JPH01257386A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH01257386A JPH01257386A JP8642488A JP8642488A JPH01257386A JP H01257386 A JPH01257386 A JP H01257386A JP 8642488 A JP8642488 A JP 8642488A JP 8642488 A JP8642488 A JP 8642488A JP H01257386 A JPH01257386 A JP H01257386A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は光通信、光交換等の分野で使用する半導体レー
ザ(LD)型光増幅器に関するものである。
ザ(LD)型光増幅器に関するものである。
(従来の技術)
光増幅器は光通信の長距離、大容量化、光交換システム
の大規模化等の目的のために不可欠なデバイスである。
の大規模化等の目的のために不可欠なデバイスである。
光増幅器としては光フアイバ内の非線形散乱を利用した
ものも可能であるが、小型、高効率、他の半導体光デバ
イスと集積化可能等の利点から半導体レーザ(LD)型
が優れている。
ものも可能であるが、小型、高効率、他の半導体光デバ
イスと集積化可能等の利点から半導体レーザ(LD)型
が優れている。
LD型光増幅器では内部利得として20〜30dB、入
出力端に光ファイバを接続した状態での光ファイバ間利
得でも20dB程度の値が得られている。また近年端面
への無反射(AR)コート技術の進歩により、飽和光出
力、利得波長帯域も大幅に拡大され、実用に近いデバイ
スとなってきている。
出力端に光ファイバを接続した状態での光ファイバ間利
得でも20dB程度の値が得られている。また近年端面
への無反射(AR)コート技術の進歩により、飽和光出
力、利得波長帯域も大幅に拡大され、実用に近いデバイ
スとなってきている。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら従来のLD光増幅器ではその特性が入射光
の偏光状態に大きく依存するという問題点があった。通
常の使用状態では長距離単一モードファイバでは入射光
の偏光状態は保存されず、外部の温度、圧力等により伝
搬光の偏光状態は大きく変化する。従ってLD光増幅器
をSMFの途中に挿入する場合には何らかの偏光制御手
段を併用しないと、出力光強度が大きく変動する。
の偏光状態に大きく依存するという問題点があった。通
常の使用状態では長距離単一モードファイバでは入射光
の偏光状態は保存されず、外部の温度、圧力等により伝
搬光の偏光状態は大きく変化する。従ってLD光増幅器
をSMFの途中に挿入する場合には何らかの偏光制御手
段を併用しないと、出力光強度が大きく変動する。
LD光増幅器の特性が入射偏光依存性を持つ原因として
は、次の3つが考えられる。
は、次の3つが考えられる。
(1)利得自体の偏光依存性
(2)活性層への閉じ込め係数の偏光による違い(3)
端面反射率の偏光依存性 通常の二重へテロ(DH)構造のLD光増幅器では利得
自体には偏光依存性は生じない。また活性層の導波構造
の等方化、端面反射率の低減により原理的に(2)、(
3)は解決可能ではある。しかし、第1回オプト・エレ
クトロニクス・コンファレンス(First 0pto
−electronics Conference)ポ
ストデッドライン・ペーパズ・テクニカルダイジェスト
(Post−Deadline PapersTech
nical Digest)B11−2.12−13頁
(1986年7月東京)に掲載された斎藤他による論文
によれば、導波路構造を等方化した埋込みへテロ(BH
)構造LDの両端面に、反射率R=0.04%という極
めて良質なARコートを施した進行波型LD光増幅器に
於てもTE、TM両両光光間で最大10dB以上の利得
差が観測されている。つまり導波路構造の等方化、端面
反射率の低減だけではLD光増幅器の特性の偏光依存性
を低減することは難しかった。
端面反射率の偏光依存性 通常の二重へテロ(DH)構造のLD光増幅器では利得
自体には偏光依存性は生じない。また活性層の導波構造
の等方化、端面反射率の低減により原理的に(2)、(
3)は解決可能ではある。しかし、第1回オプト・エレ
クトロニクス・コンファレンス(First 0pto
−electronics Conference)ポ
ストデッドライン・ペーパズ・テクニカルダイジェスト
(Post−Deadline PapersTech
nical Digest)B11−2.12−13頁
(1986年7月東京)に掲載された斎藤他による論文
によれば、導波路構造を等方化した埋込みへテロ(BH
)構造LDの両端面に、反射率R=0.04%という極
めて良質なARコートを施した進行波型LD光増幅器に
於てもTE、TM両両光光間で最大10dB以上の利得
差が観測されている。つまり導波路構造の等方化、端面
反射率の低減だけではLD光増幅器の特性の偏光依存性
を低減することは難しかった。
この問題を解決するための一つの方法は偏光制御器を組
合せて用いることである。しかし半導体材料では小型、
低電圧(流)の偏光制御器を実現することは難しいため
モノリシック集積化は難しく、また複雑な最適制御系を
用いなければならないという問題があった。
合せて用いることである。しかし半導体材料では小型、
低電圧(流)の偏光制御器を実現することは難しいため
モノリシック集積化は難しく、また複雑な最適制御系を
用いなければならないという問題があった。
本発明の目的はこのような問題点を除き、半導体材料で
モノリシックに構成でき、複雑な制御系が要らず、なお
かつ特性の入射偏光依存性の低減された光増幅器を提供
することにある。
モノリシックに構成でき、複雑な制御系が要らず、なお
かつ特性の入射偏光依存性の低減された光増幅器を提供
することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明は、量子井戸構造からなり該量子井戸構造の量子
井戸層が格子不整合による面内引っ張り性の応力を受け
、伝導帯の基底次のサブバンドと軽い正孔帯の基底次の
サブバンド間のエネルギー値が、伝導帯の基底次のザブ
バンドと重い正孔帯の基底次のザブバンド間のエネルギ
ー値より小さい第1の活性層領域と、該第1の活性層領
域と実効的なバンドギャップが略等しく、応力を受けな
いバルク半導体もしくは量子井戸構造からなる第2の活
性層領域と、入出力光信号を結合するための、入出射端
面とを有することを特徴とする半導体レーザ型の光増幅
器である。
井戸層が格子不整合による面内引っ張り性の応力を受け
、伝導帯の基底次のサブバンドと軽い正孔帯の基底次の
サブバンド間のエネルギー値が、伝導帯の基底次のザブ
バンドと重い正孔帯の基底次のザブバンド間のエネルギ
ー値より小さい第1の活性層領域と、該第1の活性層領
域と実効的なバンドギャップが略等しく、応力を受けな
いバルク半導体もしくは量子井戸構造からなる第2の活
性層領域と、入出力光信号を結合するための、入出射端
面とを有することを特徴とする半導体レーザ型の光増幅
器である。
さらに、前記光増幅器において、前記第1の活性層領域
と前記第2の活性層領域が層厚方向に積層されてなるこ
とを特徴とする。
と前記第2の活性層領域が層厚方向に積層されてなるこ
とを特徴とする。
また、前記光増幅器の前記第1の活性層領域と前記第2
の活性層領域が光学的に縦続接続されていてもよい。
の活性層領域が光学的に縦続接続されていてもよい。
(作用)
本発明によるLD型光増幅器は活性層の内部に、TEモ
ードをより強く増幅する領域とTMモードをより強く増
幅する領域を設け、全体として前述の入射偏光依存性を
低減したものである。
ードをより強く増幅する領域とTMモードをより強く増
幅する領域を設け、全体として前述の入射偏光依存性を
低減したものである。
前述の通り、LD光増幅器では、TEモードとTMモー
ドに対する利得を調整しない限り、入射偏光依存性を低
減する事は困難である。一般に、通常のDHレーザでは
利得の偏光依存性はない。また半導体量子井戸を活性層
とする量子井戸(QW)レーザでは、重い正孔サブバン
ドと軽いサブバンドが分離し、同一キャリア流入時の利
得は電子−重い正孔の各サブバンド間遷移が主となるた
めTEモードに対する利得の方がTMモードに対する利
得より大きくなる事が知られている(山西他、ジャパニ
ーズ・ジャーナル・サブ・アヅライド・フィジックス2
3巻L35 ペ − ジ(M、 Yamanishi
etal、、 Jpn、 J、 Appl。
ドに対する利得を調整しない限り、入射偏光依存性を低
減する事は困難である。一般に、通常のDHレーザでは
利得の偏光依存性はない。また半導体量子井戸を活性層
とする量子井戸(QW)レーザでは、重い正孔サブバン
ドと軽いサブバンドが分離し、同一キャリア流入時の利
得は電子−重い正孔の各サブバンド間遷移が主となるた
めTEモードに対する利得の方がTMモードに対する利
得より大きくなる事が知られている(山西他、ジャパニ
ーズ・ジャーナル・サブ・アヅライド・フィジックス2
3巻L35 ペ − ジ(M、 Yamanishi
etal、、 Jpn、 J、 Appl。
phy跣L35))。
本発明においては、2軸性の引っ張り応力を受ける半導
体の価電子帯は***し、軸の正孔帯が重の正孔帯のエネ
ルギー的に上に来る事を利用し、TMモードに対する利
得がTEモードに対する利得よりバンド端において約4
倍大きい電子−軽い正孔間の遷移を主に用いる事により
、利得自体の偏光依存性を生じさせてLD光増幅器の入
射偏光依存性を低減させるものである。第4図(a)に
、応力をうけた量子井戸構造による光増幅器の利得のエ
ネルギー依存性を、第4図(b)に通常の量子井戸構造
による光増幅器の利得のエネルギー依存性をそれぞれT
Eモード、TMモードに対して示す。特に歪の影響によ
る転位の発生を防ぐため、量子井戸構造を用いて歪を受
ける半導体層の膜厚も小さくしである。この様な場合、
軽い正孔、及び重い正孔の各基底次のサブバンドエネル
ギーは、歪によって***したバルクでの各バンド端の接
続によって形成されるポテンシャル井戸中のレベルとし
て計算される。
体の価電子帯は***し、軸の正孔帯が重の正孔帯のエネ
ルギー的に上に来る事を利用し、TMモードに対する利
得がTEモードに対する利得よりバンド端において約4
倍大きい電子−軽い正孔間の遷移を主に用いる事により
、利得自体の偏光依存性を生じさせてLD光増幅器の入
射偏光依存性を低減させるものである。第4図(a)に
、応力をうけた量子井戸構造による光増幅器の利得のエ
ネルギー依存性を、第4図(b)に通常の量子井戸構造
による光増幅器の利得のエネルギー依存性をそれぞれT
Eモード、TMモードに対して示す。特に歪の影響によ
る転位の発生を防ぐため、量子井戸構造を用いて歪を受
ける半導体層の膜厚も小さくしである。この様な場合、
軽い正孔、及び重い正孔の各基底次のサブバンドエネル
ギーは、歪によって***したバルクでの各バンド端の接
続によって形成されるポテンシャル井戸中のレベルとし
て計算される。
従って、歪の大きさが適当となる様に2軸性応力の値を
選べば、つまり量子井戸層の格子不整合の度合いを選べ
ば、電子−軽い正孔の各サブバンド間遷移エネルギーを
電子−重い正孔間の遷移エネルギーより小さくし、キャ
リア注入時の遷移を電子−軽い正孔の各サブバンド間遷
移を主とし、第4図(a)に示す様にTMモードの利得
を上昇させることが可能である。ここで、量子サイズ効
果によれば、重い正孔の基底次のサブバンドエネルギー
は、軽い正孔の基底次のサブバンドエネルギーより小さ
くなり、上記の歪の効果による傾向とは逆となるが、こ
れは量子井戸層の膜厚を大きめにし、格子不整合の度合
いも大きくすれば、問題ではなくなる。
選べば、つまり量子井戸層の格子不整合の度合いを選べ
ば、電子−軽い正孔の各サブバンド間遷移エネルギーを
電子−重い正孔間の遷移エネルギーより小さくし、キャ
リア注入時の遷移を電子−軽い正孔の各サブバンド間遷
移を主とし、第4図(a)に示す様にTMモードの利得
を上昇させることが可能である。ここで、量子サイズ効
果によれば、重い正孔の基底次のサブバンドエネルギー
は、軽い正孔の基底次のサブバンドエネルギーより小さ
くなり、上記の歪の効果による傾向とは逆となるが、こ
れは量子井戸層の膜厚を大きめにし、格子不整合の度合
いも大きくすれば、問題ではなくなる。
以上述べたような歪超格子構造を用い、歪の大きさを調
整することにより、TE、TM両モード間の利得差をな
くすことは、原理的には可能である。
整することにより、TE、TM両モード間の利得差をな
くすことは、原理的には可能である。
しかし、実際には、TE、TM両モードの活性層中の閉
じ込め係数の偉いに対応して、歪の大きさを非常に精密
に設定する必要があり、製作が困難である。しかし、T
Mモードに対する利得をTEモードに比べ大きくするこ
とは、歪の量をある程度以上にとればよく、容易に実現
できる。
じ込め係数の偉いに対応して、歪の大きさを非常に精密
に設定する必要があり、製作が困難である。しかし、T
Mモードに対する利得をTEモードに比べ大きくするこ
とは、歪の量をある程度以上にとればよく、容易に実現
できる。
この様なポテンシャルプロファイルの設計は以下の様に
行なえばよい。まず、量子井戸となる半導体Aのバンド
ギャップをE、a、格子定数をa。a、?J4性定数を
01□a、C1□a、変形ポテンシャルをaa(静水圧
填)、b”(せん断応力項)とし、量子井戸のまわりの
バリヤ層となる半導体Bでは、それぞれ、E9b、ao
b、C11b、C1□b、ab、bbとする。これらの
層が、格子定数a。Sを有する半導体厚膜上に積層する
場合を考える。
行なえばよい。まず、量子井戸となる半導体Aのバンド
ギャップをE、a、格子定数をa。a、?J4性定数を
01□a、C1□a、変形ポテンシャルをaa(静水圧
填)、b”(せん断応力項)とし、量子井戸のまわりの
バリヤ層となる半導体Bでは、それぞれ、E9b、ao
b、C11b、C1□b、ab、bbとする。これらの
層が、格子定数a。Sを有する半導体厚膜上に積層する
場合を考える。
ここで、格子定数の間に、aoa < a。s<a。b
の関数が必要である。さらに、歪の効果によるバンドギ
ャップの変化を考えるために、半導体Aと半導体Bの間
の伝導帯不連続量をEc、価電子帯不連続量をEvとし
、また、aa=aea+ava1ab=acb+avb
(aコ、aviはそれぞれ伝導帯、価電子帯に対する変
形ポテンシャルの静水圧填)とする。その場合、ポテン
シャル量子井戸構造が生じさせるため、 二二で、 の関係が必要である。ここで、(1)式は伝導帯で、(
2)式は軽い正孔帯でポテンシャル量子井戸構造ができ
るための条件である。
の関数が必要である。さらに、歪の効果によるバンドギ
ャップの変化を考えるために、半導体Aと半導体Bの間
の伝導帯不連続量をEc、価電子帯不連続量をEvとし
、また、aa=aea+ava1ab=acb+avb
(aコ、aviはそれぞれ伝導帯、価電子帯に対する変
形ポテンシャルの静水圧填)とする。その場合、ポテン
シャル量子井戸構造が生じさせるため、 二二で、 の関係が必要である。ここで、(1)式は伝導帯で、(
2)式は軽い正孔帯でポテンシャル量子井戸構造ができ
るための条件である。
ここで、重い正孔帯に対する価電子帯不連続量は、
であり、Evhh’<Evlhの関係が成り立つ。
Evhh’≦0では、重い正孔による基底法のサブバン
ドは、存在しないか、バリヤ層中に生成するため、電子
−重い正孔間の発光再結合は小さく光の増幅に対しては
大きな影響を持たない。この場合、膜厚の設定は自由に
行なえる。
ドは、存在しないか、バリヤ層中に生成するため、電子
−重い正孔間の発光再結合は小さく光の増幅に対しては
大きな影響を持たない。この場合、膜厚の設定は自由に
行なえる。
Evhh’ > 0では、膜厚の設計により、軽い正孔
による基底法のザブバンドが、重い正孔による基底法の
サブバンドのエネルギー的に上に来る様にする必要があ
る。ここで、軽い正孔、重い正孔の基底法の各サブバン
ドの各バンド端からのシフト量を、それぞれΔE81.
ΔEhh&すると、この2つの値の間に次の様な関係が
必要となる。
による基底法のザブバンドが、重い正孔による基底法の
サブバンドのエネルギー的に上に来る様にする必要があ
る。ここで、軽い正孔、重い正孔の基底法の各サブバン
ドの各バンド端からのシフト量を、それぞれΔE81.
ΔEhh&すると、この2つの値の間に次の様な関係が
必要となる。
この条件が満たされれば、軽い正孔による基底法のサブ
バンドは重い正孔による基底法のサブバンドのエネルギ
ー的に上に来るため、求められる条件は満たされる。こ
こで、ΔE1h、ΔE、hは、有効質量、各層の膜厚か
ら計算して求める必要がある。
バンドは重い正孔による基底法のサブバンドのエネルギ
ー的に上に来るため、求められる条件は満たされる。こ
こで、ΔE1h、ΔE、hは、有効質量、各層の膜厚か
ら計算して求める必要がある。
以上の様な設計が可能となる材料系としては、GaAs
−InxA1(1−x)yGa(1−x)<1−、)A
8゜InxGa1−xAs−工nyA1□−yAs。
−InxA1(1−x)yGa(1−x)<1−、)A
8゜InxGa1−xAs−工nyA1□−yAs。
InxGa1−xAs−InAs、Pl−、。
InxASl−xSb −In、ASl−、Sb等の材
料系が存在する。
料系が存在する。
本発明はこのことを利用し、活性層の層厚方向若しくは
光軸方向に、T’Eモードを強く増幅するバルク半導体
若しくは歪のない超格子構造の利得媒質と、TMモード
を増幅すべき歪超格子利得媒質とを導入し、全体として
LD型光増幅器の入射偏光依存性を低減した。
光軸方向に、T’Eモードを強く増幅するバルク半導体
若しくは歪のない超格子構造の利得媒質と、TMモード
を増幅すべき歪超格子利得媒質とを導入し、全体として
LD型光増幅器の入射偏光依存性を低減した。
(実施例1)
以下、図面を用いて本発明の一実施例について説明する
。第1図(a)は、本発明によるLD型光増幅器の第1
の実施例の斜視図、(b)はその活性層のバンド図であ
る。ここでは、量子サイズ効果が最も顕著に現れるGa
As/(In)AIGaAs系材料を用いた場合につい
て説明する。
。第1図(a)は、本発明によるLD型光増幅器の第1
の実施例の斜視図、(b)はその活性層のバンド図であ
る。ここでは、量子サイズ効果が最も顕著に現れるGa
As/(In)AIGaAs系材料を用いた場合につい
て説明する。
まず第1図(a)に示した光増幅器の構造をその製作方
法とともに説明する。n−GaAs基板101の上に、
バッファ層となるn−Alo、4Gao、sAs/n−
GaAs多重量子井戸(MQW) 層102 、n
−Inx(Alo、4Gao、6)、−x、As(x
は0→0.1まで変化)クラッド層103、MQW活
性層104、p−In0.IAlo、45Gao45A
S中間層105、p−In0.IAlg、3BGag、
54ASクラッド層106、p−In。、1Al。、1
Gao8キャップ層107をMBE法により連続成長す
る。次にフォトリングラフィ法、化学エツチングを用い
て、ストライプ状にn−GaAs基板101に達するエ
ツチングを行う。次にLPE法により、このストライプ
をpAlo、5BGa、6□As層108、n−Al。
法とともに説明する。n−GaAs基板101の上に、
バッファ層となるn−Alo、4Gao、sAs/n−
GaAs多重量子井戸(MQW) 層102 、n
−Inx(Alo、4Gao、6)、−x、As(x
は0→0.1まで変化)クラッド層103、MQW活
性層104、p−In0.IAlo、45Gao45A
S中間層105、p−In0.IAlg、3BGag、
54ASクラッド層106、p−In。、1Al。、1
Gao8キャップ層107をMBE法により連続成長す
る。次にフォトリングラフィ法、化学エツチングを用い
て、ストライプ状にn−GaAs基板101に達するエ
ツチングを行う。次にLPE法により、このストライプ
をpAlo、5BGa、6□As層108、n−Al。
、3BGao、62AS層109により埋め込む。この
際、中間層105の存在により、埋め込み層108,1
09によるp−n接合位置は活性層104の下に自動的
に決定される。この構造はBCM構造として知られてお
り、この成長法の詳細は電子通信学会昭和59年総合全
国大会論文集1016番(1984)に述べられている
。
際、中間層105の存在により、埋め込み層108,1
09によるp−n接合位置は活性層104の下に自動的
に決定される。この構造はBCM構造として知られてお
り、この成長法の詳細は電子通信学会昭和59年総合全
国大会論文集1016番(1984)に述べられている
。
ここで用いたMQW活性層は、層厚方向に2つの領域1
04a、104bからなる。第1図(C)はMQW活性
層領域を示す図である。第1図(c)において第1の領
域104aはGaAs領域井戸層110とIno、2G
ao、32Alo、4BASバリヤ層111を交互に3
周期積層したものより、各層の膜厚は、各々150人と
50人である。GaAs量子井戸層110は、■no、
1Alo36Gao、54Asクラッド層103との格
子不整合により、約0.7%の大きさの引っ張り性の歪
を受け、そのため第1図(b)に示すバンド図の様に、
軽い正孔帯は重い正孔帯の約50mVエネルギー的に上
に来る。そしてその場合、軽い正孔による基底法のサブ
バンド201も重い正孔による基底法のサブバンド20
2よりエネルギー的に上に来て、キャリア注入時の遷移
としては、電子−軽い正孔の各サブバンド間のものが主
となる。
04a、104bからなる。第1図(C)はMQW活性
層領域を示す図である。第1図(c)において第1の領
域104aはGaAs領域井戸層110とIno、2G
ao、32Alo、4BASバリヤ層111を交互に3
周期積層したものより、各層の膜厚は、各々150人と
50人である。GaAs量子井戸層110は、■no、
1Alo36Gao、54Asクラッド層103との格
子不整合により、約0.7%の大きさの引っ張り性の歪
を受け、そのため第1図(b)に示すバンド図の様に、
軽い正孔帯は重い正孔帯の約50mVエネルギー的に上
に来る。そしてその場合、軽い正孔による基底法のサブ
バンド201も重い正孔による基底法のサブバンド20
2よりエネルギー的に上に来て、キャリア注入時の遷移
としては、電子−軽い正孔の各サブバンド間のものが主
となる。
一方、MQW活性層の第2の領域104bはIno、1
Gao、、As量子井戸層120とIno、xAlo、
3sGao、54Asバリヤ層121を交互に3周期積
層したものよりなり、各層の膜厚は各々100人、50
人である。第2の領域104bを構成する各層はp−I
n。、□AI、45Gao、45As中間層105と格
子整合がとれており歪を受けていない。
Gao、、As量子井戸層120とIno、xAlo、
3sGao、54Asバリヤ層121を交互に3周期積
層したものよりなり、各層の膜厚は各々100人、50
人である。第2の領域104bを構成する各層はp−I
n。、□AI、45Gao、45As中間層105と格
子整合がとれており歪を受けていない。
2つの領域104a、104bの実効的なバンドギャッ
プは略等しい。
プは略等しい。
従って活性層の第1の領域104aでは7Mモードが、
第2の領域104bではTEモードがそれぞれ、より強
く増幅される。
第2の領域104bではTEモードがそれぞれ、より強
く増幅される。
なお、ここではMQW活性層は第1、第2の領域とも3
周期の多重量子井戸構造としたが、単一量子井戸構造で
あってもよい。
周期の多重量子井戸構造としたが、単一量子井戸構造で
あってもよい。
次に、p側に電流狭窄のための8102ストライプ11
2を形成した上で、n側、p側にそれぞれ電極113.
114を形成する。へき開により形成した入出力端面1
15a、115bには、それぞれプラズマCVDにより
SiN、ARコート(第1図では図示していない)膜を
形成し、進行波型LD光増幅器とした。
2を形成した上で、n側、p側にそれぞれ電極113.
114を形成する。へき開により形成した入出力端面1
15a、115bには、それぞれプラズマCVDにより
SiN、ARコート(第1図では図示していない)膜を
形成し、進行波型LD光増幅器とした。
第2図は、本実施例の動作を説明するための図であり、
第1図に示した実施例の光軸に沿い、かつ基板に垂直な
面での断面図を示している。第2図にはARコート膜1
16a、116bを示した。この試作サンプルでは、Δ
R−)後の発展しきい値は>100mAであった。活性
層104に入射光を結合するためおよび光信号を取り出
す先球ファイバ117a、117bを用いている。電極
113,114間に順バイアスを印加すると、活性層中
の利得が上昇し増幅機能が得られる。
第1図に示した実施例の光軸に沿い、かつ基板に垂直な
面での断面図を示している。第2図にはARコート膜1
16a、116bを示した。この試作サンプルでは、Δ
R−)後の発展しきい値は>100mAであった。活性
層104に入射光を結合するためおよび光信号を取り出
す先球ファイバ117a、117bを用いている。電極
113,114間に順バイアスを印加すると、活性層中
の利得が上昇し増幅機能が得られる。
本実施例において、TEモードと7Mモードの利得につ
いて、デバイスの長さを変化させて測定を行なった。そ
の結果、デバイス長が約500μmのもので、2つのモ
ード間の利得差が1dB以下となり、利得の入射偏光依
存性は非常に低減された。
いて、デバイスの長さを変化させて測定を行なった。そ
の結果、デバイス長が約500μmのもので、2つのモ
ード間の利得差が1dB以下となり、利得の入射偏光依
存性は非常に低減された。
(実施例2)
第3図は本願の第2の発明の一実施例を示す断面図であ
る。ここでは光軸を含み、活性層に垂直な面での断面図
を示す。以下では簡単のため、ブレーナ構造を例にとり
説明する。
る。ここでは光軸を含み、活性層に垂直な面での断面図
を示す。以下では簡単のため、ブレーナ構造を例にとり
説明する。
まず第3図に示した光増幅器の構造をその製作方法とと
もに説明する。n−GaAs基板301の上に、バッフ
ァ層となるn−Alo4Gao6As/n−GaAs多
重量子井戸(MQW)層302、n−Inx(AI。、
4Gao、6)、−x)As(xはo−+o、iまで変
イいクラッド層303、MQW活性層304a、p−I
n。、□AI。、45Ga、45As中間層305、p
−Ino、lAl0.36Gao、54ASクラッド層
306、p−In。、、AIoIGa。、8Asキャッ
プ層307をMBE法により連続成長する。
もに説明する。n−GaAs基板301の上に、バッフ
ァ層となるn−Alo4Gao6As/n−GaAs多
重量子井戸(MQW)層302、n−Inx(AI。、
4Gao、6)、−x)As(xはo−+o、iまで変
イいクラッド層303、MQW活性層304a、p−I
n。、□AI。、45Ga、45As中間層305、p
−Ino、lAl0.36Gao、54ASクラッド層
306、p−In。、、AIoIGa。、8Asキャッ
プ層307をMBE法により連続成長する。
次にフォトリソグラフィ法により、
n−Inx(AI。、4G、6入t−x)Asクラッド
層303迄エツチングし、その上にMBE法によりn−
Inx(Alo、4GO,a)(1−x)Asクラッド
層303、MQW活性活性法益04bJ”o、xAlo
、4sGo、5sAs中間層305、p−In。、1A
l。、36Gao54Asクラッド層p−In。、、A
10.IGao、8Asキ−Y7プ層307を選択埋込
み成長する。この時MQW活性層304a、304bの
位置が層厚方向で一致するように、成長層厚を制御した
。
層303迄エツチングし、その上にMBE法によりn−
Inx(Alo、4GO,a)(1−x)Asクラッド
層303、MQW活性活性法益04bJ”o、xAlo
、4sGo、5sAs中間層305、p−In。、1A
l。、36Gao54Asクラッド層p−In。、、A
10.IGao、8Asキ−Y7プ層307を選択埋込
み成長する。この時MQW活性層304a、304bの
位置が層厚方向で一致するように、成長層厚を制御した
。
ここで用いたMQW活性層は304a、 GaAs量子
井戸層110とIn。、2Gao3□A1o、18As
バリヤ層111を交互に3周期積層したものよりなり、
各層の膜厚は、各々150人と50人である。GaAs
量子井戸層110は、InO,lAl0.36GaO,
54Asクラッド層303との格子不整合により、約(
17%の大きさの引っ張り性の歪を受ける。そのため第
1図(b)に示すハンド図の様に、軽い正孔帯は重い正
孔帯の約50mVエネルギー的に上に来る。そしてその
場合、軽い正孔による基底次のサブバンド201も、重
い正孔による基底次のサブバンド202よりエネルギー
的に上に来て、キャリア注入時の遷移としては、電子−
軽い正孔の各サブバンド間のものが主となる。
井戸層110とIn。、2Gao3□A1o、18As
バリヤ層111を交互に3周期積層したものよりなり、
各層の膜厚は、各々150人と50人である。GaAs
量子井戸層110は、InO,lAl0.36GaO,
54Asクラッド層303との格子不整合により、約(
17%の大きさの引っ張り性の歪を受ける。そのため第
1図(b)に示すハンド図の様に、軽い正孔帯は重い正
孔帯の約50mVエネルギー的に上に来る。そしてその
場合、軽い正孔による基底次のサブバンド201も、重
い正孔による基底次のサブバンド202よりエネルギー
的に上に来て、キャリア注入時の遷移としては、電子−
軽い正孔の各サブバンド間のものが主となる。
一方、MQW活性層の304bはIn。、10ao、、
As量子井戸層とIno、xAlo、36Gao、54
Asバリヤ層を交互に3周期積層したものよりなり、各
層の膜厚は各々100人、50人である。活性層304
bを構成する各層は格子整合がどれており、歪を受けて
いない。活性層304a、304bの実効的なバンドギ
ャップは略等しい。
As量子井戸層とIno、xAlo、36Gao、54
Asバリヤ層を交互に3周期積層したものよりなり、各
層の膜厚は各々100人、50人である。活性層304
bを構成する各層は格子整合がどれており、歪を受けて
いない。活性層304a、304bの実効的なバンドギ
ャップは略等しい。
従って活性層304aでは7Mモードが、304bでは
TEモードがそれぞれ、より強く増幅される。しかも、
活性層304a、304bでTM、TEモードも利得を
持つから、その部分で大きく減衰することはなく、全体
的に見ればTE、T Mモード共に増幅されることにな
る。実施例1と同様のBH構造化しp側、n側にそれぞ
れ電極313,314を形成し、へき開により形成した
入出力端面315a、315bにARコート膜316a
、316bを形成し進行波型光増幅器とした。本実施例
で素子長500pm(2つの領域の長さそれぞれ250
pm)のサンプルで内部利得20dBの時のTE、TM
モート間の利得差は1dB以下であった。
TEモードがそれぞれ、より強く増幅される。しかも、
活性層304a、304bでTM、TEモードも利得を
持つから、その部分で大きく減衰することはなく、全体
的に見ればTE、T Mモード共に増幅されることにな
る。実施例1と同様のBH構造化しp側、n側にそれぞ
れ電極313,314を形成し、へき開により形成した
入出力端面315a、315bにARコート膜316a
、316bを形成し進行波型光増幅器とした。本実施例
で素子長500pm(2つの領域の長さそれぞれ250
pm)のサンプルで内部利得20dBの時のTE、TM
モート間の利得差は1dB以下であった。
本実施例ではGaAs/(In)AIGaAs系材料を
用いて説明したが、量子サイズ効果が得られる材料系で
あれば本発明が適用可能なのは明らかである。デバイス
構造も実施例で示したBCM構造だけでなく通常のLD
で用いられている横モード制御構造を採用することも全
く問題ない。
用いて説明したが、量子サイズ効果が得られる材料系で
あれば本発明が適用可能なのは明らかである。デバイス
構造も実施例で示したBCM構造だけでなく通常のLD
で用いられている横モード制御構造を採用することも全
く問題ない。
(発明の効果)
本発明によれば、利得の入射光偏光依存性の非常に小さ
い光増幅器が得られる。
い光増幅器が得られる。
第1図(a)は本発明の一実施例による光増幅器の斜視
図、同図(b)はその活性層のバンド図、同図(c)は
MQW活性層を示す図であり、第2図は本実施例の動作
を説明するための図であり、第3図は本発明の第2の実
施例による光増幅器の断面図である。第4図(a)は歪
をうけた状態の、(b)は従来の量子井戸構造による光
増幅器の、利得のエネルギー依存性を示すグラフである
。 図に於て 101.301・・・基板 102.302・・・多重量子井戸(MQW)層103
.106,303,306・・・クラッド層、104.
304a、304b−・−MQW活性層105.305
・・・中間層 107.307・・・キャップ層 108.109・・・埋め込み層 110・・・GaAs量子井戸層 111・・・In。、2A1o、3□A1o、48As
バリヤ層112・・・5i02ストライブ 113.114,313,314・・・電極115a、
115b、313,314・・・入出力端面116a、
116b、313,314・・・ARコート膜117a
、117b・・・先球ファイバ201・・・軽い正孔に
よる基底次のサブバンド202・・・重い正孔による基
底次のサブバンドである。
図、同図(b)はその活性層のバンド図、同図(c)は
MQW活性層を示す図であり、第2図は本実施例の動作
を説明するための図であり、第3図は本発明の第2の実
施例による光増幅器の断面図である。第4図(a)は歪
をうけた状態の、(b)は従来の量子井戸構造による光
増幅器の、利得のエネルギー依存性を示すグラフである
。 図に於て 101.301・・・基板 102.302・・・多重量子井戸(MQW)層103
.106,303,306・・・クラッド層、104.
304a、304b−・−MQW活性層105.305
・・・中間層 107.307・・・キャップ層 108.109・・・埋め込み層 110・・・GaAs量子井戸層 111・・・In。、2A1o、3□A1o、48As
バリヤ層112・・・5i02ストライブ 113.114,313,314・・・電極115a、
115b、313,314・・・入出力端面116a、
116b、313,314・・・ARコート膜117a
、117b・・・先球ファイバ201・・・軽い正孔に
よる基底次のサブバンド202・・・重い正孔による基
底次のサブバンドである。
Claims (3)
- (1)量子井戸構造からなり該量子井戸構造の量子井戸
層が格子不整合による面内引っ張り性の応力を受け、伝
導帯にの基底次のサブバンドと軽い正孔帯の基底次のサ
ブバンド間のエネルギー値が、伝導帯の基底次のサブバ
ンドと重い正孔帯の基底次のサブバンド間のエネルギー
値より小さい第1の活性層領域と、該第1の活性層領域
と実効的なバンドギャップが略等しく、応力を受けない
バルク半導体もしくは量子井戸構造からなる第2の領域
活性層領域と、入出力光信号を結合するための入出射端
面とを有することを特徴とする半導体レーザ型の光増幅
器。 - (2)前記第1の活性層領域と前記第2の活性層領域が
層厚方向に積層されてなることを特徴とする請求項(1
)記載の光増幅器。 - (3)前記第1の活性層領域と前記第2の活性層領域が
光学的に縦続接続されていることを特徴とする請求項(
1)記載の光増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8642488A JPH0831657B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8642488A JPH0831657B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 光増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01257386A true JPH01257386A (ja) | 1989-10-13 |
JPH0831657B2 JPH0831657B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13886513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8642488A Expired - Fee Related JPH0831657B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 光増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0831657B2 (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0459514A2 (en) * | 1990-06-01 | 1991-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical amplifiers, optical communication system and networks using the amplifier and integrated optical nodes including the amplifier |
JPH03289631A (ja) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Nec Corp | 半導体光アンプ |
EP0463569A2 (en) * | 1990-06-21 | 1992-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifying apparatus |
JPH0449690A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Nec Corp | 半導体レーザ |
US5198921A (en) * | 1991-11-20 | 1993-03-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light amplifying polarizer |
JPH05243551A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Hitachi Ltd | 半導体光集積素子 |
US5388117A (en) * | 1993-02-19 | 1995-02-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization insensitive semiconductor optical amplifier and an optical communication system using the same |
US5488507A (en) * | 1993-10-04 | 1996-01-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifier having reduced polarization dependence |
KR100253933B1 (ko) * | 1995-06-29 | 2000-05-01 | 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
KR100624058B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2006-09-18 | 소니 가부시끼 가이샤 | 반도체 발광 장치 및 그의 제조 방법 |
JP2017028330A (ja) * | 2016-11-09 | 2017-02-02 | アンリツ株式会社 | 半導体光増幅器 |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP8642488A patent/JPH0831657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03289631A (ja) * | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Nec Corp | 半導体光アンプ |
US5223972A (en) * | 1990-06-01 | 1993-06-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical amplifiers, optical communication systems networks using the amplifier and integrated optical nodes including the amplifier |
EP0459514A2 (en) * | 1990-06-01 | 1991-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical amplifiers, optical communication system and networks using the amplifier and integrated optical nodes including the amplifier |
JPH0449690A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Nec Corp | 半導体レーザ |
US5414549A (en) * | 1990-06-21 | 1995-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifying apparatus |
US5309275A (en) * | 1990-06-21 | 1994-05-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifying apparatus |
EP0463569A2 (en) * | 1990-06-21 | 1992-01-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifying apparatus |
US5198921A (en) * | 1991-11-20 | 1993-03-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light amplifying polarizer |
JPH05243551A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Hitachi Ltd | 半導体光集積素子 |
US5388117A (en) * | 1993-02-19 | 1995-02-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization insensitive semiconductor optical amplifier and an optical communication system using the same |
US5488507A (en) * | 1993-10-04 | 1996-01-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical amplifier having reduced polarization dependence |
KR100253933B1 (ko) * | 1995-06-29 | 2000-05-01 | 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
KR100624058B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2006-09-18 | 소니 가부시끼 가이샤 | 반도체 발광 장치 및 그의 제조 방법 |
JP2017028330A (ja) * | 2016-11-09 | 2017-02-02 | アンリツ株式会社 | 半導体光増幅器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0831657B2 (ja) | 1996-03-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |