JP2000269585A - 面発光レーザーを用いた光送受信モジュール - Google Patents

面発光レーザーを用いた光送受信モジュール

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JP2000269585A
JP2000269585A JP11064620A JP6462099A JP2000269585A JP 2000269585 A JP2000269585 A JP 2000269585A JP 11064620 A JP11064620 A JP 11064620A JP 6462099 A JP6462099 A JP 6462099A JP 2000269585 A JP2000269585 A JP 2000269585A
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emitting laser
optical
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Hyun-Kuk Shin
鉉 國 申
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で部品数が少なく、さらに、多重
チャンネルを通した信号伝送の場合、モジュールの体積
が縮められる、面発光レーザーを用いた光送受信モジュ
ールを提供する。 【解決手段】 半導体物質層の積層方向に光を生成出射
する第1面発光レーザーと、前記第1面発光レーザー上
に一集に集積された第1光検出器を具備する第1送受信
モジュールと、半導体物質層の積層方向に光を生成出射
する第2面発光レーザーと、前記第2面発光レーザー上
に一体に集積された第2光検出器を具備する第2送受信
モジュールとを含み、前記第1面発光レーザーより出射
された第1光は前記第2光検出器で検出され、前記第2
面発光レーザーより出射された第2光は前記第1光検出
器で検出され、前記第1光及び第2光は同一な経路を通
じて伝送されることを特徴とする。これにより、光検出
器が一体に集積された面発光レーザーが採用され、信号
の送受信が同一な経路を通して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光レーザーを用
いた光送受信モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】図1は一般的な光を用いて信号を伝送す
る例である。第1送受信モジュール1と第2送受信モジ
ュール5との間の信号伝送は、第1光源3から出射され
た光信号が第1光検出器7により検出され、第2光源8
から出射された光信号が第2光検出器4により検出され
ることによって行われる。
【0003】前記光源3、8と光検出器7、4との間に
は光繊維2が設けられて光を伝送する。そして、前記光
繊維2の両端には光伝送効率を高めるために集束レンズ
6が付着される。前記第1及び第2光送受信モジュール
1、5において、第1及び第2光源3、8として各々端
発光レーザーまたは発光ダイオードが採用される。前記
第1光源3から出射される光は伝送しようとするデータ
信号が適切に変調された光信号である。この光信号は前
記光繊維2を通じて伝送され、前記第1光検出器7で検
出されて電流信号に変換され、以降増幅回路などを経て
元の信号に復調される。
【0004】ところが、前述したような従来の光送受信
モジュールにおいて、二つのモジュール間の信号伝送の
ためにそれぞれのモジュールは二つのチャンネル、即ち
送信用チャンネル及び受信用チャンネルを備えるべきな
ので、その構造が複雑で部品数も多くて製作しにくい。
また、多重チャンネルデータ伝送の場合、送信及び受信
用チャンネルをさらに多く備えるべきなので問題点はさ
らに深刻になっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するために案出されたものであって、同一なチャン
ネルを通した信号の送信及び受信を可能にし、構造を簡
単にした光送受信モジュールを提供することにその目的
がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による光送受信モジュールは、半導体物質層の
積層方向に光を生成出射する第1面発光レーザーと、前
記第1面発光レーザー上に一体に集積された第1光検出
器を具備する第1送受信モジュールと、半導体物質層の
積層方向に光を生成出射する第2面発光レーザーと、前
記第2面発光レーザー上に一体に集積された第2光検出
器を具備する第2送受信モジュールとを含み、前記第1
面発光レーザーより出射された第1光は前記第2光検出
器で検出され、前記第2面発光レーザーより出射された
第2光は前記第1光検出器で検出され、前記第1光及び
第2光は同一な経路を通じて伝送されることを特徴とす
る。
【0007】ここで、前記第1及び第2面発光レーザー
は各々、基板と、前記基板の上面に形成された第1反射
層と、前記第1反射層の上面に形成されて光を生成する
活性層と、前記活性層の上面に形成されて前記生成され
た光を反射させることにより前記第1反射層と共に光を
共振させる第2反射層と、前記基板の下面と前記第2反
射層の上面の一部に各々形成された第1及び第2電極と
を含む。
【0008】また、前記第1及び第2光検出器は各々、
前記第2反射層上に積層形成された第1半導体物質層
と、前記第1半導体物質層上に積層形成されて入射光を
吸収する吸収層と、前記吸収層上に積層形成される第2
半導体物質層と、前記第2半導体物質層の上面の一部に
形成されて検出信号を出力する第3電極とを含む。本発
明の他の側面によれば、半導体物質層の積層方向に光を
生成出射する第1面発光レーザーと、前記第1面発光レ
ーザー上に一体に集積された第1光検出器を具備する複
数個の第1送受信モジュールと、半導体物質層の積層方
向に光を生成出射する第2面発光レーザーと、前記第2
面発光レーザー上に一体に集積された第2光検出器を具
備する複数個の第2送受信モジュールとを含み、前記第
1面発光レーザーより出射された第1光は前記第2光検
出器で検出され、前記第2面発光レーザーより出射され
た第2光は前記第1光検出器で検出され、前記第1光及
び第2光は同一な経路を通じて伝送されることを特徴と
する光送受信モジュールが提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳しく説明する。図2を参照するに、本発明の望ま
しい一実施例による面発光レーザーを用いた光送受信モ
ジュールは、第1面発光レーザー20と前記第1面発光
レーザー20上に一体に集積された第1光検出器50を
具備する第1送受信モジュール10と、第2面発光レー
ザー60と前記第2面発光レーザー60上に一体に集積
された第2光検出器70とを具備する第2送受信モジュ
ール15を含んで構成される。
【0010】前記第1及び第2面発光レーザー20、6
0は半導体物質層の積層方向に光を出射し、各々は図3
に示されたように、基板22と、前記基板22上に順次
に積層された第1反射層23、活性層25及び第2反射
層27と、前記基板22の下面と前記第2反射層27の
上面の一部に各々形成された第1及び第2電極21、3
0を含んで構成される。
【0011】前記第1及び第2反射層23、27は半導
体化合物を交替に積層することで形成され、前記活性層
25より発生した光を共振させて特定波長のレーザー光
を出射させる。ここで、前記第1反射層23はn−型反
射層、第2反射層27はp−型反射層であることが望ま
しく、その反射率は半導体化合物の積層数による。従っ
て、前記第1及び第2電極21、30に順方向バイアス
をかけると電流は前記活性層25を通じて流れ、前記活
性層25で電子と正孔の結合によりレーザー光が発生す
る。前記発生された光の中、第1及び第2反射層23、
27による共振条件に合う波長の光のみが増幅され、前
記第1または第2反射層23、27を透過して前記第1
及び第2面発光レーザー20、60の下面または上面に
出射される。
【0012】この際、前記第1及び第2面発光レーザー
20、60より出射された光は第1及び第2送受信モジ
ュール10、15の間に伝送されるデータ信号に相応す
るように所定の駆動回路(図示せず)により変調され
る。また、前記第1及び第2光検出器50、70は各
々、前記第1面発光レーザー20の第2反射層27上に
順次に積層された第1半導体物質層51、吸収層57及
び第2半導体物質層58と、前記第2半導体物質層58
の上面の一部に形成されて検出信号を出力する第3電極
59で構成される。ここで、前記第1半導体物質層51
はp−型半導体物質層であり、前記第2半導体物質層5
8はn−型半導体物質層であることが望ましい。
【0013】前記吸収層57は真性半導体物質層であ
り、前記第1及び第2面発光レーザー20、60の上面
に出射される光の一部を吸収し、その光出力をモニタリ
ングし、前記モニタリングされた光出力信号に応じて前
記第1及び第2面発光レーザー20、60の駆動回路に
は再びフィードバック信号が伝送され、光出力及び信号
レベルを制御しうる。
【0014】前記第1及び第2光検出器50、70が第
1及び第2面発光レーザー20、60の上面に集積され
る場合、レーザー光の大部分を面発光レーザー20、6
0の上面側に出射できるように前記第1反射層23の積
層数を第2反射層27より多くして第1反射層23の反
射率が第2反射層27のそれより高くすることが望まし
い。
【0015】前述したような構造を有する第1及び第2
送受信モジュール10、15において信号伝送は次の通
り行われる。まず、第1送受信モジュール10から第2
送受信モジュール15方向に信号を伝送しようとする場
合、前記第1面発光レーザー20を駆動して情報信号を
含む変調された光を出射させる。この第1面発光レーザ
ー20より出射された光は前記第2送受信モジュール1
5の第2光検出器70に入射され、その吸収層57で検
出される。この検出信号は電流信号に変換され、増幅回
路などを経て元の信号に復元される。
【0016】前記第2送受信モジュール15から第1送
受信モジュール10方向に信号を伝送しようとする場合
にも同じ方法で動作される。本発明によれば、前記第1
送受信モジュール10から第2送受信モジュール15へ
の信号伝送と、前記第2送受信モジュール15から前記
第1送受信モジュール10への信号伝送は全て一つの経
路に沿って行われうる。従って、第1及び第2送受信モ
ジュール10、15の間の信号伝送のためのチャンネル
は1つだけでよい。
【0017】望ましくは、図4に示されたように、前記
第1送受信モジュール10と第2送受信モジュール15
との間の信号伝送はそれらの間に設けられた光繊維13
を通して行われる。前記第2送受信モジュール15から
第1送受信モジュール10への信号伝送も前述のような
過程を経て行われる。もし、第1及び第2光検出器5
0、70の吸収率をα、前記第1及び第2面発光レーザ
ー20、60の光出力をP、光繊維13の結合係数をβ
とすれば、前記第1面発光レーザー20から出射されて
前記第1光検出器50を経由した光量はP(1−α)と
なる。従って、光繊維13を経由し、前記第2光検出器
70に入射されて吸収される光量はPβ(1−α)αと
なり、第2光検出器70を透過する光量はPβ(1−
α)2 となる。
【0018】この際、前記第2面発光レーザー60の第
2反射層27の反射率が約1なので、前記第2光検出器
70を透過した光は前記第2反射層27で全反射され、
前記第2光検出器70で吸収される。従って、前記第2
光検出器70で検出される光量は前記初期に吸収された
光量Pβ(1−α)αと、第2反射層27で反射され吸
収された光量Pβ(1−α)2 αの和のPβα(1−
α)(2−α)となる。
【0019】また、前記第1送受信モジュール10の第
1光検出器50で第1面発光レーザー20のモニタリン
グ用として検出される光量はPαで第1光検出器50の
吸収率αの大きさに応じて出力信号値の大きさが決定さ
れる。ここで、受信部の信号値を極大化するために前記
第1及び第2光検出器50、70の吸収率αは約0.4
であることが望ましい。
【0020】ここで、前記第1送受信モジュール10と
第2送受信モジュール15との間の信号伝送が光繊維1
3を通して行われず、自由空間を通して行われる場合に
は前記光繊維13の結合係数βの値を1とする。図5は
本発明の他の実施例に係る面発光レーザーを用いた光送
受信モジュールを示す。図面を参照するに、本実施例の
光送受信モジュールは、複数の第1面発光レーザー2
0’と前記第1面発光レーザー20’上に各々一体に集
積された複数の第1光検出器50’を具備する第1送受
信モジュール110と、複数の第2面発光レーザー6
0’と前記第2面発光レーザー60’上に各々一体に集
積された複数の第2光検出器70’を備える第2送受信
モジュール115とを含む。
【0021】前記第1及び第2面発光レーザー20’、
60’は半導体物質層の積層方向に光を生成出射するの
で単一基板(図3の22参照)上にアレイ状に配列され
うる。ここで、前記第1及び第2面発光レーザー2
0’、60’の構成は図2及び図3に基づいて説明した
第1実施例と同一である。
【0022】本実施例の光送受信モジュールによれば、
第1及び第2送受信モジュール110、115の間の信
号伝送は複数のチャンネルを通じて行われうる。一方、
前記第1送受信モジュール110と第2送受信モジュー
ル115との間の信号伝送は、図6に示されたように、
それらの間に設けられる光繊維13’を通して行われる
ことが望ましい。
【0023】
【発明の効果】本発明の面発光レーザーを用いた光送受
信モジュールによれば、光検出器が一体に集積された面
発光レーザーが採用され、信号の送受信が同一な経路を
通して行われるので、構造が簡単で部品数が少ない。さ
らに、多重チャンネルを通した信号伝送の場合、モジュ
ールの体積が縮められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光送受信モジュールを概略的に示す図で
ある。
【図2】本発明の一実施例による光送受信モジュールを
概略的に示す図である。
【図3】図2の光送受信モジュールに採用された光検出
器及び面発光レーザーを概略的に示す断面図である。
【図4】図2の光送受信モジュールに光繊維が採用され
た例を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例による光送受信モジュール
を示す図である。
【図6】図5の光送受信モジュールに光繊維が採用され
た例を示す図である。
【符号の説明】 10 第1送受信モジュール 13 光繊維 15 第2送受信モジュール 20 第1面発光レーザー 21 第1電極 22 基板 23 第1反射層 25 活性層 27 第2反射層 30 第2電極 50 第1光検出器 51 第1半導体物質層 57 吸収層 58 第2半導体物質層 59 第3電極 60 第2面発光レーザー 70 第2光検出器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年5月22日(2000.5.2
2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/13 10/12

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体物質層の積層方向に光を生成出射
    する第1面発光レーザーと、前記第1面発光レーザー上
    に一体に集積された第1光検出器を具備する第1送受信
    モジュールと、 半導体物質層の積層方向に光を生成出射する第2面発光
    レーザーと、前記第2面発光レーザー上に一体に集積さ
    れた第2光検出器を具備する第2送受信モジュールとを
    含み、 前記第1面発光レーザーより出射された第1光は前記第
    2光検出器で検出され、前記第2面発光レーザーより出
    射された第2光は前記第1光検出器で検出され、前記第
    1光及び第2光は同一な経路を通じて伝送されることを
    特徴とする光送受信モジュール。
  2. 【請求項2】 前記第1及び第2光検出器は各々前記第
    1及び第2面発光レーザーの出射光量をモニタリングす
    ることを特徴とする請求項1に記載の光送受信モジュー
    ル。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2面発光レーザーは各
    々、 基板と、 前記基板の上面に形成された第1反射層と、 前記第1反射層の上面に形成されて光を生成する活性層
    と、 前記活性層の上面に形成されて前記生成された光を反射
    させることにより前記第1反射層と共に光を共振させる
    第2反射層と、 前記基板の下面と前記第2反射層の上面の一部に各々形
    成された第1及び第2電極とを含むことを特徴とする請
    求項1に記載の光送受信モジュール。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2光検出器は各々、 前記第2反射層上に積層形成された第1半導体物質層
    と、 前記第1半導体物質層上に積層形成されて入射光を吸収
    する吸収層と、 前記吸収層上に積層形成される第2半導体物質層と、 前記第2半導体物質層の上面の一部に形成されて検出信
    号を出力する第3電極とを含むことを特徴とする請求項
    3に記載の光送受信モジュール。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2送受信モジュールの間
    の光路上に設けられて光を伝送させる光繊維をさらに含
    むことを特徴とする請求項1に記載の光送受信モジュー
    ル。
  6. 【請求項6】 半導体物質層の積層方向に光を生成出射
    する第1面発光レーザーと、 前記第1面発光レーザー上に一体に集積された第1光検
    出器を具備する複数個の第1送受信モジュールと、 半導体物質層の積層方向に光を生成出射する第2面発光
    レーザーと、前記第2面発光レーザー上に一体に集積さ
    れた第2光検出器を具備する複数個の第2送受信モジュ
    ールとを含み、 前記第1面発光レーザーより出射された第1光は前記第
    2光検出器で検出され、前記第2面発光レーザーより出
    射された第2光は前記第1光検出器で検出され、前記第
    1光及び第2光は同一な経路を通じて伝送されることを
    特徴とする光送受信モジュール。
  7. 【請求項7】 前記複数の第1及び第2送受信モジュー
    ルの前記第1及び第2面発光レーザーは各々単一基板上
    にアレイ状に集積されたことを特徴とする請求項6に記
    載の光送受信モジュール。
  8. 【請求項8】 前記第1及び第2光検出器は各々前記第
    1及び第2面発光レーザーの出射光量をモニタリングす
    ることを特徴とする請求項6に記載の光送受信モジュー
    ル。
  9. 【請求項9】 前記第1及び第2面発光レーザーは各
    々、 基板と、 前記基板の上面に形成された第1反射層と、 前記第1反射層の上面に形成されて光を生成する活性層
    と、 前記活性層の上面に形成されて前記生成された光を反射
    させることにより前記第1反射層と共に光を共振させる
    第2反射層と、 前記基板の下面と前記第2反射層の上面の一部に各々形
    成された第1及び第2電極とを含むことを特徴とする請
    求項6に記載の光送受信モジュール。
  10. 【請求項10】 前記第1及び第2光検出器は各々、 前記第2反射層上に積層形成された第1半導体物質層
    と、 前記第1半導体物質層上に積層形成されて入射光を吸収
    する吸収層と、 前記吸収層上に積層形成される第2半導体物質層と、 前記第2半導体物質層の上面の一部に形成されて検出信
    号を出力する第3電極とを含むことを特徴とする請求項
    9に記載の光送受信モジュール。
  11. 【請求項11】 前記第1及び第2送受信モジュールの
    間の光路上に設けられて光を伝送させる複数の光繊維を
    さらに含むことを特徴とする請求項6に記載の光送受信
    モジュール。
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Cited By (3)

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