JP2526934B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JP2526934B2 JP2526934B2 JP62268434A JP26843487A JP2526934B2 JP 2526934 B2 JP2526934 B2 JP 2526934B2 JP 62268434 A JP62268434 A JP 62268434A JP 26843487 A JP26843487 A JP 26843487A JP 2526934 B2 JP2526934 B2 JP 2526934B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、入射光を増幅して出力する光増幅器に関
するものである。
するものである。
第６図は従来の光増幅器における光導波路を示す斜視
図である。
図である。
この図において、１は一定の幅Ｗを有する光導波路、
2,3は、一対のｐおよびｎ電極、4,5は低い反射率を有す
る共振器端面である。
2,3は、一対のｐおよびｎ電極、4,5は低い反射率を有す
る共振器端面である。
次に動作について説明する。
一対のｐおよびｎ電極2,3より光導波路１に電流を注
入すると、光導波路１内にレーザ光を発生し易い反転分
布（励起状態）ができる。次いで、一方の共振器端面４
よりレーザ光を光導波路１に入射させると、レーザ光が
増幅され、他方の共振器端面５により出射されることに
なる。
入すると、光導波路１内にレーザ光を発生し易い反転分
布（励起状態）ができる。次いで、一方の共振器端面４
よりレーザ光を光導波路１に入射させると、レーザ光が
増幅され、他方の共振器端面５により出射されることに
なる。
上記のような従来の光増幅器では、光導波路１の幅Ｗ
が一定であり、光強度が大きくなると増幅が飽和するほ
か、幅Ｗが小さいと出射側の共振器端面５における光学
的損傷により低い光出力で光増幅器がこわれる等の問題
点があった。
が一定であり、光強度が大きくなると増幅が飽和するほ
か、幅Ｗが小さいと出射側の共振器端面５における光学
的損傷により低い光出力で光増幅器がこわれる等の問題
点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、大きな光出力を得ることのできる光増幅器を得
ることを目的とする。
もので、大きな光出力を得ることのできる光増幅器を得
ることを目的とする。
この発明に係る光増幅器は、ダブルヘテロ構造中に、
電流の注入によりキャリアが閉じ込められて励起状態と
なる屈曲率導波型光導波路層を備えた光増幅器におい
て、光導波路層の出射側端面の横幅を入射側端面のそれ
よりも広くするとともに光導波路層の横方向への拡がり
角が、光導波路層に入射するレーザ光の光導波路層内で
の拡がり角より小さくなるようにしたものである。
電流の注入によりキャリアが閉じ込められて励起状態と
なる屈曲率導波型光導波路層を備えた光増幅器におい
て、光導波路層の出射側端面の横幅を入射側端面のそれ
よりも広くするとともに光導波路層の横方向への拡がり
角が、光導波路層に入射するレーザ光の光導波路層内で
の拡がり角より小さくなるようにしたものである。
［作用］ この発明においては、光強度が大きくなっても光導波
路中の利得が出射端面まで飽和せず、また光導波路の出
射端面で光学的損傷が起きにくい。さらに光導波路中で
入射光のモードが維持される。
路中の利得が出射端面まで飽和せず、また光導波路の出
射端面で光学的損傷が起きにくい。さらに光導波路中で
入射光のモードが維持される。
第１図（ａ），（ｂ）は、この発明の光増幅器の一実
施例の斜視図および光増幅路の構造を示す上面図であ
る。
施例の斜視図および光増幅路の構造を示す上面図であ
る。
これらの図において、第６図と同一符号は同一のもの
を示し、11は光導波路、12,13は一対のｐおよびｎ電
極、14,15はそれぞれ10％以下の反射率（ここでは３％
の反射率＝97％の透過率）を有する入射端面および出射
端面、16はｐ型GaAsからなる基板、17は厚さ１μｍのｎ
形GaAsからなる電流狭窄層、18は前記光導波路11の位置
を決めるチャネル領域、19は厚さ１μｍのｐ形AlGaAs
層、20は前記光導波路11が設けられる厚さ0.2μｍのア
ンドープAlGaAs層、21はｎ形AlGaAs層、22は厚さ２μｍ
のｎ形GaAsからなるコンタクト層である。なお、アンド
ープAlGaAs層20の禁制帯幅はｐ形AlGaAs層19、ｎ形AlGa
As層21の禁制帯幅より数/10eV狭く、かつ入射するレー
ザ光の波長に対応する禁制帯幅より、例えば0.01eV程度
狭くなっている。
を示し、11は光導波路、12,13は一対のｐおよびｎ電
極、14,15はそれぞれ10％以下の反射率（ここでは３％
の反射率＝97％の透過率）を有する入射端面および出射
端面、16はｐ型GaAsからなる基板、17は厚さ１μｍのｎ
形GaAsからなる電流狭窄層、18は前記光導波路11の位置
を決めるチャネル領域、19は厚さ１μｍのｐ形AlGaAs
層、20は前記光導波路11が設けられる厚さ0.2μｍのア
ンドープAlGaAs層、21はｎ形AlGaAs層、22は厚さ２μｍ
のｎ形GaAsからなるコンタクト層である。なお、アンド
ープAlGaAs層20の禁制帯幅はｐ形AlGaAs層19、ｎ形AlGa
As層21の禁制帯幅より数/10eV狭く、かつ入射するレー
ザ光の波長に対応する禁制帯幅より、例えば0.01eV程度
狭くなっている。
また、W1,W2は入射端面14および出射端面15における
光導波路11の幅、Ｌは光導波路11の長さ、θは光導波路
11の拡り角であり、それぞれの寸法はW1＝３μm,W2＝28
μm,L＝500μm, である。なお、θは入射するレーザ光の真空中の拡り角
を５度と仮定した時の光導波路11内の拡り角｛sin-1（1
/n sin5゜）,n:光導波路11の屈折率｝以下に選定してあ
る。
光導波路11の幅、Ｌは光導波路11の長さ、θは光導波路
11の拡り角であり、それぞれの寸法はW1＝３μm,W2＝28
μm,L＝500μm, である。なお、θは入射するレーザ光の真空中の拡り角
を５度と仮定した時の光導波路11内の拡り角｛sin-1（1
/n sin5゜）,n:光導波路11の屈折率｝以下に選定してあ
る。
次に動作について説明する。
この発明の光導波路においてもｐおよびｎ電極12,13
より電流注入を行えば光導波路11の領域にレーザ光を発
生し易い反転分布ができる。したがって、外部より入射
端面14を介して光導波路11に入射されたレーザ光は増幅
されて出射端面15より出射されるが、光導波路11の幅が
出射端面15に向かうに従って広くなっているので、光の
増幅が飽和することはない。また、出射端面15における
光導波路の幅W2は大きいので、出射端面15における光学
的損傷で光出力が制限されることもない。また、光導波
路11の拡がり角θは、入射したレーザ光の光導波路11内
での拡り角以下に設定してあるから、入射されたレーザ
光が基本モードなら出射されるレーザ光も基本モードと
なる。
より電流注入を行えば光導波路11の領域にレーザ光を発
生し易い反転分布ができる。したがって、外部より入射
端面14を介して光導波路11に入射されたレーザ光は増幅
されて出射端面15より出射されるが、光導波路11の幅が
出射端面15に向かうに従って広くなっているので、光の
増幅が飽和することはない。また、出射端面15における
光導波路の幅W2は大きいので、出射端面15における光学
的損傷で光出力が制限されることもない。また、光導波
路11の拡がり角θは、入射したレーザ光の光導波路11内
での拡り角以下に設定してあるから、入射されたレーザ
光が基本モードなら出射されるレーザ光も基本モードと
なる。
さらに、光増幅器そのものの構造を考えた場合、レー
ザ・ダイオードのようにそれ自体でレーザ発振を起こす
必要がないので、端面の反射率を小さくできる、あるい
は光導波路11の幅を広くできる等、レーザ・ダイオード
では難しい構造設計が可能であり、大きな光出力を容易
に得ることが可能である。
ザ・ダイオードのようにそれ自体でレーザ発振を起こす
必要がないので、端面の反射率を小さくできる、あるい
は光導波路11の幅を広くできる等、レーザ・ダイオード
では難しい構造設計が可能であり、大きな光出力を容易
に得ることが可能である。
また、第２図はこの発明における光導波路11の第２の
実施例を示す上面図であり、この実施例では端面近傍に
幅の一定な領域を設けている。
実施例を示す上面図であり、この実施例では端面近傍に
幅の一定な領域を設けている。
この図において、L1,L2はそれぞれ入射端面14,出射端
面15近傍の光導波路11の幅が一定な領域の長さ、L3は光
導波路11の幅が大きくなっていく領域の長さであり、そ
れぞれの寸法は、例えばL1＝L2＝25μm,L3＝450μｍで
ある。また、W2はW2＞W1＋２（L2＋L3）tanθを満足す
るものである。
面15近傍の光導波路11の幅が一定な領域の長さ、L3は光
導波路11の幅が大きくなっていく領域の長さであり、そ
れぞれの寸法は、例えばL1＝L2＝25μm,L3＝450μｍで
ある。また、W2はW2＞W1＋２（L2＋L3）tanθを満足す
るものである。
第３図はこの発明における光導波路11の第３の実施例
を示す上面図であり、この実施例では光導波路11の拡り
角を途中より大きくしている。
を示す上面図であり、この実施例では光導波路11の拡り
角を途中より大きくしている。
この第３図において、11a,11bは拡り角の異なる光導
波路、θa,θｂはそれぞれの光導波路11a,11bの拡り角
であり、θｂ＞θａである。
波路、θa,θｂはそれぞれの光導波路11a,11bの拡り角
であり、θｂ＞θａである。
第４図はこの発明における光導波路11の第４の実施例
を示す上面図であり、この実施例ではｎ電極13を分割す
ることで光導波路11を分割し、入射したレーザ光を別々
に増幅することを可能にしている。
を示す上面図であり、この実施例ではｎ電極13を分割す
ることで光導波路11を分割し、入射したレーザ光を別々
に増幅することを可能にしている。
この図において、13a,13bは分割したｎ電極を光導波
路11の設けてある層に投影したものである。
路11の設けてある層に投影したものである。
第５図はレーザ・ダイオードと光導波路が同一チップ
内に集積されたこの発明の応用例を示す図である。
内に集積されたこの発明の応用例を示す図である。
この図において、23はレーザ・ダイオードの光導波
路、24は前記レーザ・ダイオードの光導波路23と前記増
幅器の光導波路11が共用されている領域、25はレーザ・
ダイオードの電極を光導波路11の設けてある層に投影し
たもの、26は60％以上（ここでは、95％）の反射率を有
するレーザ・ダイオードの共振器端面であり、第１図〜
第４図中の入射端面14に相当する。27は90％の反射率を
有するレーザ・ダイオードの他の共振器端面である。
路、24は前記レーザ・ダイオードの光導波路23と前記増
幅器の光導波路11が共用されている領域、25はレーザ・
ダイオードの電極を光導波路11の設けてある層に投影し
たもの、26は60％以上（ここでは、95％）の反射率を有
するレーザ・ダイオードの共振器端面であり、第１図〜
第４図中の入射端面14に相当する。27は90％の反射率を
有するレーザ・ダイオードの他の共振器端面である。
すなわち、この応用例においては、レーザ・ダイオー
ドの光導波路23で発生したレーザ光の一部がレーザ・ダ
イオードの光導波路23と光増幅器の光導波路11が共用さ
れている領域24より光増幅器の光導波路11へ導かれて増
幅される。
ドの光導波路23で発生したレーザ光の一部がレーザ・ダ
イオードの光導波路23と光増幅器の光導波路11が共用さ
れている領域24より光増幅器の光導波路11へ導かれて増
幅される。
なお、上記実施例では、光増幅器の構造として第１図
（ａ）に示したSBAレーザ構造のものを例として説明し
たが、この発明がこれに限定されるものでないことはい
うまでもない。
（ａ）に示したSBAレーザ構造のものを例として説明し
たが、この発明がこれに限定されるものでないことはい
うまでもない。
この発明は以上説明したとおり、光導波路層の出射側
端面の横幅を入射側端面のそれよりも広くするとともに
光導波路層の横方向への拡がり角が、光導波路層に入射
するレーザ光の光導波路層内での拡がり角より小さくな
るようにしたので、光強度が大きくなっても光導波路中
の利得が出射端面まで飽和することがないうえ、出力が
出射側端面における光学的損傷の発生のために制限され
ることもなくなり、さらに、入射光のモードが光導波路
層中においても維持されるため、入射光のモードを維持
して大きな光出力を得ることができるという効果があ
る。
端面の横幅を入射側端面のそれよりも広くするとともに
光導波路層の横方向への拡がり角が、光導波路層に入射
するレーザ光の光導波路層内での拡がり角より小さくな
るようにしたので、光強度が大きくなっても光導波路中
の利得が出射端面まで飽和することがないうえ、出力が
出射側端面における光学的損傷の発生のために制限され
ることもなくなり、さらに、入射光のモードが光導波路
層中においても維持されるため、入射光のモードを維持
して大きな光出力を得ることができるという効果があ
る。
第１図はこの発明の光増幅器の一実施例の構成を説明す
るための図、第２図〜第４図はこの発明の光増幅器にお
ける光導波路の他の実施例を示す上面図、第５図はこの
発明を応用した半導体装置を示す上面図、第６図は従来
の光増幅器における光導波路を示す斜視図である。 図において、11は光導波路、12はｐ電極、13はｎ電極、
14は入射端面、15は出射端面、16は基板、17は電流狭窄
層、19はｐ形AlGaAs層、20はアンドープAlGaAs層、21は
ｎ形AlGaAs層、23はレーザ・ダイオードの光導波路であ
る。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
るための図、第２図〜第４図はこの発明の光増幅器にお
ける光導波路の他の実施例を示す上面図、第５図はこの
発明を応用した半導体装置を示す上面図、第６図は従来
の光増幅器における光導波路を示す斜視図である。 図において、11は光導波路、12はｐ電極、13はｎ電極、
14は入射端面、15は出射端面、16は基板、17は電流狭窄
層、19はｐ形AlGaAs層、20はアンドープAlGaAs層、21は
ｎ形AlGaAs層、23はレーザ・ダイオードの光導波路であ
る。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】ダブルヘテロ構造中に、電流の注入により
キャリアが閉じ込められて励起状態となる屈曲率導波型
光導波路層を備えた光増幅器において、前記光導波路層
の出射側端面の横幅を入射側端面のそれよりも広くする
とともに前記光導波路層の横方向への拡がり角が、前記
光導波路層に入射するレーザ光の前記光導波路層内での
拡がり角より小さくなるようにしたことを特徴とする光
増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268434A JP2526934B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62268434A JP2526934B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109789A JPH01109789A (ja) | 1989-04-26 |
| JP2526934B2 true JP2526934B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17458438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62268434A Expired - Fee Related JP2526934B2 (ja) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526934B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2522347B2 (ja) * | 1988-04-19 | 1996-08-07 | 日本電気株式会社 | 半導体光増幅器 |
| JP2545719B2 (ja) * | 1991-03-15 | 1996-10-23 | 東京工業大学長 | 積層型光増幅器 |
| AU2003221350A1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-22 | Nikon Corporation | Light amplifying device and method of manufacturing the device, light source device using the light amplifying device, light treatment device using the light source device, and exposure device using the light source device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5555594A (en) * | 1978-10-19 | 1980-04-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Semiconductor light amplifier |
| JPS562693A (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Semiconductor laser device |
| US4349905A (en) * | 1980-07-22 | 1982-09-14 | Hewlett-Packard Company | Tapered stripe semiconductor laser |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62268434A patent/JP2526934B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01109789A (ja) | 1989-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |