JP2009224371A - 端面入射型受光素子、その光結合方法及び光結合構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si基板上に、入射光を吸収して光電変換する光吸収層を含む受光導波路54が形成され、かつ受光導波路54は、光が入射される端面である入射端面65に対してSi基板と平行な方向から光を入射して用いる端面入射型受光素子64であって、入射光は、入射端面65に対して所定の入射角iをもって入射され、かつ受光導波路54の側壁が、入射角i及び受光導波路54の等価屈折率に応じて定まる導波光ビーム59の導波方向に対して平行である。
【選択図】図1
Description
また、図19は、図15に示した光結合構造の動作を示す図であるが、説明に必要な部分のみを示し、他は省略している。
端面入射型受光素子24の入射端面における反射の悪影響を避けるために、平面型光導波路26のコア層3は、入射端面に対して垂直ではなく、図19に示すように入射角iをもって入射させている。
そして、図2に示すように、本発明に係る光結合構造は、上記の端面入射型受光素子64の入射端面65に対して、平面基板上に形成された平面型光導波路66を介して入射光を導くことを特徴とする。
このような構成とすることにより、光が入射端面に対して垂直でなく、ある入射角をもって入射した場合でも、導波光ビームが受光導波路の側壁にぶつかることなく導波し、光吸収層によって吸収されるため光の損失が少ない。
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。
図3〜図6に、端面入射型素子と平面型光導波路との光結合構造の一例を示す。図3は、光結合構造の平面図である。図4は、図3中の破線B−B’における断面図である。図5は、図3中の破線C−C’における断面図である。図6は、図3中の破線D−D’における断面図である。また、図7は、端面入射型受光素子24を実装する前の状態を示す平面図であり、図3に対応する部分を示している。さらに、図8は、図3に示した光結合構造の動作を示す図であるが、説明に必要な部分のみを示し、他は省略している。
ここで、図6に示すように、平面型光導波路26のコア層3と端面入射型受光素子24の光吸収層10とがレンズ系を介することなく、端面を突き合わせる形で光結合されており、平面型光導波路26のコア層3に沿って導波してきた光を、端面入射型受光奏し24の光吸収層10で光電変換し、Si基板1上に形成された電極16及び電極5から電気信号が取り出される。
これにより、高いパワーの光が入射する場合でも、水平方向に光のパワーが分散され、入射端面が劣化・破壊されにくい。
なお、図8においてはAR膜15を省略しているが、入射角i、屈折角rは、AR膜15の屈折率、膜厚には影響を受けない。
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。
図9に、本実施形態に係る光結合構造を示す。図中に破線で示される受光導波路14’は、その側壁の角度が第1の実施形態における受光導波路14とは異なっている。第1の実施形態においては、受光導波路14の側壁は導波光ビーム19と並行であったが、本実施形態においては受光導波路14の側壁は、光が導波するに従って導波光ビーム19の中心と側壁とがより離れていく角度で形成されている。この他の構成については第1の実施形態と同様である。
本発明を好適に実施した第3の実施形態について説明する。
図10に、本実施形態に係る光結合構造を示す。第1の実施形態においては、平面型光導波路26のコア層3の幅が、端面入射型受光素子24に近づくほど広くなっていたが、本実施形態においてはコア層3の幅は広くならず一定である。この他の構成については第1の実施形態と同様である。
本発明を好適に実施した第4の実施形態について説明する。
図11、図12に本実施形態に係る光結合構造を示す。図11は、光結合構造の平面図である。図12は、図11中の破線B−B’における断面図である。
端面入射型受光素子24を実装する領域17Aに、台座20、アライメントマーカ21が形成されている点が第1の実施形態と相違する。また、図示してはいないが、端面入射型受光素子24の素子表面にもアライメントマーカが形成されており、さらにその位置の真下(実装時には真上)の領域のn電極13が除去されている。この他の構成については第1の実施形態と同様である。
本発明を好適に実施した第5の実施形態について説明する。
図13に、本実施形態に係る光結合構造を示す。本実施形態においては、平面型光導波路26の形状が第1の実施形態と相違する。すなわち、第1の実施形態においては、コア層3は幅が広がると同時に曲がって導波路となっていたのに対し、本実施形態においては、まず幅が広がり、その後幅が広いまま曲がって導波路となっている。この他の構成については第1の実施形態と同様である。
上記以外の点に関して、第1の実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
本発明を好適に実施した第6の実施形態について説明する。
図14に、本実施形態に係る光結合構造に適用される端面入射型受光素子の構成を示す。第1の実施形態においては端面入射型受光素子24は、受光素子のタイプとしてPinフォトダイオードであったのに対し、本実施形態においてはアバランシェフォトダイオードを用いている点が相違する。すなわち、図14に示すように、本実施形態においては、i−InGaAs光吸収層10とn−InP層11との間に、p−InAlAs電界緩和層22とI−InAlAs倍増層23とが挿入されており、アバランシェフォトダイオードとして、光電変換で得られた電気信号を倍増する作用を有している。この他の構成については第1の実施形態と同様である。
上記以外の点に関して、第1の実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
例えば、上記各実施形態においては、受光導波路の両側の側壁が、受光導波路内を伝播する導波光ビームの進行方向と平行か、あるいは光が伝播するにしたがって、より離れていく角度で形成されている例を示したが、両側の側壁が、そのように形成されている場合に限らず、少なくとも一方の側壁が導波光ビームの進行方向と平行か、あるいは光が伝播するにしたがって、より離れていく角度で形成されていれば同様の効果が得られる。さらにこれらの条件が満たされるならば、受光導波路の形状として、上記各実施形態において示したような平行四辺形、あるいは台形以外の形状であっても同様の効果が得られる。
2A 下部SiOクラッド層
2B 上部SiOクラッド層
3 コア層
4 SiO絶縁膜
5 電極
6 融着材
7 p電極
8 パッシベーション膜
9 p−InP層
10 i−InGaAs光吸収層
11 n−InP層
12 n−InP基板
13 n電極
14、54 受光導波路
15 AR膜
16 電極
17A 端面入射型受光素子を実装する領域
17B 端面入射型受光素子の実装位置
18 ボンディングワイヤ
19、59 導波光ビーム
20 台座
21 アラインメントマーカー
22 p−InAlAs電界緩和層
23 i−InAlAs増倍層
24、64 端面入射型受光素子
25、65 入射端面
26、66 平面型光導波路
27 導波光ビームが側壁にぶつかる領域
Claims (18)
- 半導体基板上に、メサ型導波路状に加工され、且つ入射光を吸収して光電変換する光吸収層を含む受光導波路が少なくとも形成され、かつ前記受光導波路は、光が入射される端面である入射端面に対して前記半導体基板と平行な方向から光を入射して用いる端面入射型受光素子であって、
前記入射光は、前記入射端面に対して所定の入射角をもって入射され、かつ前記受光導波路の少なくとも一方の側壁が、前記入射角及び前記受光導波路の等価屈折率に応じて定まる光の導波方向に対して平行であるか、又は光の導波方向下流側ほど導波光ビームの中心と前記側壁とが離れる角度をもって形成されたことを特徴とする端面入射型受光素子。 - 前記光吸収層での光電変換によって発生したキャリアを倍増する倍増層を有するアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする請求項1記載の端面入射型受光素子。
- 請求項1又は2記載の端面入射型受光素子の入射端面に対して、平面基板上に形成された平面型光導波路を介して入射光を導いたことを特徴とする光結合構造。
- 前記平面型光導波路の光を出射する端面である出射端面と、前記端面入射型受光素子の前記入射端面とが突き合わされて光学的に結合されたことを特徴とする請求項3記載の光結合構造。
- 前記平面型光導波路のコア層のストライプ方向が、前記出射端面と垂直ではないことを特徴とする請求項4記載の光結合構造。
- 前記平面型光導波路のコア層の水平方向の幅が、前記出射端面に近づくほど広いことを特徴とする請求項4又は5記載の光結合構造。
- 前記平面型光導波路のコア層の水平方向の幅の中心を結ぶ線が、前記出射端面に対して垂直ではないことを特徴とする請求項6記載の光結合構造。
- 前記出射端面における前記平面型光導波路のコア層の水平方向の幅が、前記端面入射型受光素子の前記受光導波路の水平方向の幅と等しいことを特徴とする請求項4から7のいずれか1項記載の光結合構造。
- 前記平面基板に、前記端面入射型受光素子を実装するための実装領域を有し、
前記実装領域には、実装時に前記端面入射型受光素子の表面又はその表面上に形成された素子側基準面を押し当てて高さ方向の位置決めをするための高さ基準面が形成されていることを特徴とする請求項3から8のいずれか1項記載の光結合構造。 - 前記端面入射型受光素子上に素子側アライメントマーカを、前記端面入射型受光素子を実装するための領域上に実装領域側アライメントマーカをそれぞれ有することを特徴とする請求項3から9のいずれか1項記載の光結合構造。
- 請求項1又は2記載の端面入射型受光素子の入射端面に対して、平面基板上に形成された平面型光導波路を介して入射光を導くことを特徴とする光結合方法。
- 前記平面型光導波路の光を出射する端面である出射端面と、前記端面入射型受光素子の前記入射端面とを突き合わせて光学的に結合することを特徴とする請求項11記載の光結合方法。
- コア層のストライプ方向が前記出射端面と垂直ではない前記平面型光導波路を介して、前記端面入射型受光素子の入射端面に対して入射光を導くことを特徴とする請求項12記載の光結合方法。
- 前記出射端面に近づくほどコア層の水平方向の幅が広い前記平面型光導波路を介して、前記端面入射型受光素子の入射端面に対して入射光を導くことを特徴とする請求項12又は13記載の光結合方法。
- コア層の水平方向の幅の中心を結ぶ線が、前記出射端面に対して垂直ではない前記平面型光導波路を介して、前記端面入射型受光素子の入射端面に対して入射光を導くことを特徴とする請求項14記載の光結合方法。
- 前記出射端面における前記平面型光導波路のコア層の水平方向の幅が、前記端面入射型受光素子の前記受光導波路の水平方向の幅と等しいことを特徴とする請求項12から15のいずれか1項記載の光結合方法。
- 前記平面基板上の前記端面入射型受光素子を実装する領域内に高さ基準面を形成し、前記端面入射型受光素子の表面、あるいはその表面上に形成した素子側基準面を前記高さ基準面に対して押し当てることで実装時の高さ方向の位置決めをなすことを特徴とする請求項11から16のいずれか1項記載の光結合方法。
- 前記端面入射型受光素子上に素子側アラインメントマーカーを形成し、さらに、前記端面入射型受光素子を実装する領域上に、実装領域側アラインメントマーカーを形成し、
前記素子側アラインメントマーカーと、前記実装領域側アラインメントマーカーとの相対位置関係をモニターすることによって、前記端面入射型受光素子の実装時の水平面内の位置決めをなすことを特徴とする請求項11から17のいずれか1項記載の光結合方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107403848A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-11-28 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种背照式级联倍增雪崩光电二极管 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0560952A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Nec Corp | 光半導体装置 |
JPH06505363A (ja) * | 1991-02-01 | 1994-06-16 | ベル コミュニケーションズ リサーチ インコーポレーテッド | 歪み量子井戸を用いた偏波依存型および偏波変化型光電気素子 |
JPH09223805A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体導波路型受光器 |
JP2000035522A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光素子及び光部品 |
JP2000162455A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Sharp Corp | 双方向光通信モジュール及びそれを用いた光通信装置 |
JP2000214345A (ja) * | 1999-01-20 | 2000-08-04 | Sharp Corp | 光通信デバイスおよび双方向光通信装置 |
JP2000353818A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Nec Corp | 導波路型受光素子 |
JP2001127333A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
JP2002357732A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Hitachi Cable Ltd | 光導波路回路 |
JP2003207664A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光回路 |
JP2004111762A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Fujitsu Quantum Devices Ltd | 半導体受光装置 |
JP2004126128A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光モジュール |
-
2008
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06505363A (ja) * | 1991-02-01 | 1994-06-16 | ベル コミュニケーションズ リサーチ インコーポレーテッド | 歪み量子井戸を用いた偏波依存型および偏波変化型光電気素子 |
JPH0560952A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Nec Corp | 光半導体装置 |
JPH09223805A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体導波路型受光器 |
JP2000035522A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光素子及び光部品 |
JP2000162455A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Sharp Corp | 双方向光通信モジュール及びそれを用いた光通信装置 |
JP2000214345A (ja) * | 1999-01-20 | 2000-08-04 | Sharp Corp | 光通信デバイスおよび双方向光通信装置 |
JP2000353818A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Nec Corp | 導波路型受光素子 |
JP2001127333A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
JP2002357732A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Hitachi Cable Ltd | 光導波路回路 |
JP2003207664A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光回路 |
JP2004111762A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Fujitsu Quantum Devices Ltd | 半導体受光装置 |
JP2004126128A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光モジュール |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107403848A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-11-28 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种背照式级联倍增雪崩光电二极管 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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