JP7204933B2 - 光検出器チップ、光受信及び送受信コンポーネント、光モジュール、及び通信装置 - Google Patents

光検出器チップ、光受信及び送受信コンポーネント、光モジュール、及び通信装置 Download PDF

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Description

本発明は、光通信技術の分野、特に、光検出器チップ、光受信コンポーネント、光送受信コンポーネント、光モジュール、及び通信装置に関する。
増大するデータ要求は、トランスポートネットワークの容量及び帯域幅により高い要件を課す。高速通信装置同士間の相互接続は、高速且つ大容量のトランスポートネットワークを構築するための基礎となっている。高速光受信装置は、データ転送ネットワークの重要な部分であり、主に、光モジュールの光受信及び光から電気への変換を実現するために使用され、そこでは光検出器チップは光受信装置の重要なコンポーネントである。従来技術では、高速且つ大容量のトランスポートネットワークは、主に単一チャネルの変調レートを改善することによって実現される。しかしながら、光受信装置は、広い変調帯域幅によって引き起こされる高い過剰ノイズによって制限され、これは高感度の要求を満たすことを困難にしている。
本願の一実施形態は、比較的高い利得効果を得ながら、増幅器によって引き起こされるＡＳＥノイズを低減し、それによって光受信コンポーネントの感度を向上させることができる光検出器チップを提供する。
本願の実施形態は、光受信コンポーネント、光送受信コンポーネント、光モジュール、及び通信装置をさらに提供する。
第１の態様によれば、モノリシック集積光受信チップが提供され、この光受信チップは、基板、半導体光増幅部、及び光検出部を含む。基板は表面を含み、光検出部及び半導体光増幅部は基板の表面に水平方向に集積されており、光検出部は、半導体光増幅部の光信号出力方向に位置している。
半導体光増幅部は、入力光信号を増幅及びフィルタリングして、増幅及びフィルタリングした光信号を光検出部に出力する。
光検出部は、増幅及びフィルタリングした光信号を電気信号に変換するように構成される。
半導体光増幅部は回折格子を含み、回折格子は第１の回折格子及び第２の回折格子を含み、第１の回折格子及び第２の回折格子は光信号出力方向に沿って順次カスケード接続（cascaded）され、第１の回折格子はスラント型（slanted：傾斜型）回折格子である。
第１の回折格子及び第２の回折格子は、半導体光増幅部に入る光信号をフィルタリングするように構成され、それによって、特定の波長の光が通過し、別の波長の光がフィルタ除去（filtered out）される。
本願の光検出器チップでは、半導体光増幅部と光検出部とのモノリシック集積により高い前置増幅利得が得られ、２つのカスケード接続された回折格子、すなわち第１の回折格子及び第２の回折格子が、帯域通過フィルタとして機能するように半導体光増幅部に配置され、半導体光増幅部を通過する光信号をフィルタリングすることにより、増幅した自発（spontaneous：自然）放射、すなわち、半導体光増幅部の高利得に起因するＡＳＥノイズを低減すると同時に、高利得を保証し、光検出器チップの感度を向上させる。
第１の回折格子の周期が、第２の回折格子の周期とは異なる。回折格子フィルタリングの帯域通過波長幅が、第１の回折格子及び第２の回折格子の回折格子周期を制御することによって調整される。また、回折格子の結合強度を高めることで、帯域通過フィルタのバンドギャップ及びフィルタリングのコントラストを高めることができる。
一実施形態では、第１の回折格子は、基板の表面に直交する方向に、光信号出力方向に対して斜めに配置される。この実施形態では、第１の回折格子が例として使用される。第１の回折格子の陰影（shading）線が、棒状であり、長方形の断面を有し、且つ２つの対向する側面及び２つの側面を接続する２つの互いに平行な表面を含む。２つの側面は、互いに平行であり、且つ光信号出力方向に対して斜めになっている。この実施形態では、光信号出力方向は、半導体光増幅部の導波路方向とみなすことができる。特定の周波数帯域の波が通過し、別の周波数帯域の波が遮られるように、送信領域が増大される。これは次のように解釈することができる。導波路方向に沿った第１の回折格子の断面が周期的に配置された平行四辺形であり、回折格子周期には高屈折率材料で作製された平行四辺形と低屈折率材料で作製された接続した平行四辺形が含まれる。また、２つの平行四辺形の辺は平行であり、２対の辺は、互いに平行であり、且つ半導体光増幅部の導波路方向に対して斜めになっている。
別の実施形態では、第１の回折格子は、基板の表面に平行な平面上に、半導体光増幅部の光信号出力方向に対して斜めに配置される。
一実施形態では、第２の回折格子は、スラント型回折格子又は非スラント型回折格子である。第２の回折格子は、基板の表面に直交する又はその表面に平行な方向に、光信号出力方向に対して斜めに２°～１０°の傾斜角で配置される。
これは、次のように解釈することができる。第１の回折格子は、半導体光増幅部の導波路方向に対して斜めに、半導体光増幅部の活性層に平行な平面上に、且つ基板の表面に直交する方向に配置される。第２の回折格子は、半導体光増幅部の導波路方向に対して斜めに、半導体光増幅部の活性層に平行な平面上に、且つ基板の表面に直交する方向に配置される。
第１の回折格子の傾斜角が２°～１０°である。回折格子の反射光を半導体光増幅部のガイドに結合することはできないため、特定の波長の光が通過し、別の波長の光がフィルタ除去される。
さらに、第１の回折格子と第２の回折格子との間の間隔が、第１の回折格子の長さの整数倍及び第２の回折格子の長さの整数倍である。第１の回折格子及び第２の回折格子は、導波路方向に沿って順次カスケード接続される。
第１の回折格子及び第２の回折格子は、基板の表面に直交する方向で、半導体光増幅部の活性（active）層の上又は下に位置される。第１の回折格子及び第２の回折格子と半導体光増幅部の活性層との間の垂直距離が、１０００ナノメートル未満である。
第１の回折格子及び第２の回折格子は、１０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートルの厚さであり、且つ材料ＩｎＧａＡｓＰ、Ｓｉ、ＧｅＳｉ、及びＩｎＧａＮのうちの１つで作製される。
半導体光増幅部は、光検出部に直接接続され（これは、次のように解釈することができる。半導体光増幅部は第１の結合端を含み、光検出器は第２の結合端を含み、第１の結合端は第２の結合端に直接接続される。）、それによって、半導体光増幅部によって増幅した光信号が光検出部に直接結合され、半導体光増幅部によって増幅した光信号を光検出部に直接結合して、結合効率を改善するのを保証する。
半導体光増幅部の導波路幅が、光入力側の結合端から光検出部の方向に徐々に減少し、光検出部の導波路幅が、半導体光増幅部の光入力側の結合方向に向けて徐々に増大することで、半導体光増幅部と光検出部との間の光結合の効率を保証する。
光検出器チップは、受動（passive）導波路を含み、半導体光増幅部によって増幅した光信号は、受動導波路を介して光検出部の導波路に結合される。受動導波路層の導波路幅が、光伝送方向に沿って徐々に増大するため、受動導波路に入る光のパワーは徐々に増大する。具体的には、受動導波路層は、半導体光増幅部と光検出部との間に配置され、受動光導波路の第１の結合面及び第２の結合面が、それぞれ、半導体光増幅部及び光検出部と接続及び整列される。第１の結合面の導波路サイズが、モードミスマッチを低減するように、半導体光増幅部の導波路断面サイズと一致し、第２の結合面の導波路サイズが、モードミスマッチを低減するように、光検出部の導波路サイズと一致することで、半導体光増幅部及び光検出部の結合効率を改善する。
受動導波路のバンドギャップ波長が、半導体光増幅部の活性層のバンドギャップ波長よりも小さく、差は少なくとも１５０ｎｍであり、光伝送損失が十分に低いことを保証する。
光検出器チップは、基板の表面に直交する方向にある希薄化される（diluted）導波路層を含む。希薄化される導波路層は、半導体光増幅部の活性層及び光検出部の活性層の下に位置され、且つ基板の上に位置される。希薄化される導波路層の主な機能は、半導体光増幅部の基本横モードスポットを拡大し、シングルモード光ファイバと半導体光増幅部との間のモードミスマッチを低減し、それにより光結合効率を改善することである。さらに、希薄化される導波路は、半導体光増幅部によって増幅した光信号を、希薄化される導波路層を介して光検出部に結合するように構成することもできる。希薄化される導波路層には、屈折率が交互に変わる２つ以上の材料が含まれる。具体的には、光検出器チップが受動導波路層又は希薄化される導波路層を含む場合に、受動導波路層又は希薄化される導波路層は、基板上であって、半導体光増幅部の活性層及び光検出部の活性層の下に形成される。また、光伝送方向に沿って、半導体光増幅部の導波路幅が徐々に減少し、光検出部の導波路幅が徐々に増大することで、半導体光増幅部と光検出部との結合マッチングを実現している。
光検出器チップは、第１の電極層、第２の電極層、第３の電極層、及び基板の表面に直交する方向にある絶縁溝を含む。第１の電極層は、半導体光増幅部の上部に位置され、第２の電極層は、光検出部の上部に位置され、第３の電極層は、半導体光増幅部から離れており、且つ基板に関するものである外面に位置される。絶縁溝は、第１の電極層と第２の電極層との間に位置され、第１の電極層を第２の電極層から絶縁する。絶縁溝は、光検出器チップの電気的クロストークを低減するように、第１の電極及び第２の電極を絶縁するように構成される。
光伝送方向において、半導体光増幅部の長さが５０ミクロン（μｍ）～８００ミクロンであり、絶縁溝の長さが２０ミクロンであり、光検出部の長さが５ミクロン～１００ミクロンである。
半導体光増幅部は、順次積み重ねられた第１の閉じ込め層、活性層、及び第２の閉じ込め層を含む。光検出部は、第３の閉じ込め層、光検出部の活性層、及び第４の閉じ込め層を含む。半導体光増幅部の活性層は、光検出部の活性層に結合される。
第２の態様によれば、本願は、受信ベース及び光検出器チップを含む光受信コンポーネントを提供し、光検出器チップは、受信ベース上にパッケージ化される。
第３の態様によれば、本願は、ベース、光送信機、及び光受信コンポーネントを含む光送受信コンポーネントを提供し、光送信機及び光受信コンポーネントは、ベース上にパッケージ化される。
第４の態様によれば、本願は、回路基板、及び回路基板上に配置された光送受信コンポーネントを含む光モジュールを提供する。
第５の態様によれば、本願は、メインボード、及びメインボードに挿入された光モジュールを含む通信装置を提供し、通信装置は、光回線端末（ＯＬＴ）又は光ネットワークユニット（ＯＮＵ）である。
本願の光検出器チップでは、２つのカスケード接続された回折格子、すなわち第１の回折格子及び第２の回折格子が、帯域通過フィルタとして機能するように半導体光増幅部に配置され、半導体光増幅部を通過する光信号をフィルタリングすることにより、増幅した自発放射、すなわち、半導体光増幅部の高利得に起因するＡＳＥノイズを低減すると同時に、高利得を保証し、光検出器チップの感度を向上させる。
本願の一実施形態による光検出器チップの概略構造図であり、半導体光増幅部の断面図が示され、断面は導波路方向に直交する断面である。 図１に示される光検出器チップの光検出部を示す部分断面図であり、断面は、導波路方向に直交する断面である。 図１に示される光検出器チップの回折格子の第１の実施形態の、導波路方向に沿った概略断面図である。 図３に示される回折格子を含む、図１に示される光検出器チップの、別の角度での導波路方向に沿った概略断面図である。 図１に示される光検出器チップの回折格子の第２の実施形態の、２つの異なる角度での導波路方向に沿った概略断面図である。 図１に示される光検出器チップの回折格子の第２の実施形態の、２つの異なる角度での導波路方向に沿った概略断面図である。 本願による光検出器チップの第２の実施形態の概略断面図であり、半導体光増幅部と光検出部との間の結合の方法において、図１の第１の実施形態とは異なる。 本願による光検出器チップの第３の実施形態の概略断面図であり、半導体光増幅部と光検出部との間の結合の方法において、図１の第１の実施形態とは異なる。
以下では、本発明の実施形態における添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解決策を説明する。
図１及び図２を参照されたい。本願の実施形態は、光受信コンポーネント内の光に関して光から電気への信号変換を行うように構成された光検出器チップを提供する。光検出器チップは、基板１０、半導体光増幅部２０、及び光検出部３０を含む。基板１０は表面１１を含み、光検出部３０及び半導体光増幅部２０は、基板の表面に配置され、光検出部３０は、半導体光増幅部２０の光信号出力方向に位置している。光検出部３０と半導体光増幅部２０との集積により、小型化したモノリシック集積性能が実現される。
半導体光増幅部２０は、入力光信号を増幅及びフィルタリングして、増幅及びフィルタリングした光信号を光検出部に出力する。光検出部３０は、増幅及びフィルタリングした光信号を電気信号に変換するように構成される。
図３及び図４を一緒に参照されたい。半導体光増幅部２０は回折格子Ａを含み、回折格子は、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２を含む。半導体光増幅部２０の光信号出力方向に沿って（光は、半導体光増幅部２０の光入射側の結合面から半導体光増幅部２０に入り、結合面とは反対側の別の端面から出て、光検出部３０に入る）、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２が順次カスケード接続され、回折格子２１はスラント型回折格子である。第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、半導体光増幅部２０に入る光信号をフィルタリングするように構成され、それによって、特定の波長の光が通過し、別の波長の光がフィルタ除去される。
本願の光検出器チップでは、高い前置増幅利得が、半導体光増幅部２０及び光検出部３０の、垂直方向に積み重ねた集積ではなく、水平方向に集積することにより実現され、２つのカスケード接続された回折格子、すなわち第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、広い入射波長帯域幅の要件を満たす帯域通過フィルタとして機能する半導体光増幅部２０に配置され、半導体光増幅部２０を通過する光信号をフィルタリングすることにより、増幅した自発放射、すなわち、半導体光増幅部２０の高利得によって引き起こされるＡＳＥノイズを低減すると同時に、高利得及び広い入射波長帯域幅を保証し、光検出器チップの感度を向上させる。
図３を参照されたい。さらに、第１の回折格子２１の周期が、第２の回折格子２２の周期とは異なる。回折格子フィルタリングのための帯域通過波長幅が、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の回折格子周期を制御することによって調整され、広い入射波長帯域幅の通過の要件を満たす。帯域通過フィルタのバンドギャップ及びフィルタリングのコントラストは、回折格子結合係数を改善することによって増大させることができる。
具体的には、図４を参照されたい。この実施形態では、基板１０は、リン化インジウム材料で作製される。半導体光増幅部２０は、順次積み重ねられた第１の閉じ込め層２５１、活性層２５、及び第２の閉じ込め層２５２を含む。光検出部３０は、順次積み重ねられた第３の閉じ込め層３５１、活性層３５、及び第４の閉じ込め層３５２を含む。半導体光増幅部２０の活性層２５及び光検出部の活性層３５は、光伝送方向に順次配置及び結合され、これは水平方向の集積である。半導体光増幅部２０及び光検出部３０は、成長により基板１０に形成される。具体的には、ある意味で、半導体光増幅部及び光検出部は直接接続され、それによって、半導体光増幅部で増幅した光信号が光検出部に直接結合される。光検出器チップは、導波路カバー層２６をさらに含み、導波路カバー層２６は、第２の閉じ込め層２５２及び第４の閉じ込め層３５２を覆い、第１の閉じ込め層２５１及び第３の閉じ込め層３５１は、基板の表面１１上に形成される。この実施形態では、導波路カバー層２６は、チップの電極層と共に、光伝送のための導波路を形成するように構成され、且つ１．５μｍ（マイクロメートル）～２μｍの厚さ及び１Ｅ１８ｃｍ－３を超えるドーピング濃度を有するＩｎＰ材料で作製される。
間隔層２６１が、回折格子Ａと半導体光増幅部２０の第２の閉じ込め層２５２との間に配置される。具体的には、回折格子Ａは、活性層２５上の第２の閉じ込め層２５２の、活性層２５から離れた、片側に位置され、且つ間隔層２６１によって第２の閉じ込め層２５２から離間される。回折格子Ａは均一な回折格子である。さらに、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、１０ナノメートル～５００ナノメートルの厚さであり、且つ材料ＩｎＧａＡｓＰ、Ｓｉ、ＧｅＳｉ、及びＩｎＧａＮのうちの１つで作製される。
第１の回折格子２１は、複数のスリット２１１と、２つのスリット２１１毎に間隔を置いて配置された陰影線２１２とを含み、第１の回折格子２１の複数のスリット２１１は、同じ幅を有する。第２の回折格子２２は、複数のスリット２２１と、２つのスリット毎に間隔を置いて配置された陰影線２２２を含み、第２の回折格子２２の複数のスリット２２２は、同じ幅を有する。この実施形態では、第１の回折格子２１のスリット２１２は、第２の回折格子２２のスリット２２２よりも大きい。すなわち、第１の回折格子２１の格子定数は、第２の回折格子２２の格子定数よりも大きい。回折格子は、完全な回折格子形状又は部分的な回折格子形状であってもよい。完全な回折格子形状とは、回折格子長さ全体に亘って陰影線及びスリットが存在し、例えば、複数の第１の回折格子２１及び複数の第２の回折格子２２が形成されることを意味する。部分的な回折格子形状とは、回折格子長さの一部に陰影線及びスリットがあることを意味する。例えば、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２のみが含まれ、回折格子長さはＬであり、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の長さの合計はＬ１であり、Ｌ－Ｌ１領域には回折格子スリット及び陰影線がない。スリット２１１は高屈折率材料を有する部分を意味し、陰影線２１２は低屈折率材料を有する部分を意味する。
この実施形態では、基板１０の表面１１に直交する方向に、回折格子Ａは、半導体光増幅部２０の活性層２５の上又は下に積み重ねられる。具体的には、回折格子Ａは、半導体光増幅部２０の活性層２５の、基板１０に面している又は基板１０から離れている、片側に積み重ねられ、且つ半導体光増幅部の活性層２５から離間しており、具体的には、間隔層２６１によって離間している。この実施形態では、回折格子の第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、半導体光増幅部２０の活性層２５の基板１０の、表面１１から離れた、片側に配置され、且つ第２の閉じ込め層２５２から離間している。
間隔層は、第１の別個の閉じ込め層２５１と基板１０との間、又は半導体光増幅部２０の閉じ込め層２５２と導波路カバー層２６との間に位置され、第２の別個の閉じ込め層２５２は、間隔層２６１によって回折格子層Ａから離間している。半導体光増幅部２０の導波路カバー層２６は、回折格子Ａを覆っている。
さらに、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２と、半導体光増幅部２０の活性層２５との間の垂直距離が、１０００ナノメートル未満である。
図３及び図４に示されるように、本願の第１の実施形態では、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、基板１０の表面１１に直交する方向に、半導体光増幅部２０の光信号出力方向に対して斜めに配置される。この実施形態では、第１の回折格子２１と第２の回折格子２２とが両方とも斜めであることが例として使用される。導波路方向に沿った第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の断面は平行四辺形であり、それら断面のそれぞれは、２つの対向する側面２１２１と、２つの側面２１２１を接続する互いに平行な表面とを含む。第１の回折格子２１の２つの側面２１２１、及び第２の回折格子２２の２つの側面２２２１は、互いに平行であり、且つ半導体光増幅部２０の導波路方向（光信号出力方向）に対して斜めである。すなわち、回折格子はスラント型回折格子である。また、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の長さ方向は斜めではない。第１の回折格子２１と第２の回折格子２２とが両方とも斜めに配置される場合に、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の傾斜角は同じであっても異なっていてもよい。他の実施形態では、第１の回折格子２１はスラント型回折格子であり、第２の回折格子２２は斜めではない。
図５及び図６を参照されたい。本願における回折格子の第２の実施形態では、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２は、基板１０の表面に平行な平面上に、半導体光増幅部２０の光信号出力方向に対して斜めに配置される。具体的には、第１の回折格子２１の陰影線２１２及び第２の回折格子２２の陰影線２２２は棒状であり、陰影線の長さ延長方向は導波路方向に対して斜めであり、第１の回折格子２１の２つの側面２１２１及び第２の回折格子２２の２つの側面２２１２は、活性層が位置する平面に対して直交する。確かに、第２の回折格子は斜めではない場合がある。
さらに、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２が斜めである場合に、その傾斜角は２°～１０°であり、回折格子の反射光を半導体光増幅部２０の導波路に結合できないことを保証し、それによって、特定の波長の波が通過し、別の波長の光がフィルタ除去される。
さらに、第１の回折格子２１と第２の回折格子２２との間の間隔の値は、第１の回折格子２１の長さの整数倍及び第２の回折格子２２の長さの整数倍であり、位相の影響を軽減し、且つ平坦な反射スペクトルを実現する。
この実施形態では、増幅器からの増幅によって引き起こされるＡＳＥノイズの影響を軽減するために、カスケード接続されたスラント型回折格子が、帯域通過フィルタの性能を達成するためのフィルタ構造として使用される。スラント型回折格子の使用のため、回折格子からの反射はキャビティ内の共振条件を満たすことができず、利得クランプ増幅器の機能を実現できない。帯域通過フィルタのフィルタリング幅は、第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２の周期を制御することによって増大させることができ、帯域通過フィルタのバンドギャップ及びフィルタリングのコントラストは、回折格子結合係数を改善することによって増大させることができる。
図４に示されるように、さらに、光検出器チップは、第１の電極層２７、第２の電極層３７、第３の電極層２８、及び基板１０の表面１１に直交する方向にある電気的絶縁溝２９を含む。第１の電極層２７は、半導体光増幅部２０の上部に位置され、第２の電極層３７は、光検出部３０の上部に位置される。具体的には、第１の電極層２７は、半導体光増幅部２０の導波路の、基板１０から離れた、片側に位置され、第２の電極層３７は、光検出部３０の導波路の、基板１０から離れた、片側に位置される。実際には、第１の電極層２７及び第２の電極層３７は同じステップで形成される。第３の電極層２８は、基板１０の外面１２上に位置され、電気的絶縁溝２９は、第１の電極層２７と第２の電極層３７との間に位置され、第１の電極層２７を第２の電極層３７から絶縁する。具体的には、電気的絶縁溝２９の表面には金属電極がなく、電気絶縁層２９は、基板１０の方向に向けて特定の深さだけ凹んで形成される。第１の電極層は、半導体光増幅部２０の電極であり、第２の電極層３７は、光検出部の電極である。具体的には、第１の電極層２７、第２の電極層３７、及び第３の電極層２８は、電子ビーム蒸着又は熱蒸着及びフォトエッチングによって形成することができる。
さらに、この実施形態では、光伝送方向において、半導体光増幅部２０の長さが５０ミクロン～８００ミクロンであり、絶縁溝２９の長さが２０ミクロンであり、光検出部の長さが５ミクロン～１００ミクロンである。
この実施形態では、基板１０の表面１１に直交する方向において、半導体光増幅部２０の領域に位置する、第１の閉じ込め層２５１、活性層、第２の閉じ込め層２５２、間隔層、及び半導体光増幅部２０の導波路は、基板１０の表面１１に順次積み重ねられる。光検出部３０の領域に位置する、第３の閉じ込め層３５１、活性層、第４の閉じ込め層３５２、光検出部３０の導波路は、基板１０の表面１１に順次積み重ねられ、導波路は、半導体光増幅部２０と光検出部３０との間の位置を覆う。半導体光増幅部の活性層、第１の閉じ込め層２５１、及び第２の閉じ込め層２５２は、光伝送方向に同じ長さを有しており、光検出部３０に面するその一端が、結合端を形成する。光検出部３０の活性層、第３の閉じ込め層３５１、及び第４の閉じ込め層３５２は、光伝送方向に同じ長さを有しており、半導体光増幅部２０に面するその一端が、半導体光増幅部２０の結合端に結合するための結合端を形成する。
この実施形態では、半導体光増幅部２０に関して、第１の閉じ込め層２５１及び第２の閉じ込め層２５２は、電荷キャリア及び光子を基板１０の表面に直交する方向に閉じ込めるように構成される。損失を減らすために、第１の閉じ込め層２５１及び第２の閉じ込め層２５２において、意図せずにドープされた屈折率分布型（gradient-index）（ＧＲＩＮ）ＩｎＧａＡｌＡｓ等の４成分からなる材料がＧＲＩＮ－ＳＣＨに作製され、厚さが１０ナノメートル～４００ナノメートルである。半導体光増幅部２０の活性層２５は、電気エネルギーを光子に変換するように構成され、意図せずにドープされたＩｎＧａＡｌＡｓ等の４成分からなる材料で作製されており、活性層の厚さが１５ナノメートル～３００ナノメートルである。さらに、半導体光増幅部２０の活性層２５は、バルク材料、量子井戸、量子細線、又は量子ドットであり得る。他の実施形態では、半導体光増幅部２０の活性層２５は、量子井戸又は量子ドットである。量子井戸の形態の活性層の場合に、量子井戸のひずみを設計して、半導体光増幅部２０をＴＥ偏光、ＴＭ偏光、又は偏光無依存型（polarization insensitive）光増幅器にすることができる。
第１の電極層２７は、金属電極層２７１及び接触層２７２を含む。金属とのオーミック接触の形成を容易にするために、接触層２７２は、通常、１Ｅ１９ｃｍ－３を超えるドーピング濃度を有する高濃度にドープしたＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓを有し、且つ５０ナノメートル～３００ナノメートルの厚さを有する。金属電極層２７１は、導波路カバー層２６上に積み重ねられ、接触層２７２は、金属電極層２７１上に積み重ねられる。金属電極層の材料は、チタン、白金、及び金の合金であり、５００ナノメートル～２マイクロメートルの全厚を有する。
この実施形態では、光検出部３０について、第３の閉じ込め層３５１及び第４の閉じ込め層３５２は、光子を垂直方向に閉じ込めるように構成される。損失を減らすために、意図せずにドープされた屈折率分布型（ＧＲＩＮ）ＩｎＧａＡｌＡｓ等の４成分からなる材料がＧＲＩＮ－ＳＣＨに作製され、厚さが２０ナノメートル～５００ナノメートルである。光検出部３０の活性層は、半導体光増幅部によって送信された信号を吸収するように構成され、且つバルク材料、量子井戸、量子細線、又は量子ドットであり得る。この実施形態では、光検出部３０の活性層はバルク材料であり、活性層のバンドギャップが実行可能な波長範囲を決定し、活性層は、通常、１０ｎｍ～３００ｎｍの厚さを有する、意図せずにドープされたＩｎＧａＡｓである。第３の電極層２８の材料が、２００～５００ナノメートルの厚さを有する金－ゲルマニウム－ニッケル合金又は金である。この実施形態では、光検出部３０の活性層３５及び半導体光増幅部２０の活性層２５は、同じ材料で作製される。第３の閉じ込め層３５１及び第４の閉じ込め層３５２は、第１の閉じ込め層２５１及び第２の閉じ込め層２５２と同じ材料で作製される。他の実施形態では、活性層３５及び活性層２５は、異なる材料を使用してもよく、第３の閉じ込め層３５１及び第４の閉じ込め層３５２は、第１の閉じ込め層２５１及び第２の閉じ込め層２５２とは異なる材料を使用してもよい。
第２の電極層３７は、金属電極層及び接触層を含む。金属とのオーミック接触の形成を容易にするために、第２の電極層３７は、通常、１Ｅ１９ｃｍ－３を超えるドーピング濃度を有する高濃度にドープされたＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓを有し、且つ５０ナノメートル～３００ナノメートルの厚さを有する。金属電極層は導波路カバー層２６上に積み重ねられ、接触層は金属電極層上に積み重ねられる。金属電極層の材料は、チタン、白金、及び金の合金であり、５００ナノメートル～２マイクロメートル厚さを有する。実際には、第１の電極層２７及び第２の電極層３７は、電気的絶縁溝２９によって分割されていることを除いて、同じ電極層である。さらに、第１の電極層２７、第２の電極層３７、及び導波路カバー層２６は、光検出器チップの導波路を構成する。
電気的絶縁溝２９は、金属電極層及び接触層を凹ませ、且つ導波路カバー層２６を特定の深さだけ凹ませることにより、第１の電極層２７と第２の電極層３７との間の電気的絶縁を達成し、絶縁抵抗は、１０００オーム以上である。
この実施形態の実施態様において、半導体光増幅部は第１の結合端を含み、光検出部は第２の結合端を含み、第１の結合端及び第２の結合端は直接接続され、それによって、半導体光増幅部２０によって増幅された光信号は、光検出部３０に直接結合されており、結合効果を保証している。半導体光増幅部２０の活性層２５、導波路カバー層２６、及び閉じ込め層は、共通して第１の結合端を形成するために同じ端部に面しているが、結合した層は、半導体光増幅部２０の活性層である。具体的には、光が、半導体光増幅部の端面から半導体光増幅部２０の導波路に入り、次に、増幅した光は、光検出部３０の導波路に直接結合される。半導体光増幅部２０及び光検出部３０は、バットジョイント（butt joint：突合せ接合）又は選択領域成長（selective area
growth）方式で水平方向に且つモノリシックに集積されて、半導体光増幅部によって増幅した光信号を光検出部に直接結合することを保証するため、結合効率を改善する。
また、半導体光増幅部２０の導波路幅が、半導体光増幅部２０の光入力側の結合端面から光検出部３０の方向に徐々に減少し、光検出部３０の導波路幅が、半導体光増幅部に向かう方向に徐々に増大することで、半導体光増幅部２０の導波路と光検出部３０の導波路との間の光結合の効率を保証する。一般に、光検出部３０の活性層の厚さが、半導体光増幅部２０の活性層２５の厚さよりも大きい。正確な結合及び損失防止のために、結合が発生する導波路端部同士の間のサイズ差が縮小される。
図７を参照されたい。この実施形態の別の実施態様では、光検出器チップは、受動導波路層４０を含み、受動導波路層４０は、半導体光増幅部２０と光検出部３０との間の基板１０上に形成される。半導体光増幅部２０によって増幅された光信号は、受動導波路層４０を介して光検出部３０に結合される。具体的には、受動導波路層４０は、半導体光増幅部２０と光検出部３０との間に配置され、受動導波路層４０の２つの対向端部は、それぞれ、半導体光増幅部２０及び光検出部３０と相互接続している。半導体光増幅部２０に結合した受動導波路層４０の導波路サイズが、半導体光増幅部の導波路サイズと一致しており、光検出部３０に結合した導波路の断面サイズが、光検出部３０の導波路断面サイズと一致しており、半導体光増幅部と受動導波路との間のモードミスマッチと、受動導波路と光検出部との間のモードミスマッチとをそれぞれ低減し、半導体光増幅部２０と光検出部３０との間の結合の高効率を実現する。
さらに、受動導波路４０のバンドギャップ波長は、半導体光増幅部の活性層のバンドギャップ波長よりも小さく、差は少なくとも１５０ｎｍであり、これにより、受動導波路により引き起こされる光伝送損失は十分に低いことが保証される。
図８を参照されたい。この実施形態の別の実施態様では、光検出器チップは、基板１０の表面１１に直交する方向にある希薄化される導波路層５０を含む。希薄化される導波路層５０は、半導体光増幅部２０の活性層２５及び光検出部３０の活性層と、基板１０との間に位置される。希薄化される導波路層５０は、半導体光増幅部２０によって増幅した光信号を、希薄化される導波路層５０を介して光検出部３０に結合するように構成される。希薄化される導波路層５０は、屈折率が交互に変わる２つ以上の材料を含む。具体的には、光検出器チップが受動導波路層４０又は希薄化される導波路層５０を含む場合に、受動導波路層４０又は希薄化される導波路層５０は、基板上に形成される。また、光伝送方向に沿って、半導体光増幅部２０の導波路幅が徐々に減少し、光検出部３０の導波路幅が徐々に増大することで、半導体光増幅部２０と光検出部３０との間の結合の高効率を実現している。
本願の一実施形態は、受信ベースと、受信ベースに配置される光学レンズ、チューブキャップ、トランスインピーダンス増幅器、振幅制限増幅器、光検出器チップ等とを含む光受信コンポーネントを提供する。光検出器チップは、受信ベースにパッケージ化され、且つ光信号を受信し、光信号を電気信号に変換するように構成される。
本願の一実施形態は、ベースと、ベースに配置される光送信機、光学レンズ、チューブキャップ、トランスインピーダンス増幅器、振幅制限増幅器、及び光受信コンポーネントとを含む光送受信コンポーネントを提供する。ベースに配置された光送信機、光学レンズ、チューブキャップ、トランスインピーダンス増幅器、振幅制限増幅器、及び光受信コンポーネントが連携して、光信号を電気信号に変換して送信する。
本願の一実施形態は、回路基板と、回路基板に配置された光送受信コンポーネントとを含む光モジュールを提供する。
本願の一実施形態は、メインボードと、メインボードに挿入された光モジュールとを含む通信装置を提供する。通信装置は、ＰＯＮシステムの光回線端末（Optical Line Terminal, OLT）又はＰＯＮシステムの光ネットワークユニット（Optical Network Unit, ONU）である。あるいはまた、通信装置は、ＯＬＴ及びＯＮＵとは異なる別の装置であり得る。
前述の説明は、本発明の実施形態の例示的な実施態様である。当業者は、本発明の実施形態の原理から逸脱することなく、特定の改良及び見た目の変更（polishing）を行うことができ、改良及び見た目の変更は、本発明の実施形態の保護範囲内に含まれることに留意されたい。

Claims (23)

  1. 表面を含む基板、半導体光増幅部、及び光検出部を含む光検出器チップであって、
    前記光検出部及び前記半導体光増幅部は前記基板の前記表面に沿った水平方向に配置され、前記光検出部は前記半導体光増幅部の光信号出力方向に位置しており、
    前記半導体光増幅部は、入力光信号を増幅及びフィルタリングして、増幅及びフィルタリングした光信号を前記光検出部に出力し、
    前記光検出部は、前記増幅及びフィルタリングした光信号を電気信号に変換するように構成されており、
    前記半導体光増幅部は回折格子を含み、該回折格子は第１の回折格子及び第２の回折格子を含み、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子は前記光信号出力方向に沿って順次カスケード接続され、前記第１の回折格子はスラント型回折格子であり、
    前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子は、前記半導体光増幅部に入る光信号をフィルタリングするように構成され、それによって、特定の周波数帯域の波が通過し、別の周波数帯域の波が遮られ、
    前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子は、前記基板の前記表面に直交する方向で、前記半導体光増幅部の活性層の上又は下に位置され、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子と前記半導体光増幅部の前記活性層との間の垂直距離が、１０００ナノメートル未満である、
    光検出器チップ。
  2. 前記第１の回折格子の周期が、前記第２の回折格子の周期とは異なる、請求項１に記載の光検出器チップ。
  3. 前記第１の回折格子は、前記基板の前記表面に直交する方向に、前記光信号出力方向に対して斜めに配置される、請求項１又は２に記載の光検出器チップ。
  4. 前記第１の回折格子は、前記基板の前記表面に平行な平面上に、前記半導体光増幅部の前記光信号出力方向に対して斜めに配置される、請求項１又は２に記載の光検出器チップ。
  5. 前記第１の回折格子の傾斜角が２°～１０°である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  6. 前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間の間隔の値が、前記第１の回折格子の長さの整数倍及び前記第２の回折格子の長さの整数倍である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  7. 前記第２の回折格子は、スラント型回折格子又は非スラント型回折格子である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  8. 前記第２の回折格子は、前記基板の前記表面に直交する又は前記表面に平行な方向に、前記光信号出力方向に対して斜めに２°～１０°の傾斜角で配置される、請求項７に記載の光検出器チップ。
  9. 前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子は、１０ナノメートル～５００ナノメートルの厚さであり、且つ材料ＩｎＧａＡｓＰ、Ｓｉ、ＧｅＳｉ、及びＩｎＧａＮのうちの１つで作製される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  10. 前記半導体光増幅部は前記光検出部に直接接続され、それによって、前記半導体光増幅部によって増幅した光信号が前記光検出部に直接結合される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  11. 前記半導体光増幅部の導波路幅が、前記光検出部に向かう方向に徐々に減少し、前記光検出部の導波路幅が、前記半導体光増幅部に向かう方向に徐々に増大する、請求項１０に記載の光検出器チップ。
  12. 当該光検出器チップは、受動導波路層を含み、前記半導体光増幅部によって増幅した前記光信号は、前記受動導波路層を介して前記光検出部の導波路に結合される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  13. 前記受動導波路層の導波路の幅が、光伝送方向に沿って徐々に増大する、請求項１２に記載の光検出器チップ。
  14. 前記受動導波路層のバンドギャップ波長が、前記半導体光増幅部の活性層のバンドギャップ波長よりも小さく、差が少なくとも１５０ｎｍである、請求項１３に記載の光検出器チップ。
  15. 当該光検出器チップは、前記基板の前記表面に直交する方向にある希薄化される（diluted）導波路層を含み、該希薄化される導波路層は、前記半導体光増幅部の活性層及び前記光検出部の活性層の下に位置され、且つ前記基板の上に位置され、
    前記希薄化される導波路層は、前記半導体光増幅部によって増幅した前記光信号を、前記希薄化される導波路層を介して前記光検出部に結合するように構成される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  16. 当該光検出器チップは、第１の電極層、第２の電極層、第３の電極層、及び前記基板の前記表面に直交する方向にある電気的絶縁溝を含み、
    前記第１の電極層は、前記半導体光増幅部の上部に位置され、前記第２の電極層は、前記光検出部の上部に位置され、前記第３の電極層は、前記半導体光増幅部から離れており且つ前記基板に関するものである外面に位置され、
    前記電気的絶縁溝は、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に位置され、前記第１の電極層を前記第２の電極層から絶縁する、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  17. 光伝送方向において、前記半導体光増幅部の長さが５０ミクロン～８００ミクロンであり、前記電気的絶縁溝の長さが２０ミクロンであり、前記光検出部の長さが５ミクロン～１００ミクロンである、請求項１６に記載の光検出器チップ。
  18. 前記半導体光増幅部は、順次積み重ねられた第１の閉じ込め層、前記半導体光増幅部の活性層、及び第２の閉じ込め層を含み、
    前記光検出部は、第３の閉じ込め層、前記光検出部の活性層、及び第４の閉じ込め層を含み、
    前記半導体光増幅部の前記活性層は、前記光検出部の前記活性層と整列され且つこれに結合される、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の光検出器チップ。
  19. 受信ベース、及び請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の前記光検出器チップを含む光受信コンポーネントであって、前記光検出器チップは、前記受信ベース上にパッケージ化される、光受信コンポーネント。
  20. ベース、光送信機、及び請求項１９に記載の前記光受信コンポーネントを含む光送受信コンポーネントであって、前記光送信機及び前記光受信コンポーネントは、前記ベース上にパッケージ化される、光送受信コンポーネント。
  21. 回路基板、及び該回路基板上に配置された請求項２０に記載の光送受信コンポーネントを含む光モジュール。
  22. メインボード、及び該メインボードに挿入された請求項２１に記載の光モジュールを含む通信装置。
  23. 当該通信装置は、光回線端末（ＯＬＴ）又は光ネットワークユニット（ＯＮＵ）である、請求項２２に記載の通信装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113252314A (zh) * 2021-05-17 2021-08-13 京东方科技集团股份有限公司 光学检测装置、方法及显示装置
CN113410258B (zh) * 2021-06-18 2022-12-16 福州京东方光电科技有限公司 一种探测基板、探测装置
CN115047571B (zh) * 2022-06-27 2023-12-05 中国科学院半导体研究所 光探测器芯片镀膜结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004317783A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ゲインクランプ光増幅器
JP2006029995A (ja) 2004-07-16 2006-02-02 Fujikura Ltd 光学式物理量測定方法および装置
WO2017152401A1 (zh) 2016-03-09 2017-09-14 华为技术有限公司 一种光放大器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067623B2 (ja) * 1984-11-09 1994-01-26 日本電気株式会社 光双安定集積素子
JPH01170084A (ja) * 1987-12-25 1989-07-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積型光アンプ素子
JP2684568B2 (ja) * 1989-01-24 1997-12-03 日本電信電話株式会社 光集積回路
EP0386797B1 (en) * 1989-03-10 1997-06-04 Canon Kabushiki Kaisha Photodetector using wavelength selective optical coupler
JP2847820B2 (ja) * 1989-11-21 1999-01-20 住友電気工業株式会社 光電子集積装置
JP2873856B2 (ja) * 1990-04-03 1999-03-24 キヤノン株式会社 光増幅器
US5103455A (en) * 1990-05-09 1992-04-07 Gte Laboratories Incorporated Monolithically integrated semiconductor optical preamplifier
JPH07226530A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk 光半導体素子
JP3887738B2 (ja) * 1998-11-04 2007-02-28 富士通株式会社 半導体光集積回路装置及びその製造方法
US6410941B1 (en) * 2000-06-30 2002-06-25 Motorola, Inc. Reconfigurable systems using hybrid integrated circuits with optical ports
US20030015707A1 (en) * 2001-07-17 2003-01-23 Motorola, Inc. Integrated radio frequency , optical, photonic, analog and digital functions in a semiconductor structure and method for fabricating semiconductor structure utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same
EP1488265B1 (en) * 2001-10-09 2011-04-27 Infinera Corporation Demultiplexing optical signal receiver photonic integrated circuit
US7209611B2 (en) * 2002-10-08 2007-04-24 Infinera Corporation Transmitter photonic integrated circuit (TxPIC) chips utilizing compact wavelength selective combiners/decombiners
JP4330376B2 (ja) * 2002-10-22 2009-09-16 富士通株式会社 光半導体装置及びその駆動方法
JP3819871B2 (ja) * 2003-05-23 2006-09-13 三洋電機株式会社 光デバイスおよびその製造方法
CN101473439B (zh) * 2006-04-17 2013-03-27 全视技术有限公司 阵列成像系统及相关方法
CN100570970C (zh) * 2007-12-13 2009-12-16 清华大学 利用soa四波混频效应产生高频微波的集成光电子器件
US8611756B1 (en) * 2008-04-16 2013-12-17 Cirrex Systems, Llc Highly integrated system and method for optical communication
CN102369676B (zh) * 2011-06-08 2014-03-12 华为技术有限公司 光发射机、光探测器和无源光网络系统
CN103248447A (zh) * 2012-02-09 2013-08-14 北京邮电大学 波分复用无源光网络系统
JP5811273B2 (ja) * 2012-03-30 2015-11-11 富士通株式会社 光素子、光送信素子、光受信素子、ハイブリッドレーザ、光送信装置
CN102882601B (zh) * 2012-09-10 2015-04-22 胡朝阳 硅光子集成高速光通信收发模块
CN102841479A (zh) * 2012-10-07 2012-12-26 电子科技大学 一种基于瞬态啁啾跃变的全光波长转换集成芯片
CN105356295A (zh) * 2015-11-10 2016-02-24 南京大学 基于重构-等效啁啾和纳米压印制备dfb激光器及阵列的方法
CN106158998B (zh) * 2016-06-30 2017-08-04 浙江大学 一种可见光及近红外波段硅基光波导集成光电探测器
CN107658321B (zh) * 2016-07-25 2019-12-27 南京威派视半导体技术有限公司 基于复合介质栅的双器件光敏探测单元、探测器及其方法
US10042131B1 (en) * 2017-04-05 2018-08-07 Xilinx, Inc. Architecture for silicon photonics enabling wafer probe and test
CN107566045B (zh) * 2017-10-10 2023-10-20 成都优博创通信技术股份有限公司 光接收模块和光通信装置
CN108089262A (zh) * 2018-01-04 2018-05-29 中国人民解放军火箭军工程大学 一种用于激光通信的芯片式集成光学天线
CN108447938B (zh) * 2018-02-27 2019-12-20 中国科学院微电子研究所 光电探测器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004317783A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ゲインクランプ光増幅器
JP2006029995A (ja) 2004-07-16 2006-02-02 Fujikura Ltd 光学式物理量測定方法および装置
WO2017152401A1 (zh) 2016-03-09 2017-09-14 华为技术有限公司 一种光放大器

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