JP3238727B2 - 光増幅器 - Google Patents
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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- H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
- H01S5/3404—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation influencing the polarisation
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、第１導電型基板を具える少なく
とも１つの半導体基体と、第１導電型の少なくとも１つ
の第１受動層、第２反対導電型の第２受動層、および第
１受動層と第２受動層の間の１つの能動層と１つのｐｎ
接合から構成された半導体基体上に位置する少なくとも
１つの半導体層構造とを有する光増幅器であって、波長
領域内の電磁放射の増幅が能動層のストリップ形状増幅
領域内のｐｎ接合を通る順方向の十分高い電流強度で起
こり、該能動層は第１および第２受動層よりも大きな実
効屈折率と、増幅すべき放射に対する小さいバンドギャ
ップを有し、かつ直接バンド遷移を有しかつ異なる半導
体材料の障壁層により相互に分離された半導体材料の複
数の量子井戸層（ＱＷ層）を具え、かつそこで能動層の
一部分を形成する（ＱＷおよび障壁）層の一部分（以
下、「第１部分」と呼ぶ）が引張応力を受け、一方、ス
トリップ形状増幅領域は、増幅すべき放射の入力面およ
び出力面として機能しかつ低反射である端面により長手
方向に制限され、かつ第２受動層と基板とが、接続導体
に電気的に接続されている光増幅器に関する。
とも１つの半導体基体と、第１導電型の少なくとも１つ
の第１受動層、第２反対導電型の第２受動層、および第
１受動層と第２受動層の間の１つの能動層と１つのｐｎ
接合から構成された半導体基体上に位置する少なくとも
１つの半導体層構造とを有する光増幅器であって、波長
領域内の電磁放射の増幅が能動層のストリップ形状増幅
領域内のｐｎ接合を通る順方向の十分高い電流強度で起
こり、該能動層は第１および第２受動層よりも大きな実
効屈折率と、増幅すべき放射に対する小さいバンドギャ
ップを有し、かつ直接バンド遷移を有しかつ異なる半導
体材料の障壁層により相互に分離された半導体材料の複
数の量子井戸層（ＱＷ層）を具え、かつそこで能動層の
一部分を形成する（ＱＷおよび障壁）層の一部分（以
下、「第１部分」と呼ぶ）が引張応力を受け、一方、ス
トリップ形状増幅領域は、増幅すべき放射の入力面およ
び出力面として機能しかつ低反射である端面により長手
方向に制限され、かつ第２受動層と基板とが、接続導体
に電気的に接続されている光増幅器に関する。
【０００２】
【背景技術】このような光増幅器は、しばしば光通信技
術で使用されている。光ガラスファイバシステムのよう
な光通信システムにおいては、遠距離間をしばしば連結
しなくてはならず、および／または大量に分岐された回
線網を使用しなくてはならないことがある。弱い光信号
あるいは減衰し光信号を光増幅器によりその通路中で一
度ないしは数回再生しなければならないことがしばしば
発生する。そのような能動増幅器では、放射の増幅は能
動層で行われる。この増幅は、種々のファクタ中で、と
りわけ、能動層の半導体材料の選択、ＱＷ層の厚さ、お
よび端面の位置により順次決定されるファブリペロー
（ＦＰ：Fabry-Perot ）共鳴に依存する波長でその最大
値を有している。例えば、端面が反射防止層により被覆
されているという事実により端面が低反射であることか
ら、進行波型の光増幅器の場合、材料増幅度のみにより
決定される相対的に広帯域な増幅プロフィル（amplific
ation profile ）が得られる。ＭＱＷ能動層の使用によ
り、より高い飽和パワー、より大きな増幅帯域幅、改善
された雑音指数、および高い飽和利得のような、主要な
利点が、さらに得られる。
術で使用されている。光ガラスファイバシステムのよう
な光通信システムにおいては、遠距離間をしばしば連結
しなくてはならず、および／または大量に分岐された回
線網を使用しなくてはならないことがある。弱い光信号
あるいは減衰し光信号を光増幅器によりその通路中で一
度ないしは数回再生しなければならないことがしばしば
発生する。そのような能動増幅器では、放射の増幅は能
動層で行われる。この増幅は、種々のファクタ中で、と
りわけ、能動層の半導体材料の選択、ＱＷ層の厚さ、お
よび端面の位置により順次決定されるファブリペロー
（ＦＰ：Fabry-Perot ）共鳴に依存する波長でその最大
値を有している。例えば、端面が反射防止層により被覆
されているという事実により端面が低反射であることか
ら、進行波型の光増幅器の場合、材料増幅度のみにより
決定される相対的に広帯域な増幅プロフィル（amplific
ation profile ）が得られる。ＭＱＷ能動層の使用によ
り、より高い飽和パワー、より大きな増幅帯域幅、改善
された雑音指数、および高い飽和利得のような、主要な
利点が、さらに得られる。
【０００３】このような光増幅器は、特開平1-251,685
号（出願日1989年10月6日、日本特許抄録第14巻、第2号
（E-868 ）、1990年1月8日、72頁）により公知である。
この既知の光増幅器は、GaAs/InAlGaAs系材料により製
造され、ＱＷ層が引張応力を受けている多重量子井戸
（ＭＱＷ）能動層を用いている。引張応力のために、Ｔ
Ｅ偏光放射の増幅プロフィルとは異なる波長にその尖頭
値を有するＴＭ偏光放射の増幅プロフィルは、ＴＥ偏光
放射の増幅プロフィルのレベルを損なって上昇してい
る。（格子整合された）ＭＱＷ能動層に対して、ＴＥ偏
光放射の増幅プロフィルは、ＴＭ偏光放射の増幅プロフ
ィルよりも高い。このように、引張応力を導入すること
は、入射放射の偏光の感度を低下させる。ある点、すな
わち、約0.6％の引張応力において、双方の増幅プロフ
ィルは同じ高さになるであろう。２つのプロフィルが交
る波長に対して、増幅器は、入射放射の偏光に対して鈍
感（insensitive ）であり、一方、増幅度は、その尖頭
値の近く、すなわち双方のプロフィルの尖頭値の近くに
ある。ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの上昇は、能動層
の部分を形成する層の半導体材料の価電子帯の軽ホール
（ＬＨ：light holes ）と重ホール（ＨＨ：heavy hole
s ）のエネルギレベルの位置の機械的応力の影響と関係
する。引張応力は、軽ホールのレベルが重ホールのレベ
ルに近づく結果をもたらすので、ＴＭモードはそれほど
不利にはならない。
号（出願日1989年10月6日、日本特許抄録第14巻、第2号
（E-868 ）、1990年1月8日、72頁）により公知である。
この既知の光増幅器は、GaAs/InAlGaAs系材料により製
造され、ＱＷ層が引張応力を受けている多重量子井戸
（ＭＱＷ）能動層を用いている。引張応力のために、Ｔ
Ｅ偏光放射の増幅プロフィルとは異なる波長にその尖頭
値を有するＴＭ偏光放射の増幅プロフィルは、ＴＥ偏光
放射の増幅プロフィルのレベルを損なって上昇してい
る。（格子整合された）ＭＱＷ能動層に対して、ＴＥ偏
光放射の増幅プロフィルは、ＴＭ偏光放射の増幅プロフ
ィルよりも高い。このように、引張応力を導入すること
は、入射放射の偏光の感度を低下させる。ある点、すな
わち、約0.6％の引張応力において、双方の増幅プロフ
ィルは同じ高さになるであろう。２つのプロフィルが交
る波長に対して、増幅器は、入射放射の偏光に対して鈍
感（insensitive ）であり、一方、増幅度は、その尖頭
値の近く、すなわち双方のプロフィルの尖頭値の近くに
ある。ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの上昇は、能動層
の部分を形成する層の半導体材料の価電子帯の軽ホール
（ＬＨ：light holes ）と重ホール（ＨＨ：heavy hole
s ）のエネルギレベルの位置の機械的応力の影響と関係
する。引張応力は、軽ホールのレベルが重ホールのレベ
ルに近づく結果をもたらすので、ＴＭモードはそれほど
不利にはならない。
【０００４】既知の光増幅器の欠点は、交点における増
幅度が、相対的に高い電流でないと得られないことであ
る。それに対応する相対的に高い電力消費により、寿命
が制限され、かつ偏光に鈍感な波長における既知の増幅
器の性能が制限されてしまう。
幅度が、相対的に高い電流でないと得られないことであ
る。それに対応する相対的に高い電力消費により、寿命
が制限され、かつ偏光に鈍感な波長における既知の増幅
器の性能が制限されてしまう。
【０００５】
【発明の開示】本発明の目的は、特に、入射放射の偏光
に鈍感で、低電流で高い増幅度を有し、かつ製造が容易
である光増幅器を提供することである。
に鈍感で、低電流で高い増幅度を有し、かつ製造が容易
である光増幅器を提供することである。
【０００６】本発明は、特に、能動層に存在する機械的
応力が、増幅度を得るために必要な電流に影響すること
ができるという認識に基づいている。
応力が、増幅度を得るために必要な電流に影響すること
ができるという認識に基づいている。
【０００７】従って、第一段落に記載されたような光増
幅器は、能動層の一部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の部分（以下、「第２部分」と呼ぶ）が、圧縮応
力を受けることを特徴としている。交点における増幅度
を得るために必要な電流を、引張応力を増大させること
により低減できることが見いだされた。しかし、上述の
値よりさらに引張応力を増大させることは、ＴＥ偏光放
射の増幅プロフィルのレベルを下げつつ、ＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルを上昇させることになる。従って、こ
のような増大は偏光鈍感性を減少させてしまう。第２部
分に存在する本発明の圧縮応力により、増幅領域の関連
部分において、ＴＥ偏光放射の増幅プロフィルは、ＴＭ
偏光放射の増幅プロフィルを低下させることになり、一
方、増幅度も、応力の無い状態に比較してより低い電流
で得ることを可能にする。このように、双方の増幅プロ
フィルがほぼ同じレベルとなる前に、第１部分の引張応
力をさらに増大させることにより、ＴＭ偏光放射の増幅
プロフィルを、さらに上昇させることができる。このよ
うに本発明の増幅器の場合、増幅器が入射放射の偏光に
鈍感である交点における増幅度も、増大させ、かつ低い
電流で同じ増幅度を得ることが可能となるので、本発明
により増幅器の寿命と性能が改善される。このように、
本発明は、能動層の第２部分に圧縮応力を導入した後、
その能動領域の第１部分の引張応力のレベルを増大させ
ることにより、偏光に依存しない増幅器を、得ることが
出来るという驚くべき発見に基づいている。圧縮応力と
引張応力の両方による効果は、それらの応力が互いに反
対であるにもかかわらず、重畳され、互いに消し合うこ
とにはならないと言う驚くべき事実により、偏光に依存
しない点での増幅を、電流を増大させずに、十分高くす
ることが出来る（図４参照）。換言すれば、ある所望
の、偏光に依存しない放射の増幅に対しては、必要電流
ははるかに低くて済む。
幅器は、能動層の一部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の部分（以下、「第２部分」と呼ぶ）が、圧縮応
力を受けることを特徴としている。交点における増幅度
を得るために必要な電流を、引張応力を増大させること
により低減できることが見いだされた。しかし、上述の
値よりさらに引張応力を増大させることは、ＴＥ偏光放
射の増幅プロフィルのレベルを下げつつ、ＴＭ偏光放射
の増幅プロフィルを上昇させることになる。従って、こ
のような増大は偏光鈍感性を減少させてしまう。第２部
分に存在する本発明の圧縮応力により、増幅領域の関連
部分において、ＴＥ偏光放射の増幅プロフィルは、ＴＭ
偏光放射の増幅プロフィルを低下させることになり、一
方、増幅度も、応力の無い状態に比較してより低い電流
で得ることを可能にする。このように、双方の増幅プロ
フィルがほぼ同じレベルとなる前に、第１部分の引張応
力をさらに増大させることにより、ＴＭ偏光放射の増幅
プロフィルを、さらに上昇させることができる。このよ
うに本発明の増幅器の場合、増幅器が入射放射の偏光に
鈍感である交点における増幅度も、増大させ、かつ低い
電流で同じ増幅度を得ることが可能となるので、本発明
により増幅器の寿命と性能が改善される。このように、
本発明は、能動層の第２部分に圧縮応力を導入した後、
その能動領域の第１部分の引張応力のレベルを増大させ
ることにより、偏光に依存しない増幅器を、得ることが
出来るという驚くべき発見に基づいている。圧縮応力と
引張応力の両方による効果は、それらの応力が互いに反
対であるにもかかわらず、重畳され、互いに消し合うこ
とにはならないと言う驚くべき事実により、偏光に依存
しない点での増幅を、電流を増大させずに、十分高くす
ることが出来る（図４参照）。換言すれば、ある所望
の、偏光に依存しない放射の増幅に対しては、必要電流
ははるかに低くて済む。
【０００８】第１実施例の場合、引張応力と圧縮応力
は、双方とも、ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値
がＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しく
なる程度に、高い。この実施例において、双方の増幅プ
ロフィルの交点の増幅度は、ＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放
射の増幅プロフィルの双方の尖頭値に近い。このよう
に、交点において、偏光鈍感性は、低電流での高い増幅
度と関係が有る。第１および第２部分の所望の引張応力
と圧縮応力は、障壁層に所望の応力を導入することによ
り得られるが、引張応力と圧縮応力は第１および第２部
分のＱＷ層に与えられるのが好ましい。このことは関連
セクションに近い層に逆符号の応力を導入することによ
り実現できる。第１部分の引張応力は、半導体材料に基
板よりも小さい格子定数を有するＱＷ層を選択すること
により、実現することが好ましい。このことは、特に、
３元あるいは４元半導体材料の場合に、適切な組成を採
用することにより簡単に行うことができる。
は、双方とも、ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値
がＴＥ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しく
なる程度に、高い。この実施例において、双方の増幅プ
ロフィルの交点の増幅度は、ＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放
射の増幅プロフィルの双方の尖頭値に近い。このよう
に、交点において、偏光鈍感性は、低電流での高い増幅
度と関係が有る。第１および第２部分の所望の引張応力
と圧縮応力は、障壁層に所望の応力を導入することによ
り得られるが、引張応力と圧縮応力は第１および第２部
分のＱＷ層に与えられるのが好ましい。このことは関連
セクションに近い層に逆符号の応力を導入することによ
り実現できる。第１部分の引張応力は、半導体材料に基
板よりも小さい格子定数を有するＱＷ層を選択すること
により、実現することが好ましい。このことは、特に、
３元あるいは４元半導体材料の場合に、適切な組成を採
用することにより簡単に行うことができる。
【０００９】基板よりも大きい格子定数を有するＱＷ層
の半導体材料を材料として選択することにより得られる
第２部分の圧縮応力に対しても、同じことが適用され
る。（基板に対するＱＷ層の）格子定数のある種の偏移
から生じる応力の程度は、ＱＷ層の数とそれらの厚さ、
ならびに障壁層の厚さと格子定数に依存している。好ま
しい実施例では、引張応力と圧縮応力を持つＱＷ層の部
分は、引張応力を持つＱＷ層と、圧縮応力を持つＱＷ層
と、２つのＱＷ層間の格子整合障壁層とが交互に設けら
れている、１スタックのＱＷ層内で実現される。この実
施例は、製造が非常に容易でると言う大きな利点を持っ
ている。
の半導体材料を材料として選択することにより得られる
第２部分の圧縮応力に対しても、同じことが適用され
る。（基板に対するＱＷ層の）格子定数のある種の偏移
から生じる応力の程度は、ＱＷ層の数とそれらの厚さ、
ならびに障壁層の厚さと格子定数に依存している。好ま
しい実施例では、引張応力と圧縮応力を持つＱＷ層の部
分は、引張応力を持つＱＷ層と、圧縮応力を持つＱＷ層
と、２つのＱＷ層間の格子整合障壁層とが交互に設けら
れている、１スタックのＱＷ層内で実現される。この実
施例は、製造が非常に容易でると言う大きな利点を持っ
ている。
【００１０】もし双方の部分がＱＷ層と障壁層の別々の
スタック内にあるならば、そのスタックが、異なる面に
隣接する増幅領域の部分内に位置する、別の好ましい実
施例が得られる。双方の部分に別々の電流源を設けるこ
とができるので、双方の部分内の増幅度を独立に調整で
きることは別の利点である。本発明による増幅器は、1.
3 から1.5μｍの波長領域に対応するInP/InGaAs/InGaAs
P材料系により実現させることが好ましい。InP/InGaAsP
材料系により実現される本発明の光増幅器は、例えば、
２つの受動InP層の間でかつ２つのInGaAsP分離クラッド
層の間に、82at％のインジウム量と40at％のひ素量を持
ちかつ少なくとも５nmが好ましい（例えば、10nmの）厚
さを持つInGaAsP障壁層により、近傍のＱＷ層から分離
されている、引張応力を受けかつ約10nmの厚さを持つIn
GaAsの６層のＱＷ層の第１部分を持つInP基板を具えて
いる。この増幅器は、同様に、圧縮応力を受けかつ約３
nmの厚さを持つ６層のＱＷ層の第２部分を含んでいる。
第１および第２部分は、ＱＷ層と障壁層の単一スタック
内でインターリーブあるいは分離するように位置決めす
るか、あるいは互いに隣り合って位置している異なるス
タック内に位置決めすることができる。
スタック内にあるならば、そのスタックが、異なる面に
隣接する増幅領域の部分内に位置する、別の好ましい実
施例が得られる。双方の部分に別々の電流源を設けるこ
とができるので、双方の部分内の増幅度を独立に調整で
きることは別の利点である。本発明による増幅器は、1.
3 から1.5μｍの波長領域に対応するInP/InGaAs/InGaAs
P材料系により実現させることが好ましい。InP/InGaAsP
材料系により実現される本発明の光増幅器は、例えば、
２つの受動InP層の間でかつ２つのInGaAsP分離クラッド
層の間に、82at％のインジウム量と40at％のひ素量を持
ちかつ少なくとも５nmが好ましい（例えば、10nmの）厚
さを持つInGaAsP障壁層により、近傍のＱＷ層から分離
されている、引張応力を受けかつ約10nmの厚さを持つIn
GaAsの６層のＱＷ層の第１部分を持つInP基板を具えて
いる。この増幅器は、同様に、圧縮応力を受けかつ約３
nmの厚さを持つ６層のＱＷ層の第２部分を含んでいる。
第１および第２部分は、ＱＷ層と障壁層の単一スタック
内でインターリーブあるいは分離するように位置決めす
るか、あるいは互いに隣り合って位置している異なるス
タック内に位置決めすることができる。
【００１１】InGaAs ＱＷ層を持つ第１部分の適切な引
張応力は、InP基板に対して約1〜1.5％の格子定数の相
対偏差においてほぼ達成される。この偏差は、インジウ
ム量を、InGaAsの格子定数がInPの格子定数に等しくな
る約53at％の代わりに約35at％に選ぶことにより実現さ
れる。InGaAs ＱＷ層を含んでいるが厚さが３nmである
第２部分の適切な圧縮応力は、InPの基板に対し約-1〜-
1.5 ％の格子定数の相対偏差（これはインジウム量を約
70at％に選ぶことにより実現される）によりほぼ達成さ
れる。ＱＷ層の厚さの差は、特に、組成の変化の結果に
よるこの場合にはInGaAs のバンドギャップの変化を補
償することをその目的とし、より多くのインジウムがバ
ンドギャップを減少させ、ＱＷ層をより薄くすることが
バンドギャップを再び増大させる。このようにして、増
幅領域の双方の部分で増幅度が最大となる波長を、でき
る限り同一にすることが達成される。現在の例では、こ
の波長は約1.5μｍである。
張応力は、InP基板に対して約1〜1.5％の格子定数の相
対偏差においてほぼ達成される。この偏差は、インジウ
ム量を、InGaAsの格子定数がInPの格子定数に等しくな
る約53at％の代わりに約35at％に選ぶことにより実現さ
れる。InGaAs ＱＷ層を含んでいるが厚さが３nmである
第２部分の適切な圧縮応力は、InPの基板に対し約-1〜-
1.5 ％の格子定数の相対偏差（これはインジウム量を約
70at％に選ぶことにより実現される）によりほぼ達成さ
れる。ＱＷ層の厚さの差は、特に、組成の変化の結果に
よるこの場合にはInGaAs のバンドギャップの変化を補
償することをその目的とし、より多くのインジウムがバ
ンドギャップを減少させ、ＱＷ層をより薄くすることが
バンドギャップを再び増大させる。このようにして、増
幅領域の双方の部分で増幅度が最大となる波長を、でき
る限り同一にすることが達成される。現在の例では、こ
の波長は約1.5μｍである。
【００１２】本発明による増幅器の双方の変動は、偏光
に対して全くあるいは実質上敏感でなく、かつ低電流強
度で高い増幅度を有している。引張応力と圧縮応力を持
つ部分が互いに隣接して置かれる場合には、それらは、
各々が一端面に隣接する増幅領域の２つの部分内に位置
決めされることが好ましい。これらの部分は、直接ある
いは少なくとも実質的に直接あるいは放射誘導中間層
（radiation-guiding intermediate layer）を介して横
方向に相互接続できるので、増幅器に入射する放射は、
主として増幅領域のＴＥ増幅部分から主として増幅領域
のＴＭ増幅部分に効率的に導かれる。その場合の増幅領
域の双方の部分は、引張応力と圧縮応力を受ける部分の
上に位置する第２受動層の部分に備えられた接続導体を
具える別個の電流源を有している。基板上の接続導体は
双方の部分に共通である。接続導体と第２受動層との間
に接触層が使用される場合には、この接触層は、これら
の２つの部分の間の遷移領域で電流分離を促進する溝を
有する。一変型形においては、溝が表面から能動層を越
えて延在している。効率的な光結合のために、引張応力
と圧縮応力をそれぞれ有する能動層の部分間に、溝手段
を設けても良い。別の実施例では、溝が基板を越えて延
在し、かつ増幅器は、各々が半導体基体の分離部分を具
える、ＴＥモードとＴＭモード用の２つの分離したサブ
増幅器を本質的に具えている。
に対して全くあるいは実質上敏感でなく、かつ低電流強
度で高い増幅度を有している。引張応力と圧縮応力を持
つ部分が互いに隣接して置かれる場合には、それらは、
各々が一端面に隣接する増幅領域の２つの部分内に位置
決めされることが好ましい。これらの部分は、直接ある
いは少なくとも実質的に直接あるいは放射誘導中間層
（radiation-guiding intermediate layer）を介して横
方向に相互接続できるので、増幅器に入射する放射は、
主として増幅領域のＴＥ増幅部分から主として増幅領域
のＴＭ増幅部分に効率的に導かれる。その場合の増幅領
域の双方の部分は、引張応力と圧縮応力を受ける部分の
上に位置する第２受動層の部分に備えられた接続導体を
具える別個の電流源を有している。基板上の接続導体は
双方の部分に共通である。接続導体と第２受動層との間
に接触層が使用される場合には、この接触層は、これら
の２つの部分の間の遷移領域で電流分離を促進する溝を
有する。一変型形においては、溝が表面から能動層を越
えて延在している。効率的な光結合のために、引張応力
と圧縮応力をそれぞれ有する能動層の部分間に、溝手段
を設けても良い。別の実施例では、溝が基板を越えて延
在し、かつ増幅器は、各々が半導体基体の分離部分を具
える、ＴＥモードとＴＭモード用の２つの分離したサブ
増幅器を本質的に具えている。
【００１３】ＱＷ層の数および上側でのこれらの層の不
整合は、合成応力、（望ましくない）欠陥およびその後
の転位の発生を緩和させることにより制限される。実際
に用いた経験則によると、厚さと、基板に対する層の格
子定数の偏差との積は、約20nm＊％より小さくなければ
ならない。基板に対する格子定数の最小の所要偏差は、
約0.6％である。従って、このような（量子井戸）層の
厚さは、30nmすなわち300 Åより小さいことが好まし
い。ＭＱＷ能動層の場合に実際に使用されるＭＱＷの全
厚さは、同様な態様で制限される。
整合は、合成応力、（望ましくない）欠陥およびその後
の転位の発生を緩和させることにより制限される。実際
に用いた経験則によると、厚さと、基板に対する層の格
子定数の偏差との積は、約20nm＊％より小さくなければ
ならない。基板に対する格子定数の最小の所要偏差は、
約0.6％である。従って、このような（量子井戸）層の
厚さは、30nmすなわち300 Åより小さいことが好まし
い。ＭＱＷ能動層の場合に実際に使用されるＭＱＷの全
厚さは、同様な態様で制限される。
【００１４】本発明を２つの実施例を参照しかつ添付図
面によりさらに詳しく説明する。図面は略図であり、ス
ケール通りに描かれておらず、特に厚さ方向の寸法は明
確さのために強く誇張されている。種々の図面で対応す
る部分には一般に同じ参照記号が与えられている。
面によりさらに詳しく説明する。図面は略図であり、ス
ケール通りに描かれておらず、特に厚さ方向の寸法は明
確さのために強く誇張されている。種々の図面で対応す
る部分には一般に同じ参照記号が与えられている。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明による第１実施例の光増幅器
の部分斜視・部分断面図を線図的に示す。図２は、図１
の光増幅器の図１の線II−IIに関する断面図を線図的に
示している。このデバイスは、第１導電型（ここではｎ
導電型）でありかつInP（例えば、５×1018原子／cm3
のドーピング) からなる基板１と、その上に位置する層
構造とを有する半導体基体を有している。この層構造
は、第１受動層を形成するｎ導電型バッファ層１Ａ、In
xGa1-xAsyP1-y （x=0.82およびy=0.40）である上記第１
導電型（この場合にはｎ導電型）の第１分離クラッディ
ング層２、第１分離クラッディング層２と同じ特性を有
する第２分離クラッディング層５、第２反対導電型（こ
こではｐ導電型）でありかつInPからなる第２受動層
３，６、上記第２導電型（ここではｐ導電型）でありか
つInxGa1-xAsy P1-y（x=0.73およびy=0.60）からなる接
触層13、およびこの例では分離クラッディング層２と５
の間に配置されている受動層１Ａと３，６の間の能動層
４０を具えている。能動層４（図３の詳細な断面も参
照）は、複数（この場合には12個の）量子井戸を具え、
その（ＱＷ）層の第１部分は引張応力を受け、かつこの
例ではInxGa1-xAsyP1-y（x=0.35）でありかつ約10nmの
厚さを有している直接バンド遷移を持つ半導体材料の６
層のＱＷ層４Ａを具えている。これらの層は、この例で
はInxGa1-xAsyP1-y（x=0.82およびy=0.40）でありかつ
約10nmの厚さを持つ異なる半導体材料の障壁層４Ｃによ
り相互に分離されている。
の部分斜視・部分断面図を線図的に示す。図２は、図１
の光増幅器の図１の線II−IIに関する断面図を線図的に
示している。このデバイスは、第１導電型（ここではｎ
導電型）でありかつInP（例えば、５×1018原子／cm3
のドーピング) からなる基板１と、その上に位置する層
構造とを有する半導体基体を有している。この層構造
は、第１受動層を形成するｎ導電型バッファ層１Ａ、In
xGa1-xAsyP1-y （x=0.82およびy=0.40）である上記第１
導電型（この場合にはｎ導電型）の第１分離クラッディ
ング層２、第１分離クラッディング層２と同じ特性を有
する第２分離クラッディング層５、第２反対導電型（こ
こではｐ導電型）でありかつInPからなる第２受動層
３，６、上記第２導電型（ここではｐ導電型）でありか
つInxGa1-xAsy P1-y（x=0.73およびy=0.60）からなる接
触層13、およびこの例では分離クラッディング層２と５
の間に配置されている受動層１Ａと３，６の間の能動層
４０を具えている。能動層４（図３の詳細な断面も参
照）は、複数（この場合には12個の）量子井戸を具え、
その（ＱＷ）層の第１部分は引張応力を受け、かつこの
例ではInxGa1-xAsyP1-y（x=0.35）でありかつ約10nmの
厚さを有している直接バンド遷移を持つ半導体材料の６
層のＱＷ層４Ａを具えている。これらの層は、この例で
はInxGa1-xAsyP1-y（x=0.82およびy=0.40）でありかつ
約10nmの厚さを持つ異なる半導体材料の障壁層４Ｃによ
り相互に分離されている。
【００１６】受動層１Ａ、３、６の厚さは、約１μｍで
あり、かつそれらのドーピング濃度は約５×1017〜１×
1018原子／cm3 である。分離クラッディング層２と５は
約80nmの厚さであり、かつ故意にドープされておらず、
それはわずかにｎ型であることを意味している。わずか
にｎ型であることは、ＱＷ層４Ａと障壁層４Ｃについて
も言える。しかし故意にドープされていない層２，５お
よび４Ｃは、ｎ型ドーピングを有していても良い。接触
層13は、約0.5 μｍの厚さを有し、かつ約1019原子/cm3
のドーピング濃度を有している。さらに、上記の層構造
は、受動層２と３，６の間に、この例ではｐ型層３に隣
接しているｐｎ接合26を具えている。ｐｎ接合26を通し
て順方向に十分強い電流（ｉ）が存在するなら、電磁放
射（I）の増幅が、ある波長で能動層４のストリップ形
状増幅領域内で起こる。ここで能動層４は、増幅すべき
放射Iに対して大きな実効屈折率と、第１受動層１Ａお
よび第２受動層３，６よりも狭いバンドギャップを有し
ている。その幅が図１に「ａ」によって示されているス
トリップ形状の増幅領域は、低反射の端面７と８によっ
て限定されている。それらの端面は、実際には能動層４
に垂直であり、かつその端面が関連する波長領域に対し
て最大約１％、好ましくは0.1％の反射係数を有する反
射防止層９の存在により、増幅すべき放射Iの入力面と
出力面として機能する。第２受動層３と基板１は、電流
ｉを順方向でｐｎ接合６に供給できる、金属層16と17の
形状の接続導体に電気的に接続されている。
あり、かつそれらのドーピング濃度は約５×1017〜１×
1018原子／cm3 である。分離クラッディング層２と５は
約80nmの厚さであり、かつ故意にドープされておらず、
それはわずかにｎ型であることを意味している。わずか
にｎ型であることは、ＱＷ層４Ａと障壁層４Ｃについて
も言える。しかし故意にドープされていない層２，５お
よび４Ｃは、ｎ型ドーピングを有していても良い。接触
層13は、約0.5 μｍの厚さを有し、かつ約1019原子/cm3
のドーピング濃度を有している。さらに、上記の層構造
は、受動層２と３，６の間に、この例ではｐ型層３に隣
接しているｐｎ接合26を具えている。ｐｎ接合26を通し
て順方向に十分強い電流（ｉ）が存在するなら、電磁放
射（I）の増幅が、ある波長で能動層４のストリップ形
状増幅領域内で起こる。ここで能動層４は、増幅すべき
放射Iに対して大きな実効屈折率と、第１受動層１Ａお
よび第２受動層３，６よりも狭いバンドギャップを有し
ている。その幅が図１に「ａ」によって示されているス
トリップ形状の増幅領域は、低反射の端面７と８によっ
て限定されている。それらの端面は、実際には能動層４
に垂直であり、かつその端面が関連する波長領域に対し
て最大約１％、好ましくは0.1％の反射係数を有する反
射防止層９の存在により、増幅すべき放射Iの入力面と
出力面として機能する。第２受動層３と基板１は、電流
ｉを順方向でｐｎ接合６に供給できる、金属層16と17の
形状の接続導体に電気的に接続されている。
【００１７】本発明によると、この例ではすべてＱＷ層
４Ｂである能動層の部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の第２の部分は、圧縮応力を受けている。層４Ａ
と４Ｂの存在により、本発明による増幅器の偏光感度は
減少し、一方、適切な増幅度を得るのに必要な電流は減
少する。この例では、これは、半導体材料にこの例では
InxGa1-xAs（x=0.70）であり、その格子定数が基板（こ
の例ではInP）の格子定数より大きい格子定数であるＱ
Ｗ層４Ｂを取ることにより実現される。この例では、第
１部分と第２部分の引張応力と圧縮応力は、それぞれ、
ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値がＴＥ偏光放射
の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しくなる程度に高
い。このようにして、双方の増幅プロフィルがお互いに
交差する点における増幅度は、双方の尖頭値に近い。こ
の点において、この例の光増幅器は偏光にほぼ鈍感であ
り、かつ相対的に大きい引張応力と圧縮応力により、増
幅度が相対的に低い電流で得られる。
４Ｂである能動層の部分を形成する（ＱＷおよび障壁）
層の別の第２の部分は、圧縮応力を受けている。層４Ａ
と４Ｂの存在により、本発明による増幅器の偏光感度は
減少し、一方、適切な増幅度を得るのに必要な電流は減
少する。この例では、これは、半導体材料にこの例では
InxGa1-xAs（x=0.70）であり、その格子定数が基板（こ
の例ではInP）の格子定数より大きい格子定数であるＱ
Ｗ層４Ｂを取ることにより実現される。この例では、第
１部分と第２部分の引張応力と圧縮応力は、それぞれ、
ＴＭ偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値がＴＥ偏光放射
の増幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しくなる程度に高
い。このようにして、双方の増幅プロフィルがお互いに
交差する点における増幅度は、双方の尖頭値に近い。こ
の点において、この例の光増幅器は偏光にほぼ鈍感であ
り、かつ相対的に大きい引張応力と圧縮応力により、増
幅度が相対的に低い電流で得られる。
【００１８】このようにして構成された能動層は、増幅
すべき放射（I）の波長（λ）の関数としての増幅度
（ｇ）を図４に示すように生じる。増幅プロフィル41は
増幅すべき放射のＴＭ偏光部分の増幅度を示している。
増幅プロフィル42はＴＥ偏光部分の増幅度を示してい
る。適切な値の引張応力と圧縮応力の存在により、ＴＭ
およびＴＥ増幅プロフィル41, 42の双方は、この実施例
の増幅器の場合実質的に同じレベルにある。増幅度ｇ
は、点43に対応する波長で双方のモードに対して等しく
かつ相対的に大きい。すなわち、それは、ＴＥモードに
ついては45により示され、ＴＭモードについては46によ
り示される最大増幅度に実質的に等しい。点43に対応す
る波長（λ0、点47参照）の近くで、この実施例の増幅
器は、増幅度48に対応する増幅器を流れる電流強度
（ｉ）における偏光とは実質的に無関係である。その電
流強度は、第１および第２部分の相対的に高い引張応力
と圧縮応力により相対的に低い。
すべき放射（I）の波長（λ）の関数としての増幅度
（ｇ）を図４に示すように生じる。増幅プロフィル41は
増幅すべき放射のＴＭ偏光部分の増幅度を示している。
増幅プロフィル42はＴＥ偏光部分の増幅度を示してい
る。適切な値の引張応力と圧縮応力の存在により、ＴＭ
およびＴＥ増幅プロフィル41, 42の双方は、この実施例
の増幅器の場合実質的に同じレベルにある。増幅度ｇ
は、点43に対応する波長で双方のモードに対して等しく
かつ相対的に大きい。すなわち、それは、ＴＥモードに
ついては45により示され、ＴＭモードについては46によ
り示される最大増幅度に実質的に等しい。点43に対応す
る波長（λ0、点47参照）の近くで、この実施例の増幅
器は、増幅度48に対応する増幅器を流れる電流強度
（ｉ）における偏光とは実質的に無関係である。その電
流強度は、第１および第２部分の相対的に高い引張応力
と圧縮応力により相対的に低い。
【００１９】光増幅器のこの実施例は、光通信に広く使
用されているＤＣＰＢＨ（Double Channel Planar Buri
ed Hetero：二重チャネル平面埋め込みヘテロ）構造を
有している。しかし、本発明は決してこの構造に限定さ
れない。
用されているＤＣＰＢＨ（Double Channel Planar Buri
ed Hetero：二重チャネル平面埋め込みヘテロ）構造を
有している。しかし、本発明は決してこの構造に限定さ
れない。
【００２０】その上この例の光増幅器のＤＣＰＢＨ構造
は、電流制限層構造を具えている。この構造は、ストリ
ップ形状増幅領域を限定する２個の溝14と15を具えてい
る。この溝内には、（溝の外側で）約0.3 λｍの厚さを
持ちかつ約２×1018原子/cm3のドーピング濃度のｐ型In
Pの層11と、ドーピング濃度約1018原子/cm3を持ちかつ
厚さが約0.5λｍのｎ型InPのブロッキング層12とが、設
けられている。層11と12は、溝14と15の間に位置してい
る層５のストリップ形状部分に延在していないので、ｐ
型の第２受動層３，６はその部分で第２の分離クラッデ
ィング層５に直接隣接している。さらに、二酸化シリコ
ン層10が接触層13の上に設けられ、その二酸化シリコン
層によりスロット形状の開口が形成され、その開口中で
上面に設けられた電極層16が層13と接触している。
は、電流制限層構造を具えている。この構造は、ストリ
ップ形状増幅領域を限定する２個の溝14と15を具えてい
る。この溝内には、（溝の外側で）約0.3 λｍの厚さを
持ちかつ約２×1018原子/cm3のドーピング濃度のｐ型In
Pの層11と、ドーピング濃度約1018原子/cm3を持ちかつ
厚さが約0.5λｍのｎ型InPのブロッキング層12とが、設
けられている。層11と12は、溝14と15の間に位置してい
る層５のストリップ形状部分に延在していないので、ｐ
型の第２受動層３，６はその部分で第２の分離クラッデ
ィング層５に直接隣接している。さらに、二酸化シリコ
ン層10が接触層13の上に設けられ、その二酸化シリコン
層によりスロット形状の開口が形成され、その開口中で
上面に設けられた電極層16が層13と接触している。
【００２１】このようなＤＣＰＢＨ構造の製造は、本出
願人の欧州特許第259,919 号で特に詳しく記載されてい
るので、ここではこれ以上詳しく説明しない。
願人の欧州特許第259,919 号で特に詳しく記載されてい
るので、ここではこれ以上詳しく説明しない。
【００２２】図５は、本発明による光増幅器の第２の実
施例を部分透視・部分断面図で線図的に示し、図６は、
図５の線VI−VIに関する断面により、図５の光増幅器を
線図的に示している。図７は、図５と図６の能動層４を
詳細に示している。このデバイスは半導体基体を有し、
それは前の実施例による光増幅器の半導体基体に大部分
対応している。対応する部分は同じ参照記号を有し、か
つ図１から図３の説明はその議論に参照されている。こ
のデバイスは能動層４の部分を形成する（ＱＷおよび障
壁）層の第１および第２部分に対応し、かつ互いにイン
ターフェース21で隣接している２つの実質的に等しい大
セクションＡとＢ（図５〜図７参照）をここで具えてい
る。このインターフェース21の上には、金属層16と、二
酸化シリコン層10と、接触層13とを通って表面から第２
受動層３まで延在する約20μｍの溝20が存在する。金属
層16は、セクションＡとＢの別々の接続導体を具える溝
20により２つの部分に分割される。順バイアス電流ｉA
とｉB は、これらの分離接続導体と、双方のセクション
ＡとＢに共通する接続導体17とを通り、セクション内に
位置するｐｎ接合26の部分を流れる。能動層４（図７参
照）は、セクションＡの６層のＱＷ層４Ａの第１部分を
具え、そのＱＷ層４Ａは、厚さ10nmのInxGa1-xAsyP1-y
（x=0.82とy=0.40）の５層の障壁層４Ｃにより相互に分
離されている。第１部分のＱＷ層４Ａは、InxGa1-xAs
（x=0.35）を含み、かつ約10nmの厚さを有し、かつ引張
応力を受けている。
施例を部分透視・部分断面図で線図的に示し、図６は、
図５の線VI−VIに関する断面により、図５の光増幅器を
線図的に示している。図７は、図５と図６の能動層４を
詳細に示している。このデバイスは半導体基体を有し、
それは前の実施例による光増幅器の半導体基体に大部分
対応している。対応する部分は同じ参照記号を有し、か
つ図１から図３の説明はその議論に参照されている。こ
のデバイスは能動層４の部分を形成する（ＱＷおよび障
壁）層の第１および第２部分に対応し、かつ互いにイン
ターフェース21で隣接している２つの実質的に等しい大
セクションＡとＢ（図５〜図７参照）をここで具えてい
る。このインターフェース21の上には、金属層16と、二
酸化シリコン層10と、接触層13とを通って表面から第２
受動層３まで延在する約20μｍの溝20が存在する。金属
層16は、セクションＡとＢの別々の接続導体を具える溝
20により２つの部分に分割される。順バイアス電流ｉA
とｉB は、これらの分離接続導体と、双方のセクション
ＡとＢに共通する接続導体17とを通り、セクション内に
位置するｐｎ接合26の部分を流れる。能動層４（図７参
照）は、セクションＡの６層のＱＷ層４Ａの第１部分を
具え、そのＱＷ層４Ａは、厚さ10nmのInxGa1-xAsyP1-y
（x=0.82とy=0.40）の５層の障壁層４Ｃにより相互に分
離されている。第１部分のＱＷ層４Ａは、InxGa1-xAs
（x=0.35）を含み、かつ約10nmの厚さを有し、かつ引張
応力を受けている。
【００２３】本発明によると、この例ではセクションＢ
のすべてのＱＷ層４Ｂである能動層４の部分を形成する
（ＱＷおよび障壁）層の別の第２部分は圧縮応力を受け
ている。層４Ｂは、ここでInxGa1-xAs（x=0.70）を含
み、かつ約３nmの厚さを有している。それらは、またセ
クションＡの障壁層４Ｃと同じ組成と厚さを持つ障壁層
４Ｃにより相互に分離されている。圧縮応力を受けてい
るＱＷ層４Ｂの第２部分の存在により、本発明による増
幅器の偏光感度は、低減され、一方、増幅度を得るため
に必要とされた電流は、低減される。ＱＷ層４Ａおよび
４Ｂの引張応力と圧縮応力が非常に高く、従ってＴＭ偏
光放射の増幅プロフィルの尖頭値は、ＴＥ偏光放射の増
幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しい。双方のプロフィル
の交点において、増幅器は偏光にほぼ鈍感であり、かつ
増幅度は相対的に高い。部分ＡとＢにそれぞれ存在する
相対的に高い引張応力と圧縮応力の存在により、高い増
幅度が、部分ＡとＢの双方を通る相対的に低い電流で得
られる。この例では、セクションＡとＢに対応する能動
層４の（ＱＷおよび障壁）層の第１および第２部分は、
異なる端面30, 31に隣接する増幅領域の部分内にある。
これは、各部分を通る電流の調整により双方の部分の増
幅プロフィルの別々の調整を可能にする。２つのセクシ
ョンのＱＷ層の間の厚さの差は、この例では約1.5μｍ
の同じ波長の付近で最大増幅度が起こることを保証す
る。
のすべてのＱＷ層４Ｂである能動層４の部分を形成する
（ＱＷおよび障壁）層の別の第２部分は圧縮応力を受け
ている。層４Ｂは、ここでInxGa1-xAs（x=0.70）を含
み、かつ約３nmの厚さを有している。それらは、またセ
クションＡの障壁層４Ｃと同じ組成と厚さを持つ障壁層
４Ｃにより相互に分離されている。圧縮応力を受けてい
るＱＷ層４Ｂの第２部分の存在により、本発明による増
幅器の偏光感度は、低減され、一方、増幅度を得るため
に必要とされた電流は、低減される。ＱＷ層４Ａおよび
４Ｂの引張応力と圧縮応力が非常に高く、従ってＴＭ偏
光放射の増幅プロフィルの尖頭値は、ＴＥ偏光放射の増
幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しい。双方のプロフィル
の交点において、増幅器は偏光にほぼ鈍感であり、かつ
増幅度は相対的に高い。部分ＡとＢにそれぞれ存在する
相対的に高い引張応力と圧縮応力の存在により、高い増
幅度が、部分ＡとＢの双方を通る相対的に低い電流で得
られる。この例では、セクションＡとＢに対応する能動
層４の（ＱＷおよび障壁）層の第１および第２部分は、
異なる端面30, 31に隣接する増幅領域の部分内にある。
これは、各部分を通る電流の調整により双方の部分の増
幅プロフィルの別々の調整を可能にする。２つのセクシ
ョンのＱＷ層の間の厚さの差は、この例では約1.5μｍ
の同じ波長の付近で最大増幅度が起こることを保証す
る。
【００２４】このように構成された能動層４は、図４に
示されたものと同様に、増幅すべき放射（I）の波長
（λ）の関数としての増幅度（ｇ）と言う結果を示す。
ここで図４の説明を参照する。前の実施例とのただ一つ
の差異は、増幅プロフィル41と42のレベルが、セクショ
ンＡとＢの各々を通る電流を調整することにより独立に
調整できることである。
示されたものと同様に、増幅すべき放射（I）の波長
（λ）の関数としての増幅度（ｇ）と言う結果を示す。
ここで図４の説明を参照する。前の実施例とのただ一つ
の差異は、増幅プロフィル41と42のレベルが、セクショ
ンＡとＢの各々を通る電流を調整することにより独立に
調整できることである。
【００２５】光増幅器の製造は、それが前の例とは違っ
ている限り図８−10を参照して説明され、それらの図は
図５の光増幅器を製造の連続する段階を示している。例
えば、ＭＯＶＰＥ（=Metal Organic Vapour Phase Epit
axy）による第１成長プロセスにおいて、以下の層がInP
のｎ型基板１の上に連続して備えられている。すなわ
ち、ｎ型InPの第１受動層１Ａ、第１分離クラッディン
グ層２、能動層４、第２分離クラッディング層５、およ
びInPのｐ型層90でかつ約0.1μｍの厚さを有するもので
ある。能動層、分離クラッディング層、および受動層の
組成と厚さはセクションＡ上に示されているようなもの
である。二酸化シリコンの約0.1μｍ厚の層91が、例え
ば、スパッタリングにより半導体層構造上に設けられる
（図８参照）。ストリップ形状領域92のパターンは、フ
ォトリソグラフィーによりこの層91に形成される。１つ
のストリップ形状領域92の幅Ｗは、約20μｍであり、そ
の長さＬは、約500μｍである。パターンのピッチＳは3
00μｍであり、ピッチＴは1000μｍである（図９参
照）。その後、エッチングによりメサ93が形成され（図
８参照）、第１分離クラッディング層２と第１受動層１
Ａとの間のインターフェースは、第１分離クラッディン
グ層２のエッチング中、H2SO4,H2O2,H2Oを含む腐食液の
使用に対するエッチングストッパーとして機能する。
ている限り図８−10を参照して説明され、それらの図は
図５の光増幅器を製造の連続する段階を示している。例
えば、ＭＯＶＰＥ（=Metal Organic Vapour Phase Epit
axy）による第１成長プロセスにおいて、以下の層がInP
のｎ型基板１の上に連続して備えられている。すなわ
ち、ｎ型InPの第１受動層１Ａ、第１分離クラッディン
グ層２、能動層４、第２分離クラッディング層５、およ
びInPのｐ型層90でかつ約0.1μｍの厚さを有するもので
ある。能動層、分離クラッディング層、および受動層の
組成と厚さはセクションＡ上に示されているようなもの
である。二酸化シリコンの約0.1μｍ厚の層91が、例え
ば、スパッタリングにより半導体層構造上に設けられる
（図８参照）。ストリップ形状領域92のパターンは、フ
ォトリソグラフィーによりこの層91に形成される。１つ
のストリップ形状領域92の幅Ｗは、約20μｍであり、そ
の長さＬは、約500μｍである。パターンのピッチＳは3
00μｍであり、ピッチＴは1000μｍである（図９参
照）。その後、エッチングによりメサ93が形成され（図
８参照）、第１分離クラッディング層２と第１受動層１
Ａとの間のインターフェースは、第１分離クラッディン
グ層２のエッチング中、H2SO4,H2O2,H2Oを含む腐食液の
使用に対するエッチングストッパーとして機能する。
【００２６】その後で、例えばメサ93の側壁の間および
それに隣接して、ＭＯＶＰＥにより第１成長プロセスと
同様な半導体層構造が第２成長プロセスに備えられる。
ＱＷ層の組成と厚さはセクションＢに対して上に示され
たように選ばれる（図10参照）。マスク92の除去の後、
別のｐ型InP層が半導体層90と同じドーピング濃度と約
0.9 μｍの厚さでｐ型InP半導体層90上に成長される。
半導体層90と共に、この層は、第２受動層３，６を形成
する図５と図６の参照記号６により示された半導体層を
形成する。引き続いて、増幅器のこの実施例の半導体基
体は、前の実施例のように仕上げられる。ここで欧州特
許出願第EP259,919号がまた参照される。半導体基体が
仕上げられ、かつ二酸化シリコン層10と金属層16および
17が設けられた後、フォトリソグラフィーとエッチング
により能動層４のセクションＡとＢの間の接合21上に約
20μｍ幅の溝20が形成される。この溝は、金属層16、二
酸化シリコン層10および接触層13を通って上面から第２
受動層３まで延在している。図10で22により示されるス
ポットを分割させ、かつ接続導体16と17を接触させた
後、この実施例の光増幅器は使用可能となる（図５参
照）。
それに隣接して、ＭＯＶＰＥにより第１成長プロセスと
同様な半導体層構造が第２成長プロセスに備えられる。
ＱＷ層の組成と厚さはセクションＢに対して上に示され
たように選ばれる（図10参照）。マスク92の除去の後、
別のｐ型InP層が半導体層90と同じドーピング濃度と約
0.9 μｍの厚さでｐ型InP半導体層90上に成長される。
半導体層90と共に、この層は、第２受動層３，６を形成
する図５と図６の参照記号６により示された半導体層を
形成する。引き続いて、増幅器のこの実施例の半導体基
体は、前の実施例のように仕上げられる。ここで欧州特
許出願第EP259,919号がまた参照される。半導体基体が
仕上げられ、かつ二酸化シリコン層10と金属層16および
17が設けられた後、フォトリソグラフィーとエッチング
により能動層４のセクションＡとＢの間の接合21上に約
20μｍ幅の溝20が形成される。この溝は、金属層16、二
酸化シリコン層10および接触層13を通って上面から第２
受動層３まで延在している。図10で22により示されるス
ポットを分割させ、かつ接続導体16と17を接触させた
後、この実施例の光増幅器は使用可能となる（図５参
照）。
【００２７】本発明の範囲内で多くの修正と変形が当業
者に可能であるので、本発明はここで示した実施例に限
定されない。従って、別の半導体材料、あるいは具体例
で述べたもの以外の選択半導体材料の組成も使用でき
る。
者に可能であるので、本発明はここで示した実施例に限
定されない。従って、別の半導体材料、あるいは具体例
で述べたもの以外の選択半導体材料の組成も使用でき
る。
【００２８】また、導電型もすべて（同時に）その反対
導電型のものに置換できる。ここで述べた製造方法とは
別に、これらの方法の変形もまた当業者に利用可能であ
り、一方、例えば、半導体層を得る別の技術もまた有利
に使用できる。
導電型のものに置換できる。ここで述べた製造方法とは
別に、これらの方法の変形もまた当業者に利用可能であ
り、一方、例えば、半導体層を得る別の技術もまた有利
に使用できる。
【００２９】さらに、本発明は実施例に記載されたＤＣ
ＰＢＨ型の増幅器構造に限定されない。ＢＨ（=Buried
Hetro）あるいはＲＷ（=Ridge Waveguide ）型のような
他の型もまた使用できる。事実、ここで述べられた構造
の多くの変形は当業者に利用可能であり、そのすべては
所望の光導波と、増幅が起こる領域の電荷キャリアの供
給が実行されるような特性を有している。
ＰＢＨ型の増幅器構造に限定されない。ＢＨ（=Buried
Hetro）あるいはＲＷ（=Ridge Waveguide ）型のような
他の型もまた使用できる。事実、ここで述べられた構造
の多くの変形は当業者に利用可能であり、そのすべては
所望の光導波と、増幅が起こる領域の電荷キャリアの供
給が実行されるような特性を有している。
【００３０】最後に、本発明では、電流の供給のために
電気接続導体が使用されていないが、しかし１つあるい
はいくつかの放射ビームが使用される光増幅器に使用で
きることに注意すべきである。その場合、いわゆる光学
的にポンプされた光増幅器が得られる。
電気接続導体が使用されていないが、しかし１つあるい
はいくつかの放射ビームが使用される光増幅器に使用で
きることに注意すべきである。その場合、いわゆる光学
的にポンプされた光増幅器が得られる。
【図１】本発明による光増幅器の第１実施例を一部斜視
・一部断面図で線図的に示している。
・一部断面図で線図的に示している。
【図２】図１の線II−IIに関する断面を線図的に示して
いる。
いる。
【図３】本デバイスの能動層の詳細な断面を示してい
る。
る。
【図４】図１と図５の光増幅器の増幅すべき放射（I）
の波長（λ）の関数としての増幅度（ｇ）を線図的に示
している。
の波長（λ）の関数としての増幅度（ｇ）を線図的に示
している。
【図５】本発明による光増幅器の第２の実施例を一部斜
視・一部断面図で線図的に示している。
視・一部断面図で線図的に示している。
【図６】図５の線VI−VIに関する断面を線図的に示して
いる。
いる。
【図７】図５のデバイスの能動層の詳細な断面を示して
いる。
いる。
【図８】図５の光増幅器を製造の一段階を示している。
【図９】図５の光増幅器を製造の一段階を示している。
【図１０】図５の光増幅器を製造の一段階を示してい
る。
る。
１ 基板 １Ａ ｎ型バッファ層あるいは受動層 ２ 第１分離クラッディング層 ３ 第２受動層 ４ 能動層 ４Ａ ＱＷ層 ４Ｂ ＱＷ層 ４Ｃ 障壁層 ５ 第２分離クラッディング層 ６ 第２受動層あるいはｐｎ接合 ７ 端面 ８ 端面 ９ 反射防止層 10 二酸化シリコン層 11 ｐ型InP層 12 ｎ型InPブロッキング層 13 接触層 14 溝 15 溝 16 金属層あるいは接続導体あるいは電極層 17 金属層あるいは接続導体 20 溝 21 インターフェースあるいは接合 22 スポット 26 ｐｎ接合 30 端面 31 端面 41 ＴＭ偏光増幅プロフィル 42 ＴＥ偏光増幅プロフィル 43 点 45 ＴＥモードの最大増幅度 46 ＴＭモードの最大増幅度 47 点 48 増幅度 90 ｐ型InP半導体層 91 二酸化シリコン層 92 ストリップ形状領域あるいはマスク 93 メサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーカス フレデリック ティメイエル オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネバウツウェッハ１ (56)参考文献 特開 平１−257386（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130988（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．26 （７）（1990）ｐ．465−466
Claims (6)
- 【請求項１】 第１受動層と第２受動層との間に能動領
域を含む複数の半導体層が堆積されている基板を有す
る、所定の波長の光を増幅する半導体光増幅器であっ
て、 前記能動領域が、前記増幅器の長手方向に延在し、かつ
増幅される光に対してそれぞれ入力面と出力面として機
能する端面により制限されているストリップ形状増幅領
域を有し、 前記増幅領域が、前記第１および第２受動層よりも増幅
される前記光に対してより大きな実効屈折率とより小さ
いバンドギャップとを有し、 少なくとも前記増幅領域に沿った前記能動領域が、異な
る半導体材料の障壁層により相互に分離された半導体材
料の複数の量子井戸層を有する半導体層の単一スタック
を有し、 前記スタックの前記量子井戸層が、交互に、引張応力と
圧縮応力を受けている半導体光増幅器。 - 【請求項２】 引張応力と圧縮応力は、双方とも、ＴＭ
偏光放射の増幅プロフィルの尖頭値がＴＥ偏光放射の増
幅プロフィルの尖頭値にほぼ等しくなる程度に、高いこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体光増幅器。 - 【請求項３】 第１部分が引張応力を受けているＱＷ層
を含み、かつ第２部分が圧縮応力を受けているＱＷ層を
含むことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の半導
体光増幅器。 - 【請求項４】 増幅領域の第１部分内のＱＷ層が基板の
格子定数より小さい格子定数を有する半導体材料を具
え、かつ第２部分内のＱＷ層が基板の格子定数より大き
い格子定数を有する半導体材料を具えること、 を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の半
導体光増幅器。 - 【請求項５】 基板と受動層がInPを具え、障壁層およ
び分離クラッディング層がそれらに両立するInGaAs を
具え、かつＱＷ層が増幅領域の第１部分内に約35at％の
インジウムと、増幅領域の第２部分内に約70at％のイン
ジウムを含むInGaAs を具え、一方、ＱＷ層の厚さが第
１部分内で約10nmであり、第２部分内で３nmであること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の半
導体光増幅器。 - 【請求項６】 能動層の部分を形成する層の厚さと、そ
こに存在する応力の大きさが、この応力の緩和が全くあ
るいは実質的に起こらないように選ばれていることを特
徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の半導体
光増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9001761 | 1990-08-03 | ||
| NL9001761 | 1990-08-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233783A JPH04233783A (ja) | 1992-08-21 |
| JP3238727B2 true JP3238727B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=19857512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21322791A Expired - Fee Related JP3238727B2 (ja) | 1990-08-03 | 1991-07-31 | 光増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151818A (ja) |
| EP (1) | EP0469681B1 (ja) |
| JP (1) | JP3238727B2 (ja) |
| CA (1) | CA2048203C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE509264C2 (sv) * | 1992-01-30 | 1998-12-21 | Ericsson Telefon Ab L M | Anordning och förfarande för polarisationsoberoende behandling av en optisk signal i en vågledare |
| FR2687011B1 (fr) * | 1992-01-31 | 1994-07-08 | France Telecom | Amplificateur optique a semiconducteur a faible temps de commutation. |
| JP3306892B2 (ja) * | 1992-02-28 | 2002-07-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体光集積素子およびその製造方法 |
| DE69331979T2 (de) * | 1992-02-28 | 2003-01-23 | Hitachi Ltd | Optische integrierte Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung und Verwendung in einem Lichtempfänger |
| JP3226061B2 (ja) * | 1993-02-19 | 2001-11-05 | キヤノン株式会社 | 偏光無依存な半導体光増幅器及びそれを用いた光通信システム |
| JP3226070B2 (ja) * | 1993-10-04 | 2001-11-05 | キヤノン株式会社 | 半導体光素子 |
| WO1996019023A2 (en) * | 1994-12-12 | 1996-06-20 | Philips Electronics N.V. | Semiconductor diode laser amplifier and method of manufacturing same |
| JP3303631B2 (ja) * | 1995-01-04 | 2002-07-22 | キヤノン株式会社 | 半導体量子井戸構造 |
| JPH10500537A (ja) * | 1995-03-15 | 1998-01-13 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | データ信号と一致して光学パルス系列を変調するユニット |
| JPH10500786A (ja) * | 1995-03-15 | 1998-01-20 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 光スイッチ |
| SE505433C2 (sv) * | 1995-05-04 | 1997-08-25 | Ericsson Telefon Ab L M | Laserförstärkare, optiskt system innefattande en sådan laserförstärkare och ett förfarande för att forma en sådan laserförstärkare |
| JPH08307014A (ja) * | 1995-05-08 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| EP0851768B1 (en) * | 1995-09-01 | 2002-04-24 | University of Washington | Interactive molecular conjugates |
| FR2745961B1 (fr) * | 1996-03-05 | 1998-04-10 | Alcatel Optronics | Amplificateur optique a semi-conducteur |
| JPH10154841A (ja) * | 1996-09-26 | 1998-06-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 偏波制御半導体レーザ形光増幅素子 |
| JP2937148B2 (ja) * | 1996-11-06 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | 半導体集積型偏波モード変換器 |
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| FR2784243B1 (fr) * | 1998-10-02 | 2000-11-24 | Cit Alcatel | Amplificateur optique en semi-conducteur |
| FR2813450B1 (fr) * | 2000-08-22 | 2003-08-29 | Cit Alcatel | Amplificateur optique en semi-conducteur |
| FR2813448A1 (fr) * | 2000-08-22 | 2002-03-01 | Cit Alcatel | Amplificateur optique a semi-conducteur |
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| JP4584079B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2010-11-17 | 富士通株式会社 | 半導体光増幅器および光集積回路 |
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| TW200947724A (en) * | 2008-01-14 | 2009-11-16 | Ibm | Using 3D integrated diffractive gratings in solar cells |
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|---|---|---|---|---|
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| US4612645A (en) * | 1984-12-19 | 1986-09-16 | Gte Laboratories Incorporated | Fast polarization-switchable semiconductor lasers |
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| US4935935A (en) * | 1988-08-31 | 1990-06-19 | Carnegie Mellon University | Wavelength tunable electronic and electrooptical semiconductor devices |
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1991
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- 1991-07-29 EP EP91201963A patent/EP0469681B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-30 US US07/738,062 patent/US5151818A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-31 CA CA002048203A patent/CA2048203C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-31 JP JP21322791A patent/JP3238727B2/ja not_active Expired - Fee Related
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