JP2002538475A - 偏光感知検出器 - Google Patents
偏光感知検出器Info
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
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- 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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- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
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Abstract
(57)【要約】
入射光の偏光状態を検出する為の装置であって、前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、少なくとも第１の直線偏光を持つ光を検出する第１の検出器と、少なくとも検出される光の一部が前記第１の偏光と直交する第２の偏光方向を有する、前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する第２の検出器と、を備え、前記第１と第２の検出器で検出される前記第１と第２の偏光を持つ光の比率は、前記入射光が前記第１の検出器に垂直に入射するとき、第１と第２の検出器で異なる。
Description
【０００１】 ［発明の技術分野］ 本発明は、光及びその光の、偏光状態の固体または半導体検出器による検出の
分野に関する。
分野に関する。
【０００２】 ［発明の背景］ 光データ記録及び読出し、又は光学的な遠隔探査のような多くの応用分野にお
いて、光の強度だけでなく偏光状態も検出する必要が生じる。一般的な手法は、
２つの直交する偏光成分を分離する為に偏光ビームスプリッタを用いること及び
それぞれの偏光を分かれた検出器で検出することを含む。この手法は、高価であ
り且つスペースを取り、電子回路と容易に一体化することのできる平面的なシス
テムに向かう趨勢に合致しない。
いて、光の強度だけでなく偏光状態も検出する必要が生じる。一般的な手法は、
２つの直交する偏光成分を分離する為に偏光ビームスプリッタを用いること及び
それぞれの偏光を分かれた検出器で検出することを含む。この手法は、高価であ
り且つスペースを取り、電子回路と容易に一体化することのできる平面的なシス
テムに向かう趨勢に合致しない。
【０００３】 Unluらの米国特許5,767,507には、共鳴キャビティ形強調（ＲＣＥ）光検出器
を利用する偏光感知光検出器について記載されている。異なる偏光状態に対する
ＲＣＥ効率は、入射光の入射角度に依存し、検出器の設計を、ある傾斜した入射
角度のもとで１つの偏光状態のみに感度を持たせることを可能にする。直交する
感度で２つの検出器を積み重ねることは、入射光の強度及び偏光の両方を測定す
る偏光光検出器の構築を可能にする。
を利用する偏光感知光検出器について記載されている。異なる偏光状態に対する
ＲＣＥ効率は、入射光の入射角度に依存し、検出器の設計を、ある傾斜した入射
角度のもとで１つの偏光状態のみに感度を持たせることを可能にする。直交する
感度で２つの検出器を積み重ねることは、入射光の強度及び偏光の両方を測定す
る偏光光検出器の構築を可能にする。
【０００４】 sub-wavelength構造（ＳＷＳ）は、それらに入射する光の波長よりも小さな周
期を持つ格子である。例えば、このような構造は、半導体の表面にエッチングさ
れた線状のバイナリー構造である。このような構造は、格子に平行（Transverse
ElectricまたはＴＥ）及び格子に垂直（Transverse MagneticまたはＴＭ）の電
界の偏光を有する光に対して、異なる反射および透過特性を持つ。ＳＷＳは、Ｔ
Ｅ偏光の光を、その中を伝搬する消失性の（evanescent）回折次数成分に結合す
る。一例として、S.Y. Chou, S. Schablitsky およびL. Zhuangによる論文“Sub
wavelength Transmision Gratings and Their Applicatins in VCSELs”, SPIE
proceedings 3290, p.73 ff., 1998は、アモルファスシリコンに０．７波長に等
しい周期でエッチングされたＳＷＳが、ＴＥ偏光に対してゼロ透過及び４０％反
射を与え、また、ＴＭ偏光に対して３０％透過及び１０％反射を与えることを示
す。両方共に垂直の光の入射に対してである。ＳＷＳが、入射する放射を吸収す
る物質（例えば、可視及び赤外光用のシリコン）からできている場合には、ＳＷ
Ｓは偏光感知吸収材または偏光子として動作するであろう。このＳＷＳの特性は
、垂直の入射近辺の比較的広い受光角で維持され、（例えば、ブリュースター角
に近い）より傾斜した入射角度に対しては変更される。
期を持つ格子である。例えば、このような構造は、半導体の表面にエッチングさ
れた線状のバイナリー構造である。このような構造は、格子に平行（Transverse
ElectricまたはＴＥ）及び格子に垂直（Transverse MagneticまたはＴＭ）の電
界の偏光を有する光に対して、異なる反射および透過特性を持つ。ＳＷＳは、Ｔ
Ｅ偏光の光を、その中を伝搬する消失性の（evanescent）回折次数成分に結合す
る。一例として、S.Y. Chou, S. Schablitsky およびL. Zhuangによる論文“Sub
wavelength Transmision Gratings and Their Applicatins in VCSELs”, SPIE
proceedings 3290, p.73 ff., 1998は、アモルファスシリコンに０．７波長に等
しい周期でエッチングされたＳＷＳが、ＴＥ偏光に対してゼロ透過及び４０％反
射を与え、また、ＴＭ偏光に対して３０％透過及び１０％反射を与えることを示
す。両方共に垂直の光の入射に対してである。ＳＷＳが、入射する放射を吸収す
る物質（例えば、可視及び赤外光用のシリコン）からできている場合には、ＳＷ
Ｓは偏光感知吸収材または偏光子として動作するであろう。このＳＷＳの特性は
、垂直の入射近辺の比較的広い受光角で維持され、（例えば、ブリュースター角
に近い）より傾斜した入射角度に対しては変更される。
【０００５】 Bora M.Onatらによる“Compact polarization sensors with vertically inte
grated photodetectors”,SPIE proceedings 3290, p. 52 ff., 1998は、相対的
に偏光に感度のない第２センサの上部に、１つの偏光を有する光を優先的に検出
および吸収する偏光感知検出器を積み重ねることによる、偏光を決定する為のシ
ステムを記述する。検出器は、入射波の偏光が２つの検出器によって検出された
光の比率から決定できるように較正することができる。
grated photodetectors”,SPIE proceedings 3290, p. 52 ff., 1998は、相対的
に偏光に感度のない第２センサの上部に、１つの偏光を有する光を優先的に検出
および吸収する偏光感知検出器を積み重ねることによる、偏光を決定する為のシ
ステムを記述する。検出器は、入射波の偏光が２つの検出器によって検出された
光の比率から決定できるように較正することができる。
【０００６】 記述されたデバイスは、外側の検出器に対して入射角度及び周波数依存が強い
共鳴キャビティ形検出器を、内側の検出器に対して通常の検出器を利用する。外
側の検出器はそれが依存する偏光を持つ光を優先的に吸収するので、内側の検出
器は、入射角度および波長に依存して優先的に他の偏光を検出する。
共鳴キャビティ形検出器を、内側の検出器に対して通常の検出器を利用する。外
側の検出器はそれが依存する偏光を持つ光を優先的に吸収するので、内側の検出
器は、入射角度および波長に依存して優先的に他の偏光を検出する。
【０００７】 ［発明の概要］ 最も広い形態での本発明のいくつかの好ましい実施形態の１つの側面は、コン
パクトで、且つ、平面的な半導体製造技術に相応しい偏光検出器を提供する。
パクトで、且つ、平面的な半導体製造技術に相応しい偏光検出器を提供する。
【０００８】 本発明の好ましい実施形態において、偏光検出は、好ましくは半導体で、好ま
しくはモノリシックの、上部の素子が少なくとも１つの偏光方向にある成分を有
する光を検出し、底部の素子が上部の検出器を通過した光を検出する構造から成
る。好ましくは、上部および底部の素子は、検出装置へ入射する、第１の偏光及
び第１の偏光に垂直な第２の偏光を有する光に対し、異なる感度の比率を持つ。
しくはモノリシックの、上部の素子が少なくとも１つの偏光方向にある成分を有
する光を検出し、底部の素子が上部の検出器を通過した光を検出する構造から成
る。好ましくは、上部および底部の素子は、検出装置へ入射する、第１の偏光及
び第１の偏光に垂直な第２の偏光を有する光に対し、異なる感度の比率を持つ。
【０００９】 本発明の１つの好ましい実施形態において、上部の検出器は、本質的に１つの
偏光に対してよりいっそう強い感度を持つ。本発明の他の好ましい実施形態にお
いて、上部の素子は実質的に偏光に対して感度がない。偏光子が２つの検出器の
間に提供されるのが好ましい。
偏光に対してよりいっそう強い感度を持つ。本発明の他の好ましい実施形態にお
いて、上部の素子は実質的に偏光に対して感度がない。偏光子が２つの検出器の
間に提供されるのが好ましい。
【００１０】 本発明の側面は、広い受光角で、また特に垂直照明光について、入射光の両方
の偏光状態のパワーを測定する為の方法および装置に関連する。
の偏光状態のパワーを測定する為の方法および装置に関連する。
【００１１】 したがって、本発明の好ましい実施形態によって提供されるのは、入射光の偏
光状態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、少なくとも
第１の直線偏光を持つ光を検出する第１の検出器と、 少なくとも検出される光の一部が前記第１の偏光と直交する第２の偏光方向を
有する、前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する
第２の検出器と、を備え、 前記第１と第２の検出器で検出される前記第１と第２の偏光を持つ光の比率は
、前記入射光が前記第１の検出器に垂直に入射するとき、第１と第２の検出器で
異なる。
光状態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、少なくとも
第１の直線偏光を持つ光を検出する第１の検出器と、 少なくとも検出される光の一部が前記第１の偏光と直交する第２の偏光方向を
有する、前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する
第２の検出器と、を備え、 前記第１と第２の検出器で検出される前記第１と第２の偏光を持つ光の比率は
、前記入射光が前記第１の検出器に垂直に入射するとき、第１と第２の検出器で
異なる。
【００１２】 好ましくは、前記第１の偏光を有する光は、前記第２の偏光を有する光と比較
して前記第１の検出器によって優先的に吸収される。 前記第１の検出器はsub-wavelength格子構造ＳＷＳの形態をとるのが好ましい
。
して前記第１の検出器によって優先的に吸収される。 前記第１の検出器はsub-wavelength格子構造ＳＷＳの形態をとるのが好ましい
。
【００１３】 さらに、本発明の好ましい実施形態によって提供されるのは、入射光の偏光状
態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、前記入射光
の偏光の関数でない感度で入射光を検出する第１の検出器と、 前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する第２の
検出器と、を備え、前記第２の検出器は、前記装置に第２の偏光で入射する光を
、前記第２の偏光と直交する第１の偏光でそれに入射する光を検出する場合より
も大きな感度で検出する。
態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、前記入射光
の偏光の関数でない感度で入射光を検出する第１の検出器と、 前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する第２の
検出器と、を備え、前記第２の検出器は、前記装置に第２の偏光で入射する光を
、前記第２の偏光と直交する第１の偏光でそれに入射する光を検出する場合より
も大きな感度で検出する。
【００１４】 好ましくは、前記第１の検出器は実質的に非共鳴型の検出器である。 好ましくは、前記第１の偏光を有する光は、前記第２の偏光を有する光と実質
的に同じ割合で前記第１の検出器によって吸収される。 本発明の好ましい実施形態において、前記装置は、前記第１と第２の検出器の
間に偏光子を含む。好ましくは、前記偏光子はsub-wavelength格子構造ＳＷＳで
ある。 本発明の好ましい実施形態において、前記装置はモノリシックデバイス中に構
成される。 好ましくは、前記検出器は半導体検出器である。
的に同じ割合で前記第１の検出器によって吸収される。 本発明の好ましい実施形態において、前記装置は、前記第１と第２の検出器の
間に偏光子を含む。好ましくは、前記偏光子はsub-wavelength格子構造ＳＷＳで
ある。 本発明の好ましい実施形態において、前記装置はモノリシックデバイス中に構
成される。 好ましくは、前記検出器は半導体検出器である。
【００１５】 ［好ましい実施形態の詳細］ 図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態による、入射する放
射１１の検出の為の偏光検出器構造１０を模式的に表している。構造１０は、上
部の検出器１８から、好ましくは絶縁性で、好ましくは光透過性の誘電体層１６
で分離された底部検出器１４を備える。図１（ａ）は、偏光検出器の断面図を示
し、一方、図１（ｂ）は、同構造の上面図を示す。
射１１の検出の為の偏光検出器構造１０を模式的に表している。構造１０は、上
部の検出器１８から、好ましくは絶縁性で、好ましくは光透過性の誘電体層１６
で分離された底部検出器１４を備える。図１（ａ）は、偏光検出器の断面図を示
し、一方、図１（ｂ）は、同構造の上面図を示す。
【００１６】 検出器１４の背面側は、第１の電気的端子２０に電気的に接続されている。検
出器の前面側は、第２の電気的端子２４に電気的に接続されている。電気的端子
２２と２６は、検出器１８の前面と背面をそれぞれ接続するために用いられる。
好ましくは酸化インジウムのような光透過性の導体、又は不純物注入された半導
体である層１７により、端子２６と検出器１８の背面部の間が接続される。誘電
体層１６が、好ましくは２つの検出器を電気的に分離する絶縁体として用いられ
る。第２の導電透過層１５が検出器１４と誘電体層１６間に備えられるのが好ま
しい。このことは、端子２４と検出器１４の前面との間の良好な、低いインピー
ダンス接続を提供する。
出器の前面側は、第２の電気的端子２４に電気的に接続されている。電気的端子
２２と２６は、検出器１８の前面と背面をそれぞれ接続するために用いられる。
好ましくは酸化インジウムのような光透過性の導体、又は不純物注入された半導
体である層１７により、端子２６と検出器１８の背面部の間が接続される。誘電
体層１６が、好ましくは２つの検出器を電気的に分離する絶縁体として用いられ
る。第２の導電透過層１５が検出器１４と誘電体層１６間に備えられるのが好ま
しい。このことは、端子２４と検出器１４の前面との間の良好な、低いインピー
ダンス接続を提供する。
【００１７】 別の選択肢として、導体２４及び２６の電圧は同一であり、誘電体層１６は省
かれ、単一の、導電性で少なくとも部分的に光透過性の層のみが利用される。こ
の場合、検出器間の導電層は、検出器１４および１８に用いられるのと同じ材料
の高濃度不純物注入層で都合よく形成される。
かれ、単一の、導電性で少なくとも部分的に光透過性の層のみが利用される。こ
の場合、検出器間の導電層は、検出器１４および１８に用いられるのと同じ材料
の高濃度不純物注入層で都合よく形成される。
【００１８】 図１（ａ）及び１（ｂ）には明確には示していないが、金属層のような光遮断
層を設けて、下方の検出器のＳＷＳデバイスで覆われていない領域を覆うのが好
ましい。このことは、下方の検出器で検出される光の全ては、上方の検出器を通
過してきて、上方の検出器によって変更されている、ということを保証する。さ
らにこのことは、２つの検出器に等しい検出の領域を提供する。下方の検出器の
このようなマスキングは、本発明の他の実施形態においても好ましい。別の選択
肢として、以下で示されるように、マスキングは、上部の検出器への入射光の範
囲を制限する為に提供される。
層を設けて、下方の検出器のＳＷＳデバイスで覆われていない領域を覆うのが好
ましい。このことは、下方の検出器で検出される光の全ては、上方の検出器を通
過してきて、上方の検出器によって変更されている、ということを保証する。さ
らにこのことは、２つの検出器に等しい検出の領域を提供する。下方の検出器の
このようなマスキングは、本発明の他の実施形態においても好ましい。別の選択
肢として、以下で示されるように、マスキングは、上部の検出器への入射光の範
囲を制限する為に提供される。
【００１９】 本発明の好ましい実施形態によれば、検出器１４及び１８は、不純物注入され
たシリコンＰ型−真性−Ｎ型（ＰＩＮ）光検出器である。或いは、検出器１４及
び１８は、Ｐ型−Ｎ型（ＰＮ）シリコン光検出器または他の不純物注入された半
導体検出器構造（例えば、GaAs, GaInAs, GaInAsP）でも良い。検出器１４およ
び１８はまた、２つの検出器出力を増幅し及び処理する為の電子デバイスと一体
化されても良い。検出器は、イオン打ち込み、エピタキシャル成長、拡散、酸化
、スパッタリング、プランティング（planting）または当技術分野で知られた他
の方法のコンビネーションを含む、既知の好適なあらゆる半導体生産の方法を利
用して構成することができる。
たシリコンＰ型−真性−Ｎ型（ＰＩＮ）光検出器である。或いは、検出器１４及
び１８は、Ｐ型−Ｎ型（ＰＮ）シリコン光検出器または他の不純物注入された半
導体検出器構造（例えば、GaAs, GaInAs, GaInAsP）でも良い。検出器１４およ
び１８はまた、２つの検出器出力を増幅し及び処理する為の電子デバイスと一体
化されても良い。検出器は、イオン打ち込み、エピタキシャル成長、拡散、酸化
、スパッタリング、プランティング（planting）または当技術分野で知られた他
の方法のコンビネーションを含む、既知の好適なあらゆる半導体生産の方法を利
用して構成することができる。
【００２０】 光ビームの直交する偏光状態を検出することのできる２つの検出器の為の好ま
しい実施形態は、検出器の１つを他の上部に積み重ね、上部の検出器１８を１つ
の偏光方向について感度および吸収性を持たせると共に他方の偏光を透過させ、
またそれとは異なって底部の検出器１４には直交の偏光を持つ光１０に感度を持
たせることによって構成される。底部検出器１４はまた、検出器１８が実質的に
１つの偏光のみを透過させ、直交の偏光を吸収又は反射するならば、両方の偏光
状態に感度を持っても良い。また、底部検出器は、上部の検出器を通過した光の
みがそれによって検出される様にマスクされる。
しい実施形態は、検出器の１つを他の上部に積み重ね、上部の検出器１８を１つ
の偏光方向について感度および吸収性を持たせると共に他方の偏光を透過させ、
またそれとは異なって底部の検出器１４には直交の偏光を持つ光１０に感度を持
たせることによって構成される。底部検出器１４はまた、検出器１８が実質的に
１つの偏光のみを透過させ、直交の偏光を吸収又は反射するならば、両方の偏光
状態に感度を持っても良い。また、底部検出器は、上部の検出器を通過した光の
みがそれによって検出される様にマスクされる。
【００２１】 シリコンのような物質を１種類の偏光のみを吸収するようにする為の、本発明
の好ましい実施形態による方法は、素子１９で形成されたsub-wavelength構造（
ＳＷＳ）として検出器１８を形成することによる。示されているように、素子１
９の上面は、光透過性の導体２３で覆われている。この導体は、金属導体であっ
ても良く、又はより好ましくは、構造２５および１９の高濃度不純物注入層であ
る。素子１９上の個々の導体は、素子１９と同じ方法で作られた素子２５上の導
体２３によって導通パッド２２に接続される。素子１９で覆われた領域のみ（例
えば、図１（ｂ）の参照符号２７で示された破線の領域）入射光を受けるのが好
ましい。領域２７の外側の領域は、それを入射光から保護するようにマスク（不
図示）で覆われるのが好ましい。なお、検出器に当たる光が合焦されるならば、
マスキングは不要であろう。
の好ましい実施形態による方法は、素子１９で形成されたsub-wavelength構造（
ＳＷＳ）として検出器１８を形成することによる。示されているように、素子１
９の上面は、光透過性の導体２３で覆われている。この導体は、金属導体であっ
ても良く、又はより好ましくは、構造２５および１９の高濃度不純物注入層であ
る。素子１９上の個々の導体は、素子１９と同じ方法で作られた素子２５上の導
体２３によって導通パッド２２に接続される。素子１９で覆われた領域のみ（例
えば、図１（ｂ）の参照符号２７で示された破線の領域）入射光を受けるのが好
ましい。領域２７の外側の領域は、それを入射光から保護するようにマスク（不
図示）で覆われるのが好ましい。なお、検出器に当たる光が合焦されるならば、
マスキングは不要であろう。
【００２２】 したがって、検出器１８は、好ましくは光の波長よりも短い周期で、好ましく
は直線（１次元）の、都合の良いようなバイナリーデザイン（素子１９）ＳＷＳ
によってパターン形成され、理想的には１つの偏光方向のみを吸収し、他の偏光
状態のみを底部検出器１４に透過させるように設計される。上部の層のパターン
の光学的な深さは、この構造からの反射を最小とする為に、好ましくは計画の波
長の４分の１（または、半波長の全倍数に４分の１波長を加えたもの）である。
格子周期が波長よりも僅かに小さいとき（好ましくは０．６−１．０波長）、パ
ターンは、１つの偏光を吸収し他方を透過させて、偏光子として動作する（図１
におけるＳＷＳ１９内のパターン線の間の距離は明確化のために誇張されている
）。ＳＷＳの偏光特性は、垂直の光の入射に対して決定され、比較的広い受光角
に亘って維持される。大きな傾斜の入射角は（例えば、ブリュースター角）、偏
光特性を変更させるであろう。
は直線（１次元）の、都合の良いようなバイナリーデザイン（素子１９）ＳＷＳ
によってパターン形成され、理想的には１つの偏光方向のみを吸収し、他の偏光
状態のみを底部検出器１４に透過させるように設計される。上部の層のパターン
の光学的な深さは、この構造からの反射を最小とする為に、好ましくは計画の波
長の４分の１（または、半波長の全倍数に４分の１波長を加えたもの）である。
格子周期が波長よりも僅かに小さいとき（好ましくは０．６−１．０波長）、パ
ターンは、１つの偏光を吸収し他方を透過させて、偏光子として動作する（図１
におけるＳＷＳ１９内のパターン線の間の距離は明確化のために誇張されている
）。ＳＷＳの偏光特性は、垂直の光の入射に対して決定され、比較的広い受光角
に亘って維持される。大きな傾斜の入射角は（例えば、ブリュースター角）、偏
光特性を変更させるであろう。
【００２３】 適正な物質の不純物注入を行うことによってＳＷＳをＰＮまたはＰＩＮ接合に
すること及びそれに接続する為に電極２２及び２６を用いることは、１つの偏光
にのみ感度があり他の偏光を透過させる検出器である、偏光検出器１８を構成す
る。本発明の好ましい実施形態は、追加の、好ましくは通常のフォトダイオード
１４の上に、または、（例えば第１の偏光子の除去比率が小さすぎる場合には）
別の、好ましくは直交の偏光検出器１４の上に、このような偏光感知検出器１８
を積み重ねることによって偏光検出器ペア１０をつくることを含んでいる。理想
的には、上部の検出器１８は、ＴＥ偏光のみを吸収し、少なくともＴＭ偏光の大
部分を（また、理想的にはＴＥ光については透過させること無く）、この場合Ｔ
Ｍ偏光のみを検出する底部検出器１４に向けて透過させる。
すること及びそれに接続する為に電極２２及び２６を用いることは、１つの偏光
にのみ感度があり他の偏光を透過させる検出器である、偏光検出器１８を構成す
る。本発明の好ましい実施形態は、追加の、好ましくは通常のフォトダイオード
１４の上に、または、（例えば第１の偏光子の除去比率が小さすぎる場合には）
別の、好ましくは直交の偏光検出器１４の上に、このような偏光感知検出器１８
を積み重ねることによって偏光検出器ペア１０をつくることを含んでいる。理想
的には、上部の検出器１８は、ＴＥ偏光のみを吸収し、少なくともＴＭ偏光の大
部分を（また、理想的にはＴＥ光については透過させること無く）、この場合Ｔ
Ｍ偏光のみを検出する底部検出器１４に向けて透過させる。
【００２４】 ＳＷＳ上部検出器１８の深さは、（物質の吸収係数とインタフェース部分での
入射光の内部反射に基づいて）構造からの両方の偏光状態の反射率を最小にする
と共に、ＴＥ偏光の十分な吸収を可能にすることによって決定される。
入射光の内部反射に基づいて）構造からの両方の偏光状態の反射率を最小にする
と共に、ＴＥ偏光の十分な吸収を可能にすることによって決定される。
【００２５】 図２は、本発明の好ましい実施形態による、別のタイプの偏光検出器構造３０
の側面図を示す。図１の部分と同一または類似の図の部分は、明確化のために同
一の参照符号を与えられている。
の側面図を示す。図１の部分と同一または類似の図の部分は、明確化のために同
一の参照符号を与えられている。
【００２６】 偏光検出器３０は、底面検出器１４、絶縁性で好ましくは光透過性の偏光層３
１、及び上部検出器３２を備える。図１は、上部の偏光検出器１８を示すけれど
も、図２の構成における上部検出器３２は偏光の極性を与えられず、好ましくは
約５０％の小さな光吸収に調整された標準のフォトダイオード検出器である。検
出器３２によって測定された信号は、入射光の両方の偏光の寄与の和に相当する
。検出器３２を透過する光の一部分は、偏光層３１で偏光される。この偏光層３
１は、異なる屈折係数を持つ２つの物質（例えばシリコン及びシリコン酸化物）
、又は、いくつかの他の偏光物質（例えばポリマー偏光シート）のどちらかのＳ
ＷＳから構成される。この構造から、これは半導体ポリマー生産技術を用いて生
産することになる。検出器１４に透過された光は、偏光層３１と同じ方向に偏光
される。検出器１４は、図１と同様に、都合のよいことにフォトダイオードであ
る。
１、及び上部検出器３２を備える。図１は、上部の偏光検出器１８を示すけれど
も、図２の構成における上部検出器３２は偏光の極性を与えられず、好ましくは
約５０％の小さな光吸収に調整された標準のフォトダイオード検出器である。検
出器３２によって測定された信号は、入射光の両方の偏光の寄与の和に相当する
。検出器３２を透過する光の一部分は、偏光層３１で偏光される。この偏光層３
１は、異なる屈折係数を持つ２つの物質（例えばシリコン及びシリコン酸化物）
、又は、いくつかの他の偏光物質（例えばポリマー偏光シート）のどちらかのＳ
ＷＳから構成される。この構造から、これは半導体ポリマー生産技術を用いて生
産することになる。検出器１４に透過された光は、偏光層３１と同じ方向に偏光
される。検出器１４は、図１と同様に、都合のよいことにフォトダイオードであ
る。
【００２７】 図１と同様に、電極２４及び２６が同じ電圧であるならば、誘電体層は必要で
ない（また、図２にはそれが示されていない）。しかしながら、構造３１は、そ
の全領域で伝導せず、１つの横断の方向でのみで伝導するので、都合良く２つの
導体が提供される。
ない（また、図２にはそれが示されていない）。しかしながら、構造３１は、そ
の全領域で伝導せず、１つの横断の方向でのみで伝導するので、都合良く２つの
導体が提供される。
【００２８】 偏光検出器１４が入射光の１つの偏光成分を測定する間、直交成分パワーは、
検出器の異なる感度についてのスケーリングファクタと光路での減衰を考慮に入
れて、検出器３２の出力から検出器１４の出力を減じることによって取得される
。したがって、例えば、検出器３２による５０％吸収と５０％透過に関して、検
出器３２の測定値と検出器１４の測定値は、偏光層３１方向に直交する偏光の測
定値を提供する。５０％からの偏差は、直交偏光の正確な測定の為に２つの測定
値を倍率変更することを要求する。
検出器の異なる感度についてのスケーリングファクタと光路での減衰を考慮に入
れて、検出器３２の出力から検出器１４の出力を減じることによって取得される
。したがって、例えば、検出器３２による５０％吸収と５０％透過に関して、検
出器３２の測定値と検出器１４の測定値は、偏光層３１方向に直交する偏光の測
定値を提供する。５０％からの偏差は、直交偏光の正確な測定の為に２つの測定
値を倍率変更することを要求する。
【００２９】 第１の検出器３２は、（通常の非共鳴型の検出器のような）偏光依存でない検
出器であっても良く、又は、それは偏光依存の感度を持っていても良い。
出器であっても良く、又は、それは偏光依存の感度を持っていても良い。
【００３０】 なお、記述された本発明は、複合の半導体及び非半導体のシステムだけでなく
、ほとんどの半導体物質に応用できる。さらに、様々な検出器構造を用いても良
く、この構造は、様々な波長領域で動作するように設計することができる。
、ほとんどの半導体物質に応用できる。さらに、様々な検出器構造を用いても良
く、この構造は、様々な波長領域で動作するように設計することができる。
【００３１】 本発明は、本発明の様々な特徴と様々な側面を組み合わせる多くのその好まし
い実施形態と共に記述されてきた。なお、これらの特徴および側面は様々なやり
方で組み合わせることができ、本発明の様々な実施形態は本発明の１以上の側面
を含むことができる。例えば、検出器間の２つの偏光の方向の分離を改善する為
に、第１の検出器は図１のように偏光していて、図２の第１の検出器と第２の検
出器の間に偏光子が提供されても良い。本発明の範囲は、特許請求の範囲によっ
て定義され、上述の詳細な好ましい実施形態によっては定義されない。本出願で
用いられるとき、“備える”、“有する”、“含む”、及びそれらの同根語は“
非限定的に含んでいる”ということを意味している。
い実施形態と共に記述されてきた。なお、これらの特徴および側面は様々なやり
方で組み合わせることができ、本発明の様々な実施形態は本発明の１以上の側面
を含むことができる。例えば、検出器間の２つの偏光の方向の分離を改善する為
に、第１の検出器は図１のように偏光していて、図２の第１の検出器と第２の検
出器の間に偏光子が提供されても良い。本発明の範囲は、特許請求の範囲によっ
て定義され、上述の詳細な好ましい実施形態によっては定義されない。本出願で
用いられるとき、“備える”、“有する”、“含む”、及びそれらの同根語は“
非限定的に含んでいる”ということを意味している。
【図１】 図１（ａ）および１（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態による、偏光検出器
を模式的に表している。
を模式的に表している。
【図２】 本発明の好ましい実施形態による、第２の偏光検出器の模式的表現である。
１０ 偏光検出器構造 １４ 検出器 １８ 検出器 ２４ 導体 ２６ 導体
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月６日（２０００．７．６）
【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
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Claims (10)
- 【請求項１】 入射光の偏光状態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、少なくとも
第１の直線偏光を持つ光を検出する第１の検出器と、 少なくとも検出される光の一部が前記第１の偏光と直交する第２の偏光方向を
有する、前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する
第２の検出器と、を備え、 前記第１と第２の検出器で検出される前記第１と第２の偏光を持つ光の比率は
、前記入射光が前記第１の検出器に垂直に入射するとき、第１と第２の検出器で
異なる。 - 【請求項２】 前記第１の偏光を有する光は、前記第２の偏光を有する光と
比較して前記第１の検出器によって優先的に吸収される、請求項１に記載の装置
。 - 【請求項３】 前記第１の検出器はsub-wavelength格子構造ＳＷＳの形態を
とる、請求項１または請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 入射光の偏光状態を検出する為の装置であって、 前記入射光の一部が第１の検出器を通過して第２の検出器に進む、前記入射光
の偏光の関数でない感度で入射光を検出する第１の検出器と、 前記第１の検出器の下にあり前記第１の検出器を透過した光を検出する第２の
検出器と、を備え、前記第２の検出器は、前記装置に第２の偏光で入射する光を
、前記第２の偏光と直交する第１の偏光でそれに入射する光を検出する場合より
も大きな感度で検出する。 - 【請求項５】 前記第１の検出器は実質的に非共鳴型の検出器である、請求
項１から請求項４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項６】 前記第１の偏光を有する光は、前記第２の偏光を有する光と
実質的に同じ割合で前記第１の検出器によって吸収される、請求項１、請求項４
、または請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記第１と第２の検出器の間に偏光子を含む、請求項１から
請求項６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項８】 前記偏光子はsub-wavelength格子構造ＳＷＳである、請求項
７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記装置はモノリシックデバイス中に構成される、請求項１
から請求項８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 前記検出器は半導体検出器である、請求項１から請求項９
のいずれかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL12876499A IL128764A0 (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Polarization detector |
| IL128764 | 1999-03-01 | ||
| PCT/IL1999/000705 WO2000052763A1 (en) | 1999-03-01 | 1999-12-29 | Polarization sensitive detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002538475A true JP2002538475A (ja) | 2002-11-12 |
Family
ID=11072546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000603098A Pending JP2002538475A (ja) | 1999-03-01 | 1999-12-29 | 偏光感知検出器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1159764A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002538475A (ja) |
| AU (1) | AU1795700A (ja) |
| IL (1) | IL128764A0 (ja) |
| WO (1) | WO2000052763A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011164068A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導光検出素子 |
| JP2012154762A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線センサおよび赤外線センサアレイ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2394848B (en) * | 2002-11-02 | 2006-04-12 | Bookham Technology Plc | Optical communications apparatus |
| CN111952457B (zh) * | 2020-08-20 | 2023-04-18 | 合肥工业大学 | 一种基于异质结的圆偏振光检测器 |
| WO2022240470A1 (en) * | 2021-05-10 | 2022-11-17 | nEYE Systems, Inc. | Pseudo monostatic lidar with two-dimensional silicon photonic mems switch array |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5539206A (en) * | 1995-04-20 | 1996-07-23 | Loral Vought Systems Corporation | Enhanced quantum well infrared photodetector |
| US5767507A (en) * | 1996-07-15 | 1998-06-16 | Trustees Of Boston University | Polarization sensitive photodetectors and detector arrays |
-
1999
- 1999-03-01 IL IL12876499A patent/IL128764A0/xx unknown
- 1999-12-29 WO PCT/IL1999/000705 patent/WO2000052763A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-29 EP EP99961264A patent/EP1159764A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-29 JP JP2000603098A patent/JP2002538475A/ja active Pending
- 1999-12-29 AU AU17957/00A patent/AU1795700A/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011164068A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導光検出素子 |
| JP2012154762A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線センサおよび赤外線センサアレイ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL128764A0 (en) | 2000-01-31 |
| AU1795700A (en) | 2000-09-21 |
| WO2000052763A1 (en) | 2000-09-08 |
| EP1159764A1 (en) | 2001-12-05 |
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