JP2672710B2 - 光増幅器および光集積回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光情報処理，光通信等に用いられる光増幅
器およびその光集積回路に関するものである。

従来の技術 光増幅器の性能として、短い素子長で大きな増幅利得
を有する光増幅器が、近年、要望されている。従来例と
しては、第２図に示すように、ジグザグ状の導波路を用
いて、利得を大きくする方法がある。すなわち、入力光
は端面で、何度も反射を繰り返して、増幅されるので、
短い素子長で大きな利得が得られる。この場合、屈曲部
において、レーザ光は全反射されるように、導波路中を
進行するレーザ光の端面に対する入射角は、臨界角より
大きくなっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような光増幅器では、出力光は、
最終の１つのスポットからしか、取り出せない。光増幅
器として、よく使われるGaAlAs系の材料では、端面での
光密度によって光出力が制限されるので、従来の構成で
は、ジグザグ状の導波路の数を増やしても、その破壊レ
ベル以上の光出力は取り出せない。また、素子後向に、
出力光が全く出ないので、モニタ光を取り出すことも不
可能である。

課題を解決するための手段 上記欠点に鑑み、本発明の光増幅器は、導波路中を進
行するレーザ光の端面に対する入射角が、臨界角より小
さい構成になっている。

第１図に本発明の光増幅器の原理図を示す。すなわ
ち、この光増幅器は導波路中を進行するレーザ光が複数
の端面から出力される。

作用 上記構成により、導波路中を進行するレーザ光は、端
面において、全反射することがない。このため、前方か
らは、複数のスポットから光出力を取り出すことができ
るので、従来に比べて高出力が得られる。また、後方か
らも光出力が取り出せるので、モニタ光を得ることも可
能となる。

実施例 第２図に、本発明の一実施例における光増幅器の構造
図を示す。上図は、上面から見た図で、内部のジグザグ
状のストライプ部が見えるように破線で示している。下
図は、出力側から見た正面図である。ｐ−GaAs基板１、
上にジグザグ状に、基板１に達するストライプ部７を有
するｎ−GaAs電流ブロック層２があり、その上に、ｐ−
GaAlAsクラッド層3,GaAlAs層4,n−GaAlAs層クラッド層
5,n−GaAsコンタクト層６が形成されている。

電流は、ストライプ部７にのみ注入され、その上の活
性層４で光増幅が生じる。ストライプ部は、上図に示す
ように、ジグザグ状に形成されており、入力側の１つの
ストライプ部にレーザ光が入力されると、この経路にそ
って光増幅が生じ、出力側の複数のストライプから増幅
された光出力が取り出される。各ストライプ幅は６μｍ
である。この光増幅は進行波型の増幅となるため、各ス
トライプからの光は全て同位相となり、出力端からは、
単一モードの光出力が得られる。ジグザグ状の各ストラ
イプが端面となす角度は、ストライプ内の光が、端面部
で全反射しない角度、すなわち臨界角17゜以下となって
いる。本実施例では、５゜とした。

この場合、出射ビーム方向は、スネルの法則より、出
射端正面より15゜傾いた方向になる。また、第２図にお
いて、入力側の１つのストライプの端面だけを入力しや
すいように、ストライプと直交させるように形成してい
るが、入力光が入力端において、全反射しない角度で、
入力光がストライプ内でストライプと平行に入れば、何
度でもかまわない。

第３図に、本発明の一実施例における光増幅器を半導
体レーザと同一基板上に形成した図を示す。第３図に示
した光増幅器の入力側に半導体レーザを、分離溝８を介
して同一の基板上に形成している。同一基板上に、フォ
トリソグラフィ技術により各ストライプを形成している
ので、半導体レーザの出力端と光増幅器の入力端の位
置、角度は正確に制御でき、個別に位置合せして組立て
る必要はない。また、分離溝８は、半導体レーザと光増
幅器を電気的に分離し、各素子は独立に駆動できるの
で、光増幅器に流す電流により、光出力を、半導体レー
ザに流す電流により、波長を制御することができる。

また、半導体レーザ，光増幅器のストライプ幅を単一
横モードを保つ程度に狭く、６μｍとしており、かつ、
光増幅器は進行波型の増幅をするので、光増幅器からの
光出力も、単一モード光となる。

以上の構成により、単一横モードで高出力の光源が、
１つのチップで得られる。

本発明の一実施例における光増幅器と半導体レーザと
の光集積素子の作成プロセスを第４図に示す。第４図
（ａ）のようにｐ−GaAs基板１上に、ｎ−GaAs2を結晶
成長し、その上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
電流注入部となるジグザグ状のストライプを第４図
（ｂ）のように、エッチングにより形成する。その上
に、液相成長法により、ダブルヘテロｐ−ｎ接合を第４
図（ｃ）のように形成し、再びフォトリソグラフィ技術
を用いて、基板１に達する分離溝８をエッチングにより
形成する（第４図（ｄ））。このエッチングは、半導体
レーザと光増幅器の端面が、ダブルヘテロｐ−ｎ接合部
において、基板面と垂直になるように行なう。最後に、
再び、フォトリソグラフィ技術を用いて半導体レーザ部
と光増幅器部に電極の形成を行ない、基板側にも電極を
形成する。

なお、本実施例において、光増幅器の出射部における
ストライプ部の数は３としたが、何本でも構わない。

第５図に、本発明の光増幅器の入出力特性を示す。光
増幅器に、一定の電流を流しておき、半導体レーザの入
力を変化させたときの結果である。光増幅器の素子長が
200μｍと短いときでも出力200mW以上、入力に対してリ
ニアな特性が得られた。従来型の増幅器（第８図）の場
合に比べて高出力が得られていることがわかる。ダブル
ヘテロ接合に水平方向の遠視野像，縦モード特性を、第
6,7図に示す。単一な横モード，縦モードで発振してい
ることがわかる。光増幅器からの出射ビーム方向は、出
射端に対して、スネルの法則に従う角度をもって出射し
ており、この角度は、ジグザグ状のストライプと出射端
の位置関係，形状，屈折率によって決定され、任意に制
御できる。本実施例の場合、θ＝５゜（第２図）とした
ので、出射ビームの方向は、出射端に対して16゜の傾き
をもっている。

発明の効果 本発明により、短い素子長で、高出力な光増幅器が実
現でき、また、本発明の光集積回路により、１つのチッ
プで、単一横モードの高出力レーザ光を得ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光増幅器の原理図、第２図は本発明の
一実施例の光増幅器の構造図、第３図は本発明の一実施
例における光増幅器を半導体レーザと同一基板上に作製
した図、第４図は実施例の作製プロセスを示す図、第５
図は入出力特性図、第６図は遠視野像図、第７図は縦モ
ード特性を示す図、第８図は従来の光増幅器の原理（模
式）図である。 １……ｐ−GaAs基板、２……ｎ−GaAs層、３……ｐ−Ga
AlAs層、４……GaAlAs活性層、５……ｎ−GaAlAs層、６
……ｎ−GaAs層、７……ストライプ部、８……分離溝。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】活性層に対して垂直な端面があり、かつ前
   記端面で少なくとも、１回以上屈曲する導波路があり、
   かつ前記導波路中を進行するレーザ光の前記端面に対す
   る入射角が、臨界角より小さいことを特徴とする光増幅
   器。
2. 【請求項２】第１項記載の光増幅器を半導体レーザと同
   一基板上に形成した光集積回路。