JP2672141B2 - 光検出器 - Google Patents
光検出器Info
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- JP2672141B2 JP2672141B2 JP1056142A JP5614289A JP2672141B2 JP 2672141 B2 JP2672141 B2 JP 2672141B2 JP 1056142 A JP1056142 A JP 1056142A JP 5614289 A JP5614289 A JP 5614289A JP 2672141 B2 JP2672141 B2 JP 2672141B2
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- waveguide
- waveguide layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は波長多重光伝送システムにおいて、入射され
た光の中の特定の波長の信号光を選択的検出する光検出
器に関する。
た光の中の特定の波長の信号光を選択的検出する光検出
器に関する。
従来この種の光検出器は、入射光を分波して信号光を
取出し、これをフォトダイオード等の光電変換器を用い
て受信していた。
取出し、これをフォトダイオード等の光電変換器を用い
て受信していた。
第７図は従来の光検出器の構成を示す図である。
基板71上に構成されたリッジ型の導波路73にはそれぞ
れ異なる波長の信号光を反射させる回折格子741〜743が
形成されている。光ファイバ77より入射される多重化さ
れた信号光は、その波長がブラッグ条件を満足する回折
格子によって反射される。各反射位置には、同様に形成
された回折格子761〜763をそれぞれ具備するフォトダイ
オード等の光検出部751〜753が形成されており、各信号
光の検出が行なわれる。
れ異なる波長の信号光を反射させる回折格子741〜743が
形成されている。光ファイバ77より入射される多重化さ
れた信号光は、その波長がブラッグ条件を満足する回折
格子によって反射される。各反射位置には、同様に形成
された回折格子761〜763をそれぞれ具備するフォトダイ
オード等の光検出部751〜753が形成されており、各信号
光の検出が行なわれる。
また、入射光を分波するものとして回折格子の代わり
に干渉フィルタを配置し、特定波長の光のみを透過、も
しくは反射させるものもある。
に干渉フィルタを配置し、特定波長の光のみを透過、も
しくは反射させるものもある。
上述した従来の光検出器においては、分波を行なうた
めに長い光路を必要とし、その領域も広い面積を要する
ため、光検出器が大きいものとなってしまうという欠点
がある。また、長い光路によって生じる光吸収損失や種
々の部品を挿入することによって生じる反射散乱損失も
大きなものとなってしまうという欠点があり、波長分解
能も低く、高密度集積化も成されていなかった。
めに長い光路を必要とし、その領域も広い面積を要する
ため、光検出器が大きいものとなってしまうという欠点
がある。また、長い光路によって生じる光吸収損失や種
々の部品を挿入することによって生じる反射散乱損失も
大きなものとなってしまうという欠点があり、波長分解
能も低く、高密度集積化も成されていなかった。
本発明は、高集積化され、損失が少なく、高分解能な
光検出器を提供することを目的とする。
光検出器を提供することを目的とする。
本発明の光検出器は、基板と、該基板上に形成された
第１の導波層と、前記基板上に第１の導波層と積層され
て形成された第２の導波層とを有しており、前記第１及
び第２の導波層はそれぞれを中心とする導波モードが異
なるように形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光
の内の特定の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を
中心とする各導波モードが重なり合う領域に形成された
回折格子で第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に
結合された光を電気信号に変換する事により検出する光
検出器であって、 前記基板が半絶縁性基板からなり、該基板上に第１の
クラッド層、前記第１の導波層、第２のクラッド層、前
記第２の導波層、第３のクラッド層が順に積層されてお
り、これらの層は真性半導体からなり、これらの層から
なる積層体の一部に光の伝搬方向に伸びるストライプ状
の領域が形成され、このストライプ状の領域の両側にｐ
型領域とｎ型領域が形成されていて、ｐ−ｉ−ｎ型フォ
トダイオードを構成したことを特徴とする。
第１の導波層と、前記基板上に第１の導波層と積層され
て形成された第２の導波層とを有しており、前記第１及
び第２の導波層はそれぞれを中心とする導波モードが異
なるように形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光
の内の特定の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を
中心とする各導波モードが重なり合う領域に形成された
回折格子で第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に
結合された光を電気信号に変換する事により検出する光
検出器であって、 前記基板が半絶縁性基板からなり、該基板上に第１の
クラッド層、前記第１の導波層、第２のクラッド層、前
記第２の導波層、第３のクラッド層が順に積層されてお
り、これらの層は真性半導体からなり、これらの層から
なる積層体の一部に光の伝搬方向に伸びるストライプ状
の領域が形成され、このストライプ状の領域の両側にｐ
型領域とｎ型領域が形成されていて、ｐ−ｉ−ｎ型フォ
トダイオードを構成したことを特徴とする。
また、基板と、該基板上に形成された第１の導波層
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 前記第２の導波層はいずれかの導電型を有しており、
該第２の導波層上に、光の伝搬方向に伸びるストライプ
状のゲート電極と、該ストライプ状のゲート電極の両側
に設けられたソース電極及びドレイン電極とを有するこ
とによりFET構造を構成していることを特徴とする。
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 前記第２の導波層はいずれかの導電型を有しており、
該第２の導波層上に、光の伝搬方向に伸びるストライプ
状のゲート電極と、該ストライプ状のゲート電極の両側
に設けられたソース電極及びドレイン電極とを有するこ
とによりFET構造を構成していることを特徴とする。
また、基板と、該基板上に形成された第１の導波層
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 前記第２の導波層に結合される光の波長をλ、前記第
１の導波層を中心とする導波モードの伝搬定数をβ
０（λ）、前記第２の導波層を中心とする導波モードの
伝搬定数をβｅ（λ）、前記回折格子のピッチをΛとし
たときに、以下の条件、 βｅ（λ）−β０（λ）＝２π／Λ を満足することを特徴とする。
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 前記第２の導波層に結合される光の波長をλ、前記第
１の導波層を中心とする導波モードの伝搬定数をβ
０（λ）、前記第２の導波層を中心とする導波モードの
伝搬定数をβｅ（λ）、前記回折格子のピッチをΛとし
たときに、以下の条件、 βｅ（λ）−β０（λ）＝２π／Λ を満足することを特徴とする。
また、基板と、該基板上に形成された第１の導波層
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 複数の該光検出器を互いに前記回折格子のピッチを変
えて縦続接続したことを特徴とする。
と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成された
第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導波
層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように形
成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定の
波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする各
導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で第
２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された光
を電気信号に変換する事により検出する光検出器であっ
て、 複数の該光検出器を互いに前記回折格子のピッチを変
えて縦続接続したことを特徴とする。
導波層と光吸収層との間に導波モード変換を行なわせ
る回折格子が設けられているので、導波層に入射された
光のうち、特定波長のものは光吸収層にその導波モード
がうつり、伝搬しつつ吸収される。このため、該特定波
長の光強度のみが検出される。
る回折格子が設けられているので、導波層に入射された
光のうち、特定波長のものは光吸収層にその導波モード
がうつり、伝搬しつつ吸収される。このため、該特定波
長の光強度のみが検出される。
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図であ
る。
る。
本実施例はN+−GaAsである基板104上に、厚さ0.5μｍ
のＮ−GaAsであるバッファ層105、厚さ1.5μｍのＮ−Al
0.5Ga0.5Asであるクラッド層106、厚さ30ÅのＮ−GaAs
と厚さ70ÅのAl0.5Ga0.5Asとが交互に積層された厚さ0.
2μｍの多重量子井戸（MQW）である導波層101、厚さ0.7
μｍのＮ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層103、厚さ0.4
μｍのｉ−GaAsである光吸収層102を分子線エピタキシ
ャル（MBE）法を用いて順に成長させたものである。
のＮ−GaAsであるバッファ層105、厚さ1.5μｍのＮ−Al
0.5Ga0.5Asであるクラッド層106、厚さ30ÅのＮ−GaAs
と厚さ70ÅのAl0.5Ga0.5Asとが交互に積層された厚さ0.
2μｍの多重量子井戸（MQW）である導波層101、厚さ0.7
μｍのＮ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層103、厚さ0.4
μｍのｉ−GaAsである光吸収層102を分子線エピタキシ
ャル（MBE）法を用いて順に成長させたものである。
次に、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー
法によりレジストマスクを作成し、光吸収層102の上面
にアンモニアと過酸化水素を用いてエッチングを行な
い、深さ0.2μｍであり、ピッチ5.5μｍのコルゲーショ
ンからなる回折格子107を100μｍの長さにわたって形成
させた。
法によりレジストマスクを作成し、光吸収層102の上面
にアンモニアと過酸化水素を用いてエッチングを行な
い、深さ0.2μｍであり、ピッチ5.5μｍのコルゲーショ
ンからなる回折格子107を100μｍの長さにわたって形成
させた。
次に、液相エピタキシャル（LPE）法を用いてＰ−Al
0.5Ga0.5Asであるクラッド層108を再成長させ、さらにP
+−GaAsであるキャップ層109を成長させた。最後に基板
104の裏面にAu−Geであるコンタクト層（不図示）とAu
である電極110を成膜させ、キャップ層109の上面にはCr
であるコンタクト層（不図示）とAuである電極111を成
膜させた。このようにしてＰ−ｉ−ｎ型フォトダイオー
ドである光検出器を作製した。
0.5Ga0.5Asであるクラッド層108を再成長させ、さらにP
+−GaAsであるキャップ層109を成長させた。最後に基板
104の裏面にAu−Geであるコンタクト層（不図示）とAu
である電極110を成膜させ、キャップ層109の上面にはCr
であるコンタクト層（不図示）とAuである電極111を成
膜させた。このようにしてＰ−ｉ−ｎ型フォトダイオー
ドである光検出器を作製した。
本実施例の光検出器は上述の様に構成されることによ
り、層方向に積層された導波層101と光吸収層102とが方
向性結合器を形成するものである。導波層101と光吸収
層102とは組成が異なるものとされ、層厚も異なるもの
とされているので、各々を導波する光の伝搬定数も異な
るものとなる。光吸収層102の上面に形成される回折格
子107は、その格子ピッチにより方向性結合が行なわれ
る光を選択する。
り、層方向に積層された導波層101と光吸収層102とが方
向性結合器を形成するものである。導波層101と光吸収
層102とは組成が異なるものとされ、層厚も異なるもの
とされているので、各々を導波する光の伝搬定数も異な
るものとなる。光吸収層102の上面に形成される回折格
子107は、その格子ピッチにより方向性結合が行なわれ
る光を選択する。
第２図は本実施例の光検出器で成立する偶モード31お
よび奇モード32の光電界強度分布を示す図である。横軸
は、光吸収層102を基準とした距離を示し、縦軸は光強
度を示す。
よび奇モード32の光電界強度分布を示す図である。横軸
は、光吸収層102を基準とした距離を示し、縦軸は光強
度を示す。
次に、本実施例の動作について説明する。
本実施例の電極110,111間に逆バイアスを印加した状
態とし、波長0.01μｍきざみの波長0.81μｍから0.87μ
ｍの複数のレーザ光よりなる信号光112を端面結合を用
いて導波層101へ入射した。入力結合された信号光112
は、第２図に示すような本光検出器内で成立する偶、奇
モード31,32のうち、導波層101に中心強度を有する奇モ
ード32となり、伝搬していく。この奇モード32の光電界
強度分布32は、図示するように光吸収層102にほとんど
およんでいないため、吸収による伝搬損失は極めて少な
い。
態とし、波長0.01μｍきざみの波長0.81μｍから0.87μ
ｍの複数のレーザ光よりなる信号光112を端面結合を用
いて導波層101へ入射した。入力結合された信号光112
は、第２図に示すような本光検出器内で成立する偶、奇
モード31,32のうち、導波層101に中心強度を有する奇モ
ード32となり、伝搬していく。この奇モード32の光電界
強度分布32は、図示するように光吸収層102にほとんど
およんでいないため、吸収による伝搬損失は極めて少な
い。
光吸収層102に中心強度を有する偶モード31と奇モー
ド32は伝搬定数が異なるため、この二つのモードはほと
んど結合しない。しかし回折格子の存在する領域におい
て奇モード伝搬定数β０と偶モード伝搬定数βｅの間に
以下の関係が成立すれば結合が生じる。
ド32は伝搬定数が異なるため、この二つのモードはほと
んど結合しない。しかし回折格子の存在する領域におい
て奇モード伝搬定数β０と偶モード伝搬定数βｅの間に
以下の関係が成立すれば結合が生じる。
ここで、λ光波長であり、Λは回折格子のピッチであ
る。以上のように特定の波長で式の関係が満足されれ
ば、奇モード32の光は偶モード31に変換され、光吸収層
102に中心強度が移行する。本実施例の場合、前述した
ように格子ピッチΛは5.5μｍとされ、0.83μｍの波長
が検出される。
る。以上のように特定の波長で式の関係が満足されれ
ば、奇モード32の光は偶モード31に変換され、光吸収層
102に中心強度が移行する。本実施例の場合、前述した
ように格子ピッチΛは5.5μｍとされ、0.83μｍの波長
が検出される。
光吸収層102に移行した導波光は吸収され、電子と正
孔を生じ、光電流として外部に検出される。第３図は検
出される光の波長分布を示す図である。
孔を生じ、光電流として外部に検出される。第３図は検
出される光の波長分布を示す図である。
半値全幅160Åの鋭い波長選択が行なわれている様子
が把める。
が把める。
なお、本実施例では回折格子を用いた方向性結合器と
しての完全結合長（結合効率が最大となる結合領域の長
さ）262μｍに達しない100μｍの長さで回折格子の領域
を設定したが、これは光検出器の応答性を考慮した上で
のことであり、受光面積の増大による応答性の劣化が許
せるなら、完全結合長に回折格子領域の長さを近づけれ
ば光の吸収効率はさらに増大する。
しての完全結合長（結合効率が最大となる結合領域の長
さ）262μｍに達しない100μｍの長さで回折格子の領域
を設定したが、これは光検出器の応答性を考慮した上で
のことであり、受光面積の増大による応答性の劣化が許
せるなら、完全結合長に回折格子領域の長さを近づけれ
ば光の吸収効率はさらに増大する。
また、本実施例による素子を回折格子のピッチを変え
て複数個、縦続接続すれば複数の波長を有する信号光を
同時検出可能な集積型光検出器が作成することができ
る。
て複数個、縦続接続すれば複数の波長を有する信号光を
同時検出可能な集積型光検出器が作成することができ
る。
第４図は本発明の第２の実施例の構成を示す図であ
る。
る。
本実施例は横型に形成されたＰ−ｉ−ｎ構造により光
検出を行なうものである。
検出を行なうものである。
本実施例の構造は、半絶縁性GaAsである基板401上
に、厚さ0.5μｍのｉ−GaAsであるバッファ層402、厚さ
1.5μｍのｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層403、厚さ
50Åのｉ−GaAs層およびAl0.5Ga0.5Asが交互に積層され
たMQWである厚さ0.2μｍの導波層404、厚さ0.75μｍの
ｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層405、厚さ0.3μｍの
ｉ−GaAsである光吸収層406を順に成膜させ、次に、第
１図に示した第１の実施例と同様の工程により、光吸収
層406の上面に深さ0.05μｍでコルゲーション状の回折
格子407を作成した。コルゲーションのピッチは4.6μ
ｍ、領域の長さは200μｍとした。この後、厚さ1.5μｍ
のｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層408を成長させ、
さらにSi3N4である保護層409を成膜させた。
に、厚さ0.5μｍのｉ−GaAsであるバッファ層402、厚さ
1.5μｍのｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層403、厚さ
50Åのｉ−GaAs層およびAl0.5Ga0.5Asが交互に積層され
たMQWである厚さ0.2μｍの導波層404、厚さ0.75μｍの
ｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層405、厚さ0.3μｍの
ｉ−GaAsである光吸収層406を順に成膜させ、次に、第
１図に示した第１の実施例と同様の工程により、光吸収
層406の上面に深さ0.05μｍでコルゲーション状の回折
格子407を作成した。コルゲーションのピッチは4.6μ
ｍ、領域の長さは200μｍとした。この後、厚さ1.5μｍ
のｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド層408を成長させ、
さらにSi3N4である保護層409を成膜させた。
次に、保護層409の上面に幅２μｍの間隔をおいてZn
とSiとを両側に熱拡散させ、ｐ型領域410、ｎ型領域413
を形成させた。この後、ｐ型領域410の上部にp+−GaAs
であるキャップ層411、Cr/Auである電極412を作成し、
ｎ型領域413の上部にはn+−GaAsであるキャップ層414、
Au−Ge/Auである電極415を作成した。
とSiとを両側に熱拡散させ、ｐ型領域410、ｎ型領域413
を形成させた。この後、ｐ型領域410の上部にp+−GaAs
であるキャップ層411、Cr/Auである電極412を作成し、
ｎ型領域413の上部にはn+−GaAsであるキャップ層414、
Au−Ge/Auである電極415を作成した。
横型Ｐ−ｉ−ｎ構造に対して逆バイアスを印加した状
態で第１の実施例と同様、入力光に対する検出強度の波
長特性を観察した。その結果、第５図に示すように第１
の実施例と同様に良好な波長選択性が得られた。半値全
幅は約33Åであった。
態で第１の実施例と同様、入力光に対する検出強度の波
長特性を観察した。その結果、第５図に示すように第１
の実施例と同様に良好な波長選択性が得られた。半値全
幅は約33Åであった。
本実施例の構造は半絶縁性基板を用いているため、他
の素子との電気的分離が容易で、複数個の光検出器を集
積する場合や、検出用アンプ、発光素子あるいは制御用
ドライバとの集積化においても有利である。
の素子との電気的分離が容易で、複数個の光検出器を集
積する場合や、検出用アンプ、発光素子あるいは制御用
ドライバとの集積化においても有利である。
第６図は本発明の第３の実施例の構成を示す図であ
る。
る。
本実施例は、波長分波検出機能に加えてFET構造によ
る増幅機能を付加したものである。
る増幅機能を付加したものである。
まず、構造について説明する。
本実施例は、第２の実施例と同様に半絶縁性GaAsであ
る基板601上に、厚さ0.5μｍのｉ−GaAsであるバッファ
層602、厚さ1.5μｍのｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド
層603、第２の実施例の導波層404と同様に構成された厚
さ0.2μｍの導波層604、厚さ0.6μｍのｉ−Al0.5Ga0.5A
sであるクラッド層605をMBE法を用いて順次形成させ、
この上面に第１および第２の実施例と同様にコルゲーシ
ョン状の回折格子607を形成し、続いて、厚さ0.4μｍの
ｎ−GaAs（ドーピング濃度〜１×1017cm-3）である光吸
収層606を再成長させた後に、スパッタリングにより厚
さ0.3μｍのSi3N4である絶縁膜609を成膜させた。
る基板601上に、厚さ0.5μｍのｉ−GaAsであるバッファ
層602、厚さ1.5μｍのｉ−Al0.5Ga0.5Asであるクラッド
層603、第２の実施例の導波層404と同様に構成された厚
さ0.2μｍの導波層604、厚さ0.6μｍのｉ−Al0.5Ga0.5A
sであるクラッド層605をMBE法を用いて順次形成させ、
この上面に第１および第２の実施例と同様にコルゲーシ
ョン状の回折格子607を形成し、続いて、厚さ0.4μｍの
ｎ−GaAs（ドーピング濃度〜１×1017cm-3）である光吸
収層606を再成長させた後に、スパッタリングにより厚
さ0.3μｍのSi3N4である絶縁膜609を成膜させた。
次に、図示するように光吸収層606上にソース電極61
0、ゲート電極611、ドレイン電極612を作成し、FET構造
とした。ソース電極610およびドレイン電極612はAu−Ge
を下敷き層とするAu電極とされ、ゲート電極611はAlに
より形成されている。
0、ゲート電極611、ドレイン電極612を作成し、FET構造
とした。ソース電極610およびドレイン電極612はAu−Ge
を下敷き層とするAu電極とされ、ゲート電極611はAlに
より形成されている。
本実施例の動作は前実施例と同様であり、導波層604
に入射した光が、回折格子領域でモード変換され、光吸
収層606で吸収される。吸収された結果生じたキャリア
は増幅され、ドレイン電流として検出される。
に入射した光が、回折格子領域でモード変換され、光吸
収層606で吸収される。吸収された結果生じたキャリア
は増幅され、ドレイン電流として検出される。
本実施例では波長検出機能に加えてFET構造による増
幅機能が付加されるため、検出感度に優れた光検出器が
得られる。
幅機能が付加されるため、検出感度に優れた光検出器が
得られる。
なお、以上の各実施例はすべてGaAs系材料から構成さ
れていたが、無論、検出波長に合わせてInGaAsなどの他
のIII−Ｖ族化合物半導体や、Si、Geなどの半導体や、C
dTeなどII−VI族化合物半導体などから構成することも
無論可能である。
れていたが、無論、検出波長に合わせてInGaAsなどの他
のIII−Ｖ族化合物半導体や、Si、Geなどの半導体や、C
dTeなどII−VI族化合物半導体などから構成することも
無論可能である。
また、回折格子の形成される層は、光吸収層、導波層
を中心に成立する導波モード（偶モード31および奇モー
ド32）が重なり合う領域ならばいずれでも良い。
を中心に成立する導波モード（偶モード31および奇モー
ド32）が重なり合う領域ならばいずれでも良い。
以上説明したように本発明によれば、波長選択機能を
光検出器に兼備させることが可能で、かつ、波長分解能
に優れ、集積化に適した光検出器を実現することができ
る効果がある。また、本発明による素子は波長多重通信
システムに適用する光検出器として好適であり、他の機
能素子との集積化も容易なため将来の光IC,OEIC（光電
子IC）にも好適である。また、現在および今後の光情報
伝送システム、光通信システム、光LAN、光コンピュー
ティングなどに広く応用することが可能である。
光検出器に兼備させることが可能で、かつ、波長分解能
に優れ、集積化に適した光検出器を実現することができ
る効果がある。また、本発明による素子は波長多重通信
システムに適用する光検出器として好適であり、他の機
能素子との集積化も容易なため将来の光IC,OEIC（光電
子IC）にも好適である。また、現在および今後の光情報
伝送システム、光通信システム、光LAN、光コンピュー
ティングなどに広く応用することが可能である。
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図、第２図
は第１の実施例の光電界強度分布を示す図、第３図は第
１の実施例にて検出される光の波長分布を示す図、第４
図は本発明の第２の実施例の構成を示す図、第５図は第
２の実施例にて検出される光の波長分布を示す図、第６
図は本発明の第３の実施例の構成を示す図、第７図は従
来例の構成を示す図である。 101,404,604……導波層、 102,406,606……光吸収層、 103,106,108,403,405,408,603,605……クラッド層、 104,401,601……基板、 105,402,602……バッファ層、 107,407,607……回折格子、 109,411,414……キャップ層、 110,111,412,415……電極、 112……信号光、409……保護層、 410……ｐ型領域、413……ｎ型領域、 609……絶縁膜、610……ソース電極、 611……ゲート電極、612……ドレイン電極。
は第１の実施例の光電界強度分布を示す図、第３図は第
１の実施例にて検出される光の波長分布を示す図、第４
図は本発明の第２の実施例の構成を示す図、第５図は第
２の実施例にて検出される光の波長分布を示す図、第６
図は本発明の第３の実施例の構成を示す図、第７図は従
来例の構成を示す図である。 101,404,604……導波層、 102,406,606……光吸収層、 103,106,108,403,405,408,603,605……クラッド層、 104,401,601……基板、 105,402,602……バッファ層、 107,407,607……回折格子、 109,411,414……キャップ層、 110,111,412,415……電極、 112……信号光、409……保護層、 410……ｐ型領域、413……ｎ型領域、 609……絶縁膜、610……ソース電極、 611……ゲート電極、612……ドレイン電極。
Claims (4)
- 【請求項１】基板と、該基板上に形成された第１の導波
層と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成され
た第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導
波層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように
形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定
の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする
各導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で
第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された
光を電気信号に変換する事により検出する光検出器であ
って、 前記基板が半絶縁性基板からなり、該基板上に第１のク
ラッド層、前記第１の導波層、第２のクラッド層、前記
第２の導波層、第３のクラッド層が順に積層されてお
り、これらの層は真性半導体からなり、これらの層から
なる積層体の一部に光の伝搬方向に伸びるストライプ状
の領域が形成され、このストライプ状の領域の両側にｐ
型領域とｎ型領域が形成されていて、ｐ−ｉ−ｎ型フォ
トダイオードを構成したことを特徴とする光検出器。 - 【請求項２】基板と、該基板上に形成された第１の導波
層と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成され
た第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導
波層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように
形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定
の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする
各導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で
第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された
光を電気信号に変換する事により検出する光検出器であ
って、 前記第２の導波層はいずれかの導電型を有しており、該
第２の導波層上に、光の伝搬方向に伸びるストライプ状
のゲート電極と、該ストライプ状のゲート電極の両側に
設けられたソース電極及びドレイン電極とを有すること
によりFET構造を構成していることを特徴とする光検出
器。 - 【請求項３】基板と、該基板上に形成された第１の導波
層と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成され
た第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導
波層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように
形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定
の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする
各導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で
第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された
光を電気信号に変換する事により検出する光検出器であ
って、 前記第２の導波層に結合される光の波長をλ、前記第１
の導波層を中心とする導波モードの伝搬定数をβ
０（λ）、前記第２の導波層を中心とする導波モードの
伝搬定数をβｅ（λ）、前記回折格子のピッチをΛとし
たときに、以下の条件、 βｅ（λ）−β０（λ）＝２π／Λ を満足することを特徴とする光検出器。 - 【請求項４】基板と、該基板上に形成された第１の導波
層と、前記基板上に第１の導波層と積層されて形成され
た第２の導波層とを有しており、前記第１及び第２の導
波層はそれぞれを中心とする導波モードが異なるように
形成され、前記第１の導波層中を伝搬する光の内の特定
の波長域の光を前記第１及び第２の導波層を中心とする
各導波モードが重なり合う領域に形成された回折格子で
第２の導波層に結合させ、該第２の導波層に結合された
光を電気信号に変換する事により検出する光検出器であ
って、 複数の該光検出器を互いに前記回折格子のピッチを変え
て縦続接続したことを特徴とする光検出器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056142A JP2672141B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 光検出器 |
| EP90104675A EP0386797B1 (en) | 1989-03-10 | 1990-03-12 | Photodetector using wavelength selective optical coupler |
| DE69030831T DE69030831T2 (de) | 1989-03-10 | 1990-03-12 | Photodetektor mit wellenlängenselektivem optischem Koppler |
| US07/795,966 US5220573A (en) | 1989-03-10 | 1991-11-21 | Optical apparatus using wavelength selective photocoupler |
| US07/796,929 US5140149A (en) | 1989-03-10 | 1991-11-22 | Optical apparatus using wavelength selective photocoupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056142A JP2672141B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 光検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237176A JPH02237176A (ja) | 1990-09-19 |
| JP2672141B2 true JP2672141B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=13018829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1056142A Expired - Fee Related JP2672141B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2672141B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112201707B (zh) * | 2020-09-21 | 2022-06-24 | 三明学院 | 一种光栅结构的硅基全硅表面吸收探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2733248B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1998-03-30 | 松下電器産業株式会社 | 光デバイスおよび受光素子 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1056142A patent/JP2672141B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02237176A (ja) | 1990-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |