JP2012160518A - 偏波無依存型半導体光増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】InP基板1の上方に形成されるn型InPクラッド層2と、InP基板1の上方に形成されるp型InPクラッド層7と、n型InPクラッド層2と前記p型InPクラッド層7の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層5と、光活性層5とn型InPクラッド層2の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと光活性層5の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層3と、を有する
【選択図】図2
Description
p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、を有する偏波無依存型半導体光増幅装置が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
これにより、歪蓄積による結晶品質の劣化なしに光活性層厚を従来よりも増大させることが可能になる。さらに、従来の偏波無依存型半導体光増幅装置に比べて、より光活性層の光閉じ込めが大きく、短い素子長で高効率な光利得の実現が可能になる。
図1A〜図1Dは、本発明の第1実施形態に係る埋め込みヘテロ接合型電流狭窄(BH)構造を有する偏波無依存型の半導体光増幅装置(SOA)の製造工程を示す断面図である。
歪みを導入した場合で0.8%に調整されるが、これに限られるものではない。
まず、レジストパターン10をマスクに使用してシリコン酸化膜9をエッチングし、シリコン酸化膜9からなるハードマスク9aを形成する。シリコン酸化膜9のエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)法のようなドライエッチングを採用してもよいし、フッ酸を用いるウエットエッチングを採用してもよい。
Gain :PDG)が充分に小さくなる必要がある。
される。しかし、SOAの消費電力は、その光利得や光出力とトレードオフの関係にある。一般に、SOAの消費電力を低減するためには、光利得Gの式(1)において、より厚い光活性層を用いて光閉じ込め係数Γを増大させるとともに、より短い素子長Lを採用して必要な光利得Gを実現し、駆動電流を低減する方策が有効となる。
設定できることを意味する。従って、ガイド層3の挿入による内部損失係数αを低減する場合には、その膜厚を500nm以上に設定することになる。
る恐れもあるため、n−InPクラッド層が挿入されない構造の方が好ましい。
図10A〜図10Dは、第2実施形態に係るリッジ導波路構造の偏波無依存型半導体光増幅装置(SOA)の形成工程を示す断面図である。
まず、レジストパターン30をマスクに使用して誘電体膜29をエッチングし、誘電体膜29からなるハードマスク29aを形成する。誘電体膜29のエッチングは、例えばフッ素系ガスを用いる反応性イオンエッチング(RIE)法のようなドライエッチングを採用するが、フッ酸を用いるウエットエッチングであってもよい。
(付記1)InP基板の上方に形成されるn型InPクラッド層と、前記InP基板の上方に形成されるp型InPクラッド層と、前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、を有する偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記2)前記n型ガイド層の前記化合物半導体は、GaxIn1−xAsyP1−y層
(0<x<1、0<y<1)であることを特徴とする付記1に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記3)前記光活性層と前記n型ガイド層の間には、前記光活性層と前記n型ガイド層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する材料からなる光・キャリア分離閉じ込め層が形成されていることを特徴とする付記1又は付記2に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記4)前記光活性層と前記光・キャリア分離閉じ込め層のいずれかは前記n型ガイド層に接して形成されていることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記5)前期光活性層を中心とする光導波路は、TE偏波方向とTM偏波方向に対してそれぞれ単一の導波モードを有することを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記6)InP基板はn型であり、前記n型ガイド層は、前記光活性層に対して前記InP基板寄りに形成されていることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記7)前記光活性層と少なくとも一部の前記p型InPクラッド層と少なくとも一部の前記n型InPクラッド層は、ストライプ形状を有し、両側から埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に挟まれていることを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記8)前記光活性層において、幅が厚さよりも大きいことを特徴とする付記7に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記9)前記ストライプ形状は、前記光活性層、前記n型InPクラッド層、前記p型InPクラッド層及び前記n型ガイド層に形成され、端部で導波路幅が変化する幅テーパ構造を有し、前記埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に両側が挟まれる導波路メサ構造は、前記光活性層、前記n型InPクラッド層、前記p型InPクラッド層、及び前記n型ガイド層全体に形成されていることを特徴とする付記7に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
(付記10)前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層のうち前記InP基板に対してより上側の層は、光導波路に沿った領域に凸状のリッジ構造を有することを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1つに記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
2 n型InPクラッド層
3 n型GaInAsPガイド層
4 SCH層
5 伸張歪MQW光活性層
6 SCH層
7 p型InPクラッド層
8 コンタクト層
11 電流ブロック層
12 カソード電極
13 アノード電極
21 n型InP基板
22 n型InPクラッド層
23 n型GaInAsPガイド層
25 伸張歪バルク光活性層
27 p型InPクラッド層
28 コンタクト層
31 電流ブロック層
32 カソード電極
33 アノード電極
Claims (5)
- InP基板の上方に形成されるn型InPクラッド層と、
前記InP基板の上方に形成されるp型InPクラッド層と、
前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層の間に形成され、伸張歪が加えられた光活性層と、
前記光活性層と前記n型InPクラッド層の間に、500nm以上の厚さに形成され、InPと前記光活性層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する化合物半導体から形成されるn型ガイド層と、
を有する偏波無依存型半導体光増幅装置。 - 前記光活性層と前記n型ガイド層の間には、前記光活性層と前記n型ガイド層の間の大きさのエネルギーバンドギャップ波長を有する材料からなる光・キャリア分離閉じ込め層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
- InP基板はn型であり、
前記n型ガイド層は、前記光活性層に対して前記InP基板寄りに形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。 - 前記光活性層と少なくとも一部の前記p型InPクラッド層と少なくとも一部の前記n型InPクラッド層は、ストライプ形状を有し、両側から埋込ヘテロ接合型電流ブロック層に挟まれていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
- 前記n型InPクラッド層と前記p型InPクラッド層のうち前記InP基板に対してより上側の層は、光導波路に沿った領域に凸状のリッジ構造を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の偏波無依存型半導体光増幅装置。
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