JP2002131568A - 光検出器アセンブリ - Google Patents
光検出器アセンブリInfo
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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-
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 良好な光結合効率と高い内部効率を兼ね備え
る高速光検出器を提供する。 【解決手段】 本発明による光デバイスは、光モードを
サポートする能力を有する第一の導波路２０４を備え
る。光モードは第一の導波路２０４内では第一のサイズ
を持つ。第一の導波路２０４は第二の導波路２０７に光
学的に結合される。第二の導波路は２０７は光モードを
サポートする能力を有し、光モードは第二の導波路２０
７内では第二のサイズを持つ。光検出器が第二の導波路
２０７に光学的に結合される。長所として、第一のモー
ドサイズは第二のモードサイズよりも大きい。第一の導
波路２０４は光ソース、例えば、光ファイバへの効率的
な結合を可能とする。第二の導波路２０７は検出器への
効率的な結合を可能とする。
る高速光検出器を提供する。 【解決手段】 本発明による光デバイスは、光モードを
サポートする能力を有する第一の導波路２０４を備え
る。光モードは第一の導波路２０４内では第一のサイズ
を持つ。第一の導波路２０４は第二の導波路２０７に光
学的に結合される。第二の導波路は２０７は光モードを
サポートする能力を有し、光モードは第二の導波路２０
７内では第二のサイズを持つ。光検出器が第二の導波路
２０７に光学的に結合される。長所として、第一のモー
ドサイズは第二のモードサイズよりも大きい。第一の導
波路２０４は光ソース、例えば、光ファイバへの効率的
な結合を可能とする。第二の導波路２０７は検出器への
効率的な結合を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはフォトエ
レクトロニックアセンブリ、より具体的には、光検出器
アセンブリに関する。
レクトロニックアセンブリ、より具体的には、光検出器
アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システム内の受信機は光検出器を
採用する。光検出器は受信された光信号を電気信号に変
換する。より高い伝送速度に対する要求の増加に伴っ
て、光検出器の速度に対する要求も増加している。
採用する。光検出器は受信された光信号を電気信号に変
換する。より高い伝送速度に対する要求の増加に伴っ
て、光検出器の速度に対する要求も増加している。
【０００３】典型的な光検出器は、少なくとも２つの他
の層の間にサンドウィッチ状に配置された活性もしくは
吸収層とも呼ばれる検出層を備える。この活性／吸収層
は、半導体の真性（I）層から成り、ｐ−ドープされた
半導体層とｎ−ドープされた半導体層との間に配置され
る。この構造は、通常、PIN構造と呼ばれ、この検出器
は、PIN検出器と呼ばれる（図１はこの概略を示す）。
光信号は（１０１として示すように）検出器の上面に垂
直に入射することもあり、このタイプの検出器は、表面
受光検出器と呼ばれる。代わりに、光信号は（１０２と
して示すように）検出器の側面に垂直に入射されること
もあり、これは、端面受光検出器と呼ばれる。両タイプ
の検出器共に長所と短所を有する。
の層の間にサンドウィッチ状に配置された活性もしくは
吸収層とも呼ばれる検出層を備える。この活性／吸収層
は、半導体の真性（I）層から成り、ｐ−ドープされた
半導体層とｎ−ドープされた半導体層との間に配置され
る。この構造は、通常、PIN構造と呼ばれ、この検出器
は、PIN検出器と呼ばれる（図１はこの概略を示す）。
光信号は（１０１として示すように）検出器の上面に垂
直に入射することもあり、このタイプの検出器は、表面
受光検出器と呼ばれる。代わりに、光信号は（１０２と
して示すように）検出器の側面に垂直に入射されること
もあり、これは、端面受光検出器と呼ばれる。両タイプ
の検出器共に長所と短所を有する。
【０００４】表面検出器においては、入射光信号に対す
る入射面積は端面検出器の場合より大きい。これは、長
さ（ｌ）と幅（ｗ）が、通常、厚さ（ｔ）よりかなり大
きなためである（図１参照）。このため、表面デバイス
では、活性／吸収層上により多くの量の光が入射され、
このため、表面検出器の方が端面検出器と比較して、活
性／吸収領域への光の結合はより効率的となる。
る入射面積は端面検出器の場合より大きい。これは、長
さ（ｌ）と幅（ｗ）が、通常、厚さ（ｔ）よりかなり大
きなためである（図１参照）。このため、表面デバイス
では、活性／吸収層上により多くの量の光が入射され、
このため、表面検出器の方が端面検出器と比較して、活
性／吸収領域への光の結合はより効率的となる。
【０００５】ただし、活性領域によって吸収され、再結
合してキャリアを形成する光の割合（光効率とも呼ばれ
る）は、光信号が光吸収層内に侵入する深さに依存し、
表面検出器の場合は、この侵入度は活性層の厚さによっ
て制限される。
合してキャリアを形成する光の割合（光効率とも呼ばれ
る）は、光信号が光吸収層内に侵入する深さに依存し、
表面検出器の場合は、この侵入度は活性層の厚さによっ
て制限される。
【０００６】検出器の速度を増加する一つのやり方にお
いては、活性層の厚さを低減することで、キャリアが活
性層から出てｐ−型あるいはｎ−型層へと走行する時間
であるキャリア走行時間が低減される。キャリアが活性
層を横断するために必要とされる時間が短くなればなる
ほど、応答時間は速くなる。こうして、より高速な走行
時間は、結果として、より高速なデバイスを与える。た
だし、活性層を薄くすると光が侵入できる深さが制限さ
れ、このため吸収される光の量が制限される。これはデ
バイスの光効率を低減させ、より高速な表面検出器の実
現を困難にする。
いては、活性層の厚さを低減することで、キャリアが活
性層から出てｐ−型あるいはｎ−型層へと走行する時間
であるキャリア走行時間が低減される。キャリアが活性
層を横断するために必要とされる時間が短くなればなる
ほど、応答時間は速くなる。こうして、より高速な走行
時間は、結果として、より高速なデバイスを与える。た
だし、活性層を薄くすると光が侵入できる深さが制限さ
れ、このため吸収される光の量が制限される。これはデ
バイスの光効率を低減させ、より高速な表面検出器の実
現を困難にする。
【０００７】光効率は、本質的に端面検出器の方が、表
面検出器より高い。これは、従来の構造（端面検出器）
では、光の侵入が活性層の長さ（ｌ）方向に沿って起こ
り、入射光がより深く侵入ができ、結果として、吸収の
程度がより高くなるためである。さらに、活性層から出
るキャリア走行時間も、活性層の厚さを光効率を害なう
ことなく低減すできるために、低減することができる。
こうして、端面検出器では、入射光信号の方位のため
に、光効率を害なうことなく、デバイスの速度を向上さ
せることができる。
面検出器より高い。これは、従来の構造（端面検出器）
では、光の侵入が活性層の長さ（ｌ）方向に沿って起こ
り、入射光がより深く侵入ができ、結果として、吸収の
程度がより高くなるためである。さらに、活性層から出
るキャリア走行時間も、活性層の厚さを光効率を害なう
ことなく低減すできるために、低減することができる。
こうして、端面検出器では、入射光信号の方位のため
に、光効率を害なうことなく、デバイスの速度を向上さ
せることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ただし、端面検出器に
も幾つかの欠点がある。端面検出器は、活性層が導波路
のガイド層から成る導波路を形成する。不幸なことに、
このような端面検出器の結合効率はあまり良くない。光
ダイオードの導波路内にサポートされるモードのサイズ
が小くなるために（遠距離電磁界が大くなるために）、
幾つかのソース、例えば、光ファイバからの光の効率的
な結合が困難となる。こうして、端面検出器において
は、入射光のほんの小さな部分（割合）のみがこれに結
合され、このため、検出器によって吸収される光の量が
制限される。
も幾つかの欠点がある。端面検出器は、活性層が導波路
のガイド層から成る導波路を形成する。不幸なことに、
このような端面検出器の結合効率はあまり良くない。光
ダイオードの導波路内にサポートされるモードのサイズ
が小くなるために（遠距離電磁界が大くなるために）、
幾つかのソース、例えば、光ファイバからの光の効率的
な結合が困難となる。こうして、端面検出器において
は、入射光のほんの小さな部分（割合）のみがこれに結
合され、このため、検出器によって吸収される光の量が
制限される。
【０００９】最後に、端面検出デバイスと関連して他の
幾つかの問題も存在する。周知のように、デバイス速度
は接合容量によって悪影響を受ける。接合容量はデバイ
ス面積に比例する。端面検出器においては、この面積は
活性層の長さに依存する。このため、接合容量を低減
し、これによってデバイス速度を向上させるためには、
デバイスの長さを低減することが必要となる。このた
め、より高いデバイス速度を追求すると、光効率が犠牲
となることとなる。さらに、検出器の長さを実際に低減
することに伴う難点もある。通常、デバイス長は、デバ
イスを所望の長さに切断（あるいはクリービング）する
ことで短くされる。不幸なことに、今日の技術によるク
リービング許容範囲は、しばしば、高速デバイスの所望
の深さと同規模のオーダである。
幾つかの問題も存在する。周知のように、デバイス速度
は接合容量によって悪影響を受ける。接合容量はデバイ
ス面積に比例する。端面検出器においては、この面積は
活性層の長さに依存する。このため、接合容量を低減
し、これによってデバイス速度を向上させるためには、
デバイスの長さを低減することが必要となる。このた
め、より高いデバイス速度を追求すると、光効率が犠牲
となることとなる。さらに、検出器の長さを実際に低減
することに伴う難点もある。通常、デバイス長は、デバ
イスを所望の長さに切断（あるいはクリービング）する
ことで短くされる。不幸なことに、今日の技術によるク
リービング許容範囲は、しばしば、高速デバイスの所望
の深さと同規模のオーダである。
【００１０】従って、良好な光結合効率と高い内部効率
を兼ね備える高速光検出器に対する必要性が存在する。
を兼ね備える高速光検出器に対する必要性が存在する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般的には、
実質的に請求項１に記載するような光信号を光検出器に
結合するための光デバイスに関する。
実質的に請求項１に記載するような光信号を光検出器に
結合するための光デバイスに関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、以下の詳細な説明を付
録の図面を参照しながら読むことで一層良く理解できる
ものである。図面中、様々な要素は必ずしも正確な縮尺
では示されてないことに注意する。事実、様々な要素の
寸法は、説明を明快にするために任意的に拡大あるいは
縮小されている。
録の図面を参照しながら読むことで一層良く理解できる
ものである。図面中、様々な要素は必ずしも正確な縮尺
では示されてないことに注意する。事実、様々な要素の
寸法は、説明を明快にするために任意的に拡大あるいは
縮小されている。
【００１３】以下に本発明の幾つかの実施例を示す付録
の図面を参照しながら本発明についてより詳細に説明す
る。最初に、図２および図３を参照しながら、本発明の
第一の実施例による検出器アセンブリ２２０について説
明する。下側クラッド層（あるいは基板）２００は、そ
の上に配置された第一のガイド層２０２を持つ。上側ク
ラッド層２１８が第一のガイド層２０２の上に配置さ
れ、こうして第一の導波路２０４が形成される。第一の
導波路２０４は光学的に中間導波路２０５に結合され
る。中間導波路２０５は、中間ガイド層２０６を備え、
中間ガイド層の厚さは一つの実施例においてはテーパ状
に次第に増加する厚さを持つ。中間ガイド層２０６は上
側クラッド層２１８と下側クラッド層２００との間に配
置される。第二の導波路２０７は、第一のクラッド層２
００と第二のクラッド層２１８との間に配置された第二
のガイド層２０８を備え、第二のガイド層２０８は実質
的に一様な厚さを持つ。
の図面を参照しながら本発明についてより詳細に説明す
る。最初に、図２および図３を参照しながら、本発明の
第一の実施例による検出器アセンブリ２２０について説
明する。下側クラッド層（あるいは基板）２００は、そ
の上に配置された第一のガイド層２０２を持つ。上側ク
ラッド層２１８が第一のガイド層２０２の上に配置さ
れ、こうして第一の導波路２０４が形成される。第一の
導波路２０４は光学的に中間導波路２０５に結合され
る。中間導波路２０５は、中間ガイド層２０６を備え、
中間ガイド層の厚さは一つの実施例においてはテーパ状
に次第に増加する厚さを持つ。中間ガイド層２０６は上
側クラッド層２１８と下側クラッド層２００との間に配
置される。第二の導波路２０７は、第一のクラッド層２
００と第二のクラッド層２１８との間に配置された第二
のガイド層２０８を備え、第二のガイド層２０８は実質
的に一様な厚さを持つ。
【００１４】第二の導波路の端に向って、上側クラッド
層２１８の上には、モードマッチング層２０９が配置さ
れる。モードマッチング層２０９の一部分の上にはｎ−
型層２１３（スペーサ層とも呼ばれる）が配置される。
このｎ−型層２１３の上には真性（活性／吸収）層２１
４が配置され、真性層２１４の上にはｐ−型層２１５が
配置される。これらｐ−型真性層とｎ−型層によって、
光検出器、例えば、PIN検出器が形成される。最後に、
下側クラッド層２００は、その上に配置された一つある
いは複数の層を備えることに注意する。ただし、これら
層、例えば、層２０１は、導波路の光学特性に実質的な
影響を与えることはない。一つの実施例においては、こ
れら層は、層２００と同一の材料のエピタキシャル層か
ら成る。同様に、上側クラッド層２１８とガイド層（２
０２、２０６、２０８）との間にも一つあるいは複数の
エピタキシャル層（例えば、層２０３）が配置される。
層２１８の上には、モードマッチング層２０９が配置さ
れる。モードマッチング層２０９の一部分の上にはｎ−
型層２１３（スペーサ層とも呼ばれる）が配置される。
このｎ−型層２１３の上には真性（活性／吸収）層２１
４が配置され、真性層２１４の上にはｐ−型層２１５が
配置される。これらｐ−型真性層とｎ−型層によって、
光検出器、例えば、PIN検出器が形成される。最後に、
下側クラッド層２００は、その上に配置された一つある
いは複数の層を備えることに注意する。ただし、これら
層、例えば、層２０１は、導波路の光学特性に実質的な
影響を与えることはない。一つの実施例においては、こ
れら層は、層２００と同一の材料のエピタキシャル層か
ら成る。同様に、上側クラッド層２１８とガイド層（２
０２、２０６、２０８）との間にも一つあるいは複数の
エピタキシャル層（例えば、層２０３）が配置される。
【００１５】入力光信号２１６は、入力すなわち接合平
面２１０に入射する。説明の実施例においては、第一、
中間および第二の導波路は一つのモードをサポートし、
検出器アセンブリは、単一モード検出器から成る。後に
より詳細に説明するように、第一の導波路内において
は、サポートされるモードのサイズは、これは導波路の
厚さと材料によって決定されるが、比較的大きい。こう
して、第一の導波路２０４内では、モードはゆるく拘束
され、このため、かなりの量の入力光信号２１６が第一
に導波路２０４内へと結合される。中間ガイド層２０６
の厚さが増加するにつれて、モードのサイズは低減す
る。こうして、中間導波路２０５内では、モードのサイ
ズはより小さくなり、モードのエネルギーのより多くの
部分が中間ガイド層２０６内に拘束される。第二の導波
路２０７に到達すると、モードのサイズはさらに小さく
なり、第二の導波路２０７を横断するモードは第二のガ
イド層２０８内に強く拘束される。
面２１０に入射する。説明の実施例においては、第一、
中間および第二の導波路は一つのモードをサポートし、
検出器アセンブリは、単一モード検出器から成る。後に
より詳細に説明するように、第一の導波路内において
は、サポートされるモードのサイズは、これは導波路の
厚さと材料によって決定されるが、比較的大きい。こう
して、第一の導波路２０４内では、モードはゆるく拘束
され、このため、かなりの量の入力光信号２１６が第一
に導波路２０４内へと結合される。中間ガイド層２０６
の厚さが増加するにつれて、モードのサイズは低減す
る。こうして、中間導波路２０５内では、モードのサイ
ズはより小さくなり、モードのエネルギーのより多くの
部分が中間ガイド層２０６内に拘束される。第二の導波
路２０７に到達すると、モードのサイズはさらに小さく
なり、第二の導波路２０７を横断するモードは第二のガ
イド層２０８内に強く拘束される。
【００１６】第二の導波路２０７を横断するこの強く拘
束されたモードは、次にモードマッチング層に結合さ
れ、この結果、光検出器２１７に向けて"プルアップ（p
ull up）"され、これによって結合の効率が改善され
る。モードマッチング層２０９によるこのモードのプル
アップは、本発明の有益な一面であり、モードの光検出
器２１７の活性／吸収層２１４へのエバネセント結合
（evanescent coupling）を可能にする。
束されたモードは、次にモードマッチング層に結合さ
れ、この結果、光検出器２１７に向けて"プルアップ（p
ull up）"され、これによって結合の効率が改善され
る。モードマッチング層２０９によるこのモードのプル
アップは、本発明の有益な一面であり、モードの光検出
器２１７の活性／吸収層２１４へのエバネセント結合
（evanescent coupling）を可能にする。
【００１７】第一の導波路２０４は、小さな遠距離電磁
界（far field）パターンを持つ光源に結合できるとい
う長所を持つ。典型的な光入力ソース、例えば、光ファ
イバは、比較的小さな遠距離電磁界パターンを持つ。接
合平面に対して平行方向および垂直方向の遠距離電磁界
パターンは、光モードの角度の広がりの程度を示す。周
知のように、遠距離電磁界パターンが小さいほど、モー
ドサイズは大きくなる。入力ソース、例えば、ファイバ
からのモードを、別の導波路により効率的に結合するた
めには、入力ソースと導波路の遠距離電磁界パターンが
類似する必要がある。このため、ファイバが結合される
導波路は、より大きなサイズのモードをサポートできる
ことを要求され、より大きなサイズのモードをサポート
することでモードマッチングが改善され、終局的には、
光結合が改善される。
界（far field）パターンを持つ光源に結合できるとい
う長所を持つ。典型的な光入力ソース、例えば、光ファ
イバは、比較的小さな遠距離電磁界パターンを持つ。接
合平面に対して平行方向および垂直方向の遠距離電磁界
パターンは、光モードの角度の広がりの程度を示す。周
知のように、遠距離電磁界パターンが小さいほど、モー
ドサイズは大きくなる。入力ソース、例えば、ファイバ
からのモードを、別の導波路により効率的に結合するた
めには、入力ソースと導波路の遠距離電磁界パターンが
類似する必要がある。このため、ファイバが結合される
導波路は、より大きなサイズのモードをサポートできる
ことを要求され、より大きなサイズのモードをサポート
することでモードマッチングが改善され、終局的には、
光結合が改善される。
【００１８】説明の実施例においては、入力光信号２１
６は光ファイバからのものである。光ファイバの入力遠
距離電磁界パターンは、ファイバのガイド層の中心軸、
つまり、ファイバのコアから測定したとき、約６°の横
遠距離電磁界角度を持つ。第一の導波路２０４は、一つ
の実施例においては、半値幅（FWHM）に対して、約８°
から約１５°の範囲の横遠距離電磁界角度を持ち、ファ
イバのそれと類似する遠距離電磁界パターンを提供す
る。こうして、本発明のこの実施例を用いることで、入
力光信号２１６と第一の導波路２０４との間のより効率
的な光結合が達成される。モードは次に中間導波路２０
５内で、光検出器への効率的な結合に備えて圧縮され
る。
６は光ファイバからのものである。光ファイバの入力遠
距離電磁界パターンは、ファイバのガイド層の中心軸、
つまり、ファイバのコアから測定したとき、約６°の横
遠距離電磁界角度を持つ。第一の導波路２０４は、一つ
の実施例においては、半値幅（FWHM）に対して、約８°
から約１５°の範囲の横遠距離電磁界角度を持ち、ファ
イバのそれと類似する遠距離電磁界パターンを提供す
る。こうして、本発明のこの実施例を用いることで、入
力光信号２１６と第一の導波路２０４との間のより効率
的な光結合が達成される。モードは次に中間導波路２０
５内で、光検出器への効率的な結合に備えて圧縮され
る。
【００１９】光ファイバからのモードのサイズは、しば
しば、比較的小さなモードサイズのモードをサポートす
る光検出器２１７に効率的に結合するためには大きすぎ
る。ただし、本発明においては、第一の導波路２０４に
よってファイバとの効率的な結合が達成され、中間導波
路２０５による圧縮によって検出器２１７へのモードの
効果的な結合が達成される。説明の実施例においては、
モード圧縮セクションは、第一の導波路２０４、中間導
波路２０５および第二の導波路セクション２０７から成
り、これは、一つの実施例においては、さらに、モード
マッチング領域２１９およびスペーサ層２１３を含む。
しば、比較的小さなモードサイズのモードをサポートす
る光検出器２１７に効率的に結合するためには大きすぎ
る。ただし、本発明においては、第一の導波路２０４に
よってファイバとの効率的な結合が達成され、中間導波
路２０５による圧縮によって検出器２１７へのモードの
効果的な結合が達成される。説明の実施例においては、
モード圧縮セクションは、第一の導波路２０４、中間導
波路２０５および第二の導波路セクション２０７から成
り、これは、一つの実施例においては、さらに、モード
マッチング領域２１９およびスペーサ層２１３を含む。
【００２０】説明の実施例においては、光検出器は1.55
umなる検出波長を持つ。このため、第一の導波路２０４
の第一のガイド層２０２は、約1.1umなるバンドギャッ
プ波長を持つ４元素材料、例えば、InGaAsPあるいはInG
aAlAsの層から成る。第一のガイド層２０２は、説明の
実施例においては、下側クラッド層２００と上側クラッ
ド層２１８との間に配置され、0.075umから0.15umの範
囲の厚さを持つ。この実施例においては、下側クラッド
層２００は1umなる厚さを持つｎ−InPから成り、上側ク
ラッド層２１８は、2umから3umの範囲の厚さと約5umな
る幅を持つｎ−InPから成る。一例として、第一のガイ
ド層２０２は、3.273なる屈折率を持ち；下側クラッド
層２００と上側クラッド層２１８は、3.168なる屈折率
を持つ。下側クラッド層２０１、上側クラッド層２１８
および第一のガイド層２０２は、通常の技法、例えば、
有機金属気相成長法（MOCVD）あるいは分子線エピタキ
シャル成長法（MBE）を用いて製造される。
umなる検出波長を持つ。このため、第一の導波路２０４
の第一のガイド層２０２は、約1.1umなるバンドギャッ
プ波長を持つ４元素材料、例えば、InGaAsPあるいはInG
aAlAsの層から成る。第一のガイド層２０２は、説明の
実施例においては、下側クラッド層２００と上側クラッ
ド層２１８との間に配置され、0.075umから0.15umの範
囲の厚さを持つ。この実施例においては、下側クラッド
層２００は1umなる厚さを持つｎ−InPから成り、上側ク
ラッド層２１８は、2umから3umの範囲の厚さと約5umな
る幅を持つｎ−InPから成る。一例として、第一のガイ
ド層２０２は、3.273なる屈折率を持ち；下側クラッド
層２００と上側クラッド層２１８は、3.168なる屈折率
を持つ。下側クラッド層２０１、上側クラッド層２１８
および第一のガイド層２０２は、通常の技法、例えば、
有機金属気相成長法（MOCVD）あるいは分子線エピタキ
シャル成長法（MBE）を用いて製造される。
【００２１】図４は、第一の導波路セクション２０４内
の一例としてのモード４０１の様子を示す。モード４０
１は、第一のガイド層２０２内にゆるく拘束される。つ
まり、モードのエネルギーの多くの部分は、上側クラッ
ド層２１８内と下側クラッド層２００内に入る。これ
は、本発明の有益な面である。上述のように、第一の導
波路２０４の遠距離電磁界パターンが小さいために、入
力光信号２１６の拘束はゆるくなり、第一の導波路２０
４内のモードサイズは比較的大きくなる。
の一例としてのモード４０１の様子を示す。モード４０
１は、第一のガイド層２０２内にゆるく拘束される。つ
まり、モードのエネルギーの多くの部分は、上側クラッ
ド層２１８内と下側クラッド層２００内に入る。これ
は、本発明の有益な面である。上述のように、第一の導
波路２０４の遠距離電磁界パターンが小さいために、入
力光信号２１６の拘束はゆるくなり、第一の導波路２０
４内のモードサイズは比較的大きくなる。
【００２２】中間導波路２０５の中間ガイド層２０６内
では、モードは、よりきつく拘束される。モードのサイ
ズの低減は、中間ガイド層２０６の厚さを増加すること
で達成される。この様子が中間導波路セクション内の光
モード５０１の断面を示す図５に示される。この中間導
波路セクションにおいては、中間ガイド層２０６の厚さ
は次第に増加し、この結果として、光モード５０１のモ
ードサイズは次第に減少する。
では、モードは、よりきつく拘束される。モードのサイ
ズの低減は、中間ガイド層２０６の厚さを増加すること
で達成される。この様子が中間導波路セクション内の光
モード５０１の断面を示す図５に示される。この中間導
波路セクションにおいては、中間ガイド層２０６の厚さ
は次第に増加し、この結果として、光モード５０１のモ
ードサイズは次第に減少する。
【００２３】中間導波路２０５の長さ方向に沿って、中
間ガイド層２０６の厚さは、約0.075um〜約0.15um（第
一のガイド層の厚さ）なるオーダから約0.17umから約0.
34um（第二のガイド層２０８の厚さ）へと増加する。中
間ガイド層２０６、クラッド層２００、２１８に対する
材料には、一例として、第一の導波路のそれと同一の材
料が用いられる。説明の実施例においては第一のガイド
層２０２と中間ガイド層２０６の屈折率は同一とされる
が、ただし、必要であれば、中間ガイド層２０６の屈折
率を変えることもできる。
間ガイド層２０６の厚さは、約0.075um〜約0.15um（第
一のガイド層の厚さ）なるオーダから約0.17umから約0.
34um（第二のガイド層２０８の厚さ）へと増加する。中
間ガイド層２０６、クラッド層２００、２１８に対する
材料には、一例として、第一の導波路のそれと同一の材
料が用いられる。説明の実施例においては第一のガイド
層２０２と中間ガイド層２０６の屈折率は同一とされる
が、ただし、必要であれば、中間ガイド層２０６の屈折
率を変えることもできる。
【００２４】中間導波路２０５は、一つの実施例におい
ては、選択エリア成長（SAG）（この技法はパターンエ
リア成長とも呼ばれる）として知られる技法を用いて製
造される。当分野において周知のように、選択エリア成
長（SAG）は、有機金属気相成長法（MOCVD）あるいは分
子線エピタキシャル成長法（MBE）など多様な蒸着結晶
成長技法によって達成される。選択エリア成長（SAG）
は、誘電（絶縁）マスク（例えば、二酸化珪素のマス
ク）にて覆われたエリアの存在が存在する場合、露出さ
れたエリア上の半導体層の成長の速度を周囲の誘電マス
クの幅に依存して変えることができるという現象を利用
する。こうして、半導体層の厚さを変えることができ
る。さらに、この技法では成長層の化学量を変えること
もできる。これは、成長層のバンドギャップ波長および
屈折率を変えるために用いることもできる。こうして、
必要に応じて、中間ガイド層２０６の屈折率を層２０４
と２０８の屈折率と変えることもできる。
ては、選択エリア成長（SAG）（この技法はパターンエ
リア成長とも呼ばれる）として知られる技法を用いて製
造される。当分野において周知のように、選択エリア成
長（SAG）は、有機金属気相成長法（MOCVD）あるいは分
子線エピタキシャル成長法（MBE）など多様な蒸着結晶
成長技法によって達成される。選択エリア成長（SAG）
は、誘電（絶縁）マスク（例えば、二酸化珪素のマス
ク）にて覆われたエリアの存在が存在する場合、露出さ
れたエリア上の半導体層の成長の速度を周囲の誘電マス
クの幅に依存して変えることができるという現象を利用
する。こうして、半導体層の厚さを変えることができ
る。さらに、この技法では成長層の化学量を変えること
もできる。これは、成長層のバンドギャップ波長および
屈折率を変えるために用いることもできる。こうして、
必要に応じて、中間ガイド層２０６の屈折率を層２０４
と２０８の屈折率と変えることもできる。
【００２５】SAG成長技法は、上述のようにその長さ方
向に沿って厚さが増加する中間ガイド層２０６を製造す
るために用いることもできる。SAG技法は中間ガイド層
の厚さをその長さ方向に沿って増加するのに有効であ
る。中間ガイド層２０６の厚さは、転位の形成を実質的
に避けながら、約1.5〜約3倍の係数だけ増加することが
できる。説明の実施例においては、中間ガイド層２０６
の厚さは、その長さ方向に沿って2.25なる係数だけ増加
する。こうして、説明の実施例においては、第二のガイ
ド層は、第一のガイド層のそれよりも約2.25倍大きな厚
さを持つ。
向に沿って厚さが増加する中間ガイド層２０６を製造す
るために用いることもできる。SAG技法は中間ガイド層
の厚さをその長さ方向に沿って増加するのに有効であ
る。中間ガイド層２０６の厚さは、転位の形成を実質的
に避けながら、約1.5〜約3倍の係数だけ増加することが
できる。説明の実施例においては、中間ガイド層２０６
の厚さは、その長さ方向に沿って2.25なる係数だけ増加
する。こうして、説明の実施例においては、第二のガイ
ド層は、第一のガイド層のそれよりも約2.25倍大きな厚
さを持つ。
【００２６】図６は、第二の導波路セクション２０７内
の光モード６０１の断面図を示す。上述のように、第二
のガイド層２０８の厚さ、下側クラッド層２００と上側
クラッド層２１８並びに第二のガイド層２０８の屈折率
を選択することで、モード（６０１）の拘束の程度を選
択することができる。説明の実施例の第二の導波路２０
７においては、これは第二のガイド層２０８の厚さを適
当に選択することで達成される。この実施例において
は、第二のガイド層２０８は0.17umから0.34umの範囲内
の厚さを持つ。第二の導波路の第二のガイド層２０８と
クラッド層２００、２１８に対する材料としては、この
実施例の第一の導波路２０４と同一の材料が選択され
る。こうして、屈折率も同一とされる。さらに、製造技
法も同一とされる。モード圧縮の結果として、第一の導
波路２０４内ではゆるく拘束されたモードが第二の導波
路２０７内ではよりきつく拘束され、終局的には、この
ために、光検出器の所での入力モードの光学効率が改善
される。
の光モード６０１の断面図を示す。上述のように、第二
のガイド層２０８の厚さ、下側クラッド層２００と上側
クラッド層２１８並びに第二のガイド層２０８の屈折率
を選択することで、モード（６０１）の拘束の程度を選
択することができる。説明の実施例の第二の導波路２０
７においては、これは第二のガイド層２０８の厚さを適
当に選択することで達成される。この実施例において
は、第二のガイド層２０８は0.17umから0.34umの範囲内
の厚さを持つ。第二の導波路の第二のガイド層２０８と
クラッド層２００、２１８に対する材料としては、この
実施例の第一の導波路２０４と同一の材料が選択され
る。こうして、屈折率も同一とされる。さらに、製造技
法も同一とされる。モード圧縮の結果として、第一の導
波路２０４内ではゆるく拘束されたモードが第二の導波
路２０７内ではよりきつく拘束され、終局的には、この
ために、光検出器の所での入力モードの光学効率が改善
される。
【００２７】図７は、説明の実施例のモードマッチング
領域２１９内の光モード７０１の断面の様子を示す。モ
ードマッチング領域の一部分、すなわち、上側クラッド
層２１８は除去することもできる。モードマッチング層
２０９は、光モード７０１の"プルアップ"を促進し、光
検出器へのより効率的なエバネセント結合を助ける。モ
ード７０１が第二の導波路２０７を横断する際に、モー
ドの一部は上側クラッド層２１８内に入る。モードのこ
の部分は、次に、第二のクラッド層２０３より大きな屈
折率を持つモードマッチング層を横断する。このため、
モードマッチング層２０９内のモード７０１の位相速度
は、第二のクラッド層２０３内より遅くなり、モードの
モードマッチング層へのプリングアップおよびコラプシ
ング（あるいは圧縮）が起こる。モードマッチング層２
０９は、その上により低い屈折率を持つ層（一例とし
て、空気あるいはInP）を持ち、モードは、第二の（上
側）クラッド層２１８、モードマッチング層２０９、お
よび空気あるいはInPの第三のクラッド層によって形成
される導波路によってガイドされる。
領域２１９内の光モード７０１の断面の様子を示す。モ
ードマッチング領域の一部分、すなわち、上側クラッド
層２１８は除去することもできる。モードマッチング層
２０９は、光モード７０１の"プルアップ"を促進し、光
検出器へのより効率的なエバネセント結合を助ける。モ
ード７０１が第二の導波路２０７を横断する際に、モー
ドの一部は上側クラッド層２１８内に入る。モードのこ
の部分は、次に、第二のクラッド層２０３より大きな屈
折率を持つモードマッチング層を横断する。このため、
モードマッチング層２０９内のモード７０１の位相速度
は、第二のクラッド層２０３内より遅くなり、モードの
モードマッチング層へのプリングアップおよびコラプシ
ング（あるいは圧縮）が起こる。モードマッチング層２
０９は、その上により低い屈折率を持つ層（一例とし
て、空気あるいはInP）を持ち、モードは、第二の（上
側）クラッド層２１８、モードマッチング層２０９、お
よび空気あるいはInPの第三のクラッド層によって形成
される導波路によってガイドされる。
【００２８】一例においては、モードマッチングセクシ
ョン２１９は、約0.35umなる厚さと約3.405なるオーダ
の屈折率を持つInGaAsPから成るモードマッチング層２
０９を備える。このモードマッチング層２０９は標準の
技法、例えば、MOCVDあるいはMBEを用いて製造される。
さらに、スペーサ層２１３として知られるｎ−InPの層
をモードマッチング層の一部の上に配置することもでき
る。この層は、一例として、3.168なる屈折率と、0.1um
なる厚さを持つ。スペーサ層は、モードが空間的に吸収
層２１４内に過剰に速く結合し過ぎるのを防止するのに
有効である。モードが空間的に吸収層２１４内に過剰に
速く結合した場合は、望ましくない散乱が発生し、潜在
的に光検出器の活性／吸収層２１４へのエバネセント結
合を劣化させる恐れがある。
ョン２１９は、約0.35umなる厚さと約3.405なるオーダ
の屈折率を持つInGaAsPから成るモードマッチング層２
０９を備える。このモードマッチング層２０９は標準の
技法、例えば、MOCVDあるいはMBEを用いて製造される。
さらに、スペーサ層２１３として知られるｎ−InPの層
をモードマッチング層の一部の上に配置することもでき
る。この層は、一例として、3.168なる屈折率と、0.1um
なる厚さを持つ。スペーサ層は、モードが空間的に吸収
層２１４内に過剰に速く結合し過ぎるのを防止するのに
有効である。モードが空間的に吸収層２１４内に過剰に
速く結合した場合は、望ましくない散乱が発生し、潜在
的に光検出器の活性／吸収層２１４へのエバネセント結
合を劣化させる恐れがある。
【００２９】図８は、光検出器の所での光信号の吸収の
様子を断面図にて示す。モード８０１は、小さなモード
サイズを持つことに加えて、モードマッチング層のプル
アップ作用によって光検出器の活性／吸収層２１４にエ
バネセント結合されるのに適当な位置にある。この光モ
ードの光エネルギーの大部分はモードマッチング層２０
９をそのガイド層として持つこの導波路内に拘束され
る。
様子を断面図にて示す。モード８０１は、小さなモード
サイズを持つことに加えて、モードマッチング層のプル
アップ作用によって光検出器の活性／吸収層２１４にエ
バネセント結合されるのに適当な位置にある。この光モ
ードの光エネルギーの大部分はモードマッチング層２０
９をそのガイド層として持つこの導波路内に拘束され
る。
【００３０】活性／吸収層２１４は、（一つの実施例に
おいては3.56なる屈折率を持つInGaAs層から成る）モー
ドマッチング層２０９より大きな屈折率を持つように選
択される。ｐ−型層２１５は、一つの実施例において
は、ｎ−型層３１２と同一の屈折率を持つように選択さ
れ、これによって検出器導波路が形成される。活性／吸
収層２１４がより高い屈折率を持つために、モードマッ
チング層２０９との関連で説明されたプルアップ作用が
起こる。本発明のモード圧縮によって達成されるモード
のサイズの低減と、モードのプルアップによって達成さ
れるモードの吸収層２１４への接近のために、吸収層２
１４への効率的なエバネセント結合が可能となる。これ
は、検出器との結合効率を促進し、結果として、量子効
率を向上させる。結果としての構造は、90%なるオーダ
の結合効率を達成する。さらに、本発明の構造では、検
出器への光結合を比較的高く保ちながら、検出器の活性
／吸収層を薄くすることができため、デバイスの速度を
従来の検出器と比較して著しく高速化することができ
る。
おいては3.56なる屈折率を持つInGaAs層から成る）モー
ドマッチング層２０９より大きな屈折率を持つように選
択される。ｐ−型層２１５は、一つの実施例において
は、ｎ−型層３１２と同一の屈折率を持つように選択さ
れ、これによって検出器導波路が形成される。活性／吸
収層２１４がより高い屈折率を持つために、モードマッ
チング層２０９との関連で説明されたプルアップ作用が
起こる。本発明のモード圧縮によって達成されるモード
のサイズの低減と、モードのプルアップによって達成さ
れるモードの吸収層２１４への接近のために、吸収層２
１４への効率的なエバネセント結合が可能となる。これ
は、検出器との結合効率を促進し、結果として、量子効
率を向上させる。結果としての構造は、90%なるオーダ
の結合効率を達成する。さらに、本発明の構造では、検
出器への光結合を比較的高く保ちながら、検出器の活性
／吸収層を薄くすることができため、デバイスの速度を
従来の検出器と比較して著しく高速化することができ
る。
【００３１】活性／吸収層２１４は、非ドープ、すなわ
ち、"真性（intrinsic）"InGaAs層から成り、この層は
入射光の光子エネルギーより低い0.75eVなるバンドギャ
ップエネルギーを持つ。光子が吸収され、電子と正孔の
ペアが生成される。正孔は吸収層からｐ−ドープされた
上側クラッド層へと追いやられ、電子はｎ側の所に集め
られる。上に説明の実施例では、40Gビット／秒あるい
はそれ以上の速度にて用いるための1.55um検出器が実現
される。
ち、"真性（intrinsic）"InGaAs層から成り、この層は
入射光の光子エネルギーより低い0.75eVなるバンドギャ
ップエネルギーを持つ。光子が吸収され、電子と正孔の
ペアが生成される。正孔は吸収層からｐ−ドープされた
上側クラッド層へと追いやられ、電子はｎ側の所に集め
られる。上に説明の実施例では、40Gビット／秒あるい
はそれ以上の速度にて用いるための1.55um検出器が実現
される。
【００３２】上述の材料および諸元（寸法）は単に一例
であり、特定の1.55um検出器に対するものであるが、当
業者においては明らかなように、本発明は、多様な材料
を用いて実現することができ、他の波長の検出器に対し
て採用することもできる。一例として、980nmの検出器
に対して適用することもできる。この場合は、第一のガ
イド層２０２、中間ガイド層２０６および第二のガイド
層２０８はGaAsから形成し、上側クラッド層と下側クラ
ッド層はAlGaAsから形成することが考えられる。事実、
多様な用途および材料に対して、第一の導波路２０４へ
の効率的な結合を達成し（こうして本発明のモード拘束
を達成するために）、一般規則を適用することができ
る。これとの関連で、ガイド層の厚さおよびガイド層と
クラッド層の屈折率は、第一の導波路（および、勿論、
中間導波路および第二の導波路）によってサポートされ
るモードの拘束の程度を規定する。ある与えられた用途
に対するパラメータを決定するためには、出願人は、以
下の正規化された周波数、すなわち、Ｖ−ナンバーを用
いる：
であり、特定の1.55um検出器に対するものであるが、当
業者においては明らかなように、本発明は、多様な材料
を用いて実現することができ、他の波長の検出器に対し
て採用することもできる。一例として、980nmの検出器
に対して適用することもできる。この場合は、第一のガ
イド層２０２、中間ガイド層２０６および第二のガイド
層２０８はGaAsから形成し、上側クラッド層と下側クラ
ッド層はAlGaAsから形成することが考えられる。事実、
多様な用途および材料に対して、第一の導波路２０４へ
の効率的な結合を達成し（こうして本発明のモード拘束
を達成するために）、一般規則を適用することができ
る。これとの関連で、ガイド層の厚さおよびガイド層と
クラッド層の屈折率は、第一の導波路（および、勿論、
中間導波路および第二の導波路）によってサポートされ
るモードの拘束の程度を規定する。ある与えられた用途
に対するパラメータを決定するためには、出願人は、以
下の正規化された周波数、すなわち、Ｖ−ナンバーを用
いる：
【数１】 ここで、λは吸収される光の波長を表し；ｎｆｇｌは第
一のガイド層の屈折率を表し；ｎｃはクラッド層（上側
あるいは下側クラッド層）の屈折率を表し；ｔｆ ｇｌは
第一のクラッド層の厚さを表す。本発明の第一の導波路
２０４を製造するためには、出願人は、Ｖは、約0.25か
ら約0.6の範囲内にあるべきであることを発見した。い
ったん第一の導波路の材料および諸元が決定されると、
第二のガイド層２０８の厚さが決定される。説明の実施
例と同一の製造技法を用いて、上述のように、第二のガ
イド層２０８の厚さは第一のガイド層２０２の厚さの約
1.5から約3.0倍のオーダとされ、中間ガイド層２０６の
厚さは次第に増加するようにされる。
一のガイド層の屈折率を表し；ｎｃはクラッド層（上側
あるいは下側クラッド層）の屈折率を表し；ｔｆ ｇｌは
第一のクラッド層の厚さを表す。本発明の第一の導波路
２０４を製造するためには、出願人は、Ｖは、約0.25か
ら約0.6の範囲内にあるべきであることを発見した。い
ったん第一の導波路の材料および諸元が決定されると、
第二のガイド層２０８の厚さが決定される。説明の実施
例と同一の製造技法を用いて、上述のように、第二のガ
イド層２０８の厚さは第一のガイド層２０２の厚さの約
1.5から約3.0倍のオーダとされ、中間ガイド層２０６の
厚さは次第に増加するようにされる。
【００３３】一つの実施例においては、第一の導波路２
０４に対しては、ガイド層２０２のバンドギャップ波長
は約1.0umから約1.2umの範囲とされる。ガイド層２０２
に対して1.0umなるバンドギャップ波長の材料が選択さ
れた場合は、この厚さは約0.15umから約0.3umの範囲と
され、ガイド層２０２に対して1.1umなるバンドギャ ッ
プ波長が選択された場合は、ガイド層の厚さは約0.075u
mから約0.15umの範囲とされる。バンドギャップ波長が
1.2umである場合は、ガイド層２０２の厚さは約0.05um
から約0.1umの範囲とされる。
０４に対しては、ガイド層２０２のバンドギャップ波長
は約1.0umから約1.2umの範囲とされる。ガイド層２０２
に対して1.0umなるバンドギャップ波長の材料が選択さ
れた場合は、この厚さは約0.15umから約0.3umの範囲と
され、ガイド層２０２に対して1.1umなるバンドギャ ッ
プ波長が選択された場合は、ガイド層の厚さは約0.075u
mから約0.15umの範囲とされる。バンドギャップ波長が
1.2umである場合は、ガイド層２０２の厚さは約0.05um
から約0.1umの範囲とされる。
【００３４】本発明は、光デバイスに関する。この光デ
バイスは、第一の導波路を備え、この第一の導波路はこ
の第一の導波路内に第一のモードサイズを持つ光モード
をサポートする能力を有する。この光デバイスはさら
に、前記第一の導波路に光学的に結合された第二の導波
路を備え、この第二の導波路は前記光モードをサポート
する能力を有する。前記光モードは前記第二の導波路内
では第二のモードサイズを持ち、この第二のモードサイ
ズは前記第一のモードサイズより小さい。この光デバイ
スはさらに前記第二の導波路に光学的に結合された検出
器を備える。
バイスは、第一の導波路を備え、この第一の導波路はこ
の第一の導波路内に第一のモードサイズを持つ光モード
をサポートする能力を有する。この光デバイスはさら
に、前記第一の導波路に光学的に結合された第二の導波
路を備え、この第二の導波路は前記光モードをサポート
する能力を有する。前記光モードは前記第二の導波路内
では第二のモードサイズを持ち、この第二のモードサイ
ズは前記第一のモードサイズより小さい。この光デバイ
スはさらに前記第二の導波路に光学的に結合された検出
器を備える。
【００３５】本発明は、さらに、前記中間導波路がある
長さを持ち、前記モードがこの長さに沿って変動するモ
ードサイズを持つ前記光デバイスに関する。本発明は、
さらに、前記第一の導波路が第一の厚さを持つ第一のガ
イド層と第二の厚さを持つ第二のガイド層を備え、前記
第二の厚さが前記第一の厚さよりも約1.5から約3.0倍大
きな前記光デバイスに関する。本発明は、さらに、前記
第一の導波路が、約８度から約１５度の範囲内の横遠距
離電磁界角度を持つ前記光デバイスに関する。本発明
は、さらに、中間導波路が前記第一の導波路に隣接する
第一の端と前記第二の導波路に隣接する第二の端を持
ち、前記第一の導波路が第一のガイド層を備え、このガ
イド層が前記第一の端の所で第一の厚さを持ち、第二の
端の所で第二の厚さを持つ前記光デバイスに関する。
長さを持ち、前記モードがこの長さに沿って変動するモ
ードサイズを持つ前記光デバイスに関する。本発明は、
さらに、前記第一の導波路が第一の厚さを持つ第一のガ
イド層と第二の厚さを持つ第二のガイド層を備え、前記
第二の厚さが前記第一の厚さよりも約1.5から約3.0倍大
きな前記光デバイスに関する。本発明は、さらに、前記
第一の導波路が、約８度から約１５度の範囲内の横遠距
離電磁界角度を持つ前記光デバイスに関する。本発明
は、さらに、中間導波路が前記第一の導波路に隣接する
第一の端と前記第二の導波路に隣接する第二の端を持
ち、前記第一の導波路が第一のガイド層を備え、このガ
イド層が前記第一の端の所で第一の厚さを持ち、第二の
端の所で第二の厚さを持つ前記光デバイスに関する。
【００３６】本発明は、さらに、前記第一の厚さが前記
第二の厚さより小さな前記光デバイスに関する。
第二の厚さより小さな前記光デバイスに関する。
【００３７】本発明は、さらに、第一の端の所で前記第
一の導波路に隣接し、第二の端の所で前記第二の導波路
に隣接する中間導波路を備え、この中間導波路がガイド
層を備え、このガイド層が前記第一の端の所で前記第二
の端の所より小さな厚さを持つ前記光デバイスに関す
る。
一の導波路に隣接し、第二の端の所で前記第二の導波路
に隣接する中間導波路を備え、この中間導波路がガイド
層を備え、このガイド層が前記第一の端の所で前記第二
の端の所より小さな厚さを持つ前記光デバイスに関す
る。
【００３８】本発明は、さらに、前記第一の導波路が約
0.25から0.6なる範囲内のＶ−ナンバーを持つ前記光デ
バイスに関する。
0.25から0.6なる範囲内のＶ−ナンバーを持つ前記光デ
バイスに関する。
【００３９】本発明は、さらに、入力ソースと検出器と
の間に配置されたモード圧縮セクションを備える光信号
を光検出器に結合する能力を有する光デバイスに関す
る。
の間に配置されたモード圧縮セクションを備える光信号
を光検出器に結合する能力を有する光デバイスに関す
る。
【００４０】本発明は、さらに、前記モード圧縮セクシ
ョンがさらに中間導波路を備え、この中間導波路がある
長さを持ち、この中間導波路内でモードのサイズがこの
長さに沿って変化する前記光デバイスに関する。
ョンがさらに中間導波路を備え、この中間導波路がある
長さを持ち、この中間導波路内でモードのサイズがこの
長さに沿って変化する前記光デバイスに関する。
【００４１】本発明は、さらに、前記モード圧縮セクシ
ョンがさらに第一の導波路を備え、前記第一の導波路が
第一のモードサイズの光モードをサポートする能力を持
ち、前記第一の導波路に第二の導波路が光学的に結合さ
れ、前記第二の導波路が前記光モードをサポートする能
力を持ち、前記光モードが前記第二の導波路内では第二
のモードサイズを持ち、前記第二のモードサイズが前記
第一のモードサイズより小さく、前記第二の導波路が前
記検出器に光学的に結合される前記光デバイスに関す
る。
ョンがさらに第一の導波路を備え、前記第一の導波路が
第一のモードサイズの光モードをサポートする能力を持
ち、前記第一の導波路に第二の導波路が光学的に結合さ
れ、前記第二の導波路が前記光モードをサポートする能
力を持ち、前記光モードが前記第二の導波路内では第二
のモードサイズを持ち、前記第二のモードサイズが前記
第一のモードサイズより小さく、前記第二の導波路が前
記検出器に光学的に結合される前記光デバイスに関す
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、良好な光結合効率と高
い内部効率をもつ光検出器が提供される。
い内部効率をもつ光検出器が提供される。
【図１】従来のPIN検出器を示す斜視図である。
【図２】本発明の一つの実施例の斜視図を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の一つの実施例の図２の線３−３に沿っ
た断面図を示す図である。
た断面図を示す図である。
【図４】本発明の一つの実施例の図３の線４−４に沿っ
た断面図であり、第一の導波路セクション内にゆるく拘
束された光モードを示す図である。
た断面図であり、第一の導波路セクション内にゆるく拘
束された光モードを示す図である。
【図５】本発明の一つの実施例の図３の線５−５に沿っ
た断面図であり、本発明の中間導波路セクション内で光
モードが圧縮される様子を示す図である。
た断面図であり、本発明の中間導波路セクション内で光
モードが圧縮される様子を示す図である。
【図６】本発明の一つの実施例の図３の線６−６に沿っ
た断面図であり、本発明の第二の導波路セクション内で
光モードが強く拘束される様子を示す図である。
た断面図であり、本発明の第二の導波路セクション内で
光モードが強く拘束される様子を示す図である。
【図７】本発明の一つの実施例の図３の線７−７に沿っ
た断面図であり、光検出器への結合のためのモードマッ
チング層を用いてのモードプルアップの様子を示す図で
ある。
た断面図であり、光検出器への結合のためのモードマッ
チング層を用いてのモードプルアップの様子を示す図で
ある。
【図８】本発明の一つの実施例の図３の線８−８に沿っ
た断面図であり、光モードが光検出器に結合される様子
を示す図である。
た断面図であり、光モードが光検出器に結合される様子
を示す図である。
２００ 下側クラッド層（あるいは基板） ２０２ 第一のガイド層 ２０３ 第二のクラッド層 ２０４ 第一の導波路 ２０５ 中間導波路 ２０６ 中間ガイド層 ２０７ 第二の導波路 ２０８ 第二のガイド層 ２０９ モードマッチング層 ２１０ 入力すなわち接合平面 ２１３ ｎ−型層（スペーサ層） ２１４ 真性（活性／吸収）層 ２１５ ｐ−型層 ２１６ 入力光信号 ２１８ 上側クラッド層 ２１９ モードマッチングセクション ２２０ 検出器アセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー ゴンパーツ デンタイ アメリカ合衆国 07716 ニュージャーシ ィ，アトランティック ハイランズ，ロー リー ロード 22 (72)発明者 バリー フランクリン レヴィン アメリカ合衆国 07039 ニュージャーシ ィ，リヴィングストン，ビア ブルック レーン 22 (72)発明者 トーマス ゴードン ベック マソン アメリカ合衆国 18013 ペンシルヴァニ ア，ベスレヘム，カンブリッジ コート 1680 (72)発明者 オーラ ソジョランド アメリカ合衆国 18062 ペンシルヴァニ ア，マッカンジー，ペリウィンクル ドラ イヴ 7360 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA13 KA15 KB08 KB09 MA07 QA02 TA32 5F088 AA03 AB07 BA02 BA20 BB01 CB04 HA20
Claims (10)
- 【請求項１】 光デバイスであって、この光デバイス
が：第一の導波路を備え、この第一の導波路がこの第一
の導波路内に第一のモードサイズを持つ光モードをサポ
ートする能力を有し；この光デバイスがさらに前記第一
の導波路に光学的に結合された第二の導波路を備え、こ
の第二の導波路が前記光モードをサポートする能力を有
し；前記光モードが前記第二の導波路内では第二のモー
ドサイズを持ち、この第二のモードサイズが前記第一の
モードサイズより小さく；この光デバイスがさらに前記
第二の導波路に光学的に結合された検出器を備えること
を特徴とする光デバイス。 - 【請求項２】 前記第一と第二の導波路の間に中間導波
路が配置されることを特徴とする請求項１記載の光デバ
イス。 - 【請求項３】 前記中間導波路が中間ガイド層を備え、
前記中間ガイド層がその長さ方向に沿って次第に増加す
る厚さを持つことを特徴とする請求項２記載の光デバイ
ス。 - 【請求項４】 前記第一の導波路が第一の厚さを持つ第
一のガイド層と第二の厚さを持つ第二のガイド層を備
え、前記第二の厚さが前記第一の厚さより大きなことを
特徴とする請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項５】 前記第二の導波路と前記検出器との間に
モードマッチングセクションが配置されることを特徴と
する請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項６】 前記光モードが前記検出器にエバネセン
ト結合されることを特徴とする請求項１記載の光デバイ
ス。 - 【請求項７】 前記モードマッチングセクションがさら
にモードマッチング層を備え、前記モードマッチング層
が前記光モードを前記検出器に結合することを特徴とす
る請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項８】 前記第一の導波路がさらに第一のクラッ
ド層と第二のクラッド層の間に配置された第一のガイド
層を備え、このガイド層が約0.075〜約0.15umなる範囲
内の厚さを持つことを特徴とする請求項１記載の光デバ
イス。 - 【請求項９】 前記第一の導波路が第一のガイド層を備
え、この第一のガイド層が四元素III−V族半導体から成
ることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項１０】 前記四元素III−V族半導体が約1.0um
〜約1.2umなる範囲内のバンドギャップ波長を持つこと
を特徴とする請求項９記載の光デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US65257300A | 2000-08-31 | 2000-08-31 | |
| US09/652573 | 2000-08-31 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131568A true JP2002131568A (ja) | 2002-05-09 |
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ID=24617315
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|---|---|---|---|
| JP2001262680A Pending JP2002131568A (ja) | 2000-08-31 | 2001-08-31 | 光検出器アセンブリ |
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| WO2018143474A1 (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-09 | Tdk株式会社 | 光導波型センサーおよび物質検出方法 |
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- 2000-10-20 US US09/693,787 patent/US6498873B1/en not_active Expired - Lifetime
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2001
- 2001-08-31 JP JP2001262680A patent/JP2002131568A/ja active Pending
- 2001-08-31 KR KR1020010053318A patent/KR20020018611A/ko not_active Application Discontinuation
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