(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体光増幅器モジュールの組み立てコストを低減する。【解決手段】基板１上に光増幅器をなす光導波路２を設けて半導体光増幅器チップ１０を構成する。光導波路２はＵ字型を横に倒した構造をしている。光入射口３及び光出射口４はドライエッチングによって形成された傾斜端面をなしている。光導波路２中にはドライエッチングによって形成された全反射鏡５及び６が設けられる。入力光７は光入射口３より入射し、光導波路２で増幅される。光波導波路２中で導波光８は増幅されつつ、全反射鏡５及び６によって反射されて、光出射口４より出射されて、出力光９となる。【選択図】図１
2011166046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字型の光導波路を備えた半導体光増幅器チップにおいて、
このＵ字型光導波路中に二つの全反射手段を設けると共に、このＵ字型光導波路の両端部に傾斜端面を設けたことを特徴とする半導体光増幅器チップ。
【請求項２】
請求項１の半導体光増幅器チップにおいて、
前記全反射手段及び傾斜端面、ドライエッチングによって形成されたことを特徴とする半導体光増幅器チップ。
【請求項３】
請求項１の半導体光増幅器チップ、第一の光ファイバ、第二の光ファイバ、及びレンズを備えた光増幅器モジュールであって、
前記半導体光増幅器チップ上のＵ字型光導波路の一方の端部と第一の光ファイバ、もう一方の端部と第二の光ファイバとを、このレンズによって結合させたことを特徴とする光増幅器モジュール。
【請求項４】
請求項１の半導体光増幅器チップにおいて、
前記Ｕ字型光導波路中にさらに一対のブラッグ反射手段を備えることによって、利得クランプ型光増幅動作をすることを特徴とする半導体光増幅器チップ。
【請求項５】
請求項４の半導体光増幅器チップ、第一の光ファイバ、第二の光ファイバ、レンズ、クランプ光除去手段を備えた光増幅器モジュールであって、
前記半導体光増幅器チップ上のＵ字型光導波路の一方の端部と第一の光ファイバ、もう一方の端部と第二の光ファイバとを、このレンズによって結合させ、
このレンズと前記半導体光増幅器チップとの間にクランプ光除去手段を設けたことを特徴とする光増幅器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光を増幅する半導体光増幅器に関する。また、光ファイバ、光学部品、及び半導体光増幅器チップを組み合わせた光増幅器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の半導体光増幅器は特許文献１などに開示されるように、一方の端面から光が入力して他方の端面から増幅された光が出射される。特許文献２や特許文献３に示されるように、光の入射と出射を半導体チップの同方向側から行うようにした構成も知られている。
【０００３】
また、この特許文献３にはＶ字型の導波路やＵ字型（コの字型）の導波路が開示されている。また、特許文献１には利得クランプの原理が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５３５４３号公報
【特許文献２】特開平１１−４６０４４号公報
【特許文献３】特開平９−７４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光入力口と光出力口が半導体チップの両側にある構成では、光増幅器モジュールを構成する場合に、光入力口と光出力口それぞれにレンズなどの光部品を設け、別々にアライメントを行う必要があり、高コスト化を招いていた。また、一般にバタフライパッケージと呼ばれる高価なパッケージを使う必要があった。
【０００６】
光の入射と出射を半導体チップの同方向側から行うようにした先行技術においても、光増幅器モジュールとして組み立てるにあたっての考慮が不足であり、光増幅器モジュールの組み立てコスト低減には不十分であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の半導体光増幅器チップはＵ字型の光導波路を備え、このＵ字型光導波路中に二つの全反射手段を設けると共に、このＵ字型光導波路の両端部に傾斜端面を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、半導体光増幅チップに入力口と出力口を同じ側に配置することができる。
【０００９】
また、本発明の光増幅器モジュールは、半導体光増幅器チップ、第一の光ファイバ、第二の光ファイバ、及びレンズを備えた光増幅器モジュールであって、前記半導体光増幅器チップ上のＵ字型光導波路の一方の端部と第一の光ファイバ、もう一方の端部と第二の光ファイバとを、このレンズによって結合させたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、ひとつのレンズによって入力光ファイバと出力光ファイバとをひとつのレンズによって、半導体光増幅器チップと結合することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＴＯキャンと呼ばれる安価なパッケージに半導体光増幅器チップを実装し、同軸構造型と呼ばれる安価な光増幅器モジュールの構造を採用することができるので、半導体光増幅器モジュールの組み立てコストの低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施例の半導体光増幅器チップ１０の構成を示す概略図である。
【図２】入射光７と光入射口３の関係を示す図である。
【図３】半導体光増幅器チップ１０の斜視図である。
【図４】光増幅器モジュール２０の構成を示す図である。
【図５】光増幅器モジュール２０の具体的構成を示す図である。
【図６】本発明の第二実施例の半導体光増幅器チップ３０を示す概略図である。
【図７】光増幅器モジュール４０の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第一実施例］
図１に本発明の第一実施例の半導体光増幅器チップ１０の構成を示す。基板１上に光増幅器をなす光導波路２を設けている。光導波路２はＵ字型を横に倒した構造をしている。光入射口３及び光出射口４はドライエッチングによって形成された傾斜端面をなしている。傾斜端面は残留反射率を低減させるためである。傾斜端面による残留反射率低減は公知である。傾斜端面の角度は、法線方向に対して例えば４度〜８度である。傾斜端面の事例については例えば特許文献２に記載される。傾斜端面の角度については、残留反射率の低減および光軸合わせの誤差の低減（斜めの角度が大きくなると、チップとファイバとの間の距離の誤差に起因する光軸のずれが大きくなる）を考慮して決定することが好ましい。また、光導波路２中にはドライエッチングによって形成された全反射鏡５及び６が設けられている。
【００１４】
半導体光増幅器チップ１０は公知のＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系材料によって形成された光導波路２から成り立っている。全反射鏡５及び６はＩｎＧａＡｓＰ系材料と空気の界面によって形成されているが、ＩｎＧａＡｓＰ系材料の表面にパッシベーション膜を施しても良い。パッシベーション膜は空気によるＩｎＧａＡｓＰ系材料の酸化を防ぐ効果がある。
【００１５】
光入射口３及び光出射口４の傾斜端面、全反射鏡５、及び６はドライエッチングによって同時に形成することもでき、製造プロセスを簡易化することができる。もちろん、これらを別々に形成することも可能である。
【００１６】
入力光７は光入射口３より入射し、光導波路２で増幅される。光波導波路２中で導波光８は増幅されつつ、全反射鏡５及び６によって反射されて、光出射口４より出射されて、出力光９となる。また、光入射口３及び光出射口４には公知の増反射（ＡＲ）コートが施されている。
【００１７】
図２は、入射光７と光入射口３の関係を示す図である。入射光７は、破線で示すように、図２の紙面奥から左斜め手前の方向に光入射口３へと入射する。また、図３には半導体光増幅器チップ１０の斜視図を示す。
【００１８】
図４に半導体光増幅器チップ１０を用いて光増幅器モジュール２０を構成する場合の概略構成図を示す。光増幅器モジュール２０は、入力光ファイバ１２、出力光ファイバ１１、レンズ１３、及び半導体光増幅器チップ１０とから成り立っている。入力光ファイバ１２からの光はレンズ１３を経て半導体光増幅器チップ１０で増幅され、再びレンズ１３を経て出力光ファイバ１１へと送られる。
【００１９】
本実施例では、半導体光増幅器チップ１０にＵ字型の光導波路２を用いているので、光学設計が容易になるという利点がある。従来、Ｖ字型の光導波路を用いた半導体光増幅器チップが知られているが、この場合、光入射口と光出射口との距離が限定される。それに対して、Ｕ字型の光導波路２を用いた場合は光入射口３と光出射口４の距離を広い範囲に設定することができるので光学設計の自由度が高くなる。
【００２０】
図５は光増幅器モジュール２０の具体的構成を示す図である。半導体光増幅器チップ１０はＴＯキャン１４内に公知の方法で実装されている。ＴＯキャン１４にはウインドー１６が設けられている。またレンズ１３としてはセルフォックレンズなどの円筒形のレンズが用いられている。ＴＯキャン１４とレンズ１３とはパイプ１５によって結合されている。ＴＯキャン１４、レンズ１３、及びパイプ１５の固定方法としては、接着や溶接などの公知の方法を適宜用いることができる。
【００２１】
図５の構造は同軸型の光モジュールとして知られているもので、安価に組み立てられる。また、ＴＯキャンはバタフライパッケージなどに比べて非常に安価である。また、図５の構成ではレンズ１３を入力光と出力光の結合に対して共用しているために、この点からもコストが削減可能である。
【００２２】
［第二実施例］
図６に本発明の第二実施例の半導体光増幅器チップ３０を示す。半導体光増幅器チップ１０の構成に加えて、更にブラッグ反射鏡２１及び２２を設けている。ブラッグ反射鏡２１及び２２によって光導波路２内にレーザ発振回路が形成されることによって、公知の利得クランプ型光増幅器とすることができる。
【００２３】
利得クランプ型光増幅器はレーザ発振回路と光増幅器が結合した構造を有している。このため、光増幅器への入力光が増加した場合は、レーザ発振光電力が減少して利得の減少を防ぎ、反対に光増幅器への入力光が減少した場合は、レーザ発振光電力が増加して利得の増加を防ぐ。このため、利得クランプ型光増幅器で常に一定の利得を保つように動作する。
【００２４】
図７は半導体光増幅器チップ３０を用いて光増幅器モジュール４０を構成した場合を示す。光増幅器モジュール２０の構成に加えて、誘電体薄膜フィルタ３１をさらに備えている。誘電体薄膜フィルタ３１は、ブラッグ反射鏡２１及び２２によって形成された光導波路２内のレーザ発振回路からのレーザ光（クランプ光）を除去するためのフィルタである。
【００２５】
図７の構成では、ＴＯキャン１４とレンズ１３の間に誘電体薄膜フィルタ３１を設けるだけですむので構成が簡単になるという利点がある。
【００２６】
なお、利得クランプの手法として、上記以外の公知の他の手法を用いることは可能である。例えば、半導体光増幅器チップ１０の導波路２の基板１に対して垂直方向の上下に垂直共振器を設けて、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）を構成する方法を採用することもできる。
【００２７】
また、利得クランプの手法として、特開２００４−２５３５４３に示されるように光導波路に対して基板内で垂直は方向に別のレーザ共振器を構成することも可能である。これの手法を用いた場合は、クランプ光を除去するフィルタは不要となる。ただし、これらの手法では、ブラッグ反射鏡を用いてレーザ発振回路を構成するのに比べてラーザ発振回路の構成が難しく、利得クランプの実現が容易ではないという欠点がある。
【００２８】
言い換えるなら、図６及び図７に示した構成は、クランプ光を除去するフィルタは必要であるが、利得クランプそのものは容易に実現できるという利点がある。
以上で実施例の説明を終了する。
【００２９】
なお、この発明は上述の実施例に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…基板、２…（Ｕ字型）光導波路、３…光入射口、４…光出射口、５、６…全反射鏡、７…入射光、８…導波光、９…出力光、１０…半導体光増幅器チップ、１１…出力光ファイバ、１２…入力光ファイバ、１３…レンズ、１４…ＴＯキャン、１５…パイプ、１６…ウインドー、２０…光増幅器モジュール、３０…半導体光増幅器チップ、３１…誘電体薄膜フィルタ（クランプ光除去フィルタ）、４０、…光増幅器モジュール。
【図１】
2011166046.tif 000003
【図２】
2011166046.tif 000004
【図３】
2011166046.tif 000005
【図４】
2011166046.tif 000006
【図５】
2011166046.tif 000007
【図６】
2011166046.tif 000008
【図７】
2011166046.tif 000009