JP7062276B2 - 光導波路型受光素子構造 - Google Patents
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Description
Ge層:幅3um、高さ0.5μm、屈折率4.27、
吸収係数4300cm-1、ギャップ幅2~8μm
Siスラブ層:高さ0.22μm、屈折率3.478、吸収係数0
Si導波路:幅2μm、高さ0.22μm
光波長:1550nm
計算方法:モード計算:フィルムモードマッチング法
伝搬計算:固有モード展開法
Ge層:トレンチ幅0.5μm、トレンチ深さ0~30nm
をさらに追加した条件である。図7と図8から明らかなように、2つのGe層29、30のギャップ幅が4μmの場合に、トレンチ40を設けその深さを例えば10~30nmの範囲で設定することにより、光が漏れ易い導波路構造として、Ge層29、30への光結合度をさらに減らしてより長いGe層で徐々に光を吸収させることが可能となる。
Ge層:トレンチ幅1.5μm、トレンチ深さ0~20nm
をさらに追加した条件である。図9と図10から明らかなように、2つのGe層29、30のギャップ幅が5μmの場合に、トレンチ40を設けその深さを例えば5~20nmの範囲で設定することにより、光が漏れ易い導波路構造として、Ge層29、30への光結合度をさらに減らしてより長いGe層で徐々に光を吸収させることが可能となる。
2、21:Siスラブ(p型Si層)
3、5、23、25、44、45、50、51:G電極
4、24:S電極
7、27:下側クラッド層(SiO2)
8、29、30、36、42、43、46、47、48、49:Ge層
9、37:n型Si/Ge層
10、31:上側クラッド層(SiO2)
18、28:光伝搬部(導波路部、凸部)
35:p++層
38:キャップ層
40:溝(トレンチ、凹部)
Claims (8)
- 基板上に第1クラッド層を介して設けられた第1導電型の半導体層と、
前記第1導電型の半導体層上に離間して設けられた第1及び第2のノンドープな半導体層と、
前記第1のノンドープな半導体層上に設けられた第1の第2導電型の半導体層と、
前記第2のノンドープな半導体層上に設けられた第2の第2導電型の半導体層と、
前記第1及び第2の第2導電型の半導体層に接続する第1電極層と、
前記第1及び第2のノンドープな半導体層及び前記第1電極層の外側において前記第1導電型の半導体層に接続する2つの第2電極層と、
前記第1導電型の半導体層上の前記第1及び第2のノンドープな半導体層の間、及び前記第1電極層と前記2つの第2電極層の間に設けられた第2クラッド層とを備え、
前記第1導電型の半導体層と、前記第1のノンドープな半導体層と、前記第1の第2導電型の半導体層とからなる第1の受光素子と、前記第1導電型の半導体層と、前記第2のノンドープな半導体層と、前記第2の第2導電型の半導体層とからなる第2の受光素子は、当該2つの受光素子の間の前記第1導電型の半導体層を伝搬する光を受光するものであり、
前記第1導電型の半導体層は光の伝搬方向に沿った横長な平板状の構造を有し、前記第1のノンドープな半導体層と前記第2のノンドープな半導体層は、前記横長な平板状の構造の一方の端部から他方の端部まで所定間隔を空けて平行に伸びる直方体構造を有する、光導波路型受光素子構造。 - 基板上に第1クラッド層を介して設けられ、光導波路との接続部から該光導波路の延長上に延びる光伝搬部を有する第1導電型の半導体層と、
前記第1導電型の半導体層上において、前記光伝搬部の直上ではなく外側上に離間して設けられた第1及び第2のノンドープな半導体層と、
前記第1のノンドープな半導体層上に設けられた第1の第2導電型の半導体層と、
前記第2のノンドープな半導体層上に設けられた第2の第2導電型の半導体層と、
前記第1及び第2の第2導電型の半導体層に接続する第1電極層と、
前記第1及び第2のノンドープな半導体層及び前記第1電極層の外側において前記第1導電型の半導体層に接続する2つの第2電極層と、
前記第1導電型の半導体層上の前記第1及び第2のノンドープな半導体層の間、及び前記第1電極層と前記2つの第2電極層の間に設けられた第2クラッド層とを備え、
前記第1導電型の半導体層と、前記第1のノンドープな半導体層と、前記第1の第2導電型の半導体層とからなる第1の受光素子と、前記第1導電型の半導体層と、前記第2のノンドープな半導体層と、前記第2の第2導電型の半導体層とからなる第2の受光素子は、当該2つの受光素子の間の前記第1導電型の半導体層を伝搬する光を受光する、光導波路型受光素子構造。 - 前記第1導電型の半導体層は光の伝搬方向に沿った横長な平板状の構造を有し、前記第1のノンドープな半導体層と前記第2のノンドープな半導体層は、前記横長な平板状の構造の一方の端部から他方の端部まで所定間隔を空けて平行に伸びる直方体構造を有する、請求項2に記載の光導波路型受光素子構造。
- 前記2つの受光素子の間の前記第1導電型の半導体層の前記横長な平板状の構造の一方の端部は、外部からの光が伝搬する光導波路に接続する、請求項3に記載の光導波路型受光素子構造。
- 前記第1のノンドープな半導体層と前記第2のノンドープな半導体層の前記所定間隔は3μm~8μmの範囲にある、請求項1、3、4のいずれか1項に記載の光導波路型受光素子構造。
- 前記2つの受光素子の間の前記第1導電型の半導体層は、前記光伝搬部の両側に溝状の凹部を有する、請求項2~4のいずれか1項に記載の光導波路型受光素子構造。
- 前記2つの受光素子の間の前記第1導電型の半導体層の前記凹部は、0.5μm~1.5μmの幅と、5nm~30nmの深さを有する、請求項6に記載の光導波路型受光素子構造。
- 前記基板はSi基板またはSOI基板からなり、前記第1導電型の半導体層はp型またはn型のSi層からなり、前記第1及び第2のノンドープな半導体層は真性Ge層からなり、前記第1及び第2の第2導電型の半導体層はn型またはp型の半導体層であって、SiのみからなるSi層、GeのみからなるGe層、Si及びGeからなる層、あるいはSi層及びGe層の両方からなる層のうちのいずれかであり、前記第1クラッド層及び第2クラッド層はSiO2からなる、請求項1~7のいずれか1項に記載の光導波路型受光素子構造。
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