JPH0256508A - 多波長光検出器 - Google Patents
多波長光検出器Info
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- JPH0256508A JPH0256508A JP63207229A JP20722988A JPH0256508A JP H0256508 A JPH0256508 A JP H0256508A JP 63207229 A JP63207229 A JP 63207229A JP 20722988 A JP20722988 A JP 20722988A JP H0256508 A JPH0256508 A JP H0256508A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 15
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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、波長多！［光通信用の波長選択性のある光検
出器に関するものである。
出器に関するものである。
［従来の技術］
従来、波長多重光通信用の光検出器は、多重光を高性能
な光分波器を通して分波した後それぞわの波長光を別々
の光検出器で検知するという機能を有しているにすぎな
かった。
な光分波器を通して分波した後それぞわの波長光を別々
の光検出器で検知するという機能を有しているにすぎな
かった。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記従来例では、分波器と複数の検出器
、及び自由空間または先導波路などから構成されるため
、小型化することか難しいという欠点があった。
、及び自由空間または先導波路などから構成されるため
、小型化することか難しいという欠点があった。
本発明は光分波器を用いずに波長多重光を検出できる新
規な多波長光検出器を提供するものである。
規な多波長光検出器を提供するものである。
［課題を解決するための手段］
本発明によれば、光検出器内部に先導波層を設け、その
先導波層−トに回折格子を形成し、透過光の一部を回折
させて選択吸収層により光を検知することにより、波長
多重光を分離検出するモノリシックな検出器を可能にし
た。
先導波層−トに回折格子を形成し、透過光の一部を回折
させて選択吸収層により光を検知することにより、波長
多重光を分離検出するモノリシックな検出器を可能にし
た。
選択吸収層は波長選択を行なう光吸収層であり、検出す
る波長に対応するエネルギーギャップをもたせることに
より、そのエネルギーに対応する波長より小さい短波長
光を吸収させることができ、その結果所望の波長光が検
知できるものである。
る波長に対応するエネルギーギャップをもたせることに
より、そのエネルギーに対応する波長より小さい短波長
光を吸収させることができ、その結果所望の波長光が検
知できるものである。
以下本発明を図面により詳しく説明する。
第１図は本発明の多波長検出路の一例を示すものであり
、［１］、［１１］、［ｍ］の３つの領域から成り、そ
れぞれにおいて波長λ１．＾２゜λ３の３つの信号光を
検出するものである。２つの波長信号光を検出するので
あわば、２つの領域でよく、検出する波長の数に応して
設定すればよい。すなわち、［Ｉ］、 ［１１］、、
［ＩＩＩ］それぞれが優れた特定波長を検出する光
検出器であり、さらに検出する波長釘対応した特定のエ
ネルギーギャップをそれぞれの検出器に与え所望の数置
列に形成することにより、容易に所望の数の波長を検出
することができるのである。
、［１］、［１１］、［ｍ］の３つの領域から成り、そ
れぞれにおいて波長λ１．＾２゜λ３の３つの信号光を
検出するものである。２つの波長信号光を検出するので
あわば、２つの領域でよく、検出する波長の数に応して
設定すればよい。すなわち、［Ｉ］、 ［１１］、、
［ＩＩＩ］それぞれが優れた特定波長を検出する光
検出器であり、さらに検出する波長釘対応した特定のエ
ネルギーギャップをそれぞれの検出器に与え所望の数置
列に形成することにより、容易に所望の数の波長を検出
することができるのである。
本発明の検出器は化合物半導体から成っているものであ
り、−射的光検出器と共通する構造の他、多波長光の検
出を可能とするために特徴的な構造として回折格子が形
成されている先導波層及び量子井戸構造から成る選択吸
収層を有している。基本的構造としては第１図に示すよ
うに基板７−Ｆ部クラッド層６−先導波層５−上部クラ
ッド層４−選択吸収層３ （３１，３２，：Ｌｌ）−ク
ラッド層２ （２１，２２，２３）−キャップ層１から
構成されている。本発明の検出器は第１図に示した構造
に限らず、先導波層及び選択吸収層が機能する構造をイ
「シているものであれば良く、各々の検出器が並列に並
んでいるものであっても良い。又ＡｆｆｉＧａＡｓ系の
他にもＧａＡｓＳｂ系、ＩｎＧａＡｓ系におし）ても実
施することができる。
り、−射的光検出器と共通する構造の他、多波長光の検
出を可能とするために特徴的な構造として回折格子が形
成されている先導波層及び量子井戸構造から成る選択吸
収層を有している。基本的構造としては第１図に示すよ
うに基板７−Ｆ部クラッド層６−先導波層５−上部クラ
ッド層４−選択吸収層３ （３１，３２，：Ｌｌ）−ク
ラッド層２ （２１，２２，２３）−キャップ層１から
構成されている。本発明の検出器は第１図に示した構造
に限らず、先導波層及び選択吸収層が機能する構造をイ
「シているものであれば良く、各々の検出器が並列に並
んでいるものであっても良い。又ＡｆｆｉＧａＡｓ系の
他にもＧａＡｓＳｂ系、ＩｎＧａＡｓ系におし）ても実
施することができる。
」、【板１７としてはｎ”−ＧａＡｓ等、下部クラッド
層６としてはｎ”−Ａｌ１ ｏ、 、Ｇａ、５八Ｓ等、
光導波層５としては ｉ−Ａ ｌ ｏ４Ｇａａ６八Ｓ等
、」二部クラッド層４としてはｎ＋−八’ Ｑ、 Ｓ’
ｌ”０．７．へＳ等、選択吸収層３ （：ｌｌ、 ３２
゜３３）としてはＭＱＷ又はＳＱＷ等でＧａΔＳ井戸。
層６としてはｎ”−Ａｌ１ ｏ、 、Ｇａ、５八Ｓ等、
光導波層５としては ｉ−Ａ ｌ ｏ４Ｇａａ６八Ｓ等
、」二部クラッド層４としてはｎ＋−八’ Ｑ、 Ｓ’
ｌ”０．７．へＳ等、選択吸収層３ （：ｌｌ、 ３２
゜３３）としてはＭＱＷ又はＳＱＷ等でＧａΔＳ井戸。
等、クラッド層２ （２１，２２，２：］）としては１
）１−八２０ ！＋ ’ｄｏ、 ＳへＳ等、キャップ層
１ （１１，１２，１３）としてはピーＧａＡｓ等を
用いることかできる。又電極としてはト述の構造におい
て電極８にｐ型、電極９にｎ型のＡ ｕ ′Ｉｔ棒を用
いればよい。
）１−八２０ ！＋ ’ｄｏ、 ＳへＳ等、キャップ層
１ （１１，１２，１３）としてはピーＧａＡｓ等を
用いることかできる。又電極としてはト述の構造におい
て電極８にｐ型、電極９にｎ型のＡ ｕ ′Ｉｔ棒を用
いればよい。
光導波上には回折格子が形成されているが、該回折格子
のピッチ１は検出したい波長人、゛〜λ。
のピッチ１は検出したい波長人、゛〜λ。
をもつ各々の光が有効に選択吸収層に回折される（ｍ≧
２＋ ｎｅｒｒ ：等価屈折率）の関係式により設定す
ることかできる。
２＋ ｎｅｒｒ ：等価屈折率）の関係式により設定す
ることかできる。
選択吸収層は量子井戸構造を有するものであるか、井戸
と障壁はそれらの結晶をＧａ、□ＡｎＸＡｓとすると井
戸では混晶比ｘ＝Ｏ〜０．４５．障壁では井戸の混晶比
よりも大きい混晶比の結晶を層材として、積層構造を形
成すればよい。第１図における［Ｉ］、 ［１１］、
［ＩＩＩ］領域はそれぞれλλ２．λ３に対応したエネ
ルギーギャップを打する必要があるため、それぞれの井
戸幅を適当に設定しなければならないが、この方法とし
てはクローニッヒ・ベニ−模型として求めることができ
る。！１ｔｉ−井戸構造としてはＭＱＭ、ＳＱＷのどち
らでもよいが、井戸の数が多い方が変換効率は高くなる
。又適当な井戸幅は障壁の混晶比、層厚により変わるた
め適宜、目的とする波長に応じて設定する。層厚として
は数人〜数百人程度である。
と障壁はそれらの結晶をＧａ、□ＡｎＸＡｓとすると井
戸では混晶比ｘ＝Ｏ〜０．４５．障壁では井戸の混晶比
よりも大きい混晶比の結晶を層材として、積層構造を形
成すればよい。第１図における［Ｉ］、 ［１１］、
［ＩＩＩ］領域はそれぞれλλ２．λ３に対応したエネ
ルギーギャップを打する必要があるため、それぞれの井
戸幅を適当に設定しなければならないが、この方法とし
てはクローニッヒ・ベニ−模型として求めることができ
る。！１ｔｉ−井戸構造としてはＭＱＭ、ＳＱＷのどち
らでもよいが、井戸の数が多い方が変換効率は高くなる
。又適当な井戸幅は障壁の混晶比、層厚により変わるた
め適宜、目的とする波長に応じて設定する。層厚として
は数人〜数百人程度である。
尚その他の各層の厚みは通常下部クラッド層６１〜ｌ０
−９Ｌ部クラッド層４１〜１Ｏｕｌ、クラッド層２１〜
１０騨、キャップ層ｌ ０．１〜１μ、程度でよく、こ
の他の構造においても適宜、先導波層、選択吸収層が有
効に機能するように設定すればよい。
−９Ｌ部クラッド層４１〜１Ｏｕｌ、クラッド層２１〜
１０騨、キャップ層ｌ ０．１〜１μ、程度でよく、こ
の他の構造においても適宜、先導波層、選択吸収層が有
効に機能するように設定すればよい。
又該先導波層は上記結晶から成り、又、回折格子が適当
に形成されているので、低損失、高屈折率の特性を有す
るものであり、このため、特定波長を分離検出する光検
出器を複数直列に形成しても専波光の伝搬損失が小さい
ため効率よく信号光を光吸収層に回折することができる
ものである。
に形成されているので、低損失、高屈折率の特性を有す
るものであり、このため、特定波長を分離検出する光検
出器を複数直列に形成しても専波光の伝搬損失が小さい
ため効率よく信号光を光吸収層に回折することができる
ものである。
この結果光検出器を複数直列に形成することにより容易
に優れた多重波長光検出を行なうことが可能となる。尚
該先導波層は規格化周波数がπ／２以ドで、基本モード
のみが伝搬するように厚み、混晶比が決めである。なお
、規格化周波数Ｖは、先導波層の厚さｄ、屈折率ｎ１．
クラッド層の屈折率ｎ２とすると、■＝７ｒ恵、ｒππ
ボッ１［７で表わλ される。
に優れた多重波長光検出を行なうことが可能となる。尚
該先導波層は規格化周波数がπ／２以ドで、基本モード
のみが伝搬するように厚み、混晶比が決めである。なお
、規格化周波数Ｖは、先導波層の厚さｄ、屈折率ｎ１．
クラッド層の屈折率ｎ２とすると、■＝７ｒ恵、ｒππ
ボッ１［７で表わλ される。
本検出器の作成方法としては通常の方法が適用できる。
すなわちＧａＡｓ基板７Ｌに光導波層５までエピタキシ
ャル成膜後、二九束干渉露光法により回折格子を作り、
その後、埋込み導波路のためにフォトリソ及びエツチン
グにより矩形導波路５を形成し、次にｉｌＧ成長を行な
いキャップ層ｌまで成膜することにより行なうことがで
き、素ｒ−分離は旧１珪により先導波層り部まで切り込
み、電極を形成１−ればよい。選択吸収層のｊｉｔ （
−井ｒ１構造は混晶比を；ｂ制御しながらそれぞれの領
域において別々に気相エピタキシャル成長又は分子線エ
ピタキシャル成長を行ないＩＦｅ成すればよい。つまり
、それぞれの領域をマスキングして順次４ｉｔ−ｒ−井
戸層の成長を行なう。
ャル成膜後、二九束干渉露光法により回折格子を作り、
その後、埋込み導波路のためにフォトリソ及びエツチン
グにより矩形導波路５を形成し、次にｉｌＧ成長を行な
いキャップ層ｌまで成膜することにより行なうことがで
き、素ｒ−分離は旧１珪により先導波層り部まで切り込
み、電極を形成１−ればよい。選択吸収層のｊｉｔ （
−井ｒ１構造は混晶比を；ｂ制御しながらそれぞれの領
域において別々に気相エピタキシャル成長又は分子線エ
ピタキシャル成長を行ないＩＦｅ成すればよい。つまり
、それぞれの領域をマスキングして順次４ｉｔ−ｒ−井
戸層の成長を行なう。
［作 川］
第１図に示す本発明の検出器においてイ１￥号尤かファ
イバー１００から該検出器に入る。入射しだ信号光は光
導波層４を通過し外部に出射しファイバー２００に入る
が、信号光は先導波層４を通過する際、光導波層トに形
成されている回折格子により選択吸収層方向に回折され
、先導波層４Ｆの回折路Ｙ−で回折された光はそれぞれ
の波長＾＾２．λ３のエネルギーに対応するエネルギー
ギャップをもつ選択吸収層３１．３２．３３で選択的に
吸収される。光導波層上に形成された回折格子のピッチ
はえ、〜λ３の各々の光に対して有効に選択吸収層３に
回折するよう形成されており、選択吸収層：１１．３２
．３３において順次、λ３１人、＋λ２．λ１＋λ２＋
λ３の信号光をそれぞれ吸収することになる。λ１．λ
２．λ３の信号光は［１］、［ｎ］、［ｍ］での検出電
流を減算演算して求めることができる。
イバー１００から該検出器に入る。入射しだ信号光は光
導波層４を通過し外部に出射しファイバー２００に入る
が、信号光は先導波層４を通過する際、光導波層トに形
成されている回折格子により選択吸収層方向に回折され
、先導波層４Ｆの回折路Ｙ−で回折された光はそれぞれ
の波長＾＾２．λ３のエネルギーに対応するエネルギー
ギャップをもつ選択吸収層３１．３２．３３で選択的に
吸収される。光導波層上に形成された回折格子のピッチ
はえ、〜λ３の各々の光に対して有効に選択吸収層３に
回折するよう形成されており、選択吸収層：１１．３２
．３３において順次、λ３１人、＋λ２．λ１＋λ２＋
λ３の信号光をそれぞれ吸収することになる。λ１．λ
２．λ３の信号光は［１］、［ｎ］、［ｍ］での検出電
流を減算演算して求めることができる。
［実施例］
第１図に示した構造を有するＡｆｆｉＧａＡｓ系からな
る検出器を作製した。すなわちｎ”−ＧａＡｓ基板７」
二に、ｎ＋−八（Ｌ ０．５Ｇａｏ、 ５へＳド部クラ
ッド層６（１，５１ｕ）。
る検出器を作製した。すなわちｎ”−ＧａＡｓ基板７」
二に、ｎ＋−八（Ｌ ０．５Ｇａｏ、 ５へＳド部クラ
ッド層６（１，５１ｕ）。
ｉ−＾Ｑ ｏ４Ｇａｏ６Ａｓ光導波層５ （０，１ｐ）
、 ｎ”−＾２゜、、 Ｇａｏ 、、Ａｓ上部クラッ
ド層４ （１，０ｕり 、 １−ＧａＡｓ井戸のＭＱＷ
（井戸３０個）層３ （３１，：１２．３３）（約０
．１ ｐ） 、 Ｐ”−Δｆｌｏ ５Ｇａ、） 、、Ａ
ｓ層２ ［２＋、 ２２゜２３） （１，２ｐｇ）
、 Ｐ”−Ｇａ八へキヤ・ンブ層１（Ｉ＋。
、 ｎ”−＾２゜、、 Ｇａｏ 、、Ａｓ上部クラッ
ド層４ （１，０ｕり 、 １−ＧａＡｓ井戸のＭＱＷ
（井戸３０個）層３ （３１，：１２．３３）（約０
．１ ｐ） 、 Ｐ”−Δｆｌｏ ５Ｇａ、） 、、Ａ
ｓ層２ ［２＋、 ２２゜２３） （１，２ｐｇ）
、 Ｐ”−Ｇａ八へキヤ・ンブ層１（Ｉ＋。
１２、 Ｉ：］） （０，３Ｂｍ） 、 Ｐ”＋’
！電極Ａｕ８ 、 ｎ を電極Δｕ９から形成された
光検出器である。
！電極Ａｕ８ 、 ｎ を電極Δｕ９から形成された
光検出器である。
本検出器は０．Ｊａｎ帯の信号光λ、 ＝７１１０ｎｎ
。
。
人、 ＝ＩＩ００＋ｕｎ 、 λ、、 ＝ｌ１２０ｎｍ
を検出するよう［１］、 ［１１］、 ［ＩＩＩ］
の領域の吸収層の：１七ｒ井戸は、井戸が混晶比×＝０
．障壁ｘ ＝ ０．：ｌで、それぞれ井戸幅３０人、４
０人、５０人とした。尚回折格子のピッチは２２８６人
とした。
を検出するよう［１］、 ［１１］、 ［ＩＩＩ］
の領域の吸収層の：１七ｒ井戸は、井戸が混晶比×＝０
．障壁ｘ ＝ ０．：ｌで、それぞれ井戸幅３０人、４
０人、５０人とした。尚回折格子のピッチは２２８６人
とした。
このものを作動させたところ［Ｉ］、［ｎ］。
［ＩＵ］それぞれからλ１．λ１＋λ２．λ１＋λ２＋
λ３の信号光が検出された。
λ３の信号光が検出された。
［発明の効果］
以−に説明したように、先導波層に設けた回折格子によ
り回折された光を波長選択性のあるｆｉｌ子井戸構造の
選択吸収層により検出することにより、多重光を容易に
分離検出することが可能である。
り回折された光を波長選択性のあるｆｉｌ子井戸構造の
選択吸収層により検出することにより、多重光を容易に
分離検出することが可能である。
又本発明の検出器はＡｊｌＧａＡｓ系で、０．７−０．
８−帯の波長多重光伝送に用いられるばかりでなく、用
いる材料系によっては、１．２−１．５μ帯の波長に対
しても選択的に検出することができる。
８−帯の波長多重光伝送に用いられるばかりでなく、用
いる材料系によっては、１．２−１．５μ帯の波長に対
しても選択的に検出することができる。
つまり、ＧａＡｓＳｂ系、 １ｎＧａＡｓ系においても
、選択吸収層の１１１子井戸構造を最適化することによ
り、効率よく多ｊ［波長光を検出でき、Ｓ重波長光通信
用としても非常に有用なものである。
、選択吸収層の１１１子井戸構造を最適化することによ
り、効率よく多ｊ［波長光を検出でき、Ｓ重波長光通信
用としても非常に有用なものである。
第１図は本発明の多重波長光検出器のうち３波長分離検
出する光検出器であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横
断面図、（Ｃ）は平面ＩＸ＋である。 １：キャップ層（１１，１２，１３）、２：クラッド層
（２１，２２，２３）、３：選択吸収層（量ｒ−井戸層
）（３１，：Ｉ２．３：］）、４：クラッド層、 ５：先導波層、 ６：クラッド層、 ７：基板、 ８：ｐ側電極、 ９：ｎ側電極、 １００ 、２００ ：ファイバー 特許出願人 キャノン株式会社
出する光検出器であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横
断面図、（Ｃ）は平面ＩＸ＋である。 １：キャップ層（１１，１２，１３）、２：クラッド層
（２１，２２，２３）、３：選択吸収層（量ｒ−井戸層
）（３１，：Ｉ２．３：］）、４：クラッド層、 ５：先導波層、 ６：クラッド層、 ７：基板、 ８：ｐ側電極、 ９：ｎ側電極、 １００ 、２００ ：ファイバー 特許出願人 キャノン株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）化合物半導体からなる光検出器において、検出器内
部に低損失、高屈折率の光導波層をもち、前記光導波層
上には回折格子が掲載されており、多波長の信号光を回
折させて、特定の波長に対応するエネルギーギャップを
有する量子井戸構造からなる選択吸収層により特定の光
を吸収検出する光検出器。 ２）請求項１記載の光検出器が複数直列に形成されてい
ることを特徴とする多波長光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207229A JPH0256508A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 多波長光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207229A JPH0256508A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 多波長光検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256508A true JPH0256508A (ja) | 1990-02-26 |
Family
ID=16536377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207229A Pending JPH0256508A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 多波長光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0256508A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0496348A2 (en) * | 1991-01-22 | 1992-07-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-wavelength light detecting apparatuses having serially arranged grating directional couplers |
| US5233187A (en) * | 1991-01-22 | 1993-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-wavelength light detecting and/or emitting apparatuses having serially arranged grating directional couplers |
| FR2829246A1 (fr) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | Cit Alcatel | Structure d'absorbant optique saturable et dispositif de regeneration d'un signal multiplexe en longueurs d'onde l'incorporant |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP63207229A patent/JPH0256508A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0496348A2 (en) * | 1991-01-22 | 1992-07-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-wavelength light detecting apparatuses having serially arranged grating directional couplers |
| US5233187A (en) * | 1991-01-22 | 1993-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Multi-wavelength light detecting and/or emitting apparatuses having serially arranged grating directional couplers |
| FR2829246A1 (fr) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | Cit Alcatel | Structure d'absorbant optique saturable et dispositif de regeneration d'un signal multiplexe en longueurs d'onde l'incorporant |
| EP1291707A1 (fr) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Alcatel | Structure d'absorbant optique saturable et dispositif de regeneration d'un signal multiplexe en longueurs d'onde l'incorporant |
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