1964年東京奧運會之后的日本經濟高速增長時期，通信需求大幅增加。日本電信電話公社（NTT的前身）決定建設光纖傳輸網絡，標志著光通信時代的開始。因此，安立傳感與器件公司的前身開始開發用于光網絡測量儀器的關鍵器件，如半導體激光器和高速混合集成電路。安立傳感器件公司今天的許多產品都繼承了這一時期的產品基礎。本系列文章介紹了安立傳感器件公司開發的器件的歷史，本篇文章是第四篇，繼續介紹公司主要光器件產品的開發故事。

  其他回顧

  第一篇：安立光器件開發史 |（一）半導體激光器開發的黎明期

  第二篇：安立光器件開發史 |（二）制程技術的變遷

  第三篇：安立光器件開發史 |（三）激光器芯片研發進展

  （3）超輻射發光二極管（SLD）

  由于半導體激光二極管（LD）發射的光具有譜寬度窄、高輸出功率的特點，當其被用于干涉測量時，很分辨多個反射點，且當存在多個寬帶信號的重疊時，可能會產生噪聲。因此，光學傳感應用需要光源具有寬光譜寬度特點的低相干噪聲源。低相干光源通過降低腔體反射率來抑制振蕩，從而獲得更寬的光譜寬度，被稱為超輻射發光二極管（SLD）。它們主要用于干涉測量，醫學等場景。

  如下圖（a）所示，可以通過在芯片兩端發光面上涂抗反射（AR）涂層來抑制面反射率。早期使用氮化物薄膜AR涂層，后來隨技術進步使用電子束蒸發和濺射薄膜涂層進行鍍膜。但由于AR涂層本身并不能達到足夠低的反射率，因此通過設計一個有傾斜角度的波導有源層來進一步降低反射。

  對于使用0.8微米波段的GaAs襯底和1微米波段的InP襯底的產品，如果存在較大的反射率，則光譜會形成多個模式，如下圖（1）所示。下圖（2）和（3）所示，光譜將變為平滑形狀，具有較少的光譜波紋，因為可以通過使用AR涂層和結構來降低總小面反射率。

  類似泵浦LD，SLD有源層也開始使用整體結構。雖然對于整體結構而言，僅僅通過延長有源層長度就可以增加光輸出功率，但會導致帶寬變窄。當前主要是使用多量子阱（MQW）結構來實現寬波段的低輸出功率，并在功率和帶寬之間保持可調平衡。安立公司有著悠久的設計和生產SLD光源的經驗并且用于安立測試測量設備。我們的SLD在光學傳感領域也有廣泛的應用，如眼科醫療設備和半導體晶片或光學薄膜厚度檢測。

各種反射率降低結構

光譜變化與剩余端面反射率

  （4）半導體光放大器（SOA）

  半導體光放大器（SOA）通過降低芯片端面反射率來放大輸入光信號。與光纖放大器相比，SOA更小，可以進行光學集成。下圖顯示了20世紀90年代早期SOA模塊的典型示例及其電流與增益特性。在沒有驅動電流的情況下，SOA有源層具有與信號波長相對應的較大光損耗，但隨著驅動電流的增加，損耗迅速下降并轉化為增益。

  半導體光學器件本質上具有偏振相關增益-PDG。可以通過有意改變活性層和襯底材料中晶格的大小來抑制PDG。我們已經在國際會議上展示了此研究成果。我們受到了研究機構關于該器件的關注。

早期SOA模塊

典型特性

  （5）增益芯片（Gain chip）

  普通半導體激光器能夠穩定輸出固定波長的光信號，但這些儀器輸出的激光波長范圍很寬。例如，當測量濾波器等光學設備的波長特性時，每波長輸出比白光源大，并支持在寬動態范圍內進行測量。此外，可以在固定波長下測量傳輸特性。

  下圖顯示了在商業化產品中使用littman型外腔的可調諧波長光源的基本結構。來自衍射光柵的第0級反射光為光學輸出1，來自增益芯片左側的輸出為輸出2。激光波長由衍射光柵選擇的波長決定，可以通過反射鏡的角度來改變。一個增益芯片刻面具有非反射性，但另一個具有高反射率或低反射率，具體取決于光學系統的配置。有源層內部結構基本上與LD相同，但不同之處在于對寬增益帶寬的要求。因此，我們嘗試了各種有源層量子阱數和芯片長度的組合，并確定了在寬振蕩波長上獲得高光輸出的參數。

  雖然最初是作為安立測量儀器的器件開發的，但我們現在為其他公司和通信應用提供這些可調波長光源模塊。除了用于使用外部諧振器的光學濾波器的衍射光柵外，每家公司還采用了各種配置，例如使用硅波導的環形濾波器和液晶濾波器。許多客戶對我們的增益芯片給予了高度評價。

  外部空腔調諧光源的基本配置

  我們的器件業務最初是為了為安立測量儀器提供關鍵器件而啟動的，幾年后我們將很快迎來光器件業務50周年。盡管與資本雄厚的大型制造商相比，我們的資源有限，但我們仍在穩步開發獨特的光學器件，并將繼續加強我們的集成產品線，以進一步提高客戶滿意度。