Semi-conductor optical amplifierThe present invention relates to a semi-conductor optical amplifier which provides for the introduction of an in-flowing radiation into the active region as well as for the extraction of the out-flowing modes from said region. This amplifier simultaneously offers substantially reduced astigmatism and  dispersion-angle values, increased input and output apertures, an amplification region with an efficient length, a high-power output, a high luminosity as well as a wide range of modifications on the orientations of the input and output radiation. This amplifier uses predetermined ranges concerning the compositions and thickness of the layers for the whole hetero-structure, including the active layer (6), and also comprises several sets of layers representing a plurality of boundary layers (7, 8). One at least of these sets of layers is formed integrally with an input-output system and extends along the radiation input-output region (17). This invention also relates to an extended range of input and output angles as well as to different structures of the radiation input-output region (17) with the use of inclined optical faces having predetermined ranges of inclination angles relative to the plane of the active layer. This invention further relates to dual-transmission, multiple-beam and multiple-cascade semi-conductor optical amplifiers which may be produced according to a discrete or integral implementation.Semi-conductor optical amplifier, comprise: the main source of input radiation, when amplifier moves, main source is imported into the amplifier unit in the source of being coupled on the optics with input angle δ, described amplifier unit realizes that according to the semiconductor laser heterostructure this heterostructure comprises having refraction coefficient n αactive layer and the band gap e between two cover layers a(ev), each heterostructure has a sublayer at least, and is same, is included in the front end width w in(micron) and terminal width w out(micron) and length l agrthe active gain district of (micron), the front and back end in active gain district has been defined in the first optics facet, and facing to the inclination angle ψ perpendicular to active layer longitudinal axis plane 1and ψ 2this plane is called vertical plane, equally, also comprise coating, the resistance contact, the barrier district, with the device that suppresses parasitic radiation, the input radiation that it is characterized in that forming is as aiming at radiation, and on the input surface, input angle δ equals the incidence angle of radiation, amplifier unit has an active gain district at least, in this active gain district, introduce at least one extra play in a side of laser heterogeneous structure at least, the extra play of contiguous laser heterogeneous structure is designated as the input-output area of radiation, this district is a printing opacity, and form by a sublayer at least, the adjacent tectal sublayer and the sublayer of radiation input-output area form a district and a subarea at least respectively, on the surface that is called the radiation input-output area on laser heterogeneous structure border one side of inner surface by not being shorter than length l agrlength l ior-1(micron) forms; at least two second additional optics facets face toward the inclination angle ψ of vertical plane 3and ψ 4, the width of input-output area and thickness d ior(micron) is not less than the width and the thickness in active gain district, the refraction coefficient n of sublayer iorqwith optical loss factor α iorq(cm -1) count from the border of laser heterogeneous structure, q=1,2 wherein ... p is defined as integer, the ordinal number of the sublayer of its expression radiation input-output area, in equipment, on the border of tectal sublayer, from the net loss factor α of the amplification emittance of active layer with radiation input-output area or(cm -1) from scope lower limit α ormin(cm -1) the scope of boundary value in choose, when amplifier moves, the minimum permissible value of the electrical power that supplies to the active gain district is converted into the amplification radiant power, at the upper limit α of scope ormax(cm -1), maximum permissible value by operating current intensity, in the radiation input-output area, amplify the radiation front end by input radiation front end and output and be designated as fluid inlet angle ξ and efflux angle φ respectively with the vertical angle that forms, the active layer plane of laser heterogeneous structure, in the radiation input-output area, the angle of the total internal reflection of output radiation is designated as angle of reflection σ, depends on inclination angle ψ 3input angle δ determine by selecting fluid inlet angle ξ to equal efflux angle φ; angle ξ and σ satisfy relation: ξ=arccos (n eff/ n iori) and σ=arcsin (1/n iorq) consider from laser heterogeneous structure and satisfy the condition that radiation is flowed out, effective refraction coefficient n of laser heterogeneous structure eff, together with the radiation input-output area, the refraction coefficient n of radiation input-output area iorisatisfy relation: 0＜arccos n eff/ n iori≤ arccos n eff-min/ n ioriso, n eff-mingreater than n min, n in the formula eff-minbe to be used for the multifarious all possible n of laser heterogeneous structure effminimum value, with radiation input-output area set after, be exactly actual value, n minit is the minimum refraction coefficient of laser heterogeneous structure layer.
반도체 광 증폭기본 발명은 액티브 영역으로부터의 출사 모드(out-flowing mode)의 방사선 출력뿐만 아니라 액티브 영역 내로의 입력 방사선(in-flowing radiation) 입력을 제공하는 반도체 광 증폭기(semiconductor optical amplifier)에 관한 것이다. 이 증폭기는 동시에 입력 및 출력 방사선의 방향을 넓은 범위로 변경으로 변경할 수 있을 뿐만 아니라 실질적으로 감소된 비점수차 및 분산각도(dispersion angle), 증가된 입력 구경 및 출력 구경, 유효 길이를 갖는 증폭 영역, 고성능의 출력, 고휘도(luminosity)를 제공한다. 또한 이 증폭기는 액티브 층(6)을 포함하는 전체 이종 구조물에 해당하는 층들의 조성물 및 두께를 정하기 위해 설정 범위를 이용하고, 또한 복수 개의 경계층(7, 8)을 나타내는 다수의 층 세트를 포함한다. 상기 층 세트 중에 적어도 하나는 입력-출력 시스템에 일체형이 되게 형성되고 입력-출력 영역(17)의 광축을 따라 연장된다. 본 발명은 또한 액티브 층의 면에 대한 기설정된 범위의 경사각도를 갖는 기울어진 광 단면을 사용하는 상이한 구조의 방사선 입력-출력 영역(17)에 관한 것뿐만 아니라, 입사각도 및 출사각도의 범위를 확장하는 것에 관한 것이다. 더욱이 본 발명은 개별적으로 또는 일체형으로 구현되는 것에 따라 생산될 수 있는 듀얼 전송(dual-transmission), 멀티빔(multiple-beam) 및 멀티 캐스캐이드(multi-cascade) 반도체 광 증폭기에 관한 것이다.증폭기가 작동하는 동안 마스터 광원에 광 결합되는 증폭 소자 내로 입사각도(δ)로 입력되는 마스터 입력 방사원을 포함하는 반도체 광 증폭기에 있어서, 상기 증폭 소자는 측면부(face side)에서 액티브 이득 영역의 시작부와 끝단부를 정해지고 액티브 층의 종축에 대해 직교면(normal plane)이라 불리는 수직인 면과 함께 경사각도(Ψ1, Ψ2)를 정하는 제1 광 단면과 함께, 자신의 시작부에서 폭 Win(㎛)을 갖고 자신의 끝단부에서 폭 Wout (㎛)를 가지며 길이 LAGR (㎛)를 갖는 액티브 이득 영역뿐만 아니라, 각각에 적어도 하나의 서브층 두 개의 도금층 사이에 위치하는 굴절률(na)과 밴드갭 Ea(eV)을 갖는 액티브층을 포함하는 반도체 레이저 이종 구조물(heterostructure) 및, 억제하는 의사 방사선(spurious radiation)의 수단에 기초하여 구현되고; 입력 방사선은 평행하게 형성되고, 입사각도(δ)는 입력면 상의 입사각도와 동일하고, 증폭 소자는 적어도 하나의 액티브 이득 영역으로 구형되고, 상기 액티브 이득 영역에 적어도 하나의 부가적인 층이 레이저 이종 구조물의 적어도 일면 상에 채용되므로, 레이저 이종 구조물에 인접한 부가적인 층이 방사선에 대해 투과성을 갖는 방사선을 위한 입력-출력 영역으로 설계되고 적어도 하나의 서브층으로 이루어지며; 서로 인접한, 도금층의 서브층과 방사선 입력-출력 영역의 서브층들은 적어도 하나의 영역으로 그리고 적어도 하나의 서브 영역으로 각각 형성되고; 레이저 이종 구조물과 접하는 면 위에 위치한 방사선 입력-출력 영역의 표면―여기서 표면은 내부 표면이라 지칭함― 길이 LAGR(㎛)보다 짧지 않은 길이 LIOR-I(㎛)로 이루어지고; 적어도 두 개의 부가적인 제2 광 단면은 직교면과 경사각도(Ψ3, Ψ4)를 형성하도록 채용되고; 입력-출력 영역의 폭은 액티브 이득 영역의 폭보다 작지 않으며, 서브층의 굴절률(nIORq)과 광 손실 계수(αIORq)(㎝-1)―여기서 q = 1, 2,...,p는 상기 이종 구조물의 경계로부터 계수되고 상기 방사선 입력-출력 영역의 연속적인 서브층의 수를 나타내는 정수로서 정의됨―를 가지는 두께 dIOR(㎛)를 가지도록 형성되고; 동작하는 소자에서, 방사선 입력-출력 영역과 도금층의 서브층과의 경계에서 액티브층으로부터 출사하는 증폭된 방사선에 대한 전송 손실 계수(αOR)(㎝-1)가 증폭된 방사선 전력으로 영역이 작동하는 동안 액티브 이득 영역으로 인가되는 전력의 변환 효율(conversion efficiency)의 허용 가능한 최저값에 의한 하부값(αORmin(㎝-1))에서부터 작동 전류 밀도의 허용 가능한 최대 값에 의한 상부값(αORmax(㎝-1))의 범위 내의 값들로부터 선택되고; 레이저 이종 구조물의 액티브 층의 면에 대해 앞쪽(front) 그리고 증폭된 출력 방사선에 대한 앞쪽의 입력 방사선의 수직으로의 방사선 입력-출력 영역에 형성된 각도는 입사각도(ξ)와 출사각도(φ)로 지정되고, 방사선 입력-출력 영역의 출력 방사선에 대한 내부 전반사 각도는 반사 각도(σ)로 지정되고; 경사각도(Ψ)에 의존하는 입사각도(δ)는 입사각도(ξ)가 출사각도(φ)와 동일하게 선택되는 것에 의해 정해지고; 상기 입사각도(ξ)와 반사 각도(σ)는 다음 식을 만족하고 ξ＝arccos(neff/nIOR1) 및 σ＝arcsin(1/nIORq); 레이저 이종 구조물으로부터 출사되는 방사선의 조건을 고려하여, 방사선 입력-출력 영역과 함께 레이저 이종 구조물의 유효 굴절률(neff)과, 방사선 입력-출력 영역의 굴절률(nIOR1)은 다음 식을 만족해야 하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 증폭기. [이미지], 따라서 neff-min 은 nmin 보다 큼. (여기서 neff-min 은 상기 방사선 입력-출력 영역과의 결합체에서 실질적으로 관계가 있는 다수의 상기 이종 구조물에 대한 가능한 모든 유효 굴절률(neff) 중 최소값이고, nmin은 상기 이종 구조물의 층들 중 최소 굴절률을 나타냄.)