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公開番号2022094698
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-27
出願番号2020207730
出願日2020-12-15
発明の名称半導体光増幅器
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H01S 5/50 20060101AFI20220620BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】バンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅可能な半導体光増幅器を提供する。
【解決手段】本実施の形態に係る半導体光増幅器1は、第1端面R1と、第1端面と離隔して配置された第2端面R2と、第1端面と第2端面との間に配置された第1半導体領域10及び第2半導体領域14と、第1端面と第2端面との間に、第1半導体領域と第2半導体領域に挟まれて配置され、間接遷移型半導体で形成され、入力光hνiの強度を誘導放出により増幅する活性層12と、第1半導体領域に接続された第1電極16と、第2半導体領域に接続され、活性層中のキャリア密度変化を第1電極との電位差により検出する第2電極18とを備える。活性層は、間接遷移型半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、このエネルギー準位を介する遷移によりバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
間接遷移型半導体で形成され、入力光の信号強度を誘導放出により増幅する活性層と、
前記活性層中のキャリア密度変化を検出する検出電極と
を備え、
前記活性層は、前記間接遷移型半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、
前記エネルギー準位を介する遷移により前記間接遷移型半導体のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する、半導体光増幅器。
続きを表示(約 860 文字)【請求項2】
前記点欠陥は、空孔欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項3】
前記点欠陥は、複合欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項4】
前記点欠陥は、前記間接遷移型半導体に添加された不純物により形成される、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項5】
前記間接遷移型半導体はダイヤモンド結晶を備え、
前記点欠陥は、前記ダイヤモンド結晶中の隣り合う窒素原子と空孔がペアとなった欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項6】
前記間接遷移型半導体はSiC結晶を備え、
前記点欠陥は、前記SiC結晶中のSiサイトのSi原子が抜け、空孔となった欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項7】
前記SiC結晶は、4H-SiC又は6H-SiCを備える、請求項6に記載の半導体光増幅器。
【請求項8】
前記間接遷移型半導体は4H-SiC結晶を備え、
前記点欠陥は、前記4H-SiC結晶中の隣り合うSiサイトとCサイトの両方が空孔となった欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項9】
前記間接遷移型半導体はGaP結晶を備え、
前記点欠陥は、前記GaP結晶中のカドミウムと酸素の複合欠陥を備える、請求項1に記載の半導体光増幅器。
【請求項10】
非晶質半導体で形成され、入力光の信号強度を誘導放出により増幅する活性層と、
前記活性層中のキャリア密度変化を検出する検出電極と
を備え、
前記活性層は、前記非晶質半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、
前記エネルギー準位を介する遷移により前記非晶質半導体のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する、半導体光増幅器。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本実施の形態は、半導体光増幅器に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
可視光から近赤外光用の受光素子として、フォトダイオード(PD:Photo Diode)や、PDに逆バイアスをかけてPDよりも高感度で増倍機能を有するアバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)が用いられている。一方、光通信に用いられる半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)は光増幅機能を備え、受光素子としても動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平04-25824号公報
特公昭62-44833号公報
特開平03-96917号公報
特公表2003-533896号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
PDやAPDは、受光波長がバンドギャップ間の電子の遷移によって決まる。すなわち、エネルギー的に安定な状態から高い状態に電子が遷移することで受光波長の上限がバンドギャップ幅により決まる。
【0005】
一方、SOAは、例えば、InP、GaAs等の半導体レーザを構成する直接遷移型半導体を使用する。このため、基板にシリコン(Si)等の間接遷移型半導体を使用することができない。このため、基板の選択性が少なく高価である。また、SOAの受光波長もバンドギャップ間の電子の遷移を利用しているため、バンドギャップに依存する。
【0006】
本実施の形態は、バンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅可能な半導体光増幅器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施の形態の一態様によれば、間接遷移型半導体で形成され、入力光の信号強度を誘導放出により増幅する活性層と、前記活性層中のキャリア密度変化を検出する検出電極とを備え、前記活性層は、前記間接遷移型半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、前記エネルギー準位を介する遷移により前記間接遷移型半導体のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する、半導体光増幅器が提供される。
【0008】
本実施の形態の他の態様によれば、非晶質半導体で形成され、入力光の信号強度を誘導放出により増幅する活性層と、前記活性層中のキャリア密度変化を検出する検出電極とを備え、前記活性層は、前記非晶質半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、前記エネルギー準位を介する遷移により前記非晶質半導体のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する、半導体光増幅器が提供される。
【0009】
本実施の形態の他の態様によれば、第1端面と、前記第1端面と離隔して配置された第2端面と、前記第1端面と第2端面との間に配置され、第1導電型の第1半導体領域と、前記第1端面と第2端面との間に配置され、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型の第2半導体領域と、前記第1端面と第2端面との間に、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域に挟まれて配置され、間接遷移型半導体で形成され、入力光の強度を誘導放出により増幅する活性層と、前記第1半導体領域に接続された第1電極と、前記第2半導体領域に接続され、前記活性層中のキャリア密度変化を前記第1電極との電位差により検出する第2電極とを備え、前記活性層は、前記間接遷移型半導体のバンドギャップ中にエネルギー準位を形成する再結合中心となる点欠陥を備え、前記エネルギー準位を介する遷移により前記間接遷移型半導体のバンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅する、半導体光増幅器が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本実施の形態によれば、バンドギャップエネルギーより小さいエネルギーの光を増幅可能な半導体光増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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