JPH08334797A - 光波長変換集積素子 - Google Patents
光波長変換集積素子Info
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- JPH08334797A JPH08334797A JP7140209A JP14020995A JPH08334797A JP H08334797 A JPH08334797 A JP H08334797A JP 7140209 A JP7140209 A JP 7140209A JP 14020995 A JP14020995 A JP 14020995A JP H08334797 A JPH08334797 A JP H08334797A
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- optical
- dfb laser
- mach
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- wavelength
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
- G02F2/006—All-optical wavelength conversion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 システム全体におけるパワーペナルティを抑
え、装置サイズを小さくするとともに、コストの低減を
図り得る光波長変換集積素子を提供する。 【構成】 光波長変換素子において、制御光光源である
ＤＦＢレーザ１２と、このＤＦＢレーザ１２からの制御
光と外部から光導波路を介して入力される信号光とが合
波される合波手段と、この合波手段に接続されるととも
に、光導波路２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部
分に半導体光増幅器２３，２４を有するマッハ−ツェン
ダー干渉計２０と、前記各要素がモノリシックに配置さ
れる半導体基板１０とを設ける。
え、装置サイズを小さくするとともに、コストの低減を
図り得る光波長変換集積素子を提供する。 【構成】 光波長変換素子において、制御光光源である
ＤＦＢレーザ１２と、このＤＦＢレーザ１２からの制御
光と外部から光導波路を介して入力される信号光とが合
波される合波手段と、この合波手段に接続されるととも
に、光導波路２１，２２の干渉光路のそれぞれの中央部
分に半導体光増幅器２３，２４を有するマッハ−ツェン
ダー干渉計２０と、前記各要素がモノリシックに配置さ
れる半導体基板１０とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光伝送、波長
多重光交換、光多重情報処理分野の装置やシステムにお
ける波長変換機能を実現する光波長変換集積素子に関す
るものである。
多重光交換、光多重情報処理分野の装置やシステムにお
ける波長変換機能を実現する光波長変換集積素子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、下記に示すようなものがあった。 文献名“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｗｉｔｈ ＳＯＡ’ｓ” ４ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＭＤ２−１，Ｙｏｋｏｈａｍａ．Ａｕｇｕｓｔ（１
９９３） Ｃ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ．ａｌ．１
５４〜１５７頁）。
例えば、下記に示すようなものがあった。 文献名“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｗｉｔｈ ＳＯＡ’ｓ” ４ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＭＤ２−１，Ｙｏｋｏｈａｍａ．Ａｕｇｕｓｔ（１
９９３） Ｃ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ．ａｌ．１
５４〜１５７頁）。
【０００３】波長多重方式を用いた光システムにおいて
は、波長アドレスが必要となる。例えば、波長によりア
ドレスされたルーティングがある。図４は、簡単な２波
長における波長変換によるルーティングのアーキテクチ
ャ（基本構造）を示している。これによれば、波長λ1
の強度変調された信号光を、異なる波長λ2 に変換する
ために、波長λ2 の制御光を波長変換素子１に導入する
ことで、信号光波長をλ2 に変換することを示してい
る。
は、波長アドレスが必要となる。例えば、波長によりア
ドレスされたルーティングがある。図４は、簡単な２波
長における波長変換によるルーティングのアーキテクチ
ャ（基本構造）を示している。これによれば、波長λ1
の強度変調された信号光を、異なる波長λ2 に変換する
ために、波長λ2 の制御光を波長変換素子１に導入する
ことで、信号光波長をλ2 に変換することを示してい
る。
【０００４】このような機能を果たす波長変換素子とし
ては、従来、上記文献に述べられている半導体光増幅器
（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を含むマッハ−ツェンダー
（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が提案されてい
る。図５はその半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の構成を示している。
ては、従来、上記文献に述べられている半導体光増幅器
（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を含むマッハ−ツェンダー
（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が提案されてい
る。図５はその半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の構成を示している。
【０００５】この図に示すように、光導波路３で構成さ
れたマッハ−ツェンダー干渉計２に半導体光増幅器４，
５を配置する。この入力として、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光、波長λ2 の連続光である制御光をそれぞれ
のポート６，７から導入すると、出力側のポート８から
信号光のビットパターンの反転信号光が、波長λ2 とし
て得られることが報告されている。
れたマッハ−ツェンダー干渉計２に半導体光増幅器４，
５を配置する。この入力として、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光、波長λ2 の連続光である制御光をそれぞれ
のポート６，７から導入すると、出力側のポート８から
信号光のビットパターンの反転信号光が、波長λ2 とし
て得られることが報告されている。
【０００６】実際にこのようなマッハ−ツェンダー干渉
計を構成する場合、信号光、制御光の光源として、波長
の異なるレーザダイオード個別素子を用い、半導体光増
幅素子も個別素子として光導波路である光ファイバでマ
ッハ−ツェンダー干渉計を構成していた。
計を構成する場合、信号光、制御光の光源として、波長
の異なるレーザダイオード個別素子を用い、半導体光増
幅素子も個別素子として光導波路である光ファイバでマ
ッハ−ツェンダー干渉計を構成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光波長変換集積素子においては、レーザダイオ
ードの片端面と半導体光増幅素子の両端面において、こ
れらの素子と光ファイバとの光結合が必要となる。した
がって、このように構成すると、（１）これらの光結合
効率に起因した損失がある。（２）構成部品、特に光フ
ァイバと素子との光結合に用いる光学部品に起因した素
子サイズが大きい。（３）光学結合箇所が大きいことに
よるアッセンブリに時間がかかるといった問題があり、
これに起因して、（１）波長変換素子全体として、２０
ｄＢに及ぶ損失となり、システム全体におけるパワーペ
ナルティを押し上げる。（２）上記システム応用におい
て、装置サイズが著しく大きくなる。（３）コスト高と
なる等の問題があった。
た従来の光波長変換集積素子においては、レーザダイオ
ードの片端面と半導体光増幅素子の両端面において、こ
れらの素子と光ファイバとの光結合が必要となる。した
がって、このように構成すると、（１）これらの光結合
効率に起因した損失がある。（２）構成部品、特に光フ
ァイバと素子との光結合に用いる光学部品に起因した素
子サイズが大きい。（３）光学結合箇所が大きいことに
よるアッセンブリに時間がかかるといった問題があり、
これに起因して、（１）波長変換素子全体として、２０
ｄＢに及ぶ損失となり、システム全体におけるパワーペ
ナルティを押し上げる。（２）上記システム応用におい
て、装置サイズが著しく大きくなる。（３）コスト高と
なる等の問題があった。
【０００８】本発明は、上記問題点を除去し、システム
全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サイズを小
さくするとともに、コストの低減を図ることができる光
波長変換集積素子を提供することを目的とする。
全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サイズを小
さくするとともに、コストの低減を図ることができる光
波長変換集積素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、光波長変換集積素子において、制御光光
源であるＤＦＢレーザと、このＤＦＢレーザからの制御
光と外部から光導波路を介して入力される信号光とが合
波される合波手段と、この合波手段に接続されるととも
に、光導波路の干渉光路のそれぞれの中央部分に半導体
光増幅器を有するマッハ−ツェンダー干渉計と、前記各
要素がモノリシックに配置される半導体基板とを設ける
ようにしたものである。
成するために、光波長変換集積素子において、制御光光
源であるＤＦＢレーザと、このＤＦＢレーザからの制御
光と外部から光導波路を介して入力される信号光とが合
波される合波手段と、この合波手段に接続されるととも
に、光導波路の干渉光路のそれぞれの中央部分に半導体
光増幅器を有するマッハ−ツェンダー干渉計と、前記各
要素がモノリシックに配置される半導体基板とを設ける
ようにしたものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、制御光光源であるＤＦＢレー
ザと、このＤＦＢレーザからの制御光と外部から光導波
路を介して入力される信号光とが合波される合波手段
と、この合波手段に接続されるとともに、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、前記各要素がモノリシッ
クに配置される半導体基板とを設けるようにしたので、
システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サ
イズを小さくするとともに、コストの低減を図ることが
できる。
ザと、このＤＦＢレーザからの制御光と外部から光導波
路を介して入力される信号光とが合波される合波手段
と、この合波手段に接続されるとともに、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、前記各要素がモノリシッ
クに配置される半導体基板とを設けるようにしたので、
システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サ
イズを小さくするとともに、コストの低減を図ることが
できる。
【００１１】より、具体的には、 （１）制御光光源であるＤＦＢレーザと合波手段（合波
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。
【００１２】すなわち、半導体光導波路デバイスと光フ
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。
【００１３】（３）また、光波長多重システムへの応用
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも低減することができる。
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも低減することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の実施例を示す光波長変
換集積素子の基本構成図であり、上述のマッハ−ツェン
ダー型波長変換のアーキテクチャを集積素子として実現
するための集積素子構造を示している。
ながら説明する。図１は本発明の実施例を示す光波長変
換集積素子の基本構成図であり、上述のマッハ−ツェン
ダー型波長変換のアーキテクチャを集積素子として実現
するための集積素子構造を示している。
【００１５】この図において、１０は半導体基板、１１
は入力ポート、１２は制御光光源であるＤＦＢレーザ、
１３はＤＦＢレーザ活性層、１４は入力ポート１１に接
続される第１の光導波路、１５はＤＦＢレーザ活性層１
３に接続される第２の光導波路、１６は第１の光導波路
１４と第２の光導波路１５とが合波される第３の光導波
路、１７は出力ポート、２０はその第３の光導波路１６
に接続されるマッハ−ツェンダー干渉計、２１，２２は
そのマッハ−ツェンダー干渉計を構成する光導波路、２
３，２４はＳＯＡ活性層、２５，２６，２７はオーミッ
ク電極である。
は入力ポート、１２は制御光光源であるＤＦＢレーザ、
１３はＤＦＢレーザ活性層、１４は入力ポート１１に接
続される第１の光導波路、１５はＤＦＢレーザ活性層１
３に接続される第２の光導波路、１６は第１の光導波路
１４と第２の光導波路１５とが合波される第３の光導波
路、１７は出力ポート、２０はその第３の光導波路１６
に接続されるマッハ−ツェンダー干渉計、２１，２２は
そのマッハ−ツェンダー干渉計を構成する光導波路、２
３，２４はＳＯＡ活性層、２５，２６，２７はオーミッ
ク電極である。
【００１６】このように、マッハ−ツェンダー干渉計２
０の入力ポート側は、制御光光源であるＤＦＢレーザ１
２と素子の外部から信号光λ1 を入力するための第１の
光導波路１４が接続され、マッハ−ツェンダー干渉計２
０を構成する導波路は、同一半導体基板１０上に形成さ
れた半導体光導波路であり、ＤＦＢレーザ１２はこの導
波路にモノリシック集積された形で接続されている。マ
ッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波路２１，
２２の干渉光路のそれぞれの中央部分にＳＯＡ活性層２
３，２４が設置されている。
０の入力ポート側は、制御光光源であるＤＦＢレーザ１
２と素子の外部から信号光λ1 を入力するための第１の
光導波路１４が接続され、マッハ−ツェンダー干渉計２
０を構成する導波路は、同一半導体基板１０上に形成さ
れた半導体光導波路であり、ＤＦＢレーザ１２はこの導
波路にモノリシック集積された形で接続されている。マ
ッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波路２１，
２２の干渉光路のそれぞれの中央部分にＳＯＡ活性層２
３，２４が設置されている。
【００１７】図２は本発明の実施例を示す光波長変換集
積素子の断面図であり、この光波長変換集積素子の作製
方法は後に述べるが、ここでは構造についてのみ説明す
る。ｎ形半導体基板３１上にｎ形クラッド層３２が形成
されている。その一部であるＤＦＢレーザ活性層３６の
直下部分にＤＦＢレーザの分布帰還ミラー３３（回折格
子）が形成されている。さらに、縦方向に接するように
ｎ形の半導体材料である光ガイド層３４が形成されてい
る。
積素子の断面図であり、この光波長変換集積素子の作製
方法は後に述べるが、ここでは構造についてのみ説明す
る。ｎ形半導体基板３１上にｎ形クラッド層３２が形成
されている。その一部であるＤＦＢレーザ活性層３６の
直下部分にＤＦＢレーザの分布帰還ミラー３３（回折格
子）が形成されている。さらに、縦方向に接するように
ｎ形の半導体材料である光ガイド層３４が形成されてい
る。
【００１８】また、素子作製の際に用いるエッチングス
トップ層３５を介して、ＤＦＢレーザ活性層３６及びＳ
ＯＡ活性層３７が形成されており、さらに、それを縦方
向にｐ−クラッド層３８、ＤＦＢレーザ、ＳＯＡ部分の
みにコンタクト層４１，４２とオーミック電極４３，４
４が形成されている。基板裏面にはオーミック電極４５
が全面に形成されている。以上は、断面図に示される縦
方向の構造のみについて説明している。
トップ層３５を介して、ＤＦＢレーザ活性層３６及びＳ
ＯＡ活性層３７が形成されており、さらに、それを縦方
向にｐ−クラッド層３８、ＤＦＢレーザ、ＳＯＡ部分の
みにコンタクト層４１，４２とオーミック電極４３，４
４が形成されている。基板裏面にはオーミック電極４５
が全面に形成されている。以上は、断面図に示される縦
方向の構造のみについて説明している。
【００１９】一方、平面内における形状は、図１に示さ
れるように構成されている。図１に示された各層の平面
内の形状との関係は以下の通りである。ｎ形クラッド層
３２（図２参照）は基板全面に形成されており、その屈
折率は信号光、制御光を光ガイド層３４に屈折率差によ
り光閉じ込めを行うのに十分であり、且つ価電子帯、伝
導帯の頂上、底がキャリア閉じ込めを行うのに十分なほ
ど光ガイド層３４、活性層３６，３７との間に差がある
ように組成が選ばれている。
れるように構成されている。図１に示された各層の平面
内の形状との関係は以下の通りである。ｎ形クラッド層
３２（図２参照）は基板全面に形成されており、その屈
折率は信号光、制御光を光ガイド層３４に屈折率差によ
り光閉じ込めを行うのに十分であり、且つ価電子帯、伝
導帯の頂上、底がキャリア閉じ込めを行うのに十分なほ
ど光ガイド層３４、活性層３６，３７との間に差がある
ように組成が選ばれている。
【００２０】光導波路は光ガイド層によって形成され、
単一モード伝搬が可能なような材料、形状、大きさが選
ばれている。ここで、波長変換の動作波長帯を１．５５
μｍ帯を例にとると、ＤＦＢレーザ活性層３６、ＳＯＡ
活性層３７のバンドギャップ波長は、それぞれ１．６２
μｍ、１．５７μｍとする。光ガイド層３４のバンドギ
ャップ波長は吸収損失の少ない１．２μｍとする。
単一モード伝搬が可能なような材料、形状、大きさが選
ばれている。ここで、波長変換の動作波長帯を１．５５
μｍ帯を例にとると、ＤＦＢレーザ活性層３６、ＳＯＡ
活性層３７のバンドギャップ波長は、それぞれ１．６２
μｍ、１．５７μｍとする。光ガイド層３４のバンドギ
ャップ波長は吸収損失の少ない１．２μｍとする。
【００２１】次いで、本発明の実施例を示す光波長変換
集積素子の作製方法について図３を用いて説明する。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、ｎ形半導体基板
であるｎ−ＩｎＰ基板３１の（００１）面上にｎ形クラ
ッド層であるｎ−ＩｎＰクラッド層３２を全面に０．５
μｍ成長させ、ＤＦＢレーザ領域にのみ、ピッチ２４０
ｎｍの回折格子３３を形成する。次に、バンドギャップ
波長１．２μｍの光ガイド層であるＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層３４を０．３μｍ、ＩｎＰエッチングストップ層３
５を１５ｎｍ全面に成長させる。
集積素子の作製方法について図３を用いて説明する。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、ｎ形半導体基板
であるｎ−ＩｎＰ基板３１の（００１）面上にｎ形クラ
ッド層であるｎ−ＩｎＰクラッド層３２を全面に０．５
μｍ成長させ、ＤＦＢレーザ領域にのみ、ピッチ２４０
ｎｍの回折格子３３を形成する。次に、バンドギャップ
波長１．２μｍの光ガイド層であるＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層３４を０．３μｍ、ＩｎＰエッチングストップ層３
５を１５ｎｍ全面に成長させる。
【００２２】（２）次に、図３（ｂ）に示すように、Ｓ
ＯＡ領域に成長領域２０μｍを挟んで両脇に成長阻止Ｓ
ｉＯ2 ストライプマスク（図示なし）を幅２０μｍ（厚
さは１５０ｎｍとする）となるように形成しておき、Ｍ
ＯＶＰＥ法によりＭＱＷ活性層（ＩｎＧａＡｓ：７０
Ａ、バリア１．３μｍ組成 ＩｎＧａＡｓＰ：１４０
Ａ、７周期）を成長させる。
ＯＡ領域に成長領域２０μｍを挟んで両脇に成長阻止Ｓ
ｉＯ2 ストライプマスク（図示なし）を幅２０μｍ（厚
さは１５０ｎｍとする）となるように形成しておき、Ｍ
ＯＶＰＥ法によりＭＱＷ活性層（ＩｎＧａＡｓ：７０
Ａ、バリア１．３μｍ組成 ＩｎＧａＡｓＰ：１４０
Ａ、７周期）を成長させる。
【００２３】これにより、ＭＱＷ活性層のバンドギャッ
プ波長はＤＦＢレーザ、ＳＯＡ領域において、それぞれ
１．５７μｍ、１．６２μｍとなる。次に、成長阻止Ｓ
ｉＯ 2 ストライプマスク（図示なし）を除去した後、選
択エッチングにより、ＭＱＷ活性層をＤＦＢレーザ領域
と、ＳＯＡ活性層をＳＯＡ領域に残し、ＤＦＢレーザ
（ＭＱＷ）活性層３６と、ＳＯＡ活性層３７を形成す
る。
プ波長はＤＦＢレーザ、ＳＯＡ領域において、それぞれ
１．５７μｍ、１．６２μｍとなる。次に、成長阻止Ｓ
ｉＯ 2 ストライプマスク（図示なし）を除去した後、選
択エッチングにより、ＭＱＷ活性層をＤＦＢレーザ領域
と、ＳＯＡ活性層をＳＯＡ領域に残し、ＤＦＢレーザ
（ＭＱＷ）活性層３６と、ＳＯＡ活性層３７を形成す
る。
【００２４】次いで、全面にｐ−ＩｎＰクラッド層３８
を０．３μｍ成長させる。導波路パターン形成メサエッ
チング（幅：１．５μｍ、高さ２μｍ）をし、電流阻止
層（ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−ＩｎＰ）、コンタク
ト層（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形成される膜３９を成
長させる。 （３）最後に、図３（ｃ）に示すように、オーミック電
極膜（図示なし）を蒸着し、選択的エッチングにより、
コンタクト層４１，４２（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形
成される膜３９及びオーミック電極膜（図示なし）を除
去し、ＤＦＢレーザのオーミック電極４３、ＳＯＡ領域
のオーミック電極４４、基板裏面のオーミック電極４５
を形成する。
を０．３μｍ成長させる。導波路パターン形成メサエッ
チング（幅：１．５μｍ、高さ２μｍ）をし、電流阻止
層（ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−ＩｎＰ）、コンタク
ト層（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形成される膜３９を成
長させる。 （３）最後に、図３（ｃ）に示すように、オーミック電
極膜（図示なし）を蒸着し、選択的エッチングにより、
コンタクト層４１，４２（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形
成される膜３９及びオーミック電極膜（図示なし）を除
去し、ＤＦＢレーザのオーミック電極４３、ＳＯＡ領域
のオーミック電極４４、基板裏面のオーミック電極４５
を形成する。
【００２５】以上のＭＯＶＰＥ成長では、原料として、
ＴｅＧａ，ＴｍＩｎ，ＡｓＨ3 ，ＰＨ3 を用い、成長温
度：６５０℃、成長圧：５０Ｔｏｒｒとする。そこで、
図１において、ＤＦＢレーザ１２に電流を注入し、波長
λ2 で連続発振光させると共に、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光を入力ポート１１から導入すると、合波導波
路により、波長λ1 ，λ2 の光は合波され、マッハ−ツ
ェンダー干渉計２０に導かれる。ただし、波長λ1 、λ
2 はＳＯＡの増幅帯域内に選ばれる。
ＴｅＧａ，ＴｍＩｎ，ＡｓＨ3 ，ＰＨ3 を用い、成長温
度：６５０℃、成長圧：５０Ｔｏｒｒとする。そこで、
図１において、ＤＦＢレーザ１２に電流を注入し、波長
λ2 で連続発振光させると共に、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光を入力ポート１１から導入すると、合波導波
路により、波長λ1 ，λ2 の光は合波され、マッハ−ツ
ェンダー干渉計２０に導かれる。ただし、波長λ1 、λ
2 はＳＯＡの増幅帯域内に選ばれる。
【００２６】マッハ−ツェンダー干渉計２０の導波経路
のＳＯＡ活性層２３，２４において、信号光λ1 がｏｆ
ｆの時（強度が弱い時）、波長λ2 の光は増幅されて強
度Ｐ１となるが、一方、信号光λ1 がｏｎの時（強度が
強い時）には利得飽和が起き、利得は減少し、波長λ2
の光の強度はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）となる。この２つのＳ
ＯＡに注入する電流で、マッハ−ツェンダー干渉計２０
の導波路のそれぞれの行路長を変化させ、波長λ1 の光
を打ち消し合うように調整する。
のＳＯＡ活性層２３，２４において、信号光λ1 がｏｆ
ｆの時（強度が弱い時）、波長λ2 の光は増幅されて強
度Ｐ１となるが、一方、信号光λ1 がｏｎの時（強度が
強い時）には利得飽和が起き、利得は減少し、波長λ2
の光の強度はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）となる。この２つのＳ
ＯＡに注入する電流で、マッハ−ツェンダー干渉計２０
の導波路のそれぞれの行路長を変化させ、波長λ1 の光
を打ち消し合うように調整する。
【００２７】以上により、出力ポート１７より信号光の
ビットパターンの反転信号光が波長λ2 として得られる
ことになる。上記実施例ではＩｎＰ基板に集積した例を
説明したが、レーザと増幅器と導波路を作製できる半導
体材料ならば、例えばＧａＡｓ基板にも適用可能であ
る。
ビットパターンの反転信号光が波長λ2 として得られる
ことになる。上記実施例ではＩｎＰ基板に集積した例を
説明したが、レーザと増幅器と導波路を作製できる半導
体材料ならば、例えばＧａＡｓ基板にも適用可能であ
る。
【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果を奏することができる。 （１）制御光光源であるＤＦＢレーザと合波手段（合波
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。
ような効果を奏することができる。 （１）制御光光源であるＤＦＢレーザと合波手段（合波
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。
【００３０】すなわち、半導体光導波路デバイスと光フ
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。
【００３１】（３）また、光波長多重システムへの応用
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも安くなる利点がある。
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも安くなる利点がある。
【図１】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の基
本構成図である。
本構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の製
造工程断面図である。
造工程断面図である。
【図４】従来の光波長変換素子の構成図である。
【図５】従来の半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の構成を示す図である。
ー干渉計の構成を示す図である。
１０ 半導体基板 １１ 入力ポート １２ ＤＦＢレーザ（制御光光源） １３ ＤＦＢレーザ活性層 １４ 第１の光導波路 １５ 第２の光導波路 １６ 第３の光導波路 １７ 出力ポート ２０ マッハ−ツェンダー干渉計 ２１，２２ マッハ−ツェンダー干渉計を構成する光
導波路 ２３，２４，３７ ＳＯＡ活性層（半導体光増幅器） ２５，２６，２７，４３，４４，４５ オーミック電
極 ３１ ｎ形半導体基板（ＩｎＰ基板） ３２ ｎ形クラッド層（ＩｎＰクラッド層） ３３ ＤＦＢレーザの分布帰還ミラー（回折格子） ３４ 光ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰガイド層） ３５ エッチングストップ層（ＩｎＰエッチングスト
ップ層） ３６ ＤＦＢレーザ活性層（ＭＱＷ活性層） ３８ ｐ−クラッド層 ４１，４２ コンタクト層
導波路 ２３，２４，３７ ＳＯＡ活性層（半導体光増幅器） ２５，２６，２７，４３，４４，４５ オーミック電
極 ３１ ｎ形半導体基板（ＩｎＰ基板） ３２ ｎ形クラッド層（ＩｎＰクラッド層） ３３ ＤＦＢレーザの分布帰還ミラー（回折格子） ３４ 光ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰガイド層） ３５ エッチングストップ層（ＩｎＰエッチングスト
ップ層） ３６ ＤＦＢレーザ活性層（ＭＱＷ活性層） ３８ ｐ−クラッド層 ４１，４２ コンタクト層
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ）制御光光源であるＤＦＢレーザと、
（ｂ）該ＤＦＢレーザからの制御光と、外部から光導波
路を介して入力される信号光が合波される合波手段と、
（ｃ）該合波手段に接続されるとともに、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、（ｄ）前記各要素がモノ
リシックに配置される半導体基板とを具備することを特
徴とする光波長変換集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140209A JPH08334797A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140209A JPH08334797A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08334797A true JPH08334797A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15263460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7140209A Pending JPH08334797A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 光波長変換集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08334797A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2779838A1 (fr) * | 1998-06-15 | 1999-12-17 | Alsthom Cge Alcatel | Composant optique a semiconducteur et amplificateur et convertisseur de longueurs d'onde constitues par ce composant |
| EP1276004A1 (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-15 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | A method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP7140209A patent/JPH08334797A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2779838A1 (fr) * | 1998-06-15 | 1999-12-17 | Alsthom Cge Alcatel | Composant optique a semiconducteur et amplificateur et convertisseur de longueurs d'onde constitues par ce composant |
| EP0966078A1 (fr) * | 1998-06-15 | 1999-12-22 | Alcatel | Composant optique à semiconducteur et amplificateur et convertisseur de longueurs d'onde constitués par ce composant |
| US6271961B1 (en) | 1998-06-15 | 2001-08-07 | Alcatel | Semiconductor optical component and amplifier and wavelength converter consisting thereof |
| EP1276004A1 (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-15 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | A method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
| US7031617B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-04-18 | Agilent Technologies, Inc. | Method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041005 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050308 |