入射光を受け取り、かつ、増幅された光を射出するための光増幅器であって、A入射光を受け取り、かつ、増幅された光を射出するための光導波路と、B光利得を提供するための隣接する複数の半導体層を備えた利得媒体と、C前記利得媒体を通じて電流をポンプするための電極とを備え、前記隣接する複数の半導体層が、電子のための1つまたは複数の量子井戸を画定し、かつ、前記利得媒体中における直接電子-正孔遷移および間接電子-正孔遷移の両方を提供するように動作し、それにより、i伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位が第1の層中に位置し、ii価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位が前記第1の層中に位置し、iii前記価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が隣接する第2の層中に位置し、また、前記第2の層が前記第1の層とは異なる材料組成を有し、前記第1の層中の前記第1の量子化正孔エネルギー準位が、軽い正孔状態か、あるいは重い正孔状態のいずれかであり、また、前記第2の層中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が、前記第1の層中の前記第1の量子化正孔エネルギー準位とは異なる正孔状態である光増幅器。前記第2の層がIn1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含む、請求項1に記載の光増幅器。前記利得媒体が、第1の光偏光のための第1のモード閉込め係数MC1および第2の光偏光のための第2のモード閉込め係数MC2を有し、iMC1と、前記第1の層の前記伝導帯中の前記第1の量子化電子エネルギー準位と前記第1の層の前記価電子帯中の前記第1の量子化正孔エネルギー準位の間の遷移からの利得との積が、iiMC2と、前記第1の層の前記伝導帯中の前記第1の量子化電子エネルギー準位と前記第2の層の前記価電子帯中の前記他の第1の量子化正孔エネルギー準位の間の遷移からの利得との積の20内で整合する、請求項1または2に記載の光増幅器。前記第1の層が引張りによってひずんでいる、請求項1から3のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第2の層がIn1-x-yAlxGayAs0<x<=0.4、0<y<0.6を含む、請求項2から4のいずれか一項に記載の光増幅器デバイス。前記第1の層がIn1-x-yAlxGayAsx=>0、y>0を含む、請求項2から5のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第1の層がIn1-x-yAlxGayAs0<=x<=0.40<y<0.6を含む、請求項6に記載の光増幅器。前記第1の層が引張りによって、0.5および2を含むそれらの間でひずんでいる、請求項4の従属請求項としての請求項2から7のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第2の層が0.3の引張りひずみと0.3の圧縮ひずみの間でひずんでいる、請求項2から7のいずれか一項に記載の光増幅器。前記利得媒体の幅が1μmおよび5μmを含むそれらの間である、請求項1から9のいずれか一項に記載の光増幅器。前記利得媒体の幅が1μmおよび2μmを含むそれらの間である、請求項1から10のいずれか一項に記載の光増幅器。前記利得媒体の厚さが0.1μmおよび0.2μmを含むそれらの間である、請求項1から11のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第1の層の厚さが2nmおよび15nmを含むそれらの間である、請求項1から12のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第2の層の厚さが2nmおよび15nmを含むそれらの間である、請求項1から13のいずれか一項に記載の光増幅器。前記第2の層の厚さが10nm未満である、請求項1から14のいずれか一項に記載の光増幅器。n個の第1の層およびn±1個の第2の層が存在する、請求項1から15のいずれか一項に記載の光増幅器。利得媒体を備えたデバイスであって、前記利得媒体が、光利得を提供するための隣接する複数の半導体層を備え、前記隣接する複数の半導体層が、電子のための1つまたは複数の量子井戸を画定し、かつ、前記利得媒体中における直接電子-正孔遷移および間接電子-正孔遷移の両方を提供するように動作し、それにより、i伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位が第1の層中に位置し、ii価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位が前記第1の層中に位置し、iii前記価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が隣接する第2の層中に位置し、また、前記第2の層が前記第1の層とは異なる材料組成を有し、前記第1の層中の前記第1の量子化正孔エネルギー準位が、軽い正孔状態か、あるいは重い正孔状態のいずれかであり、また、前記第2の層中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が、前記第1の層中の前記第1の量子化正孔エネルギー準位とは異なる正孔状態であり、また、前記第2の層がIn1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含むデバイス。前記第1の層が引張りによってひずんでいる、請求項17に記載のデバイス。前記第2の層がIn1-x-yAlxGayAs0<x<=0.4、0<y<0.6を含む、請求項17または18に記載のデバイス。前記第1の層のうちの1つまたは複数、および前記第2の層のうちの1つまたは複数が、他の障壁層の間にはさまれた複合量子井戸を形成し、前記他の障壁層が前記複合量子井戸の第1および第2の層とは異なる材料組成を有する、請求項1から19のいずれか一項に記載にデバイスまたは光増幅器。第3の層がIn1-x-yAlxGayAs0<x<=0.48、0<y<0.6を含む、請求項20に記載のデバイスまたは光増幅器。実質的に図6、8、9および10に示され、かつ、これらの図で説明されているデバイスまたは光増幅器。1310nmレンジで動作する従来技術のレーザおよびSOAは、In1-x-yAlxGayAsの温度性能が改善されているにもかかわらず、重い正孔および軽い正孔の閉込めを変化させるためにひずみを導入することによって、同じく量子井戸のバンドギャップが変化するため、低PDGSOAの再現可能な製造は依然として問題である。さらに、1550nm近辺などのより長い波長レンジでは、製造可能にAlモル分率を制御することが困難になる。特許請求の範囲に詳しく記述されている本発明について説明する。本発明によれば、入射光を受け取り、かつ、増幅された光を射出するための光増幅器が提供され、光増幅器は、入射光を受け取り、かつ、増幅された光を射出するための光導波路と、光利得を提供するための隣接する複数の半導体層を備えた利得媒体と、利得媒体を通じて電流をポンプするための電極とを備えており、隣接する複数の半導体層は、電子のための1つまたは複数の量子井戸を画定しており、また、利得媒体中における直接電子-正孔遷移および間接電子-正孔遷移の両方を提供するように動作し、それにより伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位が第1の層中に位置し、価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位が前記第1の層中に位置し、価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が隣接する第2の層中に位置し、第2の層は第1の層とは異なる材料組成を有し、第1の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位は、軽い正孔状態か、あるいは重い正孔状態のいずれかであり、また、第2の層中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位は、第1の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位とは異なる正孔状態である。このような光増幅器は、スーパルミネセントダイオードSLDとして使用することも可能であり、それによりデバイスによって生成され、かつ、デバイスから射出するASE光が光源として使用される。光増幅器は、利得媒体が第1の光偏光のための第1のモード閉込め係数MC1および第2の光偏光のための第2のモード閉込め係数MC2を有するように構成することができ、MC1と、伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位と第1の層の価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位の間の遷移からの利得との積は、MC2と、伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位と第2の層の価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位の間の遷移からの利得との積の20内で整合している。第2の層はIn1-x-yAlxGayAsを含んでいてもよい。他の態様では、同じく本発明により、利得媒体を備えたデバイスが提供され、利得媒体は、光利得を提供するための隣接する複数の半導体層を備えており、隣接する複数の半導体層は、電子のための1つまたは複数の量子井戸を画定しており、利得媒体中における直接電子-正孔遷移および間接電子-正孔遷移の両方を提供するように動作し、それにより伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位が第1の層中に位置し、価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位が前記第1の層中に位置し、価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位が隣接する第2の層中に位置し、第2の層は第1の層とは異なる材料組成を有し、第1の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位は、軽い正孔状態か、あるいは重い正孔状態のいずれかであり、また、第2の層中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位は、第1の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位とは異なる正孔状態であり、第2の層はIn1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含んでいる。本発明は、半導体利得媒体能動領域/媒体または光利得構造としても知られている中の層の厚さおよび/または数を制御することにより、デバイス内のTE利得およびTM利得または損失の量を制御する問題に対処している。利得媒体の幅は、1μmおよび5μmを含むそれらの間であることが好ましい。利得媒体の幅は、1μmおよび2μmを含むそれらの間であることが好ましい。利得媒体の厚さは、0.1μmおよび0.2μmを含むそれらの間であることが好ましいが、他の利得媒体断面幾何構造を使用することも可能である。本発明のデバイスは、図1に示されている埋設へテロ構造導波路構造を備えることができ、埋設へテロ構造導波路構造は、利得媒体10を覆っているp-型キャップ層9典型的にはInPからなるおよびn-型層11典型的にはInPからなるを備えた垂直メサ、メサの下方のn-型クラッド層6およびn-型基板7典型的にはInPからなる、メサの両側に配置された1つまたは複数のn-型ブロック層4典型的にはInPからなるおよびp-型ブロック層5典型的にはInPからなる、メサおよび1つまたは複数のブロック層を覆っているp-型層3典型的にはInPからなる、層3のすぐ上のコンタクト層2、コンタクト層2の上に配置された上部電極1、および基板7の下方に配置された下部電極8を備えている。別法としては、デバイスは、図2に示されているリッジ型導波路構造を備えることも可能であり、リッジ型導波路構造は、n-型基板18典型的にはInPからなる、基板18の上に位置している利得媒体17、利得媒体17のすぐ上のp-型クラッド層16、クラッド層16の上のp-型層14であって、窒化ケイ素層15、20によって両側が取り囲まれた垂直メサを形成するためにパターン化され、かつ、エッチングされるp-型層14、p-型層14の上のコンタクト層13、コンタクト層13を覆っている上部電極12、および基板18の下方の下部電極19を備えている。上記2つの構造は、本発明のデバイスを形成することができる方法の単なる好ましい例にすぎない。他の適切な構造を使用することも可能である。本発明の一例によれば、入射光を受け取り、かつ、増幅された光を射出するための光導波路、光利得を提供するための隣接する複数の半導体層を備えた利得媒体、および利得媒体を通じて電流をポンプするための電極1を備えた光増幅器が提供される。隣接する複数の半導体層は、電子のための1つまたは複数の量子井戸を画定している。伝導帯中の第1の量子化電子エネルギー準位および価電子帯中の第1の量子化正孔エネルギー準位は、第1の層第1の半導体材料層中に位置している。価電子帯中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位は、隣接する第2の層第2の半導体材料層中に位置している。第2の層は第1の層とは異なる材料組成を有する。利得媒体は、導波路の一部であっても/導波路と一体であってもよく、あるいは導波路とは別であってもよい。第1の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位および第2の層中の他の第1の量子化正孔エネルギー準位は、それぞれ最大重い正孔エネルギー準位または最大軽い正孔エネルギー準位のうちのいずれかと呼ばれているあるいは第1の重い正孔レベルおよび第1の軽い正孔レベルと呼ばれている。実際は、量子井戸中の電子の最小エネルギー準位すなわち基底状態は、帯端に最も近いレベルであり、また、量子井戸中の正孔に対しては、価電子帯に最も近いエネルギー準位は、同じく正孔に対する最小エネルギー準位すなわち基底状態である。しかしながら、この文書では、線図に対するテキストの理解を容易にするために、量子井戸中の電子の最も低いエネルギー状態すなわち基底状態を表すために電子最小エネルギー準位が使用されており、また、価電子帯端に最も近い正孔状態すなわち基底状態を表すために正孔最大エネルギー準位が使用されており、つまりエネルギーの増加は、線図中では常に上に向かっている電子および正孔の両方に対して。デバイスは、原理的には、複数の異なるタイプの半導体材料からなる光利得を提供するのに適した媒体を備えた任意の光増幅器であってもよい。デバイスは半導体光増幅器であることが好ましい。SOAは、導波路から光が射出するデバイスの長さの末端に、少なくとも1つ、好ましくは2つの無反射コートファセットを備えていることが好ましい。端ファセットには、端ファセットで反射したすべての光が導波路内を逆方向に伝搬しないように、デバイスの平面に好ましくは7°と10°の間の角度を付けることができる角度が付いた導波路は、必要な特徴ではないが、残留反射を小さくするのを促進する。本出願の目的のための材料層という用語の層は、任意の断面幾何構造に関連しているが、一方の主寸法がもう一方の主寸法より長い矩形をベースとする断面であることが好ましい。通常、基板ウェーハの上にデバイスを成長させ、それにより層の幅がウェーハの平面に対して平行になり、この幅は厚さより大きい。デバイスは、原理的には任意の知られている半導体製造方法を使用して形成することができ、有機金属気相エピタキシMOVPEが好ましい。MQWスタックを形成している第1および第2の層は、量子力学的に結合されており、互いに接触して隣接していることが好ましいが、原理的には1つまたは複数の他の異なる層をそれらの間に介在させることができる。利得媒体は、第1および第2の層以外の他の材料層を備えることができる。本発明は、複数の第1の層および/または複数の第2の層を備えていることが好ましい。第1および第2の層はMQWスタックを形成していることが好ましく、それにより複数の1つのタイプの層が、1つまたは複数の他のタイプの層に交互にはさまれる。第1および第2の層は、任意の厚さにすることができるが、2nmと15nmの間の厚さからなっていることが好ましい。利得媒体は、通常、頂部および底部で、利得媒体全体にわたるp-n接合の形成を可能にする1つまたは複数の個別の閉込めヘテロ構造SCH層と隣接している。対応する第1および第2の層中の第1の量子化正孔エネルギー準位と他の第1の量子化正孔エネルギー準位の空間分離は、通常、これらの層のうちの1つまたは複数にひずみを導入し、かつ、バンドギャップを適切に選択することによって達成される。適切な量のひずみを層に加えることによって電子量子井戸として作用し、重い価電子帯端エネルギー準位および軽い正孔価電子帯端エネルギー準位が離れる方向に移動し、したがって第1の材料層中の一方の正孔タイプの価電子帯端エネルギーが第2の材料層中の同じ正孔タイプの価電子帯端エネルギーより大きくなり、一方、第1の材料層中のもう一方の正孔タイプの価電子帯端エネルギーは、第2の材料層中の同じ正孔タイプの価電子帯端エネルギーより小さくなる。個々の正孔に対する最大価電子帯端エネルギーは異なる層に存在するため、第1の層は、一方のタイプの正孔のための量子井戸になり、一方、第2の層は、もう一方のタイプの正孔のための量子井戸になる。したがって、重い正孔および軽い正孔の両方に対してタイプ-Iの遷移、または重い正孔および軽い正孔の両方に対してタイプ-IIの遷移のいずれかを有していた従来技術によるデバイスとは対照的に、本発明によれば、直接遷移および間接遷移の両方を提供する利得媒体を備えた光増幅器が提供される。重い正孔および軽い正孔がタイプ-Iの遷移またはタイプ-IIの遷移のいずれかである場合、相対HHおよびLH波動関数閉込めを変化させるために必要なひずみが、a個々の遷移のピーク波長の望ましくない変化の原因になり、そのためにデバイスの最適動作値が逸脱することになる可能性がある、および/またはb過度に大きくなり、そのためにデバイス製造中に材料欠陥が生じ、デバイスの性能が低下することになる。材料層中の大量のひずみは、成長および緩和の際に層を不安定にし、そのため、過剰な非発光再結合中心が形成される原因になる極めて多数の転位が形成されることになる。このような非発光再結合中心は、SOAまたは半導体レーザなどのデバイスを実現するための十分な自然放出の生成には不適切な材料を構築することになる。利得媒体中に、タイプ-I直接バンドギャップ遷移として1つの電子-正孔遷移を有し、かつ、タイプ-II間接バンドギャップ遷移として他の電子-正孔遷移を有することにより、利得媒体中の軽い正孔および重い正孔に対する波動関数ピークが層の厚さ全体にわたって空間的にオフセットされることになるウェーハ層の平面に対して直角に。E-LH遷移に対するE-HH遷移の相対量したがってTE利得およびTM利得の相対量は、第1および第2の層の各々の厚さの比率を変化させることによって変えることができる。また、電子遷移の相対量も、第2の層に対する第1の層の数を変えることによって変化させることができる。LH波動関数ピークおよびHH波動関数ピークは、空間的に分離されている最小価電子帯端に基づいて互いに空間的にオフセットされるため、第1および第2の層の相対厚さが変化すると、HH波動関数およびLH波動関数の相対閉込めが変化する。HH波動関数およびLH波動関数の相対閉込めが変化すると、LH-E波動関数TM利得を提供しているとは異なる方法でHH-E波動関数重畳TEを提供しているが変化する。したがって本発明によれば、E-波動関数を使用してHH波動関数およびLH波動関数の相対重畳を制御するための追加手段が提供され、したがって望ましくない、あるいは不利な値のひずみを必ずしも層中に必要とすることなく、TE利得およびTM利得を平衡させるための機構が提供される。TE/TM利得をある程度余裕をもって制御することにより、デバイスの製造者は、小さい値のひずみを使用して適切なバンドギャップをより自由に選択することができる。引き続いて本発明の上記の例を参照すると、本発明の発明者らは、さらに、第1の材料層中の伝導帯端エネルギー準位が第2の材料層中の伝導帯端エネルギー準位より小さく、かつ、第1の材料層が引張りひずみを備えている場合、軽い正孔を第1の材料層に量子閉込めすることができ、一方、重い正孔は、第2の材料層に量子閉込めされ、したがってE/HH遷移は間接遷移であり、また、E/LH遷移は直接遷移であることを見出した。この構造の場合、第1の材料層が電子および軽い正孔に対する量子井戸になり、また、第2の材料層が電子および軽い正孔に対する障壁になり、一方、第2の材料層は、重い正孔に対する量子井戸になり、また、第1の材料層は、重い正孔に対する障壁になる。この構造の場合、第1の材料の1つまたは複数の層が第2の材料の1つまたは複数の層に交互にはさまれ、これらの層と隣接していることが好ましい。第2の材料の1つまたは複数の追加層は、n番目の第1の層をn1番目の第2の層、n番目の第2の層またはn-1番目の第2の層によって境界を画することができるように、第1の材料の最も外側の層の外側に隣接させることができる。一例として、図6は、本発明によるデバイスのバンド構造の略線図を示したものである。この線図には、電子電子帯端41および第1の電子レベル42および軽い正孔軽い正孔帯端43および第1の軽い正孔レベル46を閉じ込めている第1の材料の2つの層と、重い正孔重い正孔帯端44および第1の重い正孔レベル45を閉じ込めている第2の材料のただ1つの層が存在する。線図で示されているこの構造には、TM利得に寄与している2つの軽い正孔井戸と、TE利得に寄与しているただ1つの重い正孔井戸が存在する。しかしながら、他の2つの第2の層を構造に導入することにより、TE材料利得に寄与するn1個の重い正孔井戸が存在することになる。実際には、利得媒体は、一般にTEOおよびTMOと呼ばれている最も低いTEモードおよびTMモードのみをサポートすることが望ましい。その結果、利得媒体の幅および厚さ全体を調整するための余地が若干残される。したがって可能な限り多くの利得媒体設計の自由を有することが有利である。本発明の場合、個々の層の数および厚さを変更することができるため、構造の設計者は、最適な層の厚さおよび数を選択する大きい自由度を有し、したがって材料層の組成を適切なバンドギャップに調整することができ、また、最小量のひずみを使用して重い正孔を間接遷移にし、軽い正孔を直接遷移にすることができる。E波動関数38は、その存在が第2の層中に限定されているため図5参照、HH波動関数が主として1つまたは複数の第2の層中に位置している場合、E-HH波動関数重畳は小さい。この小さいE-HH波動関数重畳を大きくするためには、場合によってはこれらの層と層の間のより強力な量子結合が必要である。この強力な量子結合は、複数の第2の層のうちの1つまたは複数の厚さを薄くすることによって達成することができ、一般的には10nm未満の厚さまで薄くすることによって達成することができる。図7は、バンド構造電子バンド51、重い正孔バンド53を概略的に示したもので、より薄い第2の層第1の重い正孔エネルギー準位55を有する障壁58は、利得媒体中の電子波動関数56および第1の重い正孔波動関数54に対する効果を有する。第1の層井戸57は、第1の最小電子エネルギー準位52を使用して、強力に量子力学結合されるようになり、したがってE波動関数56は、かなりの程度まで第2の層障壁58中に侵入する。その結果、E波動関数56がかなりの程度までHH波動関数54と重畳してTE利得を大きくする。引き続いて本発明の任意の上記の例を参照すると、本発明の発明者らは、さらに、第1の材料層が引張りによってひずみ、電子および軽い正孔に対する量子井戸として作用し、また、第2の材料層がIn1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含む場合、第1の層と第2の層の間のバンドオフセット分割比は約70/30であることを見出した。この分割比は、名目上、電子が正孔よりかなりの程度まで閉じ込められることを意味する。第2の材料層は、引張りひずみまたは圧縮ひずみの下で無ひずみ0ひずみにすることができる。1つまたは複数の第1の材料層のうちの1つまたは複数の層中の引張りひずみは、0.5と2.0の間であることが好ましい。1つまたは複数の第2の材料層のうちの1つまたは複数の層中のひずみは、0.3引張りひずみと0.3圧縮ひずみの間であることが好ましい。第2の材料層は、In1-x-yAlxGayAs0<x<=0.48、0<y<0.6を含むことが好ましい。第2の材料層は、In1-x-yAlxGayAs0<x<=0.40<y<0.6を含むことが好ましい。電子は実効質量がより小さいため、正孔と比較すると、電子はそれほど量子井戸に閉じ込められない。大きい電位障壁を量子井戸の両側に使用してより多くの電子を閉じ込めるほど、電子波動関数および正孔波動関数がより良好に重畳し、それにより、とりわけデバイスが高温で動作している場合に発光光放出再結合効率が改善される。したがって伝導帯に有利なオフセット分割比を有することが望ましい例えば70/30の分割比は、60/40のオフセット分割比よりもかなりの程度まで電子を閉じ込めることになる。利得構造がIn1-x-yAlxGayAsシステムを含むように、1つまたは複数の第1および第2の層は、いずれもIn1-x-yAlxGayAsを含んでいることが好ましいが、原理的には、第2の層と共に首尾よく成長させることができることを条件として任意の他の材料を第1の層に使用することができ、所望のバンドギャップおよびオフセット分割比を提供することができる。第1の材料層は、In1-x-yAlxGayAsx=>0、y>0であるを含んでいてもよい。第1の材料層は、In1-x-yAlxGayAs0<=x<=0.48、0<y<0.6を含んでいることが好ましい。第1の材料層は、In1-x-yAlxGayAs0<=x<=0.40<y<0.6を含んでいることが好ましい。通常、In1-x-yAlxGayAsシステムのための基板はInPである。第2の層がIn1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含んでいる場合、デバイスは光増幅器に限定されないが、原理的には光利得媒体を備えた任意のデバイスであってもよい。したがってIn1-x-yAlxGayAsシステムを使用している本発明のデバイスによれば、40/60未満のオフセット分割比を有するIn1-xGaxAsyP1-yシステムを使用している等価デバイスより高い効率および温度無依存性が提供される。また、In1-x-yAlxGayAsシステムを使用している本発明のデバイスによれば、より優れた柔軟性が提供され、In1-xGaxAsシステムより層のひずみを小さくすることができ、第1および第2の材料は、いずれもIn1-xGaxAsの異なる組成を含んでいる。ガリウムGa含有量が変化すると、インジウムIn含有量およびひずみが自動的に変化するため、In1-xGaxAsシステムにおけるひずみおよびバンドギャップは直接リンクされる。したがってIn1-xGaxAsシステムにおける層中のひずみは、その層に対する必要なバンドギャップによって指示される。しかしながら、In1-x-yAlxGayAsシステムを使用している本発明のデバイスは、Al含有量およびGa含有量の両方を変化させて所望のバンドギャップおよび層ひずみを得ることができ、つまり余分の自由度が存在するため、選択された層バンドギャップに対する様々な値の層ひずみを有する層を有することができる。したがってIn1-x-yAlxGayAsシステムを使用している本発明のデバイスによれば、より高い電子閉込めの利点と、ひずみおよびバンドギャップの減結合の利点の望ましい組合せが提供され、したがって小さい値のひずみを1つまたは複数の第1の層に使用して効率が高いデバイスを製造することができる。さらに、約70/30の分割比のため、正孔に対するより大きい閉込めを与えるオフセット比率を有するIn1-x-yGaxAsyPシステムなどのシステムと比較すると、第1および第2の層の名目上無ひずみの価電子帯端間のエネルギー準位の差したがって閉込めが小さい。したがって第1および第2の層の価電子帯端間のエネルギーの差が小さいほど、第1の層中の重い正孔価電子帯端エネルギーを第2の層中の重い正孔価電子帯端エネルギー未満に降下させるために必要な引張りひずみが小さくなり、したがってE-HH遷移に対してタイプ-IIの挙動が提供される。好ましい例5つの井戸48および6つの障壁49からなる利得構造を使用してデバイスが製造された。井戸48は、それぞれ11nmの厚さになるように成長され、一方、障壁は、7nmの厚さになるように成長され、個々の井戸と井戸の間は、単一の障壁が成長された。利得媒体のすぐ上および下方はSCH層であった。この例ではデバイスはSOA半導体光増幅器であるが、原理的には、半導体利得/損失媒体を備えた任意のデバイスであってもよい。SOA利得媒体は、In1-x-yAlxGayAsの第1の層48井戸およびIn1-x-yAlxGayAsの第2の層49障壁を交互に備えたIn1-x-yAlxGayAsMQWスタックを備えている。井戸は、障壁49より小さいバンドギャップエネルギーを有する。井戸材料の組成は、井戸48および障壁49に対して、1550nm近辺の波長ピークに対するバンドギャップ、井戸層48中の引張りひずみ、および無ひずみ障壁49が得られるように選択される。井戸48中の引張りひずみによって軽い正孔および重い正孔の井戸価電子帯端エネルギーの退化が阻止され、したがって重い正孔帯端が、事実上、下に向かって押されて電子バンドから離れ、また、軽い正孔帯端が、事実上、電子バンドに向かって引っ張られる。障壁は、概ね無ひずみになるように成長されるため、障壁に対する重い正孔バンドおよび軽い正孔バンドが退化する。電子-軽い正孔遷移47は直接バンドギャップタイプ-I遷移になり、一方、電子-重い正孔遷移50は間接バンドギャップタイプ-II遷移である。Table1表1は、デバイスの層の組成、ひずみおよび厚さを詳細に示したものである。図8は、理論的バンド構造電子バンド59、重い正孔バンド61、軽い正孔バンド62、および好ましい例のデバイスの計算波動関数を略図で示したものである。伝導帯の場合、第1の電子エネルギー準位波動関数64は、事実上、第1の井戸材料の5つの層に対応する5つの量子井戸を見ており、したがって5つのピークを有する。同様に、第1の軽い正孔エネルギー準位波動関数63も同じく5つの量子井戸を見ており、したがって同じく5つのピークを有する。しかしながら、第2の障壁材料の6つの層が存在するため、第1の重い正孔エネルギー準位波動関数60は6つの量子井戸を見ており、したがって6つのピークを備えている。したがってこのデバイスには、gTMに寄与する5つの量子井戸、およびgTEに寄与する6つの量子井戸が存在する。井戸第1の層および障壁第2の層の厚さは、量子井戸が良好に量子力学結合されるように、適切に選択された。MOVPEおよび標準リソグラフィ技法ならびにエッチング技法を使用して、table1表1の層構造を備えた多重BHSOAデバイスが製造された。これらのデバイスは、InPウェーハの上に形成された。製造が完了すると、個々のSOAデバイスが長さ0.88mmのバーにへき開され、かつ、両方の端ファセットに無反射コーティングが施された。個々のデバイスは、平面形状が矩形であり、n-型になるようにドープされたInPクラッド層6と共にオーバグロースされたInP基板を備えていた。次に、幅5μmのInPをベースとする受動導波路がクラッド層の上に形成された。受動導波路は、効率が高い入力/出力結合を得るために末端がレンズのファイバであることが好ましい光ファイバとモード整合するように設計された。次に、一方の端ファセット部分の0.3μmからチップの中央部分の1.3μmまで、直線的に先太りのテーパが施された幅を有する一連の直立メサを形成するために、受動導波路の上にtable1表1の層が成長され、パターン化され、かつ、エッチングされた。次に、1.3μmから反対側の端ファセット部分の0.3μmの幅まで、今度は先細りのテーパが施された。ファセット部分の狭い幅からデバイスの中部分のより広い幅まで利得媒体をテーパ化することにより、受動導波路に入射する光が光利得のためにデバイスの中央で利得媒体に結合し、次に、高いファイバ結合効率をファット部分に提供するためにもう一度受動導波路に結合することが確実にされる。メサは、後方反射を小さくするために、端ファセットから端ファセットまで走っているメサの長さが、ファセットに対して直角の方向から10度の角度だけ外れるようにパターン化された。次にメサの側壁に沿って電流阻止層を提供するために、半導体材料のオーバグロースを使用してメサが覆われた。p-型ZnドープInPの5μmの層を成長させ、引き続いてZnが高度にドープされたInGaAsp-コンタクト層を成長させることによってメサが埋設された。次に、デバイスの評価を可能にするためにデバイスが電気結合された。光利得、PDGおよび他のパラメータが測定された。テーパが施された能動層および受動導波路は、本発明の好ましい特徴であるが、原理的には任意の適切なデバイス設計を使用することができ、例えばその長さに沿って一様な幅を有する能動層を設計することができる。結合されたSOAデバイスは、最初に、SOAに駆動電流を提供し、かつ、デバイスから射出する光を、モードサイズをSOAの受動導波路のモードサイズに整合させて、無反射コーティングが施された末端がレンズの光ファイバに結合することによって評価された。デバイスのファイバ結合損失に対するファセットが、ファセット毎に0.5dBと1.0dBの間に対して測定された。面積が広い検出器、およびデバイス電流および温度が一定のファイバ内の光の量を使用して、出力パワーの差を比較する測定が実施された。Table2表2は、レーザ光をCバンド全体にわたる3つの波長でSOAに結合することによって得られたデバイスのうちの1つのファセット-ファセット利得、PDG、雑音指数NFおよびPsatの測定値を示したものである。Psat値は、射出する光のレベルであって、SOAの利得が小さくなり始めるレベル、すなわち出力が飽和し始めるレベルである。100mAの駆動電流がSOAデバイスに印加され、それぞれ20°Cの動作温度に維持された。測定された0.8dBないし1.5dBのPDGは、設計値である1dBに近い1つの偏光の利得は、それと直交する偏光の利得の約20内である。井戸第1の層の厚さを約3Å未満だけ薄くすることにより、PDGは、理論的にはゼロになることが分かった。上で示した好ましい例は、適度の利得のために設計されたSOAの例であるが、より多くのQWを利得媒体中に導入することによって、あるいはチップの長さを長くすることによってSOAの利得を大きくすることができる。QWの数を多くすることによって相対TEおよびTMモード閉込め係数を変更することができ、したがってこのようなより大きい利得デバイスにおいて低PDGを達成することができるため、井戸中の引張りひずみ、井戸の厚さ、障壁の厚さ、障壁ひずみ、またはそれらの任意の組合せのいずれかを修正しなければならない。また、本発明のデバイスは、統合光デバイス、反射型SOAおよび外部共振器同調可能レーザ内に組み込まれる構造などのより複雑な構造のために使用することも可能である。図9および10は、本発明の他の例を示したものである。この例は、井戸48および障壁49がいずれも総合複合量子井戸65中に存在する点を除き、図6に示されている好ましい例と同様である。この複合井戸65は、MQW構造中の単純な単一井戸層に取って代わることができるユニットを形成している1つまたは複数の井戸48および障壁49の一構造である。図10は、2つの他の障壁層67と隣接し、かつ、これらの障壁層67によって分離された3つのこのような複合量子井戸65の一例を示したものであるが、原理的には任意の数の複合量子井戸65および他の障壁67を使用することができる。井戸48と他の障壁67の間のエネルギー障壁差は、それぞれ伝導帯中および価電子帯中の井戸48と障壁49の間のエネルギー差より大きい。このような構造には少なくとも3つの異なる材料組成が必要であり、そのうちの2つは、図9に示されている1つまたは複数の複合井戸65のための材料組成であり1つは、1つまたは複数の井戸48のため、もう1つは、1つまたは複数の障壁49のため、もう1つは、複合量子井戸間の1つまたは複数の他の障壁67のための材料組成である。この構造は、タイプ-Iおよびタイプ-IIの量子井戸の使用を介したTE利得およびTM利得に対する改良された制御に関して、図8で既に説明した構造の利点と同じ利点を有するが、ここでは、重い正孔間接遷移に対する電子の大きい重畳の設計に対する余分の自由が存在する。デバイスの設計者は、材料組成、個々の複合井戸中の井戸48および障壁49の厚さおよび相対数、他の障壁67の数と比較した複合井戸65の数、および他の障壁67の厚さおよび材料組成を変更することができる。1つまたは複数の他の障壁層67は、複合量子井戸65によって交互にはさまれていることが好ましい。m個の複合量子井戸65およびm±1個の他の障壁層67が存在することが好ましい。さらに、利得媒体は、1つまたは複数の他の障壁層67によって分離された1つまたは複数の複合量子井戸65および1つまたは複数の標準単一量子井戸を備えることができる。他の障壁67は、In1-x-yAlxGayAsx>0、y>0を含んでいることが好ましい。他の障壁67は、In1-x-yAlxGayAs0<x<=0.48、0<y<0.6を含んでいることが好ましい。他の障壁67は、無ひずみであることが好ましい。原理的には、複合量子井戸65は、1つまたは複数の井戸48および1つまたは複数の障壁49を有することができる。個々の複合量子井戸65中の個々の障壁49または井戸48は、異なる材料組成を使用して形成することができるが、製造を容易にするためには、複合量子井戸65中のすべての井戸48が同じ材料組成を有し、また、複合量子井戸65中のすべての障壁49が同じ材料組成を有することが望ましい。