DE10258475A1 - Semiconductor optical amplifier for amplifying an incoming optical signal has an optical amplifying area (OAA) on a semiconductor substrate and a pump laser to generate an optical pump wave for the OAA - Google Patents

Semiconductor optical amplifier for amplifying an incoming optical signal has an optical amplifying area (OAA) on a semiconductor substrate and a pump laser to generate an optical pump wave for the OAA Download PDF

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Abstract

A pump laser (PL) (60) and an optical amplifying area (OAA) (20) fit on a semiconductor substrate in such a way that a pump wave (PW) (80) spreads parallel to the substrate's surface and radiates into the OAA. The PL and the OAA fit alongside each other so that the PW radiates directly into the OAA.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Halbleiterverstärker mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a optical semiconductor amplifier with the features according to the preamble of claim 1.

Die Verstärkung in optischen Halbleiterverstärkern, auch semiconductor optical amplifier (SOA) genannt, ist abhängig von der optischen Leistungsdichte im Verstärkungsbereich des Halbleiterverstärkers im Verstärkungsbetrieb. Die Abhängigkeit der Verstärkung von der optischen Leistungsdichte wird verursacht durch im Wesentlichen zwei Prozesse: Zum einen gibt es eine nichtlineare Unterdrückung der Verstärkung, deren Zeitkonstante im Bereich von ca. 10 Femtosekunden liegt. Darüber hinaus gibt es einen demgegenüber langsameren Prozess, der die Ladungsträgerdichte im Verstärkungsbereich verändert und wesentlich durch strahlende und nichtstrahlende Rekombination, insbesondere Auger-Rekombination, und Diffusion von Ladungsträgern bestimmt ist. Die Zeitkonstante der strahlenden und nichtsstrahlenden Rekombinationsprozesse und die des Diffusionsprozesses liegen in der Größenordnung von einigen Nanosekunden.The gain in semiconductor optical amplifiers, too called semiconductor optical amplifier (SOA) depends on the optical power density in the gain range of the semiconductor amplifier in Boost operation. The dependence of reinforcement is essentially caused by the optical power density two processes: first, there is a nonlinear suppression of the gain whose time constant is in the range of approx. 10 femtoseconds. Furthermore there is one against it slower process, the charge carrier density in the gain area changed and essentially by radiating and non-radiating recombination, especially Auger recombination, and diffusion of charge carriers is determined. The time constant of the radiating and non-radiating recombination processes and those of the diffusion process are on the order of a few nanoseconds.

Die physikalischen Vorgänge in Halbleiterverstärkern sind in der Druckschrift „The Gain Decompression Effect and its Application to Very Fast Wavelength Conversions" (J. H. Chen et al., IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 9, No. 6, June 1997, pp. 755–757) erläutert. Demgemäß reduziert sich mit zunehmender Leistungsdichte im Halbleiterverstärker die optische Verstärkung, weil die zur Verstärkung verfügbaren angeregten Ladungsträger durch Rekombination schneller abnehmen, als sie durch Strominjektion nachgeliefert werden. Somit entstehen bei der Verstärkung von optischen Signalen besonders mit sehr hohen Datenraten im Bereich von 10 Gbit/s und mehr sogenannte Bit-pattern-Effekte. Diese Bit-pattern-Effekte bewirken, dass der Kontrast – also das Ein-/Aus-Verhältnis – der digitalen Signale nicht zeitlich konstant ist, sondern von der jeweils zuletzt verstärkten Bit-Folge des optischen Signals abhängt. Dadurch kann die Übertragungsqualität deutlich abnehmen und sich die Bit-Fehlerrate erhöhen. Unter Umständen können Bit-Fehlerraten (BER – bit error rate) von 10–9 nicht mehr eingehalten werden. Es ist deshalb erforderlich, mit einem optischen Halbleiterverstärker zu arbeiten, der im Betriebsbereich eine von der optischen Leistungsdichte weitgehend unabhängige und zeitlich konstante optische Verstärkung zur Verfügung stellt.The physical processes in semiconductor amplifiers are described in the publication "The Gain Decompression Effect and its Application to Very Fast Wavelength Conversions" (JH Chen et al., IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 9, No. 6, June 1997, pp. 755- 757), the optical amplification is reduced with increasing power density in the semiconductor amplifier, since the excited charge carriers available for amplification decrease faster through recombination than they are supplied through current injection, thus resulting in the amplification of optical signals, in particular with very high data rates in the range of 10 Gbit / s and more so-called bit pattern effects These bit pattern effects mean that the contrast - ie the on / off ratio - of the digital signals is not constant over time, but of the last bit amplified Depends on the optical signal, which means that the transmission quality can decrease significantly increase the bit error rate. Under certain circumstances, bit error rates (BER) of 10 –9 can no longer be maintained. It is therefore necessary to work with an optical semiconductor amplifier which provides an optical amplification that is largely independent of the optical power density and constant in time in the operating range.

Bisher wurden zur Stabilisierung der optischen Verstärkung in Halbleiterverstärkern verschiedene Methoden verwendet: Eine dieser Methoden besteht darin, optische Pumpenergie eines separaten Pumplasers bereitzustellen und diese in Ausbreitungsrichtung des zu verstärkenden optischen Eingangssignals und/oder in Gegenrichtung zu dem zu verstärkenden optischen Eingangssignal über eine optische Faser und zugeordnete Koppler in den Verstärkungsbereich einzukoppeln. Diese Methode ist in der Druckschrift „Improvement of Cascaded Semiconductor Optical Amplifier Gates by Using Holding Light Injection" (Jianjun Yu and Palle Jeppesen, IEEE Journ. Lightwave Technol., Vol. 19 No. 3, May 2001, pp. 614–623) dargelegt.So far, have been used for stabilization the optical amplification in semiconductor amplifiers different methods used: one of these methods is to provide optical pump energy from a separate pump laser and this in the direction of propagation of the optical input signal to be amplified and / or in the opposite direction to the optical input signal to be amplified via an optical Coupling fiber and assigned couplers into the amplification area. This method is described in the publication “Improvement of Cascaded Semiconductor Optical Amplifier Gates by Using Holding Light Injection "(Jianjun Yu and Palle Jeppesen, IEEE Journ. Lightwave Technol., Vol. 19 No. 3 May 2001, pp. 614-623) explained.

Eine weitere vorbekannte Methode besteht darin, die aktive Halbleiterschicht des optischen Halbleiterverstärkers gleichzeitig für den Betrieb eines VCSEL-Lasers (VCSEL: vertical cavity surface emitting Laser) zu benutzen. Die optische Ausgangsleistung des VCSEL-Lasers wird dabei – wie auch sonst bei VCSEL-Lasern üblich – in bezogen auf die Substratoberfläche des Halbleitersubstrats vertikaler Richtung abgestrahlt. Das Licht des VCSEL-Lasers dringt in den „über" dem VCSEL-Laser angeordneten Verstärkungsbereich des Halbleiterverstärkers ein und wirkt dort als optische Pumpleistung. Ein optischer Halbleiterverstärker mit einem integrierten VCSEL-Pumplaser wird unter dem Produktnamen LOA (LOA: linear optical amplifier) von der Firma Genua vertrieben. Dieser vorbekannte optische Halbleiterverstärker weist die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf.Another previously known method consists of the active semiconductor layer of the optical semiconductor amplifier at the same time for the Operation of a VCSEL laser (VCSEL: vertical cavity surface emitting Laser). The optical output power of the VCSEL laser will - how also common with VCSEL lasers - in reference on the substrate surface of the semiconductor substrate radiated in the vertical direction. The light of the VCSEL laser penetrates into the amplification area of the VCSEL laser arranged "above" the VCSEL laser Semiconductor amplifier and acts there as an optical pump power. An optical semiconductor amplifier with an integrated VCSEL pump laser is sold under the product name LOA (LOA: linear optical amplifier) distributed by Genoa. This Known optical semiconductor amplifier has the features according to the preamble of claim 1.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen für hohe Datenraten geeigneten optischen Halbleiterverstärker anzugeben, der sich besonders einfach und damit kostengünstig fertigen lässt.The object of the invention is now underlying one for to specify high data rates of suitable optical semiconductor amplifiers, which is particularly easy and therefore inexpensive to manufacture.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärkers sind in Unteransprüchen angegeben.To solve this task are the characterizing features of claim 1 provided. advantageous Embodiments of the optical semiconductor amplifier according to the invention are in dependent claims specified.

Danach ist vorgesehen, dass der Pumplaser und der Verstärkungsbereich auf dem Halbleitersubstrat derart angeordnet sind, dass sich die Pumpwelle parallel zur Substratoberfläche ausbreitet und in den Verstärkungsbereich einstrahlt.After that it is provided that the pump laser and the gain area are arranged on the semiconductor substrate such that the Pump wave propagates parallel to the substrate surface and in the reinforcement area irradiates.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärkers ist darin zu sehen, dass der Pumplaser und der Verstärkungsbereich nebeneinander auf dem Halbleitersubstrat, also nicht „übereinander", angeordnet sind, wie dies bei dem zweiten der eingangs erläuterten vorbekannten Halbleiterverstärker mit vertikaler VCSEL-Struktur der Fall ist. Somit können der Pumpstrom für den Pumplaser und der Injektionsstrom für den Verstärkungsbereich separat voneinander eingestellt werden, so dass die optische Verstärkung des Verstärkungsbereichs und die optische Pumpenergie des Pumplasers separat kontrolliert und gesteuert werden können.A major advantage of the optical according to the invention Semiconductor amplifier can be seen in that the pump laser and the gain area are arranged side by side on the semiconductor substrate, that is to say not “one above the other”, as with the second of the previously known semiconductor amplifiers vertical VCSEL structure of the Case is. So you can the pump current for the pump laser and the injection current for the amplification area separately from each other can be set so that the optical gain of the gain range and separately controls the optical pump energy of the pump laser and can be controlled.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Halbleiterverstärkers ist darin zu sehen, dass sich dieser sehr einfach fertigen lässt, weil der Pumplaser und der Verstärkungsbereich auf ein und demselben Halbleiter-Substrat integriert sind. Zusätzliche separate Anschlusskomponenten zwischen dem Pumplaser und dem Verstärkungsbereich, wie beispielsweise separate optische Koppler usw., sind bei dem erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker – im Gegensatz beispielsweise zu dem ersten der eingangs erläuterten vorbekannten Halbleiterverstärker mit separatem Pumplaser – nicht erforderlich.Another significant advantage of the semiconductor amplifier according to the invention is that hen that this is very easy to manufacture because the pump laser and the gain area are integrated on one and the same semiconductor substrate. Additional separate connection components between the pump laser and the amplification area, such as, for example, separate optical couplers, etc., are not required in the optical semiconductor amplifier according to the invention, in contrast to, for example, the first of the previously known semiconductor amplifiers with a separate pump laser.

Besonders platzsparend und damit vorteilhaft lässt sich der Halbleiterverstärker gestalten, wenn der Verstärkungsbereich und der Pumplaser derart nebeneinander auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind, dass die Pumpwelle unmittelbar in den Verstärkungsbereich einstrahlt.Particularly space-saving and therefore leaves advantageous the semiconductor amplifier shape when the reinforcement area and the pump laser in such a way side by side on the semiconductor substrate are arranged that the pump shaft directly into the gain region irradiates.

Die Einstrahlung der Pumpwelle des Pumplasers in den Verstärkungsbereich sollte dabei unter einem vorgegebenen Winkel zur Ausbreitungsrichtung des optischen Eingangssignals im Verstärkungsbereich erfolgen; dabei ist aus Gründen der Platzersparnis ein vorgegebener Winkel im Bereich zwischen 30° und 90° zur Ausbreitungsrichtung, insbesondere vorzugsweise von ca. 90° zur Ausbreitungsrichtung, empfehlenswert. Insbesondere bei einem ungefähr senkrechten bzw. vorzugsweise senkrechten Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des zu verstärkenden optischen Signals und dem Pumplicht wird eine besonders hohe Effizienz beim Pumpen bei gleichzeitig hoher Platzersparnis erreicht.The radiation of the pump shaft of the Pump laser in the reinforcement area should be at a given angle to the direction of propagation the optical input signal take place in the amplification range; there is for reasons the space saving a predetermined angle in the range between 30 ° and 90 ° to the direction of propagation, particularly preferably from approximately 90 ° to the direction of propagation, recommended. Especially with an approximate perpendicular or preferably perpendicular angle between the direction of propagation of the to be reinforced optical signal and the pump light becomes a particularly high efficiency achieved while pumping while saving a lot of space.

Anstelle einer unmittelbaren Einkopplung der Pumpwelle vom Pumplaser in den Verstärkungsbereich kann die Einkopplung der Pumpwelle auch mittelbar erfolgen; es wird daher als vorteilhaft angesehen, wenn der Verstärkungsbereich und der Pumplaser über zumindest einen Wellenleiter verbunden sind, der auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.Instead of an immediate coupling the pump wave from the pump laser into the amplification area can be coupled the pump shaft can also be done indirectly; it is therefore considered beneficial viewed when the gain range and the pump laser over at least one waveguide are connected on the semiconductor substrate is arranged.

Aus Gründen der Platzersparnis auf dem Halbleitersubstrat wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Verstärkungsbereich und der Wellenleiter zum Einstrahlen der Pumpwelle derart zueinander angeordnet sind, dass die Pumpwelle in einem vorgegebenen Winkel zur Ausbreitungsrichtung des optischen Eingangssignals im Verstärkungsbereich einstrahlt. Besonders platzsparend ist die Anordnung dann, wenn der vorgegebene Winkel in einem Bereich zwischen 30° und 90° liegt bzw. vorzugsweise ca. 90° beträgt.To save space the semiconductor substrate, it is considered advantageous if the gain range and the waveguide for irradiating the pump shaft is arranged in such a way to one another are that the pump shaft is at a predetermined angle to the direction of propagation of the optical input signal radiates in the gain range. Especially The arrangement is space-saving if the specified angle in a range between 30 ° and 90 ° or preferably about 90 °.

Um eine hohe Pumpleistung im Wellenleiterbereich zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der mindestens eine Wellenleiter in einem optischen Resonator integriert ist.For high pumping power in the waveguide area To achieve, it is considered advantageous if the minimum a waveguide is integrated in an optical resonator.

Um zu erreichen, dass der Einstrahlungsbereich – bzw. der Wirkbereich – der Pumpwelle in dem Verstärkungsbereich möglichst groß ist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Wellenleiter im Anschlussbereich an den Verstärkungsbereich getapert ist.To achieve that the irradiation area - or the Effective range - the Pump wave in the gain area preferably is great it is considered advantageous if the waveguide is in the connection area to the reinforcement area is taped.

Im Hinblick auf eine hohe Pumpleistung des Pumplasers wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Endflächen des Pumplasers einen hohen Brechzahlsprung aufweisen, damit die Pumpwelle den Pumpbereich bzw. den Pumplaser möglichst nicht verlassen kann. So wird nämlich die Pumpwelle bei einem hohen Brechzahlsprung an den Endflächen reflektiert.With a view to high pumping capacity of the pump laser, it is considered advantageous if the end faces of the Pump lasers have a high refractive index jump, so the pump shaft as far as possible cannot leave the pump area or the pump laser. That's how it is the pump wave is reflected on the end faces in the event of a high refractive index jump.

Anstelle einer „Verspiegelung" der Endflächen mit Hilfe eines hohen Brechzahlsprunges kann vorteilhaft auch eine „Verspiegelung" durch ein λ/4-Schichtpaket erfolgen, insbesondere durch ein λ/4-Schichtpaket bestehend aus Silizium- und Aluminiumoxydschichten. Eine Verspiegelung ist darüber hinaus vorteilhaft auch durch eine Metallschicht möglich; die Metallschicht sollte vorteilhaft isoliert sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden.Instead of "mirroring" the end faces with With the help of a high jump in refractive index, “mirroring” by means of a λ / 4-layer package can also be advantageous take place, in particular by a λ / 4-layer package consisting of silicon and aluminum oxide layers. A mirroring is beyond advantageously also possible through a metal layer; the metal layer should be advantageously insulated to avoid short circuits.

Besonders einfach und damit kostengünstig lässt sich der Pumplaser realisieren, wenn er eine Fabry-Perot-Struktur aufweist.It is particularly simple and therefore inexpensive realize the pump laser if it has a Fabry-Perot structure.

Soll hingegen die Pumpwelle eine möglichst kleine optische Bandbreite haben, so wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Pumplaser eine DFB-Struktur (DFB: distributed feedback) aufweist.On the other hand, the pump shaft should as small as possible have optical bandwidth, it is considered beneficial if the pump laser has a DFB structure (DFB: distributed feedback) having.

Eine besonders kostengünstige Fertigung des optischen Halbleiterverstärkers lässt sich dann erreichen, wenn zumindest eine aktive Schicht des Verstärkungsbereichs zumindest auch eine aktive Schicht des Pumplasers bildet. Bei einer solchen Ausgestaltung des optischen Halbleiterverstärkers lässt sich nämlich die Anzahl der auf dem Halbleitersubstrat abzuscheidenden Schichten reduzieren bzw. minimieren, weil nämlich zumindest eine abgeschiedene Schicht gleichzeitig für den Verstärkungsbereich und auch für den Pumplaser Verwendung findet.A particularly inexpensive manufacture of the optical semiconductor amplifier let yourself then reach when at least one active layer of the gain region at least also forms an active layer of the pump laser. At a Such a configuration of the optical semiconductor amplifier can be namely the number of layers to be deposited on the semiconductor substrate reduce or minimize, because at least one is isolated Layer at the same time for the gain area and also for the pump laser is used.

Im Hinblick auf möglichst geringe Injektionsströme für den Verstärkungsbereich bzw. im Hinblick auf möglichst geringe Pumpströme für den Pumplaser wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Verstärkungsbereich und/oder der Pumplaser Quantum Well(QW)- und/oder Quantum Dot(QD)-Schichten aufweist. Quantum Well- und Quantum Dot-Schichten rufen aufgrund der durch sie bewirkten Ladungsträgerbündelung eine besonders hohe Ladungsträgerdichte in der aktiven Schicht des Pumplasers bzw. des Verstärkungsbereichs hervor, wodurch eine besonders hohe Effizienz des Pumplasers bzw. des Verstärkungsbereichs erreicht wird.With regard to the lowest possible injection currents for the reinforcement area or with regard to possible low pump currents for the Pump laser is considered advantageous if the gain area and / or the pump laser has quantum well (QW) and / or quantum dot (QD) layers. Quantum well and quantum dot layers call through they brought about bundling of carriers a particularly high charge carrier density in the active layer of the pump laser or the reinforcement area resulting in a particularly high efficiency of the pump laser or of the gain area is achieved.

Um zu ermöglichen, dass die abgeschiedenen aktiven Schichten auch für andere Komponenten als den Verstärkungsbereich und den Pumplaser Verwendung finden können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Verstärkungsbereich und/oder der Pumplaser zwei oder mehrere Quantum Well- und/oder Quantum Dot-Schichttypen aufweist. So lassen sich dann beispielsweise Komponenten wie Elektroabsorbtionsmodulatoren oder Fotodioden auf dem Substrat integrieren, die auf die aktiven Schichten des Pumplasers bzw. des Verstärkungsbereichs zurückgreifen können.In order to enable the deposited active layers to also be used for components other than the amplification region and the pump laser, it is considered advantageous if the amplification region and / or the pump laser have two or more quantum well and / or quantum dot layer types having. For example, components such as electroabsorption modulators or photodiodes can then be integrated on the substrate, onto the active layers of the pump laser or the reinforcement area can fall back.

Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Pumpenergie des Pumplasers so eingestellt ist, dass sie der Transparenzenergie des Verstärkungsbereichs entspricht. Bei einer solchen Pumpenergie wird nämlich eine möglichst schnelle „Erholung" der optischen Verstärkung im Verstärkungsbereich des Verstärkungsbereichs erreicht.For the rest, it is considered beneficial viewed when the pump energy of the pump laser is set so that it corresponds to the transparency energy of the gain region. With such a pump energy, one becomes as possible rapid "recovery" of the optical amplification in the gain range of the gain area reached.

Insbesondere bei hohen optischen Ausgangsleistungen des optischen Halbleiterverstärkers wird es als vorteilhaft angesehen, wenn mehrere Pumplaser senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des optischen Eingangssignals im Verstärkungsbereich angeordnet sind.Especially at high optical Output powers of the optical semiconductor amplifier, it will be advantageous viewed when several pump lasers perpendicular to the direction of propagation of the optical input signal are arranged in the amplification area.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen:To explain the invention:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen optischen Halbleiterverstärker, 1 a first embodiment of an optical semiconductor amplifier,

2 das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 im Längsschnitt, 2 the embodiment according to the 1 in longitudinal section,

3 das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 im Querschnitt, 3 the embodiment according to the 1 in cross section,

4 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker, 4 a second embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention,

5 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker, 5 a third exemplary embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention,

6 ein viertes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker, 6 a fourth exemplary embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention,

7 ein fünftes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker, 7 A fifth embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention,

8 ein sechstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker und 8th a sixth embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention and

9 ein Diagramm, aus dem sich die optimale Ansteuerung eines Pumplasers ablesen lässt. 9 a diagram from which the optimal control of a pump laser can be read.

In den Figuren werden für identische oder vergleichbare bzw. ähnliche Komponenten zum besseren Verständnis identische Bezugszeichen verwendet.The figures are for identical or comparable or similar Components for better understanding identical reference numerals are used.

Die 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker 10. Dabei zeigt die 1 den Halbleiterverstärker 10 in der Draufsicht, die 2 den Halbleiterverstärker 10 im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A und die 3 den Halbleiterverstärker 10 im Schnitt entlang der Schnittlinie B-B. Die drei 1 bis 3 werden nun gemeinsam beschrieben.The 1 to 3 show a first embodiment for an optical semiconductor amplifier according to the invention 10 , The shows 1 the semiconductor amplifier 10 in top view, the 2 the semiconductor amplifier 10 in cross section along the section line AA and the 3 the semiconductor amplifier 10 on average along the section line BB. The three 1 to 3 are now described together.

Man erkennt in den 1 bis 3 einen optischen Verstärkungsbereich 20, in dem ein in den Halbleiterverstärker 10 eingestrahltes optisches Eingangssignal Pin verstärkt wird. Das optische Eingangssignal Pin wird hierzu an einer mit einer Antireflektionsschicht 35 entspiegelten Einkoppelstelle 30 in den Verstärkungsbereich 20 eingestrahlt. An einer mit einer weiteren Antireflektionsschicht 45 entspiegelten Auskoppelstelle 40 verlässt das verstärkte Eingangssignal als Ausgangssignal Pout den optischen Halbleiterverstärker 10.One recognizes in the 1 to 3 an optical gain region 20 in which one in the semiconductor amplifier 10 radiated optical input signal Pin is amplified. For this purpose, the optical input signal Pin is connected to an anti-reflection layer 35 anti-reflective coupling point 30 in the reinforcement area 20 irradiated. On one with another anti-reflective layer 45 anti-reflective decoupling point 40 the amplified input signal leaves the optical semiconductor amplifier as the output signal Pout 10 ,

In einem vorgegebenen Winkel α, der vorzugsweise 90° beträgt, ist relativ zu dem Verstärkungsbereich 20 bzw. zu der Ausbreitungsrichtung 50 des optischen Eingangssignals Pin ein Pumplaser 60 angeordnet. Der Pumplaser 60 kreuzt also den Verstärkungsbereich 20 unter Bildung eines Überlappungsbereichs 70. Die von dem Pumplaser 60 generierten Pumpwellen breiten sich senkrecht zu dem optischen Eingangssignal Pin aus; die Ausbreitungsrichtung 80 der Pumpwelle ist durch einen Pfeil angedeutet.At a predetermined angle α, which is preferably 90 °, is relative to the reinforcement area 20 or to the direction of propagation 50 of the optical input signal pin a pump laser 60 arranged. The pump laser 60 crosses the reinforcement area 20 forming an overlap area 70 , The one from the pump laser 60 generated pump waves propagate perpendicular to the optical input signal Pin; the direction of propagation 80 the pump shaft is indicated by an arrow.

Der Pumplaser 60 ist an seinen beiden Endflächen jeweils mit einer Reflektionsschicht 90 versehen. Bei dieser Reflektionsschicht 90 kann es sich um eine Schicht handeln, die aufgrund eines Brechzahlsprungs an der Grenzfläche „Pumplaser 60/Luft" reflektierend wirkt. Stattdessen kann die Reflektionsschicht 90 auch durch eine Metallschicht oder durch ein oder mehrere λ/4-Schichtpakete gebildet sein, die jeweils aus Silizium- und Aluminium-Schichten oder dergleichen bestehen.The pump laser 60 has a reflective layer on each of its two end faces 90 Mistake. With this reflective layer 90 it can be a layer that is due to a refractive index jump at the “pump laser 60 / Air "has a reflective effect. Instead, the reflective layer 90 can also be formed by a metal layer or by one or more λ / 4-layer packets, each consisting of silicon and aluminum layers or the like.

Bei dem Pumplaser 90 gemäß den 1 bis 3 handelt es sich um einen Fabry-Perot-Laser.With the pump laser 90 according to the 1 to 3 it is a Fabry-Perot laser.

Das Zeichen „⨂" deutet in den Figuren im Übrigen an, das die Ausbreitungsrichtung des Lichts senkrecht in die Zeichnungsebene hineinzeigt; ein Kreis mit einem Punkt im Kreismittelpunkt gibt an, dass die Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene liegt und aus dieser herauszeigt.The character "⨂" indicates in the figures Furthermore that the direction of light propagation is perpendicular to the plane of the drawing into shows; there is a circle with a point in the center of the circle indicates that the direction of propagation is perpendicular to the plane of the drawing lies and points out of this.

Die 2 und 3 zeigen den Schichtaufbau des optischen Halbleiterverstärkers 10 im Detail. Man erkennt ein Halbleitersubstrat 100, auf dem eine Pufferschicht 110 abgeschieden ist. Auf der Pufferschicht 110 befindet sich ein MQW (MQW: Multiple Quantum Well)-Schichtpaket 120, das aus einer Mehrzahl von Quantum-Well-Schichten besteht, die der Übersicht halber nicht näher im Detail dargestellt sind.The 2 and 3 show the layer structure of the optical semiconductor amplifier 10 in detail. A semiconductor substrate can be seen 100 on which a buffer layer 110 is deposited. On the buffer layer 110 there is an MQW (MQW: Multiple Quantum Well) layer package 120 , which consists of a plurality of quantum well layers, which are not shown in detail for the sake of clarity.

Auf dem MQW-Schichtpaket 120 ist ein MQD (MQD: Multiple Quantum Dot)-Schichtpaket 130 abgeschieden, das aus einer Mehrzahl von Quantum-Dot-(QD)-Schichten besteht. Die einzelnen QD-Schichten sind der Übersicht halber in den 2 und 3 ebenfalls nicht im Detail dargestellt.On the MQW shift package 120 is an MQD (MQD: Multiple Quantum Dot) layer package 130 deposited, which consists of a plurality of quantum dot (QD) layers. For the sake of clarity, the individual QD layers are shown in the 2 and 3 also not shown in detail.

Der optische Halbleiterverstärker 10 weist also zwei verschiedene Schichttypen auf, nämlich einen QD-Schichttyp und einen QW-Schichttyp. Stattdessen kann der Halbleiterverstärker 10 auch zwei verschiedene QD-Schichtypen bzw. MQD-Schichttypen oder zwei verschiedene QW-Schichttypen bzw. MQW-Schichtypen aufweisen.The optical semiconductor amplifier 10 thus has two different layer types, namely a QD layer type and a QW layer type. Instead, the semiconductor amplifier 10 also have two different QD layer types or MQD layer types or two different QW layer types or MQW layer types.

Eine unstrukturierte Deckschicht 140 befindet sich auf dem MQD-Schichtpaket 130; diese unstrukturierte Deckschicht 140 ist mit einer beispielsweise durch einen Ätzschritt strukturierten Deckschicht 150 versehen, auf der eine Metallisierungsschicht 160 aufliegt. Die Metallisierungsschicht 160 bildet elektrische Kontakte 170 für den Pumplaser 60 und einen elektrischen Kontakt 180 für den Verstärkungsbereich 20.An unstructured top layer 140 is on the MQD shift package 130 ; this unstructured top layer 140 is with a deck structured for example by an etching step layer 150 provided on the one metallization layer 160 rests. The metallization layer 160 forms electrical contacts 170 for the pump laser 60 and an electrical contact 180 for the reinforcement area 20 ,

An der Bodenfläche des Halbleitersubstrats 100 ist darüber hinaus ein Massekontakt 190 bzw. ein Rückleiterkontakt angebracht.On the bottom surface of the semiconductor substrate 100 is also a ground contact 190 or a return conductor contact attached.

Die Ausbreitungsrichtung 50 des optischen Eingangssignals Pin sowie die Ausbreitungsrichtung 80 der Pumpwelle ist in den 2 und 3 ebenfalls eingezeichnet.The direction of propagation 50 of the optical input signal Pin and the direction of propagation 80 the pump shaft is in the 2 and 3 also drawn.

Die Breite b des Verstärkungsbereichs 20 sollte vorzugsweise zwischen 2 und 3 μm betragen. Die Länge L1 des Pumplasers 60 sollte vorzugsweise 10 bis 500 μm betragen. Die Breite B des Pumplasers 60 kann 20 bis 200 μm betragen.The width b of the reinforcement area 20 should preferably be between 2 and 3 μm. The length L1 of the pump laser 60 should preferably be 10 to 500 μm. The width B of the pump laser 60 can be 20 to 200 μm.

Die Länge L2 des Verstärkungsbereichs liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 50 und 1000 μm.The length L2 of the gain area is preferably in a range between 50 and 1000 microns.

Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel 300 für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker. Der optische Halbleiterverstärker 300 gemäß der 4 weist einen Pumplaser 60 mit zwei Bragg-Gittern 320 und 330 auf. Der Pumplaser bildet somit einen DBR-Pumplaser.The 4 shows a second exemplary embodiment 300 for an optical semiconductor amplifier according to the invention. The optical semiconductor amplifier 300 according to the 4 has a pump laser 60 with two Bragg grids 320 and 330 on. The pump laser thus forms a DBR pump laser.

Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist der optische Halbleiterverstärker 300 mit Gräben 340 und 350 versehen. Die Gräben 340 und 350 trennen den Verstärkungsbereich 20 elektrisch von dem Pumplaser 60; optisch hingegen sind die Gräben 340 und 350 weitgehend transparent. Die Gräben 340 und 350 können beispielsweise durch Ionenimplantation oder entspiegelte Ausnehmungen gebildet sein.In contrast to the second embodiment according to the 1 to 3 is the optical semiconductor amplifier 300 with trenches 340 and 350 Mistake. The trenches 340 and 350 separate the reinforcement area 20 electrically from the pump laser 60 ; however, the trenches are optical 340 and 350 largely transparent. The trenches 340 and 350 can be formed, for example, by ion implantation or anti-reflective recesses.

Im Übrigen entspricht der Aufbau des optischen Halbleiterverstärkers gemäß der 4 dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3, so dass – soweit die Ausführungsbeispiele übereinstimmen – in der 4 dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den 1 bis 3.Otherwise, the structure of the optical semiconductor amplifier according to the 4 the first embodiment according to the 1 to 3 , so that - as far as the exemplary embodiments match - in the 4 the same reference numerals are used as in the 1 to 3 ,

Die 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel 400 für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker. Der Pumplaser 60 ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel mit einer integrierten Gitterstruktur 410 versehen, so dass der Pumplaser 60 einen sogenannten DFB (DFB: Distributed Feedback)-Laser bildet. Im Übrigen ist der Halbleiterverstärker 400 mit Isolationsgräben 340 und 350 versehen und entspricht insoweit dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 4.The 5 shows a third exemplary embodiment 400 for an optical semiconductor amplifier according to the invention. The pump laser 60 is in this third embodiment with an integrated lattice structure 410 provided so that the pump laser 60 a so-called DFB (DFB: Distributed Feedback) laser. Incidentally, the semiconductor amplifier 400 with isolation trenches 340 and 350 provided and in this respect corresponds to the second embodiment according to the 4 ,

In der 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel 500 für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker gezeigt. Man erkennt in der 6, dass die Stirnflächen 510 und 520 des Halbleitersubstrats 100 im Bereich der Einkoppelstelle 30 und im Bereich der Auskoppelstelle 40 nicht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 50 des optischen Eingangssignals Pin stehen, sondern stattdessen einen Winkel β aufweisen, der geringfügig von 90° abweicht. Der Vorteil eines solchen Kippwinkels ist darin zu sehen, dass aufgrund der unvermeidbaren Restreflektion der beiden Antireflektionsschichten 35 und 45 rückreflektiertes Störlicht weniger auf die jeweils vorgelagerten optischen Komponenten zurückwirken kann, als dies bei einem Winkel β von exakt 90° der Fall wäre.In the 6 A fourth exemplary embodiment 500 for an optical semiconductor amplifier according to the invention is shown. You can see in the 6 that the end faces 510 and 520 of the semiconductor substrate 100 in the area of the coupling point 30 and in the area of the decoupling point 40 not perpendicular to the direction of propagation 50 of the optical input signal Pin, but instead have an angle β which deviates slightly from 90 °. The advantage of such a tilt angle can be seen in the fact that due to the unavoidable residual reflection of the two anti-reflection layers 35 and 45 back-reflected interference light can have less effect on the upstream optical components than would be the case at an angle β of exactly 90 °.

In der 6 lassen sich darüber hinaus zwei weitere Pumplaser 530 und 540 erkennen, deren Pumpwellen ebenfalls senkrecht in den Verstärkungsbereich 20 des optischen Halbleiterverstärkers 500 einstrahlen. Bei den drei Pumplasern 60, 530 und 540 kann es sich beispielsweise um DBR-Laser handeln, wie dies in der 6 durch die Gitter 550 angedeutet ist. Stattdessen können auch DFB-Laser und/oder Fabry-Perot-Laser eingesetzt werden.In the 6 two additional pump lasers can also be used 530 and 540 recognize their pump waves also perpendicular to the gain range 20 of the semiconductor optical amplifier 500 radiate. With the three pump lasers 60 . 530 and 540 can be, for example, DBR lasers, as shown in the 6 through the bars 550 is indicated. Instead, DFB lasers and / or Fabry-Perot lasers can also be used.

In der 7 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker 600 gezeigt. Der Halbleiterverstärker 600 weist mehrere, beispielsweise einige zehn, Pumplaser 610, 620 und 630 auf. Jeder dieser Pumplaser weist jeweils zwei Pumpzonen 610', 610'' , 620', 620'' , 630', 630'' auf. Die Pumpzonen eines jeden Pumplasers sind dabei jeweils über zwei getaperte Wellenleiter 640 und 650 miteinander verbunden. Die Wellenleiter 640 und 650 weisen im Anschlussbereich 660 und 670 zum Verstärkungsbereich 20 jeweils eine größere Wellenleiterbreite auf als im Anschlussbereich 680 und 690 zur jeweiligen Pumpzone.In the 7 is a fifth embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention 600 shown. The semiconductor amplifier 600 has several, for example a few ten, pump lasers 610 . 620 and 630 on. Each of these pump lasers has two pump zones 610 ' . 610 '' . 620 ' . 620 '' . 630 ' . 630 '' on. The pump zones of each pump laser are each via two tapered waveguides 640 and 650 connected with each other. The waveguide 640 and 650 show in the connection area 660 and 670 to the reinforcement area 20 each have a larger waveguide width than in the connection area 680 and 690 to the respective pump zone.

Aufgrund der Auftaperung wird ein größerer Überlappungsbereich 70 (vergleiche 1) geschaffen, wodurch ein besserer Wirkungsgrad beim Pumpen erreicht wird.Due to the thawing, there is a larger overlap area 70 (see 1 ) created, which achieves a better efficiency when pumping.

Die Breite der getaperten Wellenleiter beträgt im Bereich des Anschlusses 680, 690 an die Pumpzonen ca. 2 bis 3 μm und im Anschlussbereich 660,670 an den Verstärkungsbereich 20 ca. 5 bis 200 μm.The width of the tapered waveguide is in the area of the connection 680 . 690 to the pump zones approx. 2 to 3 μm and in the connection area 660 . 670 to the reinforcement area 20 approx. 5 to 200 μm.

In der 8 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker 700 gezeigt. Man erkennt, dass der Verstärkungsbereich 20 in Verstärkersektionen 710, 720 und 730 unterteilt ist. Jede dieser Verstärkersektionen 710, 720 und 730 lässt sich aufgrund der Segmentierung einzeln ansteuern.In the 8th is a sixth embodiment of an optical semiconductor amplifier according to the invention 700 shown. One can see that the gain range 20 in amplifier sections 710 . 720 and 730 is divided. Each of these amplifier sections 710 . 720 and 730 can be controlled individually due to the segmentation.

In der 8 ist darüber hinaus gezeigt, dass die Pumplaser 740 bezüglich des Verstärkungsbereichs 20 nicht symmetrisch angeordnet sein müssen; auch asymmetrische Anordnungen sind möglich und gegebenenfalls bei individuellen Anforderungen – wie beispielsweise Platzbeschränkungen auf dem Halbleitersubstrat 100 – von Vorteil.In the 8th is also shown that the pump laser 740 regarding the gain range 20 need not be arranged symmetrically; asymmetrical arrangements are also possible and, if necessary, with individual requirements - such as space restrictions on the semiconductor substrate 100 - advantageous.

In der 9 ist ein Diagramm dargestellt, das die optische Verstärkung im Verstärkungsbereich 20 des optischen Halbleiterverstärkers zeigt. Die optische Verstärkung ist dabei über der Photonenenergie und damit mittelbar über der Wellenlänge aufgetragen. Man erkennt in der 9, dass die optische Verstärkung mit steigender Photonenenergie sinkt und ab einem Energiewert E2 „negativ" wird. Für Photonenenergien größer als E2 ist der Verstärkungsbereich 20 also nicht mehr verstärkend, sondern dämpfend.In the 9 is shown a diagram showing the optical gain in the gain range 20 of the optical semiconductor amplifier shows. The optical amplification is plotted against the photon energy and thus indirectly over the wavelength. You can see in the 9 that the optical amplification decreases with increasing photon energy and becomes "negative" from an energy value E2. The amplification range is for photon energies greater than E2 20 So no longer reinforcing, but dampening.

Die maximale optische Verstärkung wird bei dem Diagramm gemäß der 9 bei einer Photonenenergie E1 erreicht. Durch einen Pfeil 800 ist in dem Diagramm dargestellt, dass sich mit ansteigendem Injektionsstrom im Verstärkungsbereich 20 die Verstärkungskurve verschiebt, und zwar hin zu höheren Transparentenergien E2. Die Pumplaser sollten bei dem erfindungsgemäßen optischen Halbleiterverstärker vorzugsweise so angesteuert werden, dass sie Pumpwellen mit einer Photonenenergie abgeben, die der Transparenzenergie E2 entspricht, weil dann eine besonders schnelle „Erholung" der optischen Verstärkung im Verstärkungsbereich 20 erreicht wird, was wiederum für hohe Datenraten günstig ist.The maximum optical gain is shown in the diagram according to 9 reached at a photon energy E1. With an arrow 800 is shown in the diagram that with increasing injection current in the amplification area 20 the gain curve shifts towards higher transparent energies E2. The pump lasers in the optical semiconductor amplifier according to the invention should preferably be controlled in such a way that they emit pump waves with a photon energy that corresponds to the transparency energy E2, because then a particularly rapid “recovery” of the optical amplification in the amplification area 20 is achieved, which in turn is favorable for high data rates.

1010
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
2020
Verstärkungsbereichgain range
3030
Einkoppelstellecoupling point
4040
Auskoppelstelledecoupling point
5050
Ausbreitungsrichtungpropagation direction
6060
Pumplaserpump laser
7070
Überlappungsbereichoverlap area
8080
Ausbreitungsrichtung der Pumpwellepropagation direction the pump shaft
9090
Reflektionsschichtreflective layer
100100
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
110110
Pufferschichtbuffer layer
120120
MQW-SchichtpaketMQW layer packet
130130
MQD-SchichtpaketMQD layer packet
140140
unstrukturierte Deckschichtunstructured topcoat
150150
strukturierte Deckschichtstructured topcoat
160160
Metallisierungsschichtmetallization
170170
Kontakte für den Pumplasercontacts for the pump laser
180180
Kontakt für den VerstärkungsbereichContact for the gain range
190190
Massekontaktmass contact
300300
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
320, 330320 330
Bragg-GitterBragg grating
340, 350340 350
Isolationsgräbenisolation trenches
400400
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
410410
integrierte Gitterstrukturintegrated lattice structure
500500
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
510, 520510 520
Stirnflächenfaces
530, 540530 540
weitere PumplaserFurther pump laser
550550
Gittergrid
600600
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
610, 620, 630610 620, 630
Pumplaserpump laser
610', 610''610 ', 610' '
Pumpzonenpump zones
620', 620''620 ', 620' '
Pumpzonenpump zones
630', 630''630 ', 630' '
Pumpzonenpump zones
640, 650640, 650
getaperte Wellenleitergetaperte waveguides
660, 670660 670
Anschlussbereiche an Wellenleiterlands on waveguide
680, 690680, 690
Anschlussbereiche an Pumplaserlands on pump laser
700700
HalbleiterverstärkerSemiconductor amplifier
710, 720, 730710 720, 730
Verstärkersektionenamplifier sections
740740
Pumplaserpump laser
800800
Pfeilarrow

Claims (20)

Optischer Halbleiterverstärker (10) zum Verstärken eines optischen Eingangssignals (Pin) mit einem auf einem Halbleitersubstrat (100) angeordneten optischen Verstärkungsbereich (20) und einem Pumplaser (60) zum Erzeugen einer optischen Pumpwelle für den optischen Verstärkungsbereich (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaser (60) und der Verstärkungsbereich (20) derart auf dem Halbleitersubstrat (100) angeordnet sind, dass sich die Pumpwelle (80) parallel zur Substratoberfläche ausbreitet und in den Verstärkungsbereich (20) einstahlt.Optical semiconductor amplifier ( 10 ) for amplifying an optical input signal (pin) with a on a semiconductor substrate ( 100 ) arranged optical amplification area ( 20 ) and a pump laser ( 60 ) for generating an optical pump wave for the optical amplification area ( 20 ), characterized in that the pump laser ( 60 ) and the gain range ( 20 ) in this way on the semiconductor substrate ( 100 ) are arranged so that the pump shaft ( 80 ) spreads parallel to the substrate surface and into the reinforcement area ( 20 ) on stahlt. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsbereich (20) und der Pumplaser (60) derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Pumpwelle unmittelbar in den Verstärkungsbereich (20) einstrahlt.Optical semiconductor amplifier according to claim 1, characterized in that the gain region ( 20 ) and the pump laser ( 60 ) are arranged side by side in such a way that the pump shaft goes directly into the gain area ( 20 ) shines in. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsbereich (20) und der Pumplaser (60) derart zueinander angeordnet sind, dass die Pumpwelle unter einem vorgegebenen Winkel (α) zur Ausbreitungsrichtung (50) des optischen Eingangssignals (Pin) in den Verstärkungsbereich (20) einstrahlt.Optical semiconductor amplifier according to claim 2, characterized in that the gain region ( 20 ) and the pump laser ( 60 ) are arranged to each other in such a way that the pump shaft is at a predetermined angle (α) to the direction of propagation 50 ) of the optical input signal (pin) in the gain range ( 20 ) shines in. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Winkel (α) zwischen 30° und 90° liegt und vorzugsweise ca. 90° beträgt.Optical semiconductor amplifier according to claim 3, characterized characterized in that the predetermined angle (α) is between 30 ° and 90 ° and is preferably approximately 90 °. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsbereich (20) und der Pumplaser (610, 620, 630) jeweils über zumindest einen Wellenleiter (640, 650) verbunden sind, der auf dem Halbleitersubstrat (100) angeordnet ist.Optical semiconductor amplifier according to claim 1, characterized in that the gain region ( 20 ) and the pump laser ( 610 . 620 . 630 ) each via at least one waveguide ( 640 . 650 ) connected on the semiconductor substrate ( 100 ) is arranged. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wellenleiter (640, 650) in einem vorgegebenen Winkel (α) zur Ausbreitungsrichtung (50) des optischen Eingangssignals (Pin) im Verstärkungsbereich (20) angeordnet ist.Optical semiconductor amplifier according to claim 5, characterized in that the at least one waveguide ( 640 . 650 ) at a predetermined angle (α) to the direction of propagation ( 50 ) of the optical input signal (pin) in the amplification range ( 20 ) is arranged. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Winkel (α) zwischen 30° und 90° liegt und vorzugsweise ca. 90° beträgt.Optical semiconductor amplifier according to claim 6, characterized characterized in that the predetermined angle (α) is between 30 ° and 90 ° and is preferably approximately 90 °. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wellenleiter (640, 650) in einem optischen Resonator integriert ist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that the at least one waveguide ( 640 . 650 ) is integrated in an optical resonator. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wellenleiter (640, 650) in seinem Anschlussbereich (660, 670) zum Verstärkungsbereich (20) getapert ist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the at least one waveguide ( 640 . 650 ) in its connection area ( 660 . 670 ) to the reinforcement area ( 20 ) is taped. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen (90) des Pumplasers (60) einen hohen Brechzahlsprung aufweisen.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the end faces ( 90 ) of the pump laser ( 60 ) have a high jump in refractive index. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Endflächen (90) des Pumplasers (60) ein λ/4-Schichtpaket, insbesondere gebildet durch Silizium- und Aluminiumoxydschichten, oder eine isolierte Metallschicht aufweist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that at least one of the end faces ( 90 ) of the pump laser ( 60 ) has a λ / 4 layer package, in particular formed by silicon and aluminum oxide layers, or has an insulated metal layer. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaser (60) ein Fabry-Perot-Laser ist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the pump laser ( 60 ) is a Fabry-Perot laser. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaser (60) ein DFB-Laser ist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims 1 to 12, characterized in that the pump laser ( 60 ) is a DFB laser. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine aktive Schicht (120, 130) des Verstärkungsbereichs (20) zumindest eine aktive Schicht des Pumplasers (60) bildet.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that at least one active layer ( 120 . 130 ) of the reinforcement area ( 20 ) at least one active layer of the pump laser ( 60 ) forms. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsbereich (20) und/oder der Pumplaser (60) zumindest eine Quantum Well- und/oder Quantum Dot-Schicht (120, 130) aufweist.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the amplification region ( 20 ) and / or the pump laser ( 60 ) at least one quantum well and / or quantum dot layer ( 120 . 130 ) having. Optischer Halbleiterverstärker nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsbereich (20) und/oder der Pumplaser (60) zwei oder mehrere unterschiedliche Schichttypen (120, 130) aufweist, bei denen es sich jeweils um Quantum Well- und/oder Quantum Dot-Schichttypen handelt.Optical semiconductor amplifier according to claim 15, characterized in that the amplification region ( 20 ) and / or the pump laser ( 60 ) two or more different layer types ( 120 . 130 ), which are quantum well and / or quantum dot layer types. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenergie des Pumplasers (60) so eingestellt ist, dass sie der Transparenzenergie (E2) des Verstärkungsbereichs (20) entspricht.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the pump energy of the pump laser ( 60 ) is set to match the transparency energy (E2) of the gain area ( 20 ) corresponds. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pumplaser (610, 620, 630) vorhanden sind, die jeweils senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (50) des optischen Eingangssignals (Pin) im Verstärkungsbereich (20) angeordnet sind.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of pump lasers ( 610 . 620 . 630 ) are present, each perpendicular to the direction of propagation ( 50 ) of the optical input signal (pin) in the amplification range ( 20 ) are arranged. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verstärkungsbereich (20) und dem Pumplaser jeweils Isolationsgräben (340, 350) vorhanden sind, die den Verstärkungsbereich (20) von dem Pumplaser (60) elektrisch trennen.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that between the amplification region ( 20 ) and the pump laser insulation trenches ( 340 . 350 ) are present that cover the gain range ( 20 ) from the pump laser ( 60 ) disconnect electrically. Optischer Halbleiterverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stirnflächen (510, 520) des Halbleitersubstrats (100) zumindest im Bereich der Einkoppelstelle (30) des optischen Eingangssignals (Pin) einen Kippwinkel zur Ausbreitungsrichtung (50) des optischen Eingangssignals (Pin) aufweisen, der von einem rechten Winkel geringfügig abweicht.Optical semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that end faces ( 510 . 520 ) of the semiconductor substrates ( 100 ) at least in the area of the coupling point ( 30 ) of the optical input signal (Pin) a tilt angle to the direction of propagation ( 50 ) of the optical input signal (pin), which deviates slightly from a right angle.
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