(57)【要約】【課題】  偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるようにする。【解決手段】  入力側カプラ９と、出力側カプラ１０と、入力側カプラと出力側カプラとを接続する一対のアーム１１，１２とから構成されるマッハツェンダ干渉器１と、一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器２，３と、発振を用いないで制御光を出力する制御光用光源４と、マッハツェンダ干渉器に接続され、制御光用光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）と、制御光用導波路及びマッハツェンダ干渉器を導波する際に制御光が得る光利得が、制御光が受ける光損失よりも小さくなるように構成する。【選択図】        図１
2006186252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
発振を用いないで制御光を出力する制御光用光源と、
前記マッハツェンダ干渉器に接続され、前記制御光用光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路とを備え、
前記制御光用導波路及び前記マッハツェンダ干渉器を導波する際に制御光が得る光利得が、制御光が受ける光損失よりも小さくなるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。
【請求項２】
前記制御光用光源が、制御光としてＡＳＥ光を出力するＡＳＥ光源であることを特徴とする、請求項１記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記制御光用光源に用いられる利得媒質の組成波長が、前記第１及び第２光増幅器に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の光増幅装置。
【請求項４】
前記光増幅器が、偏波無依存型の光増幅器であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項５】
前記制御光用導波路の端面に無反射コート膜を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記第１及び第２光増幅器の利得をＧ1とし、前記制御光用光源の利得をＧ2とし、制御光が導波される光導波路の片道における光損失をＬとし、前記無反射コート膜の反射率をＲとして、Ｇ1＋Ｇ2＜Ｌ＋１０＊ｌｏｇ（Ｒ）の関係を満たすように構成されることを特徴とする、請求項５記載の光増幅装置。
【請求項７】
前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項８】
前記第１及び第２光増幅器と前記制御光用光源とが、同一の半導体積層構造を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項９】
前記第１及び第２光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項１０】
前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第１及び第２光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば制御光の注入によって信号光に対する利得を制御しうる半導体光増幅装置に用いて好適の光増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、大容量で高速なフォトニックネットワークの適用範囲は加入者に身近なメトロ・アクセス系へも広がっている。メトロ・アクセス系に適用されるフォトニックネットワークは、光アドドロップマルチプレクサ(ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexer)等を用いた柔軟なネットワーク構成となっている。
このようなネットワークにおいて用いられる光増幅器には、多重される波長の数の変動や入力される光の強度の変動に対して、高速な利得制御が可能で、常に一定の光出力が得られる機能（レベル制御機能）が求められている。
【０００３】
レベル制御機能を持つ光増幅器としては、例えば図４に示すように、３ｄＢカプラ１０７，１０８を含むマッハツェンダ干渉器１００の両アーム１０１，１０２内に、それぞれ、半導体光増幅器(ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifier)１０３，１０４を設け、干渉器１００外部に制御用ＳＯＡ１０５を集積した構成の光増幅器が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器１００の両アーム１０１，１０２内に配置されたＳＯＡ１０３，１０４によって信号光が増幅されるようになっている。さらに、素子内に信号光の光路と交差するように発振光（制御光）の光路を設け、発振光の光路上に、フィードバック機構として０．１％程度の反射率を有する反射防止膜（反射ミラー）１０６及びＳＯＡ等の利得媒質を配置することで、発振光が素子内でレーザ発振するようにしている。なお、フィードバック機構としては、このほか、回折格子やループ導波路等も開示されている。この場合、アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４も発振光のレーザ発振に寄与し、信号光に対する利得が発振光の発振閾値での利得（閾値利得）に一定保持（クランプ）されることになる。そして、この光増幅器では、干渉器外部に配置された制御用ＳＯＡ１０５の利得を調整することで、両アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４の閾値利得を変化させて、光増幅器の利得制御を行なうようにしている。
【０００５】
特に、特許文献１では、発振光の片道での利得が、端面残留反射率の逆数になった時点で発振が始まり、利得がクランプされる。反射防止膜の残留反射率が０．１％の場合、アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４の利得と、制御用ＳＯＡ１０５の利得の合計が３０ｄＢになった時点で、利得がクランプされる。このため、例えば、制御用ＳＯＡ１０５の利得を１０ｄＢに設定すれば、アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４の利得が２０ｄＢにクランプされるため、制御用ＳＯＡ１０５の利得を調整することで、アーム１０１，１０２内のＳＯＡ１０３，１０４の利得を調整できることになると記載されている（例えば段落番号００４６，００４７参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７９２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フォトニックネットワークで用いられる光増幅器には、信号光の偏波状態によって利得が変化しない偏波無依存な増幅特性が求められる。
上述の従来提案されている光増幅器（図４参照）では、アーム内のＳＯＡに偏波無依存型のＳＯＡを用いることで、信号光に対して偏波無依存な増幅特性を実現することができる。
【０００７】
また、上述の従来提案されている光増幅器（図４参照）では、アーム内に配置されるＳＯＡと干渉器外部に配置される制御用ＳＯＡとを、共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、干渉器外部の制御用ＳＯＡも偏波無依存な増幅特性を持つことになる。
しかしながら、上述の従来提案されている光増幅器（図４参照）では、発振を利用して利得が一定値になるようにしているため、制御用ＳＯＡに対する注入電流（制御電流）を変化させることによって利得制御を行なう際に、発振状態の制御光（発振光）にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得（光利得）が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。
【０００８】
ところで、レベル制御機能を持った光増幅器としては、例えば図５に示すように、３ｄＢカプラ１１６，１１７を含むマッハツェンダ干渉器１１０の両アーム１１１，１１２内に、それぞれ、ＳＯＡ１１３，１１４を設け、干渉器１１０外部に制御用レーザ光源としてＤＦＢレーザ１１５を集積した構成も提案されている（例えば特願２００４−５０８５３８号参照）。なお、この光増幅器の端面には無反射コーティング（反射率＜０．００１％）が施され、無反射コート膜１１８，１１９が形成されている。
【０００９】
この光増幅器では、マッハツェンダ干渉器１１０の両アーム１１１，１１２内に配置されたＳＯＡ１１３，１１４によって信号光が増幅されるようになっている。一方、干渉器１１０外部に配置されたＤＦＢレーザ１１５から出射された制御光は、両ＳＯＡ１１３，１１４に入射され、増幅されて、素子内を信号光と対角方向に導波されるようになっている。そして、ＤＦＢレーザ１１５から出射される制御光のパワーを調整することにより、制御光と信号光との間の相互利得変調効果によって、光増幅器の利得制御を行なうようになっている。
【００１０】
しかしながら、このような構成の光増幅器でも、上述の光増幅器（図４参照）と同様の課題がある。つまり、このような構成の光増幅器でも、ＤＦＢレーザ１１５をＳＯＡ１１３，１１４と共通の活性層を持つものとするのが通常である。このため、ＤＦＢレーザ１１５もＳＯＡと同様に偏波無依存な増幅特性を有するものとなる。この場合、ＤＦＢレーザ１１５に対する注入電流（制御電流）を変化させて制御光のパワーを調整して利得制御を行なう際に、発振状態の制御光にモードホッピングが生じ、さらに、このモードホッピングに起因してキンクが発生することになる［図６参照］。このように、利得制御時にキンクが発生すると、光増幅器の利得（光利得）が制御電流に対して滑らかに変化しないことになり、連続的な利得制御が難しくなる。また、制御回路も複雑になる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるようにした、光増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明の光増幅装置は、入力側カプラと、出力側カプラと、入力側カプラと出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成される対称マッハツェンダ干渉器と、一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、発振を用いないで制御光を出力する制御光用光源と、対称マッハツェンダ干渉器に接続され、制御光用光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路とを備え、制御光用導波路及び対称マッハツェンダ干渉器を導波する際に制御光が得る光利得が、制御光が受ける光損失よりも小さくなるように構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本発明によれば、偏波無依存な増幅特性を実現しながら、連続的な利得制御を実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光増幅装置について説明する。
本実施形態にかかる光増幅装置（光増幅素子）は、素子全体又は素子内の一部で制御光のレーザ発振が起こらないようにすることで、制御光の偏波モードホッピングが生じないようにし、ひいては、偏波モードホッピングに起因したキンクの発生を防止して、連続的な利得制御を実現できるようにするものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００１５】
本光増幅装置は、制御光の注入による利得制御機能を有する半導体光増幅装置であって、図１（ａ）に示すように、対称マッハツェンダ干渉器１と、信号光を増幅する２つの半導体光増幅器（ＳＯＡ；第１及び第２光増幅器）２，３と、制御光として増幅された自然放出光（ＡＳＥ；Amplified Spontaneous Emission）を出力するＡＳＥ光源（制御光用光源）４と、ＡＳＥ光源から出力される制御光（ＡＳＥ光）を導波させるための制御光用導波路５とを、同一半導体基板６上に備えるものとして構成される。
【００１６】
また、本実施形態では、制御光を発振させないため、素子５０の両端面（信号光入力側及び信号光出力側の端面）５０Ａ，５０Ｂは、いずれも無反射コーティングが施されている。つまり、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂには、図１（ａ）に示すように、いずれも無反射コート膜７，８（反射率Ｒ；例えばＲ＜０．００１％）が形成されている。
ここで、対称マッハツェンダ干渉器１は、図１（ａ）に示すように、２つの３ｄＢカプラ９，１０と、これらの３ｄＢカプラ９，１０に接続され、同一光路長を有する一対のアーム１１，１２とから構成され、対称構造になっている。なお、２つの３ｄＢカプラのうち、信号光の入力側に設けられる方を入力側３ｄＢカプラ（入力側カプラ）９といい、信号光の出力側に設けられる方を出力側３ｄＢカプラ（出力側カプラ）１０という。
【００１７】
そして、一対のアーム１１，１２内には、図１（ａ）に示すように、それぞれ、偏波無依存型のＳＯＡ２，３が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の内部に２つの偏波無依存な特性を有するＳＯＡ２，３が配置されている。これらのＳＯＡ２，３は同一の長さ（同一ＳＯＡ長）を有するものとして構成される。ここで、偏波無依存な特性を有するＳＯＡ２，３とは、偏波間利得差ΔＧ（ｄＢ）が所定値（例えば２ｄＢ）よりも小さい（例えばΔＧ＜２ｄＢ；数ｄＢ以内）ものをいう。
【００１８】
また、対称マッハツェンダ干渉器１には、図１（ａ）に示すように、信号光を入力する入力導波路１３及び信号光を出力する出力導波路１４がそれぞれ接続されている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の入力側３ｄＢカプラ９には、入力導波路１３が接続されており、対称マッハツェンダ干渉器１の出力側３ｄＢカプラ１０には、出力導波路１４が接続されている。そして、対称マッハツェンダ干渉器１では、両アーム１１，１２で位相条件が合っているため（機能的に対称）、入力導波路１３から入力された信号光は、対称な位置に設けられている出力導波路１４から出力されるようになっている。
【００１９】
さらに、対称マッハツェンダ干渉器１には、図１（ａ）に示すように、制御光用導波路５が接続されている。この制御光用導波路５は、図１（ａ）に示すように、入力側３ｄＢカプラ９に接続される導波路部分（入力側部分）５Ａと、出力側３ｄＢカプラ１０に接続される導波路部分（出力側部分）５Ｂとを有する。そして、制御光は、出力側部分５Ｂから入力される。ここでは、制御光は、入力光に対して逆方向に伝搬するようになっており、信号光が伝搬する経路（光路）と制御光が伝搬する経路（光路）とは互いに交差している。
【００２０】
また、制御光用導波路５の入力側部分５Ａは、素子５０の信号光入力側の端面５０Ａに達しており、制御光用導波路５の出力側部分５Ｂは、素子５０の信号出力側の端面５０Ｂに達している。上述のように、素子５０の端面５０Ａ，５０Ｂには、いずれも無反射コート膜７，８が形成されているため、制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）の両端面には無反射コート膜７，８が形成されていることになる。
【００２１】
そして、制御光用導波路５の出力側３ｄＢカプラ１０に接続される導波路部分５Ｂには、ＡＳＥ光源４が設けられている。つまり、対称マッハツェンダ干渉器１の外部に、回折格子等の反射機構を持たない、即ち、光を出力するのに発振（レーザ発振）を用いないＡＳＥ光源４が配置されている。このように、制御光用光源としてＡＳＥ光源４を用いることで、素子５０内の一部でレーザ発振が生じないようにして、レーザ発振現象に特有のモードホッピングが起こらないようにしている。
【００２２】
なお、ここでは、制御光用光源としてＡＳＥ光源４を設けているが、これに限られるものではなく、光を出力するのに発振を用いない光源であれば良い。
ＡＳＥ光源４が発する制御光は、広い波長の広がりを持ったＡＳＥ光であるが、アーム１１，１２内のＳＯＡ２，３に入射すると、信号光との間で相互利得変調効果が生じる。このため、この相互利得変調効果を利用すれば、ＳＯＡ２，３による信号光の利得を抑圧することができる。
【００２３】
このため、ＡＳＥ光源４への注入電流制御等によってＳＯＡ２，３に入射するＡＳＥ光の光量を変化させることで、ＳＯＡ２，３の利得制御が可能になる。
ところで、本実施形態では、制御光が光路（制御光用導波路５及び対称マッハツェンダ干渉器１）を導波する際に、制御光が光路上で得る光利得が、制御光が光路上で受ける損失よりも小さくなるようにしている。
【００２４】
具体的には、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の利得をＧ1(ｄＢ)とし、ＡＳＥ光源４の利得をＧ2(ｄＢ)とし、制御光が導波される光導波路（制御光用導波路５及び対称マッハツェンダ干渉器１；制御光の光路）の片道における光損失をＬ（ｄＢ）とし、無反射コート膜７，８の反射率をＲとして、Ｇ1＋Ｇ2＜Ｌ＋１０＊ｌｏｇ（Ｒ）の関係を満たすように、本光増幅装置を構成するＳＯＡ２，３、ＡＳＥ光源４、無反射コート膜７，８を設計することで、素子５０内でレーザ発振が起こらないようにしている。なお、ＡＳＥ光源４は制御光の光路の一部を構成する。
【００２５】
このように、本実施形態では、素子５０の全体でレーザ発振が起こらないようにするとともに、上述のように、制御用光源として、発振を利用しないＡＳＥ光源４を用いることで、素子５０内の一部においてもレーザ発振が起こらないようにして、レーザ発振現象に特有のモードホッピングを根本的に解消するようにしている。
ここで、ＡＳＥ光源４に用いられる利得媒質の組成波長は、２つのＳＯＡ２，３に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定するのが好ましい。つまり、ＡＳＥ光源４の活性層の発光ピーク波長を、２つのＳＯＡ２，３の活性層の発光ピーク波長よりも長波長側に設定するのが好ましい。これにより、利得制御効率を向上させることができる。
【００２６】
ＳＯＡ２，３の発光波長に対してＡＳＥ光源４の発光波長を長波長化するには、例えば選択成長技術を用いて、ＳＯＡ２，３の活性層とＡＳＥ光源４の活性層とを同時成長させれば良い。なお、後述の第２実施形態にかかる光増幅器の製造方法で説明するように、バットジョイント成長によって、ＳＯＡ２，３の活性層とＡＳＥ光源４の活性層と作り分けることによっても、ＳＯＡ２，３の発光波長に対してＡＳＥ光源４の発光波長を長波長化することができる。
【００２７】
次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図１（ｂ），（ｃ）を適宜参照しながら説明する。
ここで、図１（ｂ）は、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の断面構造を示しており、図１（ｃ）は光導波路の断面構造を示している。
まず、図１（ｂ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）２０上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１（例えば厚さ１μｍ以下)、下側ＳＣＨ層２２（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）、歪バルク活性層２３(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２５（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
【００２８】
このように、本実施形態では、２つのＳＯＡ２，３とＡＳＥ光源４とは、同一の半導体積層構造を有する。つまり、本実施形態では、ＳＯＡ２，３と同一構造のものをＡＳＥ光源４として用いている。
次に、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の領域［図１（ａ）参照］のみにＳｉＯ2マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２５から下側ＳＣＨ層２２まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。
【００２９】
次いで、除去した領域に、図１（ｃ）に示すように、導波路層２６（ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．３μｍ；例えば厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層２７（例えば厚さ３５０ｎｍ）を、例えばＭＯＶＰＥ法などでバットジョイント成長させて、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の領域に連なる領域に、対称マッハツェンダ干渉器１の２つのアーム１１，１２、制御光用導波路５（５Ａ，５Ｂ）、入力導波路１３及び出力導波路１４の光導波路を構成する積層構造を形成する。
【００３０】
次に、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の領域、及び、光導波路領域にＳｉＯ2マスクを形成し、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching）法（誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング法）等のドライエッチングにより、例えば高さ１．５μｍ、幅１．５μｍの導波路メサ構造を形成する［図１（ａ）〜（ｃ）参照］。
【００３１】
次いで、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、メサ構造の両側方に、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層（第１電流ブロック層）２８、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（第２電流ブロック層）２９を、例えばＭＯＶＰＥ法等で成長させ、電流狭窄構造を形成する。
そして、ＳｉＯ2マスクを除去した後、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、上部にｐ−ＩｎＰクラッド層３０（例えば厚さ３μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３１（例えば発光波長１．３μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）を成長させて、エピタキシャル成長が完了する。
【００３２】
このようにしてエピタキシャル成長を完了したウエハは、図示しないが、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の領域のみを残してＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３１が除去され、ＳＯＡ２，３及びＡＳＥ光源４の領域のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３１の表面と、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面とに電極が形成される。
さらに、劈開後、図１（ａ）に示すように、素子５０の両端面５０Ａ，５０Ｂに、無反射コーティングが施されて、無反射コート膜７，８が形成される。
【００３３】
このようにして作製された素子５０では、図１（ａ）に示すように、信号光入力ポートから入力導波路１３に信号光が入力され、出力導波路１４を介して信号光出力ポートから出力されることになる。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、偏波無依存な信号光増幅特性を実現しながら、連続的で安定な利得制御を実現することができるという利点がある。
【００３４】
つまり、本光増幅装置によれば、対称マッハツェンダ干渉器１のアーム１１，１２に偏波無依存型のＳＯＡ２，３が設けられているため、偏波無依存な信号光増幅特性を実現することができ、また、制御光用光源をＡＳＥ光源４とし、制御光としてのＡＳＥ光が光路上で得る光利得を、制御光が光路上で受ける光損失よりも小さくなるように設定しているため、素子全体又は素子の一部で制御光のレーザ発振が起こらないようにすることができ、これにより、モードホッピングが生じるのを防止することができ、ひいては、モードホッピングに起因するキンクの発生を防止することができる。この結果、光増幅装置の他の特性を劣化させることなく、偏波無依存で、制御電流に対して光利得（ＳＯＡによる光利得）が滑らかに変化する連続的な利得制御が可能になり［図２参照］、高性能な光増幅装置を実現することができることになる。また、制御回路が複雑化するのを防止することもできる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置及びその製造方法について、図３を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施形態にかかる光増幅装置は、上述の第１実施形態のものとＡＳＥ光源の構造が異なる。つまり、上述の第１実施形態では、ＡＳＥ光源の活性層を歪バルク構造とし、アーム内のＳＯＡの構造と同一にしているのに対し、本実施形態では、図３に示すように、ＡＳＥ光源４の活性層３２をＭＱＷ構造とし、アーム１１，１２内のＳＯＡ２，３の構造と異なるものとしている点が異なる。
【００３６】
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同一である。また、図３中、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
次に、本実施形態にかかる光増幅装置の製造方法について、図３を適宜参照しながら説明する。なお、図３は、ＡＳＥ光源４の断面構造を示している。
まず、上述の第１実施形態と同様に、ｎ型ＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）２０上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１（例えば厚さ１μｍ以下)、下側ＳＣＨ層２２（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ）、歪バルク活性層２３(ＩｎＧａＡｓ層；例えば歪量−０．２４％；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２５（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長させて、ＳＯＡ２，３を構成する活性層を含む積層構造を形成する［図１（ｂ）参照］。
【００３７】
次に、ＳＯＡ２，３の領域［図１（ａ）参照］のみにＳｉＯ2マスク（誘電体マスク）を形成し、これらの領域を残して、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１に達するまで（即ち、表面側のｐ−ＩｎＰクラッド層２５から下側ＳＣＨ層２２まで）、例えばウエットエッチングにより除去する。
次いで、ＡＳＥ光源４を形成する領域［図１（ａ）参照］に、図３に示すように、下側ＳＣＨ層２２(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ＭＱＷ活性層３２(例えば発光波長１．６１μｍ；例えば厚さ５０ｎｍ)、上側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；例えば発光波長１．２μｍ；例えば厚さ１００ｎｍ)、ｐ−ＩｎＰクラッド層２５（例えば厚さ３００ｎｍ）を、例えばＭＯＶＰＥ法でバットジョイント成長させて、ＡＳＥ光源４を構成する活性層を含む積層構造を形成する。
【００３８】
以後、上述の第１実施形態と同様の製造工程を経て、本実施形態にかかる光増幅装置が製造される。
したがって、本実施形態にかかる光増幅装置によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用、効果がある。
特に、本実施形態では、ＳＯＡ２，３の活性層とＡＳＥ光源４の活性層とを異なる構造にすることができるため、ＡＳＥ光源４に用いられる利得媒質の組成波長を、２つのＳＯＡ２，３に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定することができる。つまり、ＡＳＥ光源４の活性層の発光ピーク波長を、２つのＳＯＡ２，３の活性層の発光ピーク波長よりも長波長側に設定することができる。これにより、利得制御効率を向上させることができる。
【００３９】
このほか、例えば選択成長技術を用いて、ＳＯＡ２，３の活性層とＡＳＥ光源４の活性層とを同時成長させる場合にも、ＳＯＡ２，３の活性層とＡＳＥ光源４の活性層とを異なる構造にすることができるため、ＳＯＡ２，３の発光波長に対してＡＳＥ光源４の発光波長を長波長化することができ、利得制御効率を向上させることができる。
なお、上述の各実施形態にかかる光増幅装置の製造方法は、一例を示したものにすぎず、他の成長方法、プロセスを用いて製造しても良い。例えば選択成長技術を用いても良い。また、光増幅装置の層構造も、一例を示したものにすぎず、他の層構造であっても良い。例えば、上述の各実施形態では、光増幅装置をＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料によって構成しているが、ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＰ系材料などの他の材料を用いても良い。また、例えばｐ型基板や半絶縁性基板上に、他の構成の積層構造を形成しても良い。
【００４０】
また、上述の各実施形態では、ＳＯＡ２，３、ＡＳＥ光源４、及び、光導波路の導波路構造における電流狭窄構造を、埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）としているが、これに限られるものではなく、例えばハイメサ構造、リッジ構造、半絶縁性埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＢＨ構造，ＳＩ−ＰＢＨ構造）等の電流狭窄構造にしても良い。
また、上述の各実施形態では、増幅器の雑音増加を抑制するために、アーム内ＳＯＡ２，３に対し、信号光と制御光とを互いに逆方向へ向けて伝搬させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば信号光と制御光とを同方向へ向けて伝搬させるようにしても良い。この場合、制御光用光源を制御光用導波路５の入力側部分５Ａに設けるようにすれば良い。
【００４１】
また、上述の各実施形態では、マッハツェンダ干渉器として、同一のアーム長を持ち、同一のＳＯＡ長を持つ対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いているが、これに限られるものではない。例えば、異なるアーム長を持つ一対のアームを備える非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。また、例えば、ＳＯＡ２，３の長さが異なる（異なるＳＯＡ長を持つ）非対称構造のマッハツェンダ干渉器を用いても良い。この場合、アームの片側又は両側に位相調整器を配置するのが好ましい。なお、位相調整器は導波路の一部に電流を注入できるように電極を形成することで集積することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した各実施形態やその他の欄に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
（付記１）
入力側カプラと、出力側カプラと、前記入力側カプラと前記出力側カプラとを接続する一対のアームとから構成されるマッハツェンダ干渉器と、
前記一対のアームにそれぞれ設けられ、信号光を増幅する第１及び第２光増幅器と、
発振を用いないで制御光を出力する制御光用光源と、
前記マッハツェンダ干渉器に接続され、前記制御光用光源から出力される制御光を導波させるための制御光用導波路とを備え、
前記制御光用導波路及び前記マッハツェンダ干渉器を導波する際に制御光が得る光利得が、制御光が受ける光損失よりも小さくなるように構成されることを特徴とする、光増幅装置。
【００４３】
（付記２）
前記制御光用光源が、制御光としてＡＳＥ光を出力するＡＳＥ光源であることを特徴とする、付記１記載の光増幅装置。
（付記３）
前記制御光用光源に用いられる利得媒質の組成波長が、前記第１及び第２光増幅器に用いられる利得媒質の組成波長よりも長波長側に設定されていることを特徴とする、付記１又は２記載の光増幅装置。
【００４４】
（付記４）
前記光増幅器が、偏波無依存型の光増幅器であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
（付記５）
前記制御光用導波路の端面に無反射コート膜を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【００４５】
（付記６）
前記第１及び第２光増幅器の利得をＧ1とし、前記制御光用光源の利得をＧ2とし、制御光が導波される光導波路の片道における光損失をＬとし、前記無反射コート膜の反射率をＲとして、Ｇ1＋Ｇ2＜Ｌ＋１０＊ｌｏｇ（Ｒ）の関係を満たすように構成されることを特徴とする、付記５記載の光増幅装置。
【００４６】
（付記７）
前記制御光用導波路が、前記出力側カプラに接続される導波路部分を有し、
前記制御光用光源が、前記導波路部分に設けられていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光増幅装置。
（付記８）
前記第１及び第２光増幅器と前記制御光用光源とが、同一の半導体積層構造を有することを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【００４７】
（付記９）
前記第１及び第２光増幅器が、歪バルク構造の活性層を有するものとして構成され、
前記制御光用光源が、多重量子井戸構造の活性層を有するものとして構成されることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光増幅装置。
（付記１０）
前記マッハツェンダ干渉器、前記制御光用導波路、前記第１及び第２光増幅器、前記制御光用光源が、いずれも同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【００４８】
（付記１１）
前記入力側カプラ及び前記出力側カプラが、いずれも３ｄＢカプラであることを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置の構成を示す模式図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はＳＯＡ及びＡＳＥ光源の構成を示す断面図であり、（ｃ）は光導波路の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光増幅装置の効果を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる光増幅装置に含まれるＡＳＥ光源の構成を示す模式的断面図である。
【図４】従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。
【図５】従来の光増幅装置の構成を説明するための図である。
【図６】従来の光増幅装置の課題を説明するための図であって、制御電流に対する光利得の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  対称マッハツェンダ干渉器
２，３  半導体光増幅器（ＳＯＡ；第１及び第２光増幅器）
４  ＡＳＥ光源（制御光用光源）
５  制御光用導波路
６  半導体基板
７，８  無反射コート膜
９  入力側３ｄＢカプラ（入力側カプラ）
１０  出力側３ｄＢカプラ（出力側カプラ）
１１，１２  アーム
１３  入力導波路
１４  出力導波路
２０  ｎ型ＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）
２１  ｎ−ＩｎＰクラッド層
２２  下側ＳＣＨ層（ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層）
２３  歪バルク活性層(ＩｎＧａＡｓ層)
２４  上側ＳＣＨ層２４(ＩｎＧａＡｓＰ層；光ガイド層)
２５  ｐ−ＩｎＰクラッド層
２６  導波路層（ＩｎＧａＡｓＰ層）
２７  ｐ−ＩｎＰクラッド層
２８  ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層（第１電流ブロック層）
２９  ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（第２電流ブロック層）
３０  ｐ−ＩｎＰクラッド層
３１  ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
３２  ＭＱＷ活性層
５０  素子
５０Ａ，５０Ｂ  端面（信号光入力側及び信号光出力側の端面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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