JPH05335686A - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
- Publication number
- JPH05335686A JPH05335686A JP16355792A JP16355792A JPH05335686A JP H05335686 A JPH05335686 A JP H05335686A JP 16355792 A JP16355792 A JP 16355792A JP 16355792 A JP16355792 A JP 16355792A JP H05335686 A JPH05335686 A JP H05335686A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- gain
- amplifier
- mesa stripe
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光増幅用の半導体素子において、入射光の偏
光に依存せず十分な利得を有し、かつ、利得のリップル
が小さいことを可能にする。 【構成】 バルク活性層を有するメサストライプと、該
バルク活性層とバンドギャップが同程度のＭＱＷ活性層
を含むメサストライプとを、直列に配す構造および、素
子両端面の近くで、活性層が途切れる窓構造を有する構
造をとった。
光に依存せず十分な利得を有し、かつ、利得のリップル
が小さいことを可能にする。 【構成】 バルク活性層を有するメサストライプと、該
バルク活性層とバンドギャップが同程度のＭＱＷ活性層
を含むメサストライプとを、直列に配す構造および、素
子両端面の近くで、活性層が途切れる窓構造を有する構
造をとった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光半導体素子の構造
に関し、特に、信号光を電気変換することなく増幅する
光半導体素子（ＬＤアンプ）の構造に関する。
に関し、特に、信号光を電気変換することなく増幅する
光半導体素子（ＬＤアンプ）の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】光増幅器としては、希土類（Ｅｒ，Ｎｄ
等）添加の光ファイバ増幅器、半導体レーザ増幅器（以
下ＬＤアンプと略する）が光通信用として期待されてい
るが、ＬＤアンプは、特に、軽小、集積可能であり、か
つ、光通信用のどの波長にも対応できる点で注目され、
以下の文献１〜５の技術報告がある。 １）車 他 電子情報通信学会技術研究報告 OQE89-
17 (1989) 49頁 Electron Letters Vol.25 (1989) No.18 pp1241 ２）曲 他 1990年電子情報通信学会秋季全国大会講
演論文集 4-166 1991年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集 4-19
1 ３）M.S.Lin et.al. IEEE Journal of Quantum Electr
onics Vol.26 (1990)pp1772 ４）S.Cole et.al. Electron Letters Vol.25 (198
9) pp314 ５）N.A.Olsson Electron Letters Vol.25 (198
9) pp1050 ＬＤアンプの実用化にあたっては、利得値の向上、利得
値の入射光の偏光による依存性（偏光依存性、ＴＥ−Ｔ
Ｍ間利得差）の減少、及び利得値の入射光の波長による
振動（リップル）の減少が図られている。文献２，３で
は、偏光依存性をほぼ解消し、かつ十分な内部利得値
（〜２５ｄＢ）を得ている。また、文献１では、リップ
ルの振動をほぼ解消している。
等）添加の光ファイバ増幅器、半導体レーザ増幅器（以
下ＬＤアンプと略する）が光通信用として期待されてい
るが、ＬＤアンプは、特に、軽小、集積可能であり、か
つ、光通信用のどの波長にも対応できる点で注目され、
以下の文献１〜５の技術報告がある。 １）車 他 電子情報通信学会技術研究報告 OQE89-
17 (1989) 49頁 Electron Letters Vol.25 (1989) No.18 pp1241 ２）曲 他 1990年電子情報通信学会秋季全国大会講
演論文集 4-166 1991年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集 4-19
1 ３）M.S.Lin et.al. IEEE Journal of Quantum Electr
onics Vol.26 (1990)pp1772 ４）S.Cole et.al. Electron Letters Vol.25 (198
9) pp314 ５）N.A.Olsson Electron Letters Vol.25 (198
9) pp1050 ＬＤアンプの実用化にあたっては、利得値の向上、利得
値の入射光の偏光による依存性（偏光依存性、ＴＥ−Ｔ
Ｍ間利得差）の減少、及び利得値の入射光の波長による
振動（リップル）の減少が図られている。文献２，３で
は、偏光依存性をほぼ解消し、かつ十分な内部利得値
（〜２５ｄＢ）を得ている。また、文献１では、リップ
ルの振動をほぼ解消している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＬＤアンプにおける利
得値の偏光依存性は、歪量子井戸構造の採用（文献
２）、幅の狭い（〜４０００Ａ以下）埋め込みダブル・
ヘテロ活性層を有する構造の採用（文献３）、厚い埋め
込みダブル・ヘテロ活性層を有する構造の採用（文献
４）により、減少された。
得値の偏光依存性は、歪量子井戸構造の採用（文献
２）、幅の狭い（〜４０００Ａ以下）埋め込みダブル・
ヘテロ活性層を有する構造の採用（文献３）、厚い埋め
込みダブル・ヘテロ活性層を有する構造の採用（文献
４）により、減少された。
【０００４】しかし、歪量子井戸構造を用いたＬＤアン
プは、偏光無依存にするために結晶組成を狙いどうりに
合わせるのが難しい。結晶の成長において、条件ずれに
関し、より緩いトレランスで作れる構造が望まれる。
プは、偏光無依存にするために結晶組成を狙いどうりに
合わせるのが難しい。結晶の成長において、条件ずれに
関し、より緩いトレランスで作れる構造が望まれる。
【０００５】幅の狭い活性層を有するＬＤアンプは、製
造工程に困難があり、再現性よく形成することが難し
い。従来、活性層を含むメサストライプを形成するに
は、ウェットエッチング工程により、化合部半導体を切
り出している。これを狭く（〜４０００Ａ以下）切り出
すことは、困難である。
造工程に困難があり、再現性よく形成することが難し
い。従来、活性層を含むメサストライプを形成するに
は、ウェットエッチング工程により、化合部半導体を切
り出している。これを狭く（〜４０００Ａ以下）切り出
すことは、困難である。
【０００６】厚い活性層を有するＬＤアンプでは、ＬＤ
アンプ駆動時において、活性層における注入キャリア密
度が低下するので、利得値および飽和出力の減少が避け
られない。
アンプ駆動時において、活性層における注入キャリア密
度が低下するので、利得値および飽和出力の減少が避け
られない。
【０００７】以上のようなわけで、従来、偏光依存性が
小さく、かつ、十分な利得（〜２０ｄＢ以上）の得られ
るＬＤアンプを、容易に製造することができなかった。
小さく、かつ、十分な利得（〜２０ｄＢ以上）の得られ
るＬＤアンプを、容易に製造することができなかった。
【０００８】また、ＬＤアンプ特性上の課題として、利
得に生じるリップルが挙げられる。これは、アンプ内の
導波路を進行する信号光が、ＬＤアンプ素子端面におい
て反射することに起因している。
得に生じるリップルが挙げられる。これは、アンプ内の
導波路を進行する信号光が、ＬＤアンプ素子端面におい
て反射することに起因している。
【０００９】本発明は、偏光依存性およびリップルを解
消し、かつ十分な利得を得ることを目的としている。
消し、かつ十分な利得を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従来技術における上記課
題を解決するために、バルク活性層を有するメサと、Ｍ
ＱＷ活性層を含むメサとを、直列に配す構造を有するこ
とを特徴とする光半導体素子、及び、上記光半導体素子
において、素子両端面の近くで、活性層が途切れる窓構
造を有することを特徴とする光半導体素子、を考案し
た。
題を解決するために、バルク活性層を有するメサと、Ｍ
ＱＷ活性層を含むメサとを、直列に配す構造を有するこ
とを特徴とする光半導体素子、及び、上記光半導体素子
において、素子両端面の近くで、活性層が途切れる窓構
造を有することを特徴とする光半導体素子、を考案し
た。
【００１１】
【作用】本光半導体素子では、バルク活性層の領域を、
入射光の増幅領域とし、ＭＱＷ活性層領域を、利得の偏
光依存分を補償する領域として駆動させる。
入射光の増幅領域とし、ＭＱＷ活性層領域を、利得の偏
光依存分を補償する領域として駆動させる。
【００１２】バルク活性層を有するＬＤアンプの利得の
偏光依存性は、光増幅を行う領域（活性層）内に光（進
行波）が閉じ込められる割合（光の閉じ込め率）が、偏
光依存性を持つことに起因している。通常、単純なバル
ク活性層を有する、埋め込みダブル・ヘテロ型のＬＤア
ンプにおいて、光の閉じ込め率は、ＴＥ光の方が大き
い。このため、ＴＥ光のほうが大きい利得を得る。
偏光依存性は、光増幅を行う領域（活性層）内に光（進
行波）が閉じ込められる割合（光の閉じ込め率）が、偏
光依存性を持つことに起因している。通常、単純なバル
ク活性層を有する、埋め込みダブル・ヘテロ型のＬＤア
ンプにおいて、光の閉じ込め率は、ＴＥ光の方が大き
い。このため、ＴＥ光のほうが大きい利得を得る。
【００１３】上記のＴＥ−ＴＭ間の利得差を補償するに
は、出射側に、ＴＥ光のみを利得差分だけ吸収する領域
を設ければよい。通常（歪の無い）のＭＱＷ活性層と光
（エネルギーがＭＱＷ活性層のバンドギャップと同程度
の光）の相互作用に関しては、電子のバンド間遷移の選
択則の関係から、ＴＥ光との相互作用はＴＭ光との相互
作用より大きい。ＭＱＷ活性層に、ごくわずかな電流し
か流さないときは、ＭＱＷ層はバルク活性層で増幅され
た光にとって吸収層となるが、上記の理由により、ＴＥ
光がＴＭ光より強く吸収される。従って、電流の調整に
よりちょうど利得差分だけ補償させることができる。
は、出射側に、ＴＥ光のみを利得差分だけ吸収する領域
を設ければよい。通常（歪の無い）のＭＱＷ活性層と光
（エネルギーがＭＱＷ活性層のバンドギャップと同程度
の光）の相互作用に関しては、電子のバンド間遷移の選
択則の関係から、ＴＥ光との相互作用はＴＭ光との相互
作用より大きい。ＭＱＷ活性層に、ごくわずかな電流し
か流さないときは、ＭＱＷ層はバルク活性層で増幅され
た光にとって吸収層となるが、上記の理由により、ＴＥ
光がＴＭ光より強く吸収される。従って、電流の調整に
よりちょうど利得差分だけ補償させることができる。
【００１４】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を述べ
る。図１に本発明による光半導体素子の一実施例の斜視
断面図を示す。但し、本図では内部構造を示すために一
部分を切除して描いてある。ｎ−ＩｎＰ基板１上にメサ
ストライプ２を通常のウェットエッチングにより形成し
た。メサストライプ２の周囲は、ｎｐｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層３を設けた。素子の両端部は、電流ブロック層
３と同様の層構造からなる、窓構造４である。バルク活
性層５とＭＱＷ活性層６の境界面はバットジョイント７
で形成されている。各活性層の上部は、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層８、下部はｎ−ＩｎＰクラッド層９である。バル
ク活性層５の電極１０と、ＭＱＷ活性層６の電極１１は
分離され、各活性層は個別に駆動される。素子端面に
は、ＡＲコーティングを施した。ＭＱＷ活性層６は、Ｓ
ＣＨ５層ＱＷ構造で構成されている。
る。図１に本発明による光半導体素子の一実施例の斜視
断面図を示す。但し、本図では内部構造を示すために一
部分を切除して描いてある。ｎ−ＩｎＰ基板１上にメサ
ストライプ２を通常のウェットエッチングにより形成し
た。メサストライプ２の周囲は、ｎｐｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層３を設けた。素子の両端部は、電流ブロック層
３と同様の層構造からなる、窓構造４である。バルク活
性層５とＭＱＷ活性層６の境界面はバットジョイント７
で形成されている。各活性層の上部は、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層８、下部はｎ−ＩｎＰクラッド層９である。バル
ク活性層５の電極１０と、ＭＱＷ活性層６の電極１１は
分離され、各活性層は個別に駆動される。素子端面に
は、ＡＲコーティングを施した。ＭＱＷ活性層６は、Ｓ
ＣＨ５層ＱＷ構造で構成されている。
【００１５】図２にＭＱＷ活性層６のバンドダイアグラ
ムを示す。バルク活性層５は、厚さ２０００Ａ、λ＝
１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
ムを示す。バルク活性層５は、厚さ２０００Ａ、λ＝
１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
【００１６】上記素子をＬＤアンプとして駆動させたと
きの条件及び特性を以下に示す。バルク活性層領域への
注入電流１２０ｍＡ、ＭＱＷ活性層領域への注入電流７
ｍＡにおいて、波長１．３μｍのレーザ光を該光増幅用
素子に入射させたところ、内部利得２０ｄＢ以上、偏光
依存性（ＴＥ−ＴＭ間利得差）１．５ｄＢ以下、リップ
ル０．０５ｄＢ程度の特性を得ることができた。
きの条件及び特性を以下に示す。バルク活性層領域への
注入電流１２０ｍＡ、ＭＱＷ活性層領域への注入電流７
ｍＡにおいて、波長１．３μｍのレーザ光を該光増幅用
素子に入射させたところ、内部利得２０ｄＢ以上、偏光
依存性（ＴＥ−ＴＭ間利得差）１．５ｄＢ以下、リップ
ル０．０５ｄＢ程度の特性を得ることができた。
【００１７】上記実施例において、図１に示される各数
値にとらわれる必要はない。
値にとらわれる必要はない。
【００１８】上記実施例において、図１に示される活性
層、クラッド層、電流ブロック層、窓構造部、キャップ
層、及び絶縁膜の組成にとらわれる必要はない。
層、クラッド層、電流ブロック層、窓構造部、キャップ
層、及び絶縁膜の組成にとらわれる必要はない。
【００１９】上記実施例において、他の組成の電極を用
いてもよい。
いてもよい。
【００２０】上記実施例は、請求項２に記載された窓構
造付きのＬＤアンプの構造および素子特性に関するもの
であるが、窓構造なしのＬＤアンプに関しては、端面に
ＡＲコーティングを施し、以下の素子特性を得た。
造付きのＬＤアンプの構造および素子特性に関するもの
であるが、窓構造なしのＬＤアンプに関しては、端面に
ＡＲコーティングを施し、以下の素子特性を得た。
【００２１】バルク活性層領域への注入電流１２０ｍ
Ａ、ＭＱＷ活性層領域への注入電流７ｍＡにおいて、波
長１．３μｍのレーザ光を該光増幅用素子に入射させた
ところ、内部利得２０ｄＢ以上、偏光依存性（ＴＥ−Ｔ
Ｍ間利得差）１．５ｄＢ以下、リップル０．５ｄＢ程度
の特性を得ることができた。
Ａ、ＭＱＷ活性層領域への注入電流７ｍＡにおいて、波
長１．３μｍのレーザ光を該光増幅用素子に入射させた
ところ、内部利得２０ｄＢ以上、偏光依存性（ＴＥ−Ｔ
Ｍ間利得差）１．５ｄＢ以下、リップル０．５ｄＢ程度
の特性を得ることができた。
【００２２】
【発明の効果】実施例で示したように、本発明によれ
ば、十分な利得を有し、利得の偏光依存性が小さく、か
つ、利得のリップルが小さいＬＤアンプを、プロセス上
も簡易に製造するとができる。
ば、十分な利得を有し、利得の偏光依存性が小さく、か
つ、利得のリップルが小さいＬＤアンプを、プロセス上
も簡易に製造するとができる。
【図１】本発明の一実施例である素子の斜視図である。
【図２】ＭＱＷ活性層のバンドダイアグラムである。
１ ＩｎＰ基板 ２ メサストライプ ３ 電流ブロック層 ４ 窓構造 ５ バルク活性層 ６ ＭＱＷ活性層 ７ バットジョイント ８ ｐクラッド層 ９ ｎクラッド層 １０，１１ 電極 １２ キャップ層 １３ 絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 バルク活性層を有するメサストライプ
と、該バルク活性層とバンドギャップが同程度のＭＱＷ
活性層を含むメサストライプとを、直列に配す構造を有
することを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】 素子両端面の近くで、活性層が途切れる
窓構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16355792A JPH05335686A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16355792A JPH05335686A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 光半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335686A true JPH05335686A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15776166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16355792A Withdrawn JPH05335686A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335686A (ja) |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP16355792A patent/JPH05335686A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |