JP3609251B2 - 光受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光入力信号を電気信号に変換する光受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の信号増幅機能付き光受信装置の代表的構成図である。図に示すように、搭載基板１上に受光素子２ａと電気増幅素子３が固定されている。受光素子２ａの裏面に形成され、受光部１１を構成するｐｎ接合のカソードに電気的に接続されたカソード電極７ａと、電気増幅素子３の上面に形成された電極１２が、それぞれ搭載基板１上に形成された電源用の電極４に電気的に接続されている。また、受光素子２ａの表面に形成され、受光部１１ａを構成するｐｎ接合のアノードに電気的に接続されアノード電極５ａが電気増幅素子３表面の電極６に、電気増幅素子３表面の電極８が搭載基板１上の電気信号出力用の電極９に、それぞれ電気的に接続されている。また、光受信装置外部から入力される信号光を導く入力用光導波路１０が、光学的に受光素子２ａの受光部１１ａに結合している。
【０００３】
かかる光受信装置では、入力用光導波路１０を伝搬した信号光が、受光素子２ａに入射され、受光部１１ａにおいて電気信号に変換される。この電気信号はアノード電極５ａから出力され、電極６を通して電気増幅素子３に入力される。電気増幅素子３で増幅された信号は、電気信号出力用の電極９を介して光受信装置の外部の電気回路に接続され、光入力信号を増幅した電気信号に変換するという機能を実現する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の光受信装置においては、光入力信号の変調周波数が電気増幅素子３の性能で制限されてしまい、動作帯域が制限されるという問題と、電気増幅素子３の占有面積が大きく、電気増幅素子３を動作させるのに必要な電気配線も多いために、複数チャンネルの信号光を受信する光受信装置を構成する場合、その占有面積が大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、信号増幅機能を有する光受信装置において、電気回路に起因する動作帯域の制限が少なく、複数チャンネルの光信号を受信する受信器の構成にも適した占有面積の小さい新規な光受信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、光増幅用導波路を構成する第１のｐｎ接合を有し搭載基板上に固定された半導体光増幅素子と、上記第１のｐｎ接合のアノードおよびカソードにそれぞれ電気的に接続された第１のアノード電極および第１のカソード電極と、導波路型の受光部を構成する第２のｐｎ接合を有し上記搭載基板上に固定された半導体受光素子と、上記第２のｐｎ接合のアノードおよびカソードにそれぞれ電気的に接続された第２のアノード電極および第２のカソード電極と、上記第１のアノード電極、第１のカソード電極、第２のアノード電極および第２のカソード電極と接続された上記搭載基板上の複数の電極と有し、上記半導体増幅素子の発光部と上記半導体受光素子の受光部とが光学的に結合するように構成した光受信装置において、上記搭載基板上に、特定の波長の光のみを透過する多層膜フィルターを設け、上記半導体光増幅素子の発光部と上記半導体受光素子の受光部とが上記多層膜フィルターを介して光学的に結合するように構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は参考例の光受信装置を示す構成図である。図に示すように、例えばセラミックからなる搭載基板１上に、それ自体は公知な構造を有する半導体光増幅素子１３と、導波路型の受光部１１を持つ半導体受光素子２が固定されている。半導体光増幅素子１３の裏面に形成され、半導体光増幅素子１３の光増幅用導波路１６を構成する第１のｐｎ接合のアノードに電気的に接続された第１のアノード電極１４と、半導体光増幅素子１３の表面に形成され、第１のｐｎ接合のカソードに電気的に接続された第１のカソード電極１５と、半導体受光素子２の表面に形成され、受光部１１を構成する第２のｐｎ接合のカソードに電気的に接続された第２のカソード電極７が、それぞれ搭載基板１上に形成された電源用の電極４に電気的に接続されている。また、半導体受光素子２の裏面に形成され、受光部１１を構成する第２のｐｎ接合のアノードに電気的に接続された第２のアノード電極５が搭載基板１上の電気信号出力用の電極９に電気的に接続されている。また、光受信装置外部から入力される信号光を導く入力用光導波路１０が、光学的に光増幅用導波路１６に結合し、さらに、光増幅用導波路１６の発光部１６ａより出射される信号光が導波路型の受光部１１に入射して、発光部１６ａと受光部１１は光学的に結合されている。
【００１０】
図１に示した光受信装置によれば、入力用光導波路１０を伝搬した入力光が、半導体光増幅素子１３に入射され、光増幅用導波路１６中で増幅されたのち、半導体受光素子２の受光部１１に入射される。受光部１１において信号光から変換された電気信号はアノード電極５から出力され、電極９を介して光受信装置の外部の電気回路に接続され、入力光信号を増幅した電気信号に変換するという機能を実現する。
【００１１】
上述のように、参考例の光受信装置においては半導体光増幅素子１３を使用して信号を増幅しているので、電気増幅素子を使用した従来の増幅機能付き光受信装置とは動作原理が異なり、また、ファイバー型光増幅素子を使用した信号増幅機能付き光受信装置とは、光増幅機能を受光素子と同一基板上に集積化している点が異なっている。したがって、電気信号に変換した後に電気増幅素子で増幅していた従来の構成と比較して、信号の変調周波数が電気回路の性能で制限されることがない。また、半導体光増幅素子は電気増幅素子よりも少ない電気配線数で動作することが可能であり、チップの占有面積も電気増幅素子よりも少ない。また、複数の信号光を同一基板で受信する多チャンネルアレイ光受信装置を構成する場合にも、電気増幅素子を利用した従来の構成よりも少ない面積で実現することができる。
【００１２】
図２は本発明に係る光受信装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図に示すように、搭載基板１から光増幅用導波路１６までの構成は図１と同様であるが、さらに、光増幅用導波路１６から出力される信号光は、搭載基板１上の溝１７に挿入されて固定された多層膜フィルター１８を通して、受光部１１に入力している。ここで、多層膜フィルター１８は特定の波長を選択的に透過することのできる、それ自体は公知の多層膜構造を有するフィルターである。
【００１３】
図２に示した光受信装置によれば、入力用光導波路１０を伝搬した信号光が、半導体光増幅素子１３に入射され、増幅用導波路１６中で増幅された信号光は、信号光のもつ波長のみ透過することのできる多層膜フィルター１８を通して、半導体受光素子２に入射される。受光部１１において信号光から変換された電気信号はアノード電極５から出力され、電気信号出力用の電極９を通して光受信装置の外部の電気回路に接続され、入力光信号を大幅に増幅した電気信号に変換するという機能を実現する。さらに、本発明では、半導体光増幅素子１３が発生する信号光に寄与しないＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を多層膜フィルター１８で取り除くことが可能であるので、ＡＳＥに起因する雑音を低減できるという効果がある。
【００１４】
図３は本発明に係る光受信装置の第２の実施の形態を示す構成図である。図に示すように、搭載基板１から光増幅用導波路１６までの構成は図１と同様であるが、さらに、光増幅用導波路１６から出力される信号光は搭載基板１上に形成された光導波路１９に光学的に結合し、この光導波路１９を伝搬して、受光部１１に光学的に結合している。ここで、光導波路１９は搭載基板１の変形部１ａ内を貫通し、変形部１ａには溝１７が設けられ、溝１７により２つの領域に分けられている。さらに、溝１７には特定の波長を選択的に透過することのできる多層膜フィルター１８が挿入されている。
【００１５】
図３に示した光受信装置によれば、入力用光導波路１０を伝搬した入力光が、半導体光増幅素子１３に入射され、増幅用導波路１６中で増幅された光信号が、第３の光導波路１９に結合される。さらに、光導波路１９を伝搬した光は、光導波路１９と光学的に結合している半導体受光素子２に入射される。ここで、光導波路１９には、多層膜フィルター１８が挿入されているので、この光導波路１９は選択的に特定の波長を透過する機能を有している。受光部１１において信号光から変換された電気信号はアノード電極５から出力され、電源用電極９を通して光受信装置の外部の電気回路に接続され、光入力信号を大幅に増幅した電気信号に変換するという機能を実現する。また、本発明では、半導体光増幅素子１３が発生する光信号に寄与しないＡＳＥを多層膜フィルター１８で取り除くことが可能であるので、ＡＳＥに起因する雑音を低減できるという効果がある。
【００１６】
選択的に特定の波長を透過するフィルター機能を持つ光導波路としては、上記の導波路途中に形成した溝１７に多層膜フィルター１８を挿入したもの以外に、導波路型グレーティング、マッハツエンダー型導波路フィルター、アレイ格子型導波路フィルターなど各種のものが適用できる。これら導波路型グレーティングや導波路フィルターは大きさの点で不利であるが、溝形成が不要となる点で有利である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光受信装置においては、同一の搭載基板上に半導体光増幅器と半導体受光素子が集積される構造を有し、入力された信号光は半導体光増幅器で増幅された後に半導体受光素子に入力され電気信号に変換される。したがって、電気信号に変換した後に電気増幅素子で増幅していた従来の構成と比較して、信号の変調周波数が電気回路の性能で制限されることがない。また、半導体光増幅素子は電気増幅素子よりも少ない電気配線数で動作することが可能であり、チップの占有面積も電気増幅素子よりも少ない。また、複数の信号光を同一基板で受信する多チャンネルアレイ光受信装置を構成する場合にも、電気増幅素子を利用した従来の構成よりも少ない面積で実現することができる。さらに、特定の波長の光のみを透過する多層膜フィルターを有し、上記半導体光増幅素子の発光部と上記半導体受光素子の受光部とが上記多層膜フィルターを介して光学的に結合するように構成したので、半導体光増幅素子の発生するＡＳＥを同一基板上で除去することが可能であるので、半導体光増幅素子を用いることによる雑音の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の光受信装置を示す構成図である。
【図２】本発明に係る光受信装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る光受信装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来技術による光受信装置の構成図である。
【符号の説明】
１…搭載用基板
１ａ…変形部
２…半導体受光素子
２ａ…受光素子
３…電気増幅素子
４…電極
５…第２のアノード電極
５ａ…アノード電極
６…入力用電極
７…第２のカソード電極
７ａ…カソード電極
８…電極
９…電極
１０…入力用光導波路
１１…受光部
１１ａ…受光部
１２…電極
１３…半導体光増幅素子
１４…第１のアノード電極
１５…第１のカソード電極
１６…光増幅用導波路
１６ａ…発光部
１７…溝
１８…多層膜フィルター
１９…光導波路

Claims (1)

1. 光増幅用導波路を構成する第１のｐｎ接合を有し搭載基板上に固定された半導体光増幅素子と、上記第１のｐｎ接合のアノードおよびカソードにそれぞれ電気的に接続された第１のアノード電極および第１のカソード電極と、導波路型の受光部を構成する第２のｐｎ接合を有し上記搭載基板上に固定された半導体受光素子と、上記第２のｐｎ接合のアノードおよびカソードにそれぞれ電気的に接続された第２のアノード電極および第２のカソード電極と、上記第１のアノード電極、第１のカソード電極、第２のアノード電極および第２のカソード電極と接続された上記搭載基板上の複数の電極と有し、上記半導体増幅素子の発光部と上記半導体受光素子の受光部とが光学的に結合するように構成した光受信装置であって、
   上記搭載基板上に、特定の波長の光のみを透過する多層膜フィルターを有し、上記半導体光増幅素子の発光部と上記半導体受光素子の受光部とが上記多層膜フィルターを介して光学的に結合するように構成したことを特徴とする光受信装置。

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