JPH06265958A - Integrated optical device and optical communication network using this device - Google Patents

Integrated optical device and optical communication network using this device

Info

Publication number
JPH06265958A
JPH06265958A JP8017093A JP8017093A JPH06265958A JP H06265958 A JPH06265958 A JP H06265958A JP 8017093 A JP8017093 A JP 8017093A JP 8017093 A JP8017093 A JP 8017093A JP H06265958 A JPH06265958 A JP H06265958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
optical device
core layer
optical
waveguide
Prior art date
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.)
Granted
Application number
JP8017093A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3302088B2 (en
Inventor
Mamoru Uchida
護 内田
Hideaki Nojiri
英章 野尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP08017093A priority Critical patent/JP3302088B2/en
Priority to DE69415576T priority patent/DE69415576T2/en
Priority to EP94103891A priority patent/EP0620475B1/en
Publication of JPH06265958A publication Critical patent/JPH06265958A/en
Priority to US08/571,741 priority patent/US5613020A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3302088B2 publication Critical patent/JP3302088B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an integrated optical coupler, a semiconductor conductor amplifier, and an optical communication network using these devices by integrating an optical device, especially, a normally open semiconductor optical switch to give the fail safe function to the semiconductor amplifier. CONSTITUTION:The waveguide type optical device where at least a first clad layer 11, a first core layer 12, a second clad layer 13, a third clad layer 14, a second core layer 15, and a fourth clad later 16 are laminated on a semiconductor substrate 10 is divided into plural areas 1, 3, and 3 in the guiding direction, and a refraction modulating layer 20 is provided between the second alas layer 13 and the third clad layer 14 in at least one of these areas, and a mechanism to charge the carrier into the first core layer 13 or the second core layer 15 is provided in each of these areas 1, 2, and 3. Further, the fail safe function is provided by which incident light is outputted as it is at the time of not charging the carrier.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信などに用いられ
る集積型光デバイス、特に集積型光カップラ及び半導体
光増幅器、更にはこのデバイスを用いた光通信ネットワ
ークに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated optical device used for optical communication and the like, in particular an integrated optical coupler and a semiconductor optical amplifier, and an optical communication network using this device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信、特に、光ローカルエリアネット
ワークに用いられる光デバイスのうち、光増幅器の重要
度が近年急激に増している。光増幅器は、大きく分けて
ファイバ増幅器と半導体増幅器に分けられ、用途によっ
て使い分けが行われている。
2. Description of the Related Art Among optical devices used in optical communication, in particular, optical local area networks, the importance of optical amplifiers has increased rapidly in recent years. Optical amplifiers are roughly divided into fiber amplifiers and semiconductor amplifiers, and they are used properly depending on the application.

【0003】半導体増幅器(以下LDAとも言う)の場
合、半導体レーザと同等の構造を有しているため、集積
化に優れていることが大きな長所である。LDAを中心
に集積化した例として、K.Y.LIOUらによる“M
onolithicallyIntegrated G
aInAsP/InP Optical Amplif
ier with Low Loss Y−brach
ing Waveguides and Monito
ring Photodetector”(Confe
rence on Laser and Electr
oOptics ’90,講演番号CDF7)に開示さ
れたものがある。図14はこの模式図である。
In the case of a semiconductor amplifier (hereinafter also referred to as LDA), since it has a structure equivalent to that of a semiconductor laser, it is a great advantage that it is excellent in integration. As an example in which LDA is mainly integrated, K. Y. "M by LIOU et al.
onolithically Integrated G
aInAsP / InP Optical Amplif
ier with Low Loss Y-brach
ing Waveguides and Monoto
ring Photodetector "(Confe
Rence on Laser and Electr
oOptics '90, lecture number CDF7). FIG. 14 is a schematic diagram of this.

【0004】InP基板800上に光アンプ部801、
Y分岐部802、PIN受光部803を集積化した構造
になっている。層構成は、活性層(波長1.3μm)の
下に光ガイド層(波長1.1μm)を有する構造となっ
ており、活性層は光アンプ部801と受光部803で共
通である。Y分岐部802は活性層を除去した構造にな
っており、光アンプ部801および受光部803の端面
は無反射コーティングされている。各部の導波路の導波
損失および結合損失がきわめて小さいこと、およびY分
岐部802で2方向に分岐しそれぞれでモニタできるこ
とが特長となっている。
On the InP substrate 800, an optical amplifier unit 801,
The Y branch section 802 and the PIN light receiving section 803 are integrated. The layer structure is such that an optical guide layer (wavelength 1.1 μm) is provided under the active layer (wavelength 1.3 μm), and the active layer is common to the optical amplifier section 801 and the light receiving section 803. The Y branch section 802 has a structure in which the active layer is removed, and the end surfaces of the optical amplifier section 801 and the light receiving section 803 are antireflection coated. It is characterized in that the waveguide loss and coupling loss of the waveguide of each part are extremely small, and that the Y branch part 802 can be branched in two directions and can be monitored by each.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成には大きな欠点がある。すなわち信号光が必ずLDA
を通過するため、LDAにトラブルが生じた場合、信号
光に大きなダメージを与えることになる。半導体光アン
プはLD以上にキャリア注入量が高く、内部劣化の確率
はLD以上に大きいと考えられ、劣化に対するフェイル
セイフ機能は不可欠である。そのためには、LDAの前
後に通常の光スイッチを設けることが考えられる。たと
えば、特公平4−64044では、レンズやプリズムな
どの光学部品を外付けして用いているが、この手法で
は、外付けにせざるを得ないため、必然的に大型化する
と共に価格も上昇し、集積化の長所が失われる。即ち、
LDA特有の長所が失われる。
However, this configuration has a major drawback. That is, the signal light must be LDA
Therefore, if a problem occurs in the LDA, the signal light will be seriously damaged. The semiconductor optical amplifier has a higher carrier injection amount than LD and the probability of internal deterioration is considered to be higher than LD, and the fail-safe function against deterioration is indispensable. For that purpose, it is conceivable to provide a normal optical switch before and after the LDA. For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 4-64044, an optical component such as a lens or a prism is externally used, but with this method, the optical component must be externally attached, which inevitably increases the size and raises the price. , The advantages of integration are lost. That is,
LDA's unique advantages are lost.

【0006】本発明は、以上の課題に鑑みて考案された
もので、その目的は、集積型光デバイス、特にnorm
ally openの半導体光スイッチを集積化するこ
とでLDAにフェイルセイフの機能を持たせた構成を有
する集積型光カップラ及び半導体光増幅器、更にはこの
デバイスを用いた光通信ネットワークを提供することに
ある。
The present invention was devised in view of the above problems, and an object thereof is an integrated optical device, particularly norm.
It is an object to provide an integrated optical coupler and a semiconductor optical amplifier having a configuration in which an LDA has a fail-safe function by integrating an all-open semiconductor optical switch, and an optical communication network using this device. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、半導体
基板上に、少なくとも第1クラッド層、第1コア層、第
2クラッド層、第3クラッド層、第2コア層および第4
クラッド層を積層した構造を有する導波型光デバイスで
あり、導波方向に複数領域に分割されているとともに、
該領域のうち少なくとも1つの領域では前記第2クラッ
ド層および第3クラッド層の間に屈折率変調層を有し、
前記複数領域それぞれにおいて前記第1コア層あるいは
前記第2コア層にキャリアを注入する機構を有すること
を特徴とする集積型光デバイスである。
The gist of the present invention is to provide at least a first cladding layer, a first core layer, a second cladding layer, a third cladding layer, a second core layer and a fourth core layer on a semiconductor substrate.
A waveguide type optical device having a structure in which clad layers are laminated, and is divided into a plurality of regions in the waveguide direction, and
At least one of the regions has a refractive index modulation layer between the second cladding layer and the third cladding layer,
The integrated optical device has a mechanism for injecting carriers into the first core layer or the second core layer in each of the plurality of regions.

【0008】具体的には、該屈折率変調層がグレーティ
ングで形成されていたり、第1コア層あるいは第2コア
層あるいはその両方の構造が単一あるいは複数の量子井
戸からなっていたり、入射光に対し前記第1コア層およ
び第2コア層が、透明媒質あるいは利得媒質であったり
する。
Specifically, the refractive index modulation layer is formed of a grating, the structure of the first core layer and / or the second core layer is composed of a single quantum well or a plurality of quantum wells, and On the other hand, the first core layer and the second core layer may be a transparent medium or a gain medium.

【0009】また、本発明の骨子は、半導体基板上に、
少なくとも第1導電型の第1クラッド層、第1導電型の
第1コア層、第1導電型の第2クラッド層、第2コア層
および第2導電型の第3クラッド層を積層した構造を有
する導電型光デバイスであって、導波方向に複数領域に
分割されているとともに、該分割領域のうち少なくとも
1つの領域では前記第2クラッド層中あるいは第3クラ
ッド層中あるいはその両方に周期的電流狭窄層を有する
ことを特徴とする集積型光デバイスである。
Further, the gist of the present invention is that a semiconductor substrate is
At least a first conductivity type first clad layer, a first conductivity type first core layer, a first conductivity type second clad layer, a second core layer and a second conductivity type third clad layer are laminated. A conductive optical device having a plurality of regions, which are divided into a plurality of regions in the waveguide direction, and at least one region of the divided regions is periodically arranged in the second cladding layer, the third cladding layer, or both. An integrated optical device having a current confinement layer.

【0010】この時、周期的電流狭窄層は近接する前記
クラッド層と同一の屈折率を有する物質からなり、かつ
その導電型が前記クラッド層のそれと異なっていたり、
前記第1コア層あるいは第2コア層あるいはその両方の
構造が単一あるいは複数の量子井戸からなっていたり、
入射光に対し前記第1コア層および第2コア層が、透明
媒質あるいは利得媒質であったりする。
At this time, the periodic current confinement layer is made of a material having the same refractive index as that of the adjacent clad layer, and its conductivity type is different from that of the clad layer.
The structure of the first core layer, the second core layer, or both, is composed of a single or a plurality of quantum wells,
For the incident light, the first core layer and the second core layer may be transparent media or gain media.

【0011】また、本発明の骨子は、半導体基板上に、
第1光導波路と第2光導波路を積層した二重光導波路構
造を有する導波型光デバイスであって、導波方向に複数
領域に分割されているとともに、該領域のうち少なくと
も1つの領域は、前記二重光導波路構造の光分布を制御
する屈折率変調手段を有し、前記複数領域それぞれにお
いてキャリアを注入する手段を有することを特徴とする
集積型光デバイスである。
Further, the gist of the present invention is that a semiconductor substrate is provided with
A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a first optical waveguide and a second optical waveguide are laminated, and the optical device is divided into a plurality of regions in the waveguide direction, and at least one of the regions is An integrated optical device comprising: a refractive index modulation unit that controls the light distribution of the double optical waveguide structure; and a unit that injects carriers in each of the plurality of regions.

【0012】また、具体的な応用としては、この集積光
デバイスが複数の端局を有するバス型の光伝送路上に配
置されていることを特徴とする光通信ネットワークや、
この集積光デバイスが複数の端局を有するスター型の光
伝送路上に配置されていることを特徴とする光通信ネッ
トワークがある。
Further, as a specific application, an optical communication network characterized in that the integrated optical device is arranged on a bus type optical transmission line having a plurality of terminal stations,
There is an optical communication network characterized in that the integrated optical device is arranged on a star type optical transmission line having a plurality of terminal stations.

【0013】[0013]

【作用】2本の導波路を近接させた構造の光デバイスは
方向性結合器として一般的によく知られている。このと
き、各々の伝搬定数をβ1およびβ2とするとΔβ=β2
−β1および導波路間隔dや結合長Lによってパワー分
岐比が決まり、カプラやスイッチの機能をもたせること
ができる。さらに、2導波路間に伝搬定数を変調する層
すなわち屈折率変調層(態様は、代表的には、以下に述
べる2つがある)を導入することで、設計の自由度や製
作上の許容度を上げたり、新たな機能、例えば光フィル
タリング機能を付加することができる。
Operation An optical device having a structure in which two waveguides are close to each other is generally well known as a directional coupler. At this time, if the respective propagation constants are β 1 and β 2 , Δβ = β 2
The power branching ratio is determined by −β 1, the waveguide spacing d, and the coupling length L, so that the functions of the coupler and the switch can be provided. Furthermore, by introducing a layer that modulates the propagation constant between the two waveguides, that is, a refractive index modulation layer (typically, there are two described below), the degree of freedom in design and the manufacturing allowance are increased. , Or a new function, for example, an optical filtering function can be added.

【0014】一方、導波路のコア層にキャリアを注入す
ることで、コアの材料で決まる波長域の利得媒質として
光アンプあるいは半導体レーザとして使用することがで
きるだけでなく、コア層の屈折率が低下するため、光の
強度分布を変化させることができる。
On the other hand, by injecting carriers into the core layer of the waveguide, not only can it be used as an optical amplifier or a semiconductor laser as a gain medium in a wavelength range determined by the material of the core, but the refractive index of the core layer is lowered. Therefore, the light intensity distribution can be changed.

【0015】この時、コアにキャリアを注入する際、キ
ャリア密度が周期的に異なるように設定することで、上
記2つの作用(光増幅および光強度分布変化)を同時に
満足させることもできる。たとえば、第1のコア層およ
び第2のコア層で方向性結合器を形成し、一方、たとえ
ば、第1コア層にのみ周期的にキャリアを注入する場合
を考える。1×1018 cm-3程度キャリア注入すると屈
折率は10-3オーダで低下する(Casey and
Panish; Heterostructure L
asers (Academic Press, 19
78)参照)。従って、周期的にキャリアを注入するこ
とは、屈折率可変グレーティングを形成することと等価
である。
At this time, when the carrier is injected into the core,
By setting the carrier density to be cyclically different,
The two effects (light amplification and light intensity distribution change) are performed simultaneously.
You can also be satisfied. For example, the first core layer and
And a second core layer to form a directional coupler, while
For example, when carriers are periodically injected only into the first core layer
think of. 1 x 1018 cm-3When carrier injection
Folding rate is 10-3Decrease in order (Casey and
Panish; Heterostructure L
asers (Academic Press, 19
78)). Therefore, carriers may be injected periodically.
Is equivalent to forming a variable index grating
Is.

【0016】また、第1のコア層および第2のコア層で
方向性結合器を形成し(この場合は、屈折率可変グレー
ティングが形成されている)、一方、たとえば、第1コ
ア層にのみキャリアを注入してもよい。
Further, the directional coupler is formed by the first core layer and the second core layer (in this case, the variable refractive index grating is formed), while only the first core layer is formed, for example. You may inject a carrier.

【0017】以上の両方の場合において、グレーティン
グベクトルをKとするとBragg条件(位相整合条
件)は、 β2=β1+K ・・・・・(1) となる。ここで Δ=β2−(β1+K) ・・・・・(2) とすると、パワー移行率ηは η=1/(1+(Δ/κ)2)・(sinβcz)2 ・・・・・(3) となる。ここでκは2導波路間の結合効率、zは進行方
向の座標であり、 βc=(κ2+Δ21/2 ・・・・・(4) である。
In both of the above cases, assuming that the grating vector is K, the Bragg condition (phase matching condition) is β 2 = β 1 + K (1) Here, assuming that Δ = β 2 − (β 1 + K) (2), the power transfer rate η is η = 1 / (1+ (Δ / κ) 2 ) · (sin β c z) 2 ·· (3) Here, κ is the coupling efficiency between the two waveguides, z is the coordinate in the traveling direction, and β c = (κ 2 + Δ 2 ) 1/2 (4).

【0018】これより最大パワー移行率ηmaxは ηmax=1/(1+(Δ/κ)2) ・・・・・(5) であり、最大完全結合長Lは L=π/2βc ・・・・・(6) で表わせる。From this, the maximum power transfer rate η max is η max = 1 / (1+ (Δ / κ) 2 ) (5), and the maximum perfect coupling length L is L = π / 2β c ·・ ・ ・ It can be expressed by (6).

【0019】屈折率可変グレーティングが形成されてい
る場合、導波路1および2の実効屈折率をn1およびn2
とすると、1×1018cm-3程度キャリア注入すると屈
折率は10-3オーダで低下する。この結果、伝搬定数は
低下し、κは上昇する。
When the variable refractive index grating is formed, the effective refractive indexes of the waveguides 1 and 2 are set to n 1 and n 2.
Then, when carrier injection is performed at about 1 × 10 18 cm −3 , the refractive index decreases on the order of 10 −3 . As a result, the propagation constant decreases and κ increases.

【0020】導波路1のみにキャリア注入を行ったとき
の導波路1の伝搬定数および導波路2との結合効率をβ
1,injおよびκinjとすると、 β1,inj=β1−Δβ1となる(Δβ1>0) となり、この時、キャリア注入時のΔをΔinjで表すと
(2)式より Δinj=Δ+Δβ1 となり、パワー移行率はηintは(3)式より ηint=1/(1+(Δ/κinj+Δβ1,inj/κinj2)・(sinβc,injz) 2 となる。
When carrier injection is performed only in the waveguide 1.
Of the propagation constant of the waveguide 1 and the coupling efficiency with the waveguide 2 of
1, injAnd κinjThen β1, inj= Β1-Δβ1Becomes (Δβ1> 0), and at this time, Δ during carrier injection is ΔinjWhen expressed by
From equation (2) Δinj= Δ + Δβ1 And the power transfer rate is ηintIs from equation (3)int= 1 / (1+ (Δ / κinj+ Δβ1, inj/ Κinj)2) ・ (Sin βc, injz) 2 Becomes

【0021】従って、キャリア注入時にκは上昇するこ
とからも ≫1・・・・・キャリア非注入時 Δ/κ: ・・・・・(7) ≪1・・・・・キャリア注入時 となるように層構成の設定が可能である。こうして、キ
ャリア注入時にηintが大きくなってパワーの移行が起
こり、非注入時にはパワー移行が起こらない様にでき
る。
Therefore, since κ rises during carrier injection, >> 1 ... When carrier is not injected Δ / κ: (7) << 1 ... When carrier is injected As described above, the layer configuration can be set. In this way, it is possible to prevent η int from increasing during carrier injection and power transfer, and not injecting power.

【0022】この時、グレーティングがない場合にはκ
≪1となるので Δ/κ ≫1・・・・・常時 ・・・・・(8) となり、パワー移行が起こらない。
At this time, if there is no grating, κ
<< 1 so Δ / κ >> 1 ... always ... (8), and power transfer does not occur.

【0023】特に光アンプのように高注入のデバイスの
場合、屈折率のキャリア注入効果は大きいため設計上有
利となる。
Particularly in the case of a high injection device such as an optical amplifier, the carrier injection effect of the refractive index is large, which is advantageous in design.

【0024】一方、周期的にキャリアを注入する場合、
キャリア非注入時にはK=0なので Δc=β2−β1 非注入時 Δinj=β2,inj−(β1,inj+K) 注入時 =Δc−K。
On the other hand, when carriers are injected periodically,
Since K = 0 when carrier is not injected, Δ c = β 2 −β 1 is not injected Δ inj = β 2, inj − (β 1, inj + K) When injected = Δ c −K.

【0025】キャリア非注入時のκを κ≪1 と選ぶことにより ≫1・・・キャリア非注入時 Δ/κ : ・・・(7′) ≪1・・・キャリア注入時 となる。こうして、キャリア注入時にパワーの移行が起
こり、非注入時にはパワー移行が起こらない様にでき
る。
By selecting κ when carrier is not injected as κ << 1, >> 1 ... When carrier is not injected Δ / κ: (7 ') << 1 ... When carrier is injected In this way, it is possible to prevent power transfer during carrier injection and power transfer during non-injection.

【0026】また、周期的電流狭窄層がないときには、
常時 Δ/κ ≫1 ・・・(8′) となるように層構成の設定が可能であり、パワー移行が
起こらない様にできる。
When there is no periodic current constriction layer,
The layer structure can be set so that Δ / κ >> 1 (8 ') is always maintained, and power transfer can be prevented.

【0027】特にLDAのように高注入のデバイスの場
合、屈折率のキャリア注入効果は大きいため設計上有利
となる。
Particularly in the case of a high injection device such as LDA, the carrier injection effect of the refractive index is large, which is advantageous in design.

【0028】尚、キャリア注入量によって屈折率が異な
るので、実効的なグレーティングピッチは変化する。こ
の結果、フィルタリング効果が現れるが、フィルタ帯域
はグレーティング形状を制御することで目的に応じて広
くも狭くも設定できるので場合に応じて設計すればよ
い。
Since the refractive index varies depending on the amount of injected carriers, the effective grating pitch changes. As a result, a filtering effect appears, but the filter band can be set to be wide or narrow according to the purpose by controlling the grating shape, and therefore it may be designed according to the case.

【0029】[0029]

【実施例1】図1は本発明の第1の実施例の断面図であ
る。光の進行方向に対して、3個の領域が直列につなが
れた構成になっている。領域1および3はカプラ領域、
領域2は利得領域ないし光増幅部である。領域1および
3では(7)式が、領域2では(8)式が成り立つよう
に層構成を設計した。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of the first embodiment of the present invention. Three regions are connected in series with respect to the traveling direction of light. Regions 1 and 3 are coupler regions,
The area 2 is a gain area or an optical amplification section. The layer structure was designed so that the expression (7) is satisfied in the areas 1 and 3 and the expression (8) is satisfied in the area 2.

【0030】たとえば、図1において、10はn型Ga
As基板、11はn型第1クラッド層(Al0.5Ga0.5
As、厚さ1.5μm)、12はn型第1コア層(Al
0.08Ga0.92As、厚さ0.1μm)、13はn型第2
クラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ0.5μm)、
14はn型第3クラッド層(Al0.3Ga0.7As、厚さ
0.5μm)、15はアンドープ第2コア層(Al0.08
Ga0.92As、厚さ0.05μm)、16はp型第4ク
ラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ1.5μm)、1
7はコンタクト層(GaAs)である。18および19
は正電極および負電極であり、20は屈折率を変調する
ためのグレーティングである。本実施例の場合、導波光
の波長を860nmとして、グレーティング20は、ピ
ッチ8.5μm、深さ1.2nmのサインカーブに設定
した。
For example, in FIG. 1, 10 is n-type Ga.
As substrate, 11 is an n-type first clad layer (Al 0.5 Ga 0.5
As, thickness 1.5 μm), 12 is the n-type first core layer (Al
0.08 Ga 0.92 As, thickness 0.1 μm), 13 is n-type second
Clad layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 0.5 μm),
14 is an n-type third cladding layer (Al 0.3 Ga 0.7 As, thickness 0.5 μm), and 15 is an undoped second core layer (Al 0.08
Ga 0.92 As, thickness 0.05 μm), 16 is a p-type fourth cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 1.5 μm), 1
7 is a contact layer (GaAs). 18 and 19
Is a positive electrode and a negative electrode, and 20 is a grating for modulating the refractive index. In the case of this example, the wavelength of the guided light was 860 nm, and the grating 20 was set to a sine curve with a pitch of 8.5 μm and a depth of 1.2 nm.

【0031】領域1および3のデバイス長は(4)式で
決まる完全結合長(本実施例では500μm)とし、領
域2(増幅部)のデバイス長は600μmとした。ま
た、入出力端面には、無反射(AR)コート22を施し
ている。21は先球ファイバである。
The device lengths of the regions 1 and 3 are set to the complete coupling length (500 μm in this embodiment) determined by the equation (4), and the device length of the region 2 (amplification section) is set to 600 μm. An antireflection (AR) coat 22 is applied to the input / output end faces. Reference numeral 21 is a spherical fiber.

【0032】動作原理について図2を用いて説明する。
例えば、波長860nmの光を第1コア層12のみに導
波させる場合を考える。
The operation principle will be described with reference to FIG.
For example, consider a case where light having a wavelength of 860 nm is guided only to the first core layer 12.

【0033】1)全領域にキャリアを注入しない時 図2において、屈折率の変化はないので光導波路25に
入力された光26は第2導波路24の導波モードとは全
くカップルしない。従って、領域2および領域3を通過
し、外部へ出力される。
1) When carriers are not injected into the entire region In FIG. 2, since the refractive index does not change, the light 26 input to the optical waveguide 25 does not couple with the waveguide mode of the second waveguide 24 at all. Therefore, it passes through the regions 2 and 3 and is output to the outside.

【0034】2)全領域にキャリアを注入したとき 図3において、第1導波路25に導波された光31は、
グレーティング20によって変調を受けると共に、第2
導波路24とカップリングする。注入されたキャリア密
度に対して移行率100%となるように設定されている
ので、完全結合長だけ導波すると移行率100%で導波
路24へ移る(電界分布を32で示した)。領域2は利
得領域になっているため光増幅のみが行われ、光強度が
大きくなる(電界分布を33で示した)。次に、導波光
34が進行する領域3では、領域1と同様に導波路24
から導波路25に移行し、無反射端面22を介して外部
へ出力される。領域2では、キャリア注入に関係なく、
カップルしないので、所望の光増幅をするためにキャリ
ア注入量やデバイス長を選ぶことができる。
2) When carriers are injected into the entire region In FIG. 3, the light 31 guided in the first waveguide 25 is
While being modulated by the grating 20, the second
Coupling with the waveguide 24. Since the transfer rate is set to 100% with respect to the injected carrier density, when guided by the complete coupling length, it moves to the waveguide 24 with the transfer rate of 100% (the electric field distribution is shown by 32). Since the region 2 is the gain region, only the optical amplification is performed and the light intensity is increased (the electric field distribution is indicated by 33). Next, in the region 3 where the guided light 34 travels, as in the region 1, the waveguide 24
To the waveguide 25 and is output to the outside through the non-reflection end face 22. In region 2, regardless of carrier injection,
Since there is no coupling, the carrier injection amount and device length can be selected in order to achieve desired optical amplification.

【0035】[0035]

【実施例2】第1実施例では光アンプ部のコア15はバ
ルクのAlGaAsを用いたが、量子井戸層(QW)を
用いてもよい。図6はこの場合の層構成の一例の各層の
Al含有率を示す。第2コア層をAl0.2Ga0.8As
(障壁層)・GaAs(井戸層)の5対からなる多重量
子井戸構造15aとしている。この結果、利得スペクト
ルは第1実施例に比べ狭帯域化できるとともに、利得の
大きさをも大きくすることができる。図11は、キャリ
アの注入レベルを同等にしたときのバルクの利得スペク
トル701および多重量子井戸の利得スペクトル702
を模式的に表したものである。
Second Embodiment Although the core 15 of the optical amplifier section is made of bulk AlGaAs in the first embodiment, a quantum well layer (QW) may be used. FIG. 6 shows the Al content of each layer as an example of the layer structure in this case. The second core layer is made of Al 0.2 Ga 0.8 As
The multiple quantum well structure 15a is composed of five pairs of (barrier layer) and GaAs (well layer). As a result, the gain spectrum can be made narrower than that in the first embodiment, and the magnitude of the gain can be increased. FIG. 11 shows a bulk gain spectrum 701 and a multiple quantum well gain spectrum 702 when carrier injection levels are made equal.
Is a schematic representation.

【0036】[0036]

【実施例3】図5は本発明の第3実施例の断面図であ
る。光の進行方向に対して、同じく、3個の領域が直列
につながれた構成になっている。領域1および3は光カ
プラ部、領域2は光増幅部である。領域1および3では
(7´)式が、領域2では(8´)式が成り立つように
層構成を設計した。
Third Embodiment FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the present invention. Similarly, three regions are connected in series with respect to the traveling direction of light. Regions 1 and 3 are optical couplers, and region 2 is an optical amplifier. The layer structure was designed so that the expression (7 ′) is satisfied in the areas 1 and 3 and the expression (8 ′) is satisfied in the area 2.

【0037】たとえば、図5において、100はn型G
aAs基板、101はn型第1クラッド層(Al0.5
0.5As、厚さ1.5μm)、102はn型第1コア
層(Al0.08Ga0.92As、厚さ0.1μm)、103
はn型第2クラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ0.
5μm)、104はアンドープ第2コア層(Al0.08
0.92As、厚さ0.05μm)、105はp型第3ク
ラッド層(Al0.5Ga0.5As、厚さ1.5μm)、1
06はコンタクト層(GaAs)である。107および
108は正電極および負電極であり、109は屈折率を
変調するための周期的電流狭窄層である。本実施例の場
合、導波光の波長を860nmとして、周期的電流狭窄
層109のグレーティングはピッチ8.5μm、デュー
ティ50%の矩形状に設定した。
For example, in FIG. 5, 100 is an n-type G
aAs substrate, 101 is an n-type first cladding layer (Al 0.5 G
a 0.5 As, thickness 1.5 μm), 102 is an n-type first core layer (Al 0.08 Ga 0.92 As, thickness 0.1 μm), 103
Is an n-type second cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 0.
5 μm), 104 is an undoped second core layer (Al 0.08 G
a 0.92 As, thickness 0.05 μm), 105 is a p-type third cladding layer (Al 0.5 Ga 0.5 As, thickness 1.5 μm), 1
Reference numeral 06 is a contact layer (GaAs). 107 and 108 are a positive electrode and a negative electrode, and 109 is a periodic current confinement layer for modulating the refractive index. In the case of this example, the wavelength of the guided light was 860 nm, and the grating of the periodic current confinement layer 109 was set to a rectangular shape with a pitch of 8.5 μm and a duty of 50%.

【0038】領域1および3のデバイス長は(4)式で
決まる完全結合長(本実施例では500μm)とし、領
域2(増幅部)のデバイス長は600μmとした。ま
た、先球光ファイバ110に対向した入出力端面には、
無反射(AR)コート111を施している。
The device lengths of the regions 1 and 3 are set to the complete coupling length (500 μm in this embodiment) determined by the equation (4), and the device length of the region 2 (amplification section) is set to 600 μm. Further, on the input / output end face facing the spherical optical fiber 110,
An antireflection (AR) coat 111 is applied.

【0039】次に第3実施例の製作方法について簡単に
説明する。
Next, the manufacturing method of the third embodiment will be briefly described.

【0040】たとえば、通常の有機金属気相成長法(M
OCVD法)や分子線エピタキシャル成長法(MBE
法)を用いて、まず、(100)n型GaAs基板10
0上に第1クラッド層101から第2コア層104まで
成長する。第2コア層104を成長したあと、p型Al
0.5Ga0.5As層(厚さ0.3μm、キャリア濃度p〜
3×1017cm-3)、n型Al0.5Ga0.5As層(厚さ
0.5μm、キャリア濃度n〜3×1017cm-3)を形
成した後、前述したようにピッチ8.5μmのグレーテ
ィングパターンを、その深さがp型Al0.5Ga0.5As
層に達するようにエッチングする。この後、引続き、M
OCVDでp型Al0.5Ga0.5As層(厚さ0.7μ
m、キャリア濃度p〜3×1017cm-3)を成長する。
For example, an ordinary metal organic chemical vapor deposition method (M
OCVD method) and molecular beam epitaxial growth method (MBE)
(100) n-type GaAs substrate 10
0 to grow from the first cladding layer 101 to the second core layer 104. After growing the second core layer 104, p-type Al
0.5 Ga 0.5 As layer (thickness 0.3 μm, carrier concentration p ~
3 × 10 17 cm −3 ), an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As layer (thickness 0.5 μm, carrier concentration n˜3 × 10 17 cm −3 ), and then with a pitch of 8.5 μm as described above. The grating pattern has a depth of p-type Al 0.5 Ga 0.5 As
Etch to reach layer. After this, M continued
P-type Al 0.5 Ga 0.5 As layer (thickness 0.7μ
m, carrier concentration p˜3 × 10 17 cm −3 ).

【0041】キャリア濃度を〜3×1017cm-3に設定
したのは、キャリア非注入時にこの領域で屈折率差が生
じないようにするためである。この結果、周期的電流狭
窄層109が作製される。この後、コンタクト層106
を成長する。
The carrier concentration is set to about 3 × 10 17 cm -3 in order to prevent a difference in refractive index in this region when carriers are not injected. As a result, the periodic current confinement layer 109 is produced. After this, the contact layer 106
To grow.

【0042】横モードの制御のために、埋め込み構造等
をつくり付け、電極107、108を形成することで本
実施例は完成する。図8は図5の断面の模式図であり、
図中、401はAl0.5Ga0.5As高抵抗埋め込み層で
ある。この横モードの制御のための構造は他の実施例に
ついても同じである。
This embodiment is completed by forming an embedded structure or the like and forming electrodes 107 and 108 for controlling the transverse mode. FIG. 8 is a schematic view of the cross section of FIG.
In the figure, 401 is an Al 0.5 Ga 0.5 As high resistance buried layer. The structure for controlling the transverse mode is the same for the other embodiments.

【0043】次に第3実施例の動作原理について図6を
用いて説明する。例えば、波長860nmの光を第1コ
ア層102のみに導波させる場合を考える。
Next, the operating principle of the third embodiment will be described with reference to FIG. For example, consider a case where light having a wavelength of 860 nm is guided only to the first core layer 102.

【0044】1)全領域にキャリアを注入しない時 図6において、前述のように周期的電流狭窄層109付
近では屈折率の変化はないので光導波路205に入力さ
れた光201は導波路204の導波モードとは全くカッ
プルしない。従って、領域2および領域3を通過し、外
部へ出力される(フェイルセイフ機能)。
1) When carriers are not injected into the entire region In FIG. 6, since there is no change in the refractive index in the vicinity of the periodic current confinement layer 109 as described above, the light 201 input to the optical waveguide 205 is transmitted through the waveguide 204. It does not couple with the guided mode at all. Therefore, it passes through the regions 2 and 3 and is output to the outside (fail safe function).

【0045】2)全領域に独立にキャリアを注入した時 正電極107から注入されたキャリアは、周期的電流狭
窄層109によってキャリア分布が変調され、第2コア
層104中に、キャリア分布ができ、これに対応した等
価的屈折率分布が形成される。
2) When carriers are independently injected into the entire region The carriers injected from the positive electrode 107 are modulated in carrier distribution by the periodic current confinement layer 109, and carrier distribution is generated in the second core layer 104. , An equivalent refractive index distribution corresponding to this is formed.

【0046】従って、導波路205に導波された光30
1は、図7に示す様に、周期的電流狭窄層109によっ
て導波路204とカップリングする。注入されたキャリ
ア密度に対して移行率100%となるように設定されて
いるので、完全結合長だけ導波すると移行率100%で
導波路204へ移る(電界分布を302で示した)。第
2コア層104を通過したキャリアは第1コア層102
にも流れ込むが、キャリアの拡散効果やキャリアの注入
効率が低い(第1コア層102にはpn接合はないた
め)ために第1コア層102では屈折率は変調されな
い。
Therefore, the light 30 guided to the waveguide 205 is
1 is coupled to the waveguide 204 by the periodic current confinement layer 109, as shown in FIG. Since the transfer rate is set to 100% with respect to the injected carrier density, when guided by the complete coupling length, it moves to the waveguide 204 with the transfer rate of 100% (the electric field distribution is shown by 302). The carrier that has passed through the second core layer 104 is the first core layer 102.
However, since the carrier diffusion effect and the carrier injection efficiency are low (since there is no pn junction in the first core layer 102), the refractive index is not modulated in the first core layer 102.

【0047】領域2は利得領域になっているため光増幅
のみが行われ、光強度が大きくなる(電界分布を303
で示した)。次に、導波光304が進行する領域3で
は、領域1と同様に導波路204から導波路205に移
行し、無反射端面111を介して外部へ出力される。領
域2はキャリア注入に関係なく、カップルしないので所
望の光増幅をするためにキャリア注入量やデバイス長を
選ぶことができる。
Since the region 2 is the gain region, only the optical amplification is performed and the light intensity becomes large (the electric field distribution is 303
). Next, in the region 3 where the guided light 304 travels, like the region 1, it transits from the waveguide 204 to the waveguide 205 and is output to the outside via the non-reflection end face 111. Since the region 2 does not couple regardless of carrier injection, the carrier injection amount and device length can be selected for desired optical amplification.

【0048】本実施例ではn基板を用いたがキャリアに
よって拡散長が異なるのでp基板を用いた方が有利なこ
ともある。
Although the n-type substrate is used in this embodiment, it may be advantageous to use the p-type substrate because the diffusion length varies depending on the carrier.

【0049】[0049]

【実施例4】図9は本発明の第4の実施例の模式図であ
る。周期的電流狭窄層109´が第2クラッド層103
´中に設定されている点が、第3の実施例とは異なって
いる。
Fourth Embodiment FIG. 9 is a schematic view of the fourth embodiment of the present invention. The periodic current confinement layer 109 ′ is the second cladding layer 103.
It is different from that of the third embodiment in that it is set in the box.

【0050】この結果、 1)キャリア注入時に第2コア層104におけるキャリ
ア分布が、同じグレーティングパターンを用いても第3
実施例とは異なる、すなわち実効的なグレーティングが
異なること、 2)周期的電流狭窄層109´の位置によっては第1コ
ア層102にもキャリア分布を誘起すること、 3)製作上、再成長で利得層104を形成するため第3
実施例よりも高度な製作技術を必要とすること、 などの結果をもたらす。
As a result, 1) the carrier distribution in the second core layer 104 at the time of carrier injection is the third even if the same grating pattern is used.
Different from the example, that is, the effective grating is different, 2) Inducing carrier distribution in the first core layer 102 depending on the position of the periodic current confinement layer 109 ', and 3) Regrowing in manufacturing. Third to form gain layer 104
As a result, it requires higher manufacturing technology than the embodiment.

【0051】2)を積極的に利用し、第1コア層102
を利得媒質にすることでよりカップリングを大きくする
ことができるが、非キャリア注入時には損失媒質になる
可能性がある。動作原理は第3実施例と同じである。
By actively utilizing 2), the first core layer 102
Although the coupling can be increased by using as a gain medium, it may become a loss medium at the time of non-carrier injection. The operating principle is the same as that of the third embodiment.

【0052】[0052]

【実施例5】第3、第4実施例では、光アンプ部のコア
層104はバルクのAlGaAsを用いたが量子井戸層
(QW)を用いてもよい。図10はこの場合の層構成の
一例の各層のAl含有率を示す。第2コア層をAl0.2
Ga0.8As(障壁層)・GaAs(井戸層)の5対か
らなる多重量子井戸構造104aとしている。この結
果、利得スペクトルは第3、第4実施例に比べ狭帯域化
できるとともに、利得の大きさも大きくすることができ
る。図11は、キャリア注入レベルを同等にしたときの
バルクの利得スペクトル701および多重量子井戸の利
得スペクトル702を模式的に表したものである。
Fifth Embodiment In the third and fourth embodiments, bulk AlGaAs is used for the core layer 104 of the optical amplifier section, but a quantum well layer (QW) may be used. FIG. 10 shows the Al content of each layer as an example of the layer structure in this case. The second core layer is made of Al 0.2
The multiple quantum well structure 104a is composed of five pairs of Ga 0.8 As (barrier layer) and GaAs (well layer). As a result, the gain spectrum can be narrowed in band as compared with the third and fourth embodiments, and the magnitude of the gain can be increased. FIG. 11 schematically shows a bulk gain spectrum 701 and a multiple quantum well gain spectrum 702 when carrier injection levels are made equal.

【0053】また、第2コア層として歪量子井戸層を用
いることで、TEモードおよびTMモードに等しい利得
を与える(偏波無依存LDA)ことも可能である。
By using a strained quantum well layer as the second core layer, it is possible to give equal gains to TE mode and TM mode (polarization independent LDA).

【0054】次に、本発明の装置を光通信ネットワーク
へ適用した実施例について説明する。伝送路形態がバス
型、スター型あるいはループ型の光通信ネットワークに
おいて、光を分岐して情報を取り出す際、分岐方法およ
び分岐数に応じた光増幅器が必要になる。
Next, an embodiment in which the device of the present invention is applied to an optical communication network will be described. In an optical communication network having a bus type, a star type, or a loop type as a transmission path form, when branching light to extract information, an optical amplifier according to the branching method and the number of branches is required.

【0055】[0055]

【実施例6】図12は本発明の装置を光ブースタアンプ
として使用する場合の適用例である。400はバスライ
ン、401および402は光リピータ、403〜406
は光ノード、407〜410は能動型光スイッチであ
る。光リピータ401および402が本発明の装置を含
んでおり、分岐毎にロスするパワーを補うために用いら
れている。通常は光リピータ401、402と光スイッ
チ407〜410は連動しており、分岐数に応じた増幅
を光リピータ401あるいは402で行い、増幅が行わ
れているときはスイッチは常にノード側に開いている。
[Embodiment 6] FIG. 12 shows an application example in which the apparatus of the present invention is used as an optical booster amplifier. 400 is a bus line, 401 and 402 are optical repeaters, and 403-406.
Are optical nodes, and 407 to 410 are active optical switches. Optical repeaters 401 and 402 include the device of the present invention and are used to compensate for the power lost at each branch. Normally, the optical repeaters 401 and 402 and the optical switches 407 to 410 are interlocked with each other, and the optical repeater 401 or 402 performs amplification according to the number of branches, and when amplification is being performed, the switch is always open to the node side. There is.

【0056】なんらかの理由で光アンプにトラブルが生
じた場合には、光アンプの供給電源が切れると同時に、
能動型光スイッチもクローズし、バスライン400上の
光信号は損失を受けることなく通過する。すなわち、フ
ェイルセーフ機能が働く。
When a trouble occurs in the optical amplifier for some reason, the power supply to the optical amplifier is turned off,
The active optical switch is also closed, and the optical signal on the bus line 400 passes without loss. That is, the fail safe function works.

【0057】[0057]

【実施例7】図13は本発明の装置をブースタアンプ+
スイッチとして使用する場合の適用例である。500は
光伝送路、501は本実施例の装置を含む光アンプ/光
スイッチ、502はスター型光スイッチ、503〜50
7は光ノードである。
[Embodiment 7] FIG. 13 shows a device of the present invention including a booster amplifier +
It is an application example when it is used as a switch. Reference numeral 500 is an optical transmission line, 501 is an optical amplifier / optical switch including the device of this embodiment, 502 is a star type optical switch, and 503 to 50.
Reference numeral 7 is an optical node.

【0058】ブースタアンプとしての機能は第6実施例
の場合と同じである。各端局が発信するときは、光アン
プ/光スイッチ501の電流を切ることで単なる透過デ
バイスとなる。したがって、たとえば、送信、受信を交
互に行うピンポン通信のネットワークを容易に組むこと
ができる。
The function as a booster amplifier is the same as that of the sixth embodiment. When each terminal transmits, it cuts off the current of the optical amplifier / optical switch 501, and becomes a mere transmission device. Therefore, for example, a ping-pong communication network that alternately performs transmission and reception can be easily set up.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。The effects of the present invention are as follows.

【0060】1)光スイッチ、光アンプ、光変調器、光
合流分岐器がモノリシックに集積化さ れうるため、小
型かつ高機能になりうる。 2)光アンプ等の能動デバイスが故障した場合のフェイ
ルセーフが自動的に行われる。 3)他デバイスとの集積化が容易である。
1) Since the optical switch, the optical amplifier, the optical modulator, and the optical merging / branching device can be monolithically integrated, the device can be made compact and have high functionality. 2) Fail-safe is automatically performed when an active device such as an optical amplifier fails. 3) Easy integration with other devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の装置の第1実施例の模式的断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the device of the present invention.

【図2】第1実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the first embodiment.

【図3】第1実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the first embodiment.

【図4】本発明の装置の第2実施例の層構成を説明する
図。
FIG. 4 is a view for explaining the layer structure of a second embodiment of the device of the present invention.

【図5】本発明の装置の第3実施例の模式的断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a third embodiment of the device of the present invention.

【図6】第3実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the operating principle of the third embodiment.

【図7】第3実施例の動作原理を説明する模式図。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the operating principle of the third embodiment.

【図8】第3実施例の横断面図。FIG. 8 is a cross sectional view of the third embodiment.

【図9】本発明の装置の第4実施例の模式的断面図。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the device of the present invention.

【図10】本発明の装置の第5実施例の層構成を説明す
る図。
FIG. 10 is a view for explaining the layer structure of a fifth embodiment of the device of the present invention.

【図11】第2及び第5実施例の利得スペクトルの模式
図。
FIG. 11 is a schematic diagram of gain spectra of the second and fifth embodiments.

【図12】本発明の装置を適用した光通信システムの実
施例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of an optical communication system to which the device of the present invention is applied.

【図13】本発明の装置を適用した光通信システムの実
施例を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of an optical communication system to which the device of the present invention is applied.

【図14】従来例を示す斜視図。FIG. 14 is a perspective view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100 基板 11、101 第1クラッド層 12、102 第1コア層 13、103、103´ 第2クラッド層 14、105 第3クラッド層 15、15a、104、104a 第2コア層 16 第4クラッド層 17、106 コンタクト層 18、107 正電極 19、108 負電極 20 グレーティング 21、110 先球光ファイバ 22、111 無反射膜 24、25、204、205 光導波路 109、109´ 周期的電流狭窄層 350 高抵抗埋め込み層 400 光バスライン 401、402 光リピータ 403〜406、503〜507 光ノード 407〜410 能動型光スイッチ 500 光伝送路 501 光アンプ/光スイッチ 502 スターカプラ 10, 100 substrate 11, 101 first clad layer 12, 102 first core layer 13, 103, 103 'second clad layer 14, 105 third clad layer 15, 15a, 104, 104a second core layer 16 fourth clad Layer 17, 106 Contact layer 18, 107 Positive electrode 19, 108 Negative electrode 20 Grating 21, 110 Precursor optical fiber 22, 111 Antireflection film 24, 25, 204, 205 Optical waveguide 109, 109 'Periodic current constriction layer 350 High resistance buried layer 400 Optical bus line 401, 402 Optical repeater 403-406, 503-507 Optical node 407-410 Active optical switch 500 Optical transmission line 501 Optical amplifier / optical switch 502 Star coupler

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、少なくとも第1クラッ
ド層、第1コア層、第2クラッド層、第3クラッド層、
第2コア層および第4クラッド層を積層した二重光導波
路構造を有する導波型光デバイスであって、導波方向に
複数領域に分割されているとともに、該領域のうち少な
くとも1つの領域では前記第2クラッド層および第3ク
ラッド層の間に屈折率変調層を有し、前記複数領域それ
ぞれにおいて前記第1コア層あるいは前記第2コア層に
キャリアを注入する手段を有することを特徴とする集積
型光デバイス。
1. A semiconductor substrate on which at least a first cladding layer, a first core layer, a second cladding layer, a third cladding layer,
A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a second core layer and a fourth clad layer are laminated, which is divided into a plurality of regions in the waveguide direction and at least one region of the regions is divided into a plurality of regions. A refractive index modulation layer is provided between the second cladding layer and the third cladding layer, and means for injecting carriers into the first core layer or the second core layer in each of the plurality of regions is provided. Integrated optical device.
【請求項2】 前記屈折率変調層がグレーティングで形
成されていることを特徴とする請求項1記載の集積型光
デバイス。
2. The integrated optical device according to claim 1, wherein the refractive index modulation layer is formed of a grating.
【請求項3】 前記第1コア層あるいは第2コア層ある
いはその両方の構造が単一あるいは複数の量子井戸から
なることを特徴とする請求項1または2記載の集積型光
デバイス。
3. The integrated optical device according to claim 1, wherein the structure of the first core layer, the second core layer, or both of them comprises a single quantum well or a plurality of quantum wells.
【請求項4】 入射光に対し前記第1コア層が透明媒質
であることを特徴とする請求項1または2記載の集積型
光デバイス。
4. The integrated optical device according to claim 1, wherein the first core layer is a transparent medium for incident light.
【請求項5】 入射光に対し前記第2コア層が利得媒質
であることを特徴とする請求項1または2記載の集積型
光デバイス。
5. The integrated optical device according to claim 1, wherein the second core layer is a gain medium for incident light.
【請求項6】 請求項1記載の集積型光デバイスが複数
の端局を有するバス型の光伝送路上に配置され、キャリ
ア非注入時には、入射光がそのまま出力されるフェイル
セイフ機能によりネットワークに支障をきたさないこと
を特徴とする光通信ネットワーク。
6. The integrated optical device according to claim 1 is arranged on a bus type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and when a carrier is not injected, an incident light is output as it is. An optical communication network characterized by not causing damage.
【請求項7】 請求項1記載の集積型光デバイスが複数
の端局を有するスター型の光伝送路上に配置され、キャ
リア非注入時には、入射光がそのまま出力されるフェイ
ルセイフ機能によりネットワークに支障をきたさないこ
とを特徴とする光通信ネットワーク。
7. The integrated optical device according to claim 1 is arranged on a star type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and when a carrier is not injected, an incident light is output as it is. An optical communication network characterized by not causing damage.
【請求項8】 半導体基板上に、少なくとも第1導電型
の第1クラッド層、第1導電型の第1コア層、第1導電
型の第2クラッド層、第2コア層および第2導電型の第
3クラッド層を積層した二重光導波路構造を有する導波
型光デバイスであって、導波方向に複数領域に分割され
ているとともに、該分割領域のうち少なくとも1つの領
域では前記第2クラッド層中あるいは第3クラッド層中
あるいはその両方に周期的屈折率変調層を有し、該周期
的屈折率変調層によって前記二重導波路の光分布を制御
することを特徴とする集積型光デバイス。
8. A semiconductor substrate having at least a first conductivity type first cladding layer, a first conductivity type first core layer, a first conductivity type second cladding layer, a second core layer and a second conductivity type. Is a waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which a third clad layer is laminated, and is divided into a plurality of regions in the waveguide direction, and at least one region of the divided regions has the second An integrated optical device having a periodic refractive index modulation layer in the cladding layer, the third cladding layer, or both, and controlling the light distribution of the double waveguide by the periodic refractive index modulation layer. device.
【請求項9】 前記周期的屈折率変調層が、それに近接
する前記クラッド層と同一の屈折率を有する物質からな
り、かつその導電型が前記クラッド層のそれと異なる領
域と同じ領域とを周期的に有し、該複数領域に独立にキ
ャリアを注入する手段を有することを特徴とする請求項
8記載の集積型光デバイス。
9. The periodic refractive index modulation layer is made of a material having the same refractive index as that of the cladding layer adjacent to the periodic refractive index modulation layer, and the periodicity is the same as the region of the conductivity type different from that of the cladding layer. 9. The integrated optical device according to claim 8, further comprising means for independently injecting carriers into the plurality of regions.
【請求項10】 前記第1コア層あるいは第2コア層あ
るいはその両方の構造が単一あるいは複数の量子井戸か
らなることを特徴とする請求項8または9記載の集積型
光デバイス。
10. The integrated optical device according to claim 8, wherein the structure of the first core layer, the second core layer, or both comprises a single quantum well or a plurality of quantum wells.
【請求項11】 入射光に対し前記第1コア層が透明媒
質であることを特徴とする請求項8または9記載の集積
型光デバイス。
11. The integrated optical device according to claim 8, wherein the first core layer is a transparent medium for incident light.
【請求項12】 入射光に対し前記第2コア層が利得媒
質であることを特徴とする請求項8または9記載の集積
型光デバイス。
12. The integrated optical device according to claim 8, wherein the second core layer is a gain medium for incident light.
【請求項13】 請求項8記載の集積光デバイスが複数
の端局を有するバス型の光伝送路上に配置され、キャリ
ア非注入時には、入射光がそのまま出力されるフェイル
セイフ機能によりネットワークに支障をきたさないこと
を特徴とする光通信ネットワーク。
13. The integrated optical device according to claim 8 is arranged on a bus type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and when a carrier is not injected, a fail-safe function in which incident light is output as it is will hinder the network. An optical communication network characterized by the fact that it does not cause trouble.
【請求項14】 請求項8記載の集積光デバイスが複数
の端局を有するスター型の光伝送路上に配置され、キャ
リア非注入時には、入射光がそのまま出力されるフェイ
ルセイフ機能によりネットワークに支障をきたさないこ
とを特徴とする光通信ネットワーク
14. The integrated optical device according to claim 8 is arranged on a star type optical transmission line having a plurality of terminal stations, and when a carrier is not injected, a fail-safe function of outputting incident light as it is causes a trouble to a network. Optical communication network characterized by not causing
【請求項15】 半導体基板上に、第1光導波路と第2
光導波路を積層した二重光導波路構造を有する導波型光
デバイスであって、導波方向に複数領域に分割されてい
るとともに、該領域のうち少なくとも1つの領域は、前
記二重光導波路構造の光分布を制御する屈折率変調層を
有し、前記複数領域それぞれにおいてキャリアを注入す
る手段を有することを特徴とする集積型光デバイス。
15. A first optical waveguide and a second optical waveguide on a semiconductor substrate.
A waveguide type optical device having a double optical waveguide structure in which optical waveguides are stacked, wherein the optical device is divided into a plurality of regions in the waveguide direction, and at least one region of the regions is the double optical waveguide structure. And a means for injecting a carrier into each of the plurality of regions, the integrated optical device comprising:
JP08017093A 1993-03-15 1993-03-15 Integrated optical device and optical communication network using the same Expired - Fee Related JP3302088B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08017093A JP3302088B2 (en) 1993-03-15 1993-03-15 Integrated optical device and optical communication network using the same
DE69415576T DE69415576T2 (en) 1993-03-15 1994-03-14 Optical devices and optical transmission systems using them
EP94103891A EP0620475B1 (en) 1993-03-15 1994-03-14 Optical devices and optical communication systems using the optical device
US08/571,741 US5613020A (en) 1993-03-15 1995-12-13 Optical devices having a periodical current restraint layer and optical communication systems using the optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08017093A JP3302088B2 (en) 1993-03-15 1993-03-15 Integrated optical device and optical communication network using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06265958A true JPH06265958A (en) 1994-09-22
JP3302088B2 JP3302088B2 (en) 2002-07-15

Family

ID=13710862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08017093A Expired - Fee Related JP3302088B2 (en) 1993-03-15 1993-03-15 Integrated optical device and optical communication network using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3302088B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031860A (en) * 1996-08-22 2000-02-29 Canon Kabushiki Kaisha Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device
JP2014013926A (en) * 2007-09-28 2014-01-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge emission semiconductor laser including waveguide body
WO2022003925A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 日本電信電話株式会社 Optical transmitter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031860A (en) * 1996-08-22 2000-02-29 Canon Kabushiki Kaisha Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device
JP2014013926A (en) * 2007-09-28 2014-01-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge emission semiconductor laser including waveguide body
WO2022003925A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 日本電信電話株式会社 Optical transmitter
JPWO2022003925A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06

Also Published As

Publication number Publication date
JP3302088B2 (en) 2002-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6888973B2 (en) Tunable optical add/drop multiplexer with multi-function optical amplifiers
US6795622B2 (en) Photonic integrated circuits
US5613020A (en) Optical devices having a periodical current restraint layer and optical communication systems using the optical device
EP0602873B1 (en) Optical switching array using semiconductor amplifier waveguides
US7174058B2 (en) Traveling-wave optoelectronic wavelength converter
EP1368870B1 (en) Asymmetric waveguide electroabsorption-modulated laser
JP3833313B2 (en) Semiconductor laser element
JP6541898B2 (en) Semiconductor optical amplifier and method of manufacturing the same, optical phase modulator
US6282345B1 (en) Device for coupling waveguides to one another
US7065300B1 (en) Optical transmitter including a linear semiconductor optical amplifier
US6271961B1 (en) Semiconductor optical component and amplifier and wavelength converter consisting thereof
JP3302088B2 (en) Integrated optical device and optical communication network using the same
Osowski et al. A dual-wavelength source with monolithically integrated electroabsorption modulators and Y-junction coupler by selective-area MOCVD
WO2022003937A1 (en) Semiconductor optical integrated element
CA2267018C (en) Optical wavelength converter with active waveguide
US6633699B1 (en) Optoelectronic system comprising several sections having respective functions coupled by evanescent coupling and production process
JP3104831B2 (en) Integrated optical device and optical communication network using the same
JP2004063972A (en) Semiconductor laser, and manufacturing method thereof
JPH0745860A (en) Integrated optical device, diffraction grid, and optical communications network using it
JPH1073791A (en) Semiconductor mach-zehnder type optical modulator optical modulator module and optical transmission device
Shibata et al. Semiconductor monolithic wavelength selective router using a grating switch integrated with a directional coupler
Chen et al. Two stacks of MQW for fabricating high-speed electro-absorption modulator integrated DFB laser
JPS59184585A (en) Semiconductor laser of single axial mode
JPH055910A (en) Method for modulating light and optical modulator
CN114944593A (en) Dual-wavelength monolithic integrated semiconductor laser and application and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100426

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110426

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees