JPH08307014A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH08307014A
JPH08307014A JP7109731A JP10973195A JPH08307014A JP H08307014 A JPH08307014 A JP H08307014A JP 7109731 A JP7109731 A JP 7109731A JP 10973195 A JP10973195 A JP 10973195A JP H08307014 A JPH08307014 A JP H08307014A
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quantum well
polarization
gain
semiconductor device
strain
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JP7109731A
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Toshitaka Aoyanagi
利隆 青柳
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/126Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏波無依存であり、さらに高利得である光半
導体装置を得ることを目的とする。 【構成】 活性層4には引張り歪量子井戸11と圧縮歪
量子井戸12が備わっており、ここにキャリアが注入さ
れ、利得を生ずる。この場合、15の方向に伝搬する光
に対しては引張り歪量子井戸11でTEおよびTM偏光
両方に対して利得が発生するが、ある程度以上強い引張
り歪にすると主としてTM偏光に対する利得が大きくな
り、圧縮歪量子井戸12では主としてTE偏光に対して
利得が大きくなる。そこで、引張り歪量子井戸11およ
び圧縮歪量子井戸12それぞれの引張り歪量および圧縮
歪量、層厚、組成、層数等を調整することにより、量子
井戸全層において伝搬光のTE偏光/TM偏光成分に対
して与えられる利得の比をほぼ1にすることができる。
すなわち、偏波無依存とすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信等に用いられ
る光半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光半導体装置の一つである半導体光増幅
器においては、従来、通信学会研究会報告(OQE91
−93、P.31〜35)に示されるように、利得特性を
偏波無依存にするために、量子井戸層にわずかな引っ張
り歪(−0.2%)を加えることで、無歪の場合よりも
TE偏光とTM偏光に対する利得がほぼ等しくなるよう
にしていた。しかし、この方法では、TM偏光に対する
利得についてはより強い引っ張り歪(−0.4%)の構
造の方が高く、TE偏光に対する利得については無歪
(0%)の構造の方が高くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
方法では、光半導体装置の一つである光増幅器におい
て、偏波無依存の特性を得るために、利得が十分高くで
きないという問題があった。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、偏波無依存であり、さらに高
利得である光半導体装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる光半導
体装置は、活性層内に歪量の異なる少なくとも2層以上
の量子井戸層を備え、これらの量子井戸層がほぼ同一の
発光波長を有するように構成するものである。また、量
子井戸層の発光波長は、どの2層をとっても100nm
程度以上離れていないものである。さらに、歪量の異な
る少なくとも2層以上の量子井戸層を、積層方向に形成
するものである。また、歪量の異なる少なくとも2層以
上の量子井戸層を、光の伝搬方向に形成するものであ
る。さらに、量子井戸層の少なくとも1層は引っ張り歪
みを内包し、少なくとも他の1層は歪みが零であるかも
しくは圧縮歪みを内包しているものである。また、量子
井戸層を、偏波依存性が無いように構成するものであ
る。
【0006】
【作用】この発明における光半導体装置は、活性層内に
歪量の異なる少なくとも2層以上の量子井戸層を備えて
いるので、それらの量子井戸層の歪量、層厚、組成、層
数等を調整することにより、量子井戸全層においてTE
偏光/TM偏光成分に対して与えられる利得の比をほぼ
1にすることができ、偏波無依存とすることができ、さ
らに、これらの量子井戸層がほぼ同一の発光波長を有す
るので、不用な発光を生じたり、利得が小さくなること
がなく、動作させることができる。
【0007】さらに、量子井戸層の少なくとも1層は引
っ張り歪みを内包し、少なくとも他の1層は歪みが零で
あるかもしくは圧縮歪みを内包しているので、引っ張り
歪量子井戸では主としてTM偏光に対する利得が大きく
なり、歪みが零である量子井戸層または圧縮歪量子井戸
層では主としてTE偏光に対する利得が大きくなり、こ
れらの利得の比をほぼ1にすることにより偏波無依存で
高利得の光半導体装置が得られる。
【0008】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図1〜4につい
て説明する。図において、1はp側電極、2はp−In
P基板、3はp−InPクラッド層、4は活性層、5は
n−InPクラッド層、6はn−InPコンタクト層、
7はn側電極、8は鉄ドープInPブロック層、9はn
−InPホールトラップ層、10はInGaAsP光閉
じ込め層、11は引張り歪量子井戸、12は圧縮歪量子
井戸、13はInGaAsP光閉じ込め層、14は光強
度分布、15は光の伝搬方向、16は導波路接続部、1
7はn側電極分離溝をそれぞれ示す。
【0009】次に動作について説明する。図1は、本発
明における半導体光増幅器の構造を示す斜視図である。
図において、p側電極1からn側電極7へ向けて電流を
流すと、活性層4にキャリアが注入され、利得を生ず
る。この時、鉄ドープInPブロック層8とn−InP
ホールトラップ層9は電流狭窄の役割を果たす。活性層
4の近傍を詳細に説明するために、図1におけるABC
D断面を図2に示す。図2に示すように、活性層4には
引張り歪量子井戸11と圧縮歪量子井戸12が備わって
おり、ここにキャリアが注入され、利得を生ずる。この
場合、15の方向に伝搬する光に対しては引張り歪量子
井戸11でTEおよびTM偏光両方に対して利得が発生
するが、ある程度以上強い引張り歪にすると主としてT
M偏光に対する利得が大きくなり、圧縮歪量子井戸12
では主としてTE偏光に対して利得が大きくなる。そこ
で、引張り歪量子井戸11および圧縮歪量子井戸12そ
れぞれの引張り歪量および圧縮歪量、層厚、組成、層数
等を調整することにより、量子井戸全層において伝搬光
のTE偏光/TM偏光成分に対して与えられる利得の比
をほぼ1にすることができる。すなわち、偏波無依存と
することが可能である。
【0010】引張り歪量子井戸11の歪量、層厚、組成
(フォトルミネッセンス波長で表す)をそれぞれa1
1、b1、圧縮歪量子井戸12の歪量、層厚、組成をそ
れぞれa2、t2、b2とすると、−3%≦a1<0%、0
≦a2<3%、t1≦200オンク゛ストローム、t2≦200オンク゛
ストローム、|b1−b2|≦100nmの範囲に設定する。
なお、組成は、フォトルミネセンス波長で表したもので
ある。また、InGaAsP光閉じ込め層10、13の
層厚、組成をt3、b3とすると、t3≦1000オンク゛ストロ
ーム、b3<b1、b2に設定すると良い。特に、引張り歪
量を−0.3%以下、圧縮歪量を+0.3%以上の強い歪
み量にし、且つ、量子井戸全体として偏波無依存となる
ように構成すれば、TE、TM量偏光に対して高利得が
得られ、且つ偏波無依存の半導体光増幅器が得られる。
【0011】図2では、引張り歪量子井戸11と圧縮歪
量子井戸12が交互に形成された場合を示したが、図3
に示すように引張り歪量子井戸11と圧縮歪量子井戸1
2が積層方向に各別に配置され、交互に形成されていな
い構成でも同様の効果が得られる。また、図4に示すよ
うに、引張り歪量子井戸活性層4aと圧縮歪量子井戸活
性層4bが光の伝搬方向に並べて形成された場合でも良
い。この場合、n側電極7をn側電極分離溝17によっ
て、n側第1電極7aとn側第2電極7bに分割してお
くことにより、両電極に注入する電流の比を変化させる
ことでTE、TM偏光に対する利得の比も任意に変化さ
せることができる。ただし、TE、TM偏光に対する利
得の比を1に保つだけであれば、必ずしもn側電極を分
割する必要はない。
【0012】さらに、目的に応じて、光の入射および放
射面である光増幅器側面の反射率を所定の値に制御する
ために、SiO2、AlO3、SiNx等をエレクトロン
ビーム蒸着等により蒸着する場合がある。このような場
合、反射率がTE偏光とTM偏光で異なる場合があるの
で、それを考慮した上で偏波無依存となるように、量子
井戸を構成することが必要である。また、図2〜4にお
ける光の伝搬方向は、一方向のみを示したが、往復する
場合においても本発明は有効である。以上のように、本
実施例によれば、偏波無依存の高利得半導体光増幅器を
容易に得られる効果がある。
【0013】実施例2.実施例1に示した構造を、半導
体波長フィルタに適用すれば、TE、TM両偏波成分に
対して等しく高利得の半導体波長フィルタが実現でき
る。
【0014】実施例3.実施例1に示した構造を、半導
体受光素子に適用すれば、TE、TM両偏波成分に対し
て等しい感度の得られる半導体受光素子が実現できる。
【0015】実施例4.実施例1に示した構造を、半導
体光変調器に適用すれば、TE、TM両偏波成分に対し
て等しい消光比の得られる半導体光変調器が実現でき
る。
【0016】実施例5.実施例1に示した構造を、半導
体光導波路に適用すれば、TE、TM両偏波成分に対し
て等しい等価屈折率の得られる半導体光導波路が実現で
きる。
【0017】実施例6.実施例1に示した構造を、半導
体発光素子に適用すれば、TE、TM両偏波成分の光が
等しく、且つ強い強度で得られる半導体発光素子が実現
できる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、活性
層内に歪量の異なる少なくとも2層以上の量子井戸層を
備え、これらの量子井戸層がほぼ同一の発光波長を有す
るように構成したので、偏波無依存で且つ高利得である
光半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例である半導体光増幅器を
示す斜視図である。
【図2】 この発明の一実施例である半導体光増幅器を
示す断面図である。
【図3】 この発明の一実施例である半導体光増幅器の
変形例を示す断面図である。
【図4】 この発明の一実施例である半導体光増幅器の
変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 p側電極、2 p−InP基板、3 p−InPク
ラッド層、4 活性層、5 n−InPクラッド層、6
n−InPコンタクト層、7 n側電極、8 鉄ドー
プInPブロック層、9 n−InPホールトラップ
層、10 InGaAsP光閉じ込め層、11 引張り
歪量子井戸、12 圧縮歪量子井戸、13 InGaA
sP光閉じ込め層、14 光強度分布、15 光の伝搬
方向、16 導波路接続部、17 n側電極分離溝。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層内に歪量の異なる少なくとも2層
    以上の量子井戸層を備え、これらの量子井戸層はほぼ同
    一の発光波長を有することを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】 量子井戸層の発光波長は、どの2層をと
    っても100nm程度以上離れていないことを特徴とす
    る請求項1記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 歪量の異なる少なくとも2層以上の量子
    井戸層は、積層方向に形成されていることを特徴とする
    請求項1記載の光半導体装置。
  4. 【請求項4】 歪量の異なる少なくとも2層以上の量子
    井戸層は、光の伝搬方向に形成されていることを特徴と
    する請求項1記載の光半導体装置。
  5. 【請求項5】 量子井戸層の少なくとも1層は引っ張り
    歪みを内包し、少なくとも他の1層は歪みが零であるか
    もしくは圧縮歪みを内包していることを特徴とする請求
    項1〜請求項4いずれか一項記載の光半導体装置。
  6. 【請求項6】 量子井戸層は、偏波依存性が無いように
    構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項5い
    ずれか一項記載の光半導体装置。
JP7109731A 1995-05-08 1995-05-08 光半導体装置 Pending JPH08307014A (ja)

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