JP2652966B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
- Publication number
- JP2652966B2 JP2652966B2 JP1328817A JP32881789A JP2652966B2 JP 2652966 B2 JP2652966 B2 JP 2652966B2 JP 1328817 A JP1328817 A JP 1328817A JP 32881789 A JP32881789 A JP 32881789A JP 2652966 B2 JP2652966 B2 JP 2652966B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical amplifier
- uniform
- regions
- gain
- light
- 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 - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 40
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、長距離大容量通信の分野において使用でき
る高性能な光増幅器に関する。
る高性能な光増幅器に関する。
従来、長距離大容量通信を行うためには光を伝送媒体
として用い、数10kmにおきに光・電気、電気・光変換を
行う再生中継器を配して減衰に対応するのが一般的であ
った。しかし、再生中継器においては、光・電気、電気
・光変換を行うための特別な素子装置を必要とするので
コストがかかるという問題点を有していた。一方、上記
再生中継器の代替え用として開発されている近年の半導
体光増幅器を含めた光素子技術の進歩は、100km以上の
無中継伝送を可能にしつつある。また光交換の分野にお
いても上記光増幅器を用いて光スイッチの損失を補償
し、回線数を増すことが検討されている。
として用い、数10kmにおきに光・電気、電気・光変換を
行う再生中継器を配して減衰に対応するのが一般的であ
った。しかし、再生中継器においては、光・電気、電気
・光変換を行うための特別な素子装置を必要とするので
コストがかかるという問題点を有していた。一方、上記
再生中継器の代替え用として開発されている近年の半導
体光増幅器を含めた光素子技術の進歩は、100km以上の
無中継伝送を可能にしつつある。また光交換の分野にお
いても上記光増幅器を用いて光スイッチの損失を補償
し、回線数を増すことが検討されている。
しかし、従来の光増幅器ほ、光の進行方向にたいして
反転分布の大きさすなわち利得係数の大きさではなく励
起の大きさを一様にするような構造または構成を持ち、
増幅された自然放出光や増幅された信号光の影響によっ
て利得係数の大きさが空間的に不均一になり、励起の増
大による最大利得、最大増幅出力、雑音などの諸特性の
改善効果が抑制されるという問題があった。
反転分布の大きさすなわち利得係数の大きさではなく励
起の大きさを一様にするような構造または構成を持ち、
増幅された自然放出光や増幅された信号光の影響によっ
て利得係数の大きさが空間的に不均一になり、励起の増
大による最大利得、最大増幅出力、雑音などの諸特性の
改善効果が抑制されるという問題があった。
本発明の目的は、長距離大容量光通信の分野において
使用できる総合特性に優れた光増幅器を提供することに
ある。
使用できる総合特性に優れた光増幅器を提供することに
ある。
本発明の光増幅器は、光を導波するとともに増幅する
光導波路を備えてなる光増幅器において、前記光導波路
を光の伝搬方向に複数の領域に区分し、中央の領域から
両端の領域に向かうにしたがい高い励起エネルギーを注
入する手段を備え、前記各領域にわたり注入キャリアの
反転分布の大きさを均一に保つことを特徴とする。
光導波路を備えてなる光増幅器において、前記光導波路
を光の伝搬方向に複数の領域に区分し、中央の領域から
両端の領域に向かうにしたがい高い励起エネルギーを注
入する手段を備え、前記各領域にわたり注入キャリアの
反転分布の大きさを均一に保つことを特徴とする。
以下本発明の原理を半導体光増幅器を例に挙げて説明
する。第２図及び第３図は従来の半導体光増幅器の問題
点を説明する図である。第２図及び第３図で（ａ）は光
を増幅導波する半導体光増幅器の主要部分を模式的に示
しており、（ｂ）は光強度の空間分布（ここでは増幅さ
れた自然放出光が支配的である）を、（ｃ）は励起キャ
リア密度の空間分布すなわち反転分布、（ｄ）は利得係
数の空間並びに波長分布をそれぞれ示している。ただ
し、第２図は入力光強度が非常に弱い場合に相当し、第
３図は入力光強度が強い場合に相当する。第２図（ａ）
のように均一に電流を注入した場合すなわち均一励起を
行った場合には、同図（ｂ）のように増幅された自然放
出光強度が空間的に不均一となる。一般に同じ励起状態
では、光強度密度が大きいほど反転分布は小さくなる
が、これに対応して、この場合には反転分布（励起キャ
リア密度分布）も空間的に不均一となる。これは増幅器
の利得係数が空間的に不均一になることを意味する。光
増幅器においては、高利得状態で用いる方が最大増幅出
力やS/Nの観点から有利であることが知られているが、
前述のような空間的な不均一があると、励起をあげるこ
とによる光増幅器の特性改善効果が阻害される。さら
に、均一励起の場合には、励起をあげるにつれてこのよ
うな空間的な不均一性が拡大される傾向にある。特に半
導体光増幅器の場合には、反転分布の大きさによって利
得が最大となる波長が異なり、第２図（ｄ）や第３図
（ｄ）に示すように利得係数が分布するため、一定の波
長を持つ信号光に対して半導体光増幅器内のある部分で
は大きさ利得を持つが、別の部分では著しく小さい利得
しか持たないという状況が起こり得る。このような空間
的な不均一性による弊害を除去するためには、反転分布
を均一化するように空間的に不均一に励起を行えば良い
ことは明かである。例えば、入力信号光強度が弱い場合
には、光増幅器の両端に対する励起を相対的に増大し、
入力信号光強度が大きい場合には光増幅器の出力部の励
起を相対的に増大すればよい。
する。第２図及び第３図は従来の半導体光増幅器の問題
点を説明する図である。第２図及び第３図で（ａ）は光
を増幅導波する半導体光増幅器の主要部分を模式的に示
しており、（ｂ）は光強度の空間分布（ここでは増幅さ
れた自然放出光が支配的である）を、（ｃ）は励起キャ
リア密度の空間分布すなわち反転分布、（ｄ）は利得係
数の空間並びに波長分布をそれぞれ示している。ただ
し、第２図は入力光強度が非常に弱い場合に相当し、第
３図は入力光強度が強い場合に相当する。第２図（ａ）
のように均一に電流を注入した場合すなわち均一励起を
行った場合には、同図（ｂ）のように増幅された自然放
出光強度が空間的に不均一となる。一般に同じ励起状態
では、光強度密度が大きいほど反転分布は小さくなる
が、これに対応して、この場合には反転分布（励起キャ
リア密度分布）も空間的に不均一となる。これは増幅器
の利得係数が空間的に不均一になることを意味する。光
増幅器においては、高利得状態で用いる方が最大増幅出
力やS/Nの観点から有利であることが知られているが、
前述のような空間的な不均一があると、励起をあげるこ
とによる光増幅器の特性改善効果が阻害される。さら
に、均一励起の場合には、励起をあげるにつれてこのよ
うな空間的な不均一性が拡大される傾向にある。特に半
導体光増幅器の場合には、反転分布の大きさによって利
得が最大となる波長が異なり、第２図（ｄ）や第３図
（ｄ）に示すように利得係数が分布するため、一定の波
長を持つ信号光に対して半導体光増幅器内のある部分で
は大きさ利得を持つが、別の部分では著しく小さい利得
しか持たないという状況が起こり得る。このような空間
的な不均一性による弊害を除去するためには、反転分布
を均一化するように空間的に不均一に励起を行えば良い
ことは明かである。例えば、入力信号光強度が弱い場合
には、光増幅器の両端に対する励起を相対的に増大し、
入力信号光強度が大きい場合には光増幅器の出力部の励
起を相対的に増大すればよい。
つぎに本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本発明の一実施例である半導体光増幅器の斜線図で
ある。まず、ｎ−InP基板１の上面にノンドープInGaAsP
活性層２、アンチメルトバック層（AMB層）３、ｐ−InP
クラッド層４を順にそれぞれ厚さが0.2μｍ、0.01μ
ｍ、１μｍとなるように液相成長法により成長する。こ
の多層半導体結晶の［110］方向に、幅１μｍのメサス
トライプ５を形成し、次に上記半導体多層結晶の上にメ
サストライプ５の上部を除いて、ｐ−InP電流ブロック
層６、ｎ−InP電流ブロック層７を、そして全面にｐ−I
nP埋め込み層８とp+−InGaAsPコンタクト層９を順にそ
れぞれ、平坦部での厚さが１μｍ、0.5μｍ、６μｍ、
0.5μｍとなるようにMOVPE法により結晶成長する。コン
タクト層９の上には、CVD法により、厚さ3000ÅのSiO2
膜10を形成し、活性層の直上部のSiO2膜10に窓を開け、
さらに、SiO2膜10及び、SiO2膜10の窓部を覆うようにCr
/Auからなる電極11を形成する。つぎに、不均一励起を
行うために素子をそれぞれ長さが100μｍ、200μｍ、10
0μｍの３つの領域に分け、長さ10μｍの境界部12,13に
おいて電極11、SiO2膜10、p+−InGaAsPコンタクト層９
を除去する。さらに、ｎ−InP基板１の下にAuGeNiから
なる電極14を形成する。最後に、両端面に無反射コーテ
ィング膜として、ECRプラズマCVD法により、厚さ2200Å
のSiON膜15、16を形成する。
図は本発明の一実施例である半導体光増幅器の斜線図で
ある。まず、ｎ−InP基板１の上面にノンドープInGaAsP
活性層２、アンチメルトバック層（AMB層）３、ｐ−InP
クラッド層４を順にそれぞれ厚さが0.2μｍ、0.01μ
ｍ、１μｍとなるように液相成長法により成長する。こ
の多層半導体結晶の［110］方向に、幅１μｍのメサス
トライプ５を形成し、次に上記半導体多層結晶の上にメ
サストライプ５の上部を除いて、ｐ−InP電流ブロック
層６、ｎ−InP電流ブロック層７を、そして全面にｐ−I
nP埋め込み層８とp+−InGaAsPコンタクト層９を順にそ
れぞれ、平坦部での厚さが１μｍ、0.5μｍ、６μｍ、
0.5μｍとなるようにMOVPE法により結晶成長する。コン
タクト層９の上には、CVD法により、厚さ3000ÅのSiO2
膜10を形成し、活性層の直上部のSiO2膜10に窓を開け、
さらに、SiO2膜10及び、SiO2膜10の窓部を覆うようにCr
/Auからなる電極11を形成する。つぎに、不均一励起を
行うために素子をそれぞれ長さが100μｍ、200μｍ、10
0μｍの３つの領域に分け、長さ10μｍの境界部12,13に
おいて電極11、SiO2膜10、p+−InGaAsPコンタクト層９
を除去する。さらに、ｎ−InP基板１の下にAuGeNiから
なる電極14を形成する。最後に、両端面に無反射コーテ
ィング膜として、ECRプラズマCVD法により、厚さ2200Å
のSiON膜15、16を形成する。
このように作製した半導体光増幅器において、入力信
号光が小さい場合に半導体光増幅器をシングルモードフ
ァイバと結合したときの入力ファイバ端ら出力ファイバ
端までの利得である未飽和ファイバ間利得は均一注入の
場合に15dBであったが全電流値を変えないで、前記３つ
の領域に注入する電流密度比を2:1:2となるように制御
することによって20dBに増大できた。入力信号光を増大
して行くと利得が低下するが、未飽和利得から3dB利得
が低下する点での増幅出力として定義される3dB飽和出
力は、均一注入の場合に7dBmであったが、前記３つの領
域に注入する電流密度比2:3:4に設定することによって1
2dBmに増大できた。また、雑音指数の値も均一注入の場
合に6dBであったのが不均一注入によって4dBとなり、量
子限界である3dBに近付けることができた。
号光が小さい場合に半導体光増幅器をシングルモードフ
ァイバと結合したときの入力ファイバ端ら出力ファイバ
端までの利得である未飽和ファイバ間利得は均一注入の
場合に15dBであったが全電流値を変えないで、前記３つ
の領域に注入する電流密度比を2:1:2となるように制御
することによって20dBに増大できた。入力信号光を増大
して行くと利得が低下するが、未飽和利得から3dB利得
が低下する点での増幅出力として定義される3dB飽和出
力は、均一注入の場合に7dBmであったが、前記３つの領
域に注入する電流密度比2:3:4に設定することによって1
2dBmに増大できた。また、雑音指数の値も均一注入の場
合に6dBであったのが不均一注入によって4dBとなり、量
子限界である3dBに近付けることができた。
なお、本発明の実施例では不均一励起を行うために半
導体光増幅器を３つの領域に分けた例を示したが、領域
の数は任意でよい。また、PBH構造を持つ光増幅器の例
を示したが、DC−PBH構造やBH構造など他の構造を持つ
半導体光増幅器についても有効である。また、他の光増
幅器（例えばファイバ光増幅器）においても構成を工夫
し、不均一励起による利得係数の均一化を行うことによ
って同様の効果が期待できる。
導体光増幅器を３つの領域に分けた例を示したが、領域
の数は任意でよい。また、PBH構造を持つ光増幅器の例
を示したが、DC−PBH構造やBH構造など他の構造を持つ
半導体光増幅器についても有効である。また、他の光増
幅器（例えばファイバ光増幅器）においても構成を工夫
し、不均一励起による利得係数の均一化を行うことによ
って同様の効果が期待できる。
本発明による利得係数が空間的に均一化された光増幅
器によって光増幅器の総合的な性能を従来よりも改善で
き、大容量光通信に代表される光通信の分野で有用であ
る。
器によって光増幅器の総合的な性能を従来よりも改善で
き、大容量光通信に代表される光通信の分野で有用であ
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図及び第３
図は従来の半導体光増幅器の問題点を説明する図であ
る。 １……ｎ−InP基板、２……ノンドープInGaAsP活性層、
３……アンチメルトバック層（AMB層）、４……ｐ−InP
クラッド層、５……メサストライプ、６……ｐ−InP電
流ブロック層、７……ｐ−InP電流ブロック層、８……
ｐ−InP埋め込み層、９……p+−InGaAsPコンタクト層、
10……SiO2膜、11,14……電極、12,13……境界部、15,1
6……無反射コーティング膜。
図は従来の半導体光増幅器の問題点を説明する図であ
る。 １……ｎ−InP基板、２……ノンドープInGaAsP活性層、
３……アンチメルトバック層（AMB層）、４……ｐ−InP
クラッド層、５……メサストライプ、６……ｐ−InP電
流ブロック層、７……ｐ−InP電流ブロック層、８……
ｐ−InP埋め込み層、９……p+−InGaAsPコンタクト層、
10……SiO2膜、11,14……電極、12,13……境界部、15,1
6……無反射コーティング膜。
Claims (1)
- 【請求項１】光を導波するとともに増幅する光導波路を
備えてなる光増幅器において、前記光導波路を光の伝搬
方向に複数の領域に区分し、中央の領域から両端の領域
に向かうにしたがい高い励起エネルギーを注入する手段
を備え、前記各領域にわたり注入キャリアの反転分布の
大きさを均一に保つことを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328817A JP2652966B2 (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328817A JP2652966B2 (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188424A JPH03188424A (ja) | 1991-08-16 |
| JP2652966B2 true JP2652966B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=18214428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1328817A Expired - Fee Related JP2652966B2 (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652966B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396928A (ja) * | 1989-09-11 | 1991-04-22 | Hitachi Ltd | 半導体光増幅装置 |
-
1989
- 1989-12-18 JP JP1328817A patent/JP2652966B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03188424A (ja) | 1991-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4477273B2 (ja) | 集積変調器を有する同調可能なレーザダイオードアセンブリ | |
| US6768758B1 (en) | Semiconductor laser, semiconductor optical amplifier, and production method thereof | |
| US6148132A (en) | Semiconductor optical amplifier | |
| JP3833313B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| US5151818A (en) | Semiconductor optical amplifier | |
| JPH10200209A (ja) | 半導体光増幅素子 | |
| US6186631B1 (en) | Two-section semiconductor optical amplifier | |
| US6040938A (en) | Semiconductor optical amplifier | |
| WO1986003306A1 (en) | Optical coupler | |
| JP3148169B2 (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2555955B2 (ja) | 半導体光増幅器およびその製造方法 | |
| Kitamura et al. | Polarization-insensitive semiconductor optical amplifier array grown by selective MOVPE | |
| JP3100641B2 (ja) | 進行波型半導体光増幅装置 | |
| JP2652966B2 (ja) | 光増幅器 | |
| JP3226063B2 (ja) | 半導体光増幅器 | |
| JP2003142778A (ja) | 半導体光部品およびその製造方法 | |
| EP1677395B1 (en) | Optical amplifying device | |
| JPH0358490A (ja) | 量子井戸レーザ | |
| JP2522347B2 (ja) | 半導体光増幅器 | |
| JP3302088B2 (ja) | 集積型光デバイスおよびそれを用いた光通信ネットワーク | |
| JP3146821B2 (ja) | 半導体光集積素子の製造方法 | |
| Suzaki et al. | High-gain array of semiconductor optical amplifier integrated with bent spot-size converter (BEND SS-SOA) | |
| JPH0396928A (ja) | 半導体光増幅装置 | |
| JPH0697593A (ja) | 半導体光増幅素子 | |
| JP2682379B2 (ja) | 半導体ゲート型光スイッチ又は半導体マトリクス光スイッチ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |