DE4411380A1

DE4411380A1 - Opto-electronic ping pong mode transmission and reception module

Info

Publication number: DE4411380A1
Application number: DE4411380A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr Heinen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-05

Abstract

The arrangement is used in a bidirectional transmitting and receiving module. It includes a laser diode (1), a photodiode (2) and a sub-mount (3). The laser diode (1) is mounted on a flat area of the upper side of the sub-mount (3). The photodiode (2) has a basically flat surface which is at an angle to the flat surface of the sub-mount (3) on which the laser diode (1) is mounted. The angle is 55 degrees to manufacturing tolerances. The laser diode (1) and the photodiode (2) are arranged such that beams coming from the laser diode (1) to the surface of the photo diode (2) are reflected in a direction away from the sub-mount (3). The photodiode (2) is preferably connected to circuitry which allows it to operate as a receiving diode and as a monitoring diode for the beams from the laser diode (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für einen bidirektionalen Sende- und Empfangsmodul für sogenannten Ping-Pong-Betrieb und das zugehörige Herstellungsverfahren.The present invention relates to an arrangement for a bidirectional transmitter and receiver module for so-called Ping-pong operation and the associated manufacturing process.

In der Tele- und Datenkommunikationstechnik wird bei der bilateralen Kommunikation über Glasfasern neben kombinierten Sende- und Empfangsmodulen, die gleichzeitig auf verschiede nen Wellenlängen arbeiten, auch das sogenannte Ping-Pong- Verfahren benutzt, bei dem eine Sende- und Empfangseinheit abwechselnd entweder als Sender oder Empfänger fungiert, während das Gegenstück des Moduls am anderen Ende der Über tragungsstrecke in den gleichen Zeitabschnitten, jeweils versetzt um die Signallaufzeit, entsprechend als Empfänger oder als Sender arbeitet.In the telecommunications and data communication technology at bilateral communication over fiber in addition to combined Transmitter and receiver modules that work simultaneously on different NEN wavelengths work, also the so-called ping-pong Method used in which a transmitting and receiving unit alternately acts as either a sender or a receiver, while the counterpart of the module at the other end of the over transmission line in the same time periods, each offset by the signal runtime, accordingly as a receiver or works as a transmitter.

Eine Möglichkeit, Ping-Pong-Module zu bauen, nutzt die Eigen schaften eines Strahlteilers, wobei beispielsweise ein Teil des vom Laser ausgesandten Lichts durch den Strahlteiler in eine angekoppelte Glasfaser gelangt und bei Empfang ein Teil des aus der Faser angekommenden Lichts an demselben Teiler auf eine Fotodiode gelenkt wird. Zur praktischen Aussteuerung des verwendeten Halbleiterlasers in einem weiten Bereich der Betriebstemperatur ist noch eine Fotodiode als Monitor hin zu gefügt.One way to build ping-pong modules is using the Eigen create a beam splitter, for example a part of the light emitted by the laser through the beam splitter in a coupled fiber optic arrives and a part when received of the light arriving from the fiber at the same divider is directed onto a photodiode. For practical control of the semiconductor laser used in a wide range of Operating temperature is still a photodiode as a monitor too added.

Eine zweite Möglichkeit für Ping-Pong-Module nutzt aus, daß ein nicht in Betrieb befindlicher Laser in der Lage ist, auf ihn auftreffendes Licht wie eine Fotodiode durch Anstieg eines Fotostroms zu detektieren. Allerdings ist der Wirkungs grad einer so verwendeten Laserdiode sehr viel geringer als bei einer Fotodiode, seine Kapazität dagegen viel höher, so daß die Empfangseigenschaften Empfindlichkeit und Schnellig keit nicht befriedigend sind.A second option for ping-pong modules takes advantage of that a laser that is not in operation is able to light hitting it like a photodiode by rising to detect a photocurrent. However, the effect is degree of a laser diode used in this way is much less than with a photodiode, on the other hand, its capacity is much higher, so that the receiving characteristics sensitivity and fast are not satisfactory.

In der US 4 297 653 ist ein hybrider Halbleiterlaserdetektor beschrieben, bei dem eine Laserdiode auf einem Substrat montiert ist, in dem an einer schräg zum Laser hin ausgerich teten Oberfläche eine Fotodiode ausgebildet ist. Diese Foto diode lenkt die von dem Laser kommende Strahlung senkrecht zur Substratoberfläche in eine Glasfaser um und dient gleich zeitig als Monitordiode für den Laser und als Detektor für senkrecht einfallende Strahlung.In US 4,297,653 is a hybrid semiconductor laser detector described in which a laser diode on a substrate is mounted in a diagonally aligned to the laser Teten surface is formed a photodiode. This photo diode directs the radiation coming from the laser vertically to the substrate surface in a glass fiber and serves the same early as a monitor diode for the laser and as a detector for vertically incident radiation.

In der EP 510 523 A3 ist eine optoelektronische Sendevorrich tung beschrieben, bei der das von einem Laser ausgesandte Licht auf eine im Winkel dazu angeordnete Monitordiode auf trifft und in eine Glasfaser reflektiert wird. Die Monitordi ode kann dabei auch als Empfangsdiode für aus der Glasfaser ankommende Strahlung dienen.EP 510 523 A3 contains an optoelectronic transmitter device described in which the emitted by a laser Light on a monitor diode arranged at an angle to it hits and is reflected in a glass fiber. The Monitori ode can also be used as a receiving diode for fiber optics incoming radiation serve.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung für einen bidirektionalen Sende- und Empfangsmodul und ein zugehöriges Herstellungsverfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird mit der Anordnung nach Anspruch 1 gelöst. Weite re Ausgestaltungen, insbesondere ein besonders angepaßtes Herstellungsverfahren, ergeben sich aus den abhängigen An sprüchen.The object of the present invention is an improved Arrangement for a bidirectional transmitter and receiver module and specify an associated manufacturing process. These The object is achieved with the arrangement according to claim 1. Vastness re configurations, especially a specially adapted Manufacturing processes, result from the dependent An sayings.

Bei dem erfindungsgemäßen Modul wird die Laserdiode auf einem Submount, d. h. einer Montageplatte oder dgl., so befestigt, daß die von der Laserdiode ausgesandte Strahlung parallel zu dieser Oberseite des Submount gerichtet ist. In dieser Strahlrichtung ist eine ebene Oberfläche einer Fotodiode so ausgerichtet, daß die Strahlung vorzugsweise in einem Winkel von 70° reflektiert wird. Die Ebene der Fotodiode ist zur ebenen Oberseite der Montageplatte oder einer ebenen Ober seite eines Substrates, auf dem die Laserdiode befestigt ist, in einem Winkel von 55° ausgerichtet. Dieser Winkel kann sich insbesondere aus der Lage zweier Kristallebenen in einem Halbleiterkristall mit Zinkblendestruktur ergeben. Bei der in Fig. 4 dargestellten Zinkblendestruktur bilden z. B. die dreieckig eingezeichneten Flächen mit den zugehörigen Miller- Indizes (111), (11), (11) und (1) mit der Grundebene mit den Miller-Indizes (100) jeweils einen Winkel von arctan √, d. h. etwa 54,736°. Bei Verwendung eines Halbleitermateriales mit Zinkblendestruktur wie z. B. Silizium oder Indiumphosphid können daher diese Kristallebenen ausgenutzt werden, um auf einfache Weise Oberflächen mit dem gewünschten Anstellwinkel von 55° herzustellen. Die mit der Fotodiode versehene Ober fläche kann dann z. B. in dem Submount direkt hergestellt sein, oder die Fotodiode wird als separates Bauelement in einem derartigen Halbleitermaterial mit Zinkblendestruktur hergestellt und zusammen mit der Laserdiode auf einer durch gehend ebenen Oberfläche eines Submount, das dann auch z. B. eine Metallplatte sein kann, montiert.In the module according to the invention, the laser diode is fastened on a submount, ie a mounting plate or the like, in such a way that the radiation emitted by the laser diode is directed parallel to this upper side of the submount. A flat surface of a photodiode is oriented in this beam direction in such a way that the radiation is preferably reflected at an angle of 70 °. The plane of the photodiode is aligned with the flat top of the mounting plate or a flat upper side of a substrate on which the laser diode is attached, at an angle of 55 °. This angle can arise, in particular, from the position of two crystal planes in a semiconductor crystal with a zinc-blended structure. In the zinc screen structure shown in FIG . B. the triangular areas with the associated Miller indices (111), (11), (11) and (1) with the base plane with the Miller indices ( 100 ) each have an angle of arctan √, ie about 54.736 °. When using a semiconductor material with a zinc blend structure such. B. silicon or indium phosphide, these crystal planes can therefore be used to easily produce surfaces with the desired angle of attack of 55 °. The surface provided with the photodiode can then z. B. be made directly in the submount, or the photodiode is manufactured as a separate component in such a semiconductor material with a zinc blend structure and together with the laser diode on a continuous flat surface of a submount, which is then, for. B. can be a metal plate, mounted.

Es folgt eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der Fig. 1 bis 3.There follows a description of the arrangement according to the invention with reference to FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt eine typische Ausgestaltung der erfindungsgemä ßen Anordnung in Seitenansicht. Fig. 1 shows a typical embodiment of the inventive arrangement in side view.

Fig. 2 zeigt ein mit der Fotodiode versehenes Bauelement zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Fig. 2 shows a bearing the photodiode device for use in an inventive arrangement.

Fig. 3 zeigt im Schema die Herstellung des in Fig. 2 ge zeigten Bauelementes aus einem Wafer. Fig. 3 shows in the scheme the manufacture of the ge shown in Fig. 2 device from a wafer.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der eine Laserdiode 1 und eine Fotodiode 2 als Bauelemente auf einer ebenen Oberseite eines Submount 3 montiert sind. Um die von der Laserdiode 1 ausgesandte und von der Oberseite der Foto diode 2 entsprechend dem gestrichelt eingezeichneten Strah lengang reflektierte Strahlung in eine gegenüber der Ober seite des Submount 3 angeordnete Glasfaser einkoppeln zu können, ist eine Linse 4 vorgesehen, die etwas exzentrisch zum Strahlengang angeordnet ist. Die Normale auf der durch die reflektierende Oberseite der Fotodiode 2 gebildeten Ebene (Pfeil in Fig. 1) bildet zu der Richtung der aus der Laser diode 1 kommenden Strahlung einen Winkel von 35° Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich diese Norma le auf die Oberfläche der Fotodiode in der Ebene, die durch die Richtung der aus der Laserdiode 1 kommenden Strahlung und eine Senkrechte auf der Oberseite des Submount festgelegt ist. Statt dessen kann die Fotodiode in einer um eine Senk rechte auf der Oberseite des Submount 3 aus dieser in Fig. 1 dargestellten Lage gedrehten Position montiert sein. Der Winkel zwischen dem einfallenden und den reflektierten Strahl beträgt dann nicht 70°, sondern ist entsprechend größer. Die Linse 4 ist dann entsprechend seitlich zu den montierten Bauelementen versetzt angebracht. Gegenüber einer senkrechten Reflexion, wie sie mit einer um 45° gegen die Laserstrahlung geneigten Fotodiode erreicht würde, ergibt sich hier der Vorteil einer größeren Beleuchtungsstärke, d. h. Lichtinten sität pro Fotodiodenfläche. Ein zylindrischer Strahl trifft eine dazu geneigte Fläche in einem Bereich mit elliptischer Umrandung. Wenn die in Fig. 1 als Pfeil eingezeichnete Normale auf die reflektierende Oberfläche der Fotodiode nicht einen Winkel von 45°, sondern nur von 90° arctan √ mit der Richtung der Laserstrahlung bildet, wird die große Halbachse dieser elliptischen Fläche um den Faktor 0,866 verkleinert. Wenn der Laserstrahl konisch aufgeweitet ist mit einem Öffnungswinkel von 40°, dann beträgt dieser Faktor sogar nur etwa 0,8. Damit ergibt sich eine höhere Beleuchtungsstärke, und es genügt, die Fotodiode 2 mit einer entsprechend kleine ren Oberfläche auszubilden. Fig. 1 shows an arrangement according to the invention are mounted in a laser diode 1 and a photodiode 2 as the components on a flat top of a submount. 3 In order to be able to couple the radiation emitted by the laser diode 1 and reflected from the upper side of the photo diode 2 in accordance with the dashed-line radiation into a glass fiber arranged relative to the upper side of the submount 3 , a lens 4 is provided which is arranged somewhat eccentrically to the beam path is. The normal on the plane formed by the reflecting upper side of the photodiode 2 (arrow in FIG. 1) forms an angle of 35 ° to the direction of the radiation coming from the laser diode 1. In the exemplary embodiment shown here, this standard is on the surface the photodiode in the plane which is determined by the direction of the radiation coming from the laser diode 1 and a perpendicular on the top of the submount. Instead, the photodiode can be mounted in a position rotated by a perpendicular on the top of the submount 3 from this position shown in FIG. 1. The angle between the incident and the reflected beam is then not 70 °, but is correspondingly larger. The lens 4 is then laterally offset from the assembled components. Compared to a vertical reflection, as would be achieved with a 45 ° inclined photodiode against the laser radiation, there is the advantage of greater illuminance, ie light intensity per photodiode area. A cylindrical beam hits an inclined surface in an area with an elliptical border. If the normal drawn as an arrow in FIG. 1 does not form an angle of 45 ° but only 90 ° arctan √ with the direction of the laser radiation on the reflecting surface of the photodiode, the large semiaxis of this elliptical surface is reduced by a factor of 0.866. If the laser beam is flared with an opening angle of 40 °, then this factor is only about 0.8. This results in a higher illuminance, and it is sufficient to form the photodiode 2 with a correspondingly small surface.

Bevorzugt wird das die Fotodiode 2 enthaltende Bauelement in einem Halbleitermaterial mit Zinkblendestruktur ausgebildet. Die Montagefläche 6, mit der das Bauelement auf dem Submount 3 befestigt ist, entspricht dann z. B. einer (111)-Kristall ebene. Die Oberfläche der Fotodiode 2 fällt dann mit einer (100)-Kristallebene zusammen. Entsprechend kann die Montage fläche 6 eine (100)-Kristallebene sein. Dann liegt die Foto diode 2 in einer (111)-Kristallebene. Diese Montagefläche 6 und eine der Fotodiode 2 gegenüberliegende koplanare Außen fläche 7 des Bauelementes können mit einem elektrischen Kontakt aus Metall versehen sein. Dieser Metallkontakt dient z. B. einem Test der Fotodiode noch auf dem Wafer, aus dem sie hergestellt wird. Auf der dem Submount gegenüberliegenden ebenen Oberseite 5 des Bauelementes befindet sich ein Metall kontakt 10 für elektrischen Anschluß der Fotodiode. Die zuletzt genannten Ausführungsdetails gehören zu einer bevor zugten Ausführungsform, können aber bei anderen Ausführungs formen abgewandelt sein.The component containing the photodiode 2 is preferably formed in a semiconductor material with a zinc diaphragm structure. The mounting surface 6 , with which the component is attached to the submount 3 , then corresponds, for. B. a (111) crystal plane. The surface of the photodiode 2 then coincides with a (100) crystal plane. Accordingly, the mounting surface 6 can be a (100) crystal plane. Then the photo diode 2 lies in a (111) crystal plane. This mounting surface 6 and one of the photodiode 2 opposite coplanar outer surface 7 of the component can be provided with an electrical contact made of metal. This metal contact serves z. B. a test of the photodiode still on the wafer from which it is manufactured. On the submount opposite flat top 5 of the component is a metal contact 10 for electrical connection of the photodiode. The latter execution details belong to a preferred embodiment, but can be modified in other execution forms.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Fotodiode nicht in einem separaten Bauelement, das auf einer als Submount fungierenden Montageplatte befestigt ist, sondern ist in dem Submount selbst integriert. Dieses Sub mount 3 besteht dann vorzugsweise aus einem Halbleitermateri al wie Silizium oder Indiumphosphid, wobei eine z. B. mit einer (100)-Kristallebene zusammenfallende Oberseite für die Montage der Laserdiode 1 vorhanden sein kann. Die Fotodiode 2 ist dann in einer mit einer (111)-Kristallebene zusammenfal lenden Außenfläche des Submount 3 integriert. Statt dessen kann die für die Montage der Laserdiode 1 verwendete Oberflä che eine (111)-Kristallebene sein und die Fotodiode in einer (100)-Kristallebene angeordnet sein. Diese Oberseiten werden z. B. durch Atzen in einem Winkel von arctan √ zueinander hergestellt.In a further preferred embodiment, the photodiode is not in a separate component which is fastened on a mounting plate functioning as a submount, but is integrated in the submount itself. This sub mount 3 then preferably consists of a semiconductor material such as silicon or indium phosphide, a z. B. with a (100) crystal plane coinciding top for the assembly of the laser diode 1 may be present. The photodiode 2 is then integrated in an outer surface of the submount 3 which collapses with a (111) crystal plane. Instead, the surface used for mounting the laser diode 1 may be a (111) crystal plane and the photodiode may be arranged in a (100) crystal plane. These tops are e.g. B. produced by etching at an angle of arctan √ to each other.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung läßt sich mit dem anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Verfahren besonders leicht herstellen. Fig. 2 zeigt ein mit der Fotodiode verse henes Bauelement aus der Anordnung der Fig. 1 in schräger Aufsicht. Die für die Montage vorgesehene Montagefläche 6 bildet zu der mit der Fotodiode 2 versehenen Oberfläche einen Winkel von arctan √. Dieser Winkel entspricht im Rahmen der Fertigungstoleranzen in etwa 55°. Der Montagefläche 6 gegen überliegend ist eine ebene Oberseite 5 zum Aufbringen des Metallkontaktes 10 als elektrischem Anschluß ausgebildet. Eine Vielzahl derartiger Bauelemente kann aus einem gemeinsa men Wafer hergestellt werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Auf der Oberseite des Wafers werden z. B. vor dem Vereinzeln der einzelnen Bauelemente die Fotodioden 20 gemeinsam herge stellt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, erhalten aufeinander folgende Fotodioden dabei abwechselnd einen kleinen und einen großen Abstand zueinander. Auf der Oberseite zwischen zwei Fotodioden mit größerem Abstand und auf der Rückseite zwi schen zwei Fotodioden mit kleinerem Abstand werden Gräben mit v-förmigem Querschnitt geätzt. Diese Gräben sind so ausge richtet, daß ihre Flanken mit (111)- und (1)-Kristallebe nen zusammenfallen, wobei die mit den Fotodioden 20 versehene Oberseite des Wafers eine (100)-Kristallebene ist. Die einge zeichneten Winkel betragen dann arctan √, also näherungs weise 550 Die das Zerteilen des Wafers in die einzelnen Bauelemente erleichternden Gräben auf der Oberseite können auch weggelassen werden. Mit den Gräben 9 auf der Rückseite erhält man die Oberflächen 60, 70, die die Montagefläche 6 und die Außenfläche 7 des die Fotodiode 2 enthaltenden ferti gen Bauelementes bilden. Diese Bauelemente werden dann aus dem Wafer vereinzelt, indem der Wafer längs (011) -Kristall ebenen und (01)-Kristallebenen zerteilt wird. Dabei wird jeweils längs der geätzten Gräben zerteilt, wobei ein Anteil einer Flanke des Grabens jeweils in voller Höhe auf ein Bauelement entfällt. Die Zerteilungsflächen 8 sind in Fig. 3 mit den senkrechten Strichen bezeichnet. Die auf der mit den Fotodioden 20 versehenen Oberseite geätzten Gräben dienen der Ausbildung der für die Metallkontakte vorgesehenen Oberseite sowie einer leichteren Zerteilbarkeit des Wafers, können aber im Prinzip auch weggelassen werden. Die Verkippung des Bauelementes bei der Montage im Winkel von 55° wird durch die Flanken der auf der Unterseite geätzten Gräben 9 bewirkt.The arrangement shown in FIG. 1 can be produced particularly easily with the method described with reference to FIGS. 2 and 3. Fig. 2 shows a verse hen with the photodiode component from the arrangement of Fig. 1 in oblique supervision. The mounting surface 6 provided for mounting forms an angle of arctan √ with the surface provided with the photodiode 2 . This angle corresponds to approximately 55 ° within the scope of the manufacturing tolerances. The mounting surface 6 opposite is formed a flat top 5 for applying the metal contact 10 as an electrical connection. A variety of such devices can be made from a common wafer, as shown in FIG. 3. On the top of the wafer, for. B. before separating the individual components, the photodiodes 20 together provides Herge. As shown in Fig. 3, successive photodiodes alternately have a small and a large distance from each other. Trenches with a V-shaped cross-section are etched on the top between two photodiodes with a greater distance and on the back between two photodiodes with a smaller distance. These trenches are aligned so that their flanks coincide with (111) and (1) crystal planes, the top side of the wafer provided with the photodiodes 20 being a (100) crystal plane. The angles drawn in are then arctan √, that is to say approximately 550. The trenches on the upper side which facilitate the division of the wafer into the individual components can also be omitted. With the trenches 9 on the back, the surfaces 60 , 70 are obtained which form the mounting surface 6 and the outer surface 7 of the component containing the photodiode 2 . These components are then separated from the wafer by dividing the wafer along (011) crystal planes and (01) crystal planes. The trenches are each cut along the length of the trench, a portion of one flank of the trench being accounted for in full by one component. The dividing surfaces 8 are designated in FIG. 3 with the vertical lines. The trenches etched on the top side provided with the photodiodes 20 serve to form the top side intended for the metal contacts and to make the wafer easier to divide, but can in principle also be omitted. The tilting of the component during assembly at an angle of 55 ° is caused by the flanks of the trenches 9 etched on the underside.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die schräg in dem Strahlengang angeordnete Oberfläche der Fotodiode als Strahl teiler genutzt. Die von der als Sender vorgesehenen Laserdi ode 1 ausgehende Strahlung wird zu einem gewissen Anteil von der Oberfläche der Fotodiode und durch die Linse 4 in Rich tung auf eine anzuschließende Glasfaser reflektiert bzw. umgelenkt. Bei Verwendung der Anordnung als Empfänger wird das aus dieser Glasfaser ankommende Licht mittels der Linse 4 auf die Oberfläche der Fotodiode gelenkt und in Fotostrom umgewandelt. Der im Empfangsfall reflektierte Anteil wird nicht genutzt. Bei Betrieb als Sender dagegeben wird der nicht reflektierte Anteil von der Fotodiode 2 detektiert, um aus diesem detektierten Signal die Strahlungsleistung des Senders kontrollieren zu können. In diesem Modus fungiert die Fotodiode 2 also als Monitordiode für die Laserdiode 1, was z. B. eine eigene Monitordiode an der Rückseite des Lasers, wie sie sonst üblich ist, überflüssig macht. Das Submount 3 kann z. B. eine Montageplatte sein, die aus Metall oder einem lötfähig metallisierten Siliziumquader bestehen kann. Das Submount 3 kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung in ein Modulgehäuse eingesetzt und elektrisch angeschlossen werden. Die Umlenkung der reflektierten Strahlung mittels der Linse 4 erfolgt vorzugsweise so, daß das austretende Licht in eine senkrecht zur Oberseite des Submount 3 montierte Glasfaser eingekoppelt werden kann, was die Modulbauformen für Submount und Faserhalterung vereinfacht. Das Reflexionsvermögen der Oberfläche der Fotodiode 2 ist durch dielektrische Beschich tung einstellbar, wobei durch die Einstellung des Reflexions grades ein optimaler Kompromiß zwischen einer guten Empfangs empfindlichkeit der Fotodiode und einer ausreichenden Refle xion des von der Laserdiode 1 kommenden Nutzlichtes gefunden werden kann. Laserdiode 1 und Fotodiode 2 sind in so geringem Abstand zueinander angeordnet, daß in Verbindung mit dem Winkel, in dem die Fotodiode bezüglich der Laserstrahlung angeordnet ist, eine kleine Fotodiodenfläche mit weniger als 100 µm Durchmesser ausreicht, wodurch die Grenzfrequenz der Empfangsdiode genügend hoch (< 1 GHz) bleibt. Statt in das Bauelement der Fig. 2 integriert zu sein, kann die Fotodiode auch als ebenes Bauelement auf der in Fig. 2 mit dem ring förmigen Kontakt der Fotodiode 2 versehenen Oberfläche mon tiert sein. Bei der Herstellung entsprechend der Fig. 3 wird dann auf die Herstellung der Fotodioden in der Oberseite sowie das Aufbringen von Metallkontakten verzichtet. Das Ausätzen der Gräben dient dann nur der Herstellung entspre chend geformter Halbleiterblöcke, die als Montagesockel für eine herkömmliche ebene Fotodiode verwendet werden.In the arrangement according to the invention, the surface of the photodiode arranged obliquely in the beam path is used as a beam splitter. The radiation emanating from the laser diode 1 provided as a transmitter is reflected or deflected to a certain extent from the surface of the photodiode and through the lens 4 in the direction of a glass fiber to be connected. When using the arrangement as a receiver, the light arriving from this glass fiber is directed onto the surface of the photodiode by means of the lens 4 and converted into photocurrent. The part reflected in the reception case is not used. When operating as a transmitter, the non-reflected portion is detected by the photodiode 2 in order to be able to control the radiation power of the transmitter from this detected signal. In this mode, the photodiode 2 thus functions as a monitor diode for the laser diode 1 , which, for. B. makes its own monitor diode on the back of the laser, as is otherwise usual, unnecessary. The submount 3 can e.g. B. be a mounting plate, which can consist of metal or a solderable metallized silicon cuboid. With the arrangement according to the invention, the submount 3 can be inserted into a module housing and electrically connected. The deflection of the reflected radiation by means of the lens 4 is preferably carried out in such a way that the emerging light can be coupled into a glass fiber mounted perpendicular to the upper side of the submount 3 , which simplifies the module designs for the submount and fiber holder. The reflectivity of the surface of the photodiode 2 can be adjusted by means of dielectric coating, and an optimal compromise between a good reception sensitivity of the photodiode and a sufficient reflection of the useful light coming from the laser diode 1 can be found by setting the reflectance. Laser diode 1 and photodiode 2 are so closely spaced from one another that, in conjunction with the angle at which the photodiode is arranged with respect to the laser radiation, a small photodiode area with a diameter of less than 100 μm is sufficient, as a result of which the cutoff frequency of the receiving diode is sufficiently high (< 1 GHz) remains. Instead of being integrated into the component of FIG. 2, the photodiode can also be installed as a flat component on the surface provided in FIG. 2 with the ring-shaped contact of the photodiode 2 . In the preparation according to the Fig. 3 is then bypasses the creation of the photo diodes in the top and the application of metal contacts. The etching of the trenches is then used only for the production of appropriately shaped semiconductor blocks which are used as a mounting base for a conventional planar photodiode.

Die Fotodiode ist mit elektronischen Schaltungen verbunden, die den Betrieb der Fotodiode als Empfangsdiode und als Monitordiode zur Kontrolle der von der Laserdiode ausgesand ten Strahlung ermöglichen. Diese elektronischen Schaltungen befinden sich z. B. in einem den Sende- und Empfangsmodul vervollständigenden weiteren Bauelement. Die Schaltungen können statt dessen in dem die Fotodiode tragenden Bauelement oder in dem Submount monolithisch integriert sein.The photodiode is connected to electronic circuits, which the operation of the photodiode as a receiving diode and as Monitor diode to control the emission from the laser diode enable radiation. These electronic circuits are z. B. in a transmission and reception module completing another component. The circuits can instead in the component carrying the photodiode or be monolithically integrated in the submount.

Claims

1. arrangement for use in a bidirectional transmitting and receiving module,
in which a laser diode ( 1 ), a photodiode ( 2 ) and a submount ( 3 ) are present,
in which this laser diode ( 1 ) is mounted on a flat area of an upper side of this submount ( 3 ),
in which this photodiode ( 2 ) has a substantially flat upper surface, which is aligned to this flat region of the submount ( 3 ), on which the laser diode is mounted, at an angle which, up to manufacturing tolerances, is 55 °, and
in which this laser diode ( 1 ) and this photodiode ( 2 ) are arranged in such a way that radiation coming from this laser diode ( 1 ) is reflected on this surface of this photodiode ( 2 ) in a direction pointing away from this submount ( 3 ).

2. Arrangement according to claim 1, in which the photodiode ( 2 ) is connected to electronic circuits which enable the operation of the photodiode ( 2 ) as an input diode and as a monitor diode for the radiation emitted by the laser diode ( 1 ).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein there is a lens ( 4 ) which is arranged so that radiation which is emitted by the laser diode ( 1 ) and reflected by the photodiode ( 2 ) is directed in one direction which is at least approximately perpendicular to the flat region of the top of the submount on which the laser diode is mounted.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3,
in which this submount ( 3 ) is made of a crystalline semiconductor material with a zinc-blended structure,
in which the laser diode is arranged on a surface of this submount ( 3 ), which coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 100 ) or ( 111 ), in such a way that the radiation emitted by the laser diode is directed parallel to this surface and
in which the photodiode ( 2 ) is integrated in this submount ( 3 ) on a surface which coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 111 ) or ( 100 ).

5. Arrangement according to one of claims 1 to 3,
in which the laser diode ( 1 ) and the photodiode ( 2 ) are mounted on a flat top of the submount ( 3 ),
in which the laser diode ( 1 ) is arranged such that the radiation emitted by the laser diode is directed parallel to this upper side,
in which the photodiode ( 2 ) is formed in a component made of semiconductor material with a zinc screen structure on a surface that coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 100 ) or ( 111 ) and
in which this component with a surface that coincides with a crystal level designated by the Miller indices ( 111 ) or ( 100 ) is fixed on this upper side of the submount ( 3 ).

6. Arrangement according to claim 5, in which the component containing the photodiode ( 2 ) has an electrical connection, the top of the submount ( 3 ) opposite and coplanar flat surface.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 3,
in which the laser diode ( 1 ) and the photodiode ( 2 ) are mounted on a flat top of the submount ( 3 ),
in which the laser diode ( 1 ) is arranged such that the radiation emitted by the laser diode is directed parallel to this upper side,
in which the photodiode ( 2 ) is attached to a base made of semiconductor material with a zinc-blended structure on a surface which coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 100 ) or ( 111 ) and
in which this base with a surface that coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 111 ) or ( 100 ) is fastened on this upper side of the submount ( 3 ).

8. A method for producing an arrangement according to claim 5 or 6,
in which the component containing the photodiode ( 2 ) is produced by
in the case of a semiconductor crystal with a zinc screen structure on the underside, which lies opposite an upper side intended for photodiodes and coincides with a crystal plane designated by the Miller indices ( 100 ), trenches ( 9 ) with a V-shaped cross section which are parallel to one another and have a dimension of at least at least From two corresponding photodiodes were etched, the flanks of these trenches ( 9 ) coinciding with crystal planes, which are denoted by Miller indices ( 111 ) and (1), and
then this semiconductor crystal is divided along the crystal levels (011) and (01) in such a way that each individual part obtained thereby receives a portion of a flank of one of these etched trenches ( 9 ) in full as a flat surface.

9. The method according to claim 8,
in which trenches with a V-shaped cross section parallel to one another at the top of the semiconductor crystal were etched at least in accordance with the dimensions of two photodiodes, the flanks of these trenches coinciding with crystal planes which correspond to Miller indices ( 111 ) and (1 ) and these trenches and the trenches ( 9 ) which are etched on the underside of the semiconductor crystal are offset on both sides at the same distance from one another, and
wherein the dicing of the semiconductor crystal is carried out so that each separated part thereby obtained receives a portion of a flank of a trench etched on the underside in full height and a portion of a flank of a trench etched on the top side in full height as opposing surfaces.

10. A method for producing an arrangement according to claim 7,
in which the base carrying the photodiode ( 2 ) is produced by
in the case of a semiconductor crystal with a zinc-blending structure on an upper side which coincides with a crystal plane denoted by the Miller indices ( 100 ), trenches having a V-shaped cross section which are parallel to one another are etched, the flanks of these trenches coinciding with crystal planes which correspond to the Miller indices (111) and (1), and
then this semiconductor crystal is divided along the crystal planes (011) and (01) in such a way that each individual part obtained thereby receives a portion of a flank of one of these etched trenches in full as a flat surface.