているからである。導波増幅器の設計が原
因で生ずる増幅器構造体についての反射率の減少はＲｉ
ｄｅｏｕｔ らによる１９９０年発行の「Ｕｌｔｒａ−
Ｌｏｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒｓ ｗｉｔｈｏｕｔＡｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｃｏａｔｉｎｇｓ」 という表題の付された雑誌 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｐｐ．３６ 〜３７
に説明されており、第２図に図示した本発明に関して以
下で説明する。
とは異なり、本発明の前置増幅器の隔離帯域はエアギャ
ップのままでいることができ、それゆえ、増幅器との屈
折率整合が行なわれる必要はない。なぜなら増幅器それ
自体が残留面反射率が減ぜられるよう構造的に且つ材料
的に設計されているからである。導波増幅器の設計が原
因で生ずる増幅器構造体についての反射率の減少はＲｉ
ｄｅｏｕｔ らによる１９９０年発行の「Ｕｌｔｒａ−
Ｌｏｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒｓ ｗｉｔｈｏｕｔＡｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｃｏａｔｉｎｇｓ」 という表題の付された雑誌 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｐｐ．３６ 〜３７
に説明されており、第２図に図示した本発明に関して以
下で説明する。
【００１９】本発明による前置増幅器１０の低反射率は
、（１）最低次の空間モードのみの増幅を可能にする幾
何学的配置と（２）大きなスポット寸法という設計上の
特徴と、角度配向された増幅器の上述の利益とを組み合
わせることにより実現する。この第１の特徴は、最低次
の空間モードで導波路を進行する光が増幅されるととも
に高次モードで進行するいずれの光も導波路がこれら高
次モードを伝搬しないよう設計されているので急速に減
衰せられるよう増幅器が動作するのを可能にする。最低
次モードによる光が面１１に当るとき、大部分の光（〜
６６％）がエアギャップ３０の方へ出射し光検出器４０
により検出される。増幅導波路の方へと反射せられる残
余の３４％の光は種々のモードから構成されているが、
導波路は唯一つの空間モードだけを許容するよう設計さ
れているので、最低次のモードを除き、他のいずれのモ
ードに散乱される光も急速に減衰せられそれゆえ増幅器
の性能に影響を与えない。その結果、本発明の増幅器の
反射率は最低次モードの反射率によってのみ設定される
。高次モードのこの減衰は、導波路が２以上の空間モー
ドを容認する従来の傾斜面形増幅器と対照的である。従
来の傾斜面は最低次モードに対して非常に低い反射率を
生ずることが可能であるけれども、高次の導波路モード
に対して非常に高い反射率を通常有しており、それによ
り、従来の傾斜ストライプ形増幅器が実現する比較的低
い性能が説明できることに注意されたい。
、（１）最低次の空間モードのみの増幅を可能にする幾
何学的配置と（２）大きなスポット寸法という設計上の
特徴と、角度配向された増幅器の上述の利益とを組み合
わせることにより実現する。この第１の特徴は、最低次
の空間モードで導波路を進行する光が増幅されるととも
に高次モードで進行するいずれの光も導波路がこれら高
次モードを伝搬しないよう設計されているので急速に減
衰せられるよう増幅器が動作するのを可能にする。最低
次モードによる光が面１１に当るとき、大部分の光（〜
６６％）がエアギャップ３０の方へ出射し光検出器４０
により検出される。増幅導波路の方へと反射せられる残
余の３４％の光は種々のモードから構成されているが、
導波路は唯一つの空間モードだけを許容するよう設計さ
れているので、最低次のモードを除き、他のいずれのモ
ードに散乱される光も急速に減衰せられそれゆえ増幅器
の性能に影響を与えない。その結果、本発明の増幅器の
反射率は最低次モードの反射率によってのみ設定される
。高次モードのこの減衰は、導波路が２以上の空間モー
ドを容認する従来の傾斜面形増幅器と対照的である。従
来の傾斜面は最低次モードに対して非常に低い反射率を
生ずることが可能であるけれども、高次の導波路モード
に対して非常に高い反射率を通常有しており、それによ
り、従来の傾斜ストライプ形増幅器が実現する比較的低
い性能が説明できることに注意されたい。
【００２０】高次モードを抑制する増幅器の反射率は、
１９８９年発行の雑誌 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇ
ｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第７巻、３３６
頁所載のＭａｒｃｕｓｅ による理論研究で示されて
いるように、リッジ導波路などの大きなスポット寸法を
有する導波路を使用することにより、１０−４以下に減
ずることができる。
１９８９年発行の雑誌 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇ
ｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第７巻、３３６
頁所載のＭａｒｃｕｓｅ による理論研究で示されて
いるように、リッジ導波路などの大きなスポット寸法を
有する導波路を使用することにより、１０−４以下に減
ずることができる。
【００２１】第２図の本発明によるデバイスの一実施例
においては、増幅器はリッジ幅が２．７５ミクロンで結
晶面から７°の角度で配向されたリッジ導波路として制
作されよう。リッジ部は、ｐ 型ＩｎＰ から構成され
、リッジ部の下方には、１．０６ミクロンの波長を有す
るＩｎＧａＡｓＰ から成るいわゆるストップエッチ層
とこれに続く１．３１ ミクロンの波長を有するＩｎ
ＧａＡｓＰ の活性層とされよう。これら２層の厚さは
それぞれ、単一の空間モード性能を保証するのに十分な
厚さの０．１５ミクロンおよび０．２５ミクロンである
。高速の光検出器がウエファの領域をエッチングしそし
てアンドープドＩｎＧａＡｓを再成長することにより形
成できよう。エアギャップはリッジと再成長ＩｎＧａＡ
ｓとの間に幅２ミクロンまで且つ活性層の下に十分な深
さまでエッチングが行なわれよう。高速光検出器はＩｎ
ＧａＡｓの小領域を順次金属化しそしてメサ構造体へエ
ッチングして、デバイス容量を減ずることにより完成で
きよう。
においては、増幅器はリッジ幅が２．７５ミクロンで結
晶面から７°の角度で配向されたリッジ導波路として制
作されよう。リッジ部は、ｐ 型ＩｎＰ から構成され
、リッジ部の下方には、１．０６ミクロンの波長を有す
るＩｎＧａＡｓＰ から成るいわゆるストップエッチ層
とこれに続く１．３１ ミクロンの波長を有するＩｎ
ＧａＡｓＰ の活性層とされよう。これら２層の厚さは
それぞれ、単一の空間モード性能を保証するのに十分な
厚さの０．１５ミクロンおよび０．２５ミクロンである
。高速の光検出器がウエファの領域をエッチングしそし
てアンドープドＩｎＧａＡｓを再成長することにより形
成できよう。エアギャップはリッジと再成長ＩｎＧａＡ
ｓとの間に幅２ミクロンまで且つ活性層の下に十分な深
さまでエッチングが行なわれよう。高速光検出器はＩｎ
ＧａＡｓの小領域を順次金属化しそしてメサ構造体へエ
ッチングして、デバイス容量を減ずることにより完成で
きよう。
【００２２】上述の実施例は単なる例示であり、当業者
であれば本発明の技術思想から逸脱することなく種々の
修正が可能である。たとえば、ＧａＡｓなどまったく異
なる材料系が種々の波長で動作する前置増幅器を作るの
に使用できよう。さらに、（傾斜は依然として必要であ
るけれども）大きなスポット寸法と単一空間モードを有
する反転リブ導波路がリッジ導波路の代わりに使用でき
る。 ヘテロ接合光検出器など高速光検出器が、ＩｎＧａＡｓ
の何らの再成長も必要とされずに製造可能である。加え
て、上述したように、増幅器と光検出器との間のギャッ
プはエアギャップである必要はなくポリイミドなどのい
ずれの電気的に絶縁性の材料とすることもできる。
であれば本発明の技術思想から逸脱することなく種々の
修正が可能である。たとえば、ＧａＡｓなどまったく異
なる材料系が種々の波長で動作する前置増幅器を作るの
に使用できよう。さらに、（傾斜は依然として必要であ
るけれども）大きなスポット寸法と単一空間モードを有
する反転リブ導波路がリッジ導波路の代わりに使用でき
る。 ヘテロ接合光検出器など高速光検出器が、ＩｎＧａＡｓ
の何らの再成長も必要とされずに製造可能である。加え
て、上述したように、増幅器と光検出器との間のギャッ
プはエアギャップである必要はなくポリイミドなどのい
ずれの電気的に絶縁性の材料とすることもできる。
【００２３】好ましくはエアギャップである電気絶縁性
および光透過性隔離帯域により光検出帯域から電気的に
隔離された大きなスポット寸法および単一横モード傾斜
ストライプ型リッジ導波増幅器を使用した新規なモノリ
シック集積光前置増幅器について説明した。角度づけら
れた導波増幅器は、増幅器と検出器との間に、屈折率整
合再成長隔離帯域の形成または面の反射防止用被着物を
必要とすることなく、非常に低い面反射率を実現する。 その結果、本発明は、増幅器と検出器との間に良好な電
気的な隔離を与えるとともに、信頼性があり且つパッケ
ージング費用の安い簡単な構造体でもって複雑な処理が
回避される。
および光透過性隔離帯域により光検出帯域から電気的に
隔離された大きなスポット寸法および単一横モード傾斜
ストライプ型リッジ導波増幅器を使用した新規なモノリ
シック集積光前置増幅器について説明した。角度づけら
れた導波増幅器は、増幅器と検出器との間に、屈折率整
合再成長隔離帯域の形成または面の反射防止用被着物を
必要とすることなく、非常に低い面反射率を実現する。 その結果、本発明は、増幅器と検出器との間に良好な電
気的な隔離を与えるとともに、信頼性があり且つパッケ
ージング費用の安い簡単な構造体でもって複雑な処理が
回避される。
【図１】従来の進行波増幅器の種々の値の単一パス利得
および反射率について波長の関数としての利得を図示す
るグラフ図である。
および反射率について波長の関数としての利得を図示す
るグラフ図である。
【図２】本発明の一実施例によるモノリシック集積され
たリッジ導波路半導体光前置増幅器の斜視図である。
たリッジ導波路半導体光前置増幅器の斜視図である。
１０ モノリシック集積リッジ導波路半導体光前置増
幅器 １０´、 １１´、１２、１３ 利得対波長曲線２０
単一横モード傾斜ストライプ型リッジ導波増幅器３
０ 隔離帯域（好ましくはエアギャップ）４０ 半
導体光検出器
幅器 １０´、 １１´、１２、１３ 利得対波長曲線２０
単一横モード傾斜ストライプ型リッジ導波増幅器３
０ 隔離帯域（好ましくはエアギャップ）４０ 半
導体光検出器
Claims (12)
- 【請求項１】増幅器を通る結晶面に関してある角度で配
向された大きなスポット寸法の単一横モード形導波増幅
器を備えた増幅帯域と、増幅光を検出する光検出帯域と
、この増幅帯域と光検出帯域との間に介在するエアギャ
ップの電気絶縁性の隔離帯域とを備えたモノリシック集
積された光前置増幅器。 - 【請求項２】前記増幅帯域は、前記結晶面から７°の角
度に配向されたリッジ導波路を含む請求項１の光前置増
幅器。 - 【請求項３】前記リッジ導波路は、約１．３１ミクロン
の波長の光を放射するＩｎＧａＡｓＰ の活性層を含む
請求項２の光前置増幅器。 - 【請求項４】前記光検出帯域は光検出器を含む請求項１
の光前置増幅器。 - 【請求項５】前記光検出器は再成長ＩｎＧａＡｓから構
成された請求項４の光前置増幅器。 - 【請求項６】前記エアギャップの隔離帯域は、前記リッ
ジ導波路の活性層の下にある深さと２ミクロンの幅とを
有する請求項３の光前置増幅器。 - 【請求項７】増幅器を通る結晶面に関してある角度で配
向された大きなスポット寸法の単一横モード形導波増幅
器を備えた増幅帯域と、増幅光を検出する光検出帯域と
、この増幅帯域と光検出帯域との間に介在する光透過性
で電気絶縁性の隔離帯域とを備えたモノリシック集積さ
れた光前置増幅器。 - 【請求項８】前記増幅帯域は、前記結晶面から７°の角
度に配向されたリッジ導波路を含む請求項７の光前置増
幅器。 - 【請求項９】前記リッジ導波路は、約１．３１ミクロン
の波長の光を放射するＩｎＧａＡｓＰ の活性層を含む
請求項８の光前置増幅器。 - 【請求項１０】前記光検出帯域は光検出器を含む請求項
７の光前置増幅器。 - 【請求項１１】前記光検出器は再成長ＩｎＧａＡｓから
構成された請求項１０の光前置増幅器。 - 【請求項１２】前記隔離帯域は、前記リッジ導波路の活
性層の下にある深さと２ミクロンの幅とを有する請求項
９の光前置増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US557276 | 1990-07-24 | ||
| US07/557,276 US5069561A (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Monolithically integrated ridge waveguide semiconductor optical preamplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233761A true JPH04233761A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=24224753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3205677A Withdrawn JPH04233761A (ja) | 1990-07-24 | 1991-07-23 | モノリシック集積リッジ導波路半導体光前置増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069561A (ja) |
| EP (1) | EP0468387A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04233761A (ja) |
| CA (1) | CA2046742A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4142340A1 (de) * | 1991-12-20 | 1993-06-24 | Siemens Ag | Optoelektronischer ic |
| US5299057A (en) * | 1992-10-29 | 1994-03-29 | Gte Laboratories Incorporated | Monolithically integrated optical amplifier and photodetector tap |
| US5355386A (en) * | 1992-11-17 | 1994-10-11 | Gte Laboratories Incorporated | Monolithically integrated semiconductor structure and method of fabricating such structure |
| US6090635A (en) * | 1992-11-17 | 2000-07-18 | Gte Laboratories Incorporated | Method for forming a semiconductor device structure having a laser portion |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186986A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-01 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | モニタ付分布帰還形半導体レ−ザ |
| GB8406432D0 (en) * | 1984-03-12 | 1984-04-18 | British Telecomm | Semiconductor devices |
| JPS62188393A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-17 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| US4895615A (en) * | 1988-03-09 | 1990-01-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Monolithic fabrication techniques for front face optoelectronic couplers and/or optical components including ridge structured waveguides |
| US4847665A (en) * | 1988-03-31 | 1989-07-11 | Northern Telecom Limited | Monolithic integration of optoelectronic and electronic devices |
| US4872180A (en) * | 1989-06-16 | 1989-10-03 | Gte Laboratories Incorporated | Method for reducing facet reflectivities of semiconductor light sources and device thereof |
-
1990
- 1990-07-24 US US07/557,276 patent/US5069561A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-10 CA CA002046742A patent/CA2046742A1/en not_active Abandoned
- 1991-07-19 EP EP19910112195 patent/EP0468387A3/en not_active Withdrawn
- 1991-07-23 JP JP3205677A patent/JPH04233761A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0468387A2 (en) | 1992-01-29 |
| EP0468387A3 (en) | 1992-09-23 |
| US5069561A (en) | 1991-12-03 |
| CA2046742A1 (en) | 1992-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |