JP4457000B2 - 光増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば制御光の注入によって信号光に対する利得を制御しうる半導体光増幅装置に用いて好適の光増幅装置に関する。

近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、大容量で高速なフォトニックネットワークの適用範囲は加入者に身近なメトロ・アクセス系へも広がっている。メトロ・アクセス系に適用されるフォトニックネットワークは、光アドドロップマルチプレクサ(ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexer)等を用いた柔軟なネットワーク構成となっている。
このようなネットワークにおいて用いられる光増幅器には、多重される波長の数の変動や入力される光の強度の変動に対して、高速な利得制御が可能で、常に一定の光出力が得られる機能（レベル制御機能）が求められている。

レベル制御機能を持つ光増幅器としては、例えば図８に示すように、３ｄＢカプラ１０７，１０８を含むマッハツェンダ干渉器１００の両アーム１０１，１０２内に、それぞれ、半導体光増幅器(ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifier)１０３，１０４を設け、干渉器１００外部に制御用ＳＯＡ１０５を集積した構成の光増幅器が提案されている（例えば特許文献１参照）。

この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器１００の両アーム１０１，１０２内に配置されたＳＯＡ１０３，１０４によって信号光が増幅されるようになっている。さらに、素子内に信号光の光路と交差するように発振光（制御光）の光路を設け、発振光の光路上に、フィードバック機構として０．１％程度の反射率を有する反射防止膜（反射ミラー）１０６及びＳＯＡ等の利得媒質を配置することで、発振光が素子内でレーザ発振するようにしている。なお、フィードバック機構としては、このほか、回折格子やループ導波路等も開示されている。この場合、アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４も発振光のレーザ発振に寄与し、信号光に対する利得が発振光の発振閾値での利得（閾値利得）に一定保持（クランプ）されることになる。そして、この光増幅器では、干渉器外部に配置された制御用ＳＯＡ１０５の利得を調整することで、両アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４の閾値利得を変化させて、光増幅器の利得制御を行なうようにしている。
特開２００３−１７９２８９号公報

ところで、フォトニックネットワークで用いられる光増幅器には、信号光の偏波状態によって利得が変化しない偏波無依存な増幅特性が求められる。
上述の従来提案されている光増幅器（図８参照）では、アーム内のＳＯＡに偏波無依存型のＳＯＡを用いることで、信号光に対して偏波無依存な増幅特性を実現することができる。

また、上述の従来提案されている光増幅器（図８参照）では、アーム内に配置されるＳＯＡと干渉器外部に配置される制御用ＳＯＡとを、共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、干渉器外部の制御用ＳＯＡも偏波無依存な増幅特性を持つことになる。
しかしながら、上述の従来提案されている光増幅器（図８参照）では、偏波無依存な増幅特性を持つ制御用ＳＯＡを用い、発振を利用して利得が一定値になるようにしているため、制御用ＳＯＡに対する注入電流（制御電流）を変化させることによって利得制御を行なう際に、発振状態の制御光（発振光）にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得（光利得）が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。

ところで、レベル制御機能を持った光増幅器としては、例えば図９に示すように、３ｄＢカプラ１１６，１１７を含むマッハツェンダ干渉器１１０の両アーム１１１，１１２内に、それぞれ、ＳＯＡ１１３，１１４を設け、干渉器１１０外部に制御用レーザ光源としてＤＦＢレーザ１１５を集積した構成も提案されている（例えば特願２００４−５０８５３８号参照）。なお、この光増幅器の端面には無反射コーティング（反射率＜０．００１％）が施され、無反射コート膜１１８，１１９が形成されている。

この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器１１０の両アーム１１１，１１２内に配置されたＳＯＡ１１３，１１４によって信号光が増幅されるようになっている。一方、干渉器１１０外部に配置されたＤＦＢレーザ１１５から出射された制御光は、両ＳＯＡ１１３，１１４に入射され、増幅されて、素子内を信号光と対角方向に導波されるようになっている。そして、ＤＦＢレーザ１１５から出射される制御光のパワーを調整することにより、制御光と信号光との間の相互利得変調効果によって、光増幅器の利得制御を行なうようになっている。

しかしながら、このような構成の光増幅器でも、上述の光増幅器（図８参照）と同様の課題がある。つまり、このような構成の光増幅器でも、ＤＦＢレーザ１１５をＳＯＡ１１３，１１４と共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、ＤＦＢレーザ１１５もＳＯＡと同様に偏波無依存な増幅特性を有するものとなる。また、発振を利用して利得が一定値になるようにする。この場合、ＤＦＢレーザ１１５に対する注入電流（制御電流）を変化させて制御光のパワーを調整して利得制御を行なう際に、発振状態の制御光にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる［図１０参照］。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得（光利得）が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるようにした、光増幅装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の光増幅装置は、入力側カプラと、出力側カプラと、入力側カプラと出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成される対称マッハツェンダ干渉器と、一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、制御光を出力する制御光用光源とを備え、第１及び第２光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαＬが０．１５以上になるように構成されることを特徴としている。

また、本発明の光増幅装置は、入力側カプラと、出力側カプラと、入力側カプラと出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成される対称マッハツェンダ干渉器と、一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、制御光を出力する制御光用光源とを備え、第１及び第２光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであることを特徴としている。

したがって、本発明によれば、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光増幅装置について説明する。
本実施形態にかかる光増幅装置（光増幅素子）は、対称マッハツェンダ干渉器のアーム内に偏波無依存な特性を有する光増幅器を設ける一方、干渉器外部に偏波間利得差又は偏波間損失差を持つ制御光用光源を設けるようにすることで、制御光の偏波間モードホッピングが生じないようにし、ひいては、偏波間モードホッピングに起因したキンクの発生を防止するものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置について、図１（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。

本光増幅装置は、制御光の注入による利得制御機能を有する半導体光増幅装置であって、図１（ａ）に示すように、対称マッハツェンダ干渉器１と、信号光を増幅する２つの半導体光増幅器（ＳＯＡ；第１及び第２光増幅器）２，３と、制御光を出力するＤＦＢレーザ（制御光用光源；制御用レーザ光源）４と、ＤＦＢ(Distributed Feed Back；分布帰還型)レーザ４から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路５とを、同一半導体基板６上にモノリシックに集積されて構成される。

また、本実施形態では、素子５０の両端面（信号光入力側及び信号光出力側の端面）５０Ａ，５０Ｂは、いずれも無反射コーティングが施されている。つまり、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂには、図１（ａ）に示すように、いずれも無反射コート膜７，８（反射率Ｒ；Ｒ＜０．００１％）が形成されている。
ここで、対称マッハツェンダ干渉器１は、図１（ａ）に示すように、２つの３ｄＢカプラ９，１０と、これらの３ｄＢカプラ９，１０に接続され、同一光路長を有する一対のアーム１１，１２とから構成され、対称構造になっている。なお、２つの３ｄＢカプラのうち、信号光の入力側に設けられる方を入力側３ｄＢカプラ（入力側カプラ）９といい、信号光の出力側に設けられる方を出力側３ｄＢカプラ（出力側カプラ）１０という。

そして、一対のアーム１１，１２内には、図１（ａ）に示すように、それぞれ、偏波無依存型のＳＯＡ２，３が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の内部に２つの偏波無依存な特性を有するＳＯＡ２，３が配置されている。これらのＳＯＡ２，３は同一の長さ（同一ＳＯＡ長）を有するものとして構成される。
また、対称マッハツェンダ干渉器１には、図１（ａ）に示すように、信号光を入力する入力導波路１３及び信号光を出力する出力導波路１４がそれぞれ接続されている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の入力側３ｄＢカプラ９には、入力導波路１３が接続されており、対称マッハツェンダ干渉器１の出力側３ｄＢカプラ１０には、出力導波路１４が接続されている。そして、対称マッハツェンダ干渉器１では、両アーム１１，１２で位相条件が合っているため（機能的に対称）、入力導波路１３から入力された信号光は、対称な位置に設けられている出力導波路１４から出力されるようになっている。

さらに、対称マッハツェンダ干渉器１には、図１（ａ）に示すように、制御光用導波路５が接続されている。この制御光用導波路５は、図１（ａ）に示すように、入力側３ｄＢカプラ９に接続される導波路部分（入力側部分）５Ａと、出力側３ｄＢカプラ１０に接続される導波路部分（出力側部分）５Ｂとを有する。そして、制御光は、出力側部分５Ｂから入力され、対称な位置に設けられている入力側部分５Ａから出力されるようになっている。ここでは、制御光は、入力光に対して逆方向に伝搬するようになっており、信号光が伝搬する経路（光路）と制御光が伝搬する経路（光路）とは互いに交差している。

また、制御光用導波路５の入力側部分５Ａは、素子５０の信号光入力側の端面５０Ａに達しており、制御光用導波路５の出力側部分５Ｂは、素子５０の信号出力側の端面５０Ｂに達している。上述のように、素子５０の端面５０Ａ，５０Ｂには、いずれも無反射コート膜７，８が形成されているため、制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）の両端面には無反射コート膜７，８が形成されていることになる。

そして、制御光用導波路５の出力側３ｄＢカプラ１０に接続される導波路部分５Ｂには、制御光用光源としてレーザ発振を用いるＤＦＢレーザ４が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の外部にＤＦＢレーザ４が配置されている。
ＤＦＢレーザ４が発する制御光は、アーム１１，１２内のＳＯＡ２，３に入射すると、信号光との間で相互利得変調効果が生じる。これを利用することでＳＯＡ２，３による信号光の利得を抑圧することができる。

したがって、ＤＦＢレーザ４への注入電流制御等によってＳＯＡ２，３に入射する制御光の光量を変化させることで、ＳＯＡ２，３の利得制御が可能になる。
ところで、本実施形態では、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、ＳＯＡ２，３を、歪バルク構造の歪バルク活性層２５(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)を持つものとして構成している。つまり、ＳＯＡ２，３を、偏波無依存な特性を有する偏波無依存型の光増幅器としている。

ここで、偏波無依存型のＳＯＡ２，３とは、偏波間利得差ΔＧ（ｄＢ）が所定値（例えば２ｄＢ）よりも小さい（例えばΔＧ＜２ｄＢ；数ｄＢ以内）ものをいう。
一方、ＤＦＢレーザ４は、歪多重量子井戸（ＭＱＷ:Multiple Quantum Well）構造の歪ＭＱＷ活性層２８(例えば歪量＋０．８％；例えば厚さ５０ｎｍ)を持つものとして構成している。これは、歪ＭＱＷ構造の設計によって意図的に大きな偏波間利得差をつけることを可能とするためである。なお、歪ＭＱＷ活性層２８は、例えばＩｎＧａＡｓＰ系の材料により形成すれば良いが、他の材料を用いても良い。

これにより、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４を、所定の偏波間利得差を持つものとして構成している。ここで、ＤＦＢレーザ４の長さ（共振器長）をＬとし、偏波間材料利得差をΔα（α_TE−α_TM；単位ｃｍ^-1）とすると、ＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差はΔαＬ（＝α_TEＬ−α_TMＬ）で表すことができる。ここでは、ＤＦＢレーザ４での偏波間モードホッピングを回避するために、ＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差ΔαＬが所定値（およそ０．１５）以上（ΔαＬ≧０．１５）になるようにしている。なお、歪ＭＱＷ活性層２８の材料や層構造の選択によって、偏波間利得差を任意に設定することができる。

例えば、図２は、ＤＦＢレーザ４の長さ（共振器長）Ｌを３００μｍとした場合のＴＥモードの利得α_TEＬと、ＴＭモードの利得α_TMＬとの間の利得差ΔαＬ（＝α_TEＬ−α_TMＬ）（共振器長で規格化したもの）を示している。
図２中、点Ａは、ＤＦＢレーザ４の活性層を歪ＭＱＷ構造（歪量＋０．８％）とした場合の利得差ΔαＬを示しており、点Ｂは、ＤＦＢレーザ４の活性層を歪バルク活性層（歪量−０．２４％）とした場合の利得差ΔαＬを示している。

図２中、点Ｂで示すように、ＤＦＢレーザ４の活性層を歪バルク活性層（歪量−０．２４％）とした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαＬはほぼ０であったのに対し、図２中、点Ａで示すように、ＤＦＢレーザ４の活性層を歪ＭＱＷ活性層（歪量＋０．８％）とした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαＬは約１．７程度になり、大きな偏波間利得差が得られることがわかる。

本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層（利得媒質）とＤＦＢレーザ４の活性層（利得媒質）とで、その構造を互いに異なるものとしている。このため、厚さや歪量も互いに異なるものとなっている。なお、材料は互いに異なるものとしても良いし、同じものにしても良い。
なお、ＳＯＡ２，３の活性層（利得媒質）とＤＦＢレーザ４の活性層（利得媒質）とで、その構造を同じにし（例えば双方ともに歪バルク構造とし）、互いに異なる材料を用いる（例えばＳＯＡ２，３の活性層にＩｎＧａＡｓを用い、ＤＦＢレーザ４の活性層にＩｎＧａＡｓＰを用いる）ようにしても、所定の偏波間利得差を得ることができる。

ここで、上述のＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧと、ＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差ΔαＬとの関係について説明する。
ＳＯＡ２，３とＤＦＢレーザ４とが、偏波間材料利得差Δα（α_TE−α_TM；単位ｃｍ^-1）の共通の活性層を持つ場合、ＳＯＡ２，３の長さをＬ_SOA（ｃｍ）とし、ＤＦＢレーザ４の長さをＬ_DFB（ｃｍ）とすると、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧ及びＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差ΔαＬは、それぞれ、次式により表すことができる。

ΔＧ＝４．３４＊（Ｌ_SOA／Ｌ_DFB）＊ΔαＬ_DFB
ΔαＬ＝ΔαＬ_DFB
これらの式からわかるように、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧは、活性層の規格化偏波間利得差ΔαＬ_DFB以外に、ＳＯＡ２，３の長さＬ_SOAとＤＦＢレーザ４の長さＬ_DFBとの比（Ｌ_SOA／Ｌ_DFB）が関係する。

ここで、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧは最終的なデバイスの特性を左右するため、活性層構造のみでなく、ＳＯＡ２，３の長さＬ_SOAやＤＦＢレーザ４の長さＬ_DFBを含めたトータルな設計として、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧが例えば２ｄＢよりも小さくなる（ΔＧ＜２ｄＢ）ようにする必要がある。
例えば、ＳＯＡ２，３とＤＦＢレーザ４とで共通の活性層を持つ場合に、一般的な長さとして、Ｌ_DFB＝０．０３ｃｍ，Ｌ_SOA＝０．１５ｃｍとし（この場合、ＳＯＡ２，３の長さがＤＦＢレーザ４の長さの数倍程度になる）、ＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差ΔαＬが０．１５以上（ΔαＬ≧０．１５）になるようにすると、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧは３．３ｄＢよりも大きく（ΔＧ＞３．３ｄＢ）なってしまい、偏波無依存な特性が得られない。もちろん、ＳＯＡ２，３の長さを極端に短くすれば、ＳＯＡ２，３の偏波間利得差ΔＧを２ｄＢよりも小さく（ΔＧ＜２ｄＢ）することができるが、この場合、ＳＯＡ２，３の光利得がかなり小さくなってしまうため、現実的ではない。

そこで、上述のように、偏波無依存な特性を持つＳＯＡ２，３を、偏波間利得差ΔＧ（ｄＢ）が所定値（例えば２ｄＢ）よりも小さい（例えばΔＧ＜２ｄＢ；数ｄＢ以内）ものと規定している。
一方、偏波間利得差を持つＤＦＢレーザ４を、規格化された偏波間利得差ΔαＬが所定値（例えば０．１５）以上のもの（ΔαＬ≧０．１５）と規定している。

このように、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４を所定値（例えば０．１５）以上の偏波間利得差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４によって安定した単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図１（ｂ）〜（ｄ）を適宜参照しながら説明する。

ここで、図１（ｂ）はＳＯＡ２，３の断面構造を示しており、図１（ｃ）はＤＦＢレーザ４の断面構造を示しており、図１（ｄ）は光導波路の断面構造を示している。
まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）２０上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１（例えば厚さ１μｍ以下)、回折格子層（ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ６０ｎｍ）２２、ｎ−ＩｎＰキャップ層（例えば厚さ１０ｎｍ）２３を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて形成する。

次に、全面にＳｉＯ₂膜を形成し、その上にレジストを塗布した後、電子ビーム（ＥＢ）露光によってＤＦＢレーザ４の領域［図１（ａ）参照］のみに回折格子パターン（例えば周期２３６ｎｍ）を描画してパターニングし、ＳｉＯ₂マスクを形成する。次いで、例えばＲＩＥ法等のドライエッチングによって、例えば深さ６０ｎｍの回折格子を形成する。そして、ＳｉＯ₂マスクを除去した後、形成された回折格子はｎ−ＩｎＰで埋め込む。この部分はｎ−ＩｎＰキャップ層２３の一部となる。これにより、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２２のＤＦＢレーザ４の領域［図１（ａ）参照］のみに回折格子が形成されることになる。

次に、図１（ｂ）に示すように、下側ＳＣＨ層２４（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）、歪バルク活性層２５(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２６(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて、ＳＯＡ２，３を構成する活性層を含む積層構造を形成する。

次いで、ＳＯＡ２，３の領域［図１（ａ）参照］のみにＳｉＯ₂マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰキャップ層２３に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２７から下側ＳＣＨ層２４まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。
そして、除去した領域には、図１（ｃ）に示すように、下側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、歪ＭＱＷ活性層２８(例えば発光波長１．５８μｍ；例えば歪量＋０．８％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２６(ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えばＭＯＶＰＥ法でバットジョイント成長させて、ＤＦＢレーザ４を構成する活性層を含む積層構造を形成する。

このように、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層を含む積層構造とは別に、ＤＦＢレーザ４の活性層を含む積層構造を形成するようにしている。つまり、ＳＯＡ２，３の利得媒質とＤＦＢレーザ４の利得媒質とをそれぞれ独立に（別々に）形成するようにしている。
次に、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域［図１（ａ）参照］のみにＳｉＯ₂マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰキャップ層２３に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２７から下側ＳＣＨ層２４まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。

次いで、図１（ｄ）に示すように、導波路層２９（ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．３μｍ；例えば厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３５０ｎｍ）を、例えばＭＯＶＰＥ法などでバットジョイント成長させて、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域に連なる領域に、対称マッハツェンダ干渉器１の２つのアーム１１，１２、制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）、入力導波路１３及び出力導波路１４の光導波路を構成する積層構造を形成する。

次に、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域、及び、光導波路領域にＳｉＯ₂マスクを形成し、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching）法（誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング法）等のドライエッチングにより、例えば高さ１．５μｍ、幅１．５μｍの導波路メサ構造を形成する［図１（ａ）〜（ｄ）参照］。

次いで、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、メサ構造の両側方に、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層（第１電流ブロック層）３０、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（第２電流ブロック層）３１を、例えばＭＯＶＰＥ法等で成長させ、電流狭窄構造を形成する。
そして、ＳｉＯ₂マスクを除去した後、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、上部にｐ−ＩｎＰクラッド層３２（例えば厚さ３μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３（例えば発光波長１．３μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）を成長させて、エピタキシャル成長が完了する。

このようにしてエピタキシャル成長を完了したウエハは、図示しないが、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域のみを残してＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３が除去され、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３の表面と、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面とに電極が形成される。
さらに、劈開後、図１（ａ）に示すように、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂに、無反射コーティングが施されて、無反射コート膜７，８が形成される。

このようにして作製された素子５０では、図１（ａ）に示すように、信号光入力ポートから入力導波路１３に信号光が入力され、出力導波路１４を介して信号光出力ポートから出力されることになる。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、偏波無依存な信号光増幅特性を実現しながら、連続的で安定な利得制御を実現することができるという利点がある。

つまり、本光増幅装置によれば、対称マッハツェンダ干渉器１のアーム１１，１２に偏波無依存型のＳＯＡ２，３が設けられているため、偏波無依存な信号光増幅特性を実現することができ、また、所定値以上の偏波間利得差を持つＤＦＢレーザ４を制御光用光源としているため、モードホッピングが生じるのを防止することができ、ひいては、モードホッピングに起因するキンクの発生を防止することができる。この結果、光増幅装置の他の特性を劣化させることなく、偏波無依存で、制御電流に対して光利得（ＳＯＡによる光利得）が滑らかに変化する連続的な利得制御が可能になり［図３参照］、高性能な光増幅装置を実現することができることになる。また、制御回路が複雑化するのを防止することもできる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置及びその製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる光増幅装置は、上述の第１実施形態のものとＤＦＢレーザの構造が異なる。つまり、上述の第１実施形態では、ＤＦＢレーザの活性層を歪ＭＱＷ構造とし、アーム内のＳＯＡの構造と異なる構造にしているのに対し、本実施形態では、図４に示すように、ＤＦＢレーザ４の活性層４０を歪バルク構造（歪バルク活性層）とし、アーム１１，１２内のＳＯＡ２，３の構造と同じものとした上で、これらの厚さを変えている点が異なる。

なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同一である。また、図４中、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
本実施形態では、上述の第１実施形態のもの［図１（ｂ）参照］と同様に、ＳＯＡ２，３を、歪バルク構造の歪バルク活性層２５(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)を持つものとして構成している。つまり、ＳＯＡ２，３を、偏波無依存な特性を有する偏波無依存型の光増幅器としている。

ここで、偏波無依存型のＳＯＡ２，３とは、偏波間利得差ΔＧ（ｄＢ）が所定値（例えば２ｄＢ）よりも小さい（例えばΔＧ＜２ｄＢ；数ｄＢ以内）ものをいう。
一方、ＤＦＢレーザ４は、歪バルク構造の歪バルク活性層４０(ＩｎＧａＡｓ層；例えば厚さ１５０ｎｍ)を持つものとして構成している。
ここでは、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さが、ＳＯＡ２，３の活性層２５の厚さよりも厚くなるようにしている。

ここで、偏波無依存型のＳＯＡ２，３の活性層２５の厚さに対して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを変えるには、例えば選択成長技術を用いれば良い。つまり、ＤＦＢレーザ４の活性層４０を形成する際に、例えば図５に示すように、活性層４０を形成する領域の周辺に、選択成長用マスク（例えばＳｉＯ₂マスク）４１を形成した上で、ＳＯＡ２，３の活性層２５とＤＦＢレーザ４の活性層４０とを同時成長させるようにすれば、ＳＯＡ２，３の活性層２５の厚さに対して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを厚くすることができる。ここでは、ＳｉＯ₂マスク４１は、活性層４０の領域に約２０μｍ幅の開口部４１Ａを有し、この開口部４１Ａの両側に約８０μｍの幅を持つものとしている。なお、図５中、点線はＤＦＢレーザ４の活性層４０を含む導波路を示している。

なお、ここでは、実用性を考慮して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを厚くしているが、これに限られるものではなく、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを薄くしても良い。要するに、偏波無依存な光利得が得られる偏波無依存型のＳＯＡ２，３の活性層２５の厚さに対して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを変えれば良い。
このように、偏波無依存型のＳＯＡ２，３の活性層２５の厚さに対して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを変えると、偏波モード間で光閉じ込め係数に差が生じ（例えば膜厚が厚くなると、ＴＭモードの光閉じ込め係数が大きくなり、光閉じ込めが強くなる）、これに起因して、両偏波モード間で利得差が生じることになる。

これを利用して、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを変えることにより、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４が、所定の偏波間利得差を持つようにしている。ここでは、ＤＦＢレーザ４での偏波間モードホッピングを回避するために、ＤＦＢレーザ４の規格化された偏波間利得差ΔαＬが所定値（例えばおよそ０．１５）以上（ΔαＬ≧０．１５）になるようにしている。なお、歪バルク活性層４０の厚さを変えることによって、偏波間利得差を任意に設定することができる。

例えば、図６は、ＤＦＢレーザ４の長さ（共振器長）Ｌを３００μｍとした場合のＴＥモードの利得α_TEＬと、ＴＭモードの利得α_TMＬとの間の利得差ΔαＬ（＝α_TEＬ−α_TMＬ）（共振器長で規格化したもの）を示している。
図６中、点Ａは、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを１５０ｎｍとした場合の利得差ΔαＬを示しており、点Ｂは、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを５０ｎｍとした場合の利得差ΔαＬを示している。

図６中、点Ｂで示すように、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを５０ｎｍとした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαＬはほぼ０であったのに対し、図６中、点Ａで示すように、ＤＦＢレーザ４の活性層４０の厚さを１５０ｎｍとした場合は、両偏波モード間の利得差ΔαＬは約０．４５程度になり、大きな偏波間利得差が得られることがわかる。
このように、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層（利得媒質）とＤＦＢレーザ４の活性層（利得媒質）とで、その構造及び材料は同じにするものの、その厚さを互いに異なるものとしている。なお、選択成長技術を用いた場合、活性層の厚さと歪量には所定の相関関係（例えば、Ｉｎ_1-XＧａ_XＡｓの選択成長では厚さが厚くなると、歪量は圧縮歪み方向に大きくなる）があるため、厚さを互いに異なるものとするというのを、歪量を互いに異なるものとすると規定することもできる。

このように、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４を所定値（例えば０．１５）以上の偏波間利得差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのＤＦＢレーザ４によって安定した単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図４を適宜参照しながら説明する。なお、図４は、ＤＦＢレーザ４の断面構造を示している。

まず、上述の第１実施形態と同様にして、回折格子を形成し、形成された回折格子をｎ−ＩｎＰで埋め込む。
次に、ＤＦＢレーザ４の領域［図１（ａ）参照］の周辺に、例えば図５に示すように、活性層４０の領域に約２０μｍの開口部４１Ａを有し、この開口部４１Ａの両側に約８０μｍの幅を持つ選択成長用マスク（例えばＳｉＯ₂マスク）４１を形成する。

そして、この状態で、下側ＳＣＨ層２４（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）、歪バルク活性層２５(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２６(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて、ＳＯＡ２，３を構成する活性層を含む積層構造を形成する［図１（ｂ）参照］。

本実施形態では、ＳＯＡ２，３の積層構造と、ＤＦＢレーザ４の積層構造とは、活性層の厚さを除いて同一であるため、このＳＯＡ２，３の積層構造が形成されるのと同時に、選択成長技術を用いて、図４に示すように、ＤＦＢレーザ４の積層構造も形成される。
この場合、上述のように、ＤＦＢレーザ４の領域の周辺には選択成長用マスク４１が形成されているため、ＤＦＢレーザ４を構成する各層の厚さが、ＳＯＡ２，３を構成する各層の厚さよりも厚くなる。特に、ＤＦＢレーザ４の歪バルク活性層４０(ＩｎＧａＡｓ層)の厚さは例えば１５０ｎｍ程度となり、５０ｎｍ程度の厚さを持つＳＯＡ２，３の歪バルク活性層２５よりも厚くなる。

このように、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層を含む積層構造と、ＤＦＢレーザ４の活性層を含む積層構造とを選択成長技術を用いて同時成長させて形成するようにしている。つまり、ＳＯＡ２，３の利得媒質とＤＦＢレーザ４の利得媒質とを同時に形成するようにしている。
次に、選択成長用マスク４１を除去した後、ＳＯＡ２，３及びＤＦＢレーザ４の領域［図１（ａ）参照］のみにＳｉＯ₂マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰキャップ層２３に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２７から下側ＳＣＨ層２４まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。

以後、上述の第１実施形態と同様の製造工程を経て、本実施形態にかかる光増幅装置が製造される。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用、効果がある。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかる光増幅装置及びその製造方法について、図７を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる光増幅装置は、上述の第１実施形態のものが制御光用光源としてＤＦＢレーザを設けているのに対し、制御光用光源としてレーザ発振を用いるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector；分布反射型）レーザを設けている点が異なる。
本実施形態では、制御用光源としてのＤＢＲレーザ６０は、アーム内のＳＯＡ２，３と同一の積層構造［図１（ｂ）参照］を有するものとして構成される。このため、ＤＢＲレーザ６０は、歪バルク構造の歪バルク活性層６１(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)を有するものとして構成される。

このＤＢＲレーザ６０は、図７に示すように、制御光用導波路５Ｂの一部として構成され、制御光用導波路５Ｂの端面に設けられる端面ミラー６１と回折格子６２とを反射機構として有するものとして構成される。
ここで、端面ミラー６１は、例えばエッチングによって、制御光用導波路５Ｂを含む領域であって、素子端面５０Ｂから所定間隔をあけた位置に穴部６１Ａを形成することによって作製されるエッチドミラーとして構成すれば良い。

ここでは、上述の第１実施形態のものと同様に、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂには無反射コーティングが施されるが、端面ミラー６１の端面にはコーティングは施されていないものとする。
この場合、端面ミラー６１の反射率は、ＴＭモードよりもＴＥモードの方が大きくなっている（ＴＥモード＞ＴＭモード）。つまり、端面ミラー６１で制御光が反射する際に受ける光損失は、ＴＥモードよりもＴＭモードの方が大きくなっている（ＴＥモード＜ＴＭモード）。このような端面ミラー６１の偏波間損失差を利用して、ＤＢＲレーザ６０を、所定の偏波間損失差を持つものとして構成している。

このように、制御光用光源としてのＤＢＲレーザ６０を所定の偏波間損失差を持つものとして構成すれば、利得制御動作時に、制御光用光源としてのＤＢＲレーザ６０によって安定したＴＥモードの単一モード発振が得られる一方、キンクのない連続的な利得制御を実現できるようになる。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同一である。また、図７中、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。

次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図７を適宜参照しながら説明する。
まず、上述の第１実施形態と同様に、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１、回折格子層２２、ｎ−ＩｎＰキャップ層２３を形成する。
次に、全面にＳｉＯ₂膜を形成し、その上にレジストを塗布した後、電子ビーム（ＥＢ）露光によってＤＢＲレーザ６０の領域の内側領域（対称マッハツェンダ干渉器１側の領域；回折格子領域）［図７参照］のみに回折格子パターン（例えば周期２３６ｎｍ）を描画してパターニングし、ＳｉＯ₂マスクを形成する。次いで、例えばＲＩＥ法等のドライエッチングによって、例えば深さ６０ｎｍの回折格子６２を形成する。そして、ＳｉＯ₂マスクを除去した後、形成された回折格子６２はｎ−ＩｎＰで埋め込まれ、この部分はｎ−ＩｎＰキャップ層２３の一部となる。これにより、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２２のＤＢＲレーザ６０の領域の内側領域［図７参照］のみに回折格子６２が形成されることになる。

次に、上述の第１実施形態［図１（ｂ）参照］と同様に、下側ＳＣＨ層２４（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）、歪バルク活性層２５(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２６(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて、ＳＯＡ２，３を構成する活性層を含む積層構造、及び、ＤＢＲレーザ６０を構成する活性層を含む積層構造を形成する。

このように、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層を含む積層構造と、ＤＢＲレーザ６０の活性層を含む積層構造とを同時成長させて形成するようにしている。つまり、ＳＯＡ２，３の利得媒質とＤＢＲレーザ６０の利得媒質とを同時に形成するようにしている。
次いで、上述の第１実施形態と同様に、ＳＯＡ２，３及びＤＢＲレーザ６０の領域［図７参照］のみにＳｉＯ₂マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰキャップ層２３に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２７から下側ＳＣＨ層２４まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。

次いで、上述の第１実施形態［図１（ｄ）参照］と同様に、導波路層２９（ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．３μｍ；例えば厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３５０ｎｍ）を、例えばＭＯＶＰＥ法などでバットジョイント成長させて、ＳＯＡ２，３及びＤＢＲレーザ６０の領域に連なる領域に、対称マッハツェンダ干渉器１の２つのアーム１１，１２、制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）、入力導波路１３及び出力導波路１４の光導波路を構成する積層構造を形成する。

以後、上述の第１実施形態と同様の製造工程を経て、ＳＯＡ２，３及びＤＢＲレーザ６０の領域のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３の表面と、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面とに電極が形成される。
その後、本実施形態では、ＤＢＲレーザ６０の領域の外側領域（素子端面５０Ｂ側の領域；端面ミラー領域）、即ち、素子端面５０Ｂから所定間隔をあけた位置であって、制御光用導波路５Ｂの上方領域に開口部を有するＳｉＯ₂マスク（絶縁体マスク）を形成する。次いで、図７に示すように、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ法等のドライエッチングによって、例えば深さ５μｍの穴部６１Ａを形成する。このようにして形成された穴部６１Ａの壁面が制御光用導波路５Ｂの端面となり、エッチドミラーとしての端面ミラー６１が形成される。

そして、劈開後、図１（ａ）に示すように、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂに、無反射コーティングが施されて、無反射コート膜７，８が形成され、本実施形態にかかる光増幅装置が製造される。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用、効果がある。

なお、上述の各実施形態にかかる光増幅装置の製造方法は、一例を示したものにすぎず、他の成長方法、プロセスを用いて製造しても良い。例えば選択成長技術を用いても良い。また、光増幅装置の層構造も、一例を示したものにすぎず、他の層構造であっても良い。例えば、上述の各実施形態では、光増幅装置をＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料によって構成しているが、ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＰ系材料などの他の材料を用いても良い。また、例えばｐ型基板や半絶縁性基板上に、他の構成の積層構造を形成しても良い。

また、上述の各実施形態では、ＳＯＡ２，３、ＤＦＢレーザ４、及び、光導波路の導波路構造における電流狭窄構造を、埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）としているが、これに限られるものではなく、例えばハイメサ構造、リッジ構造、半絶縁性埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＢＨ構造，ＳＩ−ＰＢＨ構造）等の電流狭窄構造にしても良い。
また、上述の各実施形態では、増幅器の雑音増加を抑制するために、アーム内ＳＯＡ２，３に対し、信号光と制御光とを互いに逆方向へ向けて伝搬させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば信号光と制御光とを同方向へ向けて伝搬させるようにしても良い。この場合、制御光用光源を制御光用導波路５の入力側部分５Ａに設けるようにすれば良い。

また、上述の各実施形態では、マッハツェンダ干渉器として、同一のアーム長を持ち、同一のＳＯＡ長を持つ対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いているが、これに限られるものではない。例えば、異なるアーム長を持つ一対のアームを備える非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。また、例えば、ＳＯＡ２，３の長さが異なる（異なるＳＯＡ長を持つ）非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。この場合、アームの片側又は両側に位相調整器を配置するのが好ましい。なお、位相調整器は導波路の一部に電流を注入できるように電極を形成することで集積することができる。

なお、本発明は、上述した各実施形態やその他の欄に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
（付記１）
入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第１及び第２光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、所定の偏波間利得差又は偏波間損失差を持つものとして構成されることを特徴とする、光増幅装置。

（付記２）
前記第１及び第２光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、構造又は材料が異なるものとして構成されることを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記３）
前記第１及び第２光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、歪多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、付記２記載の光増幅装置。

（付記４）
前記第１及び第２光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、厚さ又は歪量が異なるものとして構成されることを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記５）
前記第１及び第２光増幅器と前記制御光用光源とが、いずれも歪バルク構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、付記４記載の光増幅装置。

（付記６）
前記制御光用光源が、レーザ発振を用いるレーザであることを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記７）
前記制御光用光源が、所定の偏波間利得差を有する分布帰還型レーザであることを特徴とする、付記６記載の光増幅装置。

（付記８）
前記制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであることを特徴とする、付記６記載の光増幅装置。
（付記９）
前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光増幅装置。

（付記１０）
前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第１及び第２光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置。
（付記１１）
入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
制御光を出力する制御光用光源とを備え、
前記第１及び第２光増幅器が、偏波間利得差ΔＧが２ｄＢよりも小さくなるように構成され、
前記制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαＬが０．１５以上になるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置の構成を示す模式図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はＳＯＡの構成を示す断面図であり、（ｃ）はＤＦＢレーザの構成を示す断面図であり、（ｄ）は光導波路の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置におけるＤＦＢレーザにおける偏波間利得差を説明するための図である。 本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置の効果を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置に含まれるＤＦＢレーザの構成を示す模式的断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置に含まれるＤＦＢレーザの活性層の形成方法を説明するための模式的平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置におけるＤＦＢレーザにおける偏波間利得差を説明するための図である。 本発明の第３実施形態にかかる光増幅装置の構成を示す模式的平面図である。 従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。 従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。 従来の光増幅装置の課題を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。

符号の説明

１ 対称マッハツェンダ干渉器
２，３ 半導体光増幅器（ＳＯＡ；第１及び第２光増幅器）
４ ＤＦＢレーザ（制御光用光源）
５ 制御光用導波路
６ 半導体基板
７，８ 無反射コート膜
９ 入力側３ｄＢカプラ（入力側カプラ）
１０ 出力側３ｄＢカプラ（出力側カプラ）
１１，１２ アーム
１３ 入力導波路
１４ 出力導波路
２０ ｎ型ＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）
２１ ｎ−ＩｎＰクラッド層
２２ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層
２３ ｎ−ＩｎＰキャップ層
２４ 下側ＳＣＨ層（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層）
２５，４０ 歪バルク活性層(ＩｎＧａＡｓ層)
２６ 上側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層)
２７ ｐ−ＩｎＰクラッド層
２８ ＭＱＷ活性層
２９ 導波路層（ＩｎＧａＡｓＰ層）
３０ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層（第１電流ブロック層）
３１ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（第２電流ブロック層）
３２ ｐ−ＩｎＰクラッド層
３３ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
４１ ＳｉＯ₂マスク
４１Ａ 開口部
５０ 素子
５０Ａ，５０Ｂ 端面（信号光入力側及び信号光出力側の端面）
６０ ＤＢＲレーザ（制御光用光源）
６１ 端面ミラー
６１Ａ 穴部
６２ 回折格子

Claims (10)

1. 入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
   前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
   制御光を出力する制御光用光源とを備え、
   前記第１及び第２光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
   前記制御光用光源が、規格化された偏波間利得差ΔαＬが０．１５以上になるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。
2. 入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
   前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
   制御光を出力する制御光用光源とを備え、
   前記第１及び第２光増幅器が、偏波無依存な特性を有するものとして構成され、
   前記制御光用光源が、所定の偏波間損失差を持つ端面ミラーを有する分布反射型レーザであることを特徴とする、光増幅装置。
3. 前記第１及び第２光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、構造又は材料が異なるものとして構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光増幅装置。
4. 前記第１及び第２光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
   前記制御光用光源が、歪多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、請求項３記載の光増幅装置。
5. 前記第１及び第２光増幅器の利得媒質と前記制御光用光源の利得媒質とが、厚さ又は歪量が異なるものとして構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光増幅装置。
6. 前記第１及び第２光増幅器と前記制御光用光源とが、いずれも歪バルク構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、請求項５記載の光増幅装置。
7. 前記制御光用光源が、所定の偏波間利得差を有する分布帰還型レーザであることを特徴とする、請求項１記載の光増幅装置。
8. 前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
   前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
9. 前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第１及び第２光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光増幅装置。
10. 前記第１及び第２光増幅器が、偏波間利得差ΔＧが２ｄＢよりも小さくなるように構成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置。

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