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JP2019201162A - Optical device - Google Patents

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JP2019201162A
JP2019201162A JP2018095997A JP2018095997A JP2019201162A JP 2019201162 A JP2019201162 A JP 2019201162A JP 2018095997 A JP2018095997 A JP 2018095997A JP 2018095997 A JP2018095997 A JP 2018095997A JP 2019201162 A JP2019201162 A JP 2019201162A
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optical device
optical
ingaalas
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Application number
JP2018095997A
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Japanese (ja)
Inventor
石井 啓之
Hiroyuki Ishii
啓之 石井
義孝 大礒
Yoshitaka Ooiso
義孝 大礒
小林 亘
Wataru Kobayashi
亘 小林
藤澤剛
Takeshi Fujisawa
剛 藤澤
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Hokkaido University NUC
NTT Inc
Original Assignee
Hokkaido University NUC
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】光源として用いる半導体から構成された光装置を、より広帯域化する。【解決手段】量子井戸構造の活性部101を備え、活性部101は、InGaAlAsから構成された井戸層111と、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成されて井戸層111を挾む障壁層112とから構成されている。また、n型のInPからなる第1クラッド層102の上に、n型のInGaAlAsからなる第1光閉じ込め層103を形成し、第1光閉じ込め層103の上に活性部101を形成している。また、活性部101の上には、p型のInGaAlAsからなる第2光閉じ込め層104を形成し、この上に、p型のInPからなる第2クラッド層105を形成している。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To broaden the band of an optical device composed of a semiconductor used as a light source. SOLUTION: The active part 101 has a quantum well structure, and the active part 101 is composed of a well layer 111 made of InGaAlAs and a barrier layer made of InGaAlAs made of carbon-doped p-type and sandwiching the well layer 111. And the layer 112. Further, the first optical confinement layer 103 made of n type InGaAlAs is formed on the first cladding layer 102 made of n type InP, and the active portion 101 is formed on the first optical confinement layer 103. . A second optical confinement layer 104 made of p-type InGaAlAs is formed on the active portion 101, and a second cladding layer 105 made of p-type InP is formed on the second optical confinement layer 104. [Selection diagram]

Description

本発明は、量子井戸構造の活性部を備える光装置に関する。   The present invention relates to an optical device including an active portion having a quantum well structure.

近年、インターネットによる動画閲覧などの需要増加に伴い、光通信で扱われる情報量が急増している。コンピューターおよびネットワークをもとにして発展してきたイーサネット(登録商標)の規格の信号速度も、1Gbps,10Gbps,100Gbpsと次々に大容量化されてきた。   2. Description of the Related Art In recent years, the amount of information handled by optical communication has been rapidly increasing along with an increase in demand for browsing movies on the Internet. The signal speed of the Ethernet (registered trademark) standard that has been developed based on computers and networks has also been increased to 1 Gbps, 10 Gbps, and 100 Gbps one after another.

主にデータセンタ内やデータセンタ間で用いられる速度100Gbps、伝送距離10kmのイーサネット規格「100GbE−LR4」では、波長多重技術を用いた強度変調/直接検波方式の光通信システムとなっている。この規格では、信号速度25Gbpsの光信号を4波長多重化して、信号速度を100Gbpsとしている。送信用の光源としては、25Gbpsの速度で変調が可能な、直接変調型の分布帰還型(DFB)レーザや電界吸収型(EA)変調器を集積したDFBレーザが用いられる。   The Ethernet standard “100 GbE-LR4” with a speed of 100 Gbps and a transmission distance of 10 km, which is mainly used in and between data centers, is an optical communication system of an intensity modulation / direct detection method using wavelength multiplexing technology. In this standard, an optical signal having a signal speed of 25 Gbps is multiplexed in four wavelengths, and the signal speed is set to 100 Gbps. As a light source for transmission, a direct modulation type distributed feedback (DFB) laser or a DFB laser integrated with an electroabsorption (EA) modulator capable of modulation at a speed of 25 Gbps is used.

さらなる高速化を目指した信号速度400Gbpsや1Tbpsのシステムの検討も始まっているが、ここで課題となるのが、送信光源の動作速度である。信号速度400Gbpsや1Tbpsのシステムを実現するためには、変調光源の動作速度を50Gbps以上に高速化し、さらに多値強度変調を施す必要があり、変調光源の広帯域化が課題となっている。   Studies on signal speeds of 400 Gbps and 1 Mbps aiming at higher speeds have begun, but the issue here is the operating speed of the transmission light source. In order to realize a system with a signal speed of 400 Gbps or 1 Mbps, it is necessary to increase the operation speed of the modulation light source to 50 Gbps or more and to perform multi-value intensity modulation, and it is an issue to widen the modulation light source.

W. Kobayashi et al., "50-Gb/s Direct Modulation of a 1.3-μm InGaAlAs-Based DFB Laser With a Ridge Waveguide Structure", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 19, no. 4, 1500908, 2013.W. Kobayashi et al., "50-Gb / s Direct Modulation of a 1.3-μm InGaAlAs-Based DFB Laser With a Ridge Waveguide Structure", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 19, no. 4, 1500908 , 2013.

半導体光源の広帯域化には、いくつかの解決方法がある。例えば、半導体レーザの活性層として用いる量子井戸構造を、バンドエンジニアリングにより最適化する方法が1つである。また、レーザの共振器長や回折格子による反射率などのレーザ共振器の構造パラメータを最適化する方法もある。非特許文献1は、量子井戸構造やレーザ共振器構造を最適化して作製した直接変調レーザの例であり、50Gbpsの変調速度を実現している。但し、このレーザでも、多値強度変調を施すには、周波数帯域が不足しており、さらなる広帯域化が求められている。   There are several solutions for increasing the bandwidth of semiconductor light sources. For example, one method is to optimize a quantum well structure used as an active layer of a semiconductor laser by band engineering. There is also a method of optimizing the structural parameters of the laser resonator such as the laser resonator length and the reflectivity of the diffraction grating. Non-Patent Document 1 is an example of a direct modulation laser manufactured by optimizing a quantum well structure or a laser resonator structure, and realizes a modulation speed of 50 Gbps. However, even with this laser, the frequency band is insufficient to perform multi-level intensity modulation, and a wider band is required.

本発明は、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、光源として用いる半導体から構成された光装置を、より広帯域化することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to broaden the bandwidth of an optical device composed of a semiconductor used as a light source.

本発明に係る光装置は、量子井戸構造の活性部を備え、活性部は、InGaAlAsから構成された井戸層と、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成されて井戸層を挟んで配置された障壁層とを備える。   An optical device according to the present invention includes an active portion having a quantum well structure, and the active portion is composed of a well layer composed of InGaAlAs and InGaAlAs doped with carbon to be p-type, and is disposed with the well layer interposed therebetween. A barrier layer.

上記光装置において、活性部は、回折格子から構成された共振部を備えて分布帰還型レーザを構成する。   In the above optical device, the active part includes a resonance part composed of a diffraction grating to constitute a distributed feedback laser.

上記光装置において、分布帰還型レーザに直列に集積された第2活性部からなる光増幅器を備え、第2活性部は、活性部と同じ量子井戸構造とされている。   The optical device includes an optical amplifier including a second active part integrated in series with a distributed feedback laser, and the second active part has the same quantum well structure as the active part.

上記光装置において、分布帰還型レーザに直列に集積された電界吸収型の光変調器を備えるようにしてもよい。   The optical device may include an electroabsorption optical modulator integrated in series with the distributed feedback laser.

上記光装置において、障壁層にドーピングされた炭素の濃度は、6〜8×1024cm-3の範囲とされていればよい。 In the optical device, the concentration of carbon doped in the barrier layer may be in the range of 6 to 8 × 10 24 cm −3 .

以上説明したように、本発明によれば、量子井戸構造の活性部を構成する障壁層を、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成したので、光源として用いる半導体から構成された光装置を、より広帯域化することができるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the barrier layer constituting the active part of the quantum well structure is composed of p-type InGaAlAs doped with carbon, the optical device composed of a semiconductor used as a light source Thus, an excellent effect that a wider band can be obtained is obtained.

図1は、本発明の実施の形態における光装置の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における光装置のバンド構造を示すバンド図である。FIG. 2 is a band diagram showing a band structure of the optical device according to the embodiment of the present invention. 図3Aは、本発明の実施の形態における光装置の適用例となる半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser serving as an application example of the optical device according to the embodiment of the present invention. 図3Bは、本発明の実施の形態における光装置の適用例となる半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser serving as an application example of the optical device according to the embodiment of the present invention. 図4は、実施の形態における光装置を半導体レーザとした場合の、障壁層における炭素のドーピング濃度を変化させたときの、閾値キャリア密度Nthの変化を示す特性図である。Figure 4 is a characteristic diagram showing a case where the optical device and a semiconductor laser, when varying the doping concentration of carbon in the barrier layer, the change in the threshold carrier density N th in the embodiment. 図5は、実施の形態における光装置を半導体レーザとした場合の、障壁層における炭素のドーピング濃度を変化させたときの、閾値微分利得∂gth/∂nの変化を示す特性図である。5, in a case where the optical device in an embodiment with a semiconductor laser, when varying the doping concentration of carbon in the barrier layer is a characteristic diagram showing the change of the threshold differential gain ∂g th / ∂ n. 図6は、本発明の実施の形態における他の光装置の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of another optical device according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態おける光装置について図1を参照して説明する。この光装置は、量子井戸構造の活性部101を備える。活性部101は、InGaAlAsから構成された井戸層111と、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成されて井戸層111を挾む障壁層112とから構成されている。この例では、2つの井戸層111を備える構成としている。   Hereinafter, an optical device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This optical device includes an active portion 101 having a quantum well structure. The active part 101 includes a well layer 111 made of InGaAlAs and a barrier layer 112 made of p-type InGaAlAs doped with carbon and sandwiching the well layer 111. In this example, two well layers 111 are provided.

なお、実施の形態では、n型のInPからなる第1クラッド層102の上に、n型のInGaAlAsからなる第1光閉じ込め層103を形成し、第1光閉じ込め層103の上に活性部101を形成している。また、活性部101の上には、p型のInGaAlAsからなる第2光閉じ込め層104を形成し、この上に、p型のInPからなる第2クラッド層105を形成している。   In the embodiment, the first light confinement layer 103 made of n-type InGaAlAs is formed on the first clad layer 102 made of n-type InP, and the active portion 101 is formed on the first light confinement layer 103. Is forming. A second optical confinement layer 104 made of p-type InGaAlAs is formed on the active portion 101, and a second cladding layer 105 made of p-type InP is formed thereon.

実施の形態において、活性部101は、第1光閉じ込め層103および第2光閉じ込め層104に挾まれて配置されている。また、第1光閉じ込め層103、活性部101、第2光閉じ込め層104は、第1クラッド層102および第2クラッド層105に挾まれて配置されている。   In the embodiment, the active portion 101 is disposed between the first optical confinement layer 103 and the second optical confinement layer 104. The first optical confinement layer 103, the active part 101, and the second optical confinement layer 104 are disposed so as to be sandwiched between the first cladding layer 102 and the second cladding layer 105.

次に、実施の形態における光装置の積層方向のエネルギー・バンドについて、図2を参照して説明する。   Next, an energy band in the stacking direction of the optical device in the embodiment will be described with reference to FIG.

p型のInGaAlAsからなる障壁層112にドープした炭素はアクセプターとして働き、正孔を価電子帯に放出するが、これらの正孔203はエネルギーの低い井戸層111に溜まることになる。また、p−i−nのダイオード構造に電圧を印加しなくとも、ドーピングの効果により、井戸層111に正孔203が分布していることになる。なお、井戸層111には、ダイオード構造に電圧を印加することで注入された電子201および正孔202もとどまる。この結果、ダイオード構図に電圧をかけて、電子や正孔を井戸層111に注入したときの光学利得特性に変化が生じる。   The carbon doped in the barrier layer 112 made of p-type InGaAlAs acts as an acceptor and emits holes into the valence band, but these holes 203 accumulate in the well layer 111 with low energy. Further, even if no voltage is applied to the p-i-n diode structure, the holes 203 are distributed in the well layer 111 due to the doping effect. The well layer 111 also retains electrons 201 and holes 202 injected by applying a voltage to the diode structure. As a result, a change occurs in the optical gain characteristics when a voltage is applied to the diode composition and electrons and holes are injected into the well layer 111.

上述したように、実施の形態における量子井戸構造には、もともと正孔が分布していることにより、キャリアの反転分布が起きやすくなり、光学利得や利得係数を大きくすることができる。これらは、変調ドーピングとして古くより知られているが、この技術をInGaAlAs系の量子井戸構造に適用したのが、本発明の特徴である。   As described above, since the holes are originally distributed in the quantum well structure in the embodiment, carrier inversion distribution is likely to occur, and the optical gain and the gain coefficient can be increased. These have long been known as modulation doping, but the feature of the present invention is that this technique is applied to an InGaAlAs quantum well structure.

従来、InP基板を用いた長波長帯(1.3〜1.6μm)のレーザを構成する量子井戸構造には、InGaAsPが多く用いられてきた。InGaAsPの場合、一般には、p型のドーパントとしては亜鉛(Zn)が用いられている。しかしながら、Znは拡散係数が大きいため、結晶成長でレーザ構造を作製している最中に拡散しやすく、変調ドーピングをしても、拡散によりZnが移動してしまい、所望のドーピング分布を得られないという問題があった。   Conventionally, InGaAsP has been widely used in a quantum well structure that constitutes a laser having a long wavelength band (1.3 to 1.6 μm) using an InP substrate. In the case of InGaAsP, zinc (Zn) is generally used as a p-type dopant. However, since Zn has a large diffusion coefficient, it is easy to diffuse during the production of a laser structure by crystal growth. Even if modulation doping is performed, Zn moves due to diffusion, and a desired doping distribution can be obtained. There was no problem.

これに対し、本発明では、InGaAlAsから構成した障壁層112に炭素(C)をドーピングすることによって、量子井戸構造の活性部101において変調ドーピングを実現している。CはZnに比べて、拡散係数が2桁小さいため、図2に示すようなバンドの状態が得られるドーピング分布が実現できる。なお、InGaAsPに対しては、Cはn型のドーパントとなるので、この構成は、上述した実施の形態における活性部101とする量子井戸構造には適用できない。   In contrast, in the present invention, modulation doping is realized in the active portion 101 of the quantum well structure by doping carbon (C) into the barrier layer 112 made of InGaAlAs. Since C has a diffusion coefficient that is two orders of magnitude smaller than that of Zn, a doping distribution capable of obtaining a band state as shown in FIG. 2 can be realized. For InGaAsP, since C is an n-type dopant, this configuration cannot be applied to the quantum well structure serving as the active portion 101 in the above-described embodiment.

実施の形態における光装置は、例えば、半導体レーザとすることができる。この半導体レーザの直接変調の帯域を決める重要なパラメータは、緩和振動周波数frであり、以下の式で表される。 The optical device in the embodiment can be a semiconductor laser, for example. An important parameter that determines the direct modulation band of this semiconductor laser is the relaxation oscillation frequency fr, which is expressed by the following equation.

Figure 2019201162
Figure 2019201162

なお、上記式において、τphは光子寿命、∂gth/∂nは閾値微分利得、Iは注入電流、Ithは閾値電流を示す。 In the above equation, τ ph is a photon lifetime, ∂g th / ∂ n is a threshold differential gain, I is an injection current, and I th is a threshold current.

障壁層に炭素をドープすることによる変調ドーピング構造を用いることにより、閾値電流Ithを低減し、閾値微分利得∂gth/∂nを増加させることができるので、緩和振動周波数frの増大が期待される。この結果、変調帯も増加する。 The use of modulation doping structure by doping with carbon in the barrier layer, to reduce the threshold current I th, it is possible to increase the threshold differential gain ∂g th / ∂ n, increasing the relaxation oscillation frequency f r is Be expected. As a result, the modulation band also increases.

次に、上述した実施の形態における光装置を半導体レーザとする場合について、図3A、図3Bを参照して説明する。図3Aは、光導波方向に平行な断面を示し、図3Bは、光導波方向に垂直な断面を示している。   Next, a case where the optical device in the above-described embodiment is a semiconductor laser will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A shows a cross section parallel to the optical waveguide direction, and FIG. 3B shows a cross section perpendicular to the optical waveguide direction.

この半導体レーザは、n型のInPからなる第1クラッド層300の上に、InGaAlAsから構成された井戸層と、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成された障壁層とによる量子井戸構造の活性部302を形成している。活性部302は、例えば、井戸層の層数が8とされ散る。また、井戸層は、約1.5%の圧縮歪が加わるような組成とされている。   This semiconductor laser has a quantum well structure comprising a well layer made of InGaAlAs and a barrier layer made of p-type InGaAlAs doped with carbon on a first cladding layer 300 made of n-type InP. Active portion 302 is formed. For example, the active portion 302 is scattered with the number of well layers being eight. Further, the well layer has a composition such that a compressive strain of about 1.5% is applied.

また、活性部302の上には、InGaAsPからなるガイド層303を形成し、この上に、p型のInPからなる第2クラッド層301を形成している。ガイド層303には、単一モードで発振する分布帰還型レーザの共振部とするための回折格子304が形成されている。レーザ共振器長は150μmである。   A guide layer 303 made of InGaAsP is formed on the active portion 302, and a second cladding layer 301 made of p-type InP is formed thereon. In the guide layer 303, a diffraction grating 304 is formed to serve as a resonance part of a distributed feedback laser that oscillates in a single mode. The laser cavity length is 150 μm.

また、第1クラッド層300の裏面側には、Auからなるn側電極306が形成され、第2クラッド層301の上には、p型のInGaAsPからなるコンタクト層305を介してAuからなるp側電極307が形成されている。また、活性部302,回折格子304が形成されているガイド層303の側部は、半絶縁性のInPからなる埋め込み層310により埋め込まれ、電流を効率よく注入するための電流狭窄構造とされている。また、活性部302の導波方向の一端には、高反射膜308が形成され、他端には反射防止膜309が形成されている。   Further, an n-side electrode 306 made of Au is formed on the back surface side of the first cladding layer 300, and p made of Au is formed on the second cladding layer 301 via a contact layer 305 made of p-type InGaAsP. A side electrode 307 is formed. Further, the side portion of the guide layer 303 on which the active portion 302 and the diffraction grating 304 are formed is buried by a buried layer 310 made of semi-insulating InP, and has a current confinement structure for efficiently injecting current. Yes. A high reflection film 308 is formed at one end of the active portion 302 in the waveguide direction, and an antireflection film 309 is formed at the other end.

上述した各構造パラメータは、変調周波数帯域が増大するように最適化した値である。p側電極307とn側電極306の間に電圧を印加し、活性部302に電流を流すことによってレーザ発振を得る。   Each structural parameter described above is a value optimized to increase the modulation frequency band. Laser oscillation is obtained by applying a voltage between the p-side electrode 307 and the n-side electrode 306 and passing a current through the active portion 302.

上述した半導体レーザの障壁層における炭素のドーピング濃度を変化させたときの、閾値キャリア密度Nthの変化を図4に示し、閾値微分利得∂gth/∂nの変化を図5に示す。なお、閾値利得が300-1,400-1,500cm-1の場合を示している。また、発振波長は、1300nmである。ドーピング濃度の増加に伴い閾値キャリア密度Nthは減少する。閾値微分利得∂gth/∂nはドーピング濃度p0=5×1024-3程度まで単調増加し、この後、飽和する傾向を見せる。また、閾値利得が300〜500cm-1程度の範囲であれば、それほど特性は大きく変化しない。ドーピング濃度を多くし過ぎると、結晶性の低下を引き起こす可能性があるので、ドーピング濃度は6〜8×1024-3程度が望ましいといえる。このときの閾値微分利得は1.5倍程度まで増加する。 FIG. 4 shows changes in the threshold carrier density N th when the carbon doping concentration in the barrier layer of the semiconductor laser is changed, and FIG. 5 shows changes in the threshold differential gain ∂g th / ∂ n . The threshold gain is 300 -1, 400 -1, which shows the case of 500 cm -1. The oscillation wavelength is 1300 nm. Threshold carrier density N th with increasing doping concentration decreases. The threshold differential gain ∂g th / ∂ n increases monotonically to a doping concentration p 0 = 5 × 10 24 m −3 and then shows a tendency to saturate. Further, when the threshold gain is in the range of about 300 to 500 cm −1 , the characteristics do not change so much. If the doping concentration is excessively increased, the crystallinity may be lowered. Therefore, it can be said that the doping concentration is preferably about 6 to 8 × 10 24 m −3 . The threshold differential gain at this time increases to about 1.5 times.

なお、上述した半導体レーザでは、活性部302の上に回折格子を形成したDFB構造としているが、これに限るものではない。例えば、活性部以外の光導波路に回折格子を形成したいわゆる分布反射型(Distributed Bragg Reflector:DBR)のレーザでもよい。また、光導波路の構造としては、埋め込み型の構造となっているが、リッジ型の構造にも適用可能である。   The semiconductor laser described above has a DFB structure in which a diffraction grating is formed on the active portion 302, but the present invention is not limited to this. For example, a so-called distributed Bragg reflector (DBR) laser in which a diffraction grating is formed in an optical waveguide other than the active portion may be used. Further, the structure of the optical waveguide is a buried structure, but it can also be applied to a ridge structure.

次に、上述した実施の形態における光装置を、半導体レーザに、光増幅器および光変調器を組み合わせた構成について、図6を参照して説明する。図6は、光が導波する方向に平行な断面を示している。   Next, a configuration in which the optical device according to the above-described embodiment is configured by combining a semiconductor laser with an optical amplifier and an optical modulator will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a cross section parallel to the direction in which light is guided.

この例では、半導体レーザ351,電界吸収型の光変調器352,光増幅器353をこれらの順に直列に集積している。半導体レーザ351における構成は、図3A,図3Bを用いて説明した半導体レーザと同様である。また、全ての領域において、第1クラッド層300,第2クラッド層301は共通としている。   In this example, a semiconductor laser 351, an electroabsorption optical modulator 352, and an optical amplifier 353 are integrated in this order in series. The configuration of the semiconductor laser 351 is the same as that of the semiconductor laser described with reference to FIGS. 3A and 3B. In all regions, the first cladding layer 300 and the second cladding layer 301 are common.

光変調器352は、第1クラッド層300の上に、InGaAsPによる多重量子井戸構造の活性コア部314を備え、第2クラッド層301上にp型のInGaAsPからなるコンタクト層305を介してp側電極311が形成されている。   The optical modulator 352 includes an active core portion 314 having a multiple quantum well structure made of InGaAsP on the first cladding layer 300, and the p-side via a contact layer 305 made of p-type InGaAsP on the second cladding layer 301. An electrode 311 is formed.

また、光増幅器353は、第2クラッド層301の上に、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成した障壁層による量子井戸構造の活性部302を備え、第2クラッド層301上にp型のInGaAsPからなるコンタクト層305を介してp側電極312が形成されている。光増幅器353では、半導体レーザ351と同じ活性部302を備えているが、共振構造は備えていない。   In addition, the optical amplifier 353 includes an active portion 302 having a quantum well structure with a barrier layer made of InGaAlAs doped with carbon to be p-type by doping carbon on the second cladding layer 301, and the p-type cladding is formed on the second cladding layer 301. A p-side electrode 312 is formed via a contact layer 305 made of type InGaAsP. The optical amplifier 353 includes the same active portion 302 as that of the semiconductor laser 351, but does not include a resonance structure.

また、半導体レーザ351と光変調器352との間、および光変調器352と光増幅器353との間は、InGaAsPから構成されたパッシブコア313による光導波路で光学的に接続されている。   Further, the semiconductor laser 351 and the optical modulator 352 and the optical modulator 352 and the optical amplifier 353 are optically connected by an optical waveguide with a passive core 313 made of InGaAsP.

この光装置では、変調周波数帯域は、変調ドープ構造としていない活性コア部314からなる光変調器352によって決定されるので、変調ドーピングによる変調周波数帯域への影響はない。しかしながら、変調ドープ構造とした活性部302により半導体レーザ351の閾値電流が下がることと、光増幅器353の利得が増大することにより、低消費電力で動作させることが可能となる。   In this optical device, the modulation frequency band is determined by the optical modulator 352 including the active core portion 314 not having the modulation dope structure, so that the modulation frequency band is not affected by the modulation doping. However, since the threshold current of the semiconductor laser 351 is lowered by the active portion 302 having the modulation doping structure and the gain of the optical amplifier 353 is increased, it is possible to operate with low power consumption.

以上に説明したように、本発明によれば、量子井戸構造の活性部を構成する障壁層を、炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成したので、光源として用いる半導体から構成された光装置を、より広帯域化することができるようになる。   As described above, according to the present invention, since the barrier layer constituting the active part of the quantum well structure is composed of p-type InGaAlAs doped with carbon, light composed of a semiconductor used as a light source The apparatus can be made to have a wider bandwidth.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious.

101…活性部、102…第1クラッド層、103…第1光閉じ込め層、104…第2光閉じ込め層、105…第2クラッド層、111…井戸層、112…障壁層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Active part, 102 ... 1st clad layer, 103 ... 1st optical confinement layer, 104 ... 2nd optical confinement layer, 105 ... 2nd clad layer, 111 ... Well layer, 112 ... Barrier layer.

Claims (5)

量子井戸構造の活性部を備える光装置であって、
前記活性部は、
InGaAlAsから構成された井戸層と、
炭素をドーピングしてp型としたInGaAlAsから構成されて前記井戸層を挾む障壁層と
を備えることを特徴とする光装置。
An optical device comprising an active part of a quantum well structure,
The active part is
A well layer composed of InGaAlAs;
An optical device comprising: a barrier layer made of p-type InGaAlAs doped with carbon and sandwiching the well layer.
請求項1記載の光装置において、
前記活性部は、回折格子から構成された共振部を備えて分布帰還型レーザを構成することを特徴とする光装置。
The optical device according to claim 1.
The optical device according to claim 1, wherein the active portion includes a resonating portion including a diffraction grating to constitute a distributed feedback laser.
請求項2記載の光装置において、
前記分布帰還型レーザに直列に集積された第2活性部からなる光増幅器を備え、
前記第2活性部は、前記活性部と同じ量子井戸構造とされていることを特徴とする光装置。
The optical device according to claim 2.
An optical amplifier comprising a second active part integrated in series with the distributed feedback laser;
The optical device, wherein the second active part has the same quantum well structure as the active part.
請求項2または3記載の光装置において、
前記分布帰還型レーザに直列に集積された電界吸収型の光変調器を備えることを特徴とする光装置。
The optical device according to claim 2 or 3,
An optical apparatus comprising an electroabsorption optical modulator integrated in series with the distributed feedback laser.
請求項1〜4のいずれか1項に光装置において、
前記障壁層にドーピングされた炭素の濃度は、6〜8×1024cm-3の範囲とされていることを特徴とする光装置。
The optical device according to any one of claims 1 to 4,
The concentration of carbon doped in the barrier layer is in the range of 6-8 × 10 24 cm −3 .
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