JP2006019624A - 光素子とこの光素子を有する光送受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＬＤとＰＤとの間隔を短くしてもクロストークの起こりにくい構成が可能な１チップ光素子を提供する
【解決手段】 Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の表面に配設された面発光レーザ１０ａとフォトダイオード１０ｂを、Ｆｅ−ＩｎＰ基板に掘り込まれたトレンチ１２により分離すると共に、面発光レーザ１０ａとフォトダイオード１０ｂとの表面を、ＳｉＮ膜２２を介して金属膜２４で覆ったもので、面発光レーザ１０ａに供給する電気信号とフォトダイオード１０ｂから取り出される電気信号とによる電界が、金属膜２４により面発光レーザ１０ａ、フォトダイオード１０ｂそれぞれの内部に閉じ込められて、外部に漏れることはないので、面発光レーザ１０ａ、フォトダイオード１０ｂ相互間における電気信号のクロストークが除去される。
【選択図】 図２
【解決手段】 Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の表面に配設された面発光レーザ１０ａとフォトダイオード１０ｂを、Ｆｅ−ＩｎＰ基板に掘り込まれたトレンチ１２により分離すると共に、面発光レーザ１０ａとフォトダイオード１０ｂとの表面を、ＳｉＮ膜２２を介して金属膜２４で覆ったもので、面発光レーザ１０ａに供給する電気信号とフォトダイオード１０ｂから取り出される電気信号とによる電界が、金属膜２４により面発光レーザ１０ａ、フォトダイオード１０ｂそれぞれの内部に閉じ込められて、外部に漏れることはないので、面発光レーザ１０ａ、フォトダイオード１０ｂ相互間における電気信号のクロストークが除去される。
【選択図】 図２
Description
この発明は、光素子とこの光素子を有する光送受信装置に係り、特に光通信などにおいて使用され光の送受信を行う光素子とこの光素子を有し双方向光伝送を行う光送受信装置に関する。
近年、光通信のブロードバンド化が進展し、光ファイバを用いた公衆通信網の普及に伴って、安価で使用しやすい光送受信装置が益々求められている。特に各家庭にまで光ファイバ網を構築するためには安価で、しかも光ファイバと光送受信装置との接続が簡単な装置が必要とされる。
この様な光送受信装置の公知例として、簡単な構成で低コストに構成できる双方向光送受信伝送装置が開示されている。これは同一パッケージ内に発光素子と受光素子とを収納し、パッケージ開口部にホログラフィック回折格子を設け、この上にレンズを介して光ファイバを設けた光伝送装置で、レーザからの出射光はホログラフィック回折格子を透過しレンズにより光ファイバの端面上に集光され、受信時には光ファイバの端面を発した受信光ビームはレンズを経て回折格子により回折され、その１次回折光が受光素子の光検出面上に集光されるものである（例えば、特許文献１ ［００２３］〜［００２４］の記載、および図１参照）。
この様な光送受信装置の公知例として、簡単な構成で低コストに構成できる双方向光送受信伝送装置が開示されている。これは同一パッケージ内に発光素子と受光素子とを収納し、パッケージ開口部にホログラフィック回折格子を設け、この上にレンズを介して光ファイバを設けた光伝送装置で、レーザからの出射光はホログラフィック回折格子を透過しレンズにより光ファイバの端面上に集光され、受信時には光ファイバの端面を発した受信光ビームはレンズを経て回折格子により回折され、その１次回折光が受光素子の光検出面上に集光されるものである（例えば、特許文献１ ［００２３］〜［００２４］の記載、および図１参照）。
さらに、公知の技術として、双方向光伝送を行う光送受信装置において、基板の一方の面に回折格子を形成し他方の面に凸レンズと同じ作用をするレンズを形成したホログラム光学素子を有する光モジュールが開示された例がある（例えば、特許文献２ ［０００９］〜［００１３］の記載、および図１参照）。
また公知例として、光送信素子である半導体レーザと光受信素子であるフォトダイオードとをひとつのチップに一体化することにより安価でかつ光ファイバとの精度よく結合できる光送受信素子が開示されている。
この光送受信素子は半絶縁性半導体基板上に面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と金属−半導体−金属受光素子（MSM photodetector）とを、プロトン注入による分離領域を介して並置したものである。これらの面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）および受光素子に接続される光ファイバの間隔は２５０μｍ程度あるいはそれ以下である。また電気的接続はワイヤで行われている。（例えば、特許文献３ 第７欄第２８行〜第８欄第４９行、および図３〜図４参照）。
この光送受信素子は半絶縁性半導体基板上に面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と金属−半導体−金属受光素子（MSM photodetector）とを、プロトン注入による分離領域を介して並置したものである。これらの面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）および受光素子に接続される光ファイバの間隔は２５０μｍ程度あるいはそれ以下である。また電気的接続はワイヤで行われている。（例えば、特許文献３ 第７欄第２８行〜第８欄第４９行、および図３〜図４参照）。
また、公知例として同一基板上に発光素子部と受光素子部とを形成し、この発光素子部と受光素子部の間に発光素子部の接合部よりも深い溝を形成し、この溝の周辺に金属材料の反射膜を形成することにより、発光素子部から横方向に出てくる発光出力が溝に形成された反射膜により反射され受光素子部の接合周辺に入射することがなくと発光素子部と受光素子部の干渉がなくなり小型化が可能となることが開示されている。（例えば、特許文献４ 第４頁第４行〜第２０行の記載、および第３図参照）
しかしながら、従来の双方向光伝送を行う回折光学素子（Diffractive Optical Element 、以下“ＤＯＥ”と表記する。）型光送受信装置においては、半導体レーザ（以下ＬＤという）やフォトダイオード（以下ＰＤという）は個別に製造され、支持台の上に個別に実装されている。このために半導体レーザ（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）の実装誤差により位置ずれが発生し、光ファイバとＬＤやＰＤとの結合効率も低下させていた。
また、ＬＤやＰＤをそれほど小さく造れないというチップサイズ上の制限により、一定量、例えば１７５μｍ程度離して設置することが必要となる。これほどの距離はなれたＬＤとＰＤに対応させて、発信光と受信光の光軸を分離させるための光学系においては、ＰＤとＬＤとの間隔が広くなるに伴ってＤＯＥの回折角を大きくする必要があるので、回折効率が低下し、その結合効率も、例えば３０％以下という低い値になる場合もあった。
また、ＬＤやＰＤをそれほど小さく造れないというチップサイズ上の制限により、一定量、例えば１７５μｍ程度離して設置することが必要となる。これほどの距離はなれたＬＤとＰＤに対応させて、発信光と受信光の光軸を分離させるための光学系においては、ＰＤとＬＤとの間隔が広くなるに伴ってＤＯＥの回折角を大きくする必要があるので、回折効率が低下し、その結合効率も、例えば３０％以下という低い値になる場合もあった。
さらに従来の、例えば特許文献２記載のＬＤとＰＤとを一体的に形成された光素子は、ＬＤとＰＤとに対応する光ファイバの間隔は２５０μｍと距離が離れていることもあり、ＬＤとＰＤの間で単にイオン注入の分離領域を設けることにより良好な分離が可能であり、電気的接続もワイヤを用いて行われたとしても、特に支障はないようである。
しかしながら、ＤＯＥ型光送受信装置においては発信光と受信光の光軸を分離させるための光学系を使用しながら結合効率を高めるためには、ＬＤとＰＤとの間の間隔を従来の一体型素子の１／３程度まで短くしないと、結合効率が高くならない。このため従来構成の一体型光素子を数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波信号を送受信する光送受信装置にそのまま適用した場合には、ＬＤへの電気信号とＰＤからの電気信号との間でクロストークが起こりやすいという問題点があった。
しかしながら、ＤＯＥ型光送受信装置においては発信光と受信光の光軸を分離させるための光学系を使用しながら結合効率を高めるためには、ＬＤとＰＤとの間の間隔を従来の一体型素子の１／３程度まで短くしないと、結合効率が高くならない。このため従来構成の一体型光素子を数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波信号を送受信する光送受信装置にそのまま適用した場合には、ＬＤへの電気信号とＰＤからの電気信号との間でクロストークが起こりやすいという問題点があった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的はＬＤとＰＤとの間隔を短くしてもクロストークの起こりにくい構成を持った１チップ光素子を提供することである。また第２の目的は、ＬＤへの電気信号とＰＤからの電気信号との間でクロストークの起こり難くかつ光学系の結合効率の高い双方向光伝送を行う光送受信装置を提供することである。
この発明に係る光素子は、実質的に透明な半絶縁性基板と、この半絶縁性基板の表面を第１と第２の部分に区分する溝状の一つの凹部と、この凹部により区分された第１の部分の半絶縁性基板の表面上に配設された第１導電型の第１の半導体層、この第１の半導体層の上に選択的に配設された第１導電型の第１のクラッド層、この第１のクラッド層の上に配設された量子井戸構造の活性層、この活性層の上に配設された第２導電型の第２のクラッド層、この第２のクラッド層の上に配設された第２電極、及び第１の半導体層の上に選択的に配設された第１電極を有する発光素子と、凹部により区分された第２の部分の半絶縁性基板の表面上に配設された第１導電型の第２の半導体層、この第２の半導体層の上に選択的に配設された第１導電型の第３のクラッド層、この第３のクラッド層の上に配設された光吸収層、この光吸収層の上に配設された第２導電型の第４のクラッド層、この第４のクラッド層の上に配設された第４電極、及び第２の半導体層の上に選択的に配設された第３電極を有する受光素子と、第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極の表面上を除き半絶縁性半導体基板上に配設された絶縁膜と、この絶縁膜上に配設され第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極と分離された金属膜と、を備えたものである。
また、この発明に係る光送受信装置は、所定の曲率の曲面部分とこの曲面と互いに対向して配設された波長分離回折格子とを有するレンズと、このレンズの曲面部分に対向しレンズの光軸上に配設された光ファイバと、レンズの波長分離回折格子に対向し、レンズの光軸と発光素子の光軸とが合わせられた請求項４または６に記載の光素子と、を備えたものである。
この発明に係る光素子においては、発光素子と受光素子とを区分する凹部を含め、半絶縁性基板上に配設された絶縁膜を介して金属膜が配設されたので、発光素子と受光素子の間隔が狭くなっても、発光素子への電気信号と受光素子からの電気信号とによる電界が金属膜により発光素子、受光素子それぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることがないので、発光素子への電気信号と受光素子からの電気信号とのクロストークを除去することができる。
また、この発明に係る光送受信装置においては、発光素子と受光素子とを区分する凹部を含め、半絶縁性基板上に配設された絶縁膜を介して金属膜が配設された光素子を使用しているので、金属膜により発光素子への電気信号と受光素子からの電気信号とのクロストークを少なくすることができるから、発光素子と受光素子の間隔を狭くすることができ、双方向光伝送を行う光送受信装置の結合効率を高くすることができる。
以下の説明においては、光半導体装置の一例として、発光素子として半導体レーザ、受光素子としてフォトダイオードを用いた光素子とこの光素子とＤＯＥレンズとを用いた光送受信装置について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態に係る光素子の平面図、図２は図１の光素子のＩＩ−ＩＩ断面における断面図、図３は図１の光素子のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における断面図である。なお以下の各図において同じ符号は同一のものかまたは相当のものである。
図１に示された光素子１０は、発光素子としての面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：VerticalCavity Surface Emitting Laser）であるＬＤ１０ａと受光素子としてのＰＤ１０ｂとを溝状の凹部としてのトレンチ１２を介してチップの同じ表面側に並置され、１チップに配設されている。
ＬＤ１０ａは、例えば第２の電極としてのＬＤｐ側電極１４が頂部に配設された発光部２６と第１の電極としてのＬＤｎ側電極１６が配設されたＬＤｎ側電極部５６とがチップの同じ表面側に隣接して並置されている。
またＰＤ１０ｂも例えば第４の電極としてのＰＤｐ側電極１８が配設された受光部２８と第３の電極としてのＰＤｎ側電極２０が配設されたＰＤｎ側電極部５８とがチップの同じ表面側に隣接して並置されている。
図１はこの発明の一実施の形態に係る光素子の平面図、図２は図１の光素子のＩＩ−ＩＩ断面における断面図、図３は図１の光素子のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における断面図である。なお以下の各図において同じ符号は同一のものかまたは相当のものである。
図１に示された光素子１０は、発光素子としての面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：VerticalCavity Surface Emitting Laser）であるＬＤ１０ａと受光素子としてのＰＤ１０ｂとを溝状の凹部としてのトレンチ１２を介してチップの同じ表面側に並置され、１チップに配設されている。
ＬＤ１０ａは、例えば第２の電極としてのＬＤｐ側電極１４が頂部に配設された発光部２６と第１の電極としてのＬＤｎ側電極１６が配設されたＬＤｎ側電極部５６とがチップの同じ表面側に隣接して並置されている。
またＰＤ１０ｂも例えば第４の電極としてのＰＤｐ側電極１８が配設された受光部２８と第３の電極としてのＰＤｎ側電極２０が配設されたＰＤｎ側電極部５８とがチップの同じ表面側に隣接して並置されている。
ＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０を除いて、このＬＤ１０ａ、ＰＤ１０ｂおよびトレンチ１２の全面を覆って、絶縁膜としての例えばＳｉＮ膜２２が配設され、各電極間の電気的導通を防いでいる。
このＳｉＮ膜２２上にトレンチ１２をふくめてＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。ただし金属膜２４はＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０の部分は除かれ、またこれら電極とは電気的に分離されている。
この金属膜２４はこの実施の形態においては下地のＳｉＮ膜２２との結合性が良好なＴｉ膜とこのＴｉ膜の上に形成されたＡｕ膜とにより構成されている。
図２にＬＤ１０ａの発光部２６とＰＤ１０ｂの受光部２８の断面構造が示されている。半絶縁半導体基板としての透明なＦｅ−ＩｎＰ基板３０は、第１の部分としてのＬＤ側基板３０ａと第２の部分としてのＰＤ側基板３０ｂが、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。
このＳｉＮ膜２２上にトレンチ１２をふくめてＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。ただし金属膜２４はＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０の部分は除かれ、またこれら電極とは電気的に分離されている。
この金属膜２４はこの実施の形態においては下地のＳｉＮ膜２２との結合性が良好なＴｉ膜とこのＴｉ膜の上に形成されたＡｕ膜とにより構成されている。
図２にＬＤ１０ａの発光部２６とＰＤ１０ｂの受光部２８の断面構造が示されている。半絶縁半導体基板としての透明なＦｅ−ＩｎＰ基板３０は、第１の部分としてのＬＤ側基板３０ａと第２の部分としてのＰＤ側基板３０ｂが、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。
ＬＤ１０ａは、まずＬＤ側基板３０ａの表面上に多層膜反射鏡としてのＤＢＲ（Distributed Bragg Reflectors）層３２が配設されている。この実施の形態ではＤＢＲ層３２は、不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３程度（以下、ｍ×１０ｎをｍＥｎと表記する。例えば２×１０１８は２Ｅ１８と表記する。）のｎ導電型ＩｎＰ／ｎ導電型ＩｎＧａＡｓＰからなる２０ペア程度の厚みの多層反射膜が使用されている（なお以下、「ｎ導電型」を“ｎ−”、「ｐ導電型」を“ｐ−”、真性半導体を“ｉ−”と表記する）。
ＤＢＲ層３２の上に第１の半導体層としてのコンタクト層３４が配設される。コンタクト層３４は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
発光部２６におけるコンタクト層３４の上に第１クラッド層としてのｎ−クラッド層３６が配設される。ｎ−クラッド層３６は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．５μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。
ｎ−クラッド層３６の上に活性層３８が配設される。活性層３８は、不純物濃度が１Ｅ１６ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度の、実質的に真性半導体層であるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層が使用される。
ＤＢＲ層３２の上に第１の半導体層としてのコンタクト層３４が配設される。コンタクト層３４は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
発光部２６におけるコンタクト層３４の上に第１クラッド層としてのｎ−クラッド層３６が配設される。ｎ−クラッド層３６は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．５μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。
ｎ−クラッド層３６の上に活性層３８が配設される。活性層３８は、不純物濃度が１Ｅ１６ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度の、実質的に真性半導体層であるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層が使用される。
活性層３８の上に、第２クラッド層としてのｐ−クラッド層４０が配設される。ｐ−クラッド層４０は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．８５μｍ程度のｐ−ＩｎＰ層である。
ｐ−クラッド層４０の上にコンタクト層４２が配設される。コンタクト層４２は例えば不純物濃度が２Ｅ１９ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。このコンタクト層４２の上にＬＤｐ側電極１４が配設されている。
ＤＢＲ層３２としてのｎ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、コンタクト層３４としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層３６としてのｎ−ＩｎＰ層、活性層３８としてのｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ層、ｐ−クラッド層４０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層４２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層される。
ＬＤｐ側電極１４はコンタクト層４２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の上にフォトリソグラフィ技術やエッチング技術等のウエハプロセス技術を用いて形成された金属膜である。
金属膜で形成されたＬＤｐ側電極１４は反射鏡の役割も果たしており、ＬＤｐ側電極１４の反射率はＤＢＲ層３２よりも高い。従ってＬＤｐ側電極１４とＤＢＲ層３２との間を光が往復し、反射率の低いＤＢＲ層３２からＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過して光が出射される。
ｐ−クラッド層４０の上にコンタクト層４２が配設される。コンタクト層４２は例えば不純物濃度が２Ｅ１９ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。このコンタクト層４２の上にＬＤｐ側電極１４が配設されている。
ＤＢＲ層３２としてのｎ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、コンタクト層３４としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層３６としてのｎ−ＩｎＰ層、活性層３８としてのｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ層、ｐ−クラッド層４０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層４２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層される。
ＬＤｐ側電極１４はコンタクト層４２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の上にフォトリソグラフィ技術やエッチング技術等のウエハプロセス技術を用いて形成された金属膜である。
金属膜で形成されたＬＤｐ側電極１４は反射鏡の役割も果たしており、ＬＤｐ側電極１４の反射率はＤＢＲ層３２よりも高い。従ってＬＤｐ側電極１４とＤＢＲ層３２との間を光が往復し、反射率の低いＤＢＲ層３２からＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過して光が出射される。
ＰＤ１０ｂは、まずＰＤ側基板３０ｂの表面上に第２の半導体層としてのコンタクト層４４が配設される。コンタクト層４４は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓ層である。
受光部２８におけるコンタクト層４４の上に第３クラッド層としてのｎ−クラッド層４６が配設される。ｎ−クラッド層４６は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３程度で層の厚みが０．５μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。
ｎ−クラッド層４６の上に光吸収層４８が配設される。光吸収層４８は例えば不純物濃度が１Ｅ１９ｃｍ−３程度で層の厚みが１．３μｍ程度のｐ−ＩｎＧａＡｓ層である。
光吸収層４８の上に第４クラッド層としてのｐ−クラッド層５０が配設される。ｐ−クラッド層５０は例えば不純物濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１μｍ程度のｐ−ＩｎＰ層である。
ｐ−クラッド層５０の上にコンタクト層５２が配設されている。コンタクト層５２は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
受光部２８におけるコンタクト層４４の上に第３クラッド層としてのｎ−クラッド層４６が配設される。ｎ−クラッド層４６は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３〜１０Ｅ１７ｃｍ−３程度で層の厚みが０．５μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。
ｎ−クラッド層４６の上に光吸収層４８が配設される。光吸収層４８は例えば不純物濃度が１Ｅ１９ｃｍ−３程度で層の厚みが１．３μｍ程度のｐ−ＩｎＧａＡｓ層である。
光吸収層４８の上に第４クラッド層としてのｐ−クラッド層５０が配設される。ｐ−クラッド層５０は例えば不純物濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１μｍ程度のｐ−ＩｎＰ層である。
ｐ−クラッド層５０の上にコンタクト層５２が配設されている。コンタクト層５２は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
受光部２８におけるｎ−クラッド層４６、光吸収層４８、ｐ−クラッド層５０およびコンタクト層５２の周囲を取り囲んで、コンタクト層４４表面上に半絶縁半導体層、例えばＦｅ−ＩｎＰ層５４が配設されている。Ｆｅ−ＩｎＰ層５４に囲まれて露呈したコンタクト層５２の上に金属膜が形成されたＰＤｐ側電極１８が配設される。
コンタクト層４４としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層４６としてのｎ−ＩｎＰ層、光吸収層４８としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｐ−クラッド層５０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層５２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層され、ｎ−クラッド層４６としてのｎ−ＩｎＰ層、光吸収層４８としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｐ−クラッド層５０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層５２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の各層の周辺を半絶縁半導体層であるＦｅ−ＩｎＰ層５４で埋め込んだ構造になっている。
金属膜で形成されたＰＤｐ側電極１８は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０側から入射し、光吸収層４８において吸収されず、さらに透過してきた光を反射させることにより、受光感度を向上させる反射鏡の役割も担っている。
コンタクト層４４としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層４６としてのｎ−ＩｎＰ層、光吸収層４８としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｐ−クラッド層５０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層５２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層され、ｎ−クラッド層４６としてのｎ−ＩｎＰ層、光吸収層４８としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｐ−クラッド層５０としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層５２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層の各層の周辺を半絶縁半導体層であるＦｅ−ＩｎＰ層５４で埋め込んだ構造になっている。
金属膜で形成されたＰＤｐ側電極１８は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０側から入射し、光吸収層４８において吸収されず、さらに透過してきた光を反射させることにより、受光感度を向上させる反射鏡の役割も担っている。
図３にＬＤ１０ａのＬＤｎ側電極部５６とＰＤ１０ｂのＰＤｎ側電極部５８の断面構造が示されている。
ＬＤｎ側電極部５６はＦｅ−ＩｎＰ基板３０のＬＤ側基板３０ａの上に発光部２６と並置されている。ＬＤｎ側電極部５６には、発光部２６と一体的に形成されているＤＢＲ層３２とこの上に配設されたコンタクト層３４とが配設され、このコンタクト層３４の上に金属膜で形成されたＬＤｎ側電極１６が配設されている。
またＰＤｎ側電極部５８はＦｅ−ＩｎＰ基板３０のＰＤ側基板３０ｂの表面上に受光部２８と並置されて配設され、ＰＤｎ側電極部５８には受光部２８と一体的に形成されたコンタクト層４４が配設され、このコンタクト層４４の上に金属膜で形成されたＰＤｎ側電極２０が配設されている。ＰＤｎ側電極２０の周囲のコンタクト層４４の上にＦｅ−ＩｎＰ層５４が配設されている。
図４はこの発明の一実施の形態に係る光素子の実装状態を示す断面模式図である。図４における光素子の断面図は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面における断面図と同じである。
図４において、光素子１０は実装基板としての信号供給用基板６０に配設されている。光素子１０のＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０は、フリップチップ実装技術を用いることにより信号供給用基板６０に配設された回路パターン６２の表面上に半田パッド６４を介して、ジャンクションダウン（junction-down）の形式で直接に接合されている。矢印Ｌ1はＬＤ１０ａからの出射光を示し、矢印Ｌ2はＰＤ１０ｂへの受信光を示す。
光素子１０のＬＤ１０ａは信号供給用基板６０の回路パターン６２に接続されたＬＤｐ側電極１４とＬＤｎ側電極１６により電力が供給され、この供給電力により発光した光がＬＤｐ側電極１４とＤＢＲ層３２との間を往復し励起され、反射率の低いＤＢＲ層３２からＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過してレーザ光として出射される。このレーザ光はＲＦ信号により変調されており信号光として出射される。
ＬＤｎ側電極部５６はＦｅ−ＩｎＰ基板３０のＬＤ側基板３０ａの上に発光部２６と並置されている。ＬＤｎ側電極部５６には、発光部２６と一体的に形成されているＤＢＲ層３２とこの上に配設されたコンタクト層３４とが配設され、このコンタクト層３４の上に金属膜で形成されたＬＤｎ側電極１６が配設されている。
またＰＤｎ側電極部５８はＦｅ−ＩｎＰ基板３０のＰＤ側基板３０ｂの表面上に受光部２８と並置されて配設され、ＰＤｎ側電極部５８には受光部２８と一体的に形成されたコンタクト層４４が配設され、このコンタクト層４４の上に金属膜で形成されたＰＤｎ側電極２０が配設されている。ＰＤｎ側電極２０の周囲のコンタクト層４４の上にＦｅ−ＩｎＰ層５４が配設されている。
図４はこの発明の一実施の形態に係る光素子の実装状態を示す断面模式図である。図４における光素子の断面図は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面における断面図と同じである。
図４において、光素子１０は実装基板としての信号供給用基板６０に配設されている。光素子１０のＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０は、フリップチップ実装技術を用いることにより信号供給用基板６０に配設された回路パターン６２の表面上に半田パッド６４を介して、ジャンクションダウン（junction-down）の形式で直接に接合されている。矢印Ｌ1はＬＤ１０ａからの出射光を示し、矢印Ｌ2はＰＤ１０ｂへの受信光を示す。
光素子１０のＬＤ１０ａは信号供給用基板６０の回路パターン６２に接続されたＬＤｐ側電極１４とＬＤｎ側電極１６により電力が供給され、この供給電力により発光した光がＬＤｐ側電極１４とＤＢＲ層３２との間を往復し励起され、反射率の低いＤＢＲ層３２からＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過してレーザ光として出射される。このレーザ光はＲＦ信号により変調されており信号光として出射される。
一方、ＰＤ１０ｂはＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過して信号光が入射し、この入射した信号光は光吸収層４８により吸収される。光吸収層４８において吸収されずに透過してきた光はＰＤｐ側電極１８により反射され、再び光吸収層４８に到達し、光吸収層４８において吸収される。これによりＰＤ１０ｂの受光感度が向上する。光吸収層４８に吸収された光のエネルギーにより、電子−正孔対が発生し、これが電力として取り出され、信号光に対応した高周波の電気信号として取り出される。
光素子１０においては、ＬＤ１０ａが配設されたＬＤ側基板３０ａとＰＤ１０ｂが配設されたＰＤ側基板３０ｂが、半絶縁性のＦｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。このためにＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂは電気的に非導通の状態にある。
そしてこのトレンチ１２をふくめＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って、ＳｉＮ膜２２が配設され、このＳｉＮ膜２２を介して更に電極部分を除くＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。
このために従来単に半絶縁性基板にプロトン注入による分離領域を設けるだけでは十分除き得なかった、ＬＤ１０ａに供給される電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによるクロストークが、ＬＤ１０ａに供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによる電界がＬＤ１０ａ、ＰＤ１０ｂそれぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることが無くなったので、除去される。
光素子１０においては、ＬＤ１０ａが配設されたＬＤ側基板３０ａとＰＤ１０ｂが配設されたＰＤ側基板３０ｂが、半絶縁性のＦｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。このためにＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂは電気的に非導通の状態にある。
そしてこのトレンチ１２をふくめＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って、ＳｉＮ膜２２が配設され、このＳｉＮ膜２２を介して更に電極部分を除くＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。
このために従来単に半絶縁性基板にプロトン注入による分離領域を設けるだけでは十分除き得なかった、ＬＤ１０ａに供給される電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによるクロストークが、ＬＤ１０ａに供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによる電界がＬＤ１０ａ、ＰＤ１０ｂそれぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることが無くなったので、除去される。
また、信号供給用基板６０の回路パターン６２に接合された光素子１０は、光素子１０のＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０が直接回路パターン６２に接合され、電気信号を伝達するためのワイヤは備えていない。
このためワイヤを介しての接続とは異なり、空間に漏れ出す電界が発生せずＬＤ１０ａに供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号との間に発生する電気的なクロストークが除去される。
このように、光素子１０や、ＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０が信号供給用基板６０の回路パターン６２に接合された光素子１０はクロストークが除去される。このためにＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの間隔を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。
このためワイヤを介しての接続とは異なり、空間に漏れ出す電界が発生せずＬＤ１０ａに供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号との間に発生する電気的なクロストークが除去される。
このように、光素子１０や、ＬＤｐ側電極１４、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０が信号供給用基板６０の回路パターン６２に接合された光素子１０はクロストークが除去される。このためにＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの間隔を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。
変形例１
図５はこの発明の一実施の形態の変形例に係る光素子の平面図、図６は図５の光素子のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
図５および図６に示された光素子７０は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介してＦｅ−ＩｎＰ基板３０を３分割し、端部にある１つをＬＤ側基板３０ａとし他の２つをＰＤ側基板３０ｂとしたものである。光素子７０では１つのＬＤ１０ａと２つのＰＤ１０ｂとしているが、更にトレンチ１２の数を多くしてＦｅ−ＩｎＰ基板３０の分割を多くしてもかまわない。またその場合、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの個数を適宜に選択してもよい。さらに光素子７０では、ＬＤ１０ａの片側にのみＰＤ１０ｂが配置されているが、ＬＤ１０ａの両側の所定の位置に２つのＰＤ１０ｂを配置してもよい。さらにトレンチ１２の数を多くしてＦｅ−ＩｎＰ基板３０の分割を多くして、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの個数を適宜選択する場合においても、その配置は適宜選択的に行ってもよい。
光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂによって２つの受信光Ｌ2、Ｌ3を同時に受信することができる。２つのＰＤ１０ｂおよびＬＤ１０ａは、各電極を除きトレンチ１２をふくめ全面を覆って配設されたＳｉＮ膜２２で覆われ、さらに各電極を除いて金属膜２４がＳｉＮ膜２２上に配設されている。
従って光素子１０における効果に加えて、この光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂから取り出される電気信号による電界がそれぞれのＰＤ１０ｂの内部に閉じ込められて外部に漏れることはないので、この受信光Ｌ2、Ｌ3に対応した２つの電気信号の相互間でのクロストークを除去することができる。
図５はこの発明の一実施の形態の変形例に係る光素子の平面図、図６は図５の光素子のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。
図５および図６に示された光素子７０は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介してＦｅ−ＩｎＰ基板３０を３分割し、端部にある１つをＬＤ側基板３０ａとし他の２つをＰＤ側基板３０ｂとしたものである。光素子７０では１つのＬＤ１０ａと２つのＰＤ１０ｂとしているが、更にトレンチ１２の数を多くしてＦｅ−ＩｎＰ基板３０の分割を多くしてもかまわない。またその場合、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの個数を適宜に選択してもよい。さらに光素子７０では、ＬＤ１０ａの片側にのみＰＤ１０ｂが配置されているが、ＬＤ１０ａの両側の所定の位置に２つのＰＤ１０ｂを配置してもよい。さらにトレンチ１２の数を多くしてＦｅ−ＩｎＰ基板３０の分割を多くして、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂの個数を適宜選択する場合においても、その配置は適宜選択的に行ってもよい。
光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂによって２つの受信光Ｌ2、Ｌ3を同時に受信することができる。２つのＰＤ１０ｂおよびＬＤ１０ａは、各電極を除きトレンチ１２をふくめ全面を覆って配設されたＳｉＮ膜２２で覆われ、さらに各電極を除いて金属膜２４がＳｉＮ膜２２上に配設されている。
従って光素子１０における効果に加えて、この光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂから取り出される電気信号による電界がそれぞれのＰＤ１０ｂの内部に閉じ込められて外部に漏れることはないので、この受信光Ｌ2、Ｌ3に対応した２つの電気信号の相互間でのクロストークを除去することができる。
以上のように、この実施の形態１に係る光素子は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板の表面に配設された面発光レーザとフォトダイオードを、Ｆｅ−ＩｎＰ基板に掘り込まれたトレンチにより分離すると共に、面発光レーザとフォトダイオードとの表面をＳｉＮ膜を介して金属膜で覆ったもので、面発光レーザに供給する電気信号とフォトダイオードから取り出される電気信号とによる電界が面発光レーザ、フォトダイオードそれぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることはない。このために面発光レーザ、フォトダイオード相互間におけるクロストーク、複数個のフォトダイオードがトレンチを介して配設された場合においては複数の受信光に対応した電気信号相互間におけるクロストーク、が除去される。
従って面発光レーザとフォトダイオードとの間の間隔、またフォトダイオードが複数配設された場合においては、フォトダイオード間の間隔、を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。延いては、安価で、しかも光ファイバとの接続が簡単な光素子を提供することができる。
従って面発光レーザとフォトダイオードとの間の間隔、またフォトダイオードが複数配設された場合においては、フォトダイオード間の間隔、を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。延いては、安価で、しかも光ファイバとの接続が簡単な光素子を提供することができる。
なお、半導体レーザとして、電流狭窄構造を有する構成やｐ側の反射鏡に多層膜を有する構成など、またフォトダイオードとして半絶縁性半導体で埋め込んでいない構成や増幅機能を有する層構造のものを用いても同様の効果がある。
実施の形態２．
図７はこの発明の一実施の形態に係る光素子の平面図、図８は図７の光素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面における断面図、図９は図７の光素子のＩＸ−ＩＸ断面における断面図である。
この実施の形態２の光素子７５は実施の形態１における光素子１０において、面発光レーザであるＬＤ１０ａに替えて、通信用に使用されているファブリペロＬＤを使用した１チップタイプの光素子で、フォトダイオードは光素子１０におけるものと同じＰＤ１０ｂを用いている。
実施の形態２．
図７はこの発明の一実施の形態に係る光素子の平面図、図８は図７の光素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面における断面図、図９は図７の光素子のＩＸ−ＩＸ断面における断面図である。
この実施の形態２の光素子７５は実施の形態１における光素子１０において、面発光レーザであるＬＤ１０ａに替えて、通信用に使用されているファブリペロＬＤを使用した１チップタイプの光素子で、フォトダイオードは光素子１０におけるものと同じＰＤ１０ｂを用いている。
また光素子７５においては、ファブリペロＬＤとＰＤ１０ｂとを各１つずつ配置した例について説明するが、実施の形態１における変形例１のようにＦｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介してＦｅ−ＩｎＰ基板３０を複数に分割し、ファブリペロＬＤとＰＤ１０ｂとを適宜選択的に配置してもよい。
図７に示された光素子７５は、発光素子としてのリッジ型ファブリペロＬＤであるＬＤ７６とＰＤ１０ｂとがトレンチ１２を介してチップの同じ表面側に並置され、１チップに配設されている。矢印Ｌ4はＬＤ７６からの出射光を示す。
ＬＤ７６において、中央に光導波路リッジ７８（図８参照）が配設され、その両側に分離溝８２（図８参照）を介してｎ側電極パッド台８４（図８参照）とｐ側電極パッド台８８（図８参照）とが配設されている。
光導波路リッジ７８（図８参照）の頂部に光の導波方向に延在する第２の電極としてのＬＤｐ側電極８０が、またＬＤｐ側電極８０に沿ってｎ側電極パッド台８４（図８参照）の頂部に第１の電極としてのＬＤｎ側電極８６が配設されている。
さらに、ｐ側電極パッド台８８（図８参照）の頂部にＬＤｐ側電極８０と一体的に形成されたＬＤｐ側電極パッド９０が配設されている。
またＰＤ１０ｂのＰＤｐ側電極１８が配設された受光部２８とＰＤｎ側電極２０が配設されたＰＤｎ側電極部５８とがＬＤ７６のｐ側電極パッド台８８とトレンチ１２を介して隣接して並置されている。
図７に示された光素子７５は、発光素子としてのリッジ型ファブリペロＬＤであるＬＤ７６とＰＤ１０ｂとがトレンチ１２を介してチップの同じ表面側に並置され、１チップに配設されている。矢印Ｌ4はＬＤ７６からの出射光を示す。
ＬＤ７６において、中央に光導波路リッジ７８（図８参照）が配設され、その両側に分離溝８２（図８参照）を介してｎ側電極パッド台８４（図８参照）とｐ側電極パッド台８８（図８参照）とが配設されている。
光導波路リッジ７８（図８参照）の頂部に光の導波方向に延在する第２の電極としてのＬＤｐ側電極８０が、またＬＤｐ側電極８０に沿ってｎ側電極パッド台８４（図８参照）の頂部に第１の電極としてのＬＤｎ側電極８６が配設されている。
さらに、ｐ側電極パッド台８８（図８参照）の頂部にＬＤｐ側電極８０と一体的に形成されたＬＤｐ側電極パッド９０が配設されている。
またＰＤ１０ｂのＰＤｐ側電極１８が配設された受光部２８とＰＤｎ側電極２０が配設されたＰＤｎ側電極部５８とがＬＤ７６のｐ側電極パッド台８８とトレンチ１２を介して隣接して並置されている。
光導波路リッジ７８の両端面である劈開面はＬＤ７６の共振器端面７９ａ、７９ｂとなっている。
ＬＤｐ側電極８０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０を除いて、このＬＤ７６、ＰＤ１０ｂおよびトレンチ１２の全面を覆って、ＳｉＮ膜２２が配設され、各電極間の電気的導通を防いでいる。
このＳｉＮ膜２２上にトレンチ１２をふくめてＬＤ７６とＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。ただし金属膜２４はＬＤｐ側電極８０、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０の部分は除かれ、またこれら電極とは電気的に分離されている。
ＬＤｐ側電極８０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０を除いて、このＬＤ７６、ＰＤ１０ｂおよびトレンチ１２の全面を覆って、ＳｉＮ膜２２が配設され、各電極間の電気的導通を防いでいる。
このＳｉＮ膜２２上にトレンチ１２をふくめてＬＤ７６とＰＤ１０ｂとの全面を覆って金属膜２４が配設されている。ただし金属膜２４はＬＤｐ側電極８０、ＬＤｎ側電極１６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０の部分は除かれ、またこれら電極とは電気的に分離されている。
図８にＬＤ７６とＰＤ１０ｂの受光部２８の断面構造が示されている。
図８において、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０のＬＤ側基板３０ａとＰＤ側基板３０ｂが、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。ＬＤ７６は、まずＬＤ側基板３０ａの表面上に第１の半導体層としてのコンタクト層９２が配設される。コンタクト層９２は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
このコンタクト層９２の上に第１クラッド層としてのｎ−クラッド層９４が配設される。ｎ−クラッド層９４は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１．８μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。このｎ−クラッド層９４上にｎ−ＳＣＨ層９５（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructures、分離閉じ込めヘテロ構造）が配設される。このｎ−ＳＣＨ層９５は、例えば不純物濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
このｎ−ＳＣＨ層９５の上に活性層９６が配設される。活性層９６は、実質的に真性半導体である不純物濃度が１Ｅ１６ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層が使用される。
この活性層９６の上に、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層からなる層の厚みが０．１μｍ程度のアンドープのｉ−ＳＣＨ層９７が配設され、このｉ−ＳＣＨ層９７を介して第２クラッド層としてのｐ−クラッド層９８が配設される。ｐ−クラッド層９８は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１．８μｍ程度のｐ−ＩｎＰ層である。
図８において、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０のＬＤ側基板３０ａとＰＤ側基板３０ｂが、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０に掘り込まれたトレンチ１２を介して分けられている。ＬＤ７６は、まずＬＤ側基板３０ａの表面上に第１の半導体層としてのコンタクト層９２が配設される。コンタクト層９２は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
このコンタクト層９２の上に第１クラッド層としてのｎ−クラッド層９４が配設される。ｎ−クラッド層９４は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１．８μｍ程度のｎ−ＩｎＰ層である。このｎ−クラッド層９４上にｎ−ＳＣＨ層９５（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructures、分離閉じ込めヘテロ構造）が配設される。このｎ−ＳＣＨ層９５は、例えば不純物濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。
このｎ−ＳＣＨ層９５の上に活性層９６が配設される。活性層９６は、実質的に真性半導体である不純物濃度が１Ｅ１６ｃｍ−３程度で、層の厚みが０．１μｍ程度のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層が使用される。
この活性層９６の上に、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層からなる層の厚みが０．１μｍ程度のアンドープのｉ−ＳＣＨ層９７が配設され、このｉ−ＳＣＨ層９７を介して第２クラッド層としてのｐ−クラッド層９８が配設される。ｐ−クラッド層９８は例えば不純物濃度が２Ｅ１８ｃｍ−３程度で層の厚みが１．８μｍ程度のｐ−ＩｎＰ層である。
ｐ−クラッド層９８の上にコンタクト層１００が配設される。コンタクト層１００は例えば不純物濃度が２Ｅ１９ｃｍ−３程度で層の厚みが０．３μｍ程度のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層である。このコンタクト層１００の上にＬＤｐ側電極８０が配設されている。このｐ−クラッド層９８とコンタクト層１００とで光導波路リッジ７８が構成される。
ｎ側電極パッド台８４とｐ側電極パッド台８８は、光導波路リッジ７８と同じ工程で積層されたｐ−ＩｎＰ層とｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層とが光導波路リッジ７８を形成する２つの分離溝８２により光導波路リッジ７８と分離され、この分離された部分の上にＳｉＮ膜２２が配設されて形成されている。
ｎ側電極パッド台８４の頂部に配設されたＬＤｎ側電極８６はｎ側電極パッド台８４の側壁上をＳｉＮ膜２２を介してコンタクト層９２の上まで延在し、ＳｉＮ膜２２に配設された開口を介してコンタクト層９２と電気的に接続されている。
ｐ側電極パッド台８８上に配設されたＬＤｐ側電極パッド９０は分離溝８２の側壁上に延在する接続部９１を介してＬＤｐ側電極８０と電気的に接続されている。
コンタクト層９２としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層９４としてのｎ−ＩｎＰ層、活性層９６としてのｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ層、ｐ−クラッド層９８としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層１００としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層され、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等のウエハプロセス技術を用いてリッジ型ファブリペロＬＤであるＬＤ７６が形成される。
ｎ側電極パッド台８４とｐ側電極パッド台８８は、光導波路リッジ７８と同じ工程で積層されたｐ−ＩｎＰ層とｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層とが光導波路リッジ７８を形成する２つの分離溝８２により光導波路リッジ７８と分離され、この分離された部分の上にＳｉＮ膜２２が配設されて形成されている。
ｎ側電極パッド台８４の頂部に配設されたＬＤｎ側電極８６はｎ側電極パッド台８４の側壁上をＳｉＮ膜２２を介してコンタクト層９２の上まで延在し、ＳｉＮ膜２２に配設された開口を介してコンタクト層９２と電気的に接続されている。
ｐ側電極パッド台８８上に配設されたＬＤｐ側電極パッド９０は分離溝８２の側壁上に延在する接続部９１を介してＬＤｐ側電極８０と電気的に接続されている。
コンタクト層９２としてのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｎ−クラッド層９４としてのｎ−ＩｎＰ層、活性層９６としてのｉ−ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ層、ｐ−クラッド層９８としてのｐ−ＩｎＰ層、コンタクト層１００としてのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３０の上に例えばＭＯＣＶＤなどにより積層され、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等のウエハプロセス技術を用いてリッジ型ファブリペロＬＤであるＬＤ７６が形成される。
図８におけるＰＤ１０ｂの構成は、実施の形態１の図２において示された構成と同じである。
図９にＬＤ７６とＰＤ１０ｂのＰＤｎ側電極部５８の断面構造が示されている。ＬＤ７６の断面構造は図８に示されたＬＤ７６の断面構造と同じであり、ＰＤ１０ｂのＰＤｎ側電極部５８の断面構造は実施の形態１の図３において示された構成と同じである。
図１０はこの発明の一実施の形態に係る光素子の実装状態を示す一部透過斜視図である。
図１０おいて、ＬＤ７６の出射光Ｌ4は光導波路リッジ７８の光導波方向から実質的に直交する方向に光の方向を転換させる光学部品としての例えば反射鏡１０４である。反射鏡１０４に替えてプリズムを用いてもよい。
光素子７５は信号供給用基板６０に配設されている。光素子７５のＬＤｐ側電極パッド９０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０は、フリップチップ実装技術を用いることによりジャンクションダウン（junction-down）の形式で信号供給用基板６０に配設された回路パターン６２の表面上に半田パッド６４を介して、直接に接合されている。矢印Ｌ4はＬＤ７６からの出射光を示し、矢印Ｌ2はＰＤ１０ｂへの受信光を示す。
図９にＬＤ７６とＰＤ１０ｂのＰＤｎ側電極部５８の断面構造が示されている。ＬＤ７６の断面構造は図８に示されたＬＤ７６の断面構造と同じであり、ＰＤ１０ｂのＰＤｎ側電極部５８の断面構造は実施の形態１の図３において示された構成と同じである。
図１０はこの発明の一実施の形態に係る光素子の実装状態を示す一部透過斜視図である。
図１０おいて、ＬＤ７６の出射光Ｌ4は光導波路リッジ７８の光導波方向から実質的に直交する方向に光の方向を転換させる光学部品としての例えば反射鏡１０４である。反射鏡１０４に替えてプリズムを用いてもよい。
光素子７５は信号供給用基板６０に配設されている。光素子７５のＬＤｐ側電極パッド９０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０は、フリップチップ実装技術を用いることによりジャンクションダウン（junction-down）の形式で信号供給用基板６０に配設された回路パターン６２の表面上に半田パッド６４を介して、直接に接合されている。矢印Ｌ4はＬＤ７６からの出射光を示し、矢印Ｌ2はＰＤ１０ｂへの受信光を示す。
光素子７５においては、信号供給用基板６０の回路パターン６２に直接に接続されたＬＤｐ側電極パッド９０とＬＤｎ側電極８６を介してＬＤ７６に電力が供給される。この供給された電力により発光した光が、光導波路リッジ７８の両端面を含む劈開面の共振器端面７９ａと共振器端面７９ｂとの間を往復して励起され、これらの共振器端面７９ａ、７９ｂからレーザ光として出射される。このレーザ光はＲＦ信号により変調されており信号光として出射される。
この出射光Ｌ4はＬＤ７６から出射した後に反射鏡１０４に直角に、すなわち受信光Ｌ2と並行する方向に曲げられる。一方受信光Ｌ2はＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過してＰＤ１０ｂにより受光され、電気信号として取り出される。
光素子７５においては、光素子１０と同様に半絶縁半導体基板のＦｅ−ＩｎＰ基板３０上に配設されたＬＤ７６とＰＤ１０ｂはトレンチ１２により分離されていることもあり、電気的に非導通の状態にある。
この出射光Ｌ4はＬＤ７６から出射した後に反射鏡１０４に直角に、すなわち受信光Ｌ2と並行する方向に曲げられる。一方受信光Ｌ2はＦｅ−ＩｎＰ基板３０を透過してＰＤ１０ｂにより受光され、電気信号として取り出される。
光素子７５においては、光素子１０と同様に半絶縁半導体基板のＦｅ−ＩｎＰ基板３０上に配設されたＬＤ７６とＰＤ１０ｂはトレンチ１２により分離されていることもあり、電気的に非導通の状態にある。
さらにこのトレンチ１２をふくめＬＤ７６とＰＤ１０ｂとの全面を覆って、金属膜２４が配設されている。従来単に半絶縁性基板にプロトン注入による分離領域を設けるだけでは十分除き得なかったＬＤ７６に供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによるクロストークは、ＬＤ７６に供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号とによる電界が、ＳｉＮ膜２２上に配設された金属膜２４によりＬＤ７６、ＰＤ１０ｂそれぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることはない。このためにＬＤ７６への電気信号とＰＤ１０ｂからの電気信号との相互間におけるクロストークは除去される。
光素子１０と同様に信号供給用基板６０の回路パターン６２に接合された光素子７５はＬＤｐ側電極パッド９０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０が半田パッド６４を介して直接回路パターン６２に接合され、電気信号を伝達するためのワイヤは備えていない。
このためワイヤを介しての接続とは異なり、空間に漏れ出す電界が発生せずＬＤ７６に供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号との間に発生する電気的なクロストークが除去される。
このように、光素子７５や信号供給用基板６０の回路パターン６２に直接に接合された光素子７５においては、クロストークが除去されるために、ＬＤ７６とＰＤ１０ｂの間隔を狭くしてもクロストークが除去された１チップタイプの光素子を構成することができる。
光素子１０と同様に信号供給用基板６０の回路パターン６２に接合された光素子７５はＬＤｐ側電極パッド９０、ＬＤｎ側電極８６、ＰＤｐ側電極１８およびＰＤｎ側電極２０が半田パッド６４を介して直接回路パターン６２に接合され、電気信号を伝達するためのワイヤは備えていない。
このためワイヤを介しての接続とは異なり、空間に漏れ出す電界が発生せずＬＤ７６に供給する電気信号とＰＤ１０ｂから取り出される電気信号との間に発生する電気的なクロストークが除去される。
このように、光素子７５や信号供給用基板６０の回路パターン６２に直接に接合された光素子７５においては、クロストークが除去されるために、ＬＤ７６とＰＤ１０ｂの間隔を狭くしてもクロストークが除去された１チップタイプの光素子を構成することができる。
以上のように、この実施の形態２に係る光素子は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板の表面に配設されたファブリペロＬＤとフォトダイオードを、Ｆｅ−ＩｎＰ基板に掘り込まれたトレンチにより分離すると共に、ファブリペロＬＤとフォトダイオードとの表面をＳｉＮ膜を介して金属膜で覆ったもので、ファブリペロＬＤに供給する電気信号とフォトダイオードから取り出される電気信号とによる電界が金属膜によりファブリペロＬＤ、フォトダイオードそれぞれの内部に閉じ込められて外部に漏れることはないので、ファブリペロＬＤ、フォトダイオード相互間におけるクロストークが除去される。
このためにファブリペロＬＤとフォトダイオードとの間の間隔を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。延いては、安価で、しかも光ファイバとの接続が簡単な光素子を提供することができる。
なおこの実施の形態２においては、一例としてファブリペロＬＤを用いて説明したが、ＤＦＢ−ＬＤにおいても同様の効果を奏する。
このためにファブリペロＬＤとフォトダイオードとの間の間隔を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を構成することができる。延いては、安価で、しかも光ファイバとの接続が簡単な光素子を提供することができる。
なおこの実施の形態２においては、一例としてファブリペロＬＤを用いて説明したが、ＤＦＢ−ＬＤにおいても同様の効果を奏する。
実施の形態３．
この実施の形態の説明においては、実施の形態１に記載した面発光ＬＤを用いて説明するが、実施の形態２において説明したファブリペロ型の光素子でも同様に構成することができる。
図１１はこの発明の一実施の形態に係る光送受信装置の断面模式図である。
図１１において、光送受信モジュール１１０は双方向伝送を行うＤＯＥ型の光送受信モジュールである。光送受信モジュール１１０は光素子を封止したパッケージ１１２とＤＯＥレンズ１１４を備えた鏡筒１１６と光ファイバ１１８を備えた光ファイバ保持具１２０から構成されている。
パッケージ１１２の台座１１２ａには信号供給用基板６０とこの上にフリップチップ実装技術により表面実装された光素子１０が配設されている。信号供給用基板６０と光素子１０との実装方法は実施の形態１において説明したフリップチップ実装である。
信号供給用基板６０と光素子１０とは、上端面にガラス窓１１２ｂを備えた金属製のパッケージ本体１１２ｃと台座１１２ａとにより封止される。
ＤＯＥレンズ１１４は一方の面が所定の曲率を有する曲面部分としてのレンズ面１１４ａで、このレンズ面と互いに対向する端面には波長分離回折格子としての回折格子１１４ｂが配設されている。この回折格子１１４ｂは断面が鋸歯状であって鋸歯を構成する一辺がレンズの光軸に平行でもう一辺がレンズの光軸と所定の角度で傾いた形状をしている。
この実施の形態の説明においては、実施の形態１に記載した面発光ＬＤを用いて説明するが、実施の形態２において説明したファブリペロ型の光素子でも同様に構成することができる。
図１１はこの発明の一実施の形態に係る光送受信装置の断面模式図である。
図１１において、光送受信モジュール１１０は双方向伝送を行うＤＯＥ型の光送受信モジュールである。光送受信モジュール１１０は光素子を封止したパッケージ１１２とＤＯＥレンズ１１４を備えた鏡筒１１６と光ファイバ１１８を備えた光ファイバ保持具１２０から構成されている。
パッケージ１１２の台座１１２ａには信号供給用基板６０とこの上にフリップチップ実装技術により表面実装された光素子１０が配設されている。信号供給用基板６０と光素子１０との実装方法は実施の形態１において説明したフリップチップ実装である。
信号供給用基板６０と光素子１０とは、上端面にガラス窓１１２ｂを備えた金属製のパッケージ本体１１２ｃと台座１１２ａとにより封止される。
ＤＯＥレンズ１１４は一方の面が所定の曲率を有する曲面部分としてのレンズ面１１４ａで、このレンズ面と互いに対向する端面には波長分離回折格子としての回折格子１１４ｂが配設されている。この回折格子１１４ｂは断面が鋸歯状であって鋸歯を構成する一辺がレンズの光軸に平行でもう一辺がレンズの光軸と所定の角度で傾いた形状をしている。
ＤＯＥレンズ１１４は、回折格子１１４ｂをパッケージ１１２のガラス窓１１２ｂに対向させて、鏡筒１１６とパッケージ１１２との間に保持される。
光ファイバ１１８を備えた光ファイバ保持具１２０は光ファイバ１１８の光軸とＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａの光軸と光素子１０のＬＤ１０ａの光軸とが一致するように調整され鏡筒１１６と固定される。
光素子１０のＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1はガラス窓１１２ｂを介してパッケージ１１２の外側に配設されたＤＯＥレンズ１１４に伝播される。この実施の形態ではＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1の波長は１．３μｍで、回折格子１１４ｂはこの１．３μｍの光は透過するように形成されている。この回折格子１１４ｂを透過した信号光Ｌ1はＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａにより光ファイバ１１８の端面において結像するように屈折され、光ファイバ１１８に入射する。
一方、この実施の形態における受信光Ｌ2の波長は１．５５μｍに設定されており、回折格子１１４ｂはこの受信光Ｌ2が回折するように形成されている。
光ファイバ１１８から送られてきた受信光Ｌ2はＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａにより屈折された後、回折格子１１４ｂにより回折され、光軸が傾き光素子１０のＰＤ１０ｂに入射する。波長合分波方法として誘電体多層膜フィルターを証する方法もあるが、光送受信モジュール１１０においてはＤＯＥレンズ１１４を使用しているので、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとを１つのパッケージ内に配置でき、１枚のＤＯＥレンズ１１４で光の送受信結合ができるため、安価で小形に構成することができる。
光ファイバ１１８を備えた光ファイバ保持具１２０は光ファイバ１１８の光軸とＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａの光軸と光素子１０のＬＤ１０ａの光軸とが一致するように調整され鏡筒１１６と固定される。
光素子１０のＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1はガラス窓１１２ｂを介してパッケージ１１２の外側に配設されたＤＯＥレンズ１１４に伝播される。この実施の形態ではＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1の波長は１．３μｍで、回折格子１１４ｂはこの１．３μｍの光は透過するように形成されている。この回折格子１１４ｂを透過した信号光Ｌ1はＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａにより光ファイバ１１８の端面において結像するように屈折され、光ファイバ１１８に入射する。
一方、この実施の形態における受信光Ｌ2の波長は１．５５μｍに設定されており、回折格子１１４ｂはこの受信光Ｌ2が回折するように形成されている。
光ファイバ１１８から送られてきた受信光Ｌ2はＤＯＥレンズ１１４のレンズ面１１４ａにより屈折された後、回折格子１１４ｂにより回折され、光軸が傾き光素子１０のＰＤ１０ｂに入射する。波長合分波方法として誘電体多層膜フィルターを証する方法もあるが、光送受信モジュール１１０においてはＤＯＥレンズ１１４を使用しているので、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとを１つのパッケージ内に配置でき、１枚のＤＯＥレンズ１１４で光の送受信結合ができるため、安価で小形に構成することができる。
例えばＤＯＥレンズ１１４の材料としてＳｉ（屈折率 ３．４５）を用い、回折格子１１４ｂを７段の段数で形成し、回折格子１１４ｂの鋸歯の高さを２．６μｍと設定した場合、波長１．３μｍの光の０次回折光、つまり透過光の回折効率は１００％近くになり、波長１．５５μｍの光に対する１次回折光の回折効率は９０％と非常に高い回折効率を得ることができる。
ＤＯＥレンズ１１４を使用する場合にＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1が光ファイバ１１８に結合する結合効率、あるいは光ファイバ１１８からの受信光Ｌ2がＰＤ１０ｂと結合する結合効率は、レンズによる結合効率と回折効率との積になる。
回折効率は回折格子のピッチが小さくなると低下し、波長が１．５５μｍの光の場合には設計上の要請から、回折格子１１４ｂのピッチを最小値として２０μｍとするのが１つの限界値である。
ＤＯＥレンズ１１４を使用する場合にＬＤ１０ａから出射された信号光Ｌ1が光ファイバ１１８に結合する結合効率、あるいは光ファイバ１１８からの受信光Ｌ2がＰＤ１０ｂと結合する結合効率は、レンズによる結合効率と回折効率との積になる。
回折効率は回折格子のピッチが小さくなると低下し、波長が１．５５μｍの光の場合には設計上の要請から、回折格子１１４ｂのピッチを最小値として２０μｍとするのが１つの限界値である。
回折格子１１４ｂのピッチを２０μｍしたとき、波長が１．５５μｍの光の回折角は、ｓｉｎ−１（１．５５／２０）＝４．４°となる。光素子１０の受光面と回折格子１１４ｂとの距離を１ｍｍと設定すると、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとの間隔は７７μｍと非常に近接した状態になる。
従来の構成ではＬＤとＰＤとの間隔は７７μｍと非常に近接した状態になると電気的なクロストークが発生し、このクロストークを除去するためにＬＤとＰＤとの間隔を規定する回折角を大きくすると回折効率が低下することになったが、この実施の形態の光送受信モジュール１１０においては、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとを近接させても電気的なクロストークを除去できる光素子を使用しているので、結合効率の高い双方向光送信用の光送受信モジュールを構成することができる。
また、結合効率が高い光学系を用いることができ、光学設計の自由度も高くすることができる。
従来の構成ではＬＤとＰＤとの間隔は７７μｍと非常に近接した状態になると電気的なクロストークが発生し、このクロストークを除去するためにＬＤとＰＤとの間隔を規定する回折角を大きくすると回折効率が低下することになったが、この実施の形態の光送受信モジュール１１０においては、ＬＤ１０ａとＰＤ１０ｂとを近接させても電気的なクロストークを除去できる光素子を使用しているので、結合効率の高い双方向光送信用の光送受信モジュールを構成することができる。
また、結合効率が高い光学系を用いることができ、光学設計の自由度も高くすることができる。
変形例２
図１２はこの発明の一実施の形態の変形例に係る光送受信装置の断面模式図である。
図１２に示された光送受信モジュール１３０の基本構成は、光送受信モジュール１１０の構成と同じであるが、光送受信モジュール１３０が光送受信モジュール１１０と異なる点は、光送受信モジュール１１０においては光素子１０が使用されているのに対して、光送受信モジュール１３０においては光素子７０が使用されていることである。
このように光素子７０は２つのＰＤ１０ｂによって２つの受信光Ｌ2、Ｌ3を受信することができる。従って光ファイバ１１８により２種類の異なる波長の信号光Ｌ2、Ｌ3が伝播される場合に、この異なる２種類の信号光Ｌ2、Ｌ3を同時に受信することができる。
例えば、光ファイバ１１８により波長１．５μｍの光Ｌ2と波長１．６μｍＬ3とが送られてきたときに、これらの光は回折格子１１４ｂにより回折されるが、波長により回折角が異なるために、これらの光は異なる位置に焦点を結ぶ。
そして、光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂから取り出される電気信号による電界がそれぞれのＰＤ１０ｂの内部に閉じ込められて外部に漏れることはないので、この受信光Ｌ2、Ｌ3に対応した２つの電気信号の間でのクロストークを除去することができ、近接する２つのＰＤ１０ｂでＲＦ信号をクロストークなしに受信することができる。
図１２はこの発明の一実施の形態の変形例に係る光送受信装置の断面模式図である。
図１２に示された光送受信モジュール１３０の基本構成は、光送受信モジュール１１０の構成と同じであるが、光送受信モジュール１３０が光送受信モジュール１１０と異なる点は、光送受信モジュール１１０においては光素子１０が使用されているのに対して、光送受信モジュール１３０においては光素子７０が使用されていることである。
このように光素子７０は２つのＰＤ１０ｂによって２つの受信光Ｌ2、Ｌ3を受信することができる。従って光ファイバ１１８により２種類の異なる波長の信号光Ｌ2、Ｌ3が伝播される場合に、この異なる２種類の信号光Ｌ2、Ｌ3を同時に受信することができる。
例えば、光ファイバ１１８により波長１．５μｍの光Ｌ2と波長１．６μｍＬ3とが送られてきたときに、これらの光は回折格子１１４ｂにより回折されるが、波長により回折角が異なるために、これらの光は異なる位置に焦点を結ぶ。
そして、光素子７０においては、２つのＰＤ１０ｂから取り出される電気信号による電界がそれぞれのＰＤ１０ｂの内部に閉じ込められて外部に漏れることはないので、この受信光Ｌ2、Ｌ3に対応した２つの電気信号の間でのクロストークを除去することができ、近接する２つのＰＤ１０ｂでＲＦ信号をクロストークなしに受信することができる。
以上のようにこの実施の形態の光送受信モジュールにおいては、実施の形態１に記載した光素子１０を使用することにより、面発光レーザとフォトダイオードとの間の間隔、またフォトダイオードが複数配設された場合においては、フォトダイオード間の間隔、を狭くしてもクロストークがない１チップタイプの光素子を使用しているので、受信光の回折光における回折角を小さくすることができる。このために、高い回折効率を得ることができると共に結合効率の高い双方向光送信用の光送受信モジュールを構成することができる。また光学設計の自由度も高くすることができる。
延いては、安価で、効率の高い双方向の光送受信装置を提供することができる。
なお、光送受信モジュール１３０ではＰＤ１０ｂが２つのものについて説明したが、この構成に限るものではなく、実施の形態１の変形例１に示したように多様な構成を有する光素子を適用することができる。
延いては、安価で、効率の高い双方向の光送受信装置を提供することができる。
なお、光送受信モジュール１３０ではＰＤ１０ｂが２つのものについて説明したが、この構成に限るものではなく、実施の形態１の変形例１に示したように多様な構成を有する光素子を適用することができる。
以上のように、この発明に係る光素子およびこの光素子を有する光送受信装置は、光通信などにおける安価で光ファイバとの接続が簡単な双方向の光送受信装置に適している。
３０ Ｆｅ−ＩｎＰ基板、 １２ トレンチ、 ３４ コンタクト層、 ３６ ｎ−クラッド層、 ３８ 活性層、 ４０ ｐ−クラッド層、 １４ ＬＤｐ側電極、 １６ ＬＤｎ側電極、 １０ａ ＬＤ、 ４４ コンタクト層、 ４６ ｎ−クラッド層、 ４８ 光吸収層、 ５０ ｐ−クラッド層、 １８ ＰＤｐ側電極、 ２０ ＰＤｎ側電極、 １０ｂ ＰＤ、 ２２ ＳｉＮ膜、 ２４ 金属膜、 ３２ ＤＢＲ層、 ６２ 回路パターン、 ６０ 信号供給用基板、 ６４ 半田パッド、 ７９ａ，７９ｂ 共振器端面、 １０４ 反射鏡、 １１４ａ レンズ面、 １１４ｂ 回折格子１１４ｂ、 １１４ ＤＯＥレンズ、 １１８ 光ファイバ。
Claims (7)
- 実質的に透明な半絶縁性基板と、
この半絶縁性基板の表面を第１と第２の部分に区分する溝状の一つの凹部と、
この凹部により区分された第１の部分の半絶縁性基板の表面上に配設された第１導電型の第１の半導体層、この第１の半導体層の上に選択的に配設された第１導電型の第１のクラッド層、この第１のクラッド層の上に配設された量子井戸構造の活性層、この活性層の上に配設された第２導電型の第２のクラッド層、この第２のクラッド層の上に配設された第２電極、及び上記第１の半導体層の上に選択的に配設された第１電極を有する発光素子と、
上記凹部により区分された第２の部分の半絶縁性基板の表面上に配設された第１導電型の第２の半導体層、この第２の半導体層の上に選択的に配設された第１導電型の第３のクラッド層、この第３のクラッド層の上に配設された光吸収層、この光吸収層の上に配設された第２導電型の第４のクラッド層、この第４のクラッド層の上に配設された第４電極、及び上記第２の半導体層の上に選択的に配設された第３電極を有する受光素子と、
上記第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極の表面上を除き半絶縁性半導体基板上に配設された絶縁膜と、
この絶縁膜上に配設され上記第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極と分離された金属膜と、
を備えた光素子。 - 半絶縁性基板の第２の部分をさらに選択的に区分する溝状の一つまたは複数の凹部と、
この凹部により区分された一つまたは複数の部分であって、受光素子が配設されていない半絶縁性基板上に、第１導電型の第２の半導体層、この第２の半導体層の上に選択的に配設された第１導電型の第３のクラッド層、この第３のクラッド層の上に配設された光吸収層、この光吸収層の上に配設された第２導電型の第４のクラッド層、この第４のクラッド層の上に配設された第４電極、及び上記第２の半導体層の上に選択的に配設された第３電極を有する受光素子がさらに配設されたことを特徴とする請求項１記載の光素子。 - 発光素子の第２電極が金属膜で構成されるとともに、この第２電極の裏面と互いに対向する多層膜反射鏡が第１の半導体層と半絶縁性基板との間にさらに配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光素子。
- 表面に回路パターンを有した実装基板をさらに備えるとともに、実装基板の回路パターンに半田を介して第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極が配設されたことを特徴とする請求項３記載の光素子。
- 発光素子の第１の半導体層、第１のクラッド層、活性層、および第２のクラッド層の共通端面であって互いに対向する２つの共通端面が共振器端面として構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光素子。
- 表面に回路パターンを有しこの回路パターンに半田を介して第１電極、第２電極、第３電極、および第４電極が配設された実装基板と、共振器端面の一方に前置され共振器端面からの出射光を実質直角に曲げる光学部品とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の光素子。
- 所定の曲率の曲面部分とこの曲面と互いに対向して配設された波長分離回折格子とを有するレンズと、
このレンズの曲面部分に対向し上記レンズの光軸上に配設された光ファイバと、
上記レンズの波長分離回折格子に対向し、上記レンズの光軸と発光素子の光軸とが合わせられた請求項４または６に記載の光素子と、を備えた光送受信装置。
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| JP2004197932A JP2006019624A (ja) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | 光素子とこの光素子を有する光送受信装置 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100882720B1 (ko) | 2007-08-30 | 2009-02-06 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2009231804A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Kyocera Corp | 受発光一体型素子アレイおよびセンサ装置 |
| US7626321B1 (en) | 2008-06-03 | 2009-12-01 | Tech Patent Licensing, Llc | Spring coil shunt for light string socket |
| WO2013176201A1 (ja) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | 株式会社村田製作所 | 垂直共振面発光レーザ |
| EP3731354A4 (en) * | 2017-12-22 | 2021-05-26 | Sony Corporation | LIGHT EMITTING ELEMENT |
| CN115088150A (zh) * | 2020-02-19 | 2022-09-20 | 索尼半导体解决方案公司 | 发光装置及其制造方法 |
-
2004
- 2004-07-05 JP JP2004197932A patent/JP2006019624A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100882720B1 (ko) | 2007-08-30 | 2009-02-06 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2009231804A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Kyocera Corp | 受発光一体型素子アレイおよびセンサ装置 |
| US7626321B1 (en) | 2008-06-03 | 2009-12-01 | Tech Patent Licensing, Llc | Spring coil shunt for light string socket |
| WO2013176201A1 (ja) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | 株式会社村田製作所 | 垂直共振面発光レーザ |
| EP3731354A4 (en) * | 2017-12-22 | 2021-05-26 | Sony Corporation | LIGHT EMITTING ELEMENT |
| CN115088150A (zh) * | 2020-02-19 | 2022-09-20 | 索尼半导体解决方案公司 | 发光装置及其制造方法 |
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