JPH04233783A - 光増幅器 - Google Patents
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- JPH04233783A JPH04233783A JP3213227A JP21322791A JPH04233783A JP H04233783 A JPH04233783 A JP H04233783A JP 3213227 A JP3213227 A JP 3213227A JP 21322791 A JP21322791 A JP 21322791A JP H04233783 A JPH04233783 A JP H04233783A
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
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- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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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】
【技術分野】本発明は、第１導電型基板を具える少なく
とも１つの半導体基体（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｂｏｄｙ）と、第１導電型の少なくとも１つの第１受動
層（ｐａｓｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ ）、第２の、反対の
導電型の第２受動層、および第１受動層と第２受動層の
間の１つの能動層と１つのｐｎ接合から構成された半導
体基体上に位置された少なくとも１つの半導体層構造と
を有する光増幅器に関連し、そこでは波長領域内の電磁
放射の増幅が能動層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）のス
トリップ形状増幅領域（ｓｔｒｉｐ−ｓｈａｐｅｄ ａ
ｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ）内のｐｎ
接合を通る順方向の十分高い電流強度で起こり、該能動
層は第１および第２受動層よりも大きな実効屈折率と、
増幅すべき放射に対する小さいバンドギャップを有し、
かつ直接バンド遷移を有しかつ異なる半導体材料の障壁
層により相互に分離された半導体材料の複数の量子井戸
層（ＱＷ層）を具え、かつそこで能動層の一部分を形成
する（ＱＷおよび障壁）層の一部分は引張応力を受け、
一方、ストリップ形状増幅領域は増幅すべき放射の入力
面および出力面として役立ちかつ低反射の端面により長
手方向に制限され、かつ第２受動層と基板が接続導体に
電気的に接続されている。
とも１つの半導体基体（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｂｏｄｙ）と、第１導電型の少なくとも１つの第１受動
層（ｐａｓｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ ）、第２の、反対の
導電型の第２受動層、および第１受動層と第２受動層の
間の１つの能動層と１つのｐｎ接合から構成された半導
体基体上に位置された少なくとも１つの半導体層構造と
を有する光増幅器に関連し、そこでは波長領域内の電磁
放射の増幅が能動層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）のス
トリップ形状増幅領域（ｓｔｒｉｐ−ｓｈａｐｅｄ ａ
ｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ ）内のｐｎ
接合を通る順方向の十分高い電流強度で起こり、該能動
層は第１および第２受動層よりも大きな実効屈折率と、
増幅すべき放射に対する小さいバンドギャップを有し、
かつ直接バンド遷移を有しかつ異なる半導体材料の障壁
層により相互に分離された半導体材料の複数の量子井戸
層（ＱＷ層）を具え、かつそこで能動層の一部分を形成
する（ＱＷおよび障壁）層の一部分は引張応力を受け、
一方、ストリップ形状増幅領域は増幅すべき放射の入力
面および出力面として役立ちかつ低反射の端面により長
手方向に制限され、かつ第２受動層と基板が接続導体に
電気的に接続されている。
【０００２】
【背景技術】そのような光増幅器はしばしば光通信技術
で使用されている。光ガラスファイバシステムのような
光通信システムにおいて、遠距離がしばしばブリッジさ
れなくてはならないことおよび／または大いに分岐され
た回線網が使用されなくてはならないことがある。しば
しば弱い光信号あるいは減衰された光信号が光増幅器に
よりその通路中で一度ないしは数回再生されなければな
らない。そのような能動増幅器では放射の増幅は能動層
で起こる。この増幅は、とりわけ種々のファクタ中で、
能動層の半導体材料の選択、ＱＷ層の厚さ、およびファ
ブリペロー（ＦＰ：Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ）共鳴（
それは順次端面の位置により決定される）に依存する波
長でその最大値を有している。例えば端面が反射防止層
により被覆されているという事実による低反射の端面の
お陰で、材料増幅度のみにより決定される比較的広帯域
な増幅プロフィル（ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒ
ｏｆｉｌｅ ）により進行波型の光増幅器が得られてい
る。ＭＱＷ能動層の使用は、より高い飽和パワー、より
大きな増幅帯域幅、改善された雑音指数、および高い飽
和利得のような主要な利点をさらに有している。
で使用されている。光ガラスファイバシステムのような
光通信システムにおいて、遠距離がしばしばブリッジさ
れなくてはならないことおよび／または大いに分岐され
た回線網が使用されなくてはならないことがある。しば
しば弱い光信号あるいは減衰された光信号が光増幅器に
よりその通路中で一度ないしは数回再生されなければな
らない。そのような能動増幅器では放射の増幅は能動層
で起こる。この増幅は、とりわけ種々のファクタ中で、
能動層の半導体材料の選択、ＱＷ層の厚さ、およびファ
ブリペロー（ＦＰ：Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ）共鳴（
それは順次端面の位置により決定される）に依存する波
長でその最大値を有している。例えば端面が反射防止層
により被覆されているという事実による低反射の端面の
お陰で、材料増幅度のみにより決定される比較的広帯域
な増幅プロフィル（ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒ
ｏｆｉｌｅ ）により進行波型の光増幅器が得られてい
る。ＭＱＷ能動層の使用は、より高い飽和パワー、より
大きな増幅帯域幅、改善された雑音指数、および高い飽
和利得のような主要な利点をさらに有している。
【０００３】そのような光増幅器は特願平第１−２５１
，６８５ 号（出願日１９８９．１０． ６）から既知
であり、それは日本特許抄録第１４巻、第２号（Ｅ−８
６８ ）、１９９０． １．８ 、頁７２に公開されか
つ発行された。既知の光増幅器はＧａ Ａｓ／ Ｉｎ
Ａｌ Ｇａ Ａｓ材料系で製造され、多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）能動層を用い、そこではＱＷ層は引張応力を受け
ている。引張応力のために、ＴＥ偏光放射の増幅プロフ
ィルとは異なる波長でその尖頭値を有するＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルはＴＥ偏光放射の増幅プロフィルのレ
ベルを損なって上昇している。（格子整合された）ＭＱ
Ｗ能動層に対して、ＴＥ偏光放射の増幅プロフィルはＴ
Ｍ偏光放射の増幅プロフィルよりも高い。このように、
引張応力の導入は入射放射の偏光の感度を低減する。あ
る点で、すなわち約０．６ ％の引張応力において、双
方の増幅プロフィルは同等に高いであろう。２つのプロ
フィルの交差点における波長に対して、増幅器は入射放
射の偏光に対して鈍感（ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ）で
あり、一方、増幅度はその尖頭値の近く、すなわち双方
のプロフィルの尖頭値の近くにある。ＴＭ偏光放射の増
幅プロフィルの上昇は能動層の部分を形成する層の半導
体材料の価電子帯の軽ホール（ＬＨ：ｌｉｇｈｔ ｈｏ
ｌｅｓ ）と重ホール（ＨＨ：ｈｅａｖｙ ｈｏｌｅｓ
）のエネルギレベルの位置の機械的応力の影響と結び
付けられ、引張応力は軽ホールのレベルが重ホールのレ
ベル近くになり、従ってＴＭモードがあまり不利ではな
いようになる。
，６８５ 号（出願日１９８９．１０． ６）から既知
であり、それは日本特許抄録第１４巻、第２号（Ｅ−８
６８ ）、１９９０． １．８ 、頁７２に公開されか
つ発行された。既知の光増幅器はＧａ Ａｓ／ Ｉｎ
Ａｌ Ｇａ Ａｓ材料系で製造され、多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）能動層を用い、そこではＱＷ層は引張応力を受け
ている。引張応力のために、ＴＥ偏光放射の増幅プロフ
ィルとは異なる波長でその尖頭値を有するＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルはＴＥ偏光放射の増幅プロフィルのレ
ベルを損なって上昇している。（格子整合された）ＭＱ
Ｗ能動層に対して、ＴＥ偏光放射の増幅プロフィルはＴ
Ｍ偏光放射の増幅プロフィルよりも高い。このように、
引張応力の導入は入射放射の偏光の感度を低減する。あ
る点で、すなわち約０．６ ％の引張応力において、双
方の増幅プロフィルは同等に高いであろう。２つのプロ
フィルの交差点における波長に対して、増幅器は入射放
射の偏光に対して鈍感（ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ）で
あり、一方、増幅度はその尖頭値の近く、すなわち双方
のプロフィルの尖頭値の近くにある。ＴＭ偏光放射の増
幅プロフィルの上昇は能動層の部分を形成する層の半導
体材料の価電子帯の軽ホール（ＬＨ：ｌｉｇｈｔ ｈｏ
ｌｅｓ ）と重ホール（ＨＨ：ｈｅａｖｙ ｈｏｌｅｓ
）のエネルギレベルの位置の機械的応力の影響と結び
付けられ、引張応力は軽ホールのレベルが重ホールのレ
ベル近くになり、従ってＴＭモードがあまり不利ではな
いようになる。
【０００４】既知の光増幅器の欠点は、交差点における
増幅度が相対的に高い電流で得られることである。対応
する相対的に高い電力消費が寿命を制限し、かつ偏光に
鈍感な波長における既知の増幅器の性能を制限する。
増幅度が相対的に高い電流で得られることである。対応
する相対的に高い電力消費が寿命を制限し、かつ偏光に
鈍感な波長における既知の増幅器の性能を制限する。
【０００５】
【発明の開示】本発明の目的は入射放射の偏光に鈍感で
あり、低電流で高い増幅度を有し、かつ製造が容易であ
る光増幅器を特に備えることである。本発明は増幅度を
得るために必要とされた電流が能動層に存在する機械的
応力により影響できるという認識に特に基づいている。
あり、低電流で高い増幅度を有し、かつ製造が容易であ
る光増幅器を特に備えることである。本発明は増幅度を
得るために必要とされた電流が能動層に存在する機械的
応力により影響できるという認識に特に基づいている。
【０００６】従って、冒頭の記事に記載されたような光
増幅器は、第２部分と今後呼ばれる能動層の部分を形成
する（ＱＷおよび障壁）層の別の部分が圧縮応力を受け
ることを特徴としている。交差点において増幅度を得る
ために必要な電流が引張応力の増大により低減できるこ
とが見いだされている。しかし、上述の値よりさらに引
張応力を増大することはＴＥ偏光放射の増幅プロフィル
のレベルを損なってＴＭ偏光放射の増幅プロフィルを上
昇しよう。このように、そのような増大は偏光鈍感性を
減少しよう。第２の部分に存在する本発明による圧縮応
力は、増幅領域の関連部分において、ＴＥ偏光放射の増
幅プロフィルがＴＭ偏光放射の増幅プロフィルを損ない
がちであるが、一方、増幅度もまた応力の無い状態に比
較して低い電流で得られる。このように、ＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルは双方の増幅プロフィルがほぼ同じレ
ベルにある前に第１部分の引張応力の一層の増大により
さらに上昇できる。このように本発明による増幅器にお
いて、増幅器が入射放射の偏光に鈍感である交差点にお
ける増幅度もまた増大され、かつ同じ増幅度が低電流で
得ることができる。このようにして、本発明により寿命
と増幅器の性能が改善される。
増幅器は、第２部分と今後呼ばれる能動層の部分を形成
する（ＱＷおよび障壁）層の別の部分が圧縮応力を受け
ることを特徴としている。交差点において増幅度を得る
ために必要な電流が引張応力の増大により低減できるこ
とが見いだされている。しかし、上述の値よりさらに引
張応力を増大することはＴＥ偏光放射の増幅プロフィル
のレベルを損なってＴＭ偏光放射の増幅プロフィルを上
昇しよう。このように、そのような増大は偏光鈍感性を
減少しよう。第２の部分に存在する本発明による圧縮応
力は、増幅領域の関連部分において、ＴＥ偏光放射の増
幅プロフィルがＴＭ偏光放射の増幅プロフィルを損ない
がちであるが、一方、増幅度もまた応力の無い状態に比
較して低い電流で得られる。このように、ＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルは双方の増幅プロフィルがほぼ同じレ
ベルにある前に第１部分の引張応力の一層の増大により
さらに上昇できる。このように本発明による増幅器にお
いて、増幅器が入射放射の偏光に鈍感である交差点にお
ける増幅度もまた増大され、かつ同じ増幅度が低電流で
得ることができる。このようにして、本発明により寿命
と増幅器の性能が改善される。
【０００７】第１実施例において、引張応力と圧縮応力
は双方とも非常に高く、従ってＴＭ偏光放射の増幅プロ
フィルの尖頭値はＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭
値にほぼ等しい。この実施例において、双方の増幅プロ
フィルの交差点の増幅度はＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルの双方の尖頭値に近い。このように、
交差点において、偏光鈍感性は低電流における高い増幅
度と結び付けられている。第１および第２部分の所望の
引張応力と圧縮応力は障壁層に所望の応力を導入するこ
とにより得られるが、しかし第１および第２部分のＱＷ
層が引張応力と圧縮応力を備えることが好ましい。この
ことは関連セクションに近い層に反対符号の応力を導入
することにより実現できる。基板よりも小さい格子定数
を有するＱＷ層を半導体材料が選択することにより第１
部分の引張応力が実現されることが好ましい。このこと
は特に３元あるいは４元半導体材料の場合に、適当な組
成を取ることで簡単に行うことができる。
は双方とも非常に高く、従ってＴＭ偏光放射の増幅プロ
フィルの尖頭値はＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭
値にほぼ等しい。この実施例において、双方の増幅プロ
フィルの交差点の増幅度はＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルの双方の尖頭値に近い。このように、
交差点において、偏光鈍感性は低電流における高い増幅
度と結び付けられている。第１および第２部分の所望の
引張応力と圧縮応力は障壁層に所望の応力を導入するこ
とにより得られるが、しかし第１および第２部分のＱＷ
層が引張応力と圧縮応力を備えることが好ましい。この
ことは関連セクションに近い層に反対符号の応力を導入
することにより実現できる。基板よりも小さい格子定数
を有するＱＷ層を半導体材料が選択することにより第１
部分の引張応力が実現されることが好ましい。このこと
は特に３元あるいは４元半導体材料の場合に、適当な組
成を取ることで簡単に行うことができる。
【０００８】基板よりも大きい格子定数を有するＱＷ層
の半導体材料を材料として選択することにより得られる
第２部分の圧縮応力に対して同じことが適用される。 （基板に対するＱＷ層の）格子定数のある種の偏移から
生じる応力の程度はＱＷ層の数とそれらの厚さ、ならび
に障壁層の厚さと格子定数に依存している。好ましい実
施例では、引張応力と圧縮応力を持つＱＷ層の部分は１
スタックのＱＷ層内で実現され、ここで引張応力を持つ
ＱＷ層と圧縮応力を持つＱＷ層および２つのＱＷ層間の
格子整合障壁層が交互に備えられている。この実施例は
非常に容易に作成され、大きな利点を持っている。
の半導体材料を材料として選択することにより得られる
第２部分の圧縮応力に対して同じことが適用される。 （基板に対するＱＷ層の）格子定数のある種の偏移から
生じる応力の程度はＱＷ層の数とそれらの厚さ、ならび
に障壁層の厚さと格子定数に依存している。好ましい実
施例では、引張応力と圧縮応力を持つＱＷ層の部分は１
スタックのＱＷ層内で実現され、ここで引張応力を持つ
ＱＷ層と圧縮応力を持つＱＷ層および２つのＱＷ層間の
格子整合障壁層が交互に備えられている。この実施例は
非常に容易に作成され、大きな利点を持っている。
【０００９】もし双方の部分がＱＷ層と障壁層の別々の
スタック内にあるなら別の好ましい実施例が得られ、そ
のスタックは異なる面に隣接する増幅領域の部分内に位
置される。双方の部分が別々の電流源を備えることがで
きるから、双方の部分内の増幅度が独立に調整できるこ
とは別の利点である。本発明による増幅器が１．３ か
ら１．５ μｍの波長領域に対応するＩｎ Ｐ／ Ｉｎ
Ｇａ Ａｓ／Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ材料系により実現
されることが好ましい。本発明により、かつＩｎ Ｐ／
Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ材料系で実現された光増幅器は
、例えば、２つの受動Ｉｎ Ｐ層の間およびＩｎ Ｇａ
Ａｓ Ｐの２つの分離クラッド層の間に、引張応力を
受けたＩｎ Ｇａ Ａｓ の６個のＱＷ層の第１部分を
持ち、かつ約１０ｎｍの厚さを持つＩｎ Ｐ基板を具え
、それらは８２％のインジウム量と４０％のひ素量を持
ち、かつ少なくとも５ｎｍが好ましい（例えば１０ｎｍ
の）厚さを持つＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ障壁層により近傍
のＱＷ層から分離されている。この増幅器は圧縮応力を
受けかつ約３ｎｍの厚さを持つ６個のＱＷ層の第２部分
を同様に含んでいる。第１および第２部分はＱＷ層と障
壁層の単一スタック内でインターリーブあるいは分離す
るよう位置決めでき、あるいはお互いの次に位置してい
る異なるスタックに位置決めできる。
スタック内にあるなら別の好ましい実施例が得られ、そ
のスタックは異なる面に隣接する増幅領域の部分内に位
置される。双方の部分が別々の電流源を備えることがで
きるから、双方の部分内の増幅度が独立に調整できるこ
とは別の利点である。本発明による増幅器が１．３ か
ら１．５ μｍの波長領域に対応するＩｎ Ｐ／ Ｉｎ
Ｇａ Ａｓ／Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ材料系により実現
されることが好ましい。本発明により、かつＩｎ Ｐ／
Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ材料系で実現された光増幅器は
、例えば、２つの受動Ｉｎ Ｐ層の間およびＩｎ Ｇａ
Ａｓ Ｐの２つの分離クラッド層の間に、引張応力を
受けたＩｎ Ｇａ Ａｓ の６個のＱＷ層の第１部分を
持ち、かつ約１０ｎｍの厚さを持つＩｎ Ｐ基板を具え
、それらは８２％のインジウム量と４０％のひ素量を持
ち、かつ少なくとも５ｎｍが好ましい（例えば１０ｎｍ
の）厚さを持つＩｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ障壁層により近傍
のＱＷ層から分離されている。この増幅器は圧縮応力を
受けかつ約３ｎｍの厚さを持つ６個のＱＷ層の第２部分
を同様に含んでいる。第１および第２部分はＱＷ層と障
壁層の単一スタック内でインターリーブあるいは分離す
るよう位置決めでき、あるいはお互いの次に位置してい
る異なるスタックに位置決めできる。
【００１０】Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ＱＷ層を持つ第１部分
の適当な引張応力は約１〜１．５ ％のＩｎ Ｐ基板と
比較された格子定数の相対偏差において近似的に達成さ
れる。約５３％（ここでＩｎ Ｇａ Ａｓ の格子定数
はＩｎ Ｐの格子定数に等しくなる）の代わりに約３５
％にインジウム量を選ぶことによりこの偏差は実現され
る。Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ＱＷ層を含んでいるが厚さが３
ｎｍである第２部分の適当な圧縮応力が、約１〜１．５
％のＩｎ Ｐの基板（これはインジウム量を約７０％
に選ぶことにより実現される）と比較された格子定数の
相対偏差において近似的に達成される。ＱＷ層の厚さの
差は組成の変化の結果としてこの場合にはＩｎ Ｇａ
Ａｓ のバンドギャップの変化を特に補償することを目
的とし、一層のインジウムはバンドギャップを減少し、
ＱＷ層の小さい厚さはバンドギャップを再び増大する。 このようにして、増幅領域の双方の部分で増幅度が最大
である波長ができる限り同じであることが達成される。 現在の例では、この波長は約１．５ μｍである。
の適当な引張応力は約１〜１．５ ％のＩｎ Ｐ基板と
比較された格子定数の相対偏差において近似的に達成さ
れる。約５３％（ここでＩｎ Ｇａ Ａｓ の格子定数
はＩｎ Ｐの格子定数に等しくなる）の代わりに約３５
％にインジウム量を選ぶことによりこの偏差は実現され
る。Ｉｎ Ｇａ Ａｓ ＱＷ層を含んでいるが厚さが３
ｎｍである第２部分の適当な圧縮応力が、約１〜１．５
％のＩｎ Ｐの基板（これはインジウム量を約７０％
に選ぶことにより実現される）と比較された格子定数の
相対偏差において近似的に達成される。ＱＷ層の厚さの
差は組成の変化の結果としてこの場合にはＩｎ Ｇａ
Ａｓ のバンドギャップの変化を特に補償することを目
的とし、一層のインジウムはバンドギャップを減少し、
ＱＷ層の小さい厚さはバンドギャップを再び増大する。 このようにして、増幅領域の双方の部分で増幅度が最大
である波長ができる限り同じであることが達成される。 現在の例では、この波長は約１．５ μｍである。
【００１１】本発明による増幅器の双方の変動は偏光に
対して全くあるいは実質的に敏感でなく、かつ低電流強
度で高い増幅度を有している。引張応力と圧縮応力を持
つ部分はお互いに隣接して置かれ、それらが端面にお互
いに隣接する増幅領域の２つの部分に位置決めされるこ
とが好ましい。これらの部分は直接に、あるいは少なく
とも実質的に直接横方向に相互接続でき、あるいは放射
誘導中間層（ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｇｕｉｄｉｎｇ ｉ
ｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｌａｙｅｒ）を介してそのよ
うにされ、従って増幅器に入射する放射は主として増幅
領域のＴＥ増幅部分から主として増幅領域のＴＭ増幅部
分に効率的に導かれる。その場合の増幅領域の双方の部
分は、引張応力と圧縮応力を受ける部分の上に位置され
ている第２受動層の部分に備えられた接続導体を具える
分離電源を有している。基板上の接続導体は双方の部分
に共通である。もし接続導体と第２受動層との間に接触
層が使用されるなら、この接触層は２つの部分の間の遷
移領域で電流分離を促進する溝を具える。１つの変形に
おいて、溝が表面から能動層を越えて延在している。引
張応力と圧縮応力をそれぞれ有する能動層の部分間に効
率的な光結合のために溝手段が備えられている。別の実
施例では、溝が基板を越えて延在し、かつ増幅器は各々
が半導体基体の分離部分を具えるＴＥモードとＴＭモー
ドの２つの分離したサブ副増幅器を本質的に具えている
。
対して全くあるいは実質的に敏感でなく、かつ低電流強
度で高い増幅度を有している。引張応力と圧縮応力を持
つ部分はお互いに隣接して置かれ、それらが端面にお互
いに隣接する増幅領域の２つの部分に位置決めされるこ
とが好ましい。これらの部分は直接に、あるいは少なく
とも実質的に直接横方向に相互接続でき、あるいは放射
誘導中間層（ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｇｕｉｄｉｎｇ ｉ
ｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｌａｙｅｒ）を介してそのよ
うにされ、従って増幅器に入射する放射は主として増幅
領域のＴＥ増幅部分から主として増幅領域のＴＭ増幅部
分に効率的に導かれる。その場合の増幅領域の双方の部
分は、引張応力と圧縮応力を受ける部分の上に位置され
ている第２受動層の部分に備えられた接続導体を具える
分離電源を有している。基板上の接続導体は双方の部分
に共通である。もし接続導体と第２受動層との間に接触
層が使用されるなら、この接触層は２つの部分の間の遷
移領域で電流分離を促進する溝を具える。１つの変形に
おいて、溝が表面から能動層を越えて延在している。引
張応力と圧縮応力をそれぞれ有する能動層の部分間に効
率的な光結合のために溝手段が備えられている。別の実
施例では、溝が基板を越えて延在し、かつ増幅器は各々
が半導体基体の分離部分を具えるＴＥモードとＴＭモー
ドの２つの分離したサブ副増幅器を本質的に具えている
。
【００１２】ＱＷ層の数と上側におけるこれらの層の不
整合は合成応力の緩和の生起、生起する（望ましくない
）欠陥および転位により制限される。実際に使用されて
いる経験則によると、厚さと、基板に対する層の格子定
数の偏差との積は約２０ｎｍ＊％より小さくなければな
らない。基板に対する格子定数の最小の所要偏差は約０
．６ ％である。従って、そのような（量子井戸）層の
厚さは３０ｎｍすなわち３００ Åより小さいことが好
ましい。ＭＱＷ能動層の場合に実際になお使用されてい
るＭＱＷの全厚さは同様な態様で制限されている。
整合は合成応力の緩和の生起、生起する（望ましくない
）欠陥および転位により制限される。実際に使用されて
いる経験則によると、厚さと、基板に対する層の格子定
数の偏差との積は約２０ｎｍ＊％より小さくなければな
らない。基板に対する格子定数の最小の所要偏差は約０
．６ ％である。従って、そのような（量子井戸）層の
厚さは３０ｎｍすなわち３００ Åより小さいことが好
ましい。ＭＱＷ能動層の場合に実際になお使用されてい
るＭＱＷの全厚さは同様な態様で制限されている。
【００１３】本発明を２つの実施例を参照しかつ添付図
面によりさらに詳しく説明する。図面は略図であり、ス
ケール通りに描かれておらず、特に厚さ方向の寸法は明
確さのために強く誇張されている。種々の図面で対応す
る部分には一般に同じ参照記号が与えられている。
面によりさらに詳しく説明する。図面は略図であり、ス
ケール通りに描かれておらず、特に厚さ方向の寸法は明
確さのために強く誇張されている。種々の図面で対応す
る部分には一般に同じ参照記号が与えられている。
【００１４】
【実施例】図１は本発明による第１の実施例の光増幅器
の部分斜視・部分断面図を線図的に示し、一方、図２は
図１の光増幅器の図１の線ＩＩ−ＩＩで取られた断面図
を線図的に示している。このデバイスは第１の、ここで
はｎ導電型でありかつＩｎ Ｐ（例えば５×１０１８原
子／ｃｍ３のドーピング） からなり、かつその上に位
置された層構造の基板１を具える半導体基体を有してい
る。この層構造は第１受動層を形成するｎ導電型バッフ
ァ層１Ａ、この場合にはｎ導電型でありかつＩｎ ｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ１−ｙ （ｘ＝０．８２および
ｙ＝０．４０）である上記の第１部分の第１分離クラッ
ディング層２、第１分離クラッディング層２と同じ特性
を有する第２分離クラッディング層５、第２の反対の導
電型（ここではｐ導電型）でありかつＩｎ Ｐからなる
第２受動層３，６、上記の第２の導電型（ここではｐ導
電型）でありかつＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ１
−ｙ（ｘ＝０．７３およびｙ＝０．６０）からなる接触
層１３、および受動層１Ａと３，６の間の能動層４（そ
れはこの例では分離クラッディング層２と５の間に位置
されている）を具えている。能動層４（図３の詳細な断
面も見られたい）は複数の、この場合には１２個の量子
井戸を具え、その（ＱＷ）層の第１部分は引張応力を受
け、かつこの例ではＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ
１−ｙ（ｘ＝０．３５）でありかつ約１０ｎｍの厚さを
有している直接バンド遷移を持つ半導体材料の６個のＱ
Ｗ層４Ａ具え、それらはこの例ではＩｎ ｘ Ｇａ１−
ｘＡｓ ｙ Ｐ１−ｙ（ｘ＝０．８２およびＹ＝０．４
０）でありかつ約１０ｎｍの厚さを持つ異なる半導体材
料の障壁層４Ｃにより相互に分離されている。
の部分斜視・部分断面図を線図的に示し、一方、図２は
図１の光増幅器の図１の線ＩＩ−ＩＩで取られた断面図
を線図的に示している。このデバイスは第１の、ここで
はｎ導電型でありかつＩｎ Ｐ（例えば５×１０１８原
子／ｃｍ３のドーピング） からなり、かつその上に位
置された層構造の基板１を具える半導体基体を有してい
る。この層構造は第１受動層を形成するｎ導電型バッフ
ァ層１Ａ、この場合にはｎ導電型でありかつＩｎ ｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ１−ｙ （ｘ＝０．８２および
ｙ＝０．４０）である上記の第１部分の第１分離クラッ
ディング層２、第１分離クラッディング層２と同じ特性
を有する第２分離クラッディング層５、第２の反対の導
電型（ここではｐ導電型）でありかつＩｎ Ｐからなる
第２受動層３，６、上記の第２の導電型（ここではｐ導
電型）でありかつＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ１
−ｙ（ｘ＝０．７３およびｙ＝０．６０）からなる接触
層１３、および受動層１Ａと３，６の間の能動層４（そ
れはこの例では分離クラッディング層２と５の間に位置
されている）を具えている。能動層４（図３の詳細な断
面も見られたい）は複数の、この場合には１２個の量子
井戸を具え、その（ＱＷ）層の第１部分は引張応力を受
け、かつこの例ではＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ ｙ Ｐ
１−ｙ（ｘ＝０．３５）でありかつ約１０ｎｍの厚さを
有している直接バンド遷移を持つ半導体材料の６個のＱ
Ｗ層４Ａ具え、それらはこの例ではＩｎ ｘ Ｇａ１−
ｘＡｓ ｙ Ｐ１−ｙ（ｘ＝０．８２およびＹ＝０．４
０）でありかつ約１０ｎｍの厚さを持つ異なる半導体材
料の障壁層４Ｃにより相互に分離されている。
【００１５】受動層１Ａと３，６の厚さは約１μｍであ
り、かつそれらのドーピング濃度は約５×１０１７から
１×１０１８原子／ｃｍ３ である。分離クラッディン
グ層２と５は約８０ｎｍの厚さであり、かつ故意にドー
プされておらず、それはわずかにｎ型であることを意味
している。わずかにｎ型であることはまた実際にＱＷ層
４Ａと障壁層４Ｃについても真である。しかし故意にド
ープされていない層２，５および４Ｃはまたｎ型ドーピ
ングを有することを許容されている。接触層１３は約０
．５ μｍの厚さであり、かつ約１０１９原子／ｃｍ３
のドーピング濃度を有している。さらに、上記の層構造
は受動層２と３，６の間にｐｎ接合２６を具え、それは
この例ではＰ型層３に隣接している。ｐｎ接合２６を通
して順方向に十分強い電流（ｉ）が存在するなら、電磁
放射（Ｉ）の増幅がある波長で能動層４のストリップ形
状増幅領域内で起こる。ここで能動層４は増幅すべき放
射Ｉに対して大きな実効屈折率と、第１受動層１Ａおよ
び第２受動層３，６よりも狭いバンドギャップを有して
いる。その幅が図１に「ａ」によって示されているスト
リップ形状の増幅領域は低反射の端面７と８によって限
られ、それは実際には能動層４に垂直であり、かつ増幅
すべき放射Ｉの入力面と出力面として役立ち、それはそ
の端面がせいぜい約１％、好ましくは０．１ ％の関連
波長領域に対する反射係数を有する反射防止層９の存在
のためである。第２受動層３と基板１は金属層１６と１
７の形状の接続導体に電気的に接続され、それを通して
電流ｉが順方向にｐｎ接合６に供給できる。
り、かつそれらのドーピング濃度は約５×１０１７から
１×１０１８原子／ｃｍ３ である。分離クラッディン
グ層２と５は約８０ｎｍの厚さであり、かつ故意にドー
プされておらず、それはわずかにｎ型であることを意味
している。わずかにｎ型であることはまた実際にＱＷ層
４Ａと障壁層４Ｃについても真である。しかし故意にド
ープされていない層２，５および４Ｃはまたｎ型ドーピ
ングを有することを許容されている。接触層１３は約０
．５ μｍの厚さであり、かつ約１０１９原子／ｃｍ３
のドーピング濃度を有している。さらに、上記の層構造
は受動層２と３，６の間にｐｎ接合２６を具え、それは
この例ではＰ型層３に隣接している。ｐｎ接合２６を通
して順方向に十分強い電流（ｉ）が存在するなら、電磁
放射（Ｉ）の増幅がある波長で能動層４のストリップ形
状増幅領域内で起こる。ここで能動層４は増幅すべき放
射Ｉに対して大きな実効屈折率と、第１受動層１Ａおよ
び第２受動層３，６よりも狭いバンドギャップを有して
いる。その幅が図１に「ａ」によって示されているスト
リップ形状の増幅領域は低反射の端面７と８によって限
られ、それは実際には能動層４に垂直であり、かつ増幅
すべき放射Ｉの入力面と出力面として役立ち、それはそ
の端面がせいぜい約１％、好ましくは０．１ ％の関連
波長領域に対する反射係数を有する反射防止層９の存在
のためである。第２受動層３と基板１は金属層１６と１
７の形状の接続導体に電気的に接続され、それを通して
電流ｉが順方向にｐｎ接合６に供給できる。
【００１６】本発明によると、この例ではすべてＱＷ層
４Ｂである能動層の部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の第２の部分は圧縮応力を受けている。層４Ａと
４Ｂの存在により、本発明による増幅器の偏光感度は減
少し、一方、適当な増幅度を得るのに必要な電流は減少
される。この例では、これは半導体材料がこの例ではＩ
ｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （ｘ＝０．７０）であり、そ
の格子定数が基板（この例ではＩｎ Ｐ）の格子定数よ
り大きい格子定数であるＱＷ層４Ｂを取ることで実現さ
れる。第１部分と第２部分の引張応力と圧縮応力はそれ
ぞれこの例では非常に高く、ＴＭ偏光放射の増幅プロフ
ィルの尖頭値はＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値
にほぼ等しい。このようにして、双方の増幅プロフィル
がお互いに交差する点における増幅度は双方の尖頭値に
近い。この点において、この例の光増幅器は偏光にほぼ
鈍感であり、かつ相対的に大きい引張応力と圧縮応力に
より、増幅度が相対的に低い電流で得られる。
４Ｂである能動層の部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の第２の部分は圧縮応力を受けている。層４Ａと
４Ｂの存在により、本発明による増幅器の偏光感度は減
少し、一方、適当な増幅度を得るのに必要な電流は減少
される。この例では、これは半導体材料がこの例ではＩ
ｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （ｘ＝０．７０）であり、そ
の格子定数が基板（この例ではＩｎ Ｐ）の格子定数よ
り大きい格子定数であるＱＷ層４Ｂを取ることで実現さ
れる。第１部分と第２部分の引張応力と圧縮応力はそれ
ぞれこの例では非常に高く、ＴＭ偏光放射の増幅プロフ
ィルの尖頭値はＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値
にほぼ等しい。このようにして、双方の増幅プロフィル
がお互いに交差する点における増幅度は双方の尖頭値に
近い。この点において、この例の光増幅器は偏光にほぼ
鈍感であり、かつ相対的に大きい引張応力と圧縮応力に
より、増幅度が相対的に低い電流で得られる。
【００１７】このようにして構成された能動層は、増幅
すべき放射（Ｉ）の波長（λ）の関数としての増幅度（
ｇ）を図４に示すように生じる。増幅プロフィル４１は
増幅すべき放射のＴＭ偏光部分の増幅度を示している。 増幅プロフィル４２はＴＥ偏光部分の増幅度を示してい
る。適当な値の引張応力と圧縮応力の存在のお陰で、Ｔ
ＭおよびＴＥ増幅プロフィル４１， ４２の双方は増幅
器のこの実施例で実質的に同じレベルにある。増幅度ｇ
は点４３に属す波長で双方のモードに対して等しくかつ
相対的に大きく、すなわちＴＥモードについては４５に
より示され、ＴＭモードについては４６により示される
最大増幅度に実質的に等しい。点４３に属す波長（λ０
、点４７を見よ）の近くで、増幅器のこの実施例は増
幅度４８に対応する増幅器を通る電流強度（ｉ）におけ
る偏光には実質的に無関係であり、その電流強度は第１
および第２部分の相対的に高い引張応力と圧縮応力のお
陰で相対的に低い。
すべき放射（Ｉ）の波長（λ）の関数としての増幅度（
ｇ）を図４に示すように生じる。増幅プロフィル４１は
増幅すべき放射のＴＭ偏光部分の増幅度を示している。 増幅プロフィル４２はＴＥ偏光部分の増幅度を示してい
る。適当な値の引張応力と圧縮応力の存在のお陰で、Ｔ
ＭおよびＴＥ増幅プロフィル４１， ４２の双方は増幅
器のこの実施例で実質的に同じレベルにある。増幅度ｇ
は点４３に属す波長で双方のモードに対して等しくかつ
相対的に大きく、すなわちＴＥモードについては４５に
より示され、ＴＭモードについては４６により示される
最大増幅度に実質的に等しい。点４３に属す波長（λ０
、点４７を見よ）の近くで、増幅器のこの実施例は増
幅度４８に対応する増幅器を通る電流強度（ｉ）におけ
る偏光には実質的に無関係であり、その電流強度は第１
および第２部分の相対的に高い引張応力と圧縮応力のお
陰で相対的に低い。
【００１８】光増幅器のこの実施例はＤＣＰＢＨ（Ｄｏ
ｕｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅ
ｄ Ｈｅｔｅｒｏ ：二重チャネル平面埋め込みヘテロ
）構造を有し、これは光通信に広く使用されている。し
かし、本発明は決してこの構造に限定されない。
ｕｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅ
ｄ Ｈｅｔｅｒｏ ：二重チャネル平面埋め込みヘテロ
）構造を有し、これは光通信に広く使用されている。し
かし、本発明は決してこの構造に限定されない。
【００１９】その上この例の光増幅器のＤＣＰＢＨ構造
は電流制限層構造を具えている。この構造はストリップ
形状増幅領域を限る２個の溝１４と１５を具え、かつこ
こで（溝の外側で）約０．３ λｍの厚さを持ち、かつ
約２×１０１８原子／ｃｍ３のドーピング濃度のｐ型Ｉ
ｎ Ｐの層１１と、ドーピング濃度約１０１８原子／ｃ
ｍ３を持ち、かつ厚さが約０．５ λｍのｎ型Ｉｎ Ｐ
のブロッキング層１２を備えている。層１１と１２は溝
１４と１５の間に位置している層５のストリップ形状部
分に延在せず、従ってｐ型の第２受動層３，６はその部
分で第２の分離クラッディング層５に直接隣接している
。さらに、二酸化シリコン層１０が接触層１３にわたっ
て備えられ、その二酸化シリコン層でスロット形状の開
口が形成され、その中で上面に備えられた電極層１６が
層１３と接触している。
は電流制限層構造を具えている。この構造はストリップ
形状増幅領域を限る２個の溝１４と１５を具え、かつこ
こで（溝の外側で）約０．３ λｍの厚さを持ち、かつ
約２×１０１８原子／ｃｍ３のドーピング濃度のｐ型Ｉ
ｎ Ｐの層１１と、ドーピング濃度約１０１８原子／ｃ
ｍ３を持ち、かつ厚さが約０．５ λｍのｎ型Ｉｎ Ｐ
のブロッキング層１２を備えている。層１１と１２は溝
１４と１５の間に位置している層５のストリップ形状部
分に延在せず、従ってｐ型の第２受動層３，６はその部
分で第２の分離クラッディング層５に直接隣接している
。さらに、二酸化シリコン層１０が接触層１３にわたっ
て備えられ、その二酸化シリコン層でスロット形状の開
口が形成され、その中で上面に備えられた電極層１６が
層１３と接触している。
【００２０】そのようなＤＣＰＢＨ構造の製造は出願人
によって発行された欧州特許第２５９，９１９ 号で特
に詳しく記載されでおり、ここではそれ以上詳しく説明
する必要はない。
によって発行された欧州特許第２５９，９１９ 号で特
に詳しく記載されでおり、ここではそれ以上詳しく説明
する必要はない。
【００２１】図５は本発明による光増幅器の第２の実施
例を部分透視・部分断面図で線図的に示し、そして図６
は図５の線ＶＩ−ＶＩで取られた断面で図５の光増幅器
を線図的に示している。図７は図５と図６の能動層４を
詳細に示している。このデバイスは半導体基体を有し、
それは前の実施例による光増幅器の半導体基体に大部分
対応している。対応する部分は同じ参照記号を有し、か
つ図１から図３の説明はその議論に参照されている。こ
のデバイスは能動層４の部分を形成する（ＱＷおよび障
壁）層の第１および第２部分に対応し、かつお互いにイ
ンターフェース２１で隣接している２つの実質的に等し
い大セクションＡとＢ（図５から図７を見よ）をここで
具えている。このインターフェース２１の上に、金属層
１６を通し、二酸化シリコン層１０を通し、かつ接触層
１３を通す面から第２受動層３まで延在する約２０μｍ
の溝２０が存在する。金属層１６はセクションＡとＢの
別々の接続導体を具える溝２０により２つの部分に分割
される。順バイアス電流ｉＡ とｉＢ はこれらの分離
接続導体と、双方のセクションＡとＢに共通である接続
導体１７を通してセクション内に位置されたｐｎ接合２
６の部分を通して流れる。能動層４（図７を見よ）はセ
クションＡの６個のＱＷ層４Ａの第１部分を具え、その
ＱＷ層４Ａは厚さ１０ｎｍのＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
ｙ Ｐ１−ｙ（ｘ＝０．８２とｙ＝０．４０）の５個
の障壁層４Ｃにより相互に分離されている。第１部分の
ＱＷ層４ＡはＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （ｘ＝０．３
５）を含み、かつ約１０ｎｍの厚さを有し、かつ引張応
力を受けている。
例を部分透視・部分断面図で線図的に示し、そして図６
は図５の線ＶＩ−ＶＩで取られた断面で図５の光増幅器
を線図的に示している。図７は図５と図６の能動層４を
詳細に示している。このデバイスは半導体基体を有し、
それは前の実施例による光増幅器の半導体基体に大部分
対応している。対応する部分は同じ参照記号を有し、か
つ図１から図３の説明はその議論に参照されている。こ
のデバイスは能動層４の部分を形成する（ＱＷおよび障
壁）層の第１および第２部分に対応し、かつお互いにイ
ンターフェース２１で隣接している２つの実質的に等し
い大セクションＡとＢ（図５から図７を見よ）をここで
具えている。このインターフェース２１の上に、金属層
１６を通し、二酸化シリコン層１０を通し、かつ接触層
１３を通す面から第２受動層３まで延在する約２０μｍ
の溝２０が存在する。金属層１６はセクションＡとＢの
別々の接続導体を具える溝２０により２つの部分に分割
される。順バイアス電流ｉＡ とｉＢ はこれらの分離
接続導体と、双方のセクションＡとＢに共通である接続
導体１７を通してセクション内に位置されたｐｎ接合２
６の部分を通して流れる。能動層４（図７を見よ）はセ
クションＡの６個のＱＷ層４Ａの第１部分を具え、その
ＱＷ層４Ａは厚さ１０ｎｍのＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
ｙ Ｐ１−ｙ（ｘ＝０．８２とｙ＝０．４０）の５個
の障壁層４Ｃにより相互に分離されている。第１部分の
ＱＷ層４ＡはＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （ｘ＝０．３
５）を含み、かつ約１０ｎｍの厚さを有し、かつ引張応
力を受けている。
【００２２】本発明によると、この例ではセクションＢ
のすべてのＱＷ層４Ｂである能動層４の部分を形成する
（ＱＷおよび障壁）層の別の第２部分は圧縮応力を受け
ている。層４ＢはここでＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （
ｘ＝０．７０）を含み、かつ約３ｎｍの厚さを有してい
る。それらはまたセクションＡの障壁層４Ｃと同じ組成
と厚さを持つ障壁層４Ｃにより相互に分離されている。 圧縮応力を受けているＱＷ層４Ｂの第２部分の存在によ
り、本発明による増幅器の偏光感度は低減され、一方、
増幅度を得るために必要とされた電流は低減される。Ｑ
Ｗ層４Ａおよび４Ｂの引張応力と圧縮応力が非常に高く
、従ってＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値はＴＥ
偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しい。双方
のプロフィルの交差点において、増幅器は偏光にほぼ鈍
感であり、かつ増幅度は相対的に高い。高い増幅度が部
分ＡとＢの双方を通る相対的に低い電流で得られ、それ
は部分ＡとＢにそれぞれ存在する相対的に高い引張応力
と圧縮応力の存在のお陰である。この例では、セクショ
ンＡとＢに対応する能動層４の（ＱＷおよび障壁）層の
第１および第２部分は異なる端面３０， ３１に隣接す
る増幅領域の部分内にある。これは各部分を通る電流の
調整により双方の部分の増幅プロフィルの別々の調整を
可能にする。２つのセクションのＱＷ層の間の厚さの差
は、この例では約１．５ μｍの同じ波長の付近で最大
増幅度が起こることを保証する。
のすべてのＱＷ層４Ｂである能動層４の部分を形成する
（ＱＷおよび障壁）層の別の第２部分は圧縮応力を受け
ている。層４ＢはここでＩｎ ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ （
ｘ＝０．７０）を含み、かつ約３ｎｍの厚さを有してい
る。それらはまたセクションＡの障壁層４Ｃと同じ組成
と厚さを持つ障壁層４Ｃにより相互に分離されている。 圧縮応力を受けているＱＷ層４Ｂの第２部分の存在によ
り、本発明による増幅器の偏光感度は低減され、一方、
増幅度を得るために必要とされた電流は低減される。Ｑ
Ｗ層４Ａおよび４Ｂの引張応力と圧縮応力が非常に高く
、従ってＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値はＴＥ
偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しい。双方
のプロフィルの交差点において、増幅器は偏光にほぼ鈍
感であり、かつ増幅度は相対的に高い。高い増幅度が部
分ＡとＢの双方を通る相対的に低い電流で得られ、それ
は部分ＡとＢにそれぞれ存在する相対的に高い引張応力
と圧縮応力の存在のお陰である。この例では、セクショ
ンＡとＢに対応する能動層４の（ＱＷおよび障壁）層の
第１および第２部分は異なる端面３０， ３１に隣接す
る増幅領域の部分内にある。これは各部分を通る電流の
調整により双方の部分の増幅プロフィルの別々の調整を
可能にする。２つのセクションのＱＷ層の間の厚さの差
は、この例では約１．５ μｍの同じ波長の付近で最大
増幅度が起こることを保証する。
【００２３】そのように構成された能動層４は図４に示
されたのと同様に、増幅すべき放射（Ｉ）の波長（λ）
の関数としての増幅度（ｇ）となる。前の実施例とのた
だ一つの差異は、増幅プロフィル４１と４２のレベルが
セクションＡとＢの各々を通る電流を調整することによ
り独立に調整できることである。
されたのと同様に、増幅すべき放射（Ｉ）の波長（λ）
の関数としての増幅度（ｇ）となる。前の実施例とのた
だ一つの差異は、増幅プロフィル４１と４２のレベルが
セクションＡとＢの各々を通る電流を調整することによ
り独立に調整できることである。
【００２４】光増幅器の製造はそれが前の例とは違って
いる限り図８−１０を参照して説明され、それらの図は
図５の光増幅器を製造の連続する段階を示している。例
えばＭＯＶＰＥ（＝Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）による第１成
長プロセスにおいて、以下の層がＩｎ Ｐのｎ型基板１
の上に連続して備えられている。すなわち、ｎ型Ｉｎ
Ｐの第１受動層１Ａ、第１分離クラッディング層２、能
動層４、第２分離クラッディング層５、およびＩｎ Ｐ
のｐ型層９０でかつ約０．１ μｍの厚さを有するもの
である。能動層、分離クラッディング層、および受動層
の組成と厚さはセクションＡ上に示されているようなも
のである。例えばスパッタリングにより半導体層構造上
に二酸化シリコンの約０．１ μｍ厚の層９１が備えら
れている（図８を見よ）。ストリップ形状領域９２のパ
ターンはフォトリソグラフィーによりこの層９１に形成
されている。１つのストリップ形状領域９２の幅Ｗは約
２０μｍであり、その長さＬは約５００ μｍである。 パターンのピッチＳは３００ μｍであり、ピッチＴは
１０００μｍである（図９見よ）。その後、エッチング
によりメサ９３が形成され（図８を見よ）、第１分離ク
ラッディング層２と第１受動層１Ａとの間のインターフ
ェースは、第１分離クラッディング層２のエッチングの
間にＨ２ ＳＯ４ ，Ｈ２ ０２ ，Ｈ２ ０を含む腐
食液の使用と関連してエッチングストッパーとして作用
する。
いる限り図８−１０を参照して説明され、それらの図は
図５の光増幅器を製造の連続する段階を示している。例
えばＭＯＶＰＥ（＝Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）による第１成
長プロセスにおいて、以下の層がＩｎ Ｐのｎ型基板１
の上に連続して備えられている。すなわち、ｎ型Ｉｎ
Ｐの第１受動層１Ａ、第１分離クラッディング層２、能
動層４、第２分離クラッディング層５、およびＩｎ Ｐ
のｐ型層９０でかつ約０．１ μｍの厚さを有するもの
である。能動層、分離クラッディング層、および受動層
の組成と厚さはセクションＡ上に示されているようなも
のである。例えばスパッタリングにより半導体層構造上
に二酸化シリコンの約０．１ μｍ厚の層９１が備えら
れている（図８を見よ）。ストリップ形状領域９２のパ
ターンはフォトリソグラフィーによりこの層９１に形成
されている。１つのストリップ形状領域９２の幅Ｗは約
２０μｍであり、その長さＬは約５００ μｍである。 パターンのピッチＳは３００ μｍであり、ピッチＴは
１０００μｍである（図９見よ）。その後、エッチング
によりメサ９３が形成され（図８を見よ）、第１分離ク
ラッディング層２と第１受動層１Ａとの間のインターフ
ェースは、第１分離クラッディング層２のエッチングの
間にＨ２ ＳＯ４ ，Ｈ２ ０２ ，Ｈ２ ０を含む腐
食液の使用と関連してエッチングストッパーとして作用
する。
【００２５】その後で、例えばメサ９３の側壁の間およ
びそれに隣接して、ＭＯＶＰＥにより第１成長プロセス
と同様な半導体層構造が第２成長プロセスに備えられる
。 ＱＷ層の組成と厚さはセクションＢに対して上に示され
たように選ばれる（図１０を見よ）。マスク９２の除去
の後、別のｐ型Ｉｎ Ｐ層が半導体層９０と同じドーピ
ング濃度と約０．９ μｍの厚さでｐ型Ｉｎ Ｐ半導体
層９０上に成長される。半導体層９０と共に、この層は
第２受動層３，６を形成する図５と図６の参照記号６に
より示された半導体層を形成する。引き続いて、増幅器
のこの実施例の半導体基体は前の実施例のように仕上げ
られる。ここで欧州特許出願第ＥＰ２５９，９１９ 号
がまた参照される。半導体基体が仕上げられ、かつ二酸
化シリコン層１０と金属層１６および１７が備えられた
後、フォトリソグラフィーとエッチングにより能動層４
のセクションＡとＢの間の接合２１上に約２０μｍ幅の
溝２０が形成される。この溝は金属層１６、二酸化シリ
コン層１０および接触層１３を通して上面から第２受動
層３まで延在している。図１０で２２により示されたス
ポットを付着した後、および接続導体１６と１７の接触
の後、光増幅器のこの実施例は使用できる（図５を見よ
）。
びそれに隣接して、ＭＯＶＰＥにより第１成長プロセス
と同様な半導体層構造が第２成長プロセスに備えられる
。 ＱＷ層の組成と厚さはセクションＢに対して上に示され
たように選ばれる（図１０を見よ）。マスク９２の除去
の後、別のｐ型Ｉｎ Ｐ層が半導体層９０と同じドーピ
ング濃度と約０．９ μｍの厚さでｐ型Ｉｎ Ｐ半導体
層９０上に成長される。半導体層９０と共に、この層は
第２受動層３，６を形成する図５と図６の参照記号６に
より示された半導体層を形成する。引き続いて、増幅器
のこの実施例の半導体基体は前の実施例のように仕上げ
られる。ここで欧州特許出願第ＥＰ２５９，９１９ 号
がまた参照される。半導体基体が仕上げられ、かつ二酸
化シリコン層１０と金属層１６および１７が備えられた
後、フォトリソグラフィーとエッチングにより能動層４
のセクションＡとＢの間の接合２１上に約２０μｍ幅の
溝２０が形成される。この溝は金属層１６、二酸化シリ
コン層１０および接触層１３を通して上面から第２受動
層３まで延在している。図１０で２２により示されたス
ポットを付着した後、および接続導体１６と１７の接触
の後、光増幅器のこの実施例は使用できる（図５を見よ
）。
【００２６】本発明の範囲内で多くの修正と変形が当業
者に可能であるから、本発明は所与の実施例に限定され
ない。このように別の半導体材料あるいは実例で述べら
れたもの以外の選択半導体材料の組成が使用できる。
者に可能であるから、本発明は所与の実施例に限定され
ない。このように別の半導体材料あるいは実例で述べら
れたもの以外の選択半導体材料の組成が使用できる。
【００２７】また、導電型もすべて（同時に）その反対
のもので置換できる。ここで与えられた製造方法とは別
に、これらの方法の変形もまた当業者に利用可能であり
、一方、例えば半導体層を準備する別の技術もまた有利
に使用できる。
のもので置換できる。ここで与えられた製造方法とは別
に、これらの方法の変形もまた当業者に利用可能であり
、一方、例えば半導体層を準備する別の技術もまた有利
に使用できる。
【００２８】さらに、本発明は実施例に記載されたＤＣ
ＰＢＨ型の増幅器構造に限定されない。ＢＨ（＝Ｂｕｒ
ｉｅｄ Ｈｅｔｒｏ）あるいはＲＷ（＝Ｒｉｄｇｅ Ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅ ）型のような他の型もまた使用でき
る。事実、ここで述べられた構造の多くの変形は当業者
に利用可能であり、そのすべては所望の光導波と、増幅
が起こる領域の電荷キャリアの供給が実行されるような
特性を有している。
ＰＢＨ型の増幅器構造に限定されない。ＢＨ（＝Ｂｕｒ
ｉｅｄ Ｈｅｔｒｏ）あるいはＲＷ（＝Ｒｉｄｇｅ Ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅ ）型のような他の型もまた使用でき
る。事実、ここで述べられた構造の多くの変形は当業者
に利用可能であり、そのすべては所望の光導波と、増幅
が起こる領域の電荷キャリアの供給が実行されるような
特性を有している。
【００２９】最後に、本発明では、電流の供給のために
電気接続導体が使用されていないが、しかし１つあるい
はいくつかの放射ビームが使用される光増幅器に使用で
きることに注意すべきである。その場合、いわゆる光学
的にポンプされた光増幅器が得られる。
電気接続導体が使用されていないが、しかし１つあるい
はいくつかの放射ビームが使用される光増幅器に使用で
きることに注意すべきである。その場合、いわゆる光学
的にポンプされた光増幅器が得られる。
【図１】図１は本発明による光増幅器の第１実施例を一
部斜視・一部断面図で線図的に示している。
部斜視・一部断面図で線図的に示している。
【図２】図２は図１の線ＩＩ−ＩＩで取られた断面を線
図的に示している。
図的に示している。
【図３】図３は本デバイスの能動層の詳細な断面を示し
ている。
ている。
【図４】図４は図１と図５の光増幅器の増幅すべき放射
（Ｉ）の波長（λ）の関数としての増幅度（ｇ）を線図
的に示している。
（Ｉ）の波長（λ）の関数としての増幅度（ｇ）を線図
的に示している。
【図５】図５は本発明による光増幅器の第２の実施例を
一部斜視・一部断面図で線図的に示している。
一部斜視・一部断面図で線図的に示している。
【図６】図６は図５の線ＶＩ−ＶＩで取られた断面を線
図的に示している。
図的に示している。
【図７】図７は図５のデバイスの能動層の詳細な断面を
示している。
示している。
【図８】図８は図５の光増幅器を製造の一段階を示して
いる。
いる。
【図９】図９は図５の光増幅器を製造の一段階を示して
いる。
いる。
【図１０】図１０は図５の光増幅器を製造の一段階を示
している。
している。
１ 基板
１Ａ ｎ型バッファ層あるいは受動層２ 第１分離
クラッディング層 ３ 第２受動層 ４ 能動層 ４Ａ ＱＷ層 ４Ｂ ＱＷ層 ４Ｃ 障壁層 ５ 第２分離クラッディング層 ６ 第２受動層あるいはｐｎ接合 ７ 端面 ８ 端面 ９ 反射防止層 １０ 二酸化シリコン層 １１ ｐ型Ｉｎ Ｐ層 １２ ｎ型Ｉｎ Ｐブロッキング層 １３ 接触層 １４ 溝 １５ 溝 １６ 金属層あるいは接続導体あるいは電極層１７
金属層あるいは接続導体 ２０ 溝 ２１ インターフェースあるいは接合２２ スポッ
ト ２６ ｐｎ接合 ３０ 端面 ３１ 端面 ４１ ＴＭ偏光増幅プロフィル ４２ ＴＥ偏光増幅プロフィル ４３ 点 ４５ ＴＥモードの最大増幅度 ４６ ＴＭモードの最大増幅度 ４７ 点 ４８ 増幅度 ９０ ｐ型Ｉｎ Ｐ半導体層 ９１ 二酸化シリコン層 ９２ ストリップ形状領域あるいはマスク９３ メ
サ
クラッディング層 ３ 第２受動層 ４ 能動層 ４Ａ ＱＷ層 ４Ｂ ＱＷ層 ４Ｃ 障壁層 ５ 第２分離クラッディング層 ６ 第２受動層あるいはｐｎ接合 ７ 端面 ８ 端面 ９ 反射防止層 １０ 二酸化シリコン層 １１ ｐ型Ｉｎ Ｐ層 １２ ｎ型Ｉｎ Ｐブロッキング層 １３ 接触層 １４ 溝 １５ 溝 １６ 金属層あるいは接続導体あるいは電極層１７
金属層あるいは接続導体 ２０ 溝 ２１ インターフェースあるいは接合２２ スポッ
ト ２６ ｐｎ接合 ３０ 端面 ３１ 端面 ４１ ＴＭ偏光増幅プロフィル ４２ ＴＥ偏光増幅プロフィル ４３ 点 ４５ ＴＥモードの最大増幅度 ４６ ＴＭモードの最大増幅度 ４７ 点 ４８ 増幅度 ９０ ｐ型Ｉｎ Ｐ半導体層 ９１ 二酸化シリコン層 ９２ ストリップ形状領域あるいはマスク９３ メ
サ
Claims (8)
- 【請求項１】 第１導電型基板を具える少なくとも１
つの半導体基体と、第１導電型の少なくとも１つの第１
受動層、第２の、反対の導電型の第２受動層、および第
１受動層と第２受動層の間の１つの能動層と１つのｐｎ
接合から構成された半導体基体上に位置された少なくと
も１つの半導体層構造とを有する光増幅器であって、波
長領域内の電磁放射の増幅が能動層のストリップ形状増
幅領域内のｐｎ接合を通る順方向の十分高い電流強度で
起こり、該能動層は第１および第２受動層よりも大きな
実効屈折率と、増幅すべき放射に対する小さいバンドギ
ャップを有し、かつ直接バンド遷移を有しかつ異なる半
導体材料の障壁層により相互に分離された半導体材料の
複数の量子井戸層（ＱＷ層）を具え、かつそこで能動層
の一部分を形成する（ＱＷおよび障壁）層の一部分は引
張応力を受け、一方、ストリップ形状増幅領域は増幅す
べき放射の入力面および出力面として役立ちかつ低反射
の端面により長手方向に制限され、かつ第２受動層と基
板が接続導体に電気的に接続されている光増幅器におい
て、第２部分と今後呼ばれる能動層の部分を形成する（
ＱＷおよび障壁）層の別の部分が圧縮応力を受けること
、を特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 引張応力と圧縮応力の双方が非常に高
く、ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値がＴＥ偏光
放射の増幅プロフィルの尖頭値に近似的に等しいことを
特徴とする請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項３】 第１部分が引張応力を受けているＱＷ
層を含み、かつ第２部分が圧縮応力を受けているＱＷ層
を含むことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光
増幅器。 - 【請求項４】 増幅領域の第１部分内のＱＷ層が基板
の格子定数より小さい格子定数を有する半導体材料を具
え、かつ第２部分内のＱＷ層が基板の格子定数より大き
い格子定数を有する半導体材料を具えること、を特徴と
する請求項１から３のいずれか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項５】 能動層の部分を形成する（ＱＷおよび
障壁）層の双方の部分が、増幅領域の能動領域内に、交
互に引張応力と圧縮応力を受けている層の単一スタック
を構成することを特徴とする請求項１から４のいずれか
１つに記載の光増幅器。 - 【請求項６】 能動層の部分を形成する（ＱＷおよび
障壁）層の双方の部分が、異なる端面に隣接する増幅領
域部分内にあることを特徴とする請求項１から４のいず
れか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項７】 基板と受動層がＩｎ Ｐを具え、障壁
層および分離クラッディング層がそれらに両立するＩｎ
Ｇａ Ａｓ を具え、かつＱＷ層が増幅領域の第１部
分内に約３５％のインジウムと、増幅領域の第２部分内
に約７０％のインジウムを含むＩｎ Ｇａ Ａｓ を具
え、一方、ＱＷ層の厚さが第１部分内で約１０ｎｍであ
り、第２部分内で３ｎｍであることを特徴とする請求項
５あるいは６に記載の光増幅器。 - 【請求項８】 能動層の部分を形成する層の厚さと、
そこに存在する応力の大きさが、この応力の緩和が全く
あるいは実質的に起こらないように選ばれていることを
特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光増
幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9001761 | 1990-08-03 | ||
| NL9001761 | 1990-08-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233783A true JPH04233783A (ja) | 1992-08-21 |
| JP3238727B2 JP3238727B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=19857512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21322791A Expired - Fee Related JP3238727B2 (ja) | 1990-08-03 | 1991-07-31 | 光増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151818A (ja) |
| EP (1) | EP0469681B1 (ja) |
| JP (1) | JP3238727B2 (ja) |
| CA (1) | CA2048203C (ja) |
| DE (1) | DE69104573T2 (ja) |
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| JPH10154841A (ja) * | 1996-09-26 | 1998-06-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 偏波制御半導体レーザ形光増幅素子 |
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