JP3484053B2 - Semiconductor laser type optical amplifier - Google Patents
Semiconductor laser type optical amplifierInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、導波路を備えた
構成の半導体レーザ形光増幅素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser type optical amplification device having a waveguide.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信,光交換,光情報処理といった光
を利用した光伝送処理システムの構築を考えると、光フ
ァイバや光スイッチでの光損失が大きな問題となる。そ
して、減衰した光信号を光増幅素子によって補償するこ
とが必要不可欠になる。特に、半導体レーザ形の光増幅
素子は小型で高効率であり、また、光スイッチなどの半
導体光デバイスとの集積化が可能といった利点を持つた
めに大変有望である。2. Description of the Related Art Considering the construction of an optical transmission processing system using light such as optical communication, optical switching, and optical information processing, optical loss in an optical fiber or an optical switch becomes a serious problem. Then, it becomes indispensable to compensate the attenuated optical signal by the optical amplification element. In particular, a semiconductor laser type optical amplification element is very promising because it has a small size and high efficiency, and can be integrated with a semiconductor optical device such as an optical switch.
【0003】しかしながら、従来の半導体レーザ形光増
幅素子は、入力信号光の偏波状態によってゲイン特性が
大きく変動するという問題があった。これは、一般に、
活性層の幅が数μmであるのに対して厚みがサブμmオ
ーダとなり活性層が等方的でないため、活性層のゲイン
特性が偏波状態によって異なることが原因としてある。
このため、活性層の断面形状を正方形状に近い形状にし
て等方化して、たとえば、TE偏波入力光とTM偏波入
力光に対するゲイン特性の差が1dB以下となるよう
な、半導体レーザ形の光増幅素子を実現した事例が報告
されている(文献:S.Kitamura,K.Komatsu and M.Kitam
ura,'Very low power consumption semiconductor opti
cal optical amplfier arry',IEEE Photonics Tecnolog
y Letters,1995,7,(2),pp.147-148)。However, the conventional semiconductor laser type optical amplifying device has a problem that the gain characteristic greatly varies depending on the polarization state of the input signal light. This is generally
This is because the width of the active layer is several μm, whereas the thickness is on the order of sub-μm, and the active layer is not isotropic, so that the gain characteristics of the active layer differ depending on the polarization state.
Therefore, the cross-sectional shape of the active layer is approximated to a square shape and isotropic, for example, a semiconductor laser type in which the gain characteristic difference between the TE polarized light input light and the TM polarized light input light is 1 dB or less. It has been reported that the optical amplifying device of the above was realized (reference: S. Kitamura, K. Komatsu and M. Kitam
ura, 'Very low power consumption semiconductor opti
cal optical amplfier arry ', IEEE Photonics Tecnolog
y Letters, 1995, 7, (2), pp.147-148).
【0004】この半導体レーザ型の光増幅素子について
概略を説明すると、図4(a)の断面図に示すように、
n形のInPからなる基板401表面をリッジ形状に加
工することで形成された下部クラッド層402上に、断
面形状がほぼ正方形となった活性層403が配置してい
る。また、下部クラッド層402および活性層403の
側面に、それらを埋め込むように、p形のInPからな
るp形埋め込み層404とn形のInPからなるn形埋
め込み層405が形成され、pn埋め込み構造を構成し
ている。An outline of this semiconductor laser type optical amplifying device will be described. As shown in the sectional view of FIG.
An active layer 403 having a substantially square cross section is arranged on a lower clad layer 402 formed by processing the surface of a substrate 401 made of n-type InP into a ridge shape. Further, a p-type buried layer 404 made of p-type InP and an n-type buried layer 405 made of n-type InP are formed on the side surfaces of the lower clad layer 402 and the active layer 403 so as to fill them, and a pn buried structure is formed. Are configured.
【0005】また、それらの上に、p形のInPからな
る上部クラッド層406が形成されている。そして、基
板401裏面にはn側電極407が形成され、上部クラ
ッド層406上にはp側電極408が形成されている。
また、その導波方向に垂直な断面である図4(b)に示
すように、入力光の入力端面410と、出射光の出射端
面411には、それぞれ反射防止膜410a,411a
が形成されている。そして、活性層403を、幅0.4
μm厚さ0.4μmとすることで、偏波依存性の低減を
可能にしている。なお、この半導体レーザ形光増幅素子
は、全長を600μmとしている。An upper clad layer 406 made of p-type InP is formed on them. Then, an n-side electrode 407 is formed on the back surface of the substrate 401, and a p-side electrode 408 is formed on the upper clad layer 406.
Further, as shown in FIG. 4B which is a cross section perpendicular to the waveguide direction, the antireflection films 410a and 411a are provided on the input end face 410 of the input light and the output end face 411 of the output light, respectively.
Are formed. The active layer 403 has a width of 0.4
The thickness of 0.4 μm makes it possible to reduce the polarization dependence. The semiconductor laser type optical amplification element has a total length of 600 μm.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
活性層403をその断面形状が正方形になるように形成
するのは困難である。活性層の厚さを0.4μmとした
ときの活性層の幅に対する、TE偏波入力光とTM偏波
入力光に対するゲイン特性の差の変化は、図5の黒点で
示すように変化する。したがって、そのゲイン特性の差
を梨地で示す0.5dBの範囲に納めようとすれば、活
性層の幅は、約0.35〜0.5μmの範囲に収めなく
てはならない。すなわち、活性層の上端と荷担がこの範
囲に収まるような、垂直もしくは垂直に近い異方性を有
するエッチング技術が必要となる。活性層におけるスト
ライプ状のリッジ構造は、公知のフォトリソグラフィ技
術およびエッチング技術を用いて形成するが、この微細
加工においては、加工寸法を0.15μmの誤差に納め
ることは、非常に困難である。そして、ストライプの幅
を0.4μmに形成すること自体が容易ではない。However, it is difficult to actually form the active layer 403 so that its sectional shape is square. The change in the difference in gain characteristics between the TE polarized light input light and the TM polarized light input light with respect to the width of the active layer when the thickness of the active layer is 0.4 μm changes as shown by the black dots in FIG. Therefore, if the difference in the gain characteristics is to be set within the range of 0.5 dB shown by the satin finish, the width of the active layer must be set within the range of about 0.35 to 0.5 μm. That is, an etching technique having vertical or near-vertical anisotropy such that the upper end of the active layer and the load are within this range is required. The stripe-shaped ridge structure in the active layer is formed by using the well-known photolithography technique and etching technique, but in this fine processing, it is very difficult to keep the processing dimension within an error of 0.15 μm. Further, it is not easy to form the stripe width to 0.4 μm.
【0007】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、入力信号光の偏波状態が
変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体レーザ形
光増幅素子を容易に形成できるようにすることを目的と
する。The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a semiconductor laser type optical amplifying element in which the gain characteristic is hard to change even if the polarization state of the input signal light changes. The purpose is to enable easy formation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体レー
ザ形光増幅素子は、電流注入方向の厚さよりそれに垂直
な幅の方が大きい導波方向に垂直な断面形状を有してT
E偏波入力光に対するゲインがTM偏波入力光に対する
ゲインより高くなるように光信号を増幅する活性層と、
導波方向の活性層に接触して形成されて活性層接触端か
ら光信号の入力端となる他端にかけて膜厚が薄くなるよ
うに形成された光導波路であるテーパ導波路と、活性層
およびテーパ導波路の上下を挾むように形成されたクラ
ッド層と、活性層に電流を注入するための正の電極およ
び負の電極とを備え、テーパ導波路の他端の部分の膜厚
は、膜厚方向の光閉じ込めが弱くなる寸法より小さい状
態とし、前記活性層の幅は、厚さの1.25〜1.75
倍に形成した。また第2の発明では前記活性層の厚さ
は、0.4μmに形成し、前記活性層の幅は0.5〜
0.7μmに形成した。また第3の発明では前記活性層
の厚さは、0.4μmに形成し、前記活性層の幅は0.
6μmに形成した。以上示したように構成したので、テ
ーパ導波路の光信号の入出力端では、TM偏波入力光が
より多く導波され、活性層においては、TE偏波入力光
に対するゲインがより大きくなる。The semiconductor laser type optical amplifying element of the first invention has a sectional shape perpendicular to the waveguide direction in which the width perpendicular to it is larger than the thickness in the current injection direction.
An active layer that amplifies an optical signal so that the gain for E polarized light input light is higher than the gain for TM polarized input light;
A tapered waveguide, which is an optical waveguide formed in contact with the active layer in the waveguide direction so as to have a thin film thickness from the active layer contact end to the other end serving as an input end of an optical signal; The taper waveguide is provided with a clad layer formed so as to sandwich the top and bottom thereof, and a positive electrode and a negative electrode for injecting a current into the active layer. The width of the active layer is 1.25 to 1.75 of the thickness, and the width is smaller than the dimension in which light confinement in the direction is weakened.
Formed twice. In the second invention, the thickness of the active layer
Is formed to a thickness of 0.4 μm, and the width of the active layer is 0.5 to
It was formed to 0.7 μm. In the third invention, the active layer
Thickness is 0.4 μm, and the width of the active layer is 0.
It was formed to 6 μm. With the configuration as described above, the TM polarized wave input light is guided more at the input / output end of the optical signal in the tapered waveguide, and the gain for the TE polarized wave input light becomes larger in the active layer.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。
実施の形態1
図1は、この発明の第1の実施の形態における半導体レ
ーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。ここで
は、例えば、1.5μm帯用の半導体レーザ形光増幅素
子を例に取り説明する。図1に示すように、この実施の
形態1における半導体レーザ形光増幅素子は、まず、n
形のInPからなる基板101表面に、その基板101
表面を加工することでリッジ状の下部クラッド層102
が形成されている。そして、その下部クラッド層102
上にバンドギャップ波長1.55μmのInGaAsP
からなる活性層103が形成されている。この活性層1
03は、厚さ0.4μm幅0.6μmに、そして、導波
方向に長さ600μmに形成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a semiconductor laser type optical amplification element according to a first embodiment of the present invention. Here, for example, a semiconductor laser type optical amplification element for the 1.5 μm band will be described as an example. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser type optical amplifying element according to the first embodiment is composed of n
On the surface of the substrate 101 made of InP
A ridge-shaped lower clad layer 102 is formed by processing the surface.
Are formed. Then, the lower clad layer 102
InGaAsP with a bandgap wavelength of 1.55 μm on top
An active layer 103 made of is formed. This active layer 1
03 has a thickness of 0.4 μm, a width of 0.6 μm, and a length of 600 μm in the waveguide direction.
【0010】また、図1(b)および図1(c)に示す
ように、クラッド層102上で、活性層103の導波方
向両端に、活性層103端部に接続してテーパ導波路1
03aが形成されている。このテーパ導波路103a
は、例えば、バンドギャップ波長1.3μmのInGa
AsPから構成されている。すなわち、テーパ導波路1
03aは、増幅する対象の光信号に対して損失の少ない
組成となっている。そして、このテーパ導波路103a
は、活性層103との接合部より離れるにしたがって、
膜厚が薄くなるように形成されている。そして、テーパ
導波路103aの光入力端および光出力端は、膜厚が
0.2μmとなるように形成されている。Further, as shown in FIGS. 1B and 1C, on the cladding layer 102, both ends of the active layer 103 in the waveguide direction are connected to the ends of the active layer 103, and the tapered waveguide 1 is formed.
03a is formed. This tapered waveguide 103a
Is, for example, InGa having a band gap wavelength of 1.3 μm.
It is composed of AsP. That is, the tapered waveguide 1
No. 03a has a composition that causes little loss with respect to the optical signal to be amplified. Then, this tapered waveguide 103a
Is farther from the junction with the active layer 103,
It is formed so as to have a thin film thickness. The light input end and the light output end of the tapered waveguide 103a are formed to have a film thickness of 0.2 μm.
【0011】このテーパ導波路103aは、活性層10
3を形成した後で形成するようにしてもよく、また、次
に示すように、活性層103と同時に形成するようにし
てもよい。まず、基板上に活性層および導波路となる領
域にストライプ状に幅0.6μmの開口部を有する酸化
シリコンからなる選択成長膜を形成する。このとき、選
択成長マスクの横幅を、まず、活性層形成部では片側5
0μmとし、これを600μmの長さに続ける。また、
選択成長マスクの横幅を、テーパ導波路形成部において
は、片側が50μmから徐々に狭くなるように形成し、
最終的にはその幅が10μmとなるようにする。The taper waveguide 103a is formed by the active layer 10
3 may be formed after formation, or as shown below, it may be formed simultaneously with the active layer 103. First, a selective growth film made of silicon oxide having stripe-shaped openings having a width of 0.6 μm is formed on a substrate in a region to be an active layer and a waveguide. At this time, the lateral width of the selective growth mask is first set to 5 on one side in the active layer forming portion.
0 μm and continue to a length of 600 μm. Also,
In the tapered waveguide forming portion, the lateral width of the selective growth mask is formed so that one side is gradually narrowed from 50 μm,
Finally, the width is set to 10 μm.
【0012】そして、その選択成長マスクを用いてバン
ドギャップ波長1.55μmのInGaAsPを、活性
層形成部において膜厚0.4μmとなるように結晶成長
させる。この結果、テーパ導波路形成部においては、選
択成長した結晶の層の膜厚が活性層形成部から離れるに
したがって薄く形成される。そして、その組成も、膜厚
が0.2μmと薄くなっている部分では、バンドギャッ
プ波長1.3μmのInGaAsPから構成されたもの
となる。Then, using the selective growth mask, InGaAsP having a bandgap wavelength of 1.55 μm is crystal-grown so as to have a film thickness of 0.4 μm in the active layer forming portion. As a result, in the tapered waveguide formation portion, the film thickness of the selectively grown crystal layer becomes thinner as the distance from the active layer formation portion increases. The composition is also composed of InGaAsP having a bandgap wavelength of 1.3 μm in the portion where the film thickness is as thin as 0.2 μm.
【0013】以上示したように、選択成長マスクを用い
れば、活性層103およびテーパ導波路103aを同時
に形成することが可能である。ただし、上述したように
選択成長マスクを用いて活性層およびテーパ導波路を同
時に結晶成長させた場合、選択成長マスクの外側の基板
表面にも結晶が成長するので、それらの部分は取り除く
必要がある。また、当然であるが、選択成長マスクも、
素子としては必要のないものである。As described above, by using the selective growth mask, the active layer 103 and the tapered waveguide 103a can be formed at the same time. However, when the active layer and the tapered waveguide are simultaneously crystal-grown by using the selective growth mask as described above, the crystal also grows on the substrate surface outside the selective growth mask, so those portions must be removed. . Of course, the selective growth mask also
It is not necessary as an element.
【0014】また、下部クラッド層102,活性層10
3,および,テーパ導波路103aの導波路方向の側面
には、それらを埋め込むように、基板101上にp形I
nPからなる埋め込み層104が形成され、その上に、
n形InPからなる電流ブロックのための電流ブロック
層105が厚さ0.5μmに形成されている。そして、
活性層103,テーパ導波路103a,埋め込み層10
4,および,電流ブロック層105上部に、p形のIn
Pからなる上部クラッド層106が膜厚2μmに形成さ
れている。Further, the lower cladding layer 102 and the active layer 10
3, and the side surface of the tapered waveguide 103a in the waveguide direction is embedded in the p-type I on the substrate 101 so as to be embedded therein.
A buried layer 104 made of nP is formed, and on the buried layer 104,
A current block layer 105 made of n-type InP for a current block is formed to a thickness of 0.5 μm. And
Active layer 103, tapered waveguide 103a, buried layer 10
4, and p-type In on the current blocking layer 105.
The upper clad layer 106 made of P is formed to a film thickness of 2 μm.
【0015】なお、上部クラッド層106上には、Ni
/Zn/Au/Ti/Auからなる厚さ1μmのp側電
極107が形成され、基板101裏面には、AuGeN
i/Auからなる厚さ1μmのn側電極108が形成さ
れている。そして、テーパ導波路103aの膜厚が薄く
なっている端部に接続するように、反射防止膜109が
形成されている。この反射防止膜109は、TiO2 /
SiO2 から構成されている。Ni is deposited on the upper cladding layer 106.
A 1 μm-thick p-side electrode 107 made of / Zn / Au / Ti / Au is formed, and AuGeN is formed on the back surface of the substrate 101.
An n-side electrode 108 made of i / Au and having a thickness of 1 μm is formed. Then, an antireflection film 109 is formed so as to be connected to the end portion where the film thickness of the tapered waveguide 103a is thin. This antireflection film 109 is made of TiO 2 /
It is composed of SiO 2 .
【0016】以上示したように、この実施の形態1によ
れば、まず、活性層103はその導波方向に垂直な断面
が横長の長方形に構成した。そして、活性層103の導
波方向端部に、テーパ導波路103aを配置するように
した。そして、このように構成したので、この実施の形
態1による半導体レーザ形光増幅素子は、次に示すよう
な特徴を備える。まず、活性層103は、厚さ0.4μ
mに対して幅0.6μmに幅広に形成したので、図2の
横軸0.6上に位置する黒丸で示すように、TE偏波入
力光に対するゲインがTM偏波入力光に対するゲインよ
り約0.7dB高くなる。As described above, according to the first embodiment, first, the active layer 103 is formed in a rectangular shape whose cross section perpendicular to the waveguide direction is horizontally long. Then, the tapered waveguide 103a is arranged at the end of the active layer 103 in the waveguide direction. Since it is configured in this way, the semiconductor laser type optical amplification element according to the first embodiment has the following features. First, the active layer 103 has a thickness of 0.4 μm.
Since the width is formed to be 0.6 μm wide with respect to m, the gain for the TE polarized light input is smaller than that for the TM polarized input light, as indicated by the black circle on the horizontal axis 0.6 in FIG. It becomes 0.7 dB higher.
【0017】一方、テーパ導波路103aは、例えば入
力光の入力端の膜厚が0.2μmとなっている。一般
に、導波路の断面寸法が0.3μmより小さくなると、
その方向の光閉じ込めが弱くなる。したがって、テーパ
導波路103aの膜厚が薄い部分では、縦方向の光閉じ
込めが弱くなり、光が縦方向に染み出して縦長となる。
このため、例えば、光入出力端に光ファイバを配置し、
その光ファイバから入力光そして光ファイバへ出力光を
結合する場合、図2の白丸で示すように、TM偏波入力
光の方が結合効率がよくなる。特に、この実施の形態1
では、テーパ導波路103aは幅を0.6μmとしてい
るので、TM偏波入力光の方が0.7dBほど入出力光
の結合効率がよくなる。On the other hand, in the tapered waveguide 103a, the film thickness at the input end of the input light is 0.2 μm, for example. Generally, when the cross-sectional dimension of the waveguide becomes smaller than 0.3 μm,
Light confinement in that direction becomes weak. Therefore, in the portion where the film thickness of the tapered waveguide 103a is thin, the light confinement in the vertical direction becomes weak, and the light leaks out in the vertical direction and becomes vertically long.
Therefore, for example, an optical fiber is arranged at the optical input / output end,
When coupling the input light from the optical fiber and the output light to the optical fiber, as shown by the white circles in FIG. 2, the TM polarization input light has a higher coupling efficiency. In particular, this Embodiment 1
Since the width of the tapered waveguide 103a is set to 0.6 μm, the TM polarization input light has a coupling efficiency of the input / output light of about 0.7 dB.
【0018】つまり、入力光の入出力端部においてはT
M偏波入力光の方がより多く入出力され、活性層103
においては、TE偏波入力光の方がよりゲインされるこ
とになる。したがって、この実施の形態1の半導体レー
ザ形光増幅素子によれば、図2の黒四角で示すように、
活性層の幅が0.6μmで、素子全体のゲイン差(偏波
依存性)がほぼ0となり、比較的広い幅とすることがで
きる。すなわち、活性層が比較的容易に作製できるよう
になる。また、素子全体における偏波依存性が0.5d
B以内となる活性層の幅も、0.3〜0.7μmと、許
容量が広がる。なお、この範囲において、テーパ導波路
103aの横幅が、活性層103の横幅よりも細くなっ
てもかまわない。That is, at the input / output end of the input light, T
More and more M polarization input light is input and output, and the active layer 103
In, the TE polarized light input light is gained more. Therefore, according to the semiconductor laser type optical amplification element of the first embodiment, as shown by the black square in FIG.
When the width of the active layer is 0.6 μm, the gain difference (polarization dependence) of the entire device becomes almost 0, and the width can be made relatively wide. That is, the active layer can be manufactured relatively easily. In addition, the polarization dependence of the entire device is 0.5d.
The width of the active layer within B is 0.3 to 0.7 μm, and the allowable amount is widened. In this range, the lateral width of the tapered waveguide 103a may be smaller than the lateral width of the active layer 103.
【0019】実施の形態2
以下、この発明の第2の実施の形態について説明する。
この実施の形態2においては、図3に示すように、光信
号の入力端と出力端とを同一に構成したものである。す
なわち、図3に示すように、まず、下部クラッド層10
2上において、活性層103の一端にテーパ導波路10
3aを配置し、テーパ導波路103aの膜厚が薄くなっ
た先端に、反射防止膜109を配置する。そして、活性
層103の他端には、TiO2 /SiO2 からなる高反
射膜109aを配置する。すなわち、この実施の形態2
では、テーパ導波路103aの反射防止膜109側で、
光信号の入力端面と出力端面とを兼ねるようにした。こ
のように構成しても、上記実施の形態1と同様である。Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the input end and the output end of the optical signal are configured the same. That is, as shown in FIG. 3, first, the lower clad layer 10 is formed.
2, the tapered waveguide 10 is provided at one end of the active layer 103.
3a is arranged, and the antireflection film 109 is arranged at the tip where the film thickness of the tapered waveguide 103a is thin. Then, on the other end of the active layer 103, a high reflection film 109a made of TiO 2 / SiO 2 is arranged. That is, the second embodiment
Then, on the antireflection film 109 side of the tapered waveguide 103a,
The optical signal input end face and output end face are combined. Even with such a configuration, it is the same as in the first embodiment.
【0020】なお、上記実施の形態1,2では、n形の
InPを基板として用いるようにしたが、これに限るも
のではなく、p形の基板を用いてもよく、また、他の半
導体結晶を用いるようにしてもよい。また、活性層にバ
ルクのInGaAsPを用いるようにしたが、これに限
るものではなく、量子井戸構造やひずみ量子井戸構造
(圧縮ひずみ,伸張ひずみ)を活性層に用いるようにし
てもよい。また、活性層の材料として、InGaAlA
s系,InAlAs系,AlGaAs系といった材料を
用いるようにしても同様である。Although the n-type InP is used as the substrate in the first and second embodiments, the present invention is not limited to this, and a p-type substrate may be used, and other semiconductor crystals may be used. May be used. Although the bulk InGaAsP is used for the active layer, the present invention is not limited to this, and a quantum well structure or a strained quantum well structure (compressive strain, tensile strain) may be used for the active layer. InGaAlA is used as the material of the active layer.
The same applies when materials such as s series, InAlAs series, and AlGaAs series are used.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明では、
電流注入方向の厚さよりそれに垂直な幅の方が大きい導
波方向に垂直な断面形状を有してTE偏波入力光に対す
るゲインがTM偏波入力光に対するゲインより高くなる
ように光信号を増幅する活性層と、導波方向の活性層に
接触して形成されて活性層接触端から光信号の入力端と
なる他端にかけて膜厚が薄くなるように形成された光導
波路であるテーパ導波路と、活性層およびテーパ導波路
の上下を挾むように形成されたクラッド層と、活性層に
電流を注入するための正の電極および負の電極とを備
え、テーパ導波路の他端の部分の膜厚は、膜厚方向の光
閉じ込めが弱くなる寸法より小さい状態とし、前記活性
層の幅は、厚さの1.25〜1.75倍に形成した。ま
た第2の発明では前記活性層の厚さは、0.4μmに形
成し、前記活性層の幅は0.5〜0.7μmに形成し
た。また第3の発明では前記活性層の厚さは、0.4μ
mに形成し、前記活性層の幅は0.6μmに形成した。
以上示したように構成したので、テーパ導波路の光信号
の入出力端では、TM偏波入力光がより多く導波され、
活性層においては、TE偏波入力光に対するゲインがよ
り大きくなる。この結果、この発明によれば、活性層の
導波方向断面形状が正方形となっていなくても、素子全
体としてはゲイン差(偏波依存性)を解消することが可
能となる。したがって、この発明によれば、活性層の断
面を正方形に形成する必要がないので、入力信号光の偏
波状態が変動しても、ゲイン特性が変動しにくい半導体
レーザ形光増幅素子を容易に形成できるようになる。As described above, according to the first invention,
Amplifies the optical signal so that the gain for the TE polarized light is higher than that for the TM polarized light by having a cross-sectional shape perpendicular to the waveguiding direction in which the width perpendicular to the current injection direction is larger than the thickness. Taper waveguide that is an optical waveguide that is formed in contact with the active layer in the waveguide direction and is formed so as to have a thin film thickness from the contact end of the active layer to the other end that is the input end of the optical signal. A cladding layer formed so as to sandwich the active layer and the tapered waveguide above and below, and a positive electrode and a negative electrode for injecting a current into the active layer, and a film at the other end of the tapered waveguide. thickness, and less than that dimension thickness direction of the light confinement is weakened, the active
The width of the layer was 1.25 to 1.75 times the thickness. Well
In the second invention, the thickness of the active layer is 0.4 μm.
And the width of the active layer is 0.5 to 0.7 μm.
It was Further, in the third invention, the thickness of the active layer is 0.4 μm.
and the width of the active layer was 0.6 μm.
Since it is configured as described above, more TM polarized input light is guided at the input / output end of the optical signal in the tapered waveguide,
In the active layer, the gain for TE polarized light input light becomes larger. As a result, according to the present invention, it is possible to eliminate the gain difference (polarization dependence) in the entire element even if the cross section of the active layer in the waveguide direction is not square. Therefore, according to the present invention, since it is not necessary to form the cross section of the active layer into a square shape, even if the polarization state of the input signal light changes, the gain characteristics of the semiconductor laser type optical amplification element can be easily changed. Can be formed.
【図1】 この発明の第1の実施の形態における半導体
レーザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a semiconductor laser type optical amplification element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 活性層の幅に対するTE偏波入力光とTM偏
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change in the difference in gain characteristics between TE polarized light input light and TM polarized light input light with respect to the width of the active layer.
【図3】 この発明の実施の形態2における半導体レー
ザ形光増幅素子の構成を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a semiconductor laser type optical amplification element according to a second embodiment of the present invention.
【図4】 従来よりある半導体レーザ型の光増幅素子の
構成を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional semiconductor laser type optical amplification element.
【図5】 活性層の幅に対するTE偏波入力光とTM偏
波入力光に対するゲイン特性の差の変化を示す特性図で
ある。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in the difference in gain characteristics between TE polarized light input light and TM polarized light input light with respect to the width of the active layer.
101…基板、102…下部クラッド層、103…活性
層、103a…テーパ導波路、104…埋め込み層、1
05…電流ブロック層、106…上部クラッド層、10
7…p側電極、108…n側電極、109…反射防止
膜。101 ... Substrate, 102 ... Lower cladding layer, 103 ... Active layer, 103a ... Tapered waveguide, 104 ... Buried layer, 1
05 ... Current blocking layer, 106 ... Upper cladding layer, 10
7 ... P-side electrode, 108 ... N-side electrode, 109 ... Antireflection film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曲 克明 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−246661(JP,A) 特開 平8−211342(JP,A) 特開 平4−179179(JP,A) 特開 平8−330673(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuaki Katsuaki 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-9-246661 (JP, A) Special Features Kaihei 8-211342 (JP, A) JP-A-4-179179 (JP, A) JP-A 8-330673 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5 / 00-5/50
Claims (3)
の方が大きい導波方向に垂直な断面形状を有してTE偏
波入力光に対するゲインがTM偏波入力光に対するゲイ
ンより高くなるように光信号を増幅する活性層と、 前記導波方向の前記活性層に接触して形成されて前記活
性層接触端から前記光信号の入力端となる他端にかけて
膜厚が薄くなるように形成された光導波路であるテーパ
導波路と、 前記活性層および前記テーパ導波路の上下を挾むように
形成されたクラッド層と、 前記活性層に電流を注入するための正の電極および負の
電極とを備え、 前記テーパ導波路の前記他端の部分の膜厚は、膜厚方向
の光閉じ込めが弱くなる寸法より小さく形成された半導
体レーザ形光増幅素子において、 前記活性層の幅は、厚さの1.25〜1.75倍に形成
されていることを特徴とする半導体レーザ形光増幅素
子 。1. A device having a cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction in which the width perpendicular to the current injection direction is larger than the thickness in the current injection direction so that the gain for TE polarized light input light is higher than the gain for TM polarized light input light. An active layer for amplifying an optical signal, and a thin film formed in contact with the active layer in the waveguide direction from the contact end of the active layer to the other end serving as the input end of the optical signal. A tapered waveguide which is a formed optical waveguide, a clad layer formed so as to sandwich the active layer and the tapered waveguide, and a positive electrode and a negative electrode for injecting a current into the active layer. provided, the thickness of the portion of said other end of said tapered waveguide, the semiconductive <br/> body laser type optical amplifier device light in the film thickness direction confinement is smaller than the dimension weakened, the active layer The width is 1.25 to 1. Formed 75 times
Semiconductor laser type optical amplifier element characterized in that
Child .
子において、 前記活性層の厚さは、0.4μmに形成され、 前記活性層の幅は0.5〜0.7μmに形成された こと
を特徴とする半導体レーザ形光増幅素子。2. The semiconductor laser type optical amplification device according to claim 1, wherein the active layer has a thickness of 0.4 μm, and the active layer has a width of 0.5 to 0.7 μm . A semiconductor laser type optical amplification element characterized by the above.
子において 前記活性層の厚さは、0.4μmに形成され、 前記活性層の幅は0.6μmに形成された ことを特徴と
する半導体レーザ形光増幅素子。3. The semiconductor laser type optical amplifying element according to claim 1, wherein the active layer has a thickness of 0.4 μm and the active layer has a width of 0.6 μm. Semiconductor laser type optical amplifier.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27115297A JP3484053B2 (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Semiconductor laser type optical amplifier |
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|---|---|---|---|
| JP27115297A JP3484053B2 (en) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | Semiconductor laser type optical amplifier |
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| JPH11112073A JPH11112073A (en) | 1999-04-23 |
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Family
ID=17496067
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-10-03 JP JP27115297A patent/JP3484053B2/en not_active Expired - Lifetime
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