JPH05183237A - 半導体受光装置 - Google Patents

半導体受光装置

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JPH05183237A
JPH05183237A JP3347344A JP34734491A JPH05183237A JP H05183237 A JPH05183237 A JP H05183237A JP 3347344 A JP3347344 A JP 3347344A JP 34734491 A JP34734491 A JP 34734491A JP H05183237 A JPH05183237 A JP H05183237A
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JP
Japan
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layer
optical
region
inp
optical waveguide
Prior art date
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Withdrawn
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JP3347344A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Kuwazuka
治彦 鍬塚
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザ光増幅器とPINフォトダイオー
ドを集積化した半導体受光装置に関し、半導体レーザ光
増幅器とPINフォトダイオードの素子分離領域で光信
号が反射することのない半導体受光装置を提供すること
を目的とする。 【構成】n−InP基板10上に、n−InPバッファ
層12、n−InGaAsP光ガイド層14、InGa
AsP光増幅吸収層16、n−InPスペーサ層18が
順々に積層され、n−InPスペーサ層18上に、リッ
ジ形状のp−InP光導波路層20a、20bが形成さ
れている。p−InP光導波路層20a、20bの光導
波方向に対して約30°の斜め方向に切断された約2μ
m幅の隙間にn−InP光導波路層20cが設けられ、
屈折率を徐々に変化させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ光増幅器と
PINフォトダイオードを集積化した半導体受光装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年の光通信技術の高度化にともない、
光通信の高速化、長距離化が求められている。このため
光信号を電気信号に変換する半導体受光装置に対しても
高速化、高感度化が強く要求されている。高速で高感度
な半導体受光装置を実現するために、光信号を半導体レ
ーザにより増幅し、増幅した光信号をPINフォトダイ
オードにより受光する光信号受光方式が提案されてい
る。更に、この光信号受光方式を実現するために、半導
体レーザ光増幅器とPINフォトダイオードを集積化し
た小型の半導体受光装置が提案されている(D.Wake et a
l, "Monolithic integration of 1.5μm optical pream
plifier and PIN photodetector with a gain of 20dB
and a bandwidth of 35GHz", Electron. Lett., vol.2
6, ,no.15, pp1166-1168,1990) 。
【0003】現在提案されている半導体受光装置を図2
に示す。n−InP基板10上に、n−InPバッファ
層12、光ガイド層14、光増幅吸収層16、n−In
Pスペーサ層18が順々に積層されている。n−InP
スペーサ層18上には、分断されたリッジ形状のp−I
nP光導波路層20a、20bが形成されている。p−
InP光導波路層20a上にはコンタクト層22aが形
成され、p−InP光導波路層20b上にはコンタクト
層22bが形成されている。p−InP光導波路層20
a、20bが形成されていないn−InPスペーサ層1
8上は絶縁マスク層24により覆われている。
【0004】この半導体受光装置では、図2左側の領域
に順方向バイアス電圧を印加することにより入射した光
信号を増幅する半導体レーザ光増幅器として機能させ、
図2右側の領域に逆方向バイアス電圧を印加することに
より増幅された光信号を受光するPINフォトダイオー
ドとして機能させる。しかしながら、この半導体受光装
置ではリッジ形状のp−InP光導波路層20a、20
bを分断することにより半導体レーザ光増幅器とPIN
フォトダイオードとを素子分離している。このため、半
導体レーザ光増幅器のp−InP光導波路層20aの端
面で増幅された光信号が反射する。これは半導体レーザ
光増幅器に正の帰還をかけることになり、半導体レーザ
光増幅器による雑音を著しく増加させてしまうという問
題があった。p−InP光導波路層20aの端面に無反
射コーティングすることができれば、光信号の反射は防
止できるが、集積された素子間の狭い部分に有効な無反
射コーティング層を形成することは技術的に困難であ
る。
【0005】このような光導波路層の端面における反射
を防止するために、図3に示すように、p−InP光導
波路層20aとp−InP光導波路層20bの間にn−
InP光導波路層20cを設けることにより素子分離す
る半導体受光装置が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案された半導体受光装置においても、図3左側の半導体
レーザ光増幅器の領域では、光増幅吸収層16にキャリ
アが注入されるのに対し、図3右側のPINフォトダイ
オードの領域では、光増幅吸収層16が空乏化されるの
で、半導体レーザ光増幅器の領域の光増幅吸収層16と
PINフォトダイオードの領域の光増幅吸収層16とで
は屈折率差が生じるため、半導体レーザ光増幅器とPI
Nフォトダイオードの素子分離領域で依然として光信号
が反射して、半導体レーザ光増幅器による雑音を増加さ
せてしまうという問題があった。
【0007】本発明の目的は、半導体レーザ光増幅器と
PINフォトダイオードの素子分離領域で光信号が反射
することのない半導体受光装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第1導電型
の半導体層と、前記半導体層上に形成されたノンドープ
の光増幅吸収層と、前記光増幅吸収層上に形成され、リ
ッジ形状の第2導電型の光導波路層とを有し、前記光導
波路層の第1の領域に順方向バイアス電圧を印加して光
信号を増幅し、前記光導波路層の第2の領域に逆方向バ
イアス電圧を印加して前記第1の領域で増幅された光信
号を吸収する半導体受光装置において、前記光導波路層
の前記第1の領域と前記第2の領域とを、前記光信号の
波長よりも長く、屈折率が徐々に変化する第3の領域に
より分離することを特徴とする半導体受光装置によって
達成される。
【0009】
【作用】本発明によれば、光導波路層の光信号を増幅す
る第1の領域と、光信号を吸収する第2の領域とを、光
信号の波長よりも長く、屈折率が徐々に変化する第3の
領域により分離するようにしているので、第1の領域と
第2の領域の間で光信号の反射を防止できる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例による半導体受光装置を図
1を用いて説明する。n−InP基板10上に、不純物
濃度が1×1018cm-3より大きく約5μm厚のn−I
nPバッファ層12が形成されている。n−InPバッ
ファ層12上には、λgが1.1μmで不純物濃度が1
×1018cm-3より大きく約0.4μm厚のn−InG
aAsP光ガイド層14が形成されている。n−InG
aAsP光ガイド層14上には、λgが1.5μmで不
純物が添加されていない約0.1μm厚のInGaAs
P光増幅吸収層16が形成されている。InGaAsP
光増幅吸収層16上には、不純物濃度が1×1017cm
-3より大きく約0.2μm厚のn−InPスペーサ層1
8が形成されている。
【0011】n−InPスペーサ層18上には、不純物
濃度が1×1018cm-3より大きく高さ1μmで幅2μ
mのリッジ形状のp−InP光導波路層20a、20b
が形成されている。p−InP光導波路層20aは図1
左側の半導体レーザ光増幅器の領域に設けられ、p−I
nP光導波路層20bは図1右側のPINフォトダイオ
ードの領域に設けられている。
【0012】これらp−InP光導波路層20a、20
bの間には、不純物濃度が1×10 16cm-3程度で高さ
1μmで幅2μmのリッジ形状のn−InP光導波路層
20cが設けられている。n−InP光導波路層20c
は、図1に示すように、p−InP光導波路層20a、
20bの光導波方向に対して約30°の斜め方向に切断
された約2μm幅の隙間に設けられている。このように
斜め方向の隙間にn−InP光導波路層20cを埋め込
むことにより、p−InP光導波路層20aからn−I
nP光導波路層20cにかけて屈折率が徐々に変化する
と共に、n−InP光導波路層20cからp−InP光
導波路層20bにかけて屈折率が徐々に変化する。屈折
率が変化する領域の長さを光導波される光信号の波長よ
りも長くなるようにして、n−InP光導波路層20c
の両側の端面における光信号の反射を防止している。
【0013】p−InP光導波路層20a、20b上に
は、不純物濃度が1×1019cm-3より大きく0.1μ
m厚のp−InGaAsコンタクト層22a、22bが
形成されている。p−InGaAsコンタクト層22
a、22b上には約0.5μm厚のTi/Pt/Auか
らなるp側電極層26a、26bが形成され、n−In
P基板10下面には約0.5μm厚のAuGe/Auか
らなるn側電極層28が形成されている。
【0014】なお、p−InP光導波路層20a、20
bが形成されていないn−InPスペーサ層18上は、
SiO2 からなる約0.2μm厚の絶縁マスク層24に
より覆われている。共通のn側電極層28とp側電極層
26aにより、図1左側の半導体レーザ光増幅器の領域
に順方向バイアス電圧を印加し、共通のn側電極層28
とp側電極層26bにより、図1右側のPINフォトダ
イオードの領域に逆方向バイアス電圧を印加する。
【0015】このような電圧を印加することにより、図
1左側の半導体レーザ光増幅器の領域に入射した光信号
は増幅され、増幅された光信号は反射することなくn−
InP光導波路層20c下の領域を経てPINフォトダ
イオードの領域に入射し、受光される。本発明は上記実
施例に限らず種々の変形が可能である。
【0016】例えば、上記実施例では、p−InP光導
波路層20a、20b間の斜め方向の隙間にn−InP
光導波路層20cを埋め込むことにより、p−InP光
導波路層20aからp−InP光導波路層20b間で屈
折率を徐々に変化させるようにしたが、他の材料を埋め
込む等の他の方法により屈折率が徐々に変化する領域に
より、半導体レーザ光増幅器の領域とPINフォトダイ
オードの領域を分離するようにしてもよい。
【0017】また、上記実施例の半導体受光装置とp
型、n型の導電型を全て反転させた半導体受光装置でも
よい。
【0018】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光導波路
層の光信号を増幅する第1の領域と、光信号を吸収する
第2の領域とを、光信号の波長よりも長く、屈折率が徐
々に変化する第3の領域により分離するようにしている
ので、第1の領域と第2の領域の間で光信号の反射を防
止でき、半導体レーザ光増幅器による雑音を低減させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体受光装置を示す
図である。
【図2】提案されている半導体受光装置を示す図であ
る。
【図3】提案されている他の半導体受光装置を示す図で
ある。
【符号の説明】
10…n−InP基板 12…n−InPバッファ層 14…n−InGaAsP光ガイド層 16…InGaAsP光増幅吸収層 18…n−InPスペーサ層 20a、20b…p−InP光導波路層 20c…n−InP光導波路層 22a、22b…p−InGaAsコンタクト層 24…絶縁マスク層 26a、26b…p側電極層 28…n側電極層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体層と、前記半導体層
    上に形成されたノンドープの光増幅吸収層と、前記光増
    幅吸収層上に形成され、リッジ形状の第2導電型の光導
    波路層とを有し、前記光導波路層の第1の領域に順方向
    バイアス電圧を印加して光信号を増幅し、前記光導波路
    層の第2の領域に逆方向バイアス電圧を印加して前記第
    1の領域で増幅された光信号を吸収する半導体受光装置
    において、 前記光導波路層の前記第1の領域と前記第2の領域と
    を、前記光信号の波長よりも長く、屈折率が徐々に変化
    する第3の領域により分離することを特徴とする半導体
    受光装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体受光装置におい
    て、 前記光導波路層の第3の領域は、前記光導波路層の第1
    の領域と第2の領域を光導波方向に対して斜めに分離す
    るように設けられていることを特徴とする半導体受光装
    置。
JP3347344A 1991-12-27 1991-12-27 半導体受光装置 Withdrawn JPH05183237A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014103692A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 株式会社ブイ・テクノロジー 半導体光集積回路
CN112420858A (zh) * 2020-10-20 2021-02-26 北京工业大学 一种硅基脊波导光电晶体管探测器

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014103692A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 株式会社ブイ・テクノロジー 半導体光集積回路
JP2014126718A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 V Technology Co Ltd 半導体光集積回路
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Effective date: 19990311