JPH02194687A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
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- JPH02194687A JPH02194687A JP1014480A JP1448089A JPH02194687A JP H02194687 A JPH02194687 A JP H02194687A JP 1014480 A JP1014480 A JP 1014480A JP 1448089 A JP1448089 A JP 1448089A JP H02194687 A JPH02194687 A JP H02194687A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高速且つ高感度の光検波を実現できる光集積
回路に関するものである。
回路に関するものである。
光伝送方式は、単一の周波数で発振する分布帰還型レー
ザの実用化により、高速長距離伝送において大きな進歩
をとげ、現在１．６Ｇｂ／ｓの信号光を無中継で１２０
ｋｍの距離を伝送できるレベルに達している。そして、
この性能を決めているのは光検波器の感度であり、将来
のより高速の光伝送方式においては、この光検波器の感
度によってシステムの性能を左右する要因となる。
ザの実用化により、高速長距離伝送において大きな進歩
をとげ、現在１．６Ｇｂ／ｓの信号光を無中継で１２０
ｋｍの距離を伝送できるレベルに達している。そして、
この性能を決めているのは光検波器の感度であり、将来
のより高速の光伝送方式においては、この光検波器の感
度によってシステムの性能を左右する要因となる。
しかし、現在使用されているｐｉｎホトダイオードやア
バランシェ・ホト・ダイオード（ＡＰＤ）などの光検波
器は、はぼ理論的限界に近い性能が得られており、今後
−層の性能改善を望むことができない。
バランシェ・ホト・ダイオード（ＡＰＤ）などの光検波
器は、はぼ理論的限界に近い性能が得られており、今後
−層の性能改善を望むことができない。
一方、従来より光ファイバを伝播してきた微弱な信号光
を増幅する光増幅器が研究されている。
を増幅する光増幅器が研究されている。
これは、半導体レーザを発振闇値以下のデバイス条件に
して、外部からの信号光を直接増幅する線形の光増幅器
として動作させるものである。この光増幅器を光検波器
の直前で用いると、この光増幅器が無い場合に比べて最
小受信レベルを改善することができる。
して、外部からの信号光を直接増幅する線形の光増幅器
として動作させるものである。この光増幅器を光検波器
の直前で用いると、この光増幅器が無い場合に比べて最
小受信レベルを改善することができる。
しかしながら従来の光伝送方式においては、先導波路に
あたる光ファイバと光増幅器とがそれぞれ独立して設け
られていたため、光増幅器の前後には高価な光アイソレ
ータを必要とし、光ファイバとの結合のために、挿入損
失が１ＯｄＢ程度となって光増幅の利点を失う欠点があ
った。
あたる光ファイバと光増幅器とがそれぞれ独立して設け
られていたため、光増幅器の前後には高価な光アイソレ
ータを必要とし、光ファイバとの結合のために、挿入損
失が１ＯｄＢ程度となって光増幅の利点を失う欠点があ
った。
また、上記の光増幅器を製造するには、半導体レーザの
端面に反射率０．１％以下の無反射コート膜を形成する
必要があり、これは膜厚制御の面からも極めて困難な工
程であった。
端面に反射率０．１％以下の無反射コート膜を形成する
必要があり、これは膜厚制御の面からも極めて困難な工
程であった。
本発明は上記の欠点を解決するためになされたもので、
微弱な信号光を増幅する回折格子を内蔵した光増幅器と
、この増幅された光の検波を行なう導波型の光検波器と
、光増幅器と光検波器とを光学的に結合する光導波路と
を同一半導体基板上に備えている。
微弱な信号光を増幅する回折格子を内蔵した光増幅器と
、この増幅された光の検波を行なう導波型の光検波器と
、光増幅器と光検波器とを光学的に結合する光導波路と
を同一半導体基板上に備えている。
光増幅器、光検波器、及び先導波路を同一半導体基板上
に構成する。
に構成する。
次に、本発明の実施例を図に従って説明する。
第１図は本発明に係る一実施例を示す光集積回路の要部
断面図である。
断面図である。
図において、１はｎ型１ｎＰ基板、２，９は波長１．５
５μｍに対応するＧａ Ｉ ｎＡｓ Ｐ層１，３，７゜
１０は波長１．３μｍに対応するＧａｌｎＡｓＰ層、４
はＧａｌｎＡｓＰ層３上に形成された回折格子、５．１
２はＰ型１ｎＰ層、６，１３はＰ型Ｇａ１ｎＡｓＰキャ
ップ層、８．１１は低いキャリア濃度（Ｉ Ｘ １０”
ｃ ｍ−”以下）のｎ型１ｎＰ、１４はｎ型電極、１
５．１６はｐ型電極、１７は無反射コート膜である。ま
た、この光集積回路を機能別に分けると、領域Ｉが光増
幅器、領域■が光検波器、領域■が領域Ｉと領域■とを
結合する光導波路の３つに分けられる。なお、矢印Ａは
信号光の入射方向である。
５μｍに対応するＧａ Ｉ ｎＡｓ Ｐ層１，３，７゜
１０は波長１．３μｍに対応するＧａｌｎＡｓＰ層、４
はＧａｌｎＡｓＰ層３上に形成された回折格子、５．１
２はＰ型１ｎＰ層、６，１３はＰ型Ｇａ１ｎＡｓＰキャ
ップ層、８．１１は低いキャリア濃度（Ｉ Ｘ １０”
ｃ ｍ−”以下）のｎ型１ｎＰ、１４はｎ型電極、１
５．１６はｐ型電極、１７は無反射コート膜である。ま
た、この光集積回路を機能別に分けると、領域Ｉが光増
幅器、領域■が光検波器、領域■が領域Ｉと領域■とを
結合する光導波路の３つに分けられる。なお、矢印Ａは
信号光の入射方向である。
また、第２図は第１図に示した光集積回路の概観図であ
る。
る。
図において、２１はＧａ Ｉ ｎＡｓ Ｐ層２． Ｇａ
ＩｎＡｓＰ層３． Ｐ型１ｎＰ層５及びＰ型Ｇａ１ｎＡ
ｓＰキャンプ層６からなるストライブ部を埋め込むよう
に形成されたＩｎＰ層である。なお、ここでは無反射コ
ート膜１７を省略している。
ＩｎＡｓＰ層３． Ｐ型１ｎＰ層５及びＰ型Ｇａ１ｎＡ
ｓＰキャンプ層６からなるストライブ部を埋め込むよう
に形成されたＩｎＰ層である。なお、ここでは無反射コ
ート膜１７を省略している。
次に、本実施例における光集積回路の動作について説明
する。
する。
まず、領域Ｉの光増幅器は、ｐ電極１５からｎ電極１４
へ電流を流すと、ある電流値以上で分布帰還型レーザと
して発振する。このとき、レーザ発振の闇値以下に電流
をバイアスして矢印Ａから微弱な光を入射すると、その
波長の光が増幅されて領域■の光導波路に入射する。こ
の作用において、回折格子４は重要な役割をはたす。即
ち、仮に回折格子４が存在しないならば、この光増幅器
は増幅した光取外に広い波長領域（〜４００人）にわた
って自然放出を行なう。従って、信号光と雑音め比は改
善されず、光増幅器を使う利点は生じない。
へ電流を流すと、ある電流値以上で分布帰還型レーザと
して発振する。このとき、レーザ発振の闇値以下に電流
をバイアスして矢印Ａから微弱な光を入射すると、その
波長の光が増幅されて領域■の光導波路に入射する。こ
の作用において、回折格子４は重要な役割をはたす。即
ち、仮に回折格子４が存在しないならば、この光増幅器
は増幅した光取外に広い波長領域（〜４００人）にわた
って自然放出を行なう。従って、信号光と雑音め比は改
善されず、光増幅器を使う利点は生じない。
これに対して、回折格子４がある場合には、第３図に示
す特性図のように、ある波長範囲（この場合約５人）の
光だけを増幅し、それ以外の波長領域の光は殆ど発光し
ない、これにより、信号光の波長とこの増幅する波長範
囲を合わせておけば、信号光だけを増幅して光導波路に
送り込むことができる。
す特性図のように、ある波長範囲（この場合約５人）の
光だけを増幅し、それ以外の波長領域の光は殆ど発光し
ない、これにより、信号光の波長とこの増幅する波長範
囲を合わせておけば、信号光だけを増幅して光導波路に
送り込むことができる。
また、無反射コート膜１７は、構造上入射光の入射面に
設けるだけでよいため、反射率を５％以下にするだけよ
い。このため、従来のように反射率を０．１％以下にす
る必要がなく容易に形成することができる。
設けるだけでよいため、反射率を５％以下にするだけよ
い。このため、従来のように反射率を０．１％以下にす
る必要がなく容易に形成することができる。
次に、領域■の光導波路は、増幅された信号光を領域■
の光検波器に送り込む役割をはたす。また、順方向電流
の流れる領域■の光増幅器と逆方向電圧を印加する領域
■の光検波器とを電気的に分離する役割も持っている。
の光検波器に送り込む役割をはたす。また、順方向電流
の流れる領域■の光増幅器と逆方向電圧を印加する領域
■の光検波器とを電気的に分離する役割も持っている。
光導波路となるＧａＩｎＡｓＰ層７は、Ｇａ Ｉ ｎＡ
ｓ ＰＪｉ！２． Ｇａ ＩｎＡｓＰ層３やＧａＩｎＡ
ｓＰ層９．Ｇａ１ｎＡｓＰｉｉｌｏの層とつき合わせ結
合となっており、これにより１００％近い光学的結合を
実現することができる。
ｓ ＰＪｉ！２． Ｇａ ＩｎＡｓＰ層３やＧａＩｎＡ
ｓＰ層９．Ｇａ１ｎＡｓＰｉｉｌｏの層とつき合わせ結
合となっており、これにより１００％近い光学的結合を
実現することができる。
また、領域■の光検波器は、ｐ型電極１６とｎ型電極１
４との間に逆方向電圧をかけることによリ、ｐｉｎ型の
光検波器として動作させている。
４との間に逆方向電圧をかけることによリ、ｐｉｎ型の
光検波器として動作させている。
このとき、光検波器の応答速度はこの回路の寄生容量に
よって決定される。本実施例では、第２図に示す概観図
のように光増幅器、光導波路、光検波器のストライプ部
を半絶縁性のＩｎＰ層２１で一括して埋め込んだ構造と
なっているため、寄生容量が非常に少なくなり、数ギガ
ビット／毎秒以上の高速応答が可能となる。
よって決定される。本実施例では、第２図に示す概観図
のように光増幅器、光導波路、光検波器のストライプ部
を半絶縁性のＩｎＰ層２１で一括して埋め込んだ構造と
なっているため、寄生容量が非常に少なくなり、数ギガ
ビット／毎秒以上の高速応答が可能となる。
第４図は本発明に係る別の実施例を示した光集積回路の
要部断面図である。この実施例では、光導波層となるＧ
ａ１ｎＡｓＰ層７が光増幅器、光導波路、光検波器の全
ての領域に対して存在している。そして、光増幅器のゲ
インを与えるＧａｌｎＡｓＰ層２や光検波器の吸収層と
なるＧａｌｎＡｓＰ層１０とは、低いキャリア濃度（Ｉ
ＸＩＯ”ｃ ｍ−”以下）の薄いｎ型１ｎＰ層２２を挟
んで隣接した構造となっている。
要部断面図である。この実施例では、光導波層となるＧ
ａ１ｎＡｓＰ層７が光増幅器、光導波路、光検波器の全
ての領域に対して存在している。そして、光増幅器のゲ
インを与えるＧａｌｎＡｓＰ層２や光検波器の吸収層と
なるＧａｌｎＡｓＰ層１０とは、低いキャリア濃度（Ｉ
ＸＩＯ”ｃ ｍ−”以下）の薄いｎ型１ｎＰ層２２を挟
んで隣接した構造となっている。
さて、本実施例は、一部の構造が少し異なるだけで本質
的には第１図の実施例例と同じであるが、Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ層７が領域Ｉ〜■に対して存在しているため、各領域
毎に積層構造を形成する必要がなく、第１図の構造より
も容易に製造できる利点を有している。
的には第１図の実施例例と同じであるが、Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ層７が領域Ｉ〜■に対して存在しているため、各領域
毎に積層構造を形成する必要がなく、第１図の構造より
も容易に製造できる利点を有している。
このように本実施例における光集積回路は、微弱な信号
光を光増幅した後、光検波器まで損失無く導波すること
ができる。このため、高価な光アイソレータが不用とな
り、結合効率の向上を図ることができる。
光を光増幅した後、光検波器まで損失無く導波すること
ができる。このため、高価な光アイソレータが不用とな
り、結合効率の向上を図ることができる。
また、無反射コート膜１７における反射率を従来の０．
１％から５％以下にすることができるため、製造が容易
となり安価にすることができる。
１％から５％以下にすることができるため、製造が容易
となり安価にすることができる。
さらに、光増幅器、光導波路、及び光検波器を同一半導
体基板に形成しているので（モノリシック集積）、小型
で高速の応答ができ、感度を従来の光検波器より大きく
改善することができる。
体基板に形成しているので（モノリシック集積）、小型
で高速の応答ができ、感度を従来の光検波器より大きく
改善することができる。
以上説明したように本発明は、微弱な信号光を増幅する
回折格子を内蔵した光増幅器と、この増幅された光の検
波を行なう導波型の光検波器と、光増幅器と光検波器と
を光学的に結合する光導波路とを同一半導体基板上に備
えているため、微弱な信号光を光増幅した後、光検波器
まで損失無く導波することができる。このため、従来の
ように高価な光アイソレータが不用となり、結合効率の
向上を図ることができる。また、小型で高速の応答がで
き、感度を従来の光検波器より大きく改善できる。
回折格子を内蔵した光増幅器と、この増幅された光の検
波を行なう導波型の光検波器と、光増幅器と光検波器と
を光学的に結合する光導波路とを同一半導体基板上に備
えているため、微弱な信号光を光増幅した後、光検波器
まで損失無く導波することができる。このため、従来の
ように高価な光アイソレータが不用となり、結合効率の
向上を図ることができる。また、小型で高速の応答がで
き、感度を従来の光検波器より大きく改善できる。
第１図は本発明に係る一実施例を示す光集積回路の要部
断面図、第２図は第１図に示した光集積回路の概観図、
第３図は光増幅器の特性図、第４図は本発明に係る別の
実施例を示した光集積回路の要部断面図である。 ｌ・・・ｎ型１ｎＰ基板、２．９−Ｇａ１ｎＡｓ Ｐ層
、３． ７． １０・−−波長１．３μｍに対応するＧ
ａｌｎＡｓＰ層、４・・・回折格子、５．１２・・・Ｐ
型１ｎＰ層、６．１３・・・Ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャッ
プ層、８．１１・・・低いキャリア濃度（ＩＸＩＯ”ｃ
ｍ弓以下）のｎ型ＩｎＰ１１４・・・ｎ型電極、１５．
１６・・・ｐ型電極、１７・・・・無反射コート膜、■
・・・光増幅器、■・・・光導波路、■・・・光検波器
。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山川成用（ほか１名） 第１図 第２図 第３図 入村光？遣長 第４区
断面図、第２図は第１図に示した光集積回路の概観図、
第３図は光増幅器の特性図、第４図は本発明に係る別の
実施例を示した光集積回路の要部断面図である。 ｌ・・・ｎ型１ｎＰ基板、２．９−Ｇａ１ｎＡｓ Ｐ層
、３． ７． １０・−−波長１．３μｍに対応するＧ
ａｌｎＡｓＰ層、４・・・回折格子、５．１２・・・Ｐ
型１ｎＰ層、６．１３・・・Ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャッ
プ層、８．１１・・・低いキャリア濃度（ＩＸＩＯ”ｃ
ｍ弓以下）のｎ型ＩｎＰ１１４・・・ｎ型電極、１５．
１６・・・ｐ型電極、１７・・・・無反射コート膜、■
・・・光増幅器、■・・・光導波路、■・・・光検波器
。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山川成用（ほか１名） 第１図 第２図 第３図 入村光？遣長 第４区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 微弱な信号光を増幅する回折格子を内蔵した光増幅器と
、 この増幅された光の検波を行なう導波型の光検波器と、 前記光増幅器と前記光検波器とを光学的に結合する光導
波路とを同一半導体基板上に備えたことを特徴とする光
集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014480A JP2684568B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014480A JP2684568B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 光集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194687A true JPH02194687A (ja) | 1990-08-01 |
| JP2684568B2 JP2684568B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11862220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014480A Expired - Fee Related JP2684568B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684568B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0422854A2 (en) * | 1989-10-13 | 1991-04-17 | AT&T Corp. | Optical amplifier-photodetector device |
| JP2000138362A (ja) * | 1998-11-04 | 2000-05-16 | Fujitsu Ltd | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |
| CN110993708A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-10 | 三明学院 | 一种具有电流放大作用的硅光电探测器 |
| JP2022513380A (ja) * | 2018-10-31 | 2022-02-07 | 華為技術有限公司 | 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 |
-
1989
- 1989-01-24 JP JP1014480A patent/JP2684568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0422854A2 (en) * | 1989-10-13 | 1991-04-17 | AT&T Corp. | Optical amplifier-photodetector device |
| JP2000138362A (ja) * | 1998-11-04 | 2000-05-16 | Fujitsu Ltd | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |
| JP2022513380A (ja) * | 2018-10-31 | 2022-02-07 | 華為技術有限公司 | 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 |
| CN110993708A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-10 | 三明学院 | 一种具有电流放大作用的硅光电探测器 |
| CN110993708B (zh) * | 2019-11-26 | 2021-03-30 | 三明学院 | 一种具有电流放大作用的硅光电探测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2684568B2 (ja) | 1997-12-03 |
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