JPH01188806A - 多層膜フィルタ付き受光器およびその製造方法 - Google Patents
多層膜フィルタ付き受光器およびその製造方法Info
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- JPH01188806A JPH01188806A JP63012148A JP1214888A JPH01188806A JP H01188806 A JPH01188806 A JP H01188806A JP 63012148 A JP63012148 A JP 63012148A JP 1214888 A JP1214888 A JP 1214888A JP H01188806 A JPH01188806 A JP H01188806A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は光フアイバ通信、特に波長分割多重伝送に用い
る誘電体多層干渉フィルタ付きの受光器およびその製造
方法に関するものである。
る誘電体多層干渉フィルタ付きの受光器およびその製造
方法に関するものである。
（２）従来の技術とその問題点
第１図は、波長分割多重伝送における分波受光系の構成
図を示したものである。第１図において、伝送路を構成
する光ファイバ１からの波長多重光は光分波器２によっ
て波長毎に所望の出力ポートに振り分けられた後、受光
器３内の受光素子４に結合する。第１図の構成は、光の
伝送方向が片方向の場合であるが、第２図に示すように
伝送路を構成する光ファイバ１の片側に受光器３ならび
に発光器６とともに合波と分波を行う光合分波器５を有
する双方向伝送用の構成もある。
図を示したものである。第１図において、伝送路を構成
する光ファイバ１からの波長多重光は光分波器２によっ
て波長毎に所望の出力ポートに振り分けられた後、受光
器３内の受光素子４に結合する。第１図の構成は、光の
伝送方向が片方向の場合であるが、第２図に示すように
伝送路を構成する光ファイバ１の片側に受光器３ならび
に発光器６とともに合波と分波を行う光合分波器５を有
する双方向伝送用の構成もある。
以上に示したような波長分割多重伝送の分波受光系にお
いて、光分波器２や光合分波器５の分波特性だけではチ
ャネル間漏話減衰量が不足する場合に、光分波器２や光
合分波器５から受光器３に至る光路中に干渉膜フィルタ
を挿入することがある０例えば、第３図（ａ）に示すよ
うな方向性結合形光分波器では（昭和６１年電子通信学
会光・電波部門全国大会講演番号２５５参照）、チャネ
ル間漏話減衰量を増加させるため分波された光を受光器
（図示せず）に導く導波路１０に同図（ｂ）の断面図で
示すように、シリコン基板１５上の導波路１０に空隙Ｉ
４を設は薄片化した干渉膜フィルタ１１を挿入している
。
いて、光分波器２や光合分波器５の分波特性だけではチ
ャネル間漏話減衰量が不足する場合に、光分波器２や光
合分波器５から受光器３に至る光路中に干渉膜フィルタ
を挿入することがある０例えば、第３図（ａ）に示すよ
うな方向性結合形光分波器では（昭和６１年電子通信学
会光・電波部門全国大会講演番号２５５参照）、チャネ
ル間漏話減衰量を増加させるため分波された光を受光器
（図示せず）に導く導波路１０に同図（ｂ）の断面図で
示すように、シリコン基板１５上の導波路１０に空隙Ｉ
４を設は薄片化した干渉膜フィルタ１１を挿入している
。
１２は誘電体多層膜、１３はガラス基板である。ここで
、第３図（ａ）において、８は波長多重光が入力される
導波路、９は光結合部である。この例において、干渉フ
ィルタ挿入前には２０ｄＢでの阻止帯域幅が３５ｎｍで
あったものが、干渉フィルタ挿入後には２５ｄＢでの阻
止帯域幅が ３００ｎｍに改善されたことが確認されて
いる。また別の例は第４図に示すような発光・受光器内
蔵形の光合分波器５において、受光器３に結合する迷光
防止に干渉膜フィルタを用いる例である。１６は合分波
用干渉フィルタである。即ち、第４図において、発光素
子７とファイバ１との結合が１００％でないため、発光
素子７からの光のうちファイバに結合しない光が光軸か
ら外れ、光合分波器５の内部で不規則な反射を繰り返す
迷光となる。そしてこの迷光の一部が受光素子４に結合
しチャネル間漏話減衰量を低下させる。
、第３図（ａ）において、８は波長多重光が入力される
導波路、９は光結合部である。この例において、干渉フ
ィルタ挿入前には２０ｄＢでの阻止帯域幅が３５ｎｍで
あったものが、干渉フィルタ挿入後には２５ｄＢでの阻
止帯域幅が ３００ｎｍに改善されたことが確認されて
いる。また別の例は第４図に示すような発光・受光器内
蔵形の光合分波器５において、受光器３に結合する迷光
防止に干渉膜フィルタを用いる例である。１６は合分波
用干渉フィルタである。即ち、第４図において、発光素
子７とファイバ１との結合が１００％でないため、発光
素子７からの光のうちファイバに結合しない光が光軸か
ら外れ、光合分波器５の内部で不規則な反射を繰り返す
迷光となる。そしてこの迷光の一部が受光素子４に結合
しチャネル間漏話減衰量を低下させる。
そこでこれを防ぐため、受光器３の入り口に干渉膜フィ
ルタ１１を配置する。発明者らが行った実験によると、
発光素子７がＬＥＤの場合、受光器３の入り口に適切な
干渉膜フィルタ１１を配置すると迷光に対する減衰量が
５ｄＢ近く改善されかなり効果的であることが確認され
た。
ルタ１１を配置する。発明者らが行った実験によると、
発光素子７がＬＥＤの場合、受光器３の入り口に適切な
干渉膜フィルタ１１を配置すると迷光に対する減衰量が
５ｄＢ近く改善されかなり効果的であることが確認され
た。
ところが、以上に述べたような構成は大きな効果はある
ものの、干渉膜フィルタを導波路中に挿入したり受光器
の入口に接着したりする煩雑な作業が必要となること、
接着・固定部において充分な安定性が得られないこと、
また干渉膜フィルタの分だけ部品点数と実装ベースが増
加する欠点がある。
ものの、干渉膜フィルタを導波路中に挿入したり受光器
の入口に接着したりする煩雑な作業が必要となること、
接着・固定部において充分な安定性が得られないこと、
また干渉膜フィルタの分だけ部品点数と実装ベースが増
加する欠点がある。
これに対し、受光系の最終段に置かれる受光素子に直接
に誘電体多層膜を設ける構成が考えられるが、このよう
な誘電体多層膜付きの受光素子を実現する場合には以下
のような新たな問題が生ずる。即ち、誘電体多層膜の形
成法として普及している電子ビーム蒸着法は、膜の付着
性や緻密性を高めるために基板を２５Ｑ〜３５０″Ｃに
加熱する必要がある。このため、蒸着中に受光素子の特
性が劣化したり、受、光素子と誘電体多層膜の熱膨張率
差のために形成した多層膜に剥奪やクランクが生じる欠
点がある。
に誘電体多層膜を設ける構成が考えられるが、このよう
な誘電体多層膜付きの受光素子を実現する場合には以下
のような新たな問題が生ずる。即ち、誘電体多層膜の形
成法として普及している電子ビーム蒸着法は、膜の付着
性や緻密性を高めるために基板を２５Ｑ〜３５０″Ｃに
加熱する必要がある。このため、蒸着中に受光素子の特
性が劣化したり、受、光素子と誘電体多層膜の熱膨張率
差のために形成した多層膜に剥奪やクランクが生じる欠
点がある。
（３）発明の目的
本発明は、上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、誘電体多層膜を受光素子に又はパッケージ窓ガラス
に直接設けた誘電体多層膜付き受光器及びその製造方法
を提供することを目的とする。
で、誘電体多層膜を受光素子に又はパッケージ窓ガラス
に直接設けた誘電体多層膜付き受光器及びその製造方法
を提供することを目的とする。
（４）発明の構成
（４−１）発明の特徴と従来技術との差異この目的のた
め従来の電子ビーム蒸着法に代わる方法を検討した結果
、成膜中にイオンビームを照射するいわゆるイオンボン
バードを併用した電子ビーム蒸着法が有効であることが
明らかとなった。この成膜法は基板加熱を行わずに良質
な膜を得る方法として知られている。第５図はその有効
性を示すものであり、従来の電子ビーム薄着法とイオン
ボンバードを併用した電子ビーム蒸着法による誘電体多
層膜干渉フィルタ（いずれも中心波長１．３μｍの帯域
通過形フィルタ）の湿度特性を比較しものである。湿度
特性を比較するのは、湿度特性が膜の空孔への水分の出
入りに起因することを利用し、多層膜の緻密性を簡単に
評価するためである。ここでは、基板としてＢＫ７ガラ
スを使用した。また、電子ビーム薄着法では基板を３０
０°Ｃに加熱したが、イオンボンバードを併用した電子
ビーム蒸着法では基板加熱を行わなかった。第５図から
、イオンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法によれ
ば、湿度特性がほぼ平坦な極めて緻密な誘電体多層膜が
得られることがわかった。
め従来の電子ビーム蒸着法に代わる方法を検討した結果
、成膜中にイオンビームを照射するいわゆるイオンボン
バードを併用した電子ビーム蒸着法が有効であることが
明らかとなった。この成膜法は基板加熱を行わずに良質
な膜を得る方法として知られている。第５図はその有効
性を示すものであり、従来の電子ビーム薄着法とイオン
ボンバードを併用した電子ビーム蒸着法による誘電体多
層膜干渉フィルタ（いずれも中心波長１．３μｍの帯域
通過形フィルタ）の湿度特性を比較しものである。湿度
特性を比較するのは、湿度特性が膜の空孔への水分の出
入りに起因することを利用し、多層膜の緻密性を簡単に
評価するためである。ここでは、基板としてＢＫ７ガラ
スを使用した。また、電子ビーム薄着法では基板を３０
０°Ｃに加熱したが、イオンボンバードを併用した電子
ビーム蒸着法では基板加熱を行わなかった。第５図から
、イオンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法によれ
ば、湿度特性がほぼ平坦な極めて緻密な誘電体多層膜が
得られることがわかった。
このことからイオンボンバードを併用した電子ビーム蒸
着法により目的の誘電体多層膜付き受光素子が可能とな
る結論が得られた。
着法により目的の誘電体多層膜付き受光素子が可能とな
る結論が得られた。
即ち、本発明の主要な特徴は、誘電体多層膜の形成にイ
オンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法を用い、且
つこの蒸着法を用いると低温蒸着でも充分良質な膜が得
られるとこを利用し、受光素子や誘電体多層膜に温度の
影響を与えずに目的の誘電体多層膜付き受光素子を得る
点にある。
オンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法を用い、且
つこの蒸着法を用いると低温蒸着でも充分良質な膜が得
られるとこを利用し、受光素子や誘電体多層膜に温度の
影響を与えずに目的の誘電体多層膜付き受光素子を得る
点にある。
（４−２）実施例
第６図は、本発明の第１の実施例であって、多層膜干渉
フィルタ付き受光素子をパッケージ内に封入した状態で
用いた例である。第６図において、４は受光素子、１２
は誘電体多層膜、１７は受光素子用ステム、１８はガラ
ス窓である。この実施例の有効性を確認するためＧｅ−
ＰＤ をステム１７に搭載し、イオンボンバードを併用
したＥＢ蒸着法によりＴ ｉ Ｏ□とＳｉＯ□を交互に
２３層積層して誘電体多層膜１２とした帯域通過形フィ
ルタ（中心波長１．３１μｍ）を無加熱で形成した。イ
オン化ガスにはアルゴンと酸素による混合ガスを使用し
た。形成した多層膜１２に剥離やクランクは無く、また
受光素子の劣化の有無を示す暗電流も多層膜形成前後に
おいて変化することは無かった。得られた受光感度の波
長特性を第７図に示す。通過域のリップルは基板との整
合条件が最適でなかったためで本質的な問題ではない。
フィルタ付き受光素子をパッケージ内に封入した状態で
用いた例である。第６図において、４は受光素子、１２
は誘電体多層膜、１７は受光素子用ステム、１８はガラ
ス窓である。この実施例の有効性を確認するためＧｅ−
ＰＤ をステム１７に搭載し、イオンボンバードを併用
したＥＢ蒸着法によりＴ ｉ Ｏ□とＳｉＯ□を交互に
２３層積層して誘電体多層膜１２とした帯域通過形フィ
ルタ（中心波長１．３１μｍ）を無加熱で形成した。イ
オン化ガスにはアルゴンと酸素による混合ガスを使用し
た。形成した多層膜１２に剥離やクランクは無く、また
受光素子の劣化の有無を示す暗電流も多層膜形成前後に
おいて変化することは無かった。得られた受光感度の波
長特性を第７図に示す。通過域のリップルは基板との整
合条件が最適でなかったためで本質的な問題ではない。
本実施例における誘電体多層膜１２の形成はステム１７
上に受光素子４を搭載した後に行ったが、チップに切り
離す前にウェハの段階で多層膜形成を行えば量産性を向
上させることができる。
上に受光素子４を搭載した後に行ったが、チップに切り
離す前にウェハの段階で多層膜形成を行えば量産性を向
上させることができる。
第８図は、本発明の第２の実施例であって、光回路の上
に多層膜干渉フィルタ付き受光素子４を直接搭載した１
つの例である。第１の実施例とは多層膜干渉フィルタ付
き受光素子をパッケージに封入しない状態で用いる点が
異なり、集積化された光回路で有効である。第８図にお
いて、１９は分波回路（図示せず）で分波された光を導
く導波路、２０は導波路１９からの光を受光素子４に結
合させるための反射面である。
に多層膜干渉フィルタ付き受光素子４を直接搭載した１
つの例である。第１の実施例とは多層膜干渉フィルタ付
き受光素子をパッケージに封入しない状態で用いる点が
異なり、集積化された光回路で有効である。第８図にお
いて、１９は分波回路（図示せず）で分波された光を導
く導波路、２０は導波路１９からの光を受光素子４に結
合させるための反射面である。
第９図は、本発明の第３の実施例であって、受光器のパ
ケージガラス窓面１８に誘電体多層膜１２を設けた誘電
体多層膜付き受光器である。第９図において、４は受光
素子、１２は誘電体多層膜、１７は受光素子搭載用ステ
ム、１８はガラス窓である。この実施例の有効性を確認
するため、Ｇｅ−ＰＤを用いイオンバードを併用したＥ
Ｂ蒸着法によりＴ ｉ Ｏ２とＳｉｎ、を交互に２３１
１積層して誘電体多層膜１２とした帯域通過形フィルタ
（中心波長１．３１μｍ）を無加熱で形成したところ、
第１０図に示すような設計条件に合致する帯域通過形の
感度特性が得られた。イオン化ガスにはアルゴンと酸素
による混合ガスを使用した。形成した多層膜に剥離やク
ラックは無く、受光素子の劣化の有無を示す暗電流も多
層膜形成前後において変化しなかった。
ケージガラス窓面１８に誘電体多層膜１２を設けた誘電
体多層膜付き受光器である。第９図において、４は受光
素子、１２は誘電体多層膜、１７は受光素子搭載用ステ
ム、１８はガラス窓である。この実施例の有効性を確認
するため、Ｇｅ−ＰＤを用いイオンバードを併用したＥ
Ｂ蒸着法によりＴ ｉ Ｏ２とＳｉｎ、を交互に２３１
１積層して誘電体多層膜１２とした帯域通過形フィルタ
（中心波長１．３１μｍ）を無加熱で形成したところ、
第１０図に示すような設計条件に合致する帯域通過形の
感度特性が得られた。イオン化ガスにはアルゴンと酸素
による混合ガスを使用した。形成した多層膜に剥離やク
ラックは無く、受光素子の劣化の有無を示す暗電流も多
層膜形成前後において変化しなかった。
この実施例では、受光器として市販の製品をそのまま利
用できる利点がある。
用できる利点がある。
第１１図は、本発明の第４の実施例であって、誘電体多
層膜１２をガラス窓１８の裏側に形成した点が第３の実
施例と異なる。本実施例では、受光素子４を封止する前
にガラス窓面１８に誘電体多層膜１２を形成しておく必
要がある。この場合にも第１０図と同様の特性が得られ
た。
層膜１２をガラス窓１８の裏側に形成した点が第３の実
施例と異なる。本実施例では、受光素子４を封止する前
にガラス窓面１８に誘電体多層膜１２を形成しておく必
要がある。この場合にも第１０図と同様の特性が得られ
た。
また受光素子は、具体例として説明したＧｅ−ＰＤに限
られるものではなく、Ｇｅ −ＰＤ以外のもの例えば、
Ｓｉ、ＩｎＧａＡｓ等の材料によるＰＤやＡＰＤに対し
ても本発明が適用できる。
られるものではなく、Ｇｅ −ＰＤ以外のもの例えば、
Ｓｉ、ＩｎＧａＡｓ等の材料によるＰＤやＡＰＤに対し
ても本発明が適用できる。
（５）発明の詳細
な説明したように、本発明によれば波長分割多重光ファ
イバ伝送における光分波器のチャネル間漏話減衰量の不
足を補ったり、発光器・受光器内蔵形の光合波器内の迷
光を防止出来る誘電体多層膜干渉フィルタ付き受光素子
を提供できるので、波長分割多重伝送における分波受光
系を簡易に構成出来る効果がある。
イバ伝送における光分波器のチャネル間漏話減衰量の不
足を補ったり、発光器・受光器内蔵形の光合波器内の迷
光を防止出来る誘電体多層膜干渉フィルタ付き受光素子
を提供できるので、波長分割多重伝送における分波受光
系を簡易に構成出来る効果がある。
また、受光素子を封入するパッケージの光入力ガラス面
に誘電体多層膜を形成した場合には、市販の通常の受光
器を用いて、同様の効果を得ることができる。
に誘電体多層膜を形成した場合には、市販の通常の受光
器を用いて、同様の効果を得ることができる。
第１図は片方向波長多重伝送の分波受光系の構成図、第
２図は双方向波長多重伝送の分波系の構成図、第３図（
ａ）、 （ｂ）は分波器のチャネル間漏話減衰量を高め
るために干渉フィルタを用いた従来例のそれぞれ平面図
及び干渉フィルタ部分の断面図、第４図は発光器・受光
器内蔵形の光合分波器内の迷光を防止するために干渉フ
ィルタを用いた従来例の断面図、第５図はイオンボンバ
ードを併用した電子ビーム蒸着法の本発明の詳細な説明
する特性図、第６図、第８図、第９図及び第１１図は本
発明のそれぞれ第１．第２．第３の実施例の構成を示す
断面図、第７図及び第１０図はそれぞれ第１及び第３の
実施例によって得られた特性図である。 １・・・光ファイバ、 ２・・・光分波器、 ３・・・
受光器、 ４・・・受光素子、 ５・・・光合分波器、
６・・・発光器、 ７・・・発光素子、 ８・・・波長
多重光入力用導波路、 ９・・・光結合部、 １０．１
９・・・分波光出力用導波路、 １１・・・干渉フィル
タ、１２・・・誘電体多層膜、 １３・・・ガラス基板
、 １４・・・空隙、 １５・・・シリコン基板、 １
６・・・合分波用干渉フィルタ、 １７・・・受光素子
搭載用ステム、１８・・・ガラス窓、 ２０・・・反射
面。 特許出願人 日本電信電話株式会社
２図は双方向波長多重伝送の分波系の構成図、第３図（
ａ）、 （ｂ）は分波器のチャネル間漏話減衰量を高め
るために干渉フィルタを用いた従来例のそれぞれ平面図
及び干渉フィルタ部分の断面図、第４図は発光器・受光
器内蔵形の光合分波器内の迷光を防止するために干渉フ
ィルタを用いた従来例の断面図、第５図はイオンボンバ
ードを併用した電子ビーム蒸着法の本発明の詳細な説明
する特性図、第６図、第８図、第９図及び第１１図は本
発明のそれぞれ第１．第２．第３の実施例の構成を示す
断面図、第７図及び第１０図はそれぞれ第１及び第３の
実施例によって得られた特性図である。 １・・・光ファイバ、 ２・・・光分波器、 ３・・・
受光器、 ４・・・受光素子、 ５・・・光合分波器、
６・・・発光器、 ７・・・発光素子、 ８・・・波長
多重光入力用導波路、 ９・・・光結合部、 １０．１
９・・・分波光出力用導波路、 １１・・・干渉フィル
タ、１２・・・誘電体多層膜、 １３・・・ガラス基板
、 １４・・・空隙、 １５・・・シリコン基板、 １
６・・・合分波用干渉フィルタ、 １７・・・受光素子
搭載用ステム、１８・・・ガラス窓、 ２０・・・反射
面。 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (4)
- （１）素子の受光面に誘電体多層膜干渉フィルタを有す
ることを特徴とする受光素子。 - （２）イオンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法に
よって誘電体多層膜干渉フィルタを素子の受光面に直接
固着させることを特徴とする受光素子の製造方法。 - （３）受光素子を封入するパッケージの光入力ガラス面
に誘電体多層膜干渉フィルタを有することを特徴とする
受光器。 - （４）受光素子を封入するパッケージの光入力ガラス面
にイオンボンバードを併用した電子ビーム蒸着法によっ
て誘電体多層膜干渉フィルタを直接固着させることを特
徴とする受光器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012148A JPH01188806A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 多層膜フィルタ付き受光器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012148A JPH01188806A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 多層膜フィルタ付き受光器およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01188806A true JPH01188806A (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=11797404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012148A Pending JPH01188806A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 多層膜フィルタ付き受光器およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01188806A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5644124A (en) * | 1993-07-01 | 1997-07-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photodetector with a multilayer filter and method of producing the same |
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| JPWO2014033784A1 (ja) * | 2012-08-30 | 2016-08-08 | パイオニア株式会社 | 光学フィルターの製造方法 |
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| JPS56133703A (en) * | 1980-02-28 | 1981-10-20 | Xerox Corp | Fiber optical device |
| JPS634502B2 (ja) * | 1981-10-08 | 1988-01-29 | Sekisui Chemical Co Ltd |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63012148A patent/JPH01188806A/ja active Pending
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