JPH02163980A - 光検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光検出器に関し、詳しくは、複数の波長の異
なる光を含んだ光束において、それぞれの波長ごとの光
強度の検出をおこなえるようになした光検出器に関する
ものである。

［従来の技術］ 第２［Ａは、従来の光検出器の１つとして公知のＰＩＮ
接合型フォトダイオードの構造を示す断面ＩＡであり、
同図において、（１〕はＰ”−３ｉなる半導体層（以下
、、Ｐｔ−３ｉ層と称す）、（２）はｎｒ−５ｉなる半
導体Ｍ（以下、ｎｔ、３ｉ　＃と称す）　、　（：ｌ）
　ハ、ｈ記Ｐ”−３ｉ層（１）と上記ｎ”−５ｉ層（２
）との間に、没けられた　１−３ｉなる半導体層（以下
、１−５ｉ層と称す）である、（４）は上記Ｐ’−５ｉ
層（１）に設けられた負電極、（５）は上記ｎｔ−３ｉ
層に設けられた正電極、（６）は無反射コーテイング膜
、（７）は絶縁層である。

また、第３図は特開昭６２−２３７７６９号公報に示さ
れた従来の他の光検出器の構造を示す断面図であり、同
図において、（４）〜（７）は第２図に示すものと同一
の構成であるため、同一符号を示して。

それらの説明を省略する。

第３図において、（８）は薄層化されたＰ’−５ｉ層、
（９）は薄層化された　１−３ｉ層、　（Ｉｎ）はｎ”
−３ｉ層で、その中央部が薄層化されいる。

つぎに、上記構成の光検出器それぞれの動作について説
明する。

まず、第２図におけるＰＩＮ接合型フォトダイオードの
動作原理はよく知られており、ここで概略を述べる。無
反射コーテイング膜（６）を設けた面から光（１，）か
入射すると、大部分の光はＰ’−３ｉ層（１）を通って
、　１−３ｉ層（３）に達する。この１−５ｉ層（３）
での光の吸収により光励起されたキャリアは、Ｐ’−３
ｉＦ（１）とｎｆ−５ｉ層（２）の間に印加される逆バ
イアスの高電界により加速されドリフト電流となって、
入射光の光量に応じた出力として外部に取り出される。

次に、第３図の光検出器における基本的な動作は上記し
た第２図のＰＩＮ接合型フォトダイオードと同様である
ため、省略する。第２図のＰＩＮ接合型ダイオードと異
なる点は、　Ｐ’−３ｉ層（８）および　１−３ｉ層（
９）が薄層化されていることであり、これにより、入射
した光（Ｌ）がｊ−３ｉ層（９）ですべて吸収されず、
一部の光は各半導体層（８）。

（９）、（１Ｇ）を透過し透過光（Ｌｌ）として外部に
放出されることになる。すなわち、光検出器に入射した
光の入射光量に応した出力を外部に堆り出させるととも
に、半導体層（８）、（９）　、（１０）の光吸収率に
よって決定される光量を除いた入射光の一部を透過させ
て出力することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の光検出器は、以上のように構成されているので、
入射光が１ｉ数の波長の異なる光を含んでいる場合でも
、入射光の光量に応じた単一の出力が得られるのみで、
波長が異なる光おのおのの入射光量に応じた出力を得る
ことができないなどの問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、複数の波長の異なる光を含んだ光束において
、個々の波長の光について光強度を検出てきる光検出器
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる光検出器は、第１の半導体受光素子に
おいて２つの異なる波長の光を同時に受光し、上記第１
の半導体受光素子の分光感度に応じた光量を吸収すると
ともに透過させ、その透過光を第２の半導体受光素子で
受光し検出するようにしたことを特徴とする。

［作用］ この発明によれば、２つの異なる波長の光を受光した場
合、第１の半導体受光素子の出力信号と第２の半導体受
光素子の出力信号からおのおの独立して、異なる波長の
入射光量を検出することかできる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。

第１図はこの発明の一実施例による光検出器の構造を示
す断面図であり、同図において、第２図と同一または相
当部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略し
ている。

第１図において、（８）は薄層化したＰ　−ＧａＡｓＰ
層、（９）は薄層化したｎｆ−ＧａＡｓＰ層であり、こ
れらＰ’−ＧａＡｓＰ層（８）、ｎｆ−ＧａＡｓＰ層（
９）、絶縁層（７）、正電極（５）、負電極（４）およ
び無反射コーティングｖ（６）により、ＰＮ拡散型Ｇａ
ＡｓＰフォトダイオードからなる第１の半導体受光素子
（ｌＯ）を構成している。この第１の半導体受光素子（
１０）は受光した光をその分光感度に応じて光を吸収す
るとともに透過するように設定されている。

（１１）は第２の半導体受光素子であり、この第２の半
導体受光素子（１１）は第２図で示したものと同様に、
　Ｐ＋−８ｉ層（１）　　ｎ”−９ｉ層（２）　、　１
−３ｉ層（３）負電極（４）、圧電８ｉ（５）、絶縁層
（７）および無反射コーテイング膜（６）よりなるＰＩ
Ｎ型Ｓｉフォトダイオードであり、この第２の半導体受
光素子（１１）を絶縁層（１２）を介して上記第１の半
導体受光素子（ｌＯ）に積層一体止して、第１の半導体
受光素子（ｌＯ）を透過した光を第２の半導体受光素子
（１］）で受光し検出するように構成している。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

２つの異なる波長（入ｌ）、（入２）からなる光（］、
）を、第１の半導体受光素子（１０）の無反射コーチイ
ンク１模（６）に入射させるやそのうち、一部の光は表
面により反射されるか、大部分の光は半導体層中に入射
する。いま、上記第１の半導体受光素子（ｌＯ）におけ
るＰｔ−ＧａＡｓＰ層（８）およびｎ”−ＧａＡｓＰ層
（９）は薄層化され、また、上記波長（入１）と（λ２
）の中間波長（入３）（λｌくλ３く入２）以下の波長
の光に分光感度を有するように設計されているので、上
記半導体層（ａ）、（９）中に入射した光のうち、波長
（λ１〕の光が吸収されるとともに、波長（λ２）の光
は透過する。この第１の半導体受光素子（１０）で光励
起された光はドリフト電流となり、吸収された波長（入
ｌ）の光量に応じた出力として外部に取り出される。

ついで、第１の半導体受光素子（ｌＯ）を透過した波長
　（λ２）の光（Ｌｌ）は、無反射コーテイング膜（６
）を経て、第２の半導体受光素子（１１）に入射される
。いま、第２の半導体受光素子（１１）は波長（入２）
を含んだ波長範囲に分光感度を有するように設計されて
いる。これにより２第２の半導体受光素子（１１）に入
射した波長（入２）の光によって光励起されたキャリア
はドリフト電流となり、波長（λ２）の光量に応した出
力として外部に取り出される。

すなわち、異なる２つの波長（λｌ）、（入２）を含ん
だ先の光量を波長（入ｌ）、（入２）のおのおのについ
て、その光量に比例した出力を独立して得ることかでき
る。

なお、上記実施例では、第１の半導体受光素子（１０）
と第２の半導体受光素子（１１）を一体積層化したもの
で示したが１画素子（１０）、（１１）を分離して構成
しても、上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では、半導体受光素子としてＰＮ拡散
型ＧａＡｓＰフォトダイオードおよびＰＩＮ接合型Ｓｉ
フォトダイオードを使用したか、ＰＮ接合フォトダイオ
ード、アバランシェフォトタイオードなど他の半導体受
光素子を使用しても、上記実施例と同様の効果を奏する
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、第１および第２の半
導体受光素子を接層状態に配置し、第１の半導体受光素
子の分光感度を特定波長以下に設定するとともに、ここ
で吸収されない光を透過できるように構成したので、異
なる２波長の光を含んだ光量をそれぞれ独立して同詩に
検出できるとともに、受光素子を小型にすることができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光検出器の構造を示
す断面側面図、第２図および第３図はそれぞれ従来の光
検出器の構造を示す断面図である。 （１）　−Ｐｆ−３ｉ層（Ｊ）　、　（２）　＝　ｎ”
−５ｉ層、（３）　−・・１−５ｉ層、　（８）−Ｐ−
ＧａＡｓＰ層、　（９）−ｎ＋−ＧａＡｓＰ層。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに逆導電型の少なくとも２つの半導体層を有
   し、これら半導体層間に逆バイアスが印加されるように
   なされた第１の半導体受光素子と、第２の半導体受光素
   子とからなる光検知器であって、上記第１の半導体受光
   素子における半導体層の分光感度が特定波長以下に設定
   され、入射光の光量に対し分光感度に応じた光量を吸収
   するとともに透過させ、その透過光を上記第２の半導体
   受光素子で受光し検出するように構成したことを特徴と
   する光検出器。