JPH04337684A - 光信号処理用の正帰還装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】光ファイバ通信システムの分野ではオプ
トエレクトロニクスの必要性が増大している。しかしな
がら、光信号を形成するため、より一般的な言い方では
光信号を処理するための従来の提案のうちで実用化でき
るものは、光検出器によって光信号を電気信号に変換す
る処理だけである。この電気信号を次に電子システムに
よって処理し、次いで半導体レーザによって光信号に再
度変換する。かかる処理は特に光再生器において行なわ
れる。かかる処理装置は、電子素子（トランジスタ）と
光素子（レーザ、デテクタ）との組み合わを含む必要が
ある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
インジウムリン化合物から構成された共通基板にこれら
の素子を集積できる可能性には限界がある。また、通過
帯域が、使用される電子増幅器の制約を受ける。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は特に、−光信号
処理用の正帰還装置を簡単に製造すること、−かかる装
置の素子を少数の基板上に容易に集積すること、 −高周波数動作を要する電子素子の使用をできるだけ少
なくすること、 −かかる素子による通過帯域の制約をできるだけ避ける
こと、などをその目的としている。

【０００４】上記の目的を果たすために本発明は、光学
的形態のみを有する増幅信号を供給する利得上昇手段に
よってフィードバックループの利得が与えられることを
特徴とする光信号処理用の正帰還装置を提供する。

【０００５】

【実施例】添付図面に基づいて本発明の実施例を以下に
説明する。図示及び記載の素子及び構造が本発明の非限
定例にすぎないことは理解されよう。

【０００６】光信号処理装置の２つの実施例を示す。第
１の実施例の装置は、飽和性吸収体を有する半導体レー
ザ発振器を含む。まずこの発振器に関して概略的に説明
する。同様の発振器に関する情報は、Ｌａｓｈｅｒ文献
（Ｇ．Ｊ．ＬＡＳＨＥＲ、“Ａｎａｌｙｓｉｓ　　ｏｆ
　　ａ　　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　　ｂｉｓｔａｂｌｅｉｎ
ｊｅｃｔｉｏｎ　　ｌａｓｅｒ”（提案された双方向安
定性注入レーザの解析）、Ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ　　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｐｅｒｇａｍｏｎ　　ｐｒｅ
ｓｓ１９６４、ｖｏｌ７、ｐ７０７）に記載されている
。

【０００７】このレーザ発振器は複数の層から成る積層
体を含み、積層体に対して規定された垂直方向Ｚに沿っ
て順次に以下の層、即ち、 −半導体チップ４の底面３の下方の下部電極層２と、−
前記半導体チップに属し第１の導電形及び屈折率を有す
る下部閉じ込め層６と、 −前記下部閉じ込め層との結晶質連続性を有する半導体
材料から少なくとも一部が構成された光導波路Ｓ１、Ｓ
２、Ｓ３を含み、内部で垂直光の閉じ込めを行なうよう
に前記下部閉じ込め層よりも大きい屈折率を有する光伝
導層８と、 −前記半導体チップに属し前記光導波路との結晶質連続
性を有し、第１の導電形と反対の第２の導電形を有し、
前記垂直光の閉じ込めを行なうように前記光導波路より
も小さい屈折率を有する上部閉じ込め層１０と、−前記
半導体基板の上面１４に設けられた上位電極層１２と、
を含む。

【０００８】光導波路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、２つの側部
閉じ込めゾーン１６、１８間の光伝導層の内部で長手方
向に沿って延びている。これらの２つの側部閉じ込めゾ
ーン間で導波路に光を閉じ込める横方向光閉じ込めを行
なうために、これらの２つのゾーンの屈折率は導波路の
屈折率よりも小さい値に選択されている。導波路は、長
手方向に沿って後方から前方に一連のセクションを含む
。第１セクションは光増幅器Ｓ１である。第２セクショ
ンは飽和性吸収体Ｓ２であり、前記増幅器と共に能動ア
センブリＳ１、Ｓ２を構成している。この能動アセンブ
リは、長手方向に沿って送信波長で伝播する送信光に作
用するように選択された能動半導体材料から成る。この
半導体材料は、上部及び下部の２つの閉じ込め層間で電
流が横断できるような材料から成る。かかる電流の強度
は、これらの２つの閉じ込め層の導電形に対して順方向
で代数的に加算される。増幅器を横断する電流が増幅閾
値を上回る電流密度を有するときは、前記半導体材料は
増幅器内で光を増幅する。従ってこの電流は、供給電流
Ｉ１を構成する。吸収体を横断する電流が増幅閾値を下
回る電流密度を有するときは、前記半導体材料は吸収体
内に光を吸収する。従ってこの電流は、吸光度制御電流
Ｉ２を構成する。吸収体は、エネルギ保存期間中に吸収
し蓄積した光のエネルギがその吸光度を下回っている間
だけ、光から新しいエネルギを吸収する。このエネルギ
保存期間は、吸収体が新しいエネルギを受容した時刻に
先行し且つ該時刻を含む短い時間である。該吸光度は制
御電流によって制御される。

【０００９】上部電極層は、 −前記供給電流Ｉ１を増幅器Ｓ１を介して下部電極層２
に伝送する局在供給電極Ｅ１と、 −前記吸光度制御電流Ｉ２を吸収体Ｓ２を介して下部電
極層に伝送する局在吸光度制御電極Ｅ２とを含む。

【００１０】レーザは更に、 −供給電流を供給電極に供給する供給ソース２０と、−
吸収制御電流を制御電極Ｅ２に供給する吸光度制御ソー
ス２２、２３、２４とを含む。

【００１１】半導体チップ４が前記送信光を送出するレ
ーザ発振器を構成するように、光反射手段２７、２８が
能動アセンブリＳ１、Ｓ２の長手方向の両側に配置され
ている。これらの手段は、本発明装置の第１の実施例で
は、チップ４の後面２７及び前面２８から成る。これら
の面は、ファブリ−ペロー共振器を構成するように部分
反射性である。これらの面はまた、外部ミラーから成っ
てもよく、またはチップの内部の分布ブラッグ反射器か
ら成ってもよい。

【００１２】供給電極Ｅ１及び吸光度制御電極Ｅ２は通
常はテープ状に形成され、横方向Ｙに沿った長さが光導
波路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の幅を上回っている。前記の供給
電流Ｉ１と吸収制御電流Ｉ２の少なくとも一部が側部閉
じ込めゾーン１６、１８に流れることを阻止するために
、側部電気閉じ込め手段が配備されている。これらの側
部電気閉じ込め手段は特に、上記の閉じ込めゾーンに適
した内部組成または内部構造から成る。

【００１３】後述する利点を有する１つの構造によれば
、光導波路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、半導体チップ４の内部
で吸収体Ｓ２の前方に第３のセクションを有する。第３
セクションは、送信光の強度及び伝播速度に実質的に全
く影響を与えることなく送信光を伝送するように選択さ
れた受動材料から成る。このセクションが受動セクショ
ンＳ３を構成する。

【００１４】かかる光導波路は簡単な構造を有しており
、各セクションが先行セクションと幾何学的連続性を有
している。セクション間の結合は長手方向で行なわれる
。この光導波路はまた、例えば２つのサブ層の積層によ
って形成された複合層から構成されてもよい。吸収体と
受動セクションとの間の結合は、双方の層を互いに結合
する垂直結合でもよい。

【００１５】更に、この導波路は、例えば制御された周
波数を有するレーザを形成するためのＫＯＮＤＯ文献（
Ｋ．ＫＯＮＤＯ；Ｈ．ＮＯＢＵＨＡＲＡ；Ｓ．ＹＡＭＡ
ＫＯＳＨＩ、“Ｇｉｇａ−ｂｉｔ　　ｏｐｅｒａｔｉｏ
ｎ　　ｏｆ　　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　　ｃｏｎｖｅｒ
ｓｉｏｎ　　ｌａｓｅｒ（波長変換レーザのギガビット
動作）”、Ｐａｐｅｒ１３Ｄ〜９、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ　　“Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ”　
　９０、１２〜１４　　Ａｖｒｉｌ　　１９９０、ＫＯ
ＢＥ、Ｊａｐｏｎ）に記載されたような移相セクション
及び周波数整合セクションのような別のセクションを含
んでもよい。

【００１６】更に、図示しないいくつかの素子を半導体
チップに集積してもよい。これらの素子の例としては、
特に、吸光度制御ソースに属するホトダイオード、また
はレーザ発振器の共振空胴の外部の付加的光増幅器など
がある。

【００１７】受動セクションＳ３が存在する場合に可能
な別の有利な構造では、吸光度制御電極Ｅ２が、該セク
ションの上方の少なくとも一部に延びている。この構造
の場合、該電極の長手方向に沿った寸法は吸収体の長さ
を上回る。多くの場合この長さは、電極を与えるために
容易に形成できる公知の金属テープの幅よりも小さい値
であり、従って、電極の形成が容易である。この構造で
は同時に、電極の幅よりも短い吸収体を製造することが
可能であり、このため、レーザが吸光度制御電流の変化
に速やかに応答し得る。

【００１８】チップ４は、受動セクションＳ３の前端を
形成する劈開された前面２８を有する。このチップ前面
はチップ後面２７と同様に通常の劈開処理によって形成
される。この処理で形成された面の位置の精度がよくな
いことは公知である。受動セクションＳ３が存在するこ
とによって上記のごとき精度の欠如が許容される。その
理由は、受動セクションＳ３が存在するとき、精度の欠
如によって影響を受ける長さは受動セクションＳ３に相
当するからである。受動セクションＳ３が存在しないと
きは、精度の欠如によって影響をうける長さが吸収体に
相当するので、吸光度の制御中にレーザの高速応答が再
現的に得られない。

【００１９】別の有利な構造によれば、増幅器Ｓ１と吸
収体Ｓ２とが受動セクションＳ３を介して光素子２６に
光結合されている。この構造では、チップ４と光素子と
を含む光回路の製造が容易である。光素子は例えば、光
受信器を構成し、吸光度制御ソース２２、２３、２４、
２６の一部を成すホトダイオードから成る。

【００２０】半導体チップ４の上面１４から出発する電
気絶縁チャネルが該チップの内部に形成されている。後
部絶縁チャネルＣ１は、長手方向で供給電極Ｅ１と吸収
体Ｓ２との間に局在している。前部絶縁チャネルＣ２は
、長手方向で制御電極Ｅ２の前縁近傍に局在しており、
吸光度制御電極Ｅ２から受動セクションＳ３を介して下
部電極層２に達する軌道上で電流に対する障害を形成し
ている。かかる障害が存在するので、比較的弱い強度の
電流を供給する吸光度制御ソースを使用しても有効な制
御を行なうことが可能である。その理由は、この電流の
比較的大きい有効部分が吸収体を通るので、有効な制御
を行なうためには電流の有効部分が十分な強度を有して
いなければならないという条件が満たされるからである
。

【００２１】上記のごとき種々の構造を有するレーザ発
振器は、吸光度制御電流Ｉ２のような電気的性質の入力
信号に応答して、ビームＰ３の形態の送信光を送出する
。この発振器を含む光信号処理装置は逆に、光学的性質
の入力信号に応答して光を送出する。該入力信号は、吸
光度制御ソースに含まれた光受信器を構成するホトダイ
オード２６によって受容された光ビームＰ１から成る。 該ビームは、ホトダイオードを通過し、吸光度制御電流
Ｉ２の一部を構成する電流を制御する。従って該ビーム
は、ビームＰ３から成る光学的性質の出力信号を制御す
る。

【００２２】次に、本発明の処理装置において従来の処
理装置と共通の機能を果たすために本発明の処理装置で
採用されるいくつかの構造について概略的に説明する。 従来の装置は、ＯＫＵＭＵＲＡ文献（Ｋ．ＯＫＵＭＵＲ
Ａ、Ｙ．ＯＧＡＷＡ、Ｈ．ＩＴＯ、Ｈ．ＩＮＡＢＡ　　
Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、９、ｐ．５１９（１９８４）
）に記載されている。

【００２３】これらの共通構造によれば、本発明の処理
装置の第１の実施例は、図１に示す以下の素子、即ち、
−光学的性質の入力信号Ｐ１及び内部光信号Ｐ２を受信
し、これらの２つの信号の総和に応答して内部電気信号
Ｉ２を供給する光受信器２６、及び、 −前記内部電気信号に応答して、フィードバックループ
を構成する前記内部光信号と光学的性質の出力信号Ｐ３
とを供給する光送信器４を含む。

【００２４】このループは、開ループの逆相利得から成
るループ利得を有し、該ループ利得は、前記の２つの信
号、即ち、内部光信号と内部電気信号との関数として変
化する。これらの変化は、２つの信号の各々の０でない
２つの値に対してループ利得の最大値を生じさせる。

【００２５】ループ利得の少なくとも最大値を上昇させ
、好ましくは０．９を上回る値にするために、ループが
利得上昇手段を含む。

【００２６】１に近い値または１を上回る値の利得を有
するフィードバックループの存在は、装置の逆相利得を
変化させる、即ち、出力信号Ｐ３の変化対入力信号Ｐ１
の変化の比を、ループ利得の変化よりもはるかに大きい
割合で変化させ得る。装置の出力信号Ｐ３のパワーが入
力信号Ｐ１の変化の関数として変化する様子が図７に３
つの所謂「特性曲線」ＧＡ、ＧＢ、ＧＣで示されている
。これらの曲線は夫々、ループ利得Ｇの値が＜１、＝１
、＞１である場合に対応する。

【００２７】利得が１よりやや小さいかまたは１に等し
い場合、装置の特性曲線はＳ字形である。ループ利得が
１より大きい場合は、特性曲線はヒステリシスサイクル
を有する、即ち双安定性である。

【００２８】かかる特性曲線は特に、最初は矩形であっ
たが伝送中に変形されたパルスの形状を復元し得る。入
力信号のパワーを実質的に上回るパワーの出力信号を得
るのが望まれるときは勿論、処理装置の総利得を、ルー
プ利得を大幅に上回る値に選択する。

【００２９】本発明によれば、上記の共通構造を補完す
る種々の有利な構造を採用し得る。これらの有利な構造
に関して以下に簡単に説明する。

【００３０】実施例に示す２つの装置で採用される有利
な構造の１つを図１に基づいて説明する。この構造では
、内部電気信号Ｉ２が増幅されずに光送信器４に与えら
れ、前記利得上昇手段は、光受信器２６によって受信さ
れたままの内部光信号Ｐ２を制御するために該光送信器
に少なくとも結合されている。

【００３１】装置の第１の実施例で採用された別の有利
な構造によれば、利得上昇手段が飽和性吸収体Ｓ２を含
む。該吸収体の吸光度は、前記内部電気信号Ｉ２によっ
て制御され、該信号が増加すると減少する。吸光度は該
信号の関数として変化し、該信号が増加して装置の非直
線性ゾーンに到達したときにループ利得の増加が生じる
。

【００３２】別の有利な構造によれば、飽和性吸収体Ｓ
２と光増幅器Ｓ１とが、前記光送信器４を構成するレー
ザ発振器を形成する共振光空胴２７、２８に含まれてい
る。これらの構造の利点は、光受信器によって供給され
る内部電気信号の強度が極めて小さくてもよいことであ
る。内部信号の強度が小さくてもよいので、装置の製造
が容易である。また、逆バイアスされた高速ｐｉｎホト
ダイオードのような高速応答受信器２６を使用し得る。 電流Ｉ２が順方向なので、チップ４を劣化させる危険を
生じることなくホトダイオードのかかるバイアスを使用
することが可能である。このバイアスは、例えばポテン
シャルソース２４によって与えられる。電流Ｉ２は、ホ
トダイオードを流れる電流と抵抗２３を介して別のポテ
ンシャルソース２２から供給されるプレバイアス電流と
の和から成る。これらの２つのポテンシャルソース及び
このホトダイオードとが一緒に吸光度制御ソースを構成
する。

【００３３】吸収体は例えば、前述のレーザ発振器の吸
収体Ｓ２である。

【００３４】該発振器に関して既に説明した別の有利な
構造によれば、吸収体Ｓ２及び光増幅器Ｓ１は、光送信
器を構成する半導体チップ４に形成された光導波路Ｓ１
、Ｓ２、Ｓ３の長手方向に連続する２つのセクションを
構成する。半導体チップの内部の増幅器は、内部光信号
Ｐ２から少なくとも部分的に独立した供給ソース２０に
よって供給された供給電流Ｉ１を受容する。

【００３５】更に、送信波長、即ち、出力信号Ｐ３の波
長が制御されるのが有利である。この制御は例えば、光
導波路の周波数制御セクションに形成され位相整合セク
ションによって補完される分布ブラッグ反射器によって
行なわれる。これらの２つのセクションの屈折率は、こ
れらのセクションに荷電キャリアを注入する電流によっ
て公知のごとく制御される。

【００３６】更に、送信波長が入力信号Ｐ１の波長とは
異なる値を有するのが有利である。その場合には、チッ
プ４から構成されたレーザとビームＰ１から成る入力信
号を供給する図示しない入力側の光源との間で光分離が
行なわれる。この光分離によって、入力側の光源に対し
て寄生光フィードバックによる外乱作用が完全に除去さ
れる。

【００３７】次に、上記の素子についてより詳細に説明
する。

【００３８】チップ４は液相エピタキシによってｎ形に
ドープされたインジウムリン（ＩｎＰ）基板から作製し
た。能動素子（セクションＳ１及びＳ２）及び受動素子
（セクションＳ３）に使用した材料を以後、１型材料及
び２型材料と呼ぶ。これらの材料は、意図的なドープは
していない四元合金である。即ち、インジウム、ガリウ
ム、ヒ素及びリンから成るＩｎ１−ｘＧａｘＡｓｙＰ１
−ｙ型合金であり、基板と格子整合している。この材料
は、波長１５３０ｎｍ及び１３００ｎｍに夫々対応する
禁制帯を有する。上記の２つの波長のうちの前者の波長
が送信波長を構成する。閉じ込め材料、即ち閉じ込め層
を形成する材料について説明すると、下部閉じ込め層６
はｎ形ドープされたＩｎＰ基板から成り、上部閉じ込め
層１０はｐ形ドープされたＩｎＰエピタキシャル層から
成る。エピタキシャル接触層は図示しない。この接触層
の厚みは２００ｎｍである。接触層は高度にｐ形ドープ
された２型の四元接触材料から成る。この接触層は電極
Ｅ１及びＥ２の下方に存在する。

【００３９】チップ４は、所謂インジウムリン製造用の
技術プロセスで作製した。しかしながら、ガリウムヒ素
（ＧａＡｓ）製造プロセスのような任意の半導体材料製
造システムを応用して該チップを作製してもよい。また
、１型及び２型の材料を、多数量子井戸（ｍｕｌｔｉ−
ｐｕｉｔｓ　　ｑｕａｎｔｉｑｕｅｓ）、超格子、また
はドープもしくは非ドープの種々の材料層の積層体を有
する構造のようなより複雑な構造で置き換えてもよい。 １型の材料が配置された構造が所望の送信波長で光利得
を有しており、２型の材料が配置された構造が同じ波長
にトランスペアレントであればよい。

【００４０】モノモード導波路を構成するためには、能
動材料及び受動材料の両側を、同じく送信波長にトラン
スペアレントな閉じ込め材料によって包囲しなければな
らない。単位長さあたりの吸収が典型的には５０ｃｍ−
１未満のときに材料がトランスペアレントであると言え
る。チップ４に作製される種々の素子を以下に説明する
。

【００４１】−増幅器Ｓ１及び吸収体Ｓ２は、１型の材
料、即ち送信波長で最大光利得を有し、意図的でなく１
０１７ｃｍ−３にｎ形ドープされた能動材料から形成さ
れる。

【００４２】−受動セクションＳ３は、２型の材料、即
ち送信波長にトランスペアレントで、波長１３００ｎｍ
に最大光利得を有し、５×１０１７ｃｍ−３にｎ形ドー
プされた受動材料から形成される。

【００４３】−上部閉じ込め層１０は、１０１７〜２×
１０１８ｃｍ−３の濃度でｐ形ドープされたＩｎＰ型材
料から形成され、典型的には１０００ｎｍを上回る厚み
を有する。

【００４４】−下部閉じ込め層６は、１０１７〜５×１
０１８ｃｍ−３の濃度でｎ形ドープされたＩｎＰ型材料
から形成され、１０００ｎｍを上回る厚みを有する。

【００４５】−吸収体Ｓ２は電極Ｅ１から非直接的に給
電される。吸収体は送信波長に飽和性吸光度を有してい
る。吸収体の典型的な長さは０．００５〜０．０２５ｍ
ｍの範囲である。実際に作製された長さは例えば０．０
１ｍｍである。

【００４６】−電極Ｅ１の長手方向に沿った寸法は、典
型的には０．１〜０．６ｍｍ、例えば０．４ｍｍである
。

【００４７】−吸光度制御電極Ｅ２は、典型的には、能
動材料から受動材料への移行領域の近傍に（０．０１ｍ
ｍ未満離間して）存在し、従って、飽和性吸収体の近傍
に位置している。Ｘ方向に沿った寸法は、０．００１〜
０．１ｍｍの範囲である。この電極が制御電流Ｉ２の値
を直接決定する。この電極をできるだけ狭くすることが
重要であり、実際に作製された寸法は例えば０．０８５
ｍｍである。

【００４８】−セクション間または電極間の抵抗の値を
決定するために、（図示しない）接触材料中及び上部閉
じ込め層１０中に絶縁チャネルＣ１及びＣ２を設ける。 これらのチャネルは典型的には、幅０．００５ｍｍを有
し、且つ接触材料と上部閉じ込め材料の合計厚みの３／
４に等しい深さを有する。

【００４９】−供給電極Ｅ１と飽和性吸収体Ｓ２との間
の電気抵抗は、１００〜１００００ｏｈｍの範囲である
。２００ｏｈｍと１４００ｏｈｍの値を試験した。

【００５０】−吸光度制御電極Ｅ２と飽和性吸収体Ｓ２
との間の電気抵抗を２０ｏｈｍの値で試験した。

【００５１】図３、図４、図５及び図６は、制御電流Ｉ
２の値を夫々０、０．１、０．５及び１ｍＡとしたとき
の上記レーザの挙動を示す。これらの図は、送出された
光出力（縦軸）のヒステリシスサイクルを、供給電極Ｅ
１を介してレーザに注入された電流の強度（横軸）の関
数として示す。

【００５２】注目すべきは、０．１ｍＡという弱い電流
強度のときにも、飽和性吸収体の吸光度を制御できるこ
とである。１ｍＡ未満のＩ２の変化に対してヒステリシ
スサイクルの完全閉鎖が得られる。Ｉ２の増加は主とし
て、光送信を生起させる電流Ｉ１の値を減少させるが、
消光を生起させる電流Ｉ１の値も減少することを認識す
ることが重要である。

【００５３】本発明の重要な利点は、双安定半導体レー
ザのヒステリシスサイクルの幅を、典型的には１ｍＡ未
満の極めて弱い制御電流によって制御できること、及び
、更にこの制御が、レーザの内部にこの電流を受容する
半導体接合の順バイアスによって行なわれることである
。従って、ホトダイオード２６のような逆バイアスホト
ダイオードから内部電気信号Ｉ２が供給される信号処理
装置をいっそう容易に製造し得る。

【００５４】次に、本発明の第２の実施例で採用された
別の有利な構造を図８に基づいて説明する。

【００５５】この構造によれば、光送信器は、図８の信
号Ｊ１から成る内部電気信号を受信するレーザ発振器５
０から構成され、該レーザ発振器は、信号Ｑ２から成る
内部光信号をループ利得の最大値を終始下回る量子効率
で供給する。利得上昇手段は、レーザ発振器５０の外部
に存在してループ増幅器５２を構成している光増幅器か
ら成る。光増幅器は、該レーザ発振器の出力の内部光信
号を受信し、これを増幅し、応答として、増幅された内
部光信号Ｑ３を図８の受信器５４から成る光受信器に伝
送する。

【００５６】この装置の入力信号及び出力信号は夫々Ｑ
１及びＱ４で示されている。

【００５７】この構造において、レーザ発振器は、国際
的に「ＤＦＢ」と呼ばれる分布帰還型レーザ発振器でよ
く、ループ増幅器及び任意に光受信器と共に半導体チッ
プに集積され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ発振器を含む本発明装置の第１の実施例
の長手方向断面図である。

【図２】レーザ発振器の光伝導層を通る水平面に沿った
半導体チップの断面図である。

【図３】半導体チップの吸収体に注入される吸収制御電
流の強度が０ｍＡのとき、半導体チップから送出される
光出力の変化を、該チップの増幅器に注入される供給電
流の強度の関数として示すグラフである。

【図４】半導体チップの吸収体に注入される吸収制御電
流の強度が０．１ｍＡのとき、半導体チップから送出さ
れる光出力の変化を、該チップの増幅器に注入される供
給電流の強度の関数として示すグラフである。

【図５】半導体チップの吸収体に注入される吸収制御電
流の強度が０．５ｍＡのとき、半導体チップから送出さ
れる光出力の変化を、該チップの増幅器に注入される供
給電流の強度の関数として示すグラフである。

【図６】半導体チップの吸収体に注入される吸収制御電
流の強度が１ｍＡのとき、半導体チップから送出される
光出力の変化を、該チップの増幅器に注入される供給電
流の強度の関数として示すグラフである。

【図７】本発明装置によって形成されたフィードバック
ループの平均利得の３つの値に対して、装置の出力信号
の変化を入力信号の関数として示すグラフである。

【図８】本発明装置の第２実施例の概略図である。

【符号の説明】

２　　下部電極層 ４　　半導体チップ ６　　下部閉じ込め層 ８　　光伝導層 １０　　上部閉じ込め層 １２　　上部電極層 １６、１８　　側部閉じ込めゾーン ２０　　供給ソース ２２、２３、２４、２６　　吸光度制御ソース２７、２
８　　光反射手段 ５０　　レーザ発振器 ５２　　ループ増幅器 ５４　　光受信器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光学的形態のみを有する増幅信号を供
   給する利得上昇手段によってフィードバックループの利
   得が与えられることを特徴とする光信号処理用の正帰還
   装置。
2. 【請求項２】　　一方で光学的性質の入力信号を受信し
   他方で内部光信号を受信し、これらの２つの信号の総和
   に応答して内部電気信号を供給する光受信器と、前記内
   部電気信号に応答して、一方でフィードバックループを
   構成する前記内部光信号を供給し他方で光学的性質の出
   力信号を供給する光送信器とを含み、前記内部光信号と
   出力信号とが、光送信器に固有の送信波長を有する送信
   光から成り、前記ループが、開ループの逆相利得から成
   るループ利得を有し、該ループ利得は、前記の２つの内
   部信号、即ち内部光信号及び電気信号の関数として変化
   し、これらの変化が、前記２つの信号の各々の０でない
   ２つの値の総和に対するループ利得の最大値を出現させ
   、ループ利得の少なくとも前記最大値を上げるために、
   前記ループが利得上昇手段を含む装置であって、前記内
   部電気信号が、増幅されることなく前記光送信器に印加
   され、前記光受信器によって受信されたままの前記内部
   光信号から成る前記増幅信号を供給するために、前記利
   得上昇手段が少なくとも前記光送信器に結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】　　ループ利得の前記最大値が０．９を上
   回ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】　　前記利得上昇手段が、光エネルギを受
   容した時刻に該光エネルギを吸収し得る飽和性吸収体を
   含み、該吸収体は、エネルギ保存期間中に吸収し蓄積し
   た光エネルギが該吸収体の吸光度を下回る間だけエネル
   ギを吸収し、前記エネルギ保存期間は、前記光エネルギ
   受容時刻に先行し該時刻を含む短い時間であり、前記吸
   光度は、前記内部電気信号によって制御され、且つ該信
   号が増加するときに減少し、前記内部電気信号が増加し
   て装置の非直線性ゾーンに到達したときに、該信号の関
   数である前記吸光度の変化が前記ループ利得の増加を生
   じさせることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 【請求項５】　　前記飽和性吸収体及び光増幅器が、前
   記光送信器を構成するレーザ発振器を形成するための光
   共振空胴内に含まれていることを特徴とする請求項４に
   記載の装置。
6. 【請求項６】　　前記吸収体及び光増幅器が、前記光送
   信器を構成する半導体チップ内に形成された光導波路の
   長手方向に連続する２つのセクションを構成しており、
   前記半導体チップの内部で、前記増幅器は、前記内部光
   信号から少なくとも部分的に独立した供給ソースから供
   給される供給電流を受容することを特徴とする請求項５
   に記載の装置。
7. 【請求項７】　　前記光送信器が、前記内部電気信号を
   受信するレーザ発振器から成り、該レーザ発振器は、ル
   ープ利得の前記最大値を終始下回る量子効率で前記内部
   光信号を供給し、前記利得上昇手段は、前記レーザ発振
   器の外部に存在してループ増幅器を構成している光増幅
   器から成り、該増幅器は、前記レーザ発振器の出力の前
   記内部光信号を受信し、応答として、増幅された内部光
   信号を前記光受信器に伝送することを特徴とする請求項
   ２に記載の装置。
8. 【請求項８】　　前記光受信器が、逆バイアスされた高
   速ｐｉｎホトダイオードであることを特徴とする請求項
   ２に記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記送信波長が制御されることを特徴
   とする請求項２に記載の装置。
10. 【請求項１０】　　前記送信波長が前記入力信号の波長
    とは異なる値であることを特徴とする請求項２に記載の
    装置。