JP3393533B2 - 波長板集積型偏波無依存半導体増幅器 - Google Patents
波長板集積型偏波無依存半導体増幅器Info
- Publication number
- JP3393533B2 JP3393533B2 JP17946897A JP17946897A JP3393533B2 JP 3393533 B2 JP3393533 B2 JP 3393533B2 JP 17946897 A JP17946897 A JP 17946897A JP 17946897 A JP17946897 A JP 17946897A JP 3393533 B2 JP3393533 B2 JP 3393533B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- semiconductor
- polarization
- waveguides
- wave plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
光情報処理等に用いる波長板集積型偏波無依存半導体増
幅器に関する。
を利用したシステムの構築を考えると、光ファイバや光
導波路,光スイッチ,光受光器,光増幅器等の光素子が
必要不可欠になる。これらの素子は、光ファイバと結合
したり、集積化を行うことで実用的部品にする必要があ
る。集積化することは、μm精度で必要とされる光ファ
イバと半導体素子との光軸合せを省くことができるの
で、堅牢となり、信頼性の増加が予想できる。
光源からの偏波面を維持する機能は有しておらず、半導
体光スイッチや半導体光増幅器といった光機能素子に入
力される信号光は、環境の変化に応じてその偏波状態が
変動する。
構造は一般的に等方的でなく、幅が数ミクロンあるのに
対して厚みがサブミクロンオーダであることや、導波層
のスイッチイング特性又は活性層の増幅特性が偏波状態
によって異なる。そのため入力信号光の偏波状態によっ
て出力特性が大きく変動するという課題(利得の偏波依
存性)が生じていた。
方法として、半導体光増幅器の出射端にλ/4板機能素
子を集積することが考えられる。ここで、入射端には反
射防止膜を、出射端に高反射膜等を付加して反射率を高
めることにより反射型光増幅器として使用する。このと
き出射端で反射された信号光が再びλ/4板を通過する
ので、結局はλ/2板として動作することになり、偏波
面を90°回転することができる。このような構成であ
れば、入射偏波と出射偏波とでは90°異なっているた
め干渉を起こさない。したがって、反防止膜に対する負
荷が軽減される。この波長板といった光学素子はバルク
部品のものがよく利用されている。2つの直交する直線
偏波成分の位相差がπになる板厚を有した波長板をλ/
2板と称する。該λ/2板のサイズは大きく、半導体材
料との整合性が良くないという、問題がある。
板集積型偏波無依存半導体増幅器は、半導体基板上に作
製された埋め込み構造を有した半導体光増幅器の一方側
端面に埋め込み導波路が集積接続されており、該埋め込
み導波路は二つの第1の導波路と第2の導波路とから構
成され、第1の導波路(長さ:L1 )は半導体光増幅器
の活性層と集積され、第2の導波路(長さ:L2 ,L2
≦L1 )は第1の導波路と平行に位置し、二つの導波路
の中心を結ぶ直線と基板に平行な直線とのなす角を45
°に設定してあり、二つの導波路が有する固有な導波モ
ードの最低次から数えて2つの等価屈折率をn1 及びn
2 (n1 >n2 )とすると、第2の導波路の長さL2 が
式で定義されていることを特徴とする。
において、第1の導波路の形状が光学的に等方であるこ
とを特徴とする。
において、第1の導波路及び第2の導波路の少なくとも
何れか一方に電流注入を可能とすることを特徴とする。
の結晶軸との間のなす角度をθとすれば、出射光偏波を
入射光偏波より2θ回転させる機能を有している。板厚
を位相差πだけずれるように設定すれば、入射偏波を9
0°回転することができる。本発明は、λ/2板におい
て、θ=45°に設定した場合と全く同一の原理に基づ
いて偏波面を回転する機能を半導体で作製し、半導体光
増幅器に集積化している。但し、光増幅器自体を反射型
で使用するため、この波長板の場所を2回通過する。し
たがって、波長板としてはλ/2板の半分に相当するλ
/4板で十分となる。入射光は増幅領域を通過後に波長
板領域を通過し、端面で反射されて波長板部を再び通過
する際には、偏波が90°回転する。したがって、どの
入射偏波に対しても必ずTE(横)偏波利得とTM
(縦)偏波利得とを1回ずつもらうことができるため、
全体として偏波無依存化が可能となる。
達したとき、直交する二方向の波の間に位相差が生じて
はならない(直線偏波でないといけない。)。そのた
め、光増幅器領域における導波路は光学的に等方でなけ
ればならない。
を図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
1の実施の形態にかかる半導体偏波回転素子の斜視図で
ある。図2(a)は図1の波長板の機能を有する領域の
拡大図であり、図2(b)はその側面断面図であり、図
3は領域Bにおける断面図である。ここで、符号11は
InP基板、12はInP埋め込み層、21はバンドギ
ャップ波長1.3 μm帯のInGaAsP導波層(第1の
導波路)、22はバンドギャップ波長1.1 μm帯のIn
GaAsP導波層(第2の導波路)を各々図示する。
半導体光増幅器の一経路当たりの増幅利得として、TE
(横)偏波をGTE、TM(縦)偏波をGTMとする。x方
向に電界成分を有するTE偏波光が入射された状態で
は、先ずGTEの利得を光増幅器領域でもらう。入射光が
λ/4板領域に入ると、領域Aを入射してきた光はTE
偏波を保持したまま領域Bに侵入する。この領域Bでは
結晶の主軸(二つの導波路を結ぶ線)が図3に示される
ように、第1の導波路21の光の主軸(x軸)と直交す
る方向と第1の導波路21と第2の導波路22とを結ぶ
軸とのなす角度(θ)が45°ずれていることになる。
領域Bにおける固有な導波モードの有する最低次から数
えて二つの等価屈折率をn1 及びn2 ((n1 >n2 )
としてその長さLを、下記数式に設定することで、先に
述べたλ/2板の原理に基づいて反射された光が領域B
の入口で偏波が90°回転してTM偏波となって出射さ
れることになる。
の利得を受け、TM偏波光として戻る際にGTMの利得を
受ける。すなわち、全体として(GTE+GTM)の利得を
もらって出射される。
も同様である。すなわち、TM偏波光として行きにGTM
の利得を受け、波長板領域で偏波が90°回転してTE
偏波光として戻る際にGTEの利得を受ける。すなわち、
全体として(GTE+GTM)の利得をもらって出射され
る。
(TE利得とTM利得を一回ずつ)を得ることになり、
偏波依存性を解消することができる。実際には、加工精
度の問題により、波長1.55μmの入射光に対して83度
の偏波回転を実現した。
行速度がx方向とy方向とで異なると、進行した波が光
増幅器領域とλ/4板領域との境界に達したとき、二方
向の波の間に位相差が生じるため、直線偏波にならな
い。そのため、λ/4板領域で所望の効果が得られな
い。よって、第1の導波路21は光学的に等方でなけれ
ばならない。
空中で光の波長及び物質の長さをそれぞれλ及びLで表
すとする。屈折率nの媒質中では光学的波長や光学的長
さはλ/n及びnLになる。そのため、図4(a)に示
すように、真空中では正方形状でないと、等方ではない
が、媒質中では図4(b)に示すように、上下左右を異
なった材質(nC1, nC2, nC2, nC1)で囲むことによ
り、ほぼ等方な状況を実現することができる。具体的に
は、半導体光増幅器の偏波依存性はx方向とy方向とで
閉じ込め係数の相違が原因で起こる。そこで、作製精度
の問題から長方形状(横長)でも、活性層部を縦方向に
三層(LOC)構成とすることで、偏波無依存化が可能
となる。
の実施の形態にかかる、半導体偏波回転素子の側面断面
図である。図2の構造に対して、上下に電極31,32
を設けていることが第1の実施の形態と異なる。これら
二つの電極31,32を用いて電流を注入することにい
より導波層21,22の屈折率を変化することができる
ため、トリミングが可能となる。
精度を向上でき、波長1.55μmの入射光に対して85度
の偏波回転を実現した。この場合、電極は領域Bだけに
することも可能である。また各領域に電極を設け、領域
間で電気分離を行うことも可能である。さらに、導波層
21,22の少なくとも一方にだけ電流注入できるよう
に電極を部分的に設けることも可能である。
ことも可能であるし、導波層部を導波層よりもバンドギ
ャップ波長の短い組成で挟んだSCH構造を採用するこ
とも可能である。
InGaAsP材料系について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、他の材料を用いることに
よっても、同様な効果を得ることができる。また、ドー
ピング層等も任意である。
どちらが左右,上下であっても構わず、図3に示すよう
に、なす角θが45°であることのみ重要である。
を実施の形態では例にして説明したが、組成の同じもの
を用いて、寸法を調節することも可能である。
ことも可能であるし、導波層部を導波層よりもバンドギ
ャップ波長の短い、組成で挟んだSCH構造を採用する
ことも可能である。
は導波層21と導波層22の両方をバンドギャップ波長
1.55μm帯のInGaAsP導波層とすれば、電流注入
により光増幅器として動作させることができる。
に、本発明の半導体光増幅器では、半導体基板上に作製
された埋め込み構造を有した半導体光増幅器の一方側端
面に埋め込み導波路が集積接続されており、その埋め込
み導波路は二つの導波路(第1の導波路,第2の導波
路)から構成され、第1の導波路(長さ:L1 )は半導
体光増幅器の活性層と集積され、第2の導波路(長さ:
L2 ,L2 ≦L1 )は第1の導波路と平行に位置し、二
つの導波路の中心を結ぶ直線と基板に平行な直線とのな
す角を45°に設定してあり、二つの導波路が有する固
有な導波モードの最低次から数えて2つの等価屈折率を
n1 及びn2 (n1 >n2 )とすると、第2の導波路の
長さL2 が式(1)で定義されていることを特徴とし、
さらには、第1の導波路及び第2の導波路の少なくとも
どちらか一方に電流注入を可能とする電極構造が設置さ
れているようにしたので、半導体光増幅器の偏波依存性
の解消に有効な偏波制御デバイスを実現することができ
る。
子の斜視図である。
大図であり、(b)はその側面図である。
子の側面断面図である。
層(第1の導波路) 22 バンドギャップ波長1.3 μm帯のInGaAsP
層(第2の導波路) 31,32 電極
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に作製された埋め込み構造
を有した半導体光増幅器の一方側端面に埋め込み導波路
が集積接続されており、 該埋め込み導波路は二つの第1の導波路と第2の導波路
とから構成され、第1の導波路(長さ:L1 )は半導体
光増幅器の活性層と集積され、第2の導波路(長さ:L
2 ,L2 ≦L1 )は第1の導波路の導波方向と平行に位
置し、 二つの導波路の中心を結ぶ直線と基板に平行な直線との
なす角を45°に設定してあり、 二つの導波路が有する固有な導波モードの最低次から数
えて2つの等価屈折率をn1 及びn2 (n1 >n2 )と
すると、 第2の導波路の長さL2 が式で定義されていることを特
徴とする波長板集積型偏波無依存半導体増幅器。 【数1】 - 【請求項2】 請求項1において、 第1の導波路の形状が光学的に等方であることを特徴と
する波長板集積型偏波無依存半導体増幅器。 - 【請求項3】 請求項1において、 第1の導波路及び第2の導波路の少なくとも何れか一方
に電流注入を可能とすることを特徴とする波長板集積型
偏波無依存半導体増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17946897A JP3393533B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 波長板集積型偏波無依存半導体増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17946897A JP3393533B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 波長板集積型偏波無依存半導体増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1126882A JPH1126882A (ja) | 1999-01-29 |
JP3393533B2 true JP3393533B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=16066384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17946897A Expired - Lifetime JP3393533B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 波長板集積型偏波無依存半導体増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3393533B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2380374A1 (en) * | 1999-09-28 | 2001-04-05 | Gregory A. Fish | Integrated wavelength tunable single and two-stage all-optical wavelength converter |
JP6226427B2 (ja) * | 2014-05-15 | 2017-11-08 | 日本電信電話株式会社 | 偏波回転素子 |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP17946897A patent/JP3393533B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1126882A (ja) | 1999-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3054707B1 (ja) | 光アイソレ―タ | |
US5598492A (en) | Metal-ferromagnetic optical waveguide isolator | |
JP3070016B2 (ja) | 光導波路デバイス | |
JP2812293B2 (ja) | 導波路型光アイソレ−タ | |
US7085453B2 (en) | Optical functional device and optical module | |
US7065265B2 (en) | Ferromagnetic-semiconductor composite isolator and method | |
Takenaka et al. | Proposal of a novel semiconductor optical waveguide isolator | |
JP3407046B1 (ja) | 干渉計型光アイソレータ及び光サーキュレータ | |
JP3393533B2 (ja) | 波長板集積型偏波無依存半導体増幅器 | |
JPH02226232A (ja) | 方向性結合器型光スイッチ | |
JP3393531B2 (ja) | 波長板型半導体偏波制御デバイス | |
JP2856525B2 (ja) | 光導波路型偏光子 | |
JP2807355B2 (ja) | 半導体光スイッチ素子 | |
JP3485292B2 (ja) | トレンチ型半導体偏波回転素子 | |
JP2821349B2 (ja) | 光導波路デバイス | |
JP3488628B2 (ja) | 高速偏波切り替え装置 | |
JPH04293004A (ja) | アイソレータ機能を有する光導波路 | |
JP2760276B2 (ja) | 選択成長導波型光制御素子 | |
JP2907890B2 (ja) | 光変調器 | |
JP2807354B2 (ja) | 半導体光スイッチ素子 | |
JP3535017B2 (ja) | 偏波回転装置 | |
CN115933062A (zh) | 一种全偏振光隔离器 | |
JPH06265833A (ja) | 波長フィルタ | |
JP2666321B2 (ja) | 光導波路型光方向性結合器 | |
JPH1073790A (ja) | 光変調器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030107 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080131 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090131 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090131 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100131 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110131 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120131 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130131 Year of fee payment: 10 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |