特許ウォッチ

公開番号2025037640
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144695
出願日2023-09-06
発明の名称半導体光増幅器
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01S 5/50 20060101AFI20250311BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】簡単な構成で高出力が得られる半導体光増幅器を提供する。
【解決手段】半導体光増幅器は、光が伝搬する光ガイド層50と、光ガイド層50よりも平均屈折率が高く、光を増幅する複数の活性層40と、を備え、活性層40は、少なくとも光ガイド層50の上面側および下面側に積層されている。光ガイド層50の上面側および下面側に活性層40を積層することにより、活性層40を入射端から出射端にかけて同じ構成とした簡単な構成においても、高出力を得ることが可能となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体光増幅器であって、
光が伝搬する光ガイド層（５０、５１、５２）と、
前記光ガイド層よりも平均屈折率が高く、光を増幅する複数の活性層（４０、４１、４２、４３）と、を備え、
前記活性層は、少なくとも前記光ガイド層の上面側および下面側に積層されている半導体光増幅器。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記光ガイド層と、複数の前記活性層との積層構造は、厚さ方向の中心面に対して非対称な構成とされている請求項１に記載の半導体光増幅器。
【請求項３】
前記光ガイド層の上面側に積層された前記活性層と、前記光ガイド層の下面側に積層された前記活性層とは、前記光ガイド層の厚さ方向の中心面までの距離が異なる請求項２に記載の半導体光増幅器。
【請求項４】
前記光ガイド層の上面側に積層された前記活性層と、前記光ガイド層の下面側に積層された前記活性層とは、層数が異なる請求項２に記載の半導体光増幅器。
【請求項５】
前記光ガイド層の上面側に積層された前記活性層と、前記光ガイド層の下面側に積層された前記活性層とは、構造が異なる請求項２に記載の半導体光増幅器。
【請求項６】
前記活性層は、バルク構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、単一量子ドット構造、多重量子ドット構造のいずれかを含む請求項５に記載の半導体光増幅器。
【請求項７】
複数の前記光ガイド層を備え、
複数の前記光ガイド層のうち最下部に位置する光ガイド層を第１光ガイド層（５１）とし、
複数の前記光ガイド層のうち最上部に位置する光ガイド層を第２光ガイド層（５２）として、
前記活性層は、前記第１光ガイド層の下面側、および、前記第２光ガイド層の上面側に加えて、前記第１光ガイド層と前記第２光ガイド層との間にも積層されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体光増幅器。
【請求項８】
前記光ガイド層は、厚さ方向の位置によって屈折率が変化する請求項１または２に記載の半導体光増幅器。
【請求項９】
前記光ガイド層は、屈折率が階段状に変化する請求項８に記載の半導体光増幅器。
【請求項１０】
前記光ガイド層は、上面側の表層部および下面側の表層部よりも、厚さ方向の中央部の屈折率が高くされている請求項８に記載の半導体光増幅器。
（【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】
本開示は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光送受信のための光ＩＣ（集積回路）が搭載されたＬｉＤＡＲ等の光送受信装置では、信号光である種光を生成するレーザ光源の後段にＳＯＡを配置して、レーザ光源の出力光を増幅することにより、必要な光出力を確保することができる。ＬｉＤＡＲは、Light Detection And Rangingの略である。
【０００３】
先進運転支援システムや自動運転システム等に供する用途でこのような光送受信装置を車載する場合を想定する。この場合、環境温度や上記用途を達成するための自由空間における検知要件を考慮すると、ＳＯＡには広い温度範囲、典型的には－４０℃～８５℃あるいはそれ以上の温度範囲の全体にわたって、広い波長帯域で通信用光送受信装置に比べて高い光出力が求められる。さらに様々な車載要件を鑑みると、熱電クーラ（ＴＥＣ：Thermoelectric Cooler）を搭載せずにＳＯＡを所望の性能で動作させること、あるいは、ＴＥＣを用いたとしてもその動作電力を極力低減しつつＳＯＡの性能を発揮させることが望ましい。しかしながら、通信用に設計されたＳＯＡでは、通例、ＴＥＣによる厳密な温度制御を行ったとしても、このような高出力を得る前に出力が飽和してしまう。
【０００４】
出力飽和限界を向上させ高出力を得るために、例えば特許文献１に記載のＳＯＡでは、光信号の入力側と出力側に材料および厚さの異なる２つの活性層を配置し、２つの活性層をバットジョイント接合することにより、光出力の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５５０５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、材料および厚さの異なる２つの活性層を同じ階層に配置する複雑な構成とされているため、ＳＯＡの製造コストが増加する。
【０００７】
本開示は上記点に鑑みて、簡単な構成で高出力が得られるＳＯＡ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の１つの観点によれば、半導体光増幅器は、光が伝搬する光ガイド層（５０、５１、５２）と、光ガイド層よりも平均屈折率が高く、光を増幅する複数の活性層（４０、４１、４２、４３）と、を備え、活性層は、少なくとも光ガイド層の上面側および下面側に積層されている。
【０００９】
このように、光ガイド層の上面側および下面側に活性層を積層することにより、活性層を入射端から出射端にかけて同じ構成とした簡単な構成においても、高出力を得ることが可能となる。
【００１０】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許