JP2014203895A - Photodiode - Google Patents

Photodiode Download PDF

Info

Publication number
JP2014203895A
JP2014203895A JP2013077208A JP2013077208A JP2014203895A JP 2014203895 A JP2014203895 A JP 2014203895A JP 2013077208 A JP2013077208 A JP 2013077208A JP 2013077208 A JP2013077208 A JP 2013077208A JP 2014203895 A JP2014203895 A JP 2014203895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
photodiode
light
signal
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013077208A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
柴田 泰夫
Yasuo Shibata
泰夫 柴田
宏泰 馬渡
Hiroyasu Motai
宏泰 馬渡
英一 山田
Hidekazu Yamada
英一 山田
菊池 順裕
Nobuhiro Kikuchi
順裕 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2013077208A priority Critical patent/JP2014203895A/en
Publication of JP2014203895A publication Critical patent/JP2014203895A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photodiode capable of improving photosensitivity without increasing an element size.SOLUTION: A photodiode 100 includes: a connection waveguide 101 for introducing signal light to the photodiode; and a light absorption region 102, connected to the connection waveguide 101, and having a circumferential part formed so as to circulate the signal light in a circumferential direction.

Description

本発明は、信号光の強度をモニタするためのフォトダイオード(PD)に関する。   The present invention relates to a photodiode (PD) for monitoring the intensity of signal light.

WDM光通信システムの大容量化を実現するには、1波長あたりの伝送レートを上げることが有用である。例えば、変調方式を変えることなく光伝送路に送出するシンボルレートを上げた場合には、許容残留分散量がシンボルレートの2乗に反比例するため、光伝送路の波長分散耐力が低下するという問題があった。また、この場合には、電気信号処理を高速に実行することが必要になるため、アナログ電気部品のコストが増加するという問題もあった。   In order to increase the capacity of a WDM optical communication system, it is useful to increase the transmission rate per wavelength. For example, when the symbol rate transmitted to the optical transmission line is increased without changing the modulation method, the allowable residual dispersion amount is inversely proportional to the square of the symbol rate, so that the chromatic dispersion tolerance of the optical transmission line decreases. was there. Further, in this case, since it is necessary to execute electric signal processing at a high speed, there is a problem that the cost of the analog electric component increases.

かかる問題を回避するため、近年では、シンボルレートを上げることなく、1シンボルあたりの信号多重度を上げることで、システムの大容量化を実現するための研究が盛んに行われている。この信号多重度を上げる方式として、例えば、1シンボルに2ビット(多重度2)を割り当てることで伝送容量を2倍にするQPSK方式、1シンボルに4ビット(多重度4)を割り当てることで伝送容量を4倍にする16QAM方式、16APSK方式等の多値変調方式が知られている。   In order to avoid such a problem, in recent years, research has been actively conducted to increase the capacity of a system by increasing the signal multiplicity per symbol without increasing the symbol rate. As a method for increasing the signal multiplicity, for example, a QPSK method that doubles the transmission capacity by allocating 2 bits (multiplicity 2) to one symbol, and transmission by allocating 4 bits (multiplicity 4) to 1 symbol. Multi-level modulation schemes such as 16QAM scheme and 16APSK scheme for quadrupling the capacity are known.

通常は一般に、このような多値変調方式を採用する場合、光変調器としてI/Q変調器が用いられる。I/Q変調器は、直交変調器とも呼ばれ、直交する光電界成分(Iチャンネル、Qチャンネル)を独立して生成することができる変調器である。このI/Q変調器は、マッハツェンダー(MZ:Mach−Zehnder)変調器を並列接続して形成される特殊な構成となっている。   In general, when such a multilevel modulation method is adopted, an I / Q modulator is used as an optical modulator. The I / Q modulator is also called a quadrature modulator, and is a modulator that can independently generate orthogonal optical electric field components (I channel and Q channel). This I / Q modulator has a special configuration formed by connecting Mach-Zehnder (MZ) modulators in parallel.

例えば、QPSK変調を実行する場合には、MZ変調器を2個並列に接続したDual Parallel MZ変調器(DPMZM:Dual Parallel Mach−Zehnder Modulator)が用いられる。例えば、16QAM変調を実行する場合には、DPMZMを電気多値信号で駆動する方式が用いられる。   For example, when executing QPSK modulation, a dual parallel MZ modulator (DPMZM: Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator) in which two MZ modulators are connected in parallel is used. For example, when performing 16QAM modulation, a method of driving DPMZM with an electrical multilevel signal is used.

図6は、従来のDPMZM600の構成を示した模式図である。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional DPMZM600.

図6において、DPMZM600は、入力導波路601と、光分岐回路602と、接続導波路603a,603bと、マッハツェンダー変調器610a,610bと、位相調整領域部607a,607bと、光合流回路608と、出力導波路609とを備える。   In FIG. 6, a DPMZM 600 includes an input waveguide 601, an optical branch circuit 602, connection waveguides 603a and 603b, Mach-Zehnder modulators 610a and 610b, phase adjustment region portions 607a and 607b, and an optical confluence circuit 608. And an output waveguide 609.

マッハツェンダー変調器610aは、光分岐回路604a、位相変調器605a,605bおよび光合流回路606aを有する。マッハツェンダー変調器610bは、光分岐回路604b、位相変調器605c,605dおよび光合流回路606bを有する。   The Mach-Zehnder modulator 610a includes an optical branching circuit 604a, phase modulators 605a and 605b, and an optical combining circuit 606a. The Mach-Zehnder modulator 610b includes an optical branch circuit 604b, phase modulators 605c and 605d, and an optical merge circuit 606b.

図6では、2つのマッハツェンダー変調器610a,610bは並列に配置されている。そして、マッハツェンダー変調器610a,610bは、アームの一部に組み込まれている。つまり、親マッハツェンダー干渉計が形成されている。一般に、このような構成を、Dual Parallel MZ Modulator(DPMZM)と呼ぶ。   In FIG. 6, two Mach-Zehnder modulators 610a and 610b are arranged in parallel. The Mach-Zehnder modulators 610a and 610b are incorporated in a part of the arm. That is, a parent Mach-Zehnder interferometer is formed. In general, such a configuration is referred to as a Dual Parallel MZ Modulator (DPMZM).

このDPMZM600では、信号光は、まず入力導波路601から入射し、光分岐回路602により2分岐され、接続導波路603a,603bを介してマッハツェンダー変調器610a,610bに導かれる。マッハツェンダー変調器610a,610bはともにプッシュプル駆動で動作する。   In the DPMZM 600, the signal light first enters from the input waveguide 601 and is branched into two by the optical branch circuit 602, and is guided to the Mach-Zehnder modulators 610a and 610b via the connection waveguides 603a and 603b. Both the Mach-Zehnder modulators 610a and 610b operate by push-pull drive.

マッハツェンダー変調器610a,610bで変調された信号光は、各位相調整領域607a,607bに入射し、位相関係を調整された後、光合流回路608で合流され、出力導波路609から出力される。この場合の位相調整領域607a,607bでは、光合流回路608で合流された際の両信号光の位相差がπ/2となるように位相が相対的に調整される。   The signal light modulated by the Mach-Zehnder modulators 610a and 610b is incident on the phase adjustment regions 607a and 607b, and after the phase relationship is adjusted, the signal light is combined by the optical combining circuit 608 and output from the output waveguide 609. . In the phase adjustment areas 607a and 607b in this case, the phases are relatively adjusted so that the phase difference between both signal lights when combined by the optical combining circuit 608 is π / 2.

次に、光多値変調として、例えば4値のQPSK変調を例にとり、コンスタレーション(constellation)について図6および図7を参照して説明する。   Next, constellation will be described with reference to FIGS. 6 and 7 by taking, for example, quaternary QPSK modulation as an example of optical multilevel modulation.

図7は、光変調器のコンスタレーションを説明するための図であって、(a)はプッシュプル駆動のマッハツェンダー変調器610aにより変調された光電界の軌跡、(b)はDPMZMのコンスタレーションを示している。   7A and 7B are diagrams for explaining the constellation of the optical modulator, in which FIG. 7A is a locus of an optical electric field modulated by the push-pull drive Mach-Zehnder modulator 610a, and FIG. 7B is a constellation of DPMZM. Is shown.

マッハツェンダー変調器610aでは、位相変調器605a,605bは、差動信号により駆動する。位相変調器の場合、信号光は、強度が一定で位相角が印加電圧に応じて変化する。例えば、QPSK信号の場合を考えると、電気信号は、振幅が半波長電圧Vπの2値信号となる。そのため、位相変調器605aから出射される信号光の電界は、図7(a)に示す半円の上半分をトレースする形で、I点とI点との間を電気信号に応じて往復する。 In the Mach-Zehnder modulator 610a, the phase modulators 605a and 605b are driven by differential signals. In the case of a phase modulator, the signal light has a constant intensity and the phase angle changes according to the applied voltage. For example, considering the case of a QPSK signal, the electrical signal is a binary signal having an amplitude of half-wave voltage . Therefore, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 605a traces the upper half of the semicircle shown in FIG. 7A according to the electric signal between the I 0 point and the I 1 point. Make a round trip.

一方、位相変調器605bについて考えると、マッハツェンダー変調器610aは、プッシュプル駆動するため、位相変調器605bは、位相変調器605aの差動信号で駆動することになる。したがって、位相変調器605bから出射される信号光の電界は、図7(a)に示した半円の下半分をトレースする形で、I点とI点との間を電気信号に応じて往復する。 On the other hand, considering the phase modulator 605b, since the Mach-Zehnder modulator 610a is driven by push-pull, the phase modulator 605b is driven by the differential signal of the phase modulator 605a. Therefore, the electric field of the signal light emitted from the phase modulator 605b in the form of tracing the lower half of the semi-circular as shown in FIG. 7 (a), the response to an electrical signal between the 0 point and the I 1 point I Go back and forth.

光合流回路606aから出力される信号光の電界は、位相変調器605a,605bからの出力の合成となるため、図7(a)において、原点0を通り直線状に、I点とI点との間を電気信号に応じて往復する。 Since the electric field of the signal light output from the optical converging circuit 606a is a combination of the outputs from the phase modulators 605a and 605b, in FIG. 7A, in a straight line passing through the origin 0, the points I 0 and I 1 It reciprocates between points according to the electric signal.

マッハツェンダー変調器610bについても同様に差動信号によりプッシュプル駆動するため、出力信号のトレースは、原点0を通る直線となる。2つのマッハツェンダー変調器610a,610bから出力された信号光は、各位相調整領域607a,607bにおいて、互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整され、光合流回路608により足し合わされる。したがって、マッハツェンダー変調器610aから出力された信号光の電界のトレースと、マッハツェンダー変調器610bから出力された信号光の電界のトレースとは、直交する形で足し合わされることになる。したがって、出力導波路609から出力される信号光の最終的なコンスタレーションは、図7(b)に示されるような互いに90度ずつ角度の異なる4つの点となる。これが4値変調であるQPSKのコンスタレーションである。なお、互いの相対的な位相差がπ/2となるように調整されて光合流回路608により足し合わされる場合には、原理損失は3dBとなる。   Similarly, since the Mach-Zehnder modulator 610b is also driven by a pull-pull drive using a differential signal, the output signal trace is a straight line passing through the origin 0. The signal lights output from the two Mach-Zehnder modulators 610 a and 610 b are adjusted so that the relative phase difference between them is π / 2 in each phase adjustment region 607 a and 607 b, and added by the optical combining circuit 608. Combined. Therefore, the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 610a and the trace of the electric field of the signal light output from the Mach-Zehnder modulator 610b are added in an orthogonal manner. Therefore, the final constellation of the signal light output from the output waveguide 609 is four points that are 90 degrees apart from each other as shown in FIG. 7B. This is a QPSK constellation that is quaternary modulation. When the relative phase difference is adjusted to be π / 2 and added by the optical combining circuit 608, the principle loss is 3 dB.

上記のような動作を行うためには、マッハツェンダー変調器610a、610bの動作点またはバイアス点、さらには、光合流回路608により足し合わす際の相対的な位相差が、π/2となるように精密に調整されていなければならず、そのためには光出力の一部を取り出してモニタする必要がある。例えば、半導体材料を用いた変調器の場合、動作状態をモニタするためのモニタフォトダイオード(モニタPD)を変調器と同一基板上にモノリシック集積することが可能である(例えば、非特許文献1)。   In order to perform the operation as described above, the operation point or bias point of the Mach-Zehnder modulators 610a and 610b, and the relative phase difference when they are added by the optical converging circuit 608 are π / 2. Therefore, it is necessary to take out a part of the light output and monitor it. For example, in the case of a modulator using a semiconductor material, a monitor photodiode (monitor PD) for monitoring an operation state can be monolithically integrated on the same substrate as the modulator (for example, Non-Patent Document 1). .

図8は非特許文献1におけるパワーモニタPD付きマッハツェンダー変調器800の構成を模式化した図である。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of a Mach-Zehnder modulator 800 with a power monitor PD in Non-Patent Document 1.

図8において、マッハツェンダー変調器800は、入力導波路801と、光分岐回路802と、接続導波路803a,803bと、位相変調器804a,804bと、接続導波路805a,805bと、光合流回路806と、出力導波路807と、モニタPD808とを備える。   In FIG. 8, a Mach-Zehnder modulator 800 includes an input waveguide 801, an optical branch circuit 802, connection waveguides 803a and 803b, phase modulators 804a and 804b, connection waveguides 805a and 805b, and an optical confluence circuit. 806, an output waveguide 807, and a monitor PD 808.

このマッハツェンダー変調器800は、図6に示したマッハツェンダー変調器610aに、モニタPD808を付加したものと考えることができる。一方、図6のものと異なり、マッハツェンダー変調器800の光合流回路806は、2入力2出力の合流回路となっている。   The Mach-Zehnder modulator 800 can be considered as a monitor PD 808 added to the Mach-Zehnder modulator 610a shown in FIG. On the other hand, unlike the one shown in FIG. 6, the optical merge circuit 806 of the Mach-Zehnder modulator 800 is a 2-input 2-output merge circuit.

2入力2出力の合流回路を利用したマッハツェンダー変調器の場合、主信号が出力されるポートと、主信号と強度の反転した信号が出力されるポートとを構成することが可能となるため、主信号と、強度の反転した信号とは、モニタPD808に接続してモニタすることにより、主信号の状態を推測することが可能となる。   In the case of a Mach-Zehnder modulator using a 2-input 2-output junction circuit, it is possible to configure a port from which a main signal is output and a port from which a signal having an intensity inverted from that of the main signal is output. The main signal and the inverted signal are connected to the monitor PD 808 and monitored, so that the state of the main signal can be estimated.

モニタPD808は、導波路のコアまたはクラッドの一部に伝搬光を吸収する層を有しており、導波路の形状は直線形状となっている。   The monitor PD 808 has a layer that absorbs propagating light in a part of the core or clad of the waveguide, and the waveguide has a linear shape.

M. G. Boudreau、外4名、“An Integrated Waveguide Detector for Power Control in an InP Mach-Zehnder Modulator based 10 Gb/s Transmitter”、IPRM (International Conference on Indium Phosphide and Related Materials) 2006, WP23M. G. Boudreau, 4 others, “An Integrated Waveguide Detector for Power Control in an InP Mach-Zehnder Modulator based 10 Gb / s Transmitter”, IPRM (International Conference on Indium Phosphide and Related Materials) 2006, WP23

非特許文献1に記載のマッハツェンダー変調器は、直線状の導波路を備えるため、モニタPDの受光感度を上げるには、導波路長を長くする必要があった。そのため、素子サイズが大きくなるという問題があった。   Since the Mach-Zehnder modulator described in Non-Patent Document 1 includes a linear waveguide, it is necessary to increase the waveguide length in order to increase the light receiving sensitivity of the monitor PD. Therefore, there has been a problem that the element size becomes large.

本発明は、このような状況下においてなされたものであり、素子サイズを大きくせずに受光感度を良くすることができるフォトダイオードを提供することを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a photodiode capable of improving the light receiving sensitivity without increasing the element size.

上記の課題を解決するためのフォトダイオードは、前記フォトダイオードに信号光を導くための導波路と、前記導波路に接続され、前記信号光を円周方向に周回させるように形成された円周部を有する光吸収領域部とを含む。   A photodiode for solving the above-described problems includes a waveguide for guiding signal light to the photodiode, and a circumference connected to the waveguide and configured to circulate the signal light in a circumferential direction. A light absorption region portion having a portion.

ここで、前記導波路は、前記円周部の接線方向と一致するように前記光吸収領域部と接続するようにしてもよい。   Here, the waveguide may be connected to the light absorption region portion so as to coincide with a tangential direction of the circumferential portion.

前記円周部は、円状またはドーナツ状としてもよい。   The circumferential portion may be circular or donut shaped.

前記フォトダイオードは、導波路型光デバイスに集積されており、前記光信号は、前記導波路型光デバイスの入力光または出力光としてもよい。   The photodiode may be integrated in a waveguide type optical device, and the optical signal may be input light or output light of the waveguide type optical device.

本発明のフォトダイオードによれば、素子サイズを大きくせずに受光感度を良くすることができる。   According to the photodiode of the present invention, the light receiving sensitivity can be improved without increasing the element size.

第1実施形態に係るフォトダイオードの構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structural example of the photodiode which concerns on 1st Embodiment. 図1のフォトダイオードのA−A’における断面構造の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure at A-A ′ of the photodiode of FIG. 1. 第2実施形態に係るフォトダイオードの構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structural example of the photodiode which concerns on 2nd Embodiment. 図3のフォトダイオードのB−B’における断面構造の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the cross-section in B-B 'of the photodiode of FIG. 第2実施形態の変形例において、図3のB−B’における断面構造の一例を説明するための図である。In the modification of 2nd Embodiment, it is a figure for demonstrating an example of the cross-section in B-B 'of FIG. 従来のDPMZMの構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of conventional DPMZM. 従来の光変調器のコンスタレーションを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the constellation of the conventional optical modulator. 非特許文献1のマッハツェンダー変調器の構成を示した模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a Mach-Zehnder modulator of Non-Patent Document 1. FIG.

<第1実施形態>
以下、本発明のフォトダイオードの一実施形態を図面を参照して説明する。この実施形態のフォトダイオードは、例えば集積型モニタフォトダイオードである。
<First Embodiment>
Hereinafter, an embodiment of a photodiode of the present invention will be described with reference to the drawings. The photodiode of this embodiment is, for example, an integrated monitor photodiode.

図1は、第1実施形態に係るフォトダイオードの構成例を示した模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a photodiode according to the first embodiment.

図1に示すフォトダイオード100は、接続導波路(導波路)101と、PD102とを備える。   A photodiode 100 shown in FIG. 1 includes a connection waveguide (waveguide) 101 and a PD 102.

この実施形態のPD102は、接続導波路101に接続され、信号光を円周方向に周回させるように形成された例えば円形の円周部を有する光吸収領域部である。PD102は、例えば、入力光または出力光のモニタとして使用することができる。   The PD 102 of this embodiment is a light absorption region portion that is connected to the connection waveguide 101 and has, for example, a circular circumferential portion formed so as to circulate signal light in the circumferential direction. For example, the PD 102 can be used as a monitor for input light or output light.

図1において、接続導波路101とPD102との接続部103では、接続導波路101が、PD102の円周部の接線方向と一致するようにPD102と接続されている。これにより、信号光は、PD102の円周部の円周方向に伝播することとなり、結果として、フォトダイオード100の導波路長が長くなる。   In FIG. 1, in the connection portion 103 between the connection waveguide 101 and the PD 102, the connection waveguide 101 is connected to the PD 102 so as to coincide with the tangential direction of the circumferential portion of the PD 102. As a result, the signal light propagates in the circumferential direction of the circumferential portion of the PD 102, and as a result, the waveguide length of the photodiode 100 increases.

図2は図1におけるA−A’における断面構造の一例を示した図である。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure taken along line A-A ′ in FIG. 1.

図2において、フォトダイオード100は、n−InP基板201、光吸収層202、上部p−InPクラッド203、上部電極204および下部電極205を備える。   2, the photodiode 100 includes an n-InP substrate 201, a light absorption layer 202, an upper p-InP clad 203, an upper electrode 204, and a lower electrode 205.

n−InP基板201は、導波路の下部クラッドを構成するようになっている。光吸収層202は、InGaAsP井戸層およびInP障壁層を有するノンドープ多重量子井戸構造からなる導波路コア層を兼ね備える。   The n-InP substrate 201 constitutes the lower clad of the waveguide. The light absorption layer 202 also has a waveguide core layer having a non-doped multiple quantum well structure having an InGaAsP well layer and an InP barrier layer.

このフォトダイオード100では、接続導波路101から光吸収領域を有する円形のPD102に入射した信号光は、円形の円周部の円周に沿って、PD102の光吸収層202を周回することになる。これにより、信号光は、円周部の円周の長さ以上の距離を伝搬することが可能となり、したがって光の吸収効率が高くなる。   In this photodiode 100, the signal light incident on the circular PD 102 having the light absorption region from the connection waveguide 101 circulates around the light absorption layer 202 of the PD 102 along the circumference of the circular circumferential portion. . As a result, the signal light can propagate a distance that is equal to or greater than the circumference of the circumference, and thus the light absorption efficiency is increased.

また、信号光がPD102の素子内部を周回することにより、導波路コア層において、吸収係数が小さくなる材料系を用いた場合でも、非特許文献1の直線導波路構造の場合のように導波路長を長くするためにPD102の素子サイズを大きくする必要がない。仮に、非特許文献1の直線導波路構造の場合、導波路長を長くすると、(導波路幅)×(導波路長さ)で定義される導波路の面積が増加してしまう。しかしながら、本実施形態のフォトダイオード100の場合は、PD102の素子サイズを変更する必要がないので、PD102の円周部の円の面積が増加することがない。そのため、PD102の素子容量の増加が防げ、また吸収効率が向上する。   Further, even when a material system in which the absorption coefficient is reduced in the waveguide core layer by circulating the signal light inside the element of the PD 102, the waveguide is as in the case of the linear waveguide structure of Non-Patent Document 1. It is not necessary to increase the element size of the PD 102 in order to increase the length. In the case of the straight waveguide structure of Non-Patent Document 1, if the waveguide length is increased, the area of the waveguide defined by (waveguide width) × (waveguide length) increases. However, in the case of the photodiode 100 of the present embodiment, it is not necessary to change the element size of the PD 102, so that the area of the circle in the circumferential portion of the PD 102 does not increase. Therefore, an increase in the element capacity of the PD 102 can be prevented and the absorption efficiency can be improved.

本実施形態のフォトダイオード100は、構成が簡単で、低コスト、かつ作製が容易である。さらにフォトダイオード100は、高感度・低容量で高速動作可能である。   The photodiode 100 of this embodiment has a simple configuration, low cost, and easy manufacture. Furthermore, the photodiode 100 can operate at high speed with high sensitivity and low capacitance.

<第2実施形態>
第2実施形態に係るフォトダイオード300は、PDの形状をドーナツ状にした点が第1実施形態のものと異なる。
Second Embodiment
The photodiode 300 according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in that the shape of the PD is a donut shape.

図3は、本実施形態に係るフォトダイオード300の構成例を示した模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the photodiode 300 according to the present embodiment.

図3において、フォトダイオード100は、接続導波路301と、PD302とを備える。   In FIG. 3, the photodiode 100 includes a connection waveguide 301 and a PD 302.

この実施形態のPD302は、接続導波路301に接続され、信号光を円周方向に周回させるように形成された例えばドーナツ状の円周部を有する光吸収領域部である。PD302は、例えば、入力光または出力光のモニタとして使用することができる。   The PD 302 of this embodiment is a light absorption region portion that is connected to the connection waveguide 301 and has, for example, a donut-shaped circumferential portion that is formed to circulate signal light in the circumferential direction. For example, the PD 302 can be used as a monitor for input light or output light.

図3において、接続導波路301とPD302との接続部303では、接続導波路301が、PD302のドーナツ状の円周部の接線方向と一致するようにPD302と接続されている。これにより、信号光は、PD302のドーナツ状の円周部(リング導波路)の円周方向に伝播することとなり、結果として、フォトダイオード300の導波路長が長くなる。   In FIG. 3, in the connection portion 303 between the connection waveguide 301 and the PD 302, the connection waveguide 301 is connected to the PD 302 so as to coincide with the tangential direction of the donut-shaped circumferential portion of the PD 302. As a result, the signal light propagates in the circumferential direction of the donut-shaped circumferential portion (ring waveguide) of the PD 302, and as a result, the waveguide length of the photodiode 300 increases.

図4は図3におけるB−B’における断面構造の一例を示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure taken along B-B ′ in FIG. 3.

図4において、フォトダイオード300は、n−InP基板401、光吸収層402、上部p−InPクラッド403、上部電極404および下部電極405を備える。   4, the photodiode 300 includes an n-InP substrate 401, a light absorption layer 402, an upper p-InP clad 403, an upper electrode 404, and a lower electrode 405.

n−InP基板401は、導波路の下部クラッドを構成するようになっている。光吸収層402は、InGaAsP井戸層およびInP障壁層を有するノンドープ多重量子井戸構造からなる導波路コア層を兼ね備える。   The n-InP substrate 401 constitutes the lower clad of the waveguide. The light absorption layer 402 also has a waveguide core layer having a non-doped multiple quantum well structure having an InGaAsP well layer and an InP barrier layer.

図4において、PD302のリング導波路が形成されるドーナツ状の導波路の外周側側壁は、導波路コア層よりも深くエッチングされたいわゆるハイメサ型構造となっている。また、PD302のドーナツ状の導波路内側の側壁は、上部クラッド層404の途中までエッチングされ、コア層上に上部クラッド層404が一部残ったいわゆるリッジ型構造となっている。   In FIG. 4, the outer peripheral side wall of the donut-shaped waveguide in which the ring waveguide of the PD 302 is formed has a so-called high mesa structure etched deeper than the waveguide core layer. Further, the side wall inside the donut-shaped waveguide of the PD 302 has a so-called ridge structure in which the upper cladding layer 404 is partially left on the core layer by being etched partway through the upper cladding layer 404.

このフォトダイオード300の動作は、第1実施形態のものとほぼ同様である。すなわち、接続導波路101から光吸収領域を有するドーナツ状のPD302に入射した信号光は、ドーナツ状の円周部の円周に沿って、PD302の光吸収層302を周回することになる。これにより、信号光は、PD302の円周部の円周の長さ以上の距離を伝搬することとなり、光の吸収効率が高くなる。これにより、このフォトダイオード300についても、第1実施形態のものと同様の作用および効果を得る。   The operation of the photodiode 300 is substantially the same as that of the first embodiment. That is, the signal light that has entered the donut-shaped PD 302 having the light absorption region from the connection waveguide 101 circulates around the light absorption layer 302 of the PD 302 along the circumference of the donut-shaped circumferential portion. As a result, the signal light propagates a distance longer than the circumference of the circumference of the PD 302, and the light absorption efficiency is increased. Thereby, also about this photodiode 300, the effect | action and effect similar to the thing of 1st Embodiment are acquired.

なお、上記各実施形態の変更例について説明する。   In addition, the example of a change of each said embodiment is demonstrated.

(変形例1)
PD102,302を構成する導波路構造は、信号光が伝播可能な導波路構造であれば、例えば、埋め込み構造、リッジ構造、ハイメサ構造等としてもよい。このようにしても、上述した実施形態のPD102,302と同様の効果を得ることができる。
(Modification 1)
The waveguide structure constituting the PDs 102 and 302 may be, for example, a buried structure, a ridge structure, a high mesa structure, or the like as long as it is a waveguide structure through which signal light can propagate. Even if it does in this way, the effect similar to PD102,302 of embodiment mentioned above can be acquired.

(変形例2)
図4に示したPD301は、例えば図5に示すような構成としてもよい。図5は、図3のB−B’における断面構造の一例を説明するための図である。
(Modification 2)
The PD 301 shown in FIG. 4 may be configured as shown in FIG. 5, for example. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure taken along the line BB ′ of FIG.

図5において、変形例2のフォトダイオード300Aでは、n−InP基板501、光吸収層502、上部p−InPクラッド503、上部電極504および下部電極505を備える。   5, the photodiode 300 </ b> A of Modification 2 includes an n-InP substrate 501, a light absorption layer 502, an upper p-InP cladding 503, an upper electrode 504, and a lower electrode 505.

n−InP基板501は、導波路の下部クラッドを構成するようになっている。光吸収層502は、InGaAsP井戸層およびInP障壁層を有するノンドープ多重量子井戸構造からなる導波路コア層を兼ね備える。   The n-InP substrate 501 constitutes the lower clad of the waveguide. The light absorption layer 502 also has a waveguide core layer having a non-doped multiple quantum well structure having an InGaAsP well layer and an InP barrier layer.

図5において、導波路の両側側壁は、コア層を超えて下部クラッド501までエッチングされている。このようにしても前述した実施形態と同様な効果が期待できる。   In FIG. 5, both side walls of the waveguide are etched to the lower cladding 501 beyond the core layer. Even if it does in this way, the effect similar to embodiment mentioned above can be anticipated.

なお、導波路の両側側壁は、リッジ型構造としてもよいし、あるいは埋込構造としてもよい。   The side walls on both sides of the waveguide may have a ridge structure or a buried structure.

(変形例3)
前述したフォトダイオード100,300,300Aの構造および材質に関して、特に制約を設けるものではない。例えば、InP系、GaAs系に代表されるような化合物半導体材料、Si等の半導体材料、通常フォトダーオードとして使用可能なすべての材料系を適用してもよい。
(Modification 3)
There are no particular restrictions on the structure and material of the photodiodes 100, 300, and 300A described above. For example, a compound semiconductor material typified by an InP system or a GaAs system, a semiconductor material such as Si, or any material system that can be normally used as a photodiode may be applied.

(変形例4)
前述したフォトダイオード100,300,300Aは、モニタフォトダイオードを例にとって説明したが、例えば、電気信号を光信号に変換して送信する光変調器、および光変調方法に利用することが可能である。
(Modification 4)
The above-described photodiodes 100, 300, and 300A have been described by taking the monitor photodiode as an example. For example, the photodiode 100, 300, and 300A can be used for an optical modulator that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, and an optical modulation method. .

(変形例5)
前述したフォトダイオード100,300,300Aは、導波路型光デバイスに集積されており、導波路型光デバイスの入力光または出力光を受光するようにしてもよい。
(Modification 5)
The photodiodes 100, 300, and 300A described above are integrated in a waveguide type optical device, and may receive input light or output light of the waveguide type optical device.

101,301 接続導波路
102,302 PD
103,303 接続導波路とPDの接続部
201,401,501 n−InP基板
202,402,502 光吸収層
203,403,503 p−InPクラッド
204,404,504 上部電極
205,405,505 下部電極
601 入力導波路
602 光分岐回路
603a,603b 接続導波路
604a,b 光分岐回路
605a,605b,605c,605d 位相変調器
606a,606b 光合流回路
607a,607b 位相調整領域
608 光合流回路
609 出力導波路
610a,610b マッハツェンダー変調器
101,301 Connecting waveguide 102,302 PD
103, 303 Connection waveguide and PD connection portion 201, 401, 501 n-InP substrate 202, 402, 502 Light absorption layer 203, 403, 503 p-InP cladding 204, 404, 504 Upper electrode 205, 405, 505 Lower Electrode 601 Input waveguide 602 Optical branch circuit 603a, 603b Connection waveguide 604a, b Optical branch circuit 605a, 605b, 605c, 605d Phase modulator 606a, 606b Optical merge circuit 607a, 607b Phase adjustment area 608 Optical merge circuit 609 Output guidance Waveguide 610a, 610b Mach-Zehnder modulator

Claims (4)

フォトダイオードであって、
前記フォトダイオードに信号光を導くための導波路と、
前記導波路に接続され、前記信号光を円周方向に周回させるように形成された円周部を有する光吸収領域部と
を含むことを特徴とするフォトダイオード。
A photodiode,
A waveguide for guiding signal light to the photodiode;
And a light absorption region portion having a circumferential portion connected to the waveguide and formed to circulate the signal light in a circumferential direction.
前記導波路は、前記円周部の接線方向と一致するように前記光吸収領域部と接続されていることを特徴とする請求項1に記載のフォトダイオード。   The photodiode according to claim 1, wherein the waveguide is connected to the light absorption region portion so as to coincide with a tangential direction of the circumferential portion. 前記円周部は、円状またはドーナツ状であることを特徴とする請求項1または2に記載のフォトダイオード。   The photodiode according to claim 1, wherein the circumferential portion has a circular shape or a donut shape. 前記フォトダイオードは、導波路型光デバイスに集積されており、前記光信号は、前記導波路型光デバイスの入力光または出力光であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のフォトダイオード。   4. The photodiode according to claim 1, wherein the photodiode is integrated in a waveguide type optical device, and the optical signal is input light or output light of the waveguide type optical device. The photodiode described in 1.
JP2013077208A 2013-04-02 2013-04-02 Photodiode Pending JP2014203895A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013077208A JP2014203895A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Photodiode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013077208A JP2014203895A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Photodiode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014203895A true JP2014203895A (en) 2014-10-27

Family

ID=52354089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013077208A Pending JP2014203895A (en) 2013-04-02 2013-04-02 Photodiode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014203895A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003534650A (en) * 2000-05-20 2003-11-18 キネティック リミテッド Horizontal access semiconductor photodiode
WO2010019104A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Agency For Science, Technology And Research Schottky-barrier phototransistor and method of manufacturing the same
JP2012248587A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light-receiving device
JP2013191704A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Toshiba Corp Light receiving element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003534650A (en) * 2000-05-20 2003-11-18 キネティック リミテッド Horizontal access semiconductor photodiode
US20040013367A1 (en) * 2000-05-20 2004-01-22 Herbert David C W Horizontal access semiconductor photo detector
WO2010019104A1 (en) * 2008-08-14 2010-02-18 Agency For Science, Technology And Research Schottky-barrier phototransistor and method of manufacturing the same
JP2012248587A (en) * 2011-05-26 2012-12-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light-receiving device
JP2013191704A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Toshiba Corp Light receiving element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9791761B1 (en) Integrated chip
US9912408B2 (en) Method and system for silicon photonics wavelength division multiplexing transceivers
US9541775B2 (en) Method and system for a low-voltage integrated silicon high-speed modulator
US9874800B2 (en) MZM linear driver for silicon photonics device characterized as two-channel wavelength combiner and locker
US9954638B2 (en) Optical module and optical transmitter using the same
US20240004260A1 (en) Method and system for a vertical junction high-speed phase modulator
WO2012165656A1 (en) Optical waveguide device, optical interferometer, and method for producing optical waveguide device
US8718412B2 (en) Dual polarization quadrature phase shift keying optical modulator
US10361790B2 (en) Method and system for a silicon-based optical phase modulator with high modal overlap
US11106061B2 (en) Method and system for a low-voltage integrated silicon high-speed modulator
US9726822B1 (en) Optical integrated circuit
US20130202312A1 (en) Arrayed Optical Device Block for Photonic Integration
US20190165200A1 (en) Method And System For A Focused Field Avalanche Photodiode
JP5462196B2 (en) Light modulator
US9817295B2 (en) Injection modulator
Baba et al. 25-Gbps operation of silicon pin Mach-Zehnder optical modulator with 100-μm-long phase shifter
JP7156472B2 (en) Optical monitor circuit
JP2014203895A (en) Photodiode
Kazmierski et al. 80Gb/s multi-level BPSK experiment with an InP-monolithic source based on prefixed optical phase switching
Tanemura et al. Polarization Manipulation in Monolithic InP-based PICs
KR20240032675A (en) Semiconductor optical amplifier light combiner
Urino et al. Advances in high-density inter-chip interconnects with photonic wiring
Neilson et al. EAM-based InP MZ modulator for 40-Gb/s PSBT using 20-Gb/s tributaries

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150805

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160510

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161206