JPH053374A - 波長選択性光半導体素子及びそれを用いて光を増幅又は発光させる方法 - Google Patents
波長選択性光半導体素子及びそれを用いて光を増幅又は発光させる方法Info
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- JPH053374A JPH053374A JP19582591A JP19582591A JPH053374A JP H053374 A JPH053374 A JP H053374A JP 19582591 A JP19582591 A JP 19582591A JP 19582591 A JP19582591 A JP 19582591A JP H053374 A JPH053374 A JP H053374A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い選択波長の可変範囲を有し、設計の容易
な光半導体素子である。 【構成】 バイポーラトランジスタ構造のコレクタ領域
１３の一部にドーピングされていない多重量子井戸層１
５を設ける。ベース領域１２に、活性層１４となるバン
ドギャップが他の層に比べて狭い層を設ける。エミッタ
１１−ベース１２間に順バイアス、ベース１２−コレク
タ１３間に逆バイアスを加えることで、多重量子井戸層
１５では、逆電界で、量子閉じ込めシュタルク効果によ
る屈折率変化及び吸収スペクトルの変化が起き、活性層
１４は光の増幅効果を持つ。多重量子井戸１５と活性層
１４とを近傍に形成して、導波光が両方を通りながら導
波するので、屈折率変化と光の増幅が同時に達成され
る。
な光半導体素子である。 【構成】 バイポーラトランジスタ構造のコレクタ領域
１３の一部にドーピングされていない多重量子井戸層１
５を設ける。ベース領域１２に、活性層１４となるバン
ドギャップが他の層に比べて狭い層を設ける。エミッタ
１１−ベース１２間に順バイアス、ベース１２−コレク
タ１３間に逆バイアスを加えることで、多重量子井戸層
１５では、逆電界で、量子閉じ込めシュタルク効果によ
る屈折率変化及び吸収スペクトルの変化が起き、活性層
１４は光の増幅効果を持つ。多重量子井戸１５と活性層
１４とを近傍に形成して、導波光が両方を通りながら導
波するので、屈折率変化と光の増幅が同時に達成され
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光増幅器あるいはレー
ザ光源として用いられる波長選択性光半導体素子、及び
この素子を用いて光を増幅又は発光させる方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光通信は、その大容量、高速通信
が可能であると言う特長から、研究開発が盛んであるが
光の特性を生かして更に大容量、高速化する為に波長多
重光通信へと技術は移り変わろうとしている。そこで、
波長の異なる光を発振するレーザ光源、その波長を選択
するフィルタが必要となる訳であるが、光源を通常の半
導体レーザとすると波長の可変幅が１００Å程度とな
り、この範囲で波長多重を行なった場合、波長スペクト
ル幅１Åの単一モードレーザ光源および、２〜３Åの分
解能で波長選択するフィルタが必要とされる。 【０００３】この観点から、現在最も可能性があるもの
として、分布帰還（ＤＦＢ）型やブラッグ分布反射（Ｄ
ＢＲ）型レーザ光源、分布反射部の形成された導波型フ
ィルタが提案されている。 【０００４】図１６は、“沼居他、位相シフト制御型Ｄ
ＦＢ−ＬＤを用いた可変波長フィルタ、昭和６３年電子
情報通信学会秋季全国大会予稿集Ｃ−１６１”で提案さ
れた従来の導波型フィルタの一例を示す概略斜視図であ
る。 【０００５】図１６のフィルタでは、導波層８１にグレ
ーティング８２が設けられ、導波方向に沿って３つに分
かれた電極８３、８３′、８４が形成され、それぞれ両
端の電極８３、８３′はゲンイを持たせると同時に、キ
ャリア密度を変えることで屈折率を変え、グレーティン
グによって分布反射される波長を変化させている。中央
の電極８４は同様にキャリア密度変化により屈折率を制
御して、導波路を通る光の位相を変化させ、より広い範
囲の波長を選択できる様にしている。 【０００６】しかし、図１６のフィルタでは、導波層に
電流が流れることによる温度上昇で屈折率変化が抑えら
れてしまうという欠点がある。また、図１６で示す様
に、活性領域と位相調整領域を別個に持つ為、夫々の領
域間のカップリング、および活性層を除去した端面での
反射による複合共振器の発生などの問題が生じる。従っ
て、これらを克服せんとして、素子設計が複雑になり、
且つ素子作製上も歩留まりが悪くなるなどの欠点が避け
られなかった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、広い選択波長の可変範囲を
有し、且つ、設計の容易な光半導体素子およびそれを用
いて光を増幅又は発光させる方法を提供することにあ
る。 【０００８】 【課題を解決する為の手段】本発明の上記目的を達成す
る第１の実施態様の波長選択性光半導体素子は以下の手
段を有する：基板；前記基板上に設けられた、第１の導
電型を有する半導体から成るコレクタ層；前記コレクタ
層の上に設けられた多重量子井戸層；前記多重量子井戸
層の上に設けられた、第２の導電型を有する半導体から
成るベース層、ここで、該ベース層は、活性層と、活性
層をサンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャ
ップを有する第１及び第２の半導体層から成り、ベース
層および多重量子井戸層は、光を伝搬させる；前記ベー
ス層の上に設けられた、第１の導電型を有する半導体か
ら成るエミッタ層；及び前記コレクタ層、ベース層およ
びエミッタ層にそれぞれ電気的に接続されたコレクタ電
極、ベース電極及びエミッタ電極。 【０００９】また、上記の第１の実施態様の光半導体素
子を用いて、選択された波長の光を増幅する方法は以下
のステップを有する：多重量子井戸層とベース層とから
構成される導波路に光を入射する；導波路中を入射され
た光を伝搬させる；エミッタ電極とベース電極との間に
順バイアスの電界を印加することによって、導波路中を
伝搬する光の内、選択された波長の光を増幅する；増幅
された光を素子から出射させる；及びベース電極との間
に逆バイアスの電界を印加することによって、前記増幅
される光の波長を変化させる。 【００１０】また、上記の第１の実施態様の光半導体素
子から選択された波長のレーザ光を発光させる方法は以
下のステップを有する：エミッタ電極とベース電極との
間に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給す
ることによって、選択された波長のレーザ光を素子から
出射させる；及びベース電極とコレクタ電極との間に逆
バイアスの電界を印加することによって、前記出射され
るレーザ光の波長を変化させる。 【００１１】本発明の第２の実施態様の波長選択性光半
導体素子は以下の手段を有する：基板；前記基板上に設
けられた第１の導電型を有する半導体活性層：前記活性
層をサンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャ
ップを有する第１の導電型の第１及び第２の半導体層；
前記第１の半導体層に隣接して設けられた、多重量子井
戸層、ここで、活性層多重量子井戸層、第１及び第２の
半導体層は光導波路を構成する；前記光導波路をサンド
イッチにした、第２の導電型を有する第３及び第４の半
導体層；及び前記第２の半導体層、第３の半導体層及び
第４の半導体層に夫々電気的に接続された第１、第２及
び第３の電極。 【００１２】また、上記の第２の実施態様の光半導体素
子を用いて、選択された波長の光を増幅する方法は以下
のステップを有する：光導波路に光を入射する；導波路
中を入射された光を伝搬させる；第１の電極と第３の電
極との間に順バイアスの電界を印加することによって、
導波路中を伝搬する光の内、選択された波長の光を増幅
する；増幅された光を素子から出射させる；及び第１の
電極と第２の電極との間に逆バイアスの電界を印加する
ことによって、前記増幅される光の波長を変化させる。 【００１３】また、上記の第２の実施態様の光半導体素
子から選択された波長のレーザ光を発光させる方法は以
下のステップを有する：第１の電極と第３の電極との間
に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給する
ことによって、選択された波長のレーザ光を素子から出
射させる；及び第１の電極と第２の電極との間に逆バイ
アスの電界を印加することによって、前記出射されるレ
ーザ光の波長を変化させる。 【００１４】 【実施例】図１（Ａ）は、本発明の光半導体素子の光導
波路近傍のエネルギーバンド図である。本発明素子は、
エミッタ領域１１、ベース領域１２及びコレクタ領域１
３から成るヘテロバイポーラトランジスタ構造を有して
いる。図１（Ａ）は、このエミッタ−ベース間に順バイ
アスの電界を印加し、ベース−コレクタ間に逆バイアス
の電界を印加したときの様子を示すものである。また図
１（Ｂ）は、本発明の光半導体素子における導波光の電
界強度分布を示す図である。 【００１５】図１（Ａ）において、１４はベース領域に
形成されたバンドギャップの狭い活性層、１５は活性層
１４に近接して設けられた多重量子井戸層を示し、ベー
ス領域１２に近接して、ベース領域１２に蓄積されるキ
ャリアがコレクタ領域１３に流れない様にベース領域１
２よりも充分大きなバンドギャップを持つ半導体領域が
配置されている。各領域の形成材料として、ＧａＡｓ、
ＡｌＧａＡｓ系の半導体を用いた場合、エネルギギャッ
プの狭い、即ちＡｌの混晶比が比較的少ないベース領域
１２の屈折率が高くなる為、導波光は主にベース領域１
２に閉じ込められる。このため、光の電界分布は図１
（Ｂ）のようになり、活性層１４と多重量子井戸層１５
の両方を導波光の一部が伝播する。ここで、ｎ型半導体
から成るエミッタ領域１１とｐ型半導体から成るベース
領域１２との間に順バイアスを印加しているため、電子
はエミッタ領域１１からベース領域１２に流れ込み、エ
ネルギーギャップの狭い活性層１４でホールと再結合し
発光する。従って、本発明によるデバイスを光増幅器或
はフィルタとして用いるときには、上記順バイアスによ
る注入キャリアを閾値以下に抑え、入射する光の波長に
合わせてこの活性層１４のエネルギギャップを設定すれ
ば、この入射光を増幅できる。また、レーザ発光素子と
して用いる場合には、活性層１４のゲインが最大となる
波長を共振波長ないしブラッグ波長に対して適当な関係
になるように設定して、有効な発振ができるように設定
すればよい。これらについては、下記の実施例に詳しく
説明する。 【００１６】さて、一方、多重量子井戸層１５の電子基
底準位とヘビーホールのエキシトン波長が、入射光の波
長より１００Å〜１５０Å程度短くなり、かつ量子井戸
の幅が７０Å〜１２０Å程度になるように設定すること
により、コレクタ領域１３とベース領域１２との間に逆
バイアスの電界を印加することによってquantum confin
ed Stark effect （ＱＣＳＥ）が有効に発生し、量子準
位間ギャップが変化して多重量子井戸層１５の屈折率は
大きく変化する。よって、導波路の伝搬定数が大きく変
化して、共振波長或はブラッグ波長が変わり、発振光、
フィルタリングされる波長等が可変となる。 【００１７】ここで、導波する波長が多重量子井戸層１
５のエキシトン波長よりも長い場合、注入電流による昇
温に起因する屈折率変化とＱＣＳＥによる屈折率変化の
極性が同じになる。このため、本発明の素子は、前記の
２つの屈折率変化が相殺し合う従来の素子よりも屈折率
を大きく変化させることが可能となり、広い範囲で選択
波長を変えることが出来る。 【００１８】また、本発明の構成では、導波路の層構成
を光の導波する方向で変化させる必要がない為、素子設
計が容易となり、更に導波路長方向に電極を分離して複
数設ける必要がないので素子長も従来より短く出来る。 【００１９】図２（Ａ）は、本発明の光半導体素子の第
１実施例を示す概略斜視図である。本実施例の素子は、
例えば、素子に入射される光のうち、所望の波長の光を
選択的に増幅して出射する光増幅器或はフィルタとして
用いられる。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の素子の活性層近
傍のエネルギーバンド図である。 【００２０】図２（Ａ）において、２１はｎ−ＧａＡｓ
基板、２２は１．５μｍ厚のクラッド層、２３は多重量
子井戸（ＭＱＷ）層を示す。ＭＱＷ層２３は、ノンドー
プのイントリンシック（ｉ−）Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓか
ら成る、各々の厚さ１００Åの５層の井戸層と、ｉ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓから成る、各々の厚さ１００Åの５層
の障壁層とを交互に積層して成る。２４は厚さ０．０５
μｍのｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層、２５は厚さ１００
Åのｐ−Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ａｓから成る活性層を示す。
活性層２５は単一量子井戸構造を有している。２６は厚
さ０．１μｍのｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層を示す。こ
こで、層２３、２４、２５、２６は光導波路を構成す
る。 【００２１】更に、２７は幅、図２（Ａ）の左右方向の
長さが３μｍのリッジ型に加工されたｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層、２８はクラッド層２７に通電する
為のＡｕ／ＡｕＧｅ電極、２９、２９′は層２６の上に
設けられたＡｕ／Ｃｒ電極、３０はｎ−ＧａＡｓ基板２
１の底面に形成されたＡｕ／ＡｕＧｅ電極を各々示す。 【００２２】上記のように作成された素子は、恒温槽に
入れられてアニーリングされる。そして、このアニーリ
ングによって、各電極を形成する金属が半導体層中に拡
散され、ドットを付した領域で示す電極拡散領域が形成
される。各電極は、この電極拡散領域によって、素子の
エミッタ、ベース及びコレクタの各領域とオーミックコ
ンタクトされる。 【００２３】本実施例の素子は、電極２８がエミッタ電
極、電極２９、２９′がベース電極、電極３０がコレク
タ電極に相当するヘテロバイポーラトランジスタであ
る。エミッタ電極２８と、ベース電極２９、２９′との
間には、可変電圧源１９により順バイアスの電界が印加
される。また、ベース電極２９、２９′と、コレクタ電
極３０との間には、可変電圧源２０により、逆バイアス
の電界が印加される。 【００２４】リッジの長さは、２００μｍに形成されて
いる。また素子の両端はへき開によって互いに平行なミ
ラー面とされ、層２３〜２６から成る光導波路は、ファ
ブリ−ペロー共振器を構成する。素子の一方の端面から
入射した光１７の内、選択された波長の光は、上記共振
器内で共振し、増幅されて素子の他方の端面より光１８
として出射する。増幅される光の波長は、ベース−コレ
クタ間に印加される電界の強度を変化させることによっ
て変化する。 【００２５】本実施例の素子の通電をしていない状態の
活性層近傍のエネルギバンド図を図２（Ｂ）に示す。こ
こで、エミッタ電極２８−ベース電極２９、２９′間に
順バイアスの電界を印加すると電子が活性層２５を含む
ベース側に流れ、、エネルギの低い活性層２５でホール
と再結合し、光増幅が行なわれる。 【００２６】他方、ベース電極２９、２９′−コレクタ
電極３０間に逆バイアスの電界を印加すると、ノンドー
プのＭＱＷ層２３に加わる電界が大きくなり（ここだけ
イントリンシック層であるから）ＱＣＳＥでそこの屈折
率が変化する。 【００２７】本実施例の場合、波長８３０ｎｍ前後の光
が入力される設定で、活性層２５の無通電状態でのエネ
ルギギャップを８１５ｎｍの光に相当する組成にし、そ
こでゲインが最も大きくなる様にしている。こうする理
由は、キャリアを注入するとキャリア間の多体効果でバ
ンドギャップが挟まり、無通電状態のものから長波長側
へ１００Å〜１５０Åシフトしたところでゲインが最大
になるので、シフトした所で入力光の波長と丁度合う様
にするためである。 【００２８】また、ＭＱＷ層２３はエキシトン波長が８
２０ｎｍに来る様に設計される。これは、８３０ｎｍの
波長の入力光に対し、ＱＣＳＥによる屈折率変化が最も
大きくなる様にするには、この波長がエキシトン波長
（本実施例の場合８２０ｎｍ）から１００Å程度長波長
側にずれた波長になればよいからである。ＱＣＳＥによ
る屈折率変化が最も大きくなる波長が、エキシトン波長
から１００Å程度長い波長であることはJoseph S. Wein
er Appl. Phys. Lett. Vol. 50, pp.842(1987)に記載さ
れている。 【００２９】図３（Ａ）は、本実施例の光半導体素子に
波長８３０ｎｍの光を導波させた場合の出射光スペクト
ルを示す図で、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の部分拡大図で
ある。 【００３０】図３（Ａ）において、３１は活性層２５が
発する自然放出光と外部から入射し増幅された光が一緒
に混じった状態のスペクトルを示す。このとき、ファブ
リペロー共振によるリップルは８３０ｎｍ近くでは波長
５Åごとに現われる。８３０ｎｍ近くのみを拡大して示
す図３（Ｂ）のスペクトルの様に、８３０ｎｍが丁度リ
ップルの波長と一致すると実線３２の如く増幅され、外
れた場合、破線３３で示す様に増幅は低減する。 【００３１】この際、前述した様に、ベース電極２９、
２９′−コレクタ電極３０間に逆バイアスを印加するこ
とで屈折率が変化し、これにより導波路の伝搬定数が変
わることで、リップルの波長が長波長側へシフトしてい
く。このシフト幅が５Å以内であれば、選択的に増幅す
る光の波長を連続的に変えられる。 【００３２】図２（Ａ）において、ＭＱＷ層２３には、
無通電時でもｐｎ接合によるビルトインポテンシャルで
電界が印加され、図２（Ｂ）の様にポテンシャルは傾斜
している。よって、＋０．２Ｖ〜−０．８Ｖの範囲で、
僅かな順方向バイアスの状態から逆方向バイアスの状態
へ変化させることで、増幅される波長の５Åのシフトが
可能になった。 【００３３】このとき、印加される逆バイアス電界を大
きくしていくとＱＣＳＥにより吸収も大きくなる為、出
射光強度は減少してしまう。これを補う為、エミッタ−
ベース間に流れる電流を大きくし、ゲインを増大させ出
力を一定にすることで、出力の安定な波長可変フィルタ
が実現できる。 【００３４】本実施例では、ｐｎｐ型のヘテロバイポー
ラトランジスタ構造としたが、ｎとｐとを逆にしたｎｐ
ｎ型のヘテロバイポーラトランジスタ構造にしても同様
な機能が得られる。 【００３５】第１実施例では光の増幅をファブリペロー
型の共振で行なったが、グレーティングによる分布反射
による共振を利用しても良い。 【００３６】図４（Ａ）はこのようなグレーティングを
用いた本発明の光半導体素子の第２実施例を示す概略斜
視図である。本実施例の素子は、例えば、素子に入射さ
れる光のうち、所望の波長の光を選択的に増幅して出射
する光増幅器あるいはフィルタとして用いられる。図４
（Ｂ）は図４（Ａ）の素子の活性層近傍のエネルギーバ
ンド図である。図４（Ａ）において、図２（Ａ）と同一
の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。 【００３７】図４（Ａ）において、符号４１〜５０の付
された部材は第１実施例の符号２１〜３０が付された部
材に夫々に対応し、同じ材料でそして同じ厚さ、寸法で
形成されている。異なる点は、ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａ
ｓ層４６とｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層４７との間にグレ
ーティングを形成したｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層５１
を０．２μｍ厚で設けたことである。このグレーティン
グのピッチをΛとすると、このグレーティングにより分
布反射されるブラッグ波長はλB＝２ＮΛ、ここでＮは
導波路の等価屈折率、で決まり、この波長の光のみが増
幅される。 【００３８】本実施例の素子において、素子の一方の端
面から入射した光１７は、、層４３〜４６から成る光導
波路内を導波する。この導波光のうち、グレーティング
５１のブラッグ条件を満足する波長の光は、分布帰還さ
れてレーザ共振を起こし、増幅されて素子の他方の端面
より光１８として出射する。増幅される光の波長は、ベ
ース−コレクタ間に印加される電界の強度を変化させる
ことによって変化する。 【００３９】本実施例の素子において、分布帰還（ＤＦ
Ｂ）型レーザと同じ様に、グレーティングの一部からコ
ラゲーション（凹凸）を逆転して光の位相をπ／２だけ
変化させる部分を設けることで、安定に１波長だけ選択
的に増幅することができる。 【００４０】図５は本実施例の素子の出射光の波長スペ
クトルを示す図である。図５において、５５は出射光の
波長スペクトルを示し、５２はブラッグ波長の部分を拡
大して示し、５３は素子端面での反射によるリップル、
破線５４はベース−コレクタ間に−０．８Ｖ電圧を印加
したときの出射スペクトルを示す。 【００４１】第２実施例では、グレーティングのピッチ
Λを０．１２１μｍに設定し、ブラッグ波長λBを８３
０ｎｍになる様にしている。ここで、第１実施例と同様
に、ベース電極４９、４９′−コレクタ電極５０間に＋
０．２Ｖ〜−０．８Ｖの電圧を印加することで等価屈折
率は２×１０-3程度変化し、ブラッグ反射による共振波
長は実線５２から破線５４へと１５Å長波長側へとシフ
トする。この際、同じく第１実施例と同様に、吸収によ
る出力低下を補う様にエミッタ電極４８−ベース電極４
９、４９′間の電流を制御することで、出力が安定し、
１５Åのシフト幅を持つ波長可変フィルタが実現でき
る。 【００４２】第１実施例では、ファブリペロー共振によ
るリップルが増幅される光と干渉し、ビートノイズを起
こす場合があったが、本実施例では、グレーティングで
の回折によるブラッグ波長での増幅振幅が非常に大きく
なり、他のリップル光増幅度が小さくなるので、ビート
による雑音は小さくなる。 【００４３】以上の第１、第２実施例は、本発明を、選
択された波長の光を増幅する光増幅器に適用した例を示
したが、半発明の構成はレーザにも適用できる。 【００４４】図６（Ａ）は、本発明の光半導体素子の第
３実施例を示す概略斜視図である。本実施例の素子は、
例えば、所望の波長のレーザ光を選択的に増幅して出射
するレーザ光源として用いられる。図６（Ｂ）は、図６
（Ａ）の素子の活性層近傍のエネルギーバンド図であ
る。 【００４５】図６（Ａ）において、符号６１〜６４、及
び符号６６〜７１が付された部材は、図４（Ａ）の符号
４１〜４４、及び符号４６〜５１が付された部材に夫々
対応し、同じ材料でそして同じ厚さ、寸法で形成されて
いる。異なる点は、ベース領域部６４、６５、６６がｎ
型で、エミッタ領域部６７、７１及びコレクタ領域部６
１、６２がｐ型と、ｎとｐが上記実施例と比べて逆にな
っていることである。これは、ｐｎｐ型の方が、ベース
に流れたキャリアに関して、電子に対するポテンシャル
バリアの方がホールに対するそれよりも高いので、エミ
ッタからベースに流れたキャリアがコレクタ側へ漏れる
量を考えた場合、ホールの方が同じポテンシャルバリア
でも止められる率が高くなる為、キャリアが有効に活性
層６５で再結合するからである。 【００４６】また、活性層６５はｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95
Ａｓとし、図４（Ａ）の活性層４５より僅かにＡｌ混合
結晶比を高くしてエネルギギャップを広げ、ゲインのピ
ークを短波長側へずらしている。 【００４７】エミッタ電極６８と、ベース電極６９、６
９′との間には、可変電圧源７８により、順バイアスの
電界が印加される。また、ベース電極６９、６９′と、
コレクタ電極７０との間には、可変電圧源７９により、
逆バイアスの電界が印加される。 【００４８】本実施例の素子において、前述の様に電圧
源７８によって、活性層６５にしきい値以上の電流が供
給されると、活性層６５は光を発する。活性層６５より
発した光は、層６３〜６６から成る光導波路内を導波す
る。この導波光のうち、グレーティング７１のピッチΛ
で決まるブラッグ条件を満足する波長λBの光は、分布
帰還されてレーザ共振を起こし、素子の端面よりレーザ
光７７として出射する。 【００４９】この時、ベースコレクタ間に逆バイアスを
第２実施例と同様に印加すると、光の伝搬定数が変化
し、その結果ブラッグ波長が変わりレーザ発振波長もシ
フトする。この様に、動作原理は第２実施例と同じで、
本実施例では、活性層６５に流す電流をしきい値以上に
してレーザ発振している所が異なる。 【００５０】ここで留意すべきことは、電界印加による
ＱＣＳＥ効果でＭＱＷ層６３での吸収が増加し、しきい
値電流が大きく変化してしまわない様に工夫する必要が
あることである。この為に、第３実施例では、活性層６
５のゲインのピーク波長が、無電界時のグレーティング
によるブラッグ反射波長より２〜３ｎｍ短くなる様に設
計している。 【００５１】即ち、図７に示した様に、活性層６５のゲ
インスペクトル７６とＭＱＷ層６３による吸収スペクト
ル７２との両方の効果で導波路全体としてのゲインスペ
クトルは、無電界時、曲線７３の様になる。次に、ベー
ス−コレクタ間に電界を１×１０5Ｖ／ｃｍ程度印加す
ると、ＱＣＳＥ効果によりＭＱＷ層６３のエネルギギャ
ップが縮み、エキシトンによる吸収ピークは長波長側へ
シフトし一点鎖線７４の様になる。すると全体のゲイン
スペクトルも変化し、ゲインのピークも曲線７５で示す
様に長波長側へシフトする。そこで、ブラッグ波長λＢ
を、無電界時で、ゲインのピーク波長８２７ｎｍより長
い８３０ｎｍになる様にしておけば、電界印加時にλB
＝８３１．５ｎｍとなり、曲線７５の如くシフトしたゲ
インのピークとほぼ同じになってゲインはそれ程大きく
変化しなくなる。これに対し、無電界時のゲインピーク
８２７ｎｍでは電界印加時にゲインは大きく減少してし
まうので、ここにブラッグ波長を設定しておくと安定し
た出力で発振波長を変化できないことになる。こうし
て、上記の構成により、出力安定化で波長可変範囲の大
きな波長可変レーザが実現される。 【００５２】次に、図８に、上記半導体素子が光増幅装
置として用いられている光通信システムを示す。図８に
おいて、１０１、１０２は送信機、１１５、１１７は分
岐合流器、１０６は中継装置、１０３、１０４は受信
機、１１８、１１９は光伝送路である。送信機１０１、
１０２は、夫々、信号処理部と電気−光変換部を含む光
送信部１１１、１２１と、光送信部１１１、１２１から
の光信号出力を増幅する為の光増幅器１１２、１２２よ
り構成される。中継装置１０６は光増幅器１１６で構成
されている。受信機１０３、１０４は、夫々、入力光信
号を増幅する為の光増幅器１３２、１４２と、光−電気
変換部と信号処理部を含む光受信部１３１、１４１より
構成されている。 【００５３】図８の構成の光通信システムにおいて、送
信機１０１、１０２の光送信部１１１、１２１より出力
された光信号は、光増幅器１１２、１２２により、夫
々、増幅されて、送信端局１０１、１０２より出力され
る。その出力光信号は、時分割多重、波長多重、或はＣ
ＳＭＡ（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌ
ｅ ａｃｃｅｓｓ ）／ＣＤ（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄ
ｅｔｅｃｔｉｏｎ）等の予め決められた多重化方式を用
いて、光伝送路１１８上で衝突しない様に制御されて、
分岐合流器１１５を通って光伝送路１１８に送出され
る。光伝送路１１８中を光信号が伝送されると、光量が
減衰する為、中継装置１０６でこの光信号を増幅させ
る。図８の構成では、中継装置１０６が１か所にのみ配
置してあるが、必要に応じて数カ所配置してもよく、ま
た中継装置が必要なければ用いなくてもよい。 【００５４】中継装置１０６で増幅された光信号は、光
伝送路１１９を通って分岐合流器１１７に入力され、多
重化方式に応じた分離方法で分離されて受信機１０３、
１０４に入力される。各受信機１０３、１０４に入力さ
れた光信号は、光伝送路１１９や分岐合流器１１７での
ロスを補うべく、光増幅器１３２、１４２で増幅され
て、光受信部１３１、１４１に入力される。この様にし
て送信機１０１から受信機１０３への通信と、送信機１
０２から受信機１０４への通信が、１本の光伝送路１１
８、１１９を通して行なわれる。 【００５５】図８においては、送信機２台、受信機２台
の例を示したが、分岐合流器１１５、１１７の分岐数を
増やして、送信機Ｎ台、受信機Ｎ台でＮ体Ｎの通信も可
能である。また、分岐合流器１１５、１１７を用いず、
１対１の通信もできる。図８に示す光増幅器は、図示の
全箇所に配置する必要はなく、各部の光信号の減衰を補
償する必要のある所に配置すればよい。 【００５６】次に、図９に、本発明による半導体光素子
を光増幅装置として用いた双方向光通信システムの実施
例を示す。図９の構成の光通信システムにおいて、２０
１、２０２はトランシーバー、２０３は中継装置、２１
８、２１９は光伝送路である。トランシーバー２０１、
２０２は、夫々、送信部と受信部を持っており、送信部
は、信号処理部と電気−光変換部を含む光送信部２１
１、２４１と、光送信部２１１、２４１からの光信号出
力を増幅する為の光増幅器２１２、２４２より構成され
る。受信部は、入力光信号を増幅する為の光増幅器２２
２、２３２と、光−電気変換部と信号処理部を含む光受
信部２２１、２３１より構成されている。トランシーバ
ー２０１、２０２において、送信部と受信部は、夫々、
分岐合流器２１５、２１７で接続されている。中継装置
２０３は光増幅器２１３で構成されており、各トランシ
ーバー２０１、２０２と光伝送路２１８、２１９で接続
されている。 【００５７】図９の構成において、トランシーバー２０
１の光送信部２１１及びトランシーバー２０２の光送信
部２４１より出力された光信号は、光増幅器２１２、２
４２により、夫々、増幅されて、分岐合流器２１５、２
１７を通って各トランシーバー２０１、２０２より出力
される。その出力光信号は、光伝送路２１８、２１９を
夫々逆方向に伝送される。光伝送路２１８、２１９中を
光信号が伝送されると、光量が減衰される為、中継装置
２０３で光信号を増幅させる。 【００５８】図９においては、中継装置２０３を１か所
にのみ配置してあるが、必要に応じて数カ所配置しても
よく、また中継装置が必要なければ用いなくてもよい。
中継装置２０３で増幅された光信号は、更に光伝送路２
１９、２１８を通って相手側のトランシーバー２０２、
２０１に入力される。光入力信号は、分岐合流器２１
７、２１５により光受信部２３１、２２１の方向に分岐
され、光増幅器２３２、２２２で光伝送路２１８、２１
９と分岐合流器２１５、２１７のロスを補うべく増幅さ
れて、光受信部２３１、２２１に入力される。この様に
して、トランシーバー２０１、２０２の間で、１本の伝
送路２１８、２１９を通して双方向の通信が行なわれ
る。 【００５９】図７においては、送信部と受信部を１つず
つ持つトランシーバー２台の双方向通信の例を示した
が、トランシーバー内に複数の送信部と受信部を持つ構
成又は複数のトランシーバーを分岐合流器で接続した構
成も可能である。図９に示す光増幅器は、図示の全箇所
に配置する必要はなく、各部の光信号の減衰を補償する
必要のある所に配置すればよい。その他の点について
は、図９のシステムも図８のシステムと同様なことが言
える。 【００６０】図１０、図１１は、本発明の半導体光素子
を光増幅装置として用いた本発明のバス型光通信ネット
ワークの実施例を説明する図である。図１０は本実施例
のシステム全体構成を示し、図１１は本実施例における
トランシーバーの構成を示すブロック図を示す。図１０
において、３００は光ファイバ等の光伝送路、３２１〜
３２９はこの光伝送路３００を用いて通信を行なう端
末、３１１〜３１９は、夫々、端末３２１〜３２９から
の電気信号を光信号に変換して光伝送路３００に送出
し、光伝送路上の光信号を電気信号に変換して端末へ伝
達し、更には、光伝送路３００上の通信状態を検出して
他の端末からの信号と自端末からの信号が伝送路上で衝
突しない様に通信を制御するトランシーバーである。ま
た、３３１〜３３９は前記光ファイバ等の光伝送路３０
０に接続され、光伝送路上の信号の一部を取り出してト
ランシーバー３１１〜３１９に伝達し、或は、トランシ
ーバー３１１〜３１９からの光信号を光伝送路３００へ
と送り出す光カップラである。更に、３４１〜３４２は
光伝送路３００上の光信号を増幅して伝送する為の光増
幅器であり、この光増幅器には偏光無依存型光増幅装置
を用いる。 【００６１】図１１は、図１０のトランシーバー３１２
の構成を一例として示し、同図において、３５０は端末
３２２からの信号を光信号に変換し、他端末からの信号
と光伝送路３００上で衝突しない様に制御して光伝送路
上へ送出する光送信部、３６０は光送信部３５０からの
光信号を増幅する光増幅器、３７０は光伝送路３００を
伝送されてきた光信号を電気信号に変換し、この信号が
自トランシーバー３１２に接続された端末（この例の場
合３２２）へのものであれば、信号をこの端末へと伝達
する光受信部、３８０は光伝送路３００を伝達されてき
た信号を増幅して光受信部３７０へと伝達する光増幅
器、３９０は光増幅器３６０からの光信号を光カップラ
（この場合３３２）へと送出し、また光カップラからの
光信号を光増幅器３８０へと伝達する分岐合流素子であ
る。光増幅器３６０、３８０には本発明の前記半導体光
素子を用いる。ここでは、トランシーバー３１２を例に
この装置の構成を示したが、他のトランシーバー３１１
〜３１９も同様の構成となっている。 【００６２】今、端末３２２と端末３２９との間で通信
を行なう場合を想定して本実施例の動作を説明する。端
末３２２から信号を送出する場合、先ず光送信部３５０
は時分割多重、波長多重、或はＣＳＭＡ／ＣＤなどの予
め決められた多重化方式を好適に用いて、他の端末から
の信号と、端末３２２からの信号が光伝送路３００上で
衝突しない様に制御して、端末３２２からの信号を光信
号に変換して光増幅器３６０へと送出する。この信号は
光増幅器３６０で増幅され、分岐合流素子３９０を通
り、光カップラ３３２によって光伝送路３００上に双方
向に送出される。この光信号は、光カップラ３３３、・
・・、３３８を通り、中継光増幅器３４２へと到達す
る。この時、各光カップラでこの光信号のパワーの一部
は分岐されて、トランシーバー３１３、・・・、３１８
へと伝達されるが、これらのトランシーバーは、この信
号が自トランシーバーに接続された端末３２３、・・
・、３２８へ宛てたものでないことを識別し、これらの
光信号は捨てられる。中継光増幅器３４２へと到達した
光信号は、各光カップラを通ってパワーの一部を分岐さ
れた為、光信号強度が低下しているが、光中継増幅器３
４２によって増幅されて再び強度が大きくなって光伝送
路３００上を光カップラ３３９の方向へと送出される。 【００６３】光カップラ３３９では、この光信号の一部
は分岐されてトランシーバー３１９へ伝達され、図１１
に示した光分岐合流素子３９０、光増幅器３８０と同様
の素子を介して光受信部へ伝達される。この光受信部
は、伝達されてきた光信号を電気信号に変換し、この信
号が端末３２９へ宛てたものであることを認識して、端
末３２９へと信号を伝達する。端末３２９から端末３２
２へ信号を伝送する場合も、今説明したのと同様の手順
で光伝送路３００上を逆方向に信号が伝送されて通信が
行なわれる。この時、トランシーバー３１２へ到達する
光信号は、光カップラ３３８、・・・、３３３、３３２
を通過し、その後、この信号は光分岐合流素子３９０も
通るので、各部において光信号が減衰し、強度が弱くな
っているが、光受信部３７０へ入射する前に光増幅器３
８０で増幅され十分な強度となって光受信部３７０に伝
達される。 【００６４】この様に、光増幅器３６０は光送信部３５
０からの信号を増幅して伝送路３００上へ送出し、光増
幅器３４１、３４２や３８０は光ノード等の光信号の経
路での光パワーの減衰を補償して、受信に十分なパワー
を持つ様に光信号を増幅する。本実施例でも、図８及び
図９のシステムと同様な利点が得られる。 【００６５】本実施例では、光送信部３５０の直後、光
受信部３８０の直前、及び、光伝送路３００上の全てに
光増幅器を設けた場合について説明したが、例えば光送
信部３５０が十分なパワーの光信号を送出できるならば
光増幅器３６０は必要なく、また、光受信部３７０が受
信するのに充分なパワーが分岐合流素子３９０の出力で
得られるならば、光増幅器３８０を省略することが可能
である。或は、光伝送路３００上の光カップラ数が少な
く、光カップラでの減衰が問題にならなければ、伝送路
３００上の光増幅器３４１、３４２を省くことができ
る。この様に、図１０、１１に示した全ての光増幅器が
必要と言う訳ではなく、このうちの少なくとも１つに光
増幅器を用いれば、上記の効果を有するバス型光通信シ
ステムが実現できる。 【００６６】また、図１０のシステムでは、中継光増幅
器３４１、３４２が、光カップラ３３１、・・・、３３
９とは独立に光伝送路３３０上に設置されている場合を
例示してあるが、各光カップラに、中継光増幅器を内蔵
した場合でも、光増幅器に本発明によって構成された光
増幅装置を用いていれば上記の効果を達成できる。更
に、本実施例では、単一の光伝送路３００を用いたとき
の形態で説明を行なったが、光伝送路として、例えば、
光ファイバを複数本用いて、双方向伝送や多重化伝送を
行なう場合でも、各光伝送路に上記光増幅装置を用いれ
ば、上記効果が得られる。 【００６７】図１２、図１３は、本発明による半導体光
素子を光増幅装置として用いたアクティブバス型光通信
ネットワークの実施例を説明する図である。図１２は本
実施例のシステム全体構造を示し、同図において、４０
０、４０１は光ファイバ等の光伝送路、４１１、・・
・、４１９は通信を行なう端末、４２１、・・・、４２
９は、光送信、光受信、及び通信制御を行なうアクティ
ブ光ノード、４８０は光信号を増幅する中継光増幅器で
ある。この中継光増幅器４８０には、前述の偏光無依存
型光増幅装置を用いる。図１３は、前記アクティブ光ノ
ードのうちの１つ４２２を一例としてその構成を説明す
るブロック図であり、同図において、４５０、４５１は
光信号を電気信号に変換する光−電気変換（Ｏ／Ｅ）素
子、４４０、４４１は電気信号を光信号に変換する電気
−光変換（Ｅ／Ｏ）素子、４３０は通信制御部であり、
伝送路４００、４０１上を伝送されてきて、Ｏ／Ｅ素子
４５０或は４５１で電気信号に変換された信号が端末４
１２に宛てられたものであるか否かを判別し、そうであ
ればこの信号を端末４１２へ伝達し、そうでなければこ
の信号をＥ／Ｏ素子４４０、４４１を用いて再び光信号
に変換して光伝送路４００、４０１上に送出する。ま
た、通信制御部４３０は、端末４１２から信号が送られ
てきた場合、他の端末からの光信号と衝突しない様に制
御して、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１を用いて光信号に変
換し、光伝送路４００、４０１上に送出する機能も備え
る。４９１〜４９４は光増幅器であり、上記半導体光素
子が用いられている。 【００６８】ここで、端末４１２から端末４１９へと信
号を伝送する場合を例にして本実施例の動作を説明す
る。端末４１２から信号が出されると、アクティブ光ノ
ードの通信制御部３０は、時分割多重、波長多重或はＣ
ＳＭＡ／ＣＤなどの予め決められた多重化方式を好適に
用いて、端末４１２からの信号が光伝送路４００、４０
１上で他端末からの信号と衝突しない様に制御して、端
末４１２からの信号を、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１によ
り光信号に変換し、光増幅器４９２、４９４によって増
幅して、双方向に光伝送路４００、４０１上に送出す
る。この信号は、アクティブ光ノード４２１、４２３に
入射し、一度電気信号に変換されてアクティブ光ノード
４２１、４２３の通信制御部に入力されるが、ここでは
この信号が端末４１１或は４１３へ宛てられたものでは
ないので、再び光信号へと変換されて光伝送路上へ送出
される。 【００６９】端末４２３と端末４２９はその距離が長
く、光伝送路に用いている光ファイバにより光信号の損
失が生じるが、この信号を増幅して損失を補償し、アク
ティブ光ノード４２９に充分な強度の光信号が入力され
る様に、中継光増幅器４８０が挿入されている。中継光
増幅器４８０で増幅された光信号は、アクティブ光ノー
ド４２９に設けられた光増幅器で増幅されＯ／Ｅ素子で
電気信号に変換されて通信制御部に達する。アクティブ
光ノード４２９の通信制御部は、この信号が端末４１９
に宛てられたものであることを識別して、該信号を端末
４１９へと送出する。 【００７０】一方、アクティブ光ノード４２２から、伝
送路４０１を介してアクティブ光ノード４２１の方向へ
と送出された信号は、次々とアクティブ光ノードを通過
し、光通信ネットワークの左端まで伝送されて捨てられ
る。 【００７１】上記の如く、光伝送路４００は図１２にお
いて右方向への信号伝送を、また光伝送路４０１は左方
向への信号伝送を行なっており、どの端末から送出され
た信号も、両方向へ同時に伝送されて必ず宛先の端末へ
と到達する。 【００７２】この様に、光増幅器４９２、４９４はＥ／
Ｏ素子４４０、４４１からの信号を増幅して光伝送路４
００、４０１上へ送出し、光増幅器４９１、４９３は光
伝送路での光パワーの減衰を補償して、受信に充分なパ
ワーを持つ様に光信号を増幅する。また、中継光増幅器
４８０は、アクティブ光ノード間の距離が長い場合に、
そこにおける光損失を補償する機能を有する。これらの
光増幅器は前記半導体光素子を用いている。本実施例で
も、図８及び図９での効果と同様な効果が得られる。 【００７３】本実施例では、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１
の直後、Ｏ／Ｅ素子４５０、４５１の直前、及び光伝送
路４００、４０１上の全てに光増幅器を設けた場合につ
いて説明したが、例えばＥ／Ｏ素子４４０、４４１が十
分なパワーの光信号を送出できるならば光増幅器４９
２、４９４は必要なく、また、Ｏ／Ｅ素子４５０、４５
１にが受信するのに充分なパワーが光アクティブ光ノー
ドに入射するならば、光増幅器４９１、４９３を省略す
ることが可能である。また、端末間の距離が、ファイバ
による損失が問題になる程長くない場合、中継光増幅器
４８０を省くことも出来る。この様に、図１２、図１３
に示した全ての光増幅器が必要と言う訳ではなく、この
うちの少なくとも１つに光増幅器を用いれば、上記の効
果を有するアクティブバス型光通信システムが実現でき
る。 【００７４】また、図１２のシステムでは、各アクティ
ブ光ノード間に２本の光伝送路を用いて双方向に信号を
伝送する形態で説明したが、図９の前記実施例の如く、
光分岐合流素子を用いて１本の光伝送路を双方向に信号
が伝搬する場合、或は、３本以上の光伝送路を用いて信
号を多重化して伝送する場合にも、各光伝送路に上記半
導体光素子を用いれば、上記効果が得られる。 【００７５】次に、図１４は本発明による半導体光素子
を用いたスター型光通信ネットワークの実施例の構成図
である。本実施例は端局数は４であり、又各光ファイバ
では光信号が双方向に伝送している。図１４中、６０１
〜６０４は端末をネットワークに接続するトランシーバ
ー、６０５はネットワーク内のトランシーバー６０１〜
６０４の入出力をマトリクス的に接続するスターカップ
ラ、６０６〜６１３は伝送路となる光ファイバ、６１４
〜６１７は電気信号を光信号に変換しこれをネットワー
クに送出する送信部、６１８〜６２１はネットワークか
ら入射する光信号を電気信号に変換する受信部、６２２
〜６２５はトランシーバーの送、受信部６１４〜６１
７、６１８〜６２１と光ファイバ６１０〜６１３を接続
する光分岐合流器、６２６〜６３８は光信号を直接増幅
する上記光増幅装置である。光増幅器のうち、６２６〜
６２９は送信部６１４〜６１７のブースタ増幅器、６３
０〜６３３は受信部６１８〜６２１の前置増幅器、６３
４はスターカップラ６０５のブースタ増幅器、６３５〜
６３８は伝送路の中継増幅器として機能する。 【００７６】次に、トランシーバー６０１からトランシ
ーバー６０３への通信を想定して本実施例の動作を説明
する。トランシーバー６０１の送信部６１４において電
気信号は光信号に変換され、これは光増幅器６２６で増
幅され光分岐合流器６２２を経てネットワークの伝送路
である光ファイバ６１０に入射する。光ファイバ６１０
に入射した光信号は光増幅器６３５で増幅され、光ファ
イバ６０６を経てスターカップラ６０５に入射する。光
信号はスターカップラ６０５の内部の光増幅器６３４で
増幅され、スターカップラ６０５に接続された全ての光
ファイバ６０６〜６０９に送出される。光ファイバ６０
６〜６０９に入射した光信号は光増幅器６３５〜６３８
で増幅され、光分岐合流器６２２〜６２５で分岐され、
その光信号の一部は光増幅器６３０〜６３３で増幅さ
れ、受信部６１８〜６２１に入射する。 【００７７】受信部６１８〜６２１はその光信号を電気
信号に変換する。トランシーバー６０１〜６０４はこの
電気信号のうち自トランシーバー宛ての信号を識別す
る。この信号はトランシーバー６０３宛てであるので、
トランシーバー６０３はこの信号を識別後、受信し通信
は終了する。尚、スター型のシステムでも、どのトラン
シーバーから送出された光信号も伝送路全体を伝搬する
為、時分割多重、波長分割多重方式等を用いて光信号が
伝送路上で衝突しない様に通信が行なわれる。 【００７８】本実施例では、ネットワーク内の光の伝送
される経路全てに本発明による半導体光素子から成る光
増幅器を備えた例を挙げたが、その経路の一部に光増幅
器を備えたシステムも可能である。また、送信部と受信
部を光分岐合流器で接続し、１トランシーバーにつき１
本の光ファイバで双方向伝送する様になっているが、
送、受信を分け１トランシーバーにつき２本の光ファイ
バを用いるシステムも可能である。本実施例でも、本発
明の半導体光素子を用いているので、図８、図９のネッ
トワークと同様な効果を得ることができる。 【００７９】図１５は、本発明による半導体光素子を光
増幅装置として用いたループ型光通信ネットワークの実
施例の構成図である。この実施例では、トランシーバー
数は４であり、また光信号はループネットワークを時計
回りに伝送している。図１５中、７０１〜７０４は端末
をネットワークに接続するトランシーバー、７０５〜７
１２は伝送路となる光ファイバ、７１３〜７１６は電気
信号を光信号に変換しネットワークに送出する送信部、
７１７〜７２０はネットワークから入射する光信号を電
気信号に変換する受信部、７２１〜７３２は光信号を直
接増幅する上記実施例の光増幅器である。光増幅器のう
ち、７２１〜７２４は送信部７１３〜７１６のブースタ
増幅器、７２５〜７２８は受信部７１７〜７２０の前置
増幅器、７２９〜７３２は伝送路の中継増幅器として機
能する。 【００８０】次に、トランシーバー７０１からトランシ
ーバー７０３への通信を想定して本実施例の動作を説明
する。トランシーバー７０１の送信部７１３において電
気信号は光信号に変換され、光増幅器７２１で増幅され
ネットワークの伝送路である光ファイバ７０５に入射す
る。この光信号は光増幅器７２９で増幅され、光ファイ
バ７０６を経て、トランシーバー７０２の光増幅器７２
６で増幅され、受信部７１８で電気信号に変換される。
この信号はトランシーバー７０３宛てである為、トラン
シーバー７０２はこの信号を送信部７１４で光信号に変
換し、光増幅器７２２で増幅しネットワークの伝送路で
ある光ファイバ７０７に入射する。この光信号は光増幅
器７３０で増幅され、光ファイバ７０８を経てトランシ
ーバー７０３の光増幅器７２７で増幅され、受信部７１
９で電気信号に変換される。この信号はトランシーバー
７３０宛てである為、トランシーバー７０３はこの信号
を識別後、受信し通信は終了する。 【００８１】本実施例では、ネットワーク内の光の伝送
される経路全てに光増幅器を備えた例を挙げたが、その
経路の一部に光増幅器を備えたシステムも可能である。
また、トランシーバー内での信号を再生、中継する能動
型の例になっているが、光分岐合流器を用いて伝送路で
ある光ファイバにトランシーバーを接続する受動型のシ
ステムも可能である。本実施例でも、本発明の半導体光
素子を用いているので、図８、図９のネットワークと同
様な効果を得ることができる。 【００８２】上記図８〜図１５の例では、本発明の光半
導体素子を光増幅器として用いたが、本発明の素子を、
光通信システムにおける光送信機のレーザ光源として用
いることも出来る。また、本発明は、以上説明した実施
例の外にも種々の応用が可能である。 【００８３】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光半導体素
子によれば、光の増幅と導波路の屈折率変化による選択
波長制御を、ベース領域に活性層を含みコレクタ領域に
多重量子井戸を含むバイポーラトランジスタ構造で同時
に行なう構成になっているので、従来方式より選択波長
可変範囲を広くすることが可能になる。 【００８４】また、導波路の層構成を光導波路方向に沿
って変化させる必要が無い為、設計が容易になり、更に
導波路長方向に電極を分離して複数設ける必要が無くな
った為、素子長さも短く出来る。 【００８５】また、本発明による光通信システムないし
ネットワークでは、本発明による光半導体素子を光増幅
装置などとして用いることで、質が良く規模の制限など
を受けず且つ比較的簡単なシステム構成となっている。
ザ光源として用いられる波長選択性光半導体素子、及び
この素子を用いて光を増幅又は発光させる方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、光通信は、その大容量、高速通信
が可能であると言う特長から、研究開発が盛んであるが
光の特性を生かして更に大容量、高速化する為に波長多
重光通信へと技術は移り変わろうとしている。そこで、
波長の異なる光を発振するレーザ光源、その波長を選択
するフィルタが必要となる訳であるが、光源を通常の半
導体レーザとすると波長の可変幅が１００Å程度とな
り、この範囲で波長多重を行なった場合、波長スペクト
ル幅１Åの単一モードレーザ光源および、２〜３Åの分
解能で波長選択するフィルタが必要とされる。 【０００３】この観点から、現在最も可能性があるもの
として、分布帰還（ＤＦＢ）型やブラッグ分布反射（Ｄ
ＢＲ）型レーザ光源、分布反射部の形成された導波型フ
ィルタが提案されている。 【０００４】図１６は、“沼居他、位相シフト制御型Ｄ
ＦＢ−ＬＤを用いた可変波長フィルタ、昭和６３年電子
情報通信学会秋季全国大会予稿集Ｃ−１６１”で提案さ
れた従来の導波型フィルタの一例を示す概略斜視図であ
る。 【０００５】図１６のフィルタでは、導波層８１にグレ
ーティング８２が設けられ、導波方向に沿って３つに分
かれた電極８３、８３′、８４が形成され、それぞれ両
端の電極８３、８３′はゲンイを持たせると同時に、キ
ャリア密度を変えることで屈折率を変え、グレーティン
グによって分布反射される波長を変化させている。中央
の電極８４は同様にキャリア密度変化により屈折率を制
御して、導波路を通る光の位相を変化させ、より広い範
囲の波長を選択できる様にしている。 【０００６】しかし、図１６のフィルタでは、導波層に
電流が流れることによる温度上昇で屈折率変化が抑えら
れてしまうという欠点がある。また、図１６で示す様
に、活性領域と位相調整領域を別個に持つ為、夫々の領
域間のカップリング、および活性層を除去した端面での
反射による複合共振器の発生などの問題が生じる。従っ
て、これらを克服せんとして、素子設計が複雑になり、
且つ素子作製上も歩留まりが悪くなるなどの欠点が避け
られなかった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、広い選択波長の可変範囲を
有し、且つ、設計の容易な光半導体素子およびそれを用
いて光を増幅又は発光させる方法を提供することにあ
る。 【０００８】 【課題を解決する為の手段】本発明の上記目的を達成す
る第１の実施態様の波長選択性光半導体素子は以下の手
段を有する：基板；前記基板上に設けられた、第１の導
電型を有する半導体から成るコレクタ層；前記コレクタ
層の上に設けられた多重量子井戸層；前記多重量子井戸
層の上に設けられた、第２の導電型を有する半導体から
成るベース層、ここで、該ベース層は、活性層と、活性
層をサンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャ
ップを有する第１及び第２の半導体層から成り、ベース
層および多重量子井戸層は、光を伝搬させる；前記ベー
ス層の上に設けられた、第１の導電型を有する半導体か
ら成るエミッタ層；及び前記コレクタ層、ベース層およ
びエミッタ層にそれぞれ電気的に接続されたコレクタ電
極、ベース電極及びエミッタ電極。 【０００９】また、上記の第１の実施態様の光半導体素
子を用いて、選択された波長の光を増幅する方法は以下
のステップを有する：多重量子井戸層とベース層とから
構成される導波路に光を入射する；導波路中を入射され
た光を伝搬させる；エミッタ電極とベース電極との間に
順バイアスの電界を印加することによって、導波路中を
伝搬する光の内、選択された波長の光を増幅する；増幅
された光を素子から出射させる；及びベース電極との間
に逆バイアスの電界を印加することによって、前記増幅
される光の波長を変化させる。 【００１０】また、上記の第１の実施態様の光半導体素
子から選択された波長のレーザ光を発光させる方法は以
下のステップを有する：エミッタ電極とベース電極との
間に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給す
ることによって、選択された波長のレーザ光を素子から
出射させる；及びベース電極とコレクタ電極との間に逆
バイアスの電界を印加することによって、前記出射され
るレーザ光の波長を変化させる。 【００１１】本発明の第２の実施態様の波長選択性光半
導体素子は以下の手段を有する：基板；前記基板上に設
けられた第１の導電型を有する半導体活性層：前記活性
層をサンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャ
ップを有する第１の導電型の第１及び第２の半導体層；
前記第１の半導体層に隣接して設けられた、多重量子井
戸層、ここで、活性層多重量子井戸層、第１及び第２の
半導体層は光導波路を構成する；前記光導波路をサンド
イッチにした、第２の導電型を有する第３及び第４の半
導体層；及び前記第２の半導体層、第３の半導体層及び
第４の半導体層に夫々電気的に接続された第１、第２及
び第３の電極。 【００１２】また、上記の第２の実施態様の光半導体素
子を用いて、選択された波長の光を増幅する方法は以下
のステップを有する：光導波路に光を入射する；導波路
中を入射された光を伝搬させる；第１の電極と第３の電
極との間に順バイアスの電界を印加することによって、
導波路中を伝搬する光の内、選択された波長の光を増幅
する；増幅された光を素子から出射させる；及び第１の
電極と第２の電極との間に逆バイアスの電界を印加する
ことによって、前記増幅される光の波長を変化させる。 【００１３】また、上記の第２の実施態様の光半導体素
子から選択された波長のレーザ光を発光させる方法は以
下のステップを有する：第１の電極と第３の電極との間
に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給する
ことによって、選択された波長のレーザ光を素子から出
射させる；及び第１の電極と第２の電極との間に逆バイ
アスの電界を印加することによって、前記出射されるレ
ーザ光の波長を変化させる。 【００１４】 【実施例】図１（Ａ）は、本発明の光半導体素子の光導
波路近傍のエネルギーバンド図である。本発明素子は、
エミッタ領域１１、ベース領域１２及びコレクタ領域１
３から成るヘテロバイポーラトランジスタ構造を有して
いる。図１（Ａ）は、このエミッタ−ベース間に順バイ
アスの電界を印加し、ベース−コレクタ間に逆バイアス
の電界を印加したときの様子を示すものである。また図
１（Ｂ）は、本発明の光半導体素子における導波光の電
界強度分布を示す図である。 【００１５】図１（Ａ）において、１４はベース領域に
形成されたバンドギャップの狭い活性層、１５は活性層
１４に近接して設けられた多重量子井戸層を示し、ベー
ス領域１２に近接して、ベース領域１２に蓄積されるキ
ャリアがコレクタ領域１３に流れない様にベース領域１
２よりも充分大きなバンドギャップを持つ半導体領域が
配置されている。各領域の形成材料として、ＧａＡｓ、
ＡｌＧａＡｓ系の半導体を用いた場合、エネルギギャッ
プの狭い、即ちＡｌの混晶比が比較的少ないベース領域
１２の屈折率が高くなる為、導波光は主にベース領域１
２に閉じ込められる。このため、光の電界分布は図１
（Ｂ）のようになり、活性層１４と多重量子井戸層１５
の両方を導波光の一部が伝播する。ここで、ｎ型半導体
から成るエミッタ領域１１とｐ型半導体から成るベース
領域１２との間に順バイアスを印加しているため、電子
はエミッタ領域１１からベース領域１２に流れ込み、エ
ネルギーギャップの狭い活性層１４でホールと再結合し
発光する。従って、本発明によるデバイスを光増幅器或
はフィルタとして用いるときには、上記順バイアスによ
る注入キャリアを閾値以下に抑え、入射する光の波長に
合わせてこの活性層１４のエネルギギャップを設定すれ
ば、この入射光を増幅できる。また、レーザ発光素子と
して用いる場合には、活性層１４のゲインが最大となる
波長を共振波長ないしブラッグ波長に対して適当な関係
になるように設定して、有効な発振ができるように設定
すればよい。これらについては、下記の実施例に詳しく
説明する。 【００１６】さて、一方、多重量子井戸層１５の電子基
底準位とヘビーホールのエキシトン波長が、入射光の波
長より１００Å〜１５０Å程度短くなり、かつ量子井戸
の幅が７０Å〜１２０Å程度になるように設定すること
により、コレクタ領域１３とベース領域１２との間に逆
バイアスの電界を印加することによってquantum confin
ed Stark effect （ＱＣＳＥ）が有効に発生し、量子準
位間ギャップが変化して多重量子井戸層１５の屈折率は
大きく変化する。よって、導波路の伝搬定数が大きく変
化して、共振波長或はブラッグ波長が変わり、発振光、
フィルタリングされる波長等が可変となる。 【００１７】ここで、導波する波長が多重量子井戸層１
５のエキシトン波長よりも長い場合、注入電流による昇
温に起因する屈折率変化とＱＣＳＥによる屈折率変化の
極性が同じになる。このため、本発明の素子は、前記の
２つの屈折率変化が相殺し合う従来の素子よりも屈折率
を大きく変化させることが可能となり、広い範囲で選択
波長を変えることが出来る。 【００１８】また、本発明の構成では、導波路の層構成
を光の導波する方向で変化させる必要がない為、素子設
計が容易となり、更に導波路長方向に電極を分離して複
数設ける必要がないので素子長も従来より短く出来る。 【００１９】図２（Ａ）は、本発明の光半導体素子の第
１実施例を示す概略斜視図である。本実施例の素子は、
例えば、素子に入射される光のうち、所望の波長の光を
選択的に増幅して出射する光増幅器或はフィルタとして
用いられる。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の素子の活性層近
傍のエネルギーバンド図である。 【００２０】図２（Ａ）において、２１はｎ−ＧａＡｓ
基板、２２は１．５μｍ厚のクラッド層、２３は多重量
子井戸（ＭＱＷ）層を示す。ＭＱＷ層２３は、ノンドー
プのイントリンシック（ｉ−）Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓか
ら成る、各々の厚さ１００Åの５層の井戸層と、ｉ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓから成る、各々の厚さ１００Åの５層
の障壁層とを交互に積層して成る。２４は厚さ０．０５
μｍのｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層、２５は厚さ１００
Åのｐ−Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ａｓから成る活性層を示す。
活性層２５は単一量子井戸構造を有している。２６は厚
さ０．１μｍのｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層を示す。こ
こで、層２３、２４、２５、２６は光導波路を構成す
る。 【００２１】更に、２７は幅、図２（Ａ）の左右方向の
長さが３μｍのリッジ型に加工されたｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層、２８はクラッド層２７に通電する
為のＡｕ／ＡｕＧｅ電極、２９、２９′は層２６の上に
設けられたＡｕ／Ｃｒ電極、３０はｎ−ＧａＡｓ基板２
１の底面に形成されたＡｕ／ＡｕＧｅ電極を各々示す。 【００２２】上記のように作成された素子は、恒温槽に
入れられてアニーリングされる。そして、このアニーリ
ングによって、各電極を形成する金属が半導体層中に拡
散され、ドットを付した領域で示す電極拡散領域が形成
される。各電極は、この電極拡散領域によって、素子の
エミッタ、ベース及びコレクタの各領域とオーミックコ
ンタクトされる。 【００２３】本実施例の素子は、電極２８がエミッタ電
極、電極２９、２９′がベース電極、電極３０がコレク
タ電極に相当するヘテロバイポーラトランジスタであ
る。エミッタ電極２８と、ベース電極２９、２９′との
間には、可変電圧源１９により順バイアスの電界が印加
される。また、ベース電極２９、２９′と、コレクタ電
極３０との間には、可変電圧源２０により、逆バイアス
の電界が印加される。 【００２４】リッジの長さは、２００μｍに形成されて
いる。また素子の両端はへき開によって互いに平行なミ
ラー面とされ、層２３〜２６から成る光導波路は、ファ
ブリ−ペロー共振器を構成する。素子の一方の端面から
入射した光１７の内、選択された波長の光は、上記共振
器内で共振し、増幅されて素子の他方の端面より光１８
として出射する。増幅される光の波長は、ベース−コレ
クタ間に印加される電界の強度を変化させることによっ
て変化する。 【００２５】本実施例の素子の通電をしていない状態の
活性層近傍のエネルギバンド図を図２（Ｂ）に示す。こ
こで、エミッタ電極２８−ベース電極２９、２９′間に
順バイアスの電界を印加すると電子が活性層２５を含む
ベース側に流れ、、エネルギの低い活性層２５でホール
と再結合し、光増幅が行なわれる。 【００２６】他方、ベース電極２９、２９′−コレクタ
電極３０間に逆バイアスの電界を印加すると、ノンドー
プのＭＱＷ層２３に加わる電界が大きくなり（ここだけ
イントリンシック層であるから）ＱＣＳＥでそこの屈折
率が変化する。 【００２７】本実施例の場合、波長８３０ｎｍ前後の光
が入力される設定で、活性層２５の無通電状態でのエネ
ルギギャップを８１５ｎｍの光に相当する組成にし、そ
こでゲインが最も大きくなる様にしている。こうする理
由は、キャリアを注入するとキャリア間の多体効果でバ
ンドギャップが挟まり、無通電状態のものから長波長側
へ１００Å〜１５０Åシフトしたところでゲインが最大
になるので、シフトした所で入力光の波長と丁度合う様
にするためである。 【００２８】また、ＭＱＷ層２３はエキシトン波長が８
２０ｎｍに来る様に設計される。これは、８３０ｎｍの
波長の入力光に対し、ＱＣＳＥによる屈折率変化が最も
大きくなる様にするには、この波長がエキシトン波長
（本実施例の場合８２０ｎｍ）から１００Å程度長波長
側にずれた波長になればよいからである。ＱＣＳＥによ
る屈折率変化が最も大きくなる波長が、エキシトン波長
から１００Å程度長い波長であることはJoseph S. Wein
er Appl. Phys. Lett. Vol. 50, pp.842(1987)に記載さ
れている。 【００２９】図３（Ａ）は、本実施例の光半導体素子に
波長８３０ｎｍの光を導波させた場合の出射光スペクト
ルを示す図で、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の部分拡大図で
ある。 【００３０】図３（Ａ）において、３１は活性層２５が
発する自然放出光と外部から入射し増幅された光が一緒
に混じった状態のスペクトルを示す。このとき、ファブ
リペロー共振によるリップルは８３０ｎｍ近くでは波長
５Åごとに現われる。８３０ｎｍ近くのみを拡大して示
す図３（Ｂ）のスペクトルの様に、８３０ｎｍが丁度リ
ップルの波長と一致すると実線３２の如く増幅され、外
れた場合、破線３３で示す様に増幅は低減する。 【００３１】この際、前述した様に、ベース電極２９、
２９′−コレクタ電極３０間に逆バイアスを印加するこ
とで屈折率が変化し、これにより導波路の伝搬定数が変
わることで、リップルの波長が長波長側へシフトしてい
く。このシフト幅が５Å以内であれば、選択的に増幅す
る光の波長を連続的に変えられる。 【００３２】図２（Ａ）において、ＭＱＷ層２３には、
無通電時でもｐｎ接合によるビルトインポテンシャルで
電界が印加され、図２（Ｂ）の様にポテンシャルは傾斜
している。よって、＋０．２Ｖ〜−０．８Ｖの範囲で、
僅かな順方向バイアスの状態から逆方向バイアスの状態
へ変化させることで、増幅される波長の５Åのシフトが
可能になった。 【００３３】このとき、印加される逆バイアス電界を大
きくしていくとＱＣＳＥにより吸収も大きくなる為、出
射光強度は減少してしまう。これを補う為、エミッタ−
ベース間に流れる電流を大きくし、ゲインを増大させ出
力を一定にすることで、出力の安定な波長可変フィルタ
が実現できる。 【００３４】本実施例では、ｐｎｐ型のヘテロバイポー
ラトランジスタ構造としたが、ｎとｐとを逆にしたｎｐ
ｎ型のヘテロバイポーラトランジスタ構造にしても同様
な機能が得られる。 【００３５】第１実施例では光の増幅をファブリペロー
型の共振で行なったが、グレーティングによる分布反射
による共振を利用しても良い。 【００３６】図４（Ａ）はこのようなグレーティングを
用いた本発明の光半導体素子の第２実施例を示す概略斜
視図である。本実施例の素子は、例えば、素子に入射さ
れる光のうち、所望の波長の光を選択的に増幅して出射
する光増幅器あるいはフィルタとして用いられる。図４
（Ｂ）は図４（Ａ）の素子の活性層近傍のエネルギーバ
ンド図である。図４（Ａ）において、図２（Ａ）と同一
の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。 【００３７】図４（Ａ）において、符号４１〜５０の付
された部材は第１実施例の符号２１〜３０が付された部
材に夫々に対応し、同じ材料でそして同じ厚さ、寸法で
形成されている。異なる点は、ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａ
ｓ層４６とｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層４７との間にグレ
ーティングを形成したｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層５１
を０．２μｍ厚で設けたことである。このグレーティン
グのピッチをΛとすると、このグレーティングにより分
布反射されるブラッグ波長はλB＝２ＮΛ、ここでＮは
導波路の等価屈折率、で決まり、この波長の光のみが増
幅される。 【００３８】本実施例の素子において、素子の一方の端
面から入射した光１７は、、層４３〜４６から成る光導
波路内を導波する。この導波光のうち、グレーティング
５１のブラッグ条件を満足する波長の光は、分布帰還さ
れてレーザ共振を起こし、増幅されて素子の他方の端面
より光１８として出射する。増幅される光の波長は、ベ
ース−コレクタ間に印加される電界の強度を変化させる
ことによって変化する。 【００３９】本実施例の素子において、分布帰還（ＤＦ
Ｂ）型レーザと同じ様に、グレーティングの一部からコ
ラゲーション（凹凸）を逆転して光の位相をπ／２だけ
変化させる部分を設けることで、安定に１波長だけ選択
的に増幅することができる。 【００４０】図５は本実施例の素子の出射光の波長スペ
クトルを示す図である。図５において、５５は出射光の
波長スペクトルを示し、５２はブラッグ波長の部分を拡
大して示し、５３は素子端面での反射によるリップル、
破線５４はベース−コレクタ間に−０．８Ｖ電圧を印加
したときの出射スペクトルを示す。 【００４１】第２実施例では、グレーティングのピッチ
Λを０．１２１μｍに設定し、ブラッグ波長λBを８３
０ｎｍになる様にしている。ここで、第１実施例と同様
に、ベース電極４９、４９′−コレクタ電極５０間に＋
０．２Ｖ〜−０．８Ｖの電圧を印加することで等価屈折
率は２×１０-3程度変化し、ブラッグ反射による共振波
長は実線５２から破線５４へと１５Å長波長側へとシフ
トする。この際、同じく第１実施例と同様に、吸収によ
る出力低下を補う様にエミッタ電極４８−ベース電極４
９、４９′間の電流を制御することで、出力が安定し、
１５Åのシフト幅を持つ波長可変フィルタが実現でき
る。 【００４２】第１実施例では、ファブリペロー共振によ
るリップルが増幅される光と干渉し、ビートノイズを起
こす場合があったが、本実施例では、グレーティングで
の回折によるブラッグ波長での増幅振幅が非常に大きく
なり、他のリップル光増幅度が小さくなるので、ビート
による雑音は小さくなる。 【００４３】以上の第１、第２実施例は、本発明を、選
択された波長の光を増幅する光増幅器に適用した例を示
したが、半発明の構成はレーザにも適用できる。 【００４４】図６（Ａ）は、本発明の光半導体素子の第
３実施例を示す概略斜視図である。本実施例の素子は、
例えば、所望の波長のレーザ光を選択的に増幅して出射
するレーザ光源として用いられる。図６（Ｂ）は、図６
（Ａ）の素子の活性層近傍のエネルギーバンド図であ
る。 【００４５】図６（Ａ）において、符号６１〜６４、及
び符号６６〜７１が付された部材は、図４（Ａ）の符号
４１〜４４、及び符号４６〜５１が付された部材に夫々
対応し、同じ材料でそして同じ厚さ、寸法で形成されて
いる。異なる点は、ベース領域部６４、６５、６６がｎ
型で、エミッタ領域部６７、７１及びコレクタ領域部６
１、６２がｐ型と、ｎとｐが上記実施例と比べて逆にな
っていることである。これは、ｐｎｐ型の方が、ベース
に流れたキャリアに関して、電子に対するポテンシャル
バリアの方がホールに対するそれよりも高いので、エミ
ッタからベースに流れたキャリアがコレクタ側へ漏れる
量を考えた場合、ホールの方が同じポテンシャルバリア
でも止められる率が高くなる為、キャリアが有効に活性
層６５で再結合するからである。 【００４６】また、活性層６５はｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95
Ａｓとし、図４（Ａ）の活性層４５より僅かにＡｌ混合
結晶比を高くしてエネルギギャップを広げ、ゲインのピ
ークを短波長側へずらしている。 【００４７】エミッタ電極６８と、ベース電極６９、６
９′との間には、可変電圧源７８により、順バイアスの
電界が印加される。また、ベース電極６９、６９′と、
コレクタ電極７０との間には、可変電圧源７９により、
逆バイアスの電界が印加される。 【００４８】本実施例の素子において、前述の様に電圧
源７８によって、活性層６５にしきい値以上の電流が供
給されると、活性層６５は光を発する。活性層６５より
発した光は、層６３〜６６から成る光導波路内を導波す
る。この導波光のうち、グレーティング７１のピッチΛ
で決まるブラッグ条件を満足する波長λBの光は、分布
帰還されてレーザ共振を起こし、素子の端面よりレーザ
光７７として出射する。 【００４９】この時、ベースコレクタ間に逆バイアスを
第２実施例と同様に印加すると、光の伝搬定数が変化
し、その結果ブラッグ波長が変わりレーザ発振波長もシ
フトする。この様に、動作原理は第２実施例と同じで、
本実施例では、活性層６５に流す電流をしきい値以上に
してレーザ発振している所が異なる。 【００５０】ここで留意すべきことは、電界印加による
ＱＣＳＥ効果でＭＱＷ層６３での吸収が増加し、しきい
値電流が大きく変化してしまわない様に工夫する必要が
あることである。この為に、第３実施例では、活性層６
５のゲインのピーク波長が、無電界時のグレーティング
によるブラッグ反射波長より２〜３ｎｍ短くなる様に設
計している。 【００５１】即ち、図７に示した様に、活性層６５のゲ
インスペクトル７６とＭＱＷ層６３による吸収スペクト
ル７２との両方の効果で導波路全体としてのゲインスペ
クトルは、無電界時、曲線７３の様になる。次に、ベー
ス−コレクタ間に電界を１×１０5Ｖ／ｃｍ程度印加す
ると、ＱＣＳＥ効果によりＭＱＷ層６３のエネルギギャ
ップが縮み、エキシトンによる吸収ピークは長波長側へ
シフトし一点鎖線７４の様になる。すると全体のゲイン
スペクトルも変化し、ゲインのピークも曲線７５で示す
様に長波長側へシフトする。そこで、ブラッグ波長λＢ
を、無電界時で、ゲインのピーク波長８２７ｎｍより長
い８３０ｎｍになる様にしておけば、電界印加時にλB
＝８３１．５ｎｍとなり、曲線７５の如くシフトしたゲ
インのピークとほぼ同じになってゲインはそれ程大きく
変化しなくなる。これに対し、無電界時のゲインピーク
８２７ｎｍでは電界印加時にゲインは大きく減少してし
まうので、ここにブラッグ波長を設定しておくと安定し
た出力で発振波長を変化できないことになる。こうし
て、上記の構成により、出力安定化で波長可変範囲の大
きな波長可変レーザが実現される。 【００５２】次に、図８に、上記半導体素子が光増幅装
置として用いられている光通信システムを示す。図８に
おいて、１０１、１０２は送信機、１１５、１１７は分
岐合流器、１０６は中継装置、１０３、１０４は受信
機、１１８、１１９は光伝送路である。送信機１０１、
１０２は、夫々、信号処理部と電気−光変換部を含む光
送信部１１１、１２１と、光送信部１１１、１２１から
の光信号出力を増幅する為の光増幅器１１２、１２２よ
り構成される。中継装置１０６は光増幅器１１６で構成
されている。受信機１０３、１０４は、夫々、入力光信
号を増幅する為の光増幅器１３２、１４２と、光−電気
変換部と信号処理部を含む光受信部１３１、１４１より
構成されている。 【００５３】図８の構成の光通信システムにおいて、送
信機１０１、１０２の光送信部１１１、１２１より出力
された光信号は、光増幅器１１２、１２２により、夫
々、増幅されて、送信端局１０１、１０２より出力され
る。その出力光信号は、時分割多重、波長多重、或はＣ
ＳＭＡ（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌ
ｅ ａｃｃｅｓｓ ）／ＣＤ（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄ
ｅｔｅｃｔｉｏｎ）等の予め決められた多重化方式を用
いて、光伝送路１１８上で衝突しない様に制御されて、
分岐合流器１１５を通って光伝送路１１８に送出され
る。光伝送路１１８中を光信号が伝送されると、光量が
減衰する為、中継装置１０６でこの光信号を増幅させ
る。図８の構成では、中継装置１０６が１か所にのみ配
置してあるが、必要に応じて数カ所配置してもよく、ま
た中継装置が必要なければ用いなくてもよい。 【００５４】中継装置１０６で増幅された光信号は、光
伝送路１１９を通って分岐合流器１１７に入力され、多
重化方式に応じた分離方法で分離されて受信機１０３、
１０４に入力される。各受信機１０３、１０４に入力さ
れた光信号は、光伝送路１１９や分岐合流器１１７での
ロスを補うべく、光増幅器１３２、１４２で増幅され
て、光受信部１３１、１４１に入力される。この様にし
て送信機１０１から受信機１０３への通信と、送信機１
０２から受信機１０４への通信が、１本の光伝送路１１
８、１１９を通して行なわれる。 【００５５】図８においては、送信機２台、受信機２台
の例を示したが、分岐合流器１１５、１１７の分岐数を
増やして、送信機Ｎ台、受信機Ｎ台でＮ体Ｎの通信も可
能である。また、分岐合流器１１５、１１７を用いず、
１対１の通信もできる。図８に示す光増幅器は、図示の
全箇所に配置する必要はなく、各部の光信号の減衰を補
償する必要のある所に配置すればよい。 【００５６】次に、図９に、本発明による半導体光素子
を光増幅装置として用いた双方向光通信システムの実施
例を示す。図９の構成の光通信システムにおいて、２０
１、２０２はトランシーバー、２０３は中継装置、２１
８、２１９は光伝送路である。トランシーバー２０１、
２０２は、夫々、送信部と受信部を持っており、送信部
は、信号処理部と電気−光変換部を含む光送信部２１
１、２４１と、光送信部２１１、２４１からの光信号出
力を増幅する為の光増幅器２１２、２４２より構成され
る。受信部は、入力光信号を増幅する為の光増幅器２２
２、２３２と、光−電気変換部と信号処理部を含む光受
信部２２１、２３１より構成されている。トランシーバ
ー２０１、２０２において、送信部と受信部は、夫々、
分岐合流器２１５、２１７で接続されている。中継装置
２０３は光増幅器２１３で構成されており、各トランシ
ーバー２０１、２０２と光伝送路２１８、２１９で接続
されている。 【００５７】図９の構成において、トランシーバー２０
１の光送信部２１１及びトランシーバー２０２の光送信
部２４１より出力された光信号は、光増幅器２１２、２
４２により、夫々、増幅されて、分岐合流器２１５、２
１７を通って各トランシーバー２０１、２０２より出力
される。その出力光信号は、光伝送路２１８、２１９を
夫々逆方向に伝送される。光伝送路２１８、２１９中を
光信号が伝送されると、光量が減衰される為、中継装置
２０３で光信号を増幅させる。 【００５８】図９においては、中継装置２０３を１か所
にのみ配置してあるが、必要に応じて数カ所配置しても
よく、また中継装置が必要なければ用いなくてもよい。
中継装置２０３で増幅された光信号は、更に光伝送路２
１９、２１８を通って相手側のトランシーバー２０２、
２０１に入力される。光入力信号は、分岐合流器２１
７、２１５により光受信部２３１、２２１の方向に分岐
され、光増幅器２３２、２２２で光伝送路２１８、２１
９と分岐合流器２１５、２１７のロスを補うべく増幅さ
れて、光受信部２３１、２２１に入力される。この様に
して、トランシーバー２０１、２０２の間で、１本の伝
送路２１８、２１９を通して双方向の通信が行なわれ
る。 【００５９】図７においては、送信部と受信部を１つず
つ持つトランシーバー２台の双方向通信の例を示した
が、トランシーバー内に複数の送信部と受信部を持つ構
成又は複数のトランシーバーを分岐合流器で接続した構
成も可能である。図９に示す光増幅器は、図示の全箇所
に配置する必要はなく、各部の光信号の減衰を補償する
必要のある所に配置すればよい。その他の点について
は、図９のシステムも図８のシステムと同様なことが言
える。 【００６０】図１０、図１１は、本発明の半導体光素子
を光増幅装置として用いた本発明のバス型光通信ネット
ワークの実施例を説明する図である。図１０は本実施例
のシステム全体構成を示し、図１１は本実施例における
トランシーバーの構成を示すブロック図を示す。図１０
において、３００は光ファイバ等の光伝送路、３２１〜
３２９はこの光伝送路３００を用いて通信を行なう端
末、３１１〜３１９は、夫々、端末３２１〜３２９から
の電気信号を光信号に変換して光伝送路３００に送出
し、光伝送路上の光信号を電気信号に変換して端末へ伝
達し、更には、光伝送路３００上の通信状態を検出して
他の端末からの信号と自端末からの信号が伝送路上で衝
突しない様に通信を制御するトランシーバーである。ま
た、３３１〜３３９は前記光ファイバ等の光伝送路３０
０に接続され、光伝送路上の信号の一部を取り出してト
ランシーバー３１１〜３１９に伝達し、或は、トランシ
ーバー３１１〜３１９からの光信号を光伝送路３００へ
と送り出す光カップラである。更に、３４１〜３４２は
光伝送路３００上の光信号を増幅して伝送する為の光増
幅器であり、この光増幅器には偏光無依存型光増幅装置
を用いる。 【００６１】図１１は、図１０のトランシーバー３１２
の構成を一例として示し、同図において、３５０は端末
３２２からの信号を光信号に変換し、他端末からの信号
と光伝送路３００上で衝突しない様に制御して光伝送路
上へ送出する光送信部、３６０は光送信部３５０からの
光信号を増幅する光増幅器、３７０は光伝送路３００を
伝送されてきた光信号を電気信号に変換し、この信号が
自トランシーバー３１２に接続された端末（この例の場
合３２２）へのものであれば、信号をこの端末へと伝達
する光受信部、３８０は光伝送路３００を伝達されてき
た信号を増幅して光受信部３７０へと伝達する光増幅
器、３９０は光増幅器３６０からの光信号を光カップラ
（この場合３３２）へと送出し、また光カップラからの
光信号を光増幅器３８０へと伝達する分岐合流素子であ
る。光増幅器３６０、３８０には本発明の前記半導体光
素子を用いる。ここでは、トランシーバー３１２を例に
この装置の構成を示したが、他のトランシーバー３１１
〜３１９も同様の構成となっている。 【００６２】今、端末３２２と端末３２９との間で通信
を行なう場合を想定して本実施例の動作を説明する。端
末３２２から信号を送出する場合、先ず光送信部３５０
は時分割多重、波長多重、或はＣＳＭＡ／ＣＤなどの予
め決められた多重化方式を好適に用いて、他の端末から
の信号と、端末３２２からの信号が光伝送路３００上で
衝突しない様に制御して、端末３２２からの信号を光信
号に変換して光増幅器３６０へと送出する。この信号は
光増幅器３６０で増幅され、分岐合流素子３９０を通
り、光カップラ３３２によって光伝送路３００上に双方
向に送出される。この光信号は、光カップラ３３３、・
・・、３３８を通り、中継光増幅器３４２へと到達す
る。この時、各光カップラでこの光信号のパワーの一部
は分岐されて、トランシーバー３１３、・・・、３１８
へと伝達されるが、これらのトランシーバーは、この信
号が自トランシーバーに接続された端末３２３、・・
・、３２８へ宛てたものでないことを識別し、これらの
光信号は捨てられる。中継光増幅器３４２へと到達した
光信号は、各光カップラを通ってパワーの一部を分岐さ
れた為、光信号強度が低下しているが、光中継増幅器３
４２によって増幅されて再び強度が大きくなって光伝送
路３００上を光カップラ３３９の方向へと送出される。 【００６３】光カップラ３３９では、この光信号の一部
は分岐されてトランシーバー３１９へ伝達され、図１１
に示した光分岐合流素子３９０、光増幅器３８０と同様
の素子を介して光受信部へ伝達される。この光受信部
は、伝達されてきた光信号を電気信号に変換し、この信
号が端末３２９へ宛てたものであることを認識して、端
末３２９へと信号を伝達する。端末３２９から端末３２
２へ信号を伝送する場合も、今説明したのと同様の手順
で光伝送路３００上を逆方向に信号が伝送されて通信が
行なわれる。この時、トランシーバー３１２へ到達する
光信号は、光カップラ３３８、・・・、３３３、３３２
を通過し、その後、この信号は光分岐合流素子３９０も
通るので、各部において光信号が減衰し、強度が弱くな
っているが、光受信部３７０へ入射する前に光増幅器３
８０で増幅され十分な強度となって光受信部３７０に伝
達される。 【００６４】この様に、光増幅器３６０は光送信部３５
０からの信号を増幅して伝送路３００上へ送出し、光増
幅器３４１、３４２や３８０は光ノード等の光信号の経
路での光パワーの減衰を補償して、受信に十分なパワー
を持つ様に光信号を増幅する。本実施例でも、図８及び
図９のシステムと同様な利点が得られる。 【００６５】本実施例では、光送信部３５０の直後、光
受信部３８０の直前、及び、光伝送路３００上の全てに
光増幅器を設けた場合について説明したが、例えば光送
信部３５０が十分なパワーの光信号を送出できるならば
光増幅器３６０は必要なく、また、光受信部３７０が受
信するのに充分なパワーが分岐合流素子３９０の出力で
得られるならば、光増幅器３８０を省略することが可能
である。或は、光伝送路３００上の光カップラ数が少な
く、光カップラでの減衰が問題にならなければ、伝送路
３００上の光増幅器３４１、３４２を省くことができ
る。この様に、図１０、１１に示した全ての光増幅器が
必要と言う訳ではなく、このうちの少なくとも１つに光
増幅器を用いれば、上記の効果を有するバス型光通信シ
ステムが実現できる。 【００６６】また、図１０のシステムでは、中継光増幅
器３４１、３４２が、光カップラ３３１、・・・、３３
９とは独立に光伝送路３３０上に設置されている場合を
例示してあるが、各光カップラに、中継光増幅器を内蔵
した場合でも、光増幅器に本発明によって構成された光
増幅装置を用いていれば上記の効果を達成できる。更
に、本実施例では、単一の光伝送路３００を用いたとき
の形態で説明を行なったが、光伝送路として、例えば、
光ファイバを複数本用いて、双方向伝送や多重化伝送を
行なう場合でも、各光伝送路に上記光増幅装置を用いれ
ば、上記効果が得られる。 【００６７】図１２、図１３は、本発明による半導体光
素子を光増幅装置として用いたアクティブバス型光通信
ネットワークの実施例を説明する図である。図１２は本
実施例のシステム全体構造を示し、同図において、４０
０、４０１は光ファイバ等の光伝送路、４１１、・・
・、４１９は通信を行なう端末、４２１、・・・、４２
９は、光送信、光受信、及び通信制御を行なうアクティ
ブ光ノード、４８０は光信号を増幅する中継光増幅器で
ある。この中継光増幅器４８０には、前述の偏光無依存
型光増幅装置を用いる。図１３は、前記アクティブ光ノ
ードのうちの１つ４２２を一例としてその構成を説明す
るブロック図であり、同図において、４５０、４５１は
光信号を電気信号に変換する光−電気変換（Ｏ／Ｅ）素
子、４４０、４４１は電気信号を光信号に変換する電気
−光変換（Ｅ／Ｏ）素子、４３０は通信制御部であり、
伝送路４００、４０１上を伝送されてきて、Ｏ／Ｅ素子
４５０或は４５１で電気信号に変換された信号が端末４
１２に宛てられたものであるか否かを判別し、そうであ
ればこの信号を端末４１２へ伝達し、そうでなければこ
の信号をＥ／Ｏ素子４４０、４４１を用いて再び光信号
に変換して光伝送路４００、４０１上に送出する。ま
た、通信制御部４３０は、端末４１２から信号が送られ
てきた場合、他の端末からの光信号と衝突しない様に制
御して、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１を用いて光信号に変
換し、光伝送路４００、４０１上に送出する機能も備え
る。４９１〜４９４は光増幅器であり、上記半導体光素
子が用いられている。 【００６８】ここで、端末４１２から端末４１９へと信
号を伝送する場合を例にして本実施例の動作を説明す
る。端末４１２から信号が出されると、アクティブ光ノ
ードの通信制御部３０は、時分割多重、波長多重或はＣ
ＳＭＡ／ＣＤなどの予め決められた多重化方式を好適に
用いて、端末４１２からの信号が光伝送路４００、４０
１上で他端末からの信号と衝突しない様に制御して、端
末４１２からの信号を、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１によ
り光信号に変換し、光増幅器４９２、４９４によって増
幅して、双方向に光伝送路４００、４０１上に送出す
る。この信号は、アクティブ光ノード４２１、４２３に
入射し、一度電気信号に変換されてアクティブ光ノード
４２１、４２３の通信制御部に入力されるが、ここでは
この信号が端末４１１或は４１３へ宛てられたものでは
ないので、再び光信号へと変換されて光伝送路上へ送出
される。 【００６９】端末４２３と端末４２９はその距離が長
く、光伝送路に用いている光ファイバにより光信号の損
失が生じるが、この信号を増幅して損失を補償し、アク
ティブ光ノード４２９に充分な強度の光信号が入力され
る様に、中継光増幅器４８０が挿入されている。中継光
増幅器４８０で増幅された光信号は、アクティブ光ノー
ド４２９に設けられた光増幅器で増幅されＯ／Ｅ素子で
電気信号に変換されて通信制御部に達する。アクティブ
光ノード４２９の通信制御部は、この信号が端末４１９
に宛てられたものであることを識別して、該信号を端末
４１９へと送出する。 【００７０】一方、アクティブ光ノード４２２から、伝
送路４０１を介してアクティブ光ノード４２１の方向へ
と送出された信号は、次々とアクティブ光ノードを通過
し、光通信ネットワークの左端まで伝送されて捨てられ
る。 【００７１】上記の如く、光伝送路４００は図１２にお
いて右方向への信号伝送を、また光伝送路４０１は左方
向への信号伝送を行なっており、どの端末から送出され
た信号も、両方向へ同時に伝送されて必ず宛先の端末へ
と到達する。 【００７２】この様に、光増幅器４９２、４９４はＥ／
Ｏ素子４４０、４４１からの信号を増幅して光伝送路４
００、４０１上へ送出し、光増幅器４９１、４９３は光
伝送路での光パワーの減衰を補償して、受信に充分なパ
ワーを持つ様に光信号を増幅する。また、中継光増幅器
４８０は、アクティブ光ノード間の距離が長い場合に、
そこにおける光損失を補償する機能を有する。これらの
光増幅器は前記半導体光素子を用いている。本実施例で
も、図８及び図９での効果と同様な効果が得られる。 【００７３】本実施例では、Ｅ／Ｏ素子４４０、４４１
の直後、Ｏ／Ｅ素子４５０、４５１の直前、及び光伝送
路４００、４０１上の全てに光増幅器を設けた場合につ
いて説明したが、例えばＥ／Ｏ素子４４０、４４１が十
分なパワーの光信号を送出できるならば光増幅器４９
２、４９４は必要なく、また、Ｏ／Ｅ素子４５０、４５
１にが受信するのに充分なパワーが光アクティブ光ノー
ドに入射するならば、光増幅器４９１、４９３を省略す
ることが可能である。また、端末間の距離が、ファイバ
による損失が問題になる程長くない場合、中継光増幅器
４８０を省くことも出来る。この様に、図１２、図１３
に示した全ての光増幅器が必要と言う訳ではなく、この
うちの少なくとも１つに光増幅器を用いれば、上記の効
果を有するアクティブバス型光通信システムが実現でき
る。 【００７４】また、図１２のシステムでは、各アクティ
ブ光ノード間に２本の光伝送路を用いて双方向に信号を
伝送する形態で説明したが、図９の前記実施例の如く、
光分岐合流素子を用いて１本の光伝送路を双方向に信号
が伝搬する場合、或は、３本以上の光伝送路を用いて信
号を多重化して伝送する場合にも、各光伝送路に上記半
導体光素子を用いれば、上記効果が得られる。 【００７５】次に、図１４は本発明による半導体光素子
を用いたスター型光通信ネットワークの実施例の構成図
である。本実施例は端局数は４であり、又各光ファイバ
では光信号が双方向に伝送している。図１４中、６０１
〜６０４は端末をネットワークに接続するトランシーバ
ー、６０５はネットワーク内のトランシーバー６０１〜
６０４の入出力をマトリクス的に接続するスターカップ
ラ、６０６〜６１３は伝送路となる光ファイバ、６１４
〜６１７は電気信号を光信号に変換しこれをネットワー
クに送出する送信部、６１８〜６２１はネットワークか
ら入射する光信号を電気信号に変換する受信部、６２２
〜６２５はトランシーバーの送、受信部６１４〜６１
７、６１８〜６２１と光ファイバ６１０〜６１３を接続
する光分岐合流器、６２６〜６３８は光信号を直接増幅
する上記光増幅装置である。光増幅器のうち、６２６〜
６２９は送信部６１４〜６１７のブースタ増幅器、６３
０〜６３３は受信部６１８〜６２１の前置増幅器、６３
４はスターカップラ６０５のブースタ増幅器、６３５〜
６３８は伝送路の中継増幅器として機能する。 【００７６】次に、トランシーバー６０１からトランシ
ーバー６０３への通信を想定して本実施例の動作を説明
する。トランシーバー６０１の送信部６１４において電
気信号は光信号に変換され、これは光増幅器６２６で増
幅され光分岐合流器６２２を経てネットワークの伝送路
である光ファイバ６１０に入射する。光ファイバ６１０
に入射した光信号は光増幅器６３５で増幅され、光ファ
イバ６０６を経てスターカップラ６０５に入射する。光
信号はスターカップラ６０５の内部の光増幅器６３４で
増幅され、スターカップラ６０５に接続された全ての光
ファイバ６０６〜６０９に送出される。光ファイバ６０
６〜６０９に入射した光信号は光増幅器６３５〜６３８
で増幅され、光分岐合流器６２２〜６２５で分岐され、
その光信号の一部は光増幅器６３０〜６３３で増幅さ
れ、受信部６１８〜６２１に入射する。 【００７７】受信部６１８〜６２１はその光信号を電気
信号に変換する。トランシーバー６０１〜６０４はこの
電気信号のうち自トランシーバー宛ての信号を識別す
る。この信号はトランシーバー６０３宛てであるので、
トランシーバー６０３はこの信号を識別後、受信し通信
は終了する。尚、スター型のシステムでも、どのトラン
シーバーから送出された光信号も伝送路全体を伝搬する
為、時分割多重、波長分割多重方式等を用いて光信号が
伝送路上で衝突しない様に通信が行なわれる。 【００７８】本実施例では、ネットワーク内の光の伝送
される経路全てに本発明による半導体光素子から成る光
増幅器を備えた例を挙げたが、その経路の一部に光増幅
器を備えたシステムも可能である。また、送信部と受信
部を光分岐合流器で接続し、１トランシーバーにつき１
本の光ファイバで双方向伝送する様になっているが、
送、受信を分け１トランシーバーにつき２本の光ファイ
バを用いるシステムも可能である。本実施例でも、本発
明の半導体光素子を用いているので、図８、図９のネッ
トワークと同様な効果を得ることができる。 【００７９】図１５は、本発明による半導体光素子を光
増幅装置として用いたループ型光通信ネットワークの実
施例の構成図である。この実施例では、トランシーバー
数は４であり、また光信号はループネットワークを時計
回りに伝送している。図１５中、７０１〜７０４は端末
をネットワークに接続するトランシーバー、７０５〜７
１２は伝送路となる光ファイバ、７１３〜７１６は電気
信号を光信号に変換しネットワークに送出する送信部、
７１７〜７２０はネットワークから入射する光信号を電
気信号に変換する受信部、７２１〜７３２は光信号を直
接増幅する上記実施例の光増幅器である。光増幅器のう
ち、７２１〜７２４は送信部７１３〜７１６のブースタ
増幅器、７２５〜７２８は受信部７１７〜７２０の前置
増幅器、７２９〜７３２は伝送路の中継増幅器として機
能する。 【００８０】次に、トランシーバー７０１からトランシ
ーバー７０３への通信を想定して本実施例の動作を説明
する。トランシーバー７０１の送信部７１３において電
気信号は光信号に変換され、光増幅器７２１で増幅され
ネットワークの伝送路である光ファイバ７０５に入射す
る。この光信号は光増幅器７２９で増幅され、光ファイ
バ７０６を経て、トランシーバー７０２の光増幅器７２
６で増幅され、受信部７１８で電気信号に変換される。
この信号はトランシーバー７０３宛てである為、トラン
シーバー７０２はこの信号を送信部７１４で光信号に変
換し、光増幅器７２２で増幅しネットワークの伝送路で
ある光ファイバ７０７に入射する。この光信号は光増幅
器７３０で増幅され、光ファイバ７０８を経てトランシ
ーバー７０３の光増幅器７２７で増幅され、受信部７１
９で電気信号に変換される。この信号はトランシーバー
７３０宛てである為、トランシーバー７０３はこの信号
を識別後、受信し通信は終了する。 【００８１】本実施例では、ネットワーク内の光の伝送
される経路全てに光増幅器を備えた例を挙げたが、その
経路の一部に光増幅器を備えたシステムも可能である。
また、トランシーバー内での信号を再生、中継する能動
型の例になっているが、光分岐合流器を用いて伝送路で
ある光ファイバにトランシーバーを接続する受動型のシ
ステムも可能である。本実施例でも、本発明の半導体光
素子を用いているので、図８、図９のネットワークと同
様な効果を得ることができる。 【００８２】上記図８〜図１５の例では、本発明の光半
導体素子を光増幅器として用いたが、本発明の素子を、
光通信システムにおける光送信機のレーザ光源として用
いることも出来る。また、本発明は、以上説明した実施
例の外にも種々の応用が可能である。 【００８３】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光半導体素
子によれば、光の増幅と導波路の屈折率変化による選択
波長制御を、ベース領域に活性層を含みコレクタ領域に
多重量子井戸を含むバイポーラトランジスタ構造で同時
に行なう構成になっているので、従来方式より選択波長
可変範囲を広くすることが可能になる。 【００８４】また、導波路の層構成を光導波路方向に沿
って変化させる必要が無い為、設計が容易になり、更に
導波路長方向に電極を分離して複数設ける必要が無くな
った為、素子長さも短く出来る。 【００８５】また、本発明による光通信システムないし
ネットワークでは、本発明による光半導体素子を光増幅
装置などとして用いることで、質が良く規模の制限など
を受けず且つ比較的簡単なシステム構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の光半導体素子の光導波路近傍
のエネルギーバンド図であり、（Ｂ）は導波光の電界分
布を示す図である。 【図２】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第１実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図３】（Ａ）は第１実施例の出射光スペクトルを示す
図であり、（Ｂ）はその部分拡大図である。 【図４】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第２実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図５】第２実施例の出射光スペクトルを示す図であ
る。 【図６】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第３実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図７】第３実施例のゲインスペクトルを示す図であ
る。 【図８】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用い
た光通信システムの一例を示すブロック図である。 【図９】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用い
た双方向光通信システムの一例を示すブロック図であ
る。 【図１０】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用
いたバス型光通信ネットワークの一例を示すブロック図
である。 【図１１】図１０のネッワークにおけるトランシーバー
の構成例を示すブロック図である。 【図１２】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
内蔵したアクティブ光ノードを用いたバス型光通信ネッ
トワークの一例を示すブロック図である。 【図１３】図１２のアクティブ光ノードの構成例を示す
ブロック図である。 【図１４】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
用いたスター型光通信ネットワークの一例を示すブロッ
ク図である。 【図１５】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
用いたループ型光通信ネットワークの一例を示すブロッ
ク図である。 【図１６】従来の可変波長フィルタを示す概略斜視図で
ある。 【符号の説明】 １１ エミ
ッタ領域 １２ ベー
ス領域 １３ コレ
クタ領域 １４，２５，４５，６５ 活性
層 １５，２３，４３，６３ 多重
量子井戸層 ２１，４１，６１ 基板 ２２，２７，４２，４７，６２，６７ クラ
ッド層 ２８，４８，６８ エミ
ッタ電極 ２９，２９′，４９，４９′，６９，６９′ ベー
ス電極 ３０，５０，７０ コレ
クタ電極 １１８，１１９，・・・，７１２ 光フ
ァイバ １０１，１０２ 送信
機 １０３，１０４ 受信
機 １０６，２０３ 中継
装置 １１５，１１７，２１５，２１７ 分岐
合流器 ２０１，２０２，３１１，・・・，７０４ トラ
ンシーバー ３３１〜３３９ 光カ
ップラ ３９０ 分岐
合流素子 ４２１〜４２９ アク
ティブ光ノード ４３０ 通信
制御部 ４４０，４４１ Ｅ／
Ｏ回路 ４５０，４５１ Ｏ／
Ｅ回路 ６０５ スタ
ーカプラ
のエネルギーバンド図であり、（Ｂ）は導波光の電界分
布を示す図である。 【図２】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第１実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図３】（Ａ）は第１実施例の出射光スペクトルを示す
図であり、（Ｂ）はその部分拡大図である。 【図４】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第２実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図５】第２実施例の出射光スペクトルを示す図であ
る。 【図６】（Ａ）は本発明の光半導体素子の第３実施例を
示す概略斜視図であり、（Ｂ）はそのエネルギーバンド
図である。 【図７】第３実施例のゲインスペクトルを示す図であ
る。 【図８】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用い
た光通信システムの一例を示すブロック図である。 【図９】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用い
た双方向光通信システムの一例を示すブロック図であ
る。 【図１０】本発明の光半導体素子を光増幅装置として用
いたバス型光通信ネットワークの一例を示すブロック図
である。 【図１１】図１０のネッワークにおけるトランシーバー
の構成例を示すブロック図である。 【図１２】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
内蔵したアクティブ光ノードを用いたバス型光通信ネッ
トワークの一例を示すブロック図である。 【図１３】図１２のアクティブ光ノードの構成例を示す
ブロック図である。 【図１４】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
用いたスター型光通信ネットワークの一例を示すブロッ
ク図である。 【図１５】本発明の光増幅装置としての光半導体素子を
用いたループ型光通信ネットワークの一例を示すブロッ
ク図である。 【図１６】従来の可変波長フィルタを示す概略斜視図で
ある。 【符号の説明】 １１ エミ
ッタ領域 １２ ベー
ス領域 １３ コレ
クタ領域 １４，２５，４５，６５ 活性
層 １５，２３，４３，６３ 多重
量子井戸層 ２１，４１，６１ 基板 ２２，２７，４２，４７，６２，６７ クラ
ッド層 ２８，４８，６８ エミ
ッタ電極 ２９，２９′，４９，４９′，６９，６９′ ベー
ス電極 ３０，５０，７０ コレ
クタ電極 １１８，１１９，・・・，７１２ 光フ
ァイバ １０１，１０２ 送信
機 １０３，１０４ 受信
機 １０６，２０３ 中継
装置 １１５，１１７，２１５，２１７ 分岐
合流器 ２０１，２０２，３１１，・・・，７０４ トラ
ンシーバー ３３１〜３３９ 光カ
ップラ ３９０ 分岐
合流素子 ４２１〜４２９ アク
ティブ光ノード ４３０ 通信
制御部 ４４０，４４１ Ｅ／
Ｏ回路 ４５０，４５１ Ｏ／
Ｅ回路 ６０５ スタ
ーカプラ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 以下のものを有することを特徴とする波
長選択性光半導体素子：基板；前記基板上に設けられ
た、第１の導電型を有する半導体から成るコレクタ層；
前記コレクタ層の上に設けられた多重量子井戸層；前記
多重量子井戸層の上に設けられた、第２の導電型を有す
る半導体から成るベース層、ここで、該ベース層は、活
性層と、活性層をサンドイッチにした、活性層よりも広
いバンドギャップを有する第１及び第２の半導体層から
成り、ベース層及び多重量子井戸層は、光を伝搬させ
る；前記ベース層の上に設けられた、第１の導電型を有
する半導体から成るエミッタ層；前記コレクタ層、ベー
ス層及びエミッタ層にそれぞれ電気的に接続されたコレ
クタ電極、ベース電極及びエミッタ電極。 【請求項２】 更に、前記ベース層及び多重量子井戸層
を伝搬する光を共振させる、ファブリ−ペロー共振器か
ら成る請求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項３】 更に、前記ベース層及び多重量子井戸層
を伝搬する光を分布帰還させるグレーティングから成る
請求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項４】 前記グレーティングは、ベース層とエミ
ッタ層との間に設けられた第３の半導体層に形成されて
いる請求項３記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項５】 前記多重量子井戸層は、ノンドープのイ
ントリンシック半導体から成る複数の井戸層と、ノンド
ープのイントリンシック半導体から成る複数の障壁層と
が、交互に積層されて成る請求項１記載の波長選択性光
半導体素子。 【請求項６】 前記井戸層及び障壁層は、Ａｌの混晶比
が互いに異なるＡｌＧａＡｓから成る請求項５記載の波
長選択性光半導体素子。 【請求項７】 前記各井戸層は、７０〜１２０Åの厚さ
を有している請求項５記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項８】 前記多重量子井戸層のエキシトン波長
は、伝搬する光の波長より１００〜１５０Å程度短い請
求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項９】 前記コレクタ層及びエミッタ層は、ｐ−
ＡｌＧａＡｓから成り、ベース層はｎ−ＡｌＧａＡｓか
ら成る請求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項１０】 前記コレクタ層及びエミッタ層は、ｎ
−ＡｌＧａＡｓから成り、ベース層はｐ−ＡｌＧａＡｓ
から成る請求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項１１】 前記エミッタ層は、光の伝搬方向に沿
って延びる、ストライプイ状のリッジを形成している請
求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項１２】 前記活性層は、単一量子井戸を有して
いる請求項１記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項１３】 送信装置と受信装置との間を伝送路で
接続した光通信システムにおいて、送信装置と受信装置
の少なくとも１か所に請求項１記載の光半導体素子を含
む光増幅装置を備えたことを特徴とする光通信システ
ム。 【請求項１４】 中継装置を介して、送信装置と受信装
置を光伝送路で接続した光通信システムにおいて、送信
装置と受信装置及び中継装置の少なくとも１か所に請求
項１記載の光半導体素子を含む光増幅装置を備えたこと
を特徴とする光通信システム。 【請求項１５】 トランシーバー間を光伝送路で接続し
た双方向光通信システムにおいて、トランシーバーの少
なくとも１か所に請求項１記載の光半導体素子を含む光
増幅装置を備えたことを特徴とする双方向光通信システ
ム。 【請求項１６】 中継装置を介して、トランシーバー間
を光伝送路で接続した双方向光通信システムにおいて、
トランシーバーと中継装置の少なくとも１か所に請求項
１記載の光半導体素子を含む光増幅装置を備えているこ
とを特徴とする双方向光通信システム。 【請求項１７】 少なくとも１本の光伝送路を介して、
複数の端末が該端末に夫々接続されたトランシーバーを
用いて互いに光通信を行なうバス型光通信ネットワーク
において、いずれかのトランシーバーの光送信部から、
他のいずれかのトランシーバーの光受信部までの、光の
伝送される経路上の少なくとも１か所に請求項１記載の
光半導体素子を含む光増幅装置を設けたことを特徴とす
るバス型光通信ネットワーク。 【請求項１８】 少なくとも、複数の光信号を送信する
手段と、複数の光信号を受信する手段と、通信を制御す
る手段とを備える光ノードに端末が接続され、該光ノー
ドが光伝送路によって他の同様の光ノードに接続されて
成るアクティブバス型光通信ネットワークにおいて、或
る光ノードの前記光信号を送信する手段と、他の光ノー
ドの前記光信号を受信する手段との間の光の伝送される
経路上の少なくとも１か所に請求項１記載の光半導体素
子を含む光増幅装置を設けたことを特徴とするアクティ
ブバス型光通信ネットワーク。 【請求項１９】 送信部及び受信部を有する複数のトラ
ンシーバーとスターカップラと該トランシーバーと該ス
ターカップラを接続する光伝送路からなるスター型光通
信ネットワークにおいて、光の伝送される経路上の少な
くとも１か所に請求項１記載の光半導体素子を含む光増
幅装置を備えることを特徴とするスター型光通信ネット
ワーク。 【請求項２０】 送信部及び受信部を有する複数のトラ
ンシーバーと該トランシーバーを接続する光伝送路から
なるループ型光通信ネットワークにおいて、光の伝送さ
れる経路上の少なくとも１か所に請求項１記載の光半導
体素子を含む光増幅装置を備えることを特徴とするルー
プ型光通信ネットワーク。 【請求項２１】 基板と；前記基板上に設けられた、第
１の導電型を有する半導体から成るコレクタ層と；前記
コレクタ層に上に設けられた多重量子井戸層と；前記多
重量子井戸層の上に設けられた、第２の導電型を有する
半導体から成るベース層であって、活性層と、活性層を
サンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップ
を有する第１及び第２の半導体層から成るベース層と；
前記ベース層の上に設けられた、第１の導電型を有する
半導体から成るエミッタ層；と前記コレクタ層、ベース
層及びエミッタ層にそれぞれ電気的に接続されたコレク
タ電極、ベース電極及びエミッタ電極とから成る光半導
体素子を用いて、選択された波長の光を増幅する方法で
あって以下のステップを有する方法：多重量子井戸層と
ベース層とから構成される導波路に光を入射する；導波
路中を入射された光を伝搬させる；エミッタ電極とベー
ス電極との間に順バイアスの電界を印加することによっ
て、導波路中を伝搬する光のうち、選択された波長の光
を増幅する；増幅された光を素子から出射させる；及び
ベース電極とコレクタ電極との間に逆バイアスの電界を
印加することによって、前記増幅される光の波長を変化
させる。 【請求項２１】 前記ベース層及び多重量子井戸層は、
ファブリ−ペロー共振器を構成し、選択された波長の光
は、この共振器内で共振することによって増幅される請
求項２１記載の方法。 【請求項２３】 前記光半導体素子は、更にグレーティ
ングから成り、選択された波長の光は、このグレーティ
ングで分布帰還されることによって増幅される請求項２
１記載の方法。 【請求項２４】 基板と；前記基板上に設けられた、第
１の導電型を有する半導体から成るコレクタ層と；前記
コレクタ層に上に設けられた多重量子井戸層と；前記多
重量子井戸層の上に設けられた、第２の導電型を有する
半導体から成るベース層であって、活性層と、活性層を
サンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップ
を有する第１及び第２の半導体層から成り、また多重量
子井戸層と共振器を構成するベース層と；前記ベース層
の上に設けられた、第１の導電型を有する半導体から成
るエミッタ層と；前記コレクタ層、ベース層及びエミッ
タ層にそれぞれ電気的に接続されたコレクタ電極、ベー
ス電極及びエミッタ電極とから成る光半導体素子から選
択された波長のレーザ光を発光させる方法であって以下
のステップを有する方法：エミッタ電極とベース電極と
の間に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給
することによって、選択された波長のレーザ光を素子か
ら出射させる；及びベース電極とコレクタ電極との間に
逆バイアスの電界を印加することによって、前記出射さ
れるレーザ光の波長をさせる。 【請求項２５】 以下のものを有することを特徴とする
波長選択性光半導体装置：基板；前記基板上に設けられ
た、第１の導電型を有する半導体から成るコレクタ層；
前記コレクタ層の上に設けられた多重量子井戸層；前記
多重量子井戸層の上に設けられた、第２の導電型を有す
る半導体から成るベース層、ここで、該ベース層は、活
性層と、活性層をサンドイッチにした、活性層よりも広
いバンドギャップを有する第１及び第２の半導体層から
成り、ベース層及び多重量子井戸層は、光を伝搬させ
る；前記ベース層の上に設けられた、第１の導電型を有
する半導体から成るエミッタ層；前記コレクタ層、ベー
ス層及びエミッタ層にそれぞれ電気的に接続されたコレ
クタ電極、ベース電極及びエミッタ電極；前記エミッタ
電極とベース電極の間に、順バイアスの電界を印加する
第１の電源；及び前記ベース電極とコレクタ電極の間
に、逆バイアスの電界を印加する第２の電源。 【請求項２６】 更に、前記ベース層及び多重量子井戸
層を伝搬する光を共振させる、ファブリ−ペロー共振器
から成る請求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項２７】 更に、前記ベース層及び多重量子井戸
層を伝搬する光を分布帰還させるグレーティングから成
る請求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項２８】 前記グレーティングは、ベース層とエ
ミッタ層との間に設けられた第３の半導体層に形成され
ている請求項２７記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項２９】 前記多重量子井戸層は、ノンドープの
イントリンシック半導体から成る複数の井戸層と、ノン
ドープのイントリンシック半導体から成る複数の障壁層
とが、交互に積層されて成る請求項２５記載の波長選択
性光半導体装置。 【請求項３０】 前記井戸層及び障壁層は、Ａｌの混晶
比が互いに異なるＡｌＧａＡｓから成る請求項２９記載
の波長選択性光半導体装置。 【請求項３１】 前記各井戸層は、７０〜１２０Åの厚
さを有している請求項２９記載の波長選択性光半導体装
置。 【請求項３２】 前記多重量子井戸層のエキシトン波長
は、伝搬する光の波長より１００〜１５０Å程度短い請
求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項３３】 前記コレクタ層及びエミッタ層は、ｐ
−ＡｌＧａＡｓから成り、ベース層はｎ−ＡｌＧａＡｓ
から成る請求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項３４】 前記コレクタ層及びエミッタ層は、ｎ
−ＡｌＧａＡｓから成り、ベース層はｐ−ＡｌＧａＡｓ
から成る請求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項３５】 前記エミッタ層は、光の伝搬方向に沿
って延びる、ストライプイ状のリッジを形成している請
求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項３６】 前記活性層は、単一量子井戸を有して
いる請求項２５記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項３７】 以下のものを有することを特徴とする
波長選択性光半導体素子：基板；前記基板上に設けられ
た、第１の導電型を有する半導体活性層；前記活性層を
サンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップ
を有する第１の導電型の第１及び第２の半導体層；第１
の半導体層に隣接して設けられた多重量子井戸層、ここ
で、活性層、多重量子井戸層、第１及び第２の半導体層
は光導波路を構成する；前記光導波路をサンドイッチに
した、第２の導電型を有する第３及び第４の半導体層；
及び前記第２の半導体層、第３の半導体層及び第４の半
導体層にそれぞれ電気的に接続された第１、第２及び第
３の電極。 【請求項３８】 更に、前記光導波路を伝搬する光を共
振させる、ファブリ−ペロー共振器から成る請求項３７
記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項３９】 更に、前記光導波路を伝搬する光を伝
搬する光を分布帰還させるグレーティングから成る請求
項３７記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項４０】 前記グレーティングは、第２の半導体
層と第４の半導体層との間に設けられた第５の半導体層
に形成されている請求項３９記載の波長選択性光半導体
素子。 【請求項４１】 前記多重量子井戸層は、ノンドープの
イントリンシック半導体から成る複数の井戸層と、ノン
ドープのイントリンシック半導体から成る複数の障壁層
とが、交互に積層されて成る請求項３７記載の波長選択
性光半導体素子。 【請求項４２】 前記井戸層及び障壁層は、Ａｌの混晶
比は互いに異なるＡｌＧａＡｓから成る請求項４１記載
の波長選択性光半導体素子。 【請求項４３】 前記各井戸層は、７０〜１２０Åの厚
さを有している請求項４１記載の波長選択性光半導体素
子。 【請求項４４】 前記多重量子井戸層のエキシトン波長
は、光導波路を伝搬する光の波長より１００〜１５０Å
程度短い請求項３７記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項４５】 前記活性層、第１及び第２の半導体層
は、ｎ−ＡｌＧａＡｓから成り、第３及び第４の半導体
層はｐ−ＡｌＧａＡｓから成る請求項３７記載の波長選
択性光半導体素子。 【請求項４６】 前記活性層、第１及び第２の半導体層
は、ｐ−ＡｌＧａＡｓから成り、第３及び第４の半導体
層はｎ−ＡｌＧａＡｓから成る請求項３７記載の波長選
択性光半導体素子。 【請求項４７】 前記第４の半導体層は、光の伝搬方向
に沿って延びる、ストライプイ状のリッジを形成してい
る請求項３７記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項４８】 前記活性層は、単一量子井戸を有して
いる請求項３７記載の波長選択性光半導体素子。 【請求項４９】 送信装置と受信装置との間を伝送路で
接続した光通信システムにおいて、送信装置と受信装置
の少なくとも１か所に請求項３７記載の光半導体素子を
含む光増幅装置を備えたことを特徴とする光通信システ
ム。 【請求項５０】 中継装置を介して、送信装置と受信装
置を光伝送路で接続した光通信システムにおいて、送信
装置と受信装置及び中継装置の少なくとも１か所に請求
項３７記載の光半導体素子を含む光増幅装置を備えたこ
とを特徴とする光通信システム。 【請求項５１】 トランシーバー間を光伝送路で接続し
た双方向光通信システムにおいて、トランシーバーの少
なくとも１か所に請求項３７記載の光半導体素子を含む
光増幅装置を備えたことを特徴とする双方向光通信シス
テム。 【請求項５２】 中継装置を介して、トランシーバー間
を光伝送路で接続した双方向光通信システムにおいて、
トランシーバーと中継装置の少なくとも１か所に請求項
３７記載の光半導体素子を含む光増幅装置を備えている
ことを特徴とする双方向光通信システム。 【請求項５３】 少なくとも１本の光伝送路を介して、
複数の端末が該端末に夫々接続されたトランシーバーを
用いて互いに光通信を行なうバス型光通信ネットワーク
において、いずれかのトランシーバーの光送信部から、
他のいずれかのトランシーバーの光受信部までの、光の
伝送される経路上の少なくとも１か所に請求項３７記載
の光半導体素子を含む光増幅装置を設けたことを特徴と
するバス型光通信ネットワーク。 【請求項５４】 少なくとも、複数の光信号を送信する
手段と、複数の光信号を受信する手段と、通信を制御す
る手段とを備える光ノードに端末が接続され、該光ノー
ドが光伝送路によって他の同様の光ノードに接続されて
成るアクティブバス型光通信ネットワークにおいて、或
る光ノードの前記光信号を送信する手段と、他の光ノー
ドの前記光信号を受信する手段との間の光の伝送される
経路上の少なくとも１か所に請求項３７記載の光半導体
素子を含む光増幅装置を設けたことを特徴とするアクテ
ィブバス型光通信ネットワーク。 【請求項５５】 送信部及び受信部を有する複数のトラ
ンシーバーとスターカップラと該トランシーバーと該ス
ターカップラを接続する光伝送路からなるスター型光通
信ネットワークにおいて、光の伝送される経路上の少な
くとも１か所に請求項３７記載の光半導体素子を含む光
増幅装置を備えることを特徴とするスター型光通信ネッ
トワーク。 【請求項５６】 送信部及び受信部を有する複数のトラ
ンシーバーと該トランシーバーを接続する光伝送路から
なるループ型光通信ネットワークにおいて、光の伝送さ
れる経路上の少なくとも１か所に請求項３７記載の光半
導体素子を含む光増幅装置を備えることを特徴とするル
ープ型光通信ネットワーク。 【請求項５７】 基板と；前記基板上に設けられた、第
１の導電型を有する半導体活性層と；前記活性層をサン
ドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップを有
する第１の導電型の第１及び第２の半導体層と；第１の
半導体層に隣接して設けられた多重量子井戸層であっ
て、活性層、多重量子井戸層、第１及び第２の半導体層
は光導波路を構成する多重量子井戸層と；前記光導波路
をサンドイッチにした、第２の導電型を有する第３及び
第４の半導体層と；前記第２の半導体層、第３の半導体
層及び第４の半導体層にそれぞれ電気的に接続された第
１、第２及び第３の電極とから成る光半導体素子を用い
て、選択された波長の光を増幅する方法であって以下の
ステップを有する方法：光導波路に光を入射する；導波
路中を入射された光を伝搬させる；第１の電極と第３の
電極との間に順バイアスの電界を印加することによっ
て、導波路中を伝搬する光のうち、選択された波長の光
を増幅する；増幅された光を素子から出射させる；及び
第１の電極と第２の電極との間に逆バイアスの電界を印
加することによって、前記増幅される光の波長を変化さ
せる。 【請求項５８】 前記光導波路は、ファブリ−ペロー共
振器を構成し、選択された波長の光は、この共振器内で
共振することによって増幅される請求項５７記載の方
法。 【請求項５９】 前記光半導体素子は、更にグレーティ
ングから成り、選択された波長の光は、このグレーティ
ングで分布帰還されることによって増幅される請求項５
７記載の方法。 【請求項６０】 基板と；前記基板上に設けられた、第
１の導電型を有する半導体活性層と；前記活性層をサン
ドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップを有
する第１の導電型の第１及び第２の半導体層と；第１の
半導体層に隣接して設けられた多重量子井戸層であっ
て、活性層、第１及び第２の半導体層と共にレーザ共振
器を含む光導波路を構成する多重量子井戸層と；半導波
路をサンドイッチにした、第２の導電型を有する第３及
び第４の半導体層と；第２の半導体層、第３の半導体層
及び第４の半導体層にそれぞれ電気的に接続された第
１、第２及び第３電極とから成る光半導体素子から選択
された波長のレーザ光を発光させる方法であって以下の
ステップを有する方法：第１の電極と第３の電極との間
に順バイアスの電界を印加し、活性層に電流を供給する
ことによって、選択された波長のレーザ光を素子から出
射させる；及び第１の電極と第２の電極との間に逆バイ
アスの電界を印加することによって、前記出射されるレ
ーザ光の波長をさせる。 【請求項６１】 以下のものを有することを特徴とする
波長選択性光半導体装置：基板；前記基板上に設けられ
た、第１の導電型を有する半導体活性層；前記活性層を
サンドイッチにした、活性層よりも広いバンドギャップ
を有する第１の導電型の第１及び第２の半導体層；第１
の半導体層に隣接して設けられた、多重量子井戸層であ
って、活性層、第１及び第２の半導体層と共に光導波路
を構成する多重量子井戸層；前記光導波路をサンドイッ
チにした、第２の導電型を有する第３及び第４の半導体
層；前記第２の半導体層、第３の半導体層及び第４の半
導体層にそれぞれ電気的に接続された第１、第２及び第
３の電極；前記第１と第３の電極の間に、順バイアスの
電界を印加する第１の電源；及び前記第１と第２の電極
の間に、逆バイアスの電界を印加する第２の電源。 【請求項６２】 更に、前記光導波路を伝搬する光を共
振させる、ファブリ−ペロー共振器から成る請求項６１
記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項６３】 更に、前記光導波路を伝搬する光を分
布帰還させるグレーティングから成る請求項６１記載の
波長選択性光半導体装置。 【請求項６４】 前記グレーティングは、第２の半導体
層と第４の半導体層との間に設けられた第５の半導体層
に形成されている請求項６３記載の波長選択性光半導体
装置。 【請求項６５】 前記多重量子井戸層は、ノンドープの
イントリンシック半導体から成る複数の井戸層と、ノン
ドープのイントリンシック半導体から成る複数の障壁層
とが、交互に積層されて成る請求項６１記載の波長選択
性光半導体装置。 【請求項６６】 前記井戸層及び障壁層は、Ａｌの混晶
比は互いに異なるＡｌＧａＡｓから成る請求項６５記載
の波長選択性光半導体装置。 【請求項６７】 前記各井戸層は、７０〜１２０Åの厚
さを有している請求項６５記載の波長選択性光半導体装
置。 【請求項６８】 前記多重量子井戸層のエキシトン波長
は、光導波路を伝搬する光の波長より１００〜１５０Å
程度短い請求項６１記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項６９】 前記活性層、第１及び第２の半導体層
は、ｎ−ＡｌＧａＡｓから成り、第３及び第４の半導体
層はｐ−ＡｌＧａＡｓから成る請求項６１記載の波長選
択性光半導体装置。 【請求項７０】 前記活性層、第１及び第２の半導体層
は、ｐ−ＡｌＧａＡｓから成り、第３及び第４の半導体
層はｎ−ＡｌＧａＡｓから成る請求項６１記載の波長選
択性光半導体装置。 【請求項７１】 前記第４の半導体層は、光の伝搬方向
に沿って延びる、ストライプイ状のリッジを形成してい
る請求項６１記載の波長選択性光半導体装置。 【請求項７２】 前記活性層は、単一量子井戸を有して
いる請求項６１記載の波長選択性光半導体装置。
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|---|---|---|---|
| JP19582591A JP2980733B2 (ja) | 1990-07-11 | 1991-07-10 | 波長選択性光半導体素子及びそれを用いて光を増幅又は発光させる方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18338890 | 1990-07-11 | ||
| JP2-183388 | 1990-07-11 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053374A true JPH053374A (ja) | 1993-01-08 |
| JP2980733B2 JP2980733B2 (ja) | 1999-11-22 |
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ID=26501851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19582591A Expired - Fee Related JP2980733B2 (ja) | 1990-07-11 | 1991-07-10 | 波長選択性光半導体素子及びそれを用いて光を増幅又は発光させる方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980733B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329466A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 半導体発光トランジスタ |
| JP2013168507A (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体発光トランジスタ |
| CN112201723A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种波导型光电探测器及其制备方法 |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP19582591A patent/JP2980733B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329466A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 半導体発光トランジスタ |
| JP2013168507A (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体発光トランジスタ |
| CN112201723A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种波导型光电探测器及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2980733B2 (ja) | 1999-11-22 |
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