JPH06188515A

JPH06188515A - 半導体光素子及びその使用法

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Publication number: JPH06188515A
Application number: JP4356167A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nitta; 淳新田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】導波路幅広くしても、しきい値電流を低くでき
る構造を持つ半導体光素子及びその使用法をである。【構成】光が進行する方向に垂直な面内で、電流閉じ込
め層４、６、９、１０などの活性領域５にキャリアを閉
じ込める構造が、クラッド層２、７などの光を一定領域
内に閉じ込める構造に必須となっていない。また、活性
領域５が前記光が閉じ込められる一定領域内にある。例
えば、半導体レーザのｐｎ接合に水平な方向の少なくと
も一方において、光導波路を構成する構造と活性領域を
構成するための構造とを別々に構成することにより、導
波路幅が広く、かつ、しきい値電流の低い半導体レーザ
を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対称導波路を有する半
導体レーザ、半導体レーザの端面帰還を抑制した半導体
レーザアンプなどの半導体レーザ構造の半導体光素子及
びその使用法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザは、成長方向には、
例えば、ダブルヘテロ構造あるいは分離閉じ込め構造
（いわゆるＳＣＨ構造）を用い、横方向には、埋め込み
構造、リッジ構造を用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザでは、ｐｎ接合に水平な方向（いわゆる横
方向）は、電流注入領域と導波路のコア部が一致してい
るために、いわゆるストライプ幅の広い構造を構成した
場合に、しきい値が上昇し消費電力が増大する欠点があ
った。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、たとえ導波路幅広くしても、しきい値電流を低くで
きる構造を持つ半導体光素子及びその使用法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体光素
子によれば、光が進行する方向に垂直な面内で、活性領
域にキャリアを閉じ込める構造が、高々一部においての
み、光を一定領域内に閉じ込める構造をも兼ね（即ち、
活性領域にキャリアを閉じ込める構造が、光を一定領域
内に閉じ込める構造に必須となっていない）、且つ前記
活性領域が前記光が閉じ込められる一定領域内にあるこ
とを特徴とする。例えば、半導体レーザのｐｎ接合に水
平な方向に対して、光導波路を構成する構造と活性領域
を構成するための構造とを該水平な方向の少なくとも一
方において別々に構成することにより、導波路幅が広
く、かつ、しきい値電流の低い半導体レーザを構成する
ことができるようにしたものである。

【０００６】具体的には、幅が広い単一横モード導波路
中に、活性層として導波路を構成する材料とのエネルギ
ーバンドギャップ差が大きく屈折率差が小さい材料を用
いて構成する部分を設ける。

【０００７】また、具体的には、前記光を閉じ込める構
造がＧＲＩＮ構造或はでステップインデックス構造であ
ったり、前記光を閉じ込める構造がシングルモード導波
路であったり、前記光を閉じ込める構造が対称導波路で
あったりする。更なる具体的構造は以下の実施例の説明
から明らかとなる。

【０００８】

【実施例１】図１〜図５は本発明の第１実施例の構造或
は特徴を最もよく表す図面である。図１において、１は
例えばｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板、２は例えばｎ
型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ（ＧａＡｓ基板１に格子整合して
いる組成）からなる第１クラッド層、３は例えば半絶縁
性のＧａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる埋め込み層、４は例え
ばｎ型Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐからなる第１電流閉じ込め
層、５は例えばノンドープのＧａＡｓからなる活性層、
６は例えばｐ型Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐからなる第２電流閉
じ込め層、７は例えばｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる
第２クラッド層、８は例えばｐ型ＧａＡｓからなるキャ
ップ層、９、１０は例えば半絶縁性のＧａ_0.48Ｉｎ_0.52
Ｐからなる第３および第４電流閉じ込め層、１１は例え
ば金とゲルマニウムの合金からなる第１電極、１２は例
えば金とクロムの合金からなる第２電極である。図２
は、図１のＡ−Ａ′における断面構成図である。

【０００９】次に、本実施例に示した素子の寸法につい
て説明する。第１クラッド層２は厚さ約１．５μｍ、第
１電流閉じ込め層４は厚さ約１．５μｍ、幅約１μｍ、
活性層５は厚さ約０．１μｍ、幅約１μｍ、第２電流閉
じ込め層６は厚さ約１．５μｍ、幅約１μｍ、第２クラ
ッド層７は厚さ約１．５μｍ、幅約１μｍ、キャップ層
８は厚さ約０．５μｍ、幅約１μｍ、第３および第４電
流閉じ込め層９、１０は厚さ約３μｍ、幅約１μｍ、埋
め込み層３は厚さ約４．５μｍである。

【００１０】次に、本実施例の活性層５付近のバンドギ
ャップエネルギーと屈折率の関係について説明する。図
３は本実施例の素子を図１のＤ−Ｄ′に沿って切断した
場合の断面構成図である。図３におけるＢ−Ｂ′破線お
よびＣ−Ｃ′破線に沿った方向のバンドギャップエネル
ギーおよび屈折率の分布を図４および図５に示した。図
４および図５の横軸の下には対応する領域の番号を示し
た。

【００１１】エネルギーバンドの関係では、活性層５が
その周辺部より、バンドギャップエネルギーが小さく、
注入キャリアが活性層５に注入される。また、屈折率は
第１クラッド層２、埋め込み層３、第２クラッド層７
と、第１から第４電流閉じ込め層４、６、９、１０との
間の屈折率差は小さく、この実施例では０．０１程度、
また活性層５と第１から第４電流閉じ込め層４、６、
９、１０との間には０．１程度の比較的大きな屈折率差
が生じる。上記のような構成で、第１電極１１と第２
電極１２間に順バイアス電圧を印加すると、キャップ層
８、第２クラッド層７、第２電流閉じ込め層６、活性層
５、第１電流閉じ込め層４、第１クラッド層２、基板１
を通る電流パスにより、活性層６にキャリアが注入さ
れ、反転分布を生じ利得を生じる。一方、内部を導波す
る光は、第１から第４電流閉じ込め層４、６、９、１０
と活性層５をコアとし、第１クラッド層２、第２クラッ
ド層７、埋め込み層３をクラッドとした光導波路中を伝
搬し、活性領域の利得により増幅される。注入電流量を
増加させ利得が増加して、共振器中の損失を上まわれば
レーザ発振を生じる。本実施例の素子の場合、約３μｍ
径の円形の単一横モードの出射ビームを得ることができ
る。

【００１２】本実施例の具体的な構成では、第１クラッ
ド層２、第２クラッド層７、埋め込み層３および第１か
ら第４電流閉じ込め層４、６、９、１０にＧａＩｎＰ系
の半導体材料を用いた場合について説明したが、この領
域をＡｌＧａＡｓ系の半導体材料で構成することも可能
である。ただしこの場合は、活性層５とそれに隣接する
領域（第１から第４電流閉じ込め層４、６、９、１０）
との間の屈折率差が大きくなり、活性層５への光の閉じ
込めがＧａＩｎＰ系の半導体材料を用いた場合より大き
くなり、若干出射ビーム径が小さくなる。

【００１３】また、本実施例において、左右いずれかの
電流閉じ込め層９または１０をなくし、この側において
埋め込み層３を適当な材料で形成することでキャリアと
光とを閉じ込める構造としてもよい。

【００１４】

【実施例２】図６に本発明の第２の実施例を示した。同
図において、２０は例えばｎ型ＧａＡｓからなる半導体
基板、２１は例えばｎ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第
１クラッド層、２２は例えばｎ型Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐか
らなる第１電流閉じ込め層、２３は例えばノンドープの
ＧａＡｓからなる活性層、２４は例えばｐ型Ｇａ_0.48Ｉ
ｎ_0.52Ｐからなる第２電流閉じ込め層、２５は例えばｐ
型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第２クラッド層、２６は
例えばｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層、２７は例えば
半絶縁性のＧａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐからなる埋め込み層、２
８は例えば金とゲルマニウムの合金からなる第１電極、
２９は例えばＳｉ₃Ｎ₄からなる絶縁膜、３０は例えば金
とクロムの合金からなる第２電極である。

【００１５】次に本実施例の素子の主要部分の寸法につ
いて説明する。第１クラッド層２１は厚さ約１．５μ
ｍ、第１および第２電流閉じ込め層２２、２４は厚さ約
１．５μｍ、幅約１μｍ、活性層２３は厚さ約０．１μ
ｍ、幅約１μｍ、第２クラッド層２５はリッジ部で厚さ
約１．５μｍそれ以外の部分で厚さ約１．３μｍ、キャ
ップ層２８は厚さ約０．５μｍである。

【００１６】本実施例と実施例１との差は、ｐｎ接合に
水平な方向（横方向）の導波構造をリッジ構造によって
構成している点であり、基本的な動作は実施例１と同じ
である。

【００１７】なお、実施例１、２の構成の素子は、既存
の成膜装置、半導体プロセスで形成できる。また、実施
例中には具体的な半導体材料を示したが、材料はこの組
み合わせに限定されることなく、半導体レーザ構造を構
成できる半導体であれば、どのような材料でも構成可能
である。

【００１８】また、実施例中では、活性領域としてバル
ク結晶を示したが、量子井戸構造、量子箱、量子細線な
ど、半導体レーザの活性層として使用可能なものであれ
ば、どのようなものでも使用可能である。

【００１９】

【実施例３】図７に実施例１、２に示されるような導波
路構造を有している半導体レーザの使用例を示す。図７
において、７０１が本発明の構成を有している半導体レ
ーザ（実施例１、２のような構成）、７１１が半導体レ
ーザ７０１からの出力光を光ファイバへ導くための先球
光ファイバ、７０２が半導体レーザ７０１の出力光が光
ファイバの中へ導かれたもの、７０３は先球光ファイバ
が接していない側の半導体レーザ７０１の端面からの出
力光を検出するためのフォトダイオード、７０５は変調
信号である入力、７０６は電流源、７０４は加算器、７
０７はフォトダイオード７０３での検出信号を増幅する
ための増幅器、７０８は抵抗である。本実施例のフィー
ドバック制御の構成で、半導体レーザ７０１はＡＰＣ
（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）
動作する。

【００２０】実施例１、２の構成の半導体レーザ７０１
と先球光ファイバ７１１との光学的結合は、半導体レー
ザ７０１からの出射光の広がりが狭く（半導体レーザ端
面でのビーム径約３μｍ、広がり角２θ⊥≒２θ‖≒１
１°）かつ円形状であるためにファイバとの結合も容易
に高効率にできた。

【００２１】

【実施例４】図８に本発明の実施例１、２に示されるよ
うな導波路構造を有している半導体光増幅素子の使用例
を示す。同図において、３０が本発明の半導体光増幅素
子、３１が先球光ファイバ、３２がインダクタンスとキ
ャパシターから構成されるバイアスＴ、３３が制御回
路、３４は半導体光増幅素子３０へ電流を注入する電
源、３５が制御回路３３から電源３４へ送られる制御信
号、３６が半導体光増幅素子３０の端面に形成された反
射防止膜である。この様な構成で、いわゆる進行波型光
増幅素子として動作する。

【００２２】図８に示した構成で、光信号としてディジ
タル信号が伝送されていて、伝送されているビットレー
トより十分遅い周波数の正弦波信号が重畳されているも
のとする。先球光ファイバ３１を通ってきた光信号は、
半導体光増幅素子３０の導波路に結合される。光信号
は、半導体光増幅素子３０により増幅され、再び先球光
ファイバ３１へ結合される。定電流動作の半導体光増幅
素子３０中で光信号が増幅される時、半導体光増幅素子
３０の両端電圧が変化し、この変調周波数と同じ周波数
成分の電圧変化が制御回路３３で検出される。よって、
制御回路３３から電源３４へ送られる制御信号３５によ
り、この電圧変化が一定となるように電源３４が半導体
光増幅素子３０へ注入する電流を調整して、ＡＰＣ（Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）動作
を実現する。

【００２３】尚、実施例３、４共に、先球ファイバを用
いているが、光ファイバと半導体導波路間の結合方法は
先球ファイバに限られるものではない。レンズ等を用い
て光ファイバと半導体導波路を結合する方法をとること
もできる。

【００２４】

【実施例５】図９に実施例３、４に示した半導体レーザ
及び半導体光増幅素子を光伝送システムに適用した場合
を示す。図９において、５０１は光送信機、５０２は本
発明の半導体光増幅素子が内蔵されている半導体光増幅
装置、５０３は光受信機、５０４は光ファイバである。

【００２５】光送信機５０１は、図１５に示されるよう
に構成される。図１５において、５２２は例えば実施例
３に示した様な構成の半導体レーザ、５２３は例えば実
施例４に示した様な構成の半導体光増幅素子、５２４は
制御回路である。半導体レーザ５２２と半導体光増幅素
子５２３には注入電流を流す電源が必要であるがここで
は制御回路５２４中に含めた。

【００２６】ここで、制御回路５２４は端末装置からの
信号を半導体レーザ５２２へ送り、光信号を発生し、半
導体光増幅素子５２３をＡＰＣ動作させるための制御を
行う。半導体レーザ５２２から入力された光信号は、半
導体光増幅素子５２３により増幅され、光ファイバ５０
４へ入力される。この場合、半導体光増幅素子５２３
は、いわゆるブースターアンプとして用いられている。
このアンプは光伝送システム全体との整合をとって用い
ればよく、図１５に示したように、１つ用いてもよい
し、２つ以上を用いてもよい。また、使用しなくても光
送信機として機能することは言うまでもない。

【００２７】光受信機５０３は図１６に示されるような
構成である。図１６において、５２３は例えば実施例４
に示した様な構成の半導体光増幅素子、５２５は制御回
路、５２６は光検出器である。光ファイバ５０４から入
力された光信号は、半導体光増幅素子５２３でＡＰＣ増
幅され、光検出器５２６で電気信号に変換される。制御
回路５２５は、半導体光増幅素子５２３のＡＰＣ動作の
制御と、光検出器５２６から得られた電気信号を整形
し、所望の端末装置へと送信する。図１６に示される光
受信機５０３には、１つの半導体増幅素子５２３がいわ
ゆる前置増幅器として用いられている。この前置増幅器
は２つ以上の複数個用いられていても、１つも用いられ
ていなくても光受信機として機能する。

【００２８】図９の半導体光増幅装置５０２は、例えば
実施例４に示した様に構成される。次に、図９で示され
る光伝送システムの動作について説明する。光送信機５
０１に１つの端末装置が接続されている場合、つまり、
１対１あるいは１対Ｎ（Ｎは任意の整数）間での端末装
置の片方向通信の場合、通信方式としては、どのような
ものでもよく、垂れ流し的に信号を送ればよい（無手順
非周期）。また、Ｎ対Ｎの片方向通信の場合、例えば時
分割方式（ＴＤＭＡ）のように、１つの伝送路を時間で
区切って、複数の伝送路を提供できる通信方式を用いれ
ばよい。この時、光受信機５０３の中の制御回路５２５
は、受信した信号から、宛て先情報を判断して、所望の
端末装置へ信号を送り出す機能が必要である。また、光
送信器５０１中の制御回路５２４には、複数の端末装置
から受け取った信号に相手先を示す宛て先用の信号をつ
けて、信号方式にしたがって半導体レーザ５２２を駆動
する。

【００２９】

【実施例６】図１０に、実施例３、４に示した半導体レ
ーザ及び半導体光増幅素子を双方向光伝送システムに用
いた場合を示した。図１０において、５０５は光送受信
機、５０２は図９と同じ構成の半導体光増幅装置、５０
４は光ファイバである。

【００３０】光送受信機５０５は、例えば実施例５の光
送信機５０１および光受信機５０３が１つになった構成
を持っている。つまり、光送信機５０１の出力と光受信
機５０３の入力が光分岐合流素子で１つにされている。
この光送受信機５０５中の光送信機の部分と光受信機の
部分は実施例５で説明したので、ここでは説明を省く。
また、半導体レーザ５２２半導体光増幅装置５０２も実
施例５と同一のものなので、ここでは説明を省く。通信
方式も実施例５のものがそれぞれの方向に適用できる。

【００３１】

【実施例７】図１１は、実施例３、４に示した半導体レ
ーザ及び半導体光増幅素子を、片方向Ｎ対Ｎ波長多重伝
送システムに用いた場合を示す図である。図１１におい
て、５０６は光送信機（＃１〜＃Ｎ）、５０８は光合流
素子、５０９は光分岐素子、５０７は光受信機（＃１〜
＃Ｎ）である。また他の実施例と同一部材は同一番号を
つけてある（光ファイバ５０４、半導体光増幅装置５０
２）。光送信機＃１〜＃Ｎ５０６−（１）〜（Ｎ）
は、図１５に示される構成を持っていて、各々で半導体
レーザ５２２の発振波長が異なっている（図１５そのも
のの説明は実施例５でしたのでここでは省略する）。

【００３２】光受信機＃１〜＃Ｎ５０７−（１）〜
（Ｎ）は、例えば図１７に示される構成となっている。
図１７において、５２６は光検出器、５２７は制御回
路、５２８は光バンドパスフィルタ、５２３は半導体光
増幅素子（例えば図８の構成であり、ここでは前置増幅
器として用いている）である。

【００３３】光バンドパスフィルタ５２８は、それが含
まれている光受信機＃ｋに対応する光送信機＃ｋの波長
だけを通すように調整されている。この様にすることに
より、光送信機＃ｉ５０６−（ｉ）から光受信機＃ｉ
５０７−（ｉ）への伝送路（１つの伝送路光ファイバ
５０４と半導体光増幅装置５０２で形成されている）中
を複数の波長の光が通り、等価的に複数の伝送路が形成
されることになる。光送信機＃ｉ５０６（ｉ）から光
受信機＃ｉ５０６−（ｉ）で構成される１つの波長の
伝送路の伝送方式は実施例５と同じなのでここでは省略
する。

【００３４】また、図１１において、光分岐素子５０９
を光分波素子にすることによって、光受信機５０７中の
光バンドパスフィルタ５２８は不要となる。

【００３５】

【実施例８】図１２に、実施例３、４に示した半導体レ
ーザ及び半導体光増幅素子をループ型光ＬＡＮに用いた
場合を示している。

【００３６】図１２において、５１１は再生中継機、５
１２は制御局、５１３は端末装置、５０４は光ファイ
バ、５０２は半導体光増幅装置（実施例４で説明）であ
る。ループ型ＬＡＮの動作としては、従来用いられてい
る方式、例えばトークンリング方式を用いることができ
る。

【００３７】この例では、再生中継機間にブースターア
ンプとして、本発明の半導体光増幅素子を用いた半導体
光増幅装置５０２を用いることにより、再生中継機５１
１−（ｉ）が再生中継機５１１−（ｉ−１）から送られ
る光信号を常に一定のパワーで受信することが可能とな
る。

【００３８】また、再生中継機５１１は、一般に光検出
器（Ｏ／Ｅ変換器）、半導体レーザ（Ｅ／Ｏ変換器）、
電気の再生中継機から構成されるが、この再生中継機に
も本発明の半導体光増幅素子を光検出器前に設置する前
置増幅器として、また、半導体レーザのブースターアン
プとして用いることも可能である。中継機内で、本発明
の半導体光増幅素子をＡＰＣ動作で用いることにより、
光検出器への入力パワーや中継機からの出力パワーを、
使用しない時より安定にすることが可能となる。半導体
レーザは図７（実施例３）の構成を用いることができ
る。

【００３９】また、再生中継機間の半導体光増幅装置５
０２は、１つの場合を示したが必要に応じて２つ以上の
複数個にすることができる。

【００４０】

【実施例９】図１３に、実施例、４に示した半導体レー
ザ及び半導体光増幅素子をバス型光ＬＡＮに用いた場合
を示した。

【００４１】図１３において、５１４は光分岐合流素
子、５１５は光トランシーバー、５１６は端末装置、５
０２は半導体光増幅装置（実施例４で説明済み）、５０
４は光ファイバである。

【００４２】光トランシーバー５１５は、例えば図１８
のような構成になっている。図１８において、５２９は
制御回路、５３０は半導体レーザ（例えば図７の実施例
３で示される）、５３２は光検出器、５３３は光分岐合
流素子、５２３は実施例４で示される様な半導体光増幅
素子である。

【００４３】バス型光ＬＡＮの部分は、例えばＣＳＭＡ
／ＣＤ方式の通信方式を用いる（もちろん他のトークン
パッシング、ＴＤＭＡなどの通信方式でもかまわな
い）。

【００４４】端末装置５１６からの通信要求は光トラン
シーバー５１５へ送られ、光トランシーバー５１５中の
制御回路５２９は、光ＬＡＮの通信方式にしたがって、
半導体レーザ５３０を駆動し、光パルス（光ディジタル
信号）を送信する。送信された光信号は、半導体光増幅
素子５２３でＡＰＣ増幅され、光分岐合流素子５３３を
介して、光分岐合流素子５１４へ送られ、バスライン上
へ信号を送り出す、バスライン上には、適当なところに
半導体光増幅装置５０２があり、光信号をＡＰＣ増幅す
る。一方、受信の過程は、バスライン上を伝送される光
信号が光分岐合流素子５１４で分岐され光トランシーバ
ー５１５へ入力される。光トランシーバー５１５へ入力
された光信号は、光分岐合流素子５３３で分岐され、半
導体光増幅素子５２３を通してＡＰＣ増幅され、光検出
器５３２で受信され電気信号に変換される。この電気信
号は制御回路５２９で整形再生などをうけ、端末装置５
１６へ送られる。

【００４５】本実施例では、光トランシーバー５１５中
で、実施例４で示される様な本発明の半導体光増幅素子
５２３をブースターアンプおよび前置増幅器として用い
ているが、これらは、複数個から構成されていてもよ
く、またなくてもよい。更に、バスライン上の半導体光
増幅装置５０２は、光分岐合流素子５１４の間に必ず少
なくとも１つ設置されていてもよいし、また、跳び跳び
に設置されていてもよい。

【００４６】

【実施例１０】図１４に、実施例９のバスライン上の光
分岐合流素子５１４のかわりに、増幅機能を有する光増
幅素子内蔵光分岐素子５１７を設置した場合を示した。

【００４７】光増幅素子内蔵光分岐合流素子５１７は、
例えば、図１９に示す構成で実現できる。図１９に示す
ように、光分岐合流素子５３４の入力部分（３ケ所）
に、実施例４で示される様な本発明の半導体光増幅素子
５２３を設けてある。伝送方法は、実施例９と同じであ
るのでここでは省略する。

【００４８】また、本実施例では、バスライン上の光増
幅素子内蔵光分岐素子５１７の間には、半導体光増幅装
置５０２を必要に応じて設置してもよい。

【００４９】以上、実施例５〜１０で実施例３、４に示
した半導体レーザ及び半導体光増幅素子を光通信システ
ムに適用した例を示したが、適用できる光通信システム
は、この実施例だけに限られるものではなく、光を情報
の伝達媒体としている光通信システムで実施例５〜１０
に示したような使用法で使用することが可能である。実
施例５〜１０では、光増幅素子をＡＰＣ動作する例とし
て示したが、定電流動作（一定利得動作）させてもよ
い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、光導波路と活性層
に対するキャリアの閉じ込めとを、少なくともｐｎ接合
に水平な方向（横方向）の少なくとも一方で別々に形成
することにより、ビーム径が大きく広がり角が小さく且
つしきい値の低い半導体レーザを構成することができ
る。また、この様な構成のデバイスと光ファイバとの高
効率な結合が容易に達成できる。

【００５１】更に、本構成の半導体レーザ構造、或は本
発明の半導体レーザ構造の両端に反射防止膜を形成した
いわゆる進行波型光増幅素子に入出力用光ファイバを設
けたモジュールを用いることによって、安定した光通信
線路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した半導体レーザの構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ´断面図。

【図３】図１のＤ−Ｄ´断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ´断面でのエネルギーギャップ及
び屈折率の関係を示す図。

【図５】図３のＣ−Ｃ´断面でのエネルギーギャップ及
び屈折率の関係を示す図。

【図６】本発明の第２の実施例の構成図。

【図７】本発明の半導体レーザをピッグテールした場合
の構成を示す図。

【図８】本発明の半導体光増幅素子をピッグテールした
場合の構成を示す図。

【図９】本発明の半導体光素子を片方向光通信システム
に適用した場合を説明するための図。

【図１０】本発明の半導体光素子を双方向光通信システ
ムに適用した場合を説明するための図。

【図１１】本発明の半導体光素子を片方向波長多重光通
信システムに適用した場合を説明するための図。

【図１２】本発明の半導体光素子をループ型光ＬＡＮに
適用した場合を説明するための図。

【図１３】本発明の半導体光素子をパッシブバス型光Ｌ
ＡＮに適用した場合を説明するための図。

【図１４】本発明の半導体光素子をバス型光ＬＡＮに適
用した場合を説明するための図。

【図１５】本発明の半導体光素子を光通信システムの光
送信機に適用した場合を説明するための図。

【図１６】本発明の半導体光素子を光通信システムの光
受信機に適用した場合を説明するための図。

【図１７】本発明の半導体光素子を光通信システムの光
受信機に適用した場合を説明するための図。

【図１８】本発明の半導体光素子を光通信システムの光
トランシーバーに適用した場合を説明するための図。

【図１９】本発明の半導体光素子を光通信システムの光
分岐合流素子に適用した場合を説明するための図。

【符号の説明】

１，２０基板２，７，２１，２５クラッド層３，２７埋め込み層４，２２第１電流閉
じ込め層５，２３活性層６，２４第２電流閉
じ込め層８，２６キャップ層９第３電流閉
じ込め層１０第４電流閉
じ込め層１１，１２，２８，３０電極２９絶縁層３０，５２３半導体光増
幅素子３１先球光ファ
イバ３２バイアスＴ３３，５２４，５２５，５２７，５２９制御回路３４電源３５制御回路３６反射防止膜５０１，５０６光送信機５０２半導体光増
幅装置５０３，５０７光受信機５０４光ファイバ５０５光送受信機５０８光合流素子５０９光分岐素子５１１再生中継機５１２制御局５１３，５１６端末装置５１４，５３３，５３４光分岐合流
素子５１５光トランシ
ーバー５１７光増幅素子
内蔵光分岐合流素子５２２，５３０半導体レー
ザ５２６，５３２光検出器５２８光バンドパ
スフィルター７０１半導体レー
ザ７０３フォトダイ
オード７０４加算器７０６電流源７０７増幅器７０８抵抗７１１先球光ファ
イバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ構造において、光が進行す
る方向に垂直な面内で、活性領域にキャリアを閉じ込め
る構造が、高々一部においてのみ、光を一定領域内に閉
じ込める構造をも兼ね、且つ前記活性領域が前記光が閉
じ込められる一定領域内にあることを特徴とする半導体
光素子。
【請求項２】半導体レーザ構造のｐｎ接合に水平な方
向に対して、光導波路を構成する構造と活性領域を構成
するための構造とが少なくとも該水平方向の一方におい
て別々に構成されることを特徴とする請求項１記載の半
導体光素子。
【請求項３】前記光を閉じ込める構造がＧＲＩＮ構造
であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体
光素子。
【請求項４】前記光を閉じ込める構造がステップイン
デックス構造であることを特徴とする請求項１または２
記載の半導体光素子。
【請求項５】前記光を閉じ込める構造がシングルモー
ド導波路であることを特徴とする請求項１または２記載
の半導体光素子。
【請求項６】前記光を閉じ込める構造が対称導波路で
あることを特徴とする請求項１または２記載の半導体光
素子。
【請求項７】前記活性領域にキャリアを閉じ込める構
造が活性領域を取り巻く複数の電流閉じ込め層であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の半導体光素子。
【請求項８】前記光を閉じ込める構造が前記複数の電
流閉じ込め層と活性領域をコアとする導波路であること
を特徴とする請求項７記載の半導体光素子。
【請求項９】前記光を閉じ込める構造が上下クラッド
層と埋め込み層をクラッドとする導波路であることを特
徴とする請求項８記載の半導体光素子。
【請求項１０】前記活性領域にキャリアを閉じ込める
構造が活性領域の上下にある電流閉じ込め層を含むこと
を特徴とする請求項１または２記載の半導体光素子。
【請求項１１】前記光を閉じ込める構造がリッジ構造
を含むことを特徴とする請求項１または２記載の半導体
光素子。
【請求項１２】半導体光増幅素子として機能する様に
前記半導体レーザ構造端面に反射防止膜が形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の半導体光素
子。
【請求項１３】請求項１記載の半導体光素子と光ファ
イバと該半導体光素子からの出射光を該光ファイバへと
結合する光学系と、該半導体光素子を動作させる駆動回
路から構成されていることを特徴とする半導体レーザモ
ジュール。
【請求項１４】前記光学系と光ファイバが先球光ファ
イバで構成されていることを特徴とする請求項１３記載
の半導体レーザモジュール。
【請求項１５】請求項１記載の半導体光素子と、該光
素子への入力光および該光素子からの出力光を導く光フ
ァイバと、該光ファイバと該半導体光素子とを光学的に
結合する光学系と、該半導体光素子を駆動するための回
路から構成されることを特徴とする半導体レーザアンプ
モジュール。
【請求項１６】発光部としての請求項１３または１４
記載の半導体レーザモジュールと、端末装置からの信号
をもとに光信号を出力させるように該発光部を駆動する
制御部からなることを特徴とする光送信機。
【請求項１７】更に請求項１５記載の半導体レーザア
ンプモジュールを有することを特徴とする請求項１６記
載の光送信機。
【請求項１８】光信号を増幅する請求項１５記載の半
導体レーザアンプモジュールと、増幅された光信号を電
気信号へ変換する光検出部と、光検出部からの電気信号
を再生して端末装置へ信号を送る機能を有する制御回路
からなることを特徴とする光受信機。
【請求項１９】更にバンドパスフィルターが付加され
たことを特徴とする請求項１８記載の光受信機。
【請求項２０】請求項１５記載の半導体レーザアンプ
モジュールと請求項１６記載の光送信機と請求項１８記
載の光受信機のうち少なくとも１つを含むことを特徴と
する片方向光通信システム。
【請求項２１】電気信号にしたがって光信号を発生す
る発光デバイスと、該発光デバイスから出力された光信
号を増幅する請求項１５記載の半導体レーザアンプモジ
ュールと、光信号を電気信号に変換する光検出部と、光
検出部へ入力される光信号を増幅する請求項１５記載の
半導体レーザアンプモジュールと、光分岐合流素子と、
端末装置からの信号をもとに発光デバイスを駆動し光信
号を出力させる機能と光検出部からの電気信号を再生中
継して端末装置へ送る機能を持つ制御部とから構成され
ることを特徴とする光送受信機。
【請求項２２】前記発光デバイスが請求項１記載の半
導体レーザとしての半導体光素子であることを特徴とす
る請求項２１記載の光送受信機。
【請求項２３】請求項１５記載の半導体レーザアンプ
モジュールと請求項２１記載の光送受信機を少なくとも
１つ以上を含むことを特徴とする双方向光通信システ
ム。
【請求項２４】請求項１６記載の光送信機を２つ以上
の複数個と、請求項１８記載の光受信機と請求項１５記
載の半導体レーザアンプモジュールを少なくとも１つ以
上含むことを特徴とする片方向波長多重光通信システ
ム。
【請求項２５】請求項１５記載の半導体レーザアンプ
モジュールを少なくとも１つ以上含むことを特徴とする
ループ型光ＬＡＮ。
【請求項２６】請求項１５記載の半導体レーザアンプ
モジュールと請求項２１記載の光送受信機を少なくとも
１つ以上含むことを特徴とするパッシブバス型光ＬＡ
Ｎ。
【請求項２７】光分岐合流素子と、請求項１５記載の
半導体レーザアンプモジュールが、該光分岐合流素子の
入出力部の少なくとも１カ所に接続されていることを特
徴とする損失補償型光分岐合流素子。
【請求項２８】請求項２７記載の損失補償型光分岐合
流素子を少なくとも１つ用いることを特徴とする請求項
２６記載のパッシブバス型光ＬＡＮ。