JP3015761B2 - 多重光信号の分配装置 - Google Patents
多重光信号の分配装置Info
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- JP3015761B2 JP3015761B2 JP9162040A JP16204097A JP3015761B2 JP 3015761 B2 JP3015761 B2 JP 3015761B2 JP 9162040 A JP9162040 A JP 9162040A JP 16204097 A JP16204097 A JP 16204097A JP 3015761 B2 JP3015761 B2 JP 3015761B2
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- optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超高速多重光通信におけ
る受光および多重光信号の分配に適した多重光信号の分
配装置に関する。
る受光および多重光信号の分配に適した多重光信号の分
配装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多量の情報を送受信するために多重通信
方式が用いられている。例えば、パルス変調方式におい
ては一定の時間間隔でパルス信号が送信されるので、図
１１に示されるように、回線１乃至回線ｎからのパルス
信号ｐ１乃至ｐｎを一つの伝送路で送信することができ
る。受信側では多重化された信号を元の個々のチャンネ
ルに分離するため、例えば、図１２に示されるように、
復調回路７０における遅延回路７１を用いて、ｎ多重パ
ルス信号をｎ個のパルス信号に分離し、同期信号をゲー
トパルスとするゲート回路Ｇ１乃至Ｇｎを用いて、分離
されたパルス信号をｎ個の回線に振り分けている。
方式が用いられている。例えば、パルス変調方式におい
ては一定の時間間隔でパルス信号が送信されるので、図
１１に示されるように、回線１乃至回線ｎからのパルス
信号ｐ１乃至ｐｎを一つの伝送路で送信することができ
る。受信側では多重化された信号を元の個々のチャンネ
ルに分離するため、例えば、図１２に示されるように、
復調回路７０における遅延回路７１を用いて、ｎ多重パ
ルス信号をｎ個のパルス信号に分離し、同期信号をゲー
トパルスとするゲート回路Ｇ１乃至Ｇｎを用いて、分離
されたパルス信号をｎ個の回線に振り分けている。
【０００３】情報量がさらに多くなり、超高速の通信方
式として超高速多重光通信が注目されている。光信号を
用いる通信方式においては、図１３に示されるように、
送信側において電気信号８１を駆動部８２を介してレー
ザダイオードＬＤ或いは発光ダイオードＬＥＤからなる
電気・光変換部８３により光信号８４に変換して前記光
信号８４を光ファイバケーブル８５により伝送する。受
信側において、この伝送された光信号８６をアバランシ
ェフォトダイオードＡＰＤ或いはフォトダイオードＰＤ
からなる光電変換部８７により電気信号に変換して増幅
部８８で増幅し、所望の電気信号８９を得るようにして
いる。
式として超高速多重光通信が注目されている。光信号を
用いる通信方式においては、図１３に示されるように、
送信側において電気信号８１を駆動部８２を介してレー
ザダイオードＬＤ或いは発光ダイオードＬＥＤからなる
電気・光変換部８３により光信号８４に変換して前記光
信号８４を光ファイバケーブル８５により伝送する。受
信側において、この伝送された光信号８６をアバランシ
ェフォトダイオードＡＰＤ或いはフォトダイオードＰＤ
からなる光電変換部８７により電気信号に変換して増幅
部８８で増幅し、所望の電気信号８９を得るようにして
いる。
【０００４】通常、半導体を利用した光電変換装置或い
は受光装置においては電界をかけた高抵抗半導体層に光
を当てると空乏層に電子正孔対が発生し、電界に引かれ
てそれぞれ両端の電極に達して光電流が流れるものであ
る。前記したＡＰＤやＰＤでは、高抵抗層としてｐｎ接
合を逆バイアスした空乏領域を用いている。特に、前記
ＡＰＤにおいては高電界をかけ光電流をなだれ増幅して
高感度を達成している。
は受光装置においては電界をかけた高抵抗半導体層に光
を当てると空乏層に電子正孔対が発生し、電界に引かれ
てそれぞれ両端の電極に達して光電流が流れるものであ
る。前記したＡＰＤやＰＤでは、高抵抗層としてｐｎ接
合を逆バイアスした空乏領域を用いている。特に、前記
ＡＰＤにおいては高電界をかけ光電流をなだれ増幅して
高感度を達成している。
【０００５】また、フォトトランジスタの一つとしてバ
イポ−ラ型フォトトランジスタが知られているが、これ
は逆バイアスされたベース・コレクタ間で光により発生
した正孔がベース領域に蓄積されてベースのポテンシャ
ルを下げ、エミッタ・コレクタ間の光電流の増幅を行う
ものである。
イポ−ラ型フォトトランジスタが知られているが、これ
は逆バイアスされたベース・コレクタ間で光により発生
した正孔がベース領域に蓄積されてベースのポテンシャ
ルを下げ、エミッタ・コレクタ間の光電流の増幅を行う
ものである。
【０００６】一方、前記した光通信方式は、光ファイバ
の伝送損失が小さく中継間隔を広くできる、高帯域高速
通信を実現できる、電磁的誘導妨害を受けない、などの
特徴を有しており、長距離大容量通信方式として注目さ
れ実用化されてきている。
の伝送損失が小さく中継間隔を広くできる、高帯域高速
通信を実現できる、電磁的誘導妨害を受けない、などの
特徴を有しており、長距離大容量通信方式として注目さ
れ実用化されてきている。
【０００７】しかしながら、前記超高速多重光通信を実
現するために超高速の光信号受信装置が必要となるが、
従来の受光装置としてアバランシェフォトダイオードＡ
ＰＤ或いはフォトダイオードＰＤが用いられており、特
に、前記ＡＰＤは高感度高速で光検出器として数Ｇビッ
ト／秒までの信号の受信に使用できる。しかし、前記光
検出器は１００Ｇビット／秒以上の超高速多重光通信に
おいては使用することができない。
現するために超高速の光信号受信装置が必要となるが、
従来の受光装置としてアバランシェフォトダイオードＡ
ＰＤ或いはフォトダイオードＰＤが用いられており、特
に、前記ＡＰＤは高感度高速で光検出器として数Ｇビッ
ト／秒までの信号の受信に使用できる。しかし、前記光
検出器は１００Ｇビット／秒以上の超高速多重光通信に
おいては使用することができない。
【０００８】また、前記超高速多重光通信においては受
光部の光電変換部を経て復調部、再生増幅部が必要であ
り、回路構成が比較的複雑となり、集積化することが困
難である。
光部の光電変換部を経て復調部、再生増幅部が必要であ
り、回路構成が比較的複雑となり、集積化することが困
難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超高
速多重光通信において簡単な回路構成により時系列の光
信号を空間分配する回路装置を提供することにある。
速多重光通信において簡単な回路構成により時系列の光
信号を空間分配する回路装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、超高速多重光通信に
おいて高感度の光半導体素子を用いた遅延回路を有する
時系列の光信号を空間分配する回路装置を提供すること
にある。
おいて高感度の光半導体素子を用いた遅延回路を有する
時系列の光信号を空間分配する回路装置を提供すること
にある。
【００１１】本発明の別の目的は、超高速多重光通信に
おいて時系列の光信号を空間分配する集積回路を提供す
ることにある。
おいて時系列の光信号を空間分配する集積回路を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明においては、導電
線路の有するインダクタンスとノーマリオフ型光静電誘
導トランジスタのような光半導体素子の有する障壁容量
或いは接合容量をを含む入力容量の少なくとも一部より
なる容量を用いて複数区間の各遅延時間が前記インダク
タンスと前記入力容量の少なくとも一部よりなる容量と
によりそれぞれ決定される時定数を有する定ｋ型回路の
ような遅延回路を具備し、前記遅延回路の入力端に電気
的同期信号を印加して前記各区間に前記時定数で順次伝
搬させると共に、光同期信号によりパケットとして送信
され前記時定数の周期を有する多重光信号を前記各区間
の前記光半導体素子に印加し、前記電気的同期信号が前
記時定数で前記各区間を伝搬するにつれて、前記多重光
信号の各チャンネルに対応した光信号が前記各区間に分
配されるようにしている。
線路の有するインダクタンスとノーマリオフ型光静電誘
導トランジスタのような光半導体素子の有する障壁容量
或いは接合容量をを含む入力容量の少なくとも一部より
なる容量を用いて複数区間の各遅延時間が前記インダク
タンスと前記入力容量の少なくとも一部よりなる容量と
によりそれぞれ決定される時定数を有する定ｋ型回路の
ような遅延回路を具備し、前記遅延回路の入力端に電気
的同期信号を印加して前記各区間に前記時定数で順次伝
搬させると共に、光同期信号によりパケットとして送信
され前記時定数の周期を有する多重光信号を前記各区間
の前記光半導体素子に印加し、前記電気的同期信号が前
記時定数で前記各区間を伝搬するにつれて、前記多重光
信号の各チャンネルに対応した光信号が前記各区間に分
配されるようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明においては光半導体素子と
してノーマリオフ型光静電誘導トランジスタ（フォトＳ
ＩＴ）を用いている。このフォトＳＩＴにおいては、ゲ
ート・ドレイン間の空乏領域で発生した正孔がゲートに
蓄積されるが、これにより真のゲート点のポテンシャル
が引き下げられ、光電流の増幅が行われる。前記フォト
ＳＩＴでは高抵抗のエピタキシャル層が使用され、ソー
ス・ドレイン間は空乏化しているため、光に対する感度
は極めて高い。また、デバイス寸法を電子の平均自由行
程以下に短くした理想型フォトＳＩＴにおいてはＴＨｚ
以上での超高速動作ができる。
してノーマリオフ型光静電誘導トランジスタ（フォトＳ
ＩＴ）を用いている。このフォトＳＩＴにおいては、ゲ
ート・ドレイン間の空乏領域で発生した正孔がゲートに
蓄積されるが、これにより真のゲート点のポテンシャル
が引き下げられ、光電流の増幅が行われる。前記フォト
ＳＩＴでは高抵抗のエピタキシャル層が使用され、ソー
ス・ドレイン間は空乏化しているため、光に対する感度
は極めて高い。また、デバイス寸法を電子の平均自由行
程以下に短くした理想型フォトＳＩＴにおいてはＴＨｚ
以上での超高速動作ができる。
【００１４】また、本発明においては前記光半導体素子
単体を複数で或いは集積化した回路を用い、その入力端
子を低抵抗の、例えば、細い導電線路によりその線路の
持つインダクタンス成分を介して接続して遅延回路を形
成する。前記光半導体素子における入力インピーダンス
のキャパシタンス成分を少なくとも一部として使用する
キャパシタンスＣと、前記導電線路のインダクタンスＬ
とで決まる時定数（ＬＣ）１／２を、一括して同時に入
射される光信号の成分のずれに合わせた構造を有する回
路装置を形成している。
単体を複数で或いは集積化した回路を用い、その入力端
子を低抵抗の、例えば、細い導電線路によりその線路の
持つインダクタンス成分を介して接続して遅延回路を形
成する。前記光半導体素子における入力インピーダンス
のキャパシタンス成分を少なくとも一部として使用する
キャパシタンスＣと、前記導電線路のインダクタンスＬ
とで決まる時定数（ＬＣ）１／２を、一括して同時に入
射される光信号の成分のずれに合わせた構造を有する回
路装置を形成している。
【００１５】さらに、前記光半導体素子には光信号が入
力されるが、光感度はゼロもしくは相対的に低い状態に
保持される程度にバイアスされている。このような光半
導体素子を単体、或いは集積化した回路より構成してな
る遅延回路に同期信号を伝搬させる時、この同期信号
を、前記光半導体素子の光感度が大きくなるに十分な信
号電圧にすれば、前記光半導体素子は前記同期信号によ
り順次光に対して高感度になり、光信号が前記光半導体
素子で受信増幅される。前記光信号の周期と前記同期信
号の伝搬時定数とは同一に調整されているので、前記光
信号の時系列が前記光半導体素子或いは当該集積回路に
空間的に分配される。
力されるが、光感度はゼロもしくは相対的に低い状態に
保持される程度にバイアスされている。このような光半
導体素子を単体、或いは集積化した回路より構成してな
る遅延回路に同期信号を伝搬させる時、この同期信号
を、前記光半導体素子の光感度が大きくなるに十分な信
号電圧にすれば、前記光半導体素子は前記同期信号によ
り順次光に対して高感度になり、光信号が前記光半導体
素子で受信増幅される。前記光信号の周期と前記同期信
号の伝搬時定数とは同一に調整されているので、前記光
信号の時系列が前記光半導体素子或いは当該集積回路に
空間的に分配される。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による１０チャ
ンネルの光信号受信装置を示し、前記光信号受信装置は
複数の直列接続されたインダクタンス１１と、隣接する
前記インダクタンス１１間に各ゲートが接続されたフォ
トＳＩＴ１２のゲート容量とからなる遅延回路として１
０区間の定ｋ型回路により構成されている。
ンネルの光信号受信装置を示し、前記光信号受信装置は
複数の直列接続されたインダクタンス１１と、隣接する
前記インダクタンス１１間に各ゲートが接続されたフォ
トＳＩＴ１２のゲート容量とからなる遅延回路として１
０区間の定ｋ型回路により構成されている。
【００１７】前記定ｋ型回路の入力端にはインピーダン
スＺｉを介して電気的同期信号１３が印加され、出力端
には終端整合抵抗Ｚｉが接続されると共に、前記フォト
ＳＩＴのゲートに負のバイアス電圧を印加するバイアス
電源ＶＧが保護抵抗Ｒを介して接続されている。前記イ
ンピーダンスＺｉは前記終端整合抵抗Ｚｉと等しく設定
されている。また、前記フォトＳＩＴの各ソースは接地
されると共に、各ドレインには負荷抵抗ＲＬを介して電
源ＶＤＤが接続され、前記各負荷抵抗ＲＬから出力１〜
１０を得るようにされている。
スＺｉを介して電気的同期信号１３が印加され、出力端
には終端整合抵抗Ｚｉが接続されると共に、前記フォト
ＳＩＴのゲートに負のバイアス電圧を印加するバイアス
電源ＶＧが保護抵抗Ｒを介して接続されている。前記イ
ンピーダンスＺｉは前記終端整合抵抗Ｚｉと等しく設定
されている。また、前記フォトＳＩＴの各ソースは接地
されると共に、各ドレインには負荷抵抗ＲＬを介して電
源ＶＤＤが接続され、前記各負荷抵抗ＲＬから出力１〜
１０を得るようにされている。
【００１８】前記フォトＳＩＴのゲートは、前記インダ
クタンス１１の値Ｌｉが１ｎＨとなるように、幅０．１
ｍｍ、長さ１ｍｍの金属導体で接続されており、ゲート
容量は２．５ｐＦである。この場合、両端の前記インダ
クタンス１１のＬｉはＬｉ／２で与えられる。このと
き、前記定ｋ型回路の時定数τは０．０５ｎ秒であり、
前記終端整合抵抗Ｚｉは１００オームである。
クタンス１１の値Ｌｉが１ｎＨとなるように、幅０．１
ｍｍ、長さ１ｍｍの金属導体で接続されており、ゲート
容量は２．５ｐＦである。この場合、両端の前記インダ
クタンス１１のＬｉはＬｉ／２で与えられる。このと
き、前記定ｋ型回路の時定数τは０．０５ｎ秒であり、
前記終端整合抵抗Ｚｉは１００オームである。
【００１９】図２は前記フォトＳＩＴの光応答特性を示
し、ＶＤＤは１０Ｖで、ＲＬは１Ｋオームである。図か
ら明らかなように、入射光に対してＶＧが−１Ｖのとき
に光感度は最高となる。前記実施例においてＶＧとして
−３Ｖを印加しているが、この状態では光に対して殆ど
感度を有しない。それ故、前記同期信号１３として、＋
２Ｖのパルス信号を用いる。この場合、前記同期信号１
３は前記定ｋ型回路の時定数τ（０．０５ｎ秒）で伝搬
するので、前記定ｋ型回路の各区間における前記フォト
ＳＩＴのゲートには−１Ｖの電圧が印加されて光感度が
最高となる。前記フォトＳＩＴ１２の各ゲートには、光
ファイバケーブルを通して送信された光信号として、図
３に示されるように、１０チャンネルの光信号が同期用
の光信号によりパケットとして送信され、前記同期用の
光信号と前記１０チャンネルの光信号が０．０５ｎ秒
（τ）のずれ、即ち、周期で同時に入射される。送信さ
れた前記光信号を前記フォトＳＩＴ１２の各ゲートに同
時に入射させる際、例えば、前記光信号を分岐すればよ
い。
し、ＶＤＤは１０Ｖで、ＲＬは１Ｋオームである。図か
ら明らかなように、入射光に対してＶＧが−１Ｖのとき
に光感度は最高となる。前記実施例においてＶＧとして
−３Ｖを印加しているが、この状態では光に対して殆ど
感度を有しない。それ故、前記同期信号１３として、＋
２Ｖのパルス信号を用いる。この場合、前記同期信号１
３は前記定ｋ型回路の時定数τ（０．０５ｎ秒）で伝搬
するので、前記定ｋ型回路の各区間における前記フォト
ＳＩＴのゲートには−１Ｖの電圧が印加されて光感度が
最高となる。前記フォトＳＩＴ１２の各ゲートには、光
ファイバケーブルを通して送信された光信号として、図
３に示されるように、１０チャンネルの光信号が同期用
の光信号によりパケットとして送信され、前記同期用の
光信号と前記１０チャンネルの光信号が０．０５ｎ秒
（τ）のずれ、即ち、周期で同時に入射される。送信さ
れた前記光信号を前記フォトＳＩＴ１２の各ゲートに同
時に入射させる際、例えば、前記光信号を分岐すればよ
い。
【００２０】前記光信号受信装置の動作において、前記
電気的同期信号１３が前記光信号の同期信号と同期して
前記定ｋ型回路の入力端に印加されて、その時定数τ
（０．０５ｎ秒）で伝搬するので、各区間の前記フォト
ＳＩＴにその時定数でＶＧを−１Ｖとし、光感度を上昇
させ、光に対してオンの状態にする。例えば、前記同期
信号１３が第１の区間に到達すると、その区間の前記フ
ォトＳＩＴ１２にはチャンネル１の光信号が入射するの
で、前記負荷抵抗ＲＬから前記チャンネル１の光信号に
応じた信号出力１が得られ、結局、１０チャンネルの光
信号から１チャンネルの信号のみが前記フォトＳＩＴ１
２に分配される。同様にして、各チャンネルの光信号が
それぞれに対応した区間の前記フォトＳＩＴ１２に分配
される。図３には１０チャンネルの光信号に対する信号
出力の分配の様子が示されている。即ち、前記電気的同
期信号１３の伝搬につれて各チャンネルに対応した信号
出力１〜１０が得られる。
電気的同期信号１３が前記光信号の同期信号と同期して
前記定ｋ型回路の入力端に印加されて、その時定数τ
（０．０５ｎ秒）で伝搬するので、各区間の前記フォト
ＳＩＴにその時定数でＶＧを−１Ｖとし、光感度を上昇
させ、光に対してオンの状態にする。例えば、前記同期
信号１３が第１の区間に到達すると、その区間の前記フ
ォトＳＩＴ１２にはチャンネル１の光信号が入射するの
で、前記負荷抵抗ＲＬから前記チャンネル１の光信号に
応じた信号出力１が得られ、結局、１０チャンネルの光
信号から１チャンネルの信号のみが前記フォトＳＩＴ１
２に分配される。同様にして、各チャンネルの光信号が
それぞれに対応した区間の前記フォトＳＩＴ１２に分配
される。図３には１０チャンネルの光信号に対する信号
出力の分配の様子が示されている。即ち、前記電気的同
期信号１３の伝搬につれて各チャンネルに対応した信号
出力１〜１０が得られる。
【００２１】図４は本発明の第２の実施例によるｎチャ
ンネルの光信号受信装置を示し、光半導体素子２１とし
てアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、インパッ
トダイオード、タンネットダイオード等のフォトダイオ
ードを用いたものである。
ンネルの光信号受信装置を示し、光半導体素子２１とし
てアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、インパッ
トダイオード、タンネットダイオード等のフォトダイオ
ードを用いたものである。
【００２２】前記光信号受信装置は複数の直列接続され
た値Ｌｉ／２のインダクタンス２２と、隣接する前記イ
ンダクタンス２２間に接合容量Ｃｉを有するＡＰＤ２１
のカソードが接続された定ｋ型回路により構成されてい
る。
た値Ｌｉ／２のインダクタンス２２と、隣接する前記イ
ンダクタンス２２間に接合容量Ｃｉを有するＡＰＤ２１
のカソードが接続された定ｋ型回路により構成されてい
る。
【００２３】前記した各実施例と同様に、同期信号２３
が時定数τｉで第１の区間に到達すると、その区間の前
記ＡＰＤ２１にはチャンネル１の光信号が入射するの
で、前記負荷抵抗ＲＬから前記チャンネル１の光信号に
応じた信号出力が得られ、同様にして、各チャンネルの
光信号がそれぞれに対応した区間の前記ＡＰＤ２１に分
配される。
が時定数τｉで第１の区間に到達すると、その区間の前
記ＡＰＤ２１にはチャンネル１の光信号が入射するの
で、前記負荷抵抗ＲＬから前記チャンネル１の光信号に
応じた信号出力が得られ、同様にして、各チャンネルの
光信号がそれぞれに対応した区間の前記ＡＰＤ２１に分
配される。
【００２４】前記第１および第２の実施例においては比
較的光入力信号の時定数が大きく、回路を構成する線路
のインピーダンスが非常に小さく無視できことを前提と
している。しかし、前記線路のインピーダンスが無視で
きない場合、例えば、高周波で平行導線を用いる場合な
どでは、前記したような集中定数回路ではなく、線路方
向のインピーダンス、線路間のアドミッタンスが分布し
て存在する分布定数回路として取り扱わなければならな
い。
較的光入力信号の時定数が大きく、回路を構成する線路
のインピーダンスが非常に小さく無視できことを前提と
している。しかし、前記線路のインピーダンスが無視で
きない場合、例えば、高周波で平行導線を用いる場合な
どでは、前記したような集中定数回路ではなく、線路方
向のインピーダンス、線路間のアドミッタンスが分布し
て存在する分布定数回路として取り扱わなければならな
い。
【００２５】図５乃至図７は本発明の第３の実施例によ
る光信号受信装置の集積回路を示し、ここでは線路のイ
ンピーダンスを考慮して分布定数回路として取り扱って
おり、簡単のため４区間の装置で説明する。
る光信号受信装置の集積回路を示し、ここでは線路のイ
ンピーダンスを考慮して分布定数回路として取り扱って
おり、簡単のため４区間の装置で説明する。
【００２６】図５は集積回路を構成するＧａＡｓの基本
素子３０の断面を示し、前記基本素子３０はＡｌＧａＡ
ｓヘテロ接合を有するノーマリオフ型ＭＩＳゲートフォ
トＳＩＴである。前記ＭＩＳゲートフォトＳＩＴは半絶
縁性基板３１中に形成され、５×１０１８／ｃｃのキャ
リア密度を有し厚さが数１００オングストロームのドレ
インとなるＳｅドープｎ＋領域３２と、５×１０１８／
ｃｃのキャリア密度を有し厚さが数１００オングストロ
ームのソースとなるＳｅドープｎ＋領域３３と有してお
り、前記ドレインとソース間にはバリア領域としてＺｎ
ドープｐ＋領域３４が設けられ、前記バリア領域３４は
キャリア密度が１×１０１７／ｃｃ以下のノンドープｎ
−領域３５、３６で挟まれている。前記ドレイン側の前
記ノンドープｎ−領域３５の厚さは１５オングストロー
ム程度であり、前記ソース側の前記ノンドープｎ−領域
３６の厚さは１０オングストローム程度である。ＭＩＳ
ゲートを形成するため、前記領域３４、３５、３６を覆
うようにＡｌ組成が０．５のＡｌＧａＡｓ層３７が設け
られ、前記ＡｌＧａＡｓ層３７上に長さがｌｇのゲート
電極３８が形成されている。
素子３０の断面を示し、前記基本素子３０はＡｌＧａＡ
ｓヘテロ接合を有するノーマリオフ型ＭＩＳゲートフォ
トＳＩＴである。前記ＭＩＳゲートフォトＳＩＴは半絶
縁性基板３１中に形成され、５×１０１８／ｃｃのキャ
リア密度を有し厚さが数１００オングストロームのドレ
インとなるＳｅドープｎ＋領域３２と、５×１０１８／
ｃｃのキャリア密度を有し厚さが数１００オングストロ
ームのソースとなるＳｅドープｎ＋領域３３と有してお
り、前記ドレインとソース間にはバリア領域としてＺｎ
ドープｐ＋領域３４が設けられ、前記バリア領域３４は
キャリア密度が１×１０１７／ｃｃ以下のノンドープｎ
−領域３５、３６で挟まれている。前記ドレイン側の前
記ノンドープｎ−領域３５の厚さは１５オングストロー
ム程度であり、前記ソース側の前記ノンドープｎ−領域
３６の厚さは１０オングストローム程度である。ＭＩＳ
ゲートを形成するため、前記領域３４、３５、３６を覆
うようにＡｌ組成が０．５のＡｌＧａＡｓ層３７が設け
られ、前記ＡｌＧａＡｓ層３７上に長さがｌｇのゲート
電極３８が形成されている。
【００２７】ドレインおよびソース電極３９、４０とし
てｎ型ＧａＡｓ結晶に対して良好な低抵抗金属半導体接
触を形成する構造が適用され、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
／Ａｕが用いられる。また、前記ゲート電極３８として
Ａｌが用いられる。なお、前記ソース電極４０の直下に
は前記バリア領域３４、ノンドープ領域３５、３６の延
長部分が直接終端しているが、ＳＩＴの空乏層により特
に絶縁膜が介在しなくてもよい。
てｎ型ＧａＡｓ結晶に対して良好な低抵抗金属半導体接
触を形成する構造が適用され、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
／Ａｕが用いられる。また、前記ゲート電極３８として
Ａｌが用いられる。なお、前記ソース電極４０の直下に
は前記バリア領域３４、ノンドープ領域３５、３６の延
長部分が直接終端しているが、ＳＩＴの空乏層により特
に絶縁膜が介在しなくてもよい。
【００２８】前記半絶縁性基板３１は、線路のインピー
ダンスを考慮して、裏面を研磨エッチングしてその厚さ
を１ミクロンとし、グラウンドとしてＴｉ／Ａｕ電極４
１が設けられている。
ダンスを考慮して、裏面を研磨エッチングしてその厚さ
を１ミクロンとし、グラウンドとしてＴｉ／Ａｕ電極４
１が設けられている。
【００２９】図６および図７は前記基本素子３０の集積
回路の平面図および斜視図を示し、幅ｗｇが１０ミクロ
ン、長さｌｇが０．１ミクロンの各ゲート電極３８を接
続する導電線路４２は、インダクタンスを含むインピー
ダンスを調整するため、幅５ミクロン、長さ１６０ミク
ロンとなっている。各ドレイン電極３９は導電線路４３
により接続されている。
回路の平面図および斜視図を示し、幅ｗｇが１０ミクロ
ン、長さｌｇが０．１ミクロンの各ゲート電極３８を接
続する導電線路４２は、インダクタンスを含むインピー
ダンスを調整するため、幅５ミクロン、長さ１６０ミク
ロンとなっている。各ドレイン電極３９は導電線路４３
により接続されている。
【００３０】図８は前記集積回路の等価回路を示し、ゲ
ート入力容量は分布したＭＩＳゲート容量で与えられる
ほか、ゲート間線路インピーダンスＺｇはインダクタン
スに加えて線路の分布容量を有している。ここで、
ＺＤ、ＺＤ´は各前記ＭＩＳゲートフォトＳＩＴ３０の
ドレイン間を接続する導電線路４３およびゲート電極の
線路インピーダンスであり、Ｚｏはソース電極の線路イ
ンピーダンスである。
ート入力容量は分布したＭＩＳゲート容量で与えられる
ほか、ゲート間線路インピーダンスＺｇはインダクタン
スに加えて線路の分布容量を有している。ここで、
ＺＤ、ＺＤ´は各前記ＭＩＳゲートフォトＳＩＴ３０の
ドレイン間を接続する導電線路４３およびゲート電極の
線路インピーダンスであり、Ｚｏはソース電極の線路イ
ンピーダンスである。
【００３１】前記実施例において、等価的なゲート入力
容量は２１０ｆＦ（フェムトファラッド）、インダクタ
ンスは２０ｐＨである。また、前記分布定数回路の時定
数は２ｐ秒であり、ゲート電極の終端整合インピーダン
スは１０オームである。ゲートに印加する同期パルス信
号は０．５Ｖで周期は１０ｐ秒であり、ドレインには
０．５ＶのＶＤＤが印加されている。
容量は２１０ｆＦ（フェムトファラッド）、インダクタ
ンスは２０ｐＨである。また、前記分布定数回路の時定
数は２ｐ秒であり、ゲート電極の終端整合インピーダン
スは１０オームである。ゲートに印加する同期パルス信
号は０．５Ｖで周期は１０ｐ秒であり、ドレインには
０．５ＶのＶＤＤが印加されている。
【００３２】前記光信号受信装置において、光同期信号
を有する時定数２ｐ秒周期の光信号を前記ＭＩＳゲート
フォトＳＩＴ３０に入力しながら同期信号５１を加える
と、出力端子５２〜５５から１／４に分割された光信号
が得られる。この場合、前記ソース及びドレイン線路の
インピーダンスＺｏ、ＺＤおよびＺＤ´により出力信号
の遅れが生じる場合もあるが、光信号の分配は入力側で
なされるため、出力側の遅れは信号の分配には関係な
い。
を有する時定数２ｐ秒周期の光信号を前記ＭＩＳゲート
フォトＳＩＴ３０に入力しながら同期信号５１を加える
と、出力端子５２〜５５から１／４に分割された光信号
が得られる。この場合、前記ソース及びドレイン線路の
インピーダンスＺｏ、ＺＤおよびＺＤ´により出力信号
の遅れが生じる場合もあるが、光信号の分配は入力側で
なされるため、出力側の遅れは信号の分配には関係な
い。
【００３３】図９は集積回路を構成するＧａＡｓの基本
素子６０の断面を示し、その構成は図５の基本素子３０
と同一であるので、同一部分には同一の符号を付してい
る。図５においては、前記半絶縁性基板３１の厚さを１
ミクロンと薄くしているが、これを薄くする際、素子に
ダメージを与えたり、厚さの制御に若干の問題がある。
それ故、この例ではグラウンド電極４１を前記半絶縁性
基板３１の表面側に設け、ゲート間を接続する線路との
間にＳｉＮ等の絶縁膜６１を設けている。
素子６０の断面を示し、その構成は図５の基本素子３０
と同一であるので、同一部分には同一の符号を付してい
る。図５においては、前記半絶縁性基板３１の厚さを１
ミクロンと薄くしているが、これを薄くする際、素子に
ダメージを与えたり、厚さの制御に若干の問題がある。
それ故、この例ではグラウンド電極４１を前記半絶縁性
基板３１の表面側に設け、ゲート間を接続する線路との
間にＳｉＮ等の絶縁膜６１を設けている。
【００３４】公知のように、分布定数回路において線路
のインピーダンスはグラウンド線路間の絶縁膜の厚さと
幅の比により決まり、絶縁膜の誘電率に比例している。
前記ＳｉＮ膜はＧａＡｓに対して約１／４の誘電率を有
しており、厚さを２５００オングストロームにすれば、
前記と同様の時定数に設定することができる。この場
合、前記半絶縁性基板３１の厚さを、例えば、５０ミク
ロンと厚くすることができる。
のインピーダンスはグラウンド線路間の絶縁膜の厚さと
幅の比により決まり、絶縁膜の誘電率に比例している。
前記ＳｉＮ膜はＧａＡｓに対して約１／４の誘電率を有
しており、厚さを２５００オングストロームにすれば、
前記と同様の時定数に設定することができる。この場
合、前記半絶縁性基板３１の厚さを、例えば、５０ミク
ロンと厚くすることができる。
【００３５】前記実施例においては４区間で説明した
が、ｎ多重光信号に対応するにはｎ区間の定ｋ型回路を
構成すればよく、非常に簡単な回路であることが分か
る。
が、ｎ多重光信号に対応するにはｎ区間の定ｋ型回路を
構成すればよく、非常に簡単な回路であることが分か
る。
【００３６】また、前記第１乃至第３の実施例におい
て、遅延回路として図１０（ａ）に示すような定ｋ型回
路を用いているが、図１０（ｂ）に示すように、誘導ｍ
型回路を用いてもよく、この場合、さらに高周波での使
用に有利となる。
て、遅延回路として図１０（ａ）に示すような定ｋ型回
路を用いているが、図１０（ｂ）に示すように、誘導ｍ
型回路を用いてもよく、この場合、さらに高周波での使
用に有利となる。
【００３７】さらに、フォトＳＩＴとして横型ＧａＡｓ
ＳＩＴを用いているが、縦型のものでもよく、高光感度
を有する素子なら使用できる。
ＳＩＴを用いているが、縦型のものでもよく、高光感度
を有する素子なら使用できる。
【００３８】前記実施例では光半導体素子を用いた装置
で説明をしたが、素子の代わりに集積回路を用いても同
様の効果がある。集積回路として増幅作用のある回路を
用いれば、外部で増幅する必要はなく、簡略化できる。
また、光電変換装置そのものの集積回路を用いれば、ｎ
多重化光通信が実現できることは明らかである。
で説明をしたが、素子の代わりに集積回路を用いても同
様の効果がある。集積回路として増幅作用のある回路を
用いれば、外部で増幅する必要はなく、簡略化できる。
また、光電変換装置そのものの集積回路を用いれば、ｎ
多重化光通信が実現できることは明らかである。
【００３９】さらに、従来から用いられているＳｉのＳ
ＩＴ、ＢＰＴ等はもちろんのこと、ＰＤ、ＡＰＤ、イン
パット、タンネット等のダイオードでもよい。ＧａＡｓ
を含む化合物半導体を用いた素子では、Ｓｉより高速動
作が可能な装置ができることは明らかである。ＴＨｚで
動作する理想型ＳＩＴやタンネットを用いれば、ＴＨｚ
での動作が可能となることはもちろんである。
ＩＴ、ＢＰＴ等はもちろんのこと、ＰＤ、ＡＰＤ、イン
パット、タンネット等のダイオードでもよい。ＧａＡｓ
を含む化合物半導体を用いた素子では、Ｓｉより高速動
作が可能な装置ができることは明らかである。ＴＨｚで
動作する理想型ＳＩＴやタンネットを用いれば、ＴＨｚ
での動作が可能となることはもちろんである。
【００４０】
【発明の効果】本発明においては、導電線路によるイン
ダクタンスと光半導体素子の有する障壁容量或いは接合
容量を用いて複数区間の各遅延時間が前記インダクタン
スの値Ｌｉと前記障壁容量の値Ｃｉとによりそれぞれ決
定される時定数τを有する遅延回路を形成している。そ
して、前記遅延回路の入力端に電気的同期信号を印加し
て前記各区間に前記時定数τで順次伝搬させると共に、
光同期信号によりパケットとして送信され前記時定数τ
の周期を有する多重光信号を前記各区間の前記光半導体
素子に印加し、前記電気的同期信号が前記時定数で前記
各区間を伝搬するにつれて、前記多重光信号の各チャン
ネルに対応した光信号が前記各区間に分配されるように
しており、簡単な回路構成により多重光信号を分配する
ことができる。
ダクタンスと光半導体素子の有する障壁容量或いは接合
容量を用いて複数区間の各遅延時間が前記インダクタン
スの値Ｌｉと前記障壁容量の値Ｃｉとによりそれぞれ決
定される時定数τを有する遅延回路を形成している。そ
して、前記遅延回路の入力端に電気的同期信号を印加し
て前記各区間に前記時定数τで順次伝搬させると共に、
光同期信号によりパケットとして送信され前記時定数τ
の周期を有する多重光信号を前記各区間の前記光半導体
素子に印加し、前記電気的同期信号が前記時定数で前記
各区間を伝搬するにつれて、前記多重光信号の各チャン
ネルに対応した光信号が前記各区間に分配されるように
しており、簡単な回路構成により多重光信号を分配する
ことができる。
【００４１】また、バイアスされた前記光半導体素子に
前記電気的同期信号が重畳されるので、前記光半導体素
子が高光感度となり減衰の少ない信号出力が得られる。
前記電気的同期信号が重畳されるので、前記光半導体素
子が高光感度となり減衰の少ない信号出力が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例による１０チャンネルの
光信号受信装置の回路を示す図である。
光信号受信装置の回路を示す図である。
【図２】本発明において用いるフォトＳＩＴの光応答特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図３】本発明による光信号の分配を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例にｎチャンネルの光信号
受信装置の回路を示す図である。
受信装置の回路を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例による集積回路を構成す
るＧａＡｓの基本素子の断面を示す図である。
るＧａＡｓの基本素子の断面を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例における集積回路を概略
的に示す平面図である。
的に示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施例における集積回路を概略
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
【図８】本発明の第の実施例による集積回路の等価回路
を示す図である。
を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例による集積回路を構成す
るＧａＡｓの他の基本素子の断面を示す図である。
るＧａＡｓの他の基本素子の断面を示す図である。
【図１０】本発明において適用される定ｋ型回路および
誘導ｍ型回路の基本回路を示す図である。
誘導ｍ型回路の基本回路を示す図である。
【図１１】従来の多重通信方式における多重パルス信号
を示す図である。
を示す図である。
【図１２】従来の復調回路を示す図である。
【図１３】従来の超高速多重光通信における光ケーブル
伝送方式を示す図である。
伝送方式を示す図である。
１１、２２…インダクタンス、１２…フォトＳＩＴ、１
３、２３…電気的同期信号、２１…ＡＰＤ、３０…Ｇａ
Ａｓの基本素子、３１…半絶縁性基板、３２…ｎ＋層、
３３…ｎ＋層、３４…ｐ＋層、３５、３６…ノンドープ
ｎ−層、３７…ＡｌＧａＡｓ層、３８…ゲート電極、３
９…ドレイン電極、４０…ソース電極、４１…グラウン
ド電極、４２、４３…導電線路、６１…絶縁膜
３、２３…電気的同期信号、２１…ＡＰＤ、３０…Ｇａ
Ａｓの基本素子、３１…半絶縁性基板、３２…ｎ＋層、
３３…ｎ＋層、３４…ｐ＋層、３５、３６…ノンドープ
ｎ−層、３７…ＡｌＧａＡｓ層、３８…ゲート電極、３
９…ドレイン電極、４０…ソース電極、４１…グラウン
ド電極、４２、４３…導電線路、６１…絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 H04J 14/00 H01L 27/00 H01L 31/00
Claims (4)
- 【請求項１】 導電線路の有するインダクタンスと光半
導体素子の有する障壁容量或いは接合容量を含む入力容
量の少なくとも一部よりなる容量を用いて複数区間の各
遅延時間が前記インダクタンスと前記入力容量の少なく
とも一部よりなる容量とによりそれぞれ決定される時定
数を有する遅延回路を具備し、前記遅延回路の入力端に
電気的同期信号を印加して前記各区間に前記時定数で順
次伝搬させると共に、光同期信号により送信され前記時
定数の周期を有する多重光信号を前記各区間の前記光半
導体素子に印加し、前記電気的同期信号が前記時定数で
前記各区間を伝搬するにつれて、前記多重光信号の各チ
ャンネルに対応した光信号が前記各区間に分配されるこ
とを特徴とする多重光信号の分配装置。 - 【請求項２】 バイアスされた前記光半導体素子に前記
電気的同期信号が重畳され、前記光半導体素子が光感度
変調されるようになされていることを特徴とする請求項
１記載の多重光信号の分配装置。 - 【請求項３】 前記遅延回路が定ｋ型回路又は誘導ｍ型
回路からなることを特徴とする請求項１記載の多重光信
号の分配装置。 - 【請求項４】 前記光半導体素子が光静電誘導トランジ
スタからなることを特徴とする請求項１記載の多重光信
号の分配装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162040A JP3015761B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 多重光信号の分配装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162040A JP3015761B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 多重光信号の分配装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341220A JPH10341220A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3015761B2 true JP3015761B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=15746952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9162040A Expired - Lifetime JP3015761B2 (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 多重光信号の分配装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015761B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5352881B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2013-11-27 | 松江エルメック株式会社 | コモンモードフィルタ |
| JP6231608B2 (ja) * | 2016-04-21 | 2017-11-15 | 日本電信電話株式会社 | 光電子集積回路の実装方法 |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP9162040A patent/JP3015761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10341220A (ja) | 1998-12-22 |
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