JPH05226634A - 集積型光検出器及びそれを備えたコヒーレント光通信システム - Google Patents
集積型光検出器及びそれを備えたコヒーレント光通信システムInfo
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- JPH05226634A JPH05226634A JP4057524A JP5752492A JPH05226634A JP H05226634 A JPH05226634 A JP H05226634A JP 4057524 A JP4057524 A JP 4057524A JP 5752492 A JP5752492 A JP 5752492A JP H05226634 A JPH05226634 A JP H05226634A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＳＮ比が良好で高速応答可能な構成を持つ集積
型光検出器及びそれを用いたコヒーレント光通信システ
ムである。 【構成】集積型光検出器では、ＦＥＴ構造（ＭＥＳＦＥ
Ｔ構造、ＪＦＥＴ構造など）光検出器がモノリシックに
集積されてバランス型受信器を構成している。更に、３
ｄＢカプラ６をモノリシックに集積化することにより、
信号光と局発光が結合され、ここで等分配された後、リ
ッジ導波路５を経てほぼ等しい結合効率で２個の光検出
器に結合される。よって、雑音を抑制して、理想的なＳ
Ｎ比に近い値を得ることができる。これらの素子が同一
基板１上に集積化されているので、常に安定して同じ結
合を行なうことができる。
型光検出器及びそれを用いたコヒーレント光通信システ
ムである。 【構成】集積型光検出器では、ＦＥＴ構造（ＭＥＳＦＥ
Ｔ構造、ＪＦＥＴ構造など）光検出器がモノリシックに
集積されてバランス型受信器を構成している。更に、３
ｄＢカプラ６をモノリシックに集積化することにより、
信号光と局発光が結合され、ここで等分配された後、リ
ッジ導波路５を経てほぼ等しい結合効率で２個の光検出
器に結合される。よって、雑音を抑制して、理想的なＳ
Ｎ比に近い値を得ることができる。これらの素子が同一
基板１上に集積化されているので、常に安定して同じ結
合を行なうことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント通信など
に用いるバランス型受信器を含む集積型光検出器及びそ
れを備えたコヒーレント光通信システムに関するもので
ある。
に用いるバランス型受信器を含む集積型光検出器及びそ
れを備えたコヒーレント光通信システムに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１２に従来の集積型光検出器の構造を
示す。この構造では、ＧａＡｓの半絶縁性基板２０１上
に、ノンドープ（φ−）ＧａＡｓバッファ層２０２、ノ
ンドープのＡｌxＧａ1-xＡｓ２０３を積層し、ＧａＡｓ
６０Å／ＡｌyＧａ1-yＡｓ３０Åの超格子を０．９μｍ
程度或はφ−ＡｌyＧａ1-yＡｓ２０４を数μｍ積層し、
その上にクラッド層としてノンドープのＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ２０５を０．３μｍ積層する。リッジ導波路を作成し
た後、ｎ−ＧａＡｓ活性層２０６を厚さ０．２μｍ、不
純物濃度１×１０17ｃｍ-1で積層し、パターンニング
し、その上にソース電極２１１、ドレイン電極２１３お
よび、ゲート電極２１２を着ける。
示す。この構造では、ＧａＡｓの半絶縁性基板２０１上
に、ノンドープ（φ−）ＧａＡｓバッファ層２０２、ノ
ンドープのＡｌxＧａ1-xＡｓ２０３を積層し、ＧａＡｓ
６０Å／ＡｌyＧａ1-yＡｓ３０Åの超格子を０．９μｍ
程度或はφ−ＡｌyＧａ1-yＡｓ２０４を数μｍ積層し、
その上にクラッド層としてノンドープのＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ２０５を０．３μｍ積層する。リッジ導波路を作成し
た後、ｎ−ＧａＡｓ活性層２０６を厚さ０．２μｍ、不
純物濃度１×１０17ｃｍ-1で積層し、パターンニング
し、その上にソース電極２１１、ドレイン電極２１３お
よび、ゲート電極２１２を着ける。
【０００３】しかし、こうした従来例には、光ヘテロダ
イン検波をする場合、次に説明するような欠点がある。
イン検波をする場合、次に説明するような欠点がある。
【０００４】光ヘテロダイン検波の場合、信号光と局発
光の電界を Ｅs＝√Ｐs・ｅｘｐ〔ｊ（ωsｔ＋φs）〕 ＥLO＝√ＰLO・ｅｘｐ〔ｊ（ωLOｔ＋φLO）〕 Ｐs，ＰLO：信号光，局発光のパワー ωs，ωLO： 〃 の角周波数 φs，φLO： 〃 の位相 ε：合波器の信号光に対する結合効率 とすると、合波された後、フォトダイオードないし光検
出器で得られる光電流ｉは、 ｉ＝（２πｅη／ｈω）｛εＰs＋（１−ε）ＰLO＋ ２［ε（１−ε）ＰsＰLO］1/2・ ｃｏｓ〔（ωLO−ωs）ｔ＋（φLO−φs）〕｝＋ｉ
n（ｔ）となり、雑音電流ｉn（ｔ）は、局発光に強度雑
音がなく、局発光電流が信号光よりも十分大きい場合に
は、 ＜ｉ2 n＞＝２ｅ2・２πη／ｈω・（１−ε）ＰLO となる。従って、信号対雑音比Ｓ／Ｎを、パルス幅あた
りのカウント数を用いて表すと、 （Ｓ／Ｎ）＝［４ε（１−ε）ＮLOＮs］／［２（１−ε）ＮLO＋２ｚ］ → ２Ｎs （ε→１，（１−ε）ＮLO≫ｚ） となる。ここで、ＮLO，Ｎsはパルスあたりの信号光、
局発光のカウント数、ｚは熱雑音（抵抗雑音）を示す。
光の電界を Ｅs＝√Ｐs・ｅｘｐ〔ｊ（ωsｔ＋φs）〕 ＥLO＝√ＰLO・ｅｘｐ〔ｊ（ωLOｔ＋φLO）〕 Ｐs，ＰLO：信号光，局発光のパワー ωs，ωLO： 〃 の角周波数 φs，φLO： 〃 の位相 ε：合波器の信号光に対する結合効率 とすると、合波された後、フォトダイオードないし光検
出器で得られる光電流ｉは、 ｉ＝（２πｅη／ｈω）｛εＰs＋（１−ε）ＰLO＋ ２［ε（１−ε）ＰsＰLO］1/2・ ｃｏｓ〔（ωLO−ωs）ｔ＋（φLO−φs）〕｝＋ｉ
n（ｔ）となり、雑音電流ｉn（ｔ）は、局発光に強度雑
音がなく、局発光電流が信号光よりも十分大きい場合に
は、 ＜ｉ2 n＞＝２ｅ2・２πη／ｈω・（１−ε）ＰLO となる。従って、信号対雑音比Ｓ／Ｎを、パルス幅あた
りのカウント数を用いて表すと、 （Ｓ／Ｎ）＝［４ε（１−ε）ＮLOＮs］／［２（１−ε）ＮLO＋２ｚ］ → ２Ｎs （ε→１，（１−ε）ＮLO≫ｚ） となる。ここで、ＮLO，Ｎsはパルスあたりの信号光、
局発光のカウント数、ｚは熱雑音（抵抗雑音）を示す。
【０００５】半導体レーザを用いたコヒーレント光通信
においては、局発光パワーが十分に大きくなく、熱雑音
を抑制するほどの局発利得が得られない（即ち、（１−
ε）ＮLO≫ｚとならない）。また、局発光にはショット
雑音（散弾雑音）より大きな雑音が表われる（振幅雑音
が大）。
においては、局発光パワーが十分に大きくなく、熱雑音
を抑制するほどの局発利得が得られない（即ち、（１−
ε）ＮLO≫ｚとならない）。また、局発光にはショット
雑音（散弾雑音）より大きな雑音が表われる（振幅雑音
が大）。
【０００６】図１２に示す従来例などでは解消されない
これらの２つの問題を解決するために、光検出器２個を
用いて、バランス型受信器を構成してヘテロダイン検波
をすることが一般的になっている。
これらの２つの問題を解決するために、光検出器２個を
用いて、バランス型受信器を構成してヘテロダイン検波
をすることが一般的になっている。
【０００７】図９にバランス型受信器の構成を示す。ビ
ームスプリッタの透過率を５０％とすると、２つのフォ
トダイオードには、夫々、同振幅逆位相の信号電流と、
同振幅同位相の局発光振幅ゆらぎによる雑音電流が流れ
る。これを差動回路で足し合せると信号電流は足し合わ
され、局発光振幅雑音は互いに打ち消しあい、ショット
雑音は足し合わされる。従って、理想的なＳＮ比が実現
できる。この場合、バランス型光受信器を構成する２個
の光検出器の特性が均一であることが重要である。
ームスプリッタの透過率を５０％とすると、２つのフォ
トダイオードには、夫々、同振幅逆位相の信号電流と、
同振幅同位相の局発光振幅ゆらぎによる雑音電流が流れ
る。これを差動回路で足し合せると信号電流は足し合わ
され、局発光振幅雑音は互いに打ち消しあい、ショット
雑音は足し合わされる。従って、理想的なＳＮ比が実現
できる。この場合、バランス型光受信器を構成する２個
の光検出器の特性が均一であることが重要である。
【０００８】こうした構成では、図１２に示すＦＥＴ単
体の組み合せに比べて、量子効率、静電容量のばらつき
は良い結果が得られている。また、２つの光検出器の相
対的位置関係も確定しているので、光ファイバの接続に
おいて、２本のファイバを一括接続し、光結合でのバラ
ンスを向上させることができる。
体の組み合せに比べて、量子効率、静電容量のばらつき
は良い結果が得られている。また、２つの光検出器の相
対的位置関係も確定しているので、光ファイバの接続に
おいて、２本のファイバを一括接続し、光結合でのバラ
ンスを向上させることができる。
【０００９】また、コヒーレント光通信に用いられるバ
ランス型受信器としては、ｐｉｎフォトダイオード２個
を集積化したものが報告されている（Ｏ．ＷＡＤＡ ｅ
ｔａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖ
ｏｌ．２４，Ｎｏ．９，ｐ．５１４（１９８８））。図
１３にこの従来例を示す。
ランス型受信器としては、ｐｉｎフォトダイオード２個
を集積化したものが報告されている（Ｏ．ＷＡＤＡ ｅ
ｔａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖ
ｏｌ．２４，Ｎｏ．９，ｐ．５１４（１９８８））。図
１３にこの従来例を示す。
【００１０】埋込みプレーナ化技術により、半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板３０１上に２個の表面入射型ｐｉｎフォトダイ
オードを集積化したものである。受光径２０μｍのフォ
トダイオードを５００μｍの間隔で配置したもので，素
子間分離のためにエッチングによって受光素子間に分離
溝３０２が形成されている。
ｎＰ基板３０１上に２個の表面入射型ｐｉｎフォトダイ
オードを集積化したものである。受光径２０μｍのフォ
トダイオードを５００μｍの間隔で配置したもので，素
子間分離のためにエッチングによって受光素子間に分離
溝３０２が形成されている。
【００１１】図１３に示した従来例でも、ｐｉｎフォト
ダイオード単体の組み合せに比べて、量子効率、静電容
量のばらつきは良い結果が得られている。また、ｐｉｎ
フォトダイオードの相対的位置関係も確定しているの
で、光ファイバの接続において、２本のファイバを一括
接続し、光結合でのバランスを向上させることができ
る。
ダイオード単体の組み合せに比べて、量子効率、静電容
量のばらつきは良い結果が得られている。また、ｐｉｎ
フォトダイオードの相対的位置関係も確定しているの
で、光ファイバの接続において、２本のファイバを一括
接続し、光結合でのバランスを向上させることができ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、２
つのフォトダイオードからなるバランス型光受信器の構
成の前記従来例では、それぞれの光検出器とファイバー
とでカップリングを行なうため、２個の光検出器への結
合効率が異なってしまい、素子の特性が均一なものが作
製されても、結合部分でバランスが崩れてしまい、従っ
て雑音を十分に抑制することができないという問題点が
あった。
つのフォトダイオードからなるバランス型光受信器の構
成の前記従来例では、それぞれの光検出器とファイバー
とでカップリングを行なうため、２個の光検出器への結
合効率が異なってしまい、素子の特性が均一なものが作
製されても、結合部分でバランスが崩れてしまい、従っ
て雑音を十分に抑制することができないという問題点が
あった。
【００１３】また、図１３の前記従来例では、次のよう
な問題点がある。 （１）２つの光検出器の特性が均一にそろった素子を作
製するのが困難なため、雑音を十分抑制できない。 （２）ヘテロダイン検波では、信号光より周波数の高い
中間周波数成分の検出を行なうため、検出器は広帯域で
あることが必要なため、前記図１３の従来例では、ピッ
トレートの高い通信に用いることができない。 （３）縦型（電界、電流の方向が膜厚方向に対して直
交）のデバイスであるため、プリアンプであるＦＥＴと
の集積化が困難である。 従って、本発明の目的は、以上の問題点を解決した集積
型光検出器及びそれを用いたコヒーレント光通信システ
ムを提供することにある。
な問題点がある。 （１）２つの光検出器の特性が均一にそろった素子を作
製するのが困難なため、雑音を十分抑制できない。 （２）ヘテロダイン検波では、信号光より周波数の高い
中間周波数成分の検出を行なうため、検出器は広帯域で
あることが必要なため、前記図１３の従来例では、ピッ
トレートの高い通信に用いることができない。 （３）縦型（電界、電流の方向が膜厚方向に対して直
交）のデバイスであるため、プリアンプであるＦＥＴと
の集積化が困難である。 従って、本発明の目的は、以上の問題点を解決した集積
型光検出器及びそれを用いたコヒーレント光通信システ
ムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
れば、ＦＥＴ構造光検出器をモノリシックに集積したバ
ランス型受信器に、３ｄＢカプラをモノリシックに集積
化することにより信号光と局発光が結合され、等分配さ
れた後、ほぼ等しい結合効率で２個の光検出器に結合さ
れるようになり、雑音を抑制して、理想的なＳＮ比に近
い値を得ることができる。また、これらの素子が同一基
板上に集積化されているので、常に安定して同じ結合を
行なうことができる、他の光デバイス（例えば局発光
源）との集積化が容易になるなどの特徴がある。
れば、ＦＥＴ構造光検出器をモノリシックに集積したバ
ランス型受信器に、３ｄＢカプラをモノリシックに集積
化することにより信号光と局発光が結合され、等分配さ
れた後、ほぼ等しい結合効率で２個の光検出器に結合さ
れるようになり、雑音を抑制して、理想的なＳＮ比に近
い値を得ることができる。また、これらの素子が同一基
板上に集積化されているので、常に安定して同じ結合を
行なうことができる、他の光デバイス（例えば局発光
源）との集積化が容易になるなどの特徴がある。
【００１５】本発明の第２の構成によれば、ＦＥＴ構造
（ＭＥＳＦＥＴ構造、ＪＦＥＴ構造など）光検出器を用
い、モノリシックに集積されたバランス型受信器を作製
することにより、次のごとき特徴が得られる。 （１）容易に特性の均一な２つの光検出器が作製できる
ため、雑音を抑制することができ、理想的なＳＮ比に近
い値を得ることができる。 （２）ＦＥＴ構造光検出器は高速応答可能なため、ビッ
トレートの高い通信に用いることができる。 （３）プリアンプであるＦＥＴと層構成を同じにできる
ので、プリアンプとの集積化が容易であり、余分な抵
抗、容量が発生せず、帯域を悪化させることがない。
（ＭＥＳＦＥＴ構造、ＪＦＥＴ構造など）光検出器を用
い、モノリシックに集積されたバランス型受信器を作製
することにより、次のごとき特徴が得られる。 （１）容易に特性の均一な２つの光検出器が作製できる
ため、雑音を抑制することができ、理想的なＳＮ比に近
い値を得ることができる。 （２）ＦＥＴ構造光検出器は高速応答可能なため、ビッ
トレートの高い通信に用いることができる。 （３）プリアンプであるＦＥＴと層構成を同じにできる
ので、プリアンプとの集積化が容易であり、余分な抵
抗、容量が発生せず、帯域を悪化させることがない。
【００１６】また、本発明の第１の構成の光通信システ
ムによれば、送信端局と受信端局との間を光伝送路で接
続した片方向コヒーレント光通信システムにおいて、受
信端局に上記の構成の集積型光検出器を備えてヘテロダ
イン検波を行なうことを特徴とする。
ムによれば、送信端局と受信端局との間を光伝送路で接
続した片方向コヒーレント光通信システムにおいて、受
信端局に上記の構成の集積型光検出器を備えてヘテロダ
イン検波を行なうことを特徴とする。
【００１７】また、本発明の第２の構成の光通信システ
ムによれば、送信端局と受信端局との間を光伝送路で接
続した双方向コヒーレント光通信システムにおいて、受
信端局に上記の構成の集積型光検出器を備えてヘテロダ
イン検波を行なうことを特徴とする。
ムによれば、送信端局と受信端局との間を光伝送路で接
続した双方向コヒーレント光通信システムにおいて、受
信端局に上記の構成の集積型光検出器を備えてヘテロダ
イン検波を行なうことを特徴とする。
【００１８】
【実施例１】図１にＦＥＴ構造光検出器を用いたバラン
ス型受信器と３ｄＢカプラを集積化した構造の第１の実
施例を示す。
ス型受信器と３ｄＢカプラを集積化した構造の第１の実
施例を示す。
【００１９】ＧａＡｓの半絶縁性基板１上に、バッファ
層としてφ−ＧａＡｓ層２を０．５μｍ積層し、φ−Ａ
ｌＧａＡｓ層３を１．５μｍ積層し、導波層としてφ−
ＡｌＧａＡｓ（厚さ３０Å）とφ−ＧａＡｓ（厚さ６０
Å）の多重量子井戸（ＭＱＷ）４を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層を０．３
μｍ積層する。
層としてφ−ＧａＡｓ層２を０．５μｍ積層し、φ−Ａ
ｌＧａＡｓ層３を１．５μｍ積層し、導波層としてφ−
ＡｌＧａＡｓ（厚さ３０Å）とφ−ＧａＡｓ（厚さ６０
Å）の多重量子井戸（ＭＱＷ）４を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層を０．３
μｍ積層する。
【００２０】次に、リッジ導波路５および３ｄＢカプラ
６を次のプロセスで作製する。 （１）フォトリソグラフィにより導波路および３ｄＢカ
プラをパターニングする。 （２）第２クラッド層のφ−ＡｌＧａＡｓを０．２８μ
ｍだけＣｌ2ガスを用いた反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）によりエッチングし、導波路５と３ｄＢ
カプラ６を形成する。 （３）レジストマスクを剥離し、表面清浄を念入りに行
なう。
６を次のプロセスで作製する。 （１）フォトリソグラフィにより導波路および３ｄＢカ
プラをパターニングする。 （２）第２クラッド層のφ−ＡｌＧａＡｓを０．２８μ
ｍだけＣｌ2ガスを用いた反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）によりエッチングし、導波路５と３ｄＢ
カプラ６を形成する。 （３）レジストマスクを剥離し、表面清浄を念入りに行
なう。
【００２１】このようにして作製した３次元導波路上
に、能動層７として、Ｓｉを１．０×１０17ｃｍ-3のｎ
−ＧａＡｓ層を０．２μｍ再成長する。本構成のための
結晶成長方法としては、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）、有機金属ＣＶＤ法（ＭＯ−ＣＶＤ）等がある。
に、能動層７として、Ｓｉを１．０×１０17ｃｍ-3のｎ
−ＧａＡｓ層を０．２μｍ再成長する。本構成のための
結晶成長方法としては、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）、有機金属ＣＶＤ法（ＭＯ−ＣＶＤ）等がある。
【００２２】次に、受光部を作製する。受光器はＦＥＴ
構成である為、吸収キャリアの検出の為のオーミック電
極としてソース電極１１とドレイン電極１３をＡｕ−Ｇ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕを用い、ゲート電極１２としてＡｌを蒸
着する。素子サイズとしてはゲート長４μｍ、ゲート幅
１００μｍ、ソース・ゲート間隔１μｍ、ゲート・ドレ
イン間隔４μｍである。
構成である為、吸収キャリアの検出の為のオーミック電
極としてソース電極１１とドレイン電極１３をＡｕ−Ｇ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕを用い、ゲート電極１２としてＡｌを蒸
着する。素子サイズとしてはゲート長４μｍ、ゲート幅
１００μｍ、ソース・ゲート間隔１μｍ、ゲート・ドレ
イン間隔４μｍである。
【００２３】次に、受光部のデバイスプロセスを示す。 （１）フォトリソグラフィにより能動層７のｎ−ＧａＡ
ｓを選択的にエッチングする。エッチング方法として、
ウエットエッチングの場合のエッチャントは過酸化水素
（２００ｃｃ）とアンモニア水（１ｃｃ）を用いること
により、また、ドライエッチングの場合のガスとしては
ＣＣ１2Ｆ2を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
により、ＧａＡｓのみが選択的にエッチングされる。 （２）サンプルを加熱してスッパタ蒸着装置により酸化
シリコンを蒸着する。 （３）フォトリソグラフィにより能動層７以外の部分を
レジストで覆いバッファフッ酸（ＢＨＦ）によりエッチ
ングする。 （４）能動層７の表面と導波路５以外の部分のφ−Ａｌ
ＧａＡｓの表面を保護するために窒化シリコンをＣＶＤ
法により蒸着する。 （５）ソース・ドレイン電極パターニングを行なう。 （６）ＣＦ4ガスを用いたＲＩＥによりソース・ドレイ
ン電極の窒化シリコンをエッチングする。 （７）Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを連続蒸着する。 （８）Ａｚリムーバ（ｒｅｍｏｖｅｒ）を加熱しレジス
トを剥離する事で電極部以外のＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ
を除去する。 （９）能動層７と電極のオーミックコンタクトをとるた
めにアロイを行なう。 （１０）ゲート電極パターニングを行なう。 （１１）ＣＦ4ガスを用いたＲＩＥによりゲート電極部
の窒化シリコンをエッチングする。 （１２）ゲート材料としてＡｌを電子ビーム（ＥＢ）蒸
着する。 （１３）Ａｚリムーバを加熱しレジストを剥離する事で
ゲート電極部以外のＡｌを除去する。 （１４）半絶縁性基板１をメカニカルにラッピングして
デバイス全体の厚みを１００μｍから１５０μｍとす
る。 （１５）Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを連続蒸着する。 （１６）基板１との密着性をよくするためにアロイを行
なう。 上記プロセスにより、バランス型受信器と３ｄＢカプラ
６を集積化することができる。
ｓを選択的にエッチングする。エッチング方法として、
ウエットエッチングの場合のエッチャントは過酸化水素
（２００ｃｃ）とアンモニア水（１ｃｃ）を用いること
により、また、ドライエッチングの場合のガスとしては
ＣＣ１2Ｆ2を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
により、ＧａＡｓのみが選択的にエッチングされる。 （２）サンプルを加熱してスッパタ蒸着装置により酸化
シリコンを蒸着する。 （３）フォトリソグラフィにより能動層７以外の部分を
レジストで覆いバッファフッ酸（ＢＨＦ）によりエッチ
ングする。 （４）能動層７の表面と導波路５以外の部分のφ−Ａｌ
ＧａＡｓの表面を保護するために窒化シリコンをＣＶＤ
法により蒸着する。 （５）ソース・ドレイン電極パターニングを行なう。 （６）ＣＦ4ガスを用いたＲＩＥによりソース・ドレイ
ン電極の窒化シリコンをエッチングする。 （７）Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを連続蒸着する。 （８）Ａｚリムーバ（ｒｅｍｏｖｅｒ）を加熱しレジス
トを剥離する事で電極部以外のＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ
を除去する。 （９）能動層７と電極のオーミックコンタクトをとるた
めにアロイを行なう。 （１０）ゲート電極パターニングを行なう。 （１１）ＣＦ4ガスを用いたＲＩＥによりゲート電極部
の窒化シリコンをエッチングする。 （１２）ゲート材料としてＡｌを電子ビーム（ＥＢ）蒸
着する。 （１３）Ａｚリムーバを加熱しレジストを剥離する事で
ゲート電極部以外のＡｌを除去する。 （１４）半絶縁性基板１をメカニカルにラッピングして
デバイス全体の厚みを１００μｍから１５０μｍとす
る。 （１５）Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを連続蒸着する。 （１６）基板１との密着性をよくするためにアロイを行
なう。 上記プロセスにより、バランス型受信器と３ｄＢカプラ
６を集積化することができる。
【００２４】次に本素子の動作を説明する。図２にバラ
ンス型受信器を用いたヘテロダイン検波の構成を示す。
３ｄＢカプラ６の片側に信号光が、もう片側に局発光が
入射される。結合領域で信号光と局発光が結合され、２
本の導波路５にほぼ等分配される。等分配された光はそ
のまま導波路５を伝搬して２個の光検出器に到達し、検
出される。光検出用ＦＥＴのドレイン電極１３にソース
電極１１に対して正の電界ＶDを印加し、ゲート電極１
２にソース電極１１に対して負の電界ＶGを印加する。
ゲート電極１２はショットキー電極であるから、空乏層
が活性層７内に伸びている。この空乏層幅はゲート電圧
ＶGにより変化し、それに従ってチャネル幅が変化す
る。この結果、ドレイン電極１３とソース電極１１間に
流れる電流ＩDが変化する。空乏層が活性層７下の層ま
で達するとチャネルは閉じられ電流ＩDは流れなくな
る。この状態で光が来ると、活性層７下の導波路５から
導波光は活性層７に吸収されながら導波し、そこでキャ
リアが発生する。発生したキャリアのうち、電子は電界
によりドレイン電極１３に到達し、検出される。また、
正孔は空乏層に引き寄せられ、その結果、空乏層が収縮
する。
ンス型受信器を用いたヘテロダイン検波の構成を示す。
３ｄＢカプラ６の片側に信号光が、もう片側に局発光が
入射される。結合領域で信号光と局発光が結合され、２
本の導波路５にほぼ等分配される。等分配された光はそ
のまま導波路５を伝搬して２個の光検出器に到達し、検
出される。光検出用ＦＥＴのドレイン電極１３にソース
電極１１に対して正の電界ＶDを印加し、ゲート電極１
２にソース電極１１に対して負の電界ＶGを印加する。
ゲート電極１２はショットキー電極であるから、空乏層
が活性層７内に伸びている。この空乏層幅はゲート電圧
ＶGにより変化し、それに従ってチャネル幅が変化す
る。この結果、ドレイン電極１３とソース電極１１間に
流れる電流ＩDが変化する。空乏層が活性層７下の層ま
で達するとチャネルは閉じられ電流ＩDは流れなくな
る。この状態で光が来ると、活性層７下の導波路５から
導波光は活性層７に吸収されながら導波し、そこでキャ
リアが発生する。発生したキャリアのうち、電子は電界
によりドレイン電極１３に到達し、検出される。また、
正孔は空乏層に引き寄せられ、その結果、空乏層が収縮
する。
【００２５】この様に、光を照射しない場合はチャネル
はピンチオフしているので電流は流れないが、光により
空乏層が収縮するため電流が流れる。照射光量に応じて
空乏層が変化し、ソース−ドレイン間に電流が流れ、光
量が検出される。
はピンチオフしているので電流は流れないが、光により
空乏層が収縮するため電流が流れる。照射光量に応じて
空乏層が変化し、ソース−ドレイン間に電流が流れ、光
量が検出される。
【００２６】２個の光検出器からは、同振幅逆位相の信
号電流と同振幅同位相の局発振幅ゆらぎによる雑音電流
が流れる。差動回路でたし合わせることにより、局発振
幅雑音を除去し、理想的なＳＮ比に近い値を実現するこ
とができる。
号電流と同振幅同位相の局発振幅ゆらぎによる雑音電流
が流れる。差動回路でたし合わせることにより、局発振
幅雑音を除去し、理想的なＳＮ比に近い値を実現するこ
とができる。
【００２７】本実施例では、ＦＥＴ構造光検出器が３ｄ
Ｂカプラ６とモノリシックに集積されているため、２つ
の光検出器に結合する光をほぼ等しくすることができ、
雑音が抑制され、理想的なＳＮ比に近い値が得られる。
また、集積されることにより、安定した結合、分岐とな
っているため、安定した特性が得られる。また、ＦＥＴ
構造であるため、プリアンプとの集積化が容易であるた
め、より良いＳＮ比を得ることができる。
Ｂカプラ６とモノリシックに集積されているため、２つ
の光検出器に結合する光をほぼ等しくすることができ、
雑音が抑制され、理想的なＳＮ比に近い値が得られる。
また、集積されることにより、安定した結合、分岐とな
っているため、安定した特性が得られる。また、ＦＥＴ
構造であるため、プリアンプとの集積化が容易であるた
め、より良いＳＮ比を得ることができる。
【００２８】本実施例における材料は、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓに限られるものではなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた場合や、基板にＳｉ等のＩＶ族半導
体を用いても同様な効果がある。
ＧａＡｓに限られるものではなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた場合や、基板にＳｉ等のＩＶ族半導
体を用いても同様な効果がある。
【００２９】
【実施例２】図３にＦＥＴ構造光検出器２１を用いたバ
ランス型受信器と３ｄＢカプラ２２および局発光源２３
を集積化した構造を示す。局発光源２３は出力導波路付
きのレーザなら何でもよいが、ここでは例えば分布反射
型（ＤＢＲ）構造のレーザを集積した場合について述べ
る。
ランス型受信器と３ｄＢカプラ２２および局発光源２３
を集積化した構造を示す。局発光源２３は出力導波路付
きのレーザなら何でもよいが、ここでは例えば分布反射
型（ＤＢＲ）構造のレーザを集積した場合について述べ
る。
【００３０】図４に層構成を示す。局発光源２３は、ｎ
−ＧａＡｓ基板２５上に、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ２６
を２μｍ、ｐ−ＧａＡｓ活性層２７を０．２μｍ、ｐ−
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ａｓ２９を０．１μｍ積層し、グレーティング３０
を作製する。その後、レーザ以外の領域は、基板２５ま
でエッチングをする。
−ＧａＡｓ基板２５上に、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ２６
を２μｍ、ｐ−ＧａＡｓ活性層２７を０．２μｍ、ｐ−
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ａｓ２９を０．１μｍ積層し、グレーティング３０
を作製する。その後、レーザ以外の領域は、基板２５ま
でエッチングをする。
【００３１】次に、光検出器２１を作製する為に、ｐ−
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ３１を２μｍ、φ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ａｓ３２を２μｍ、φ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ３３を０．
２μｍ、ｎ−ＧａＡｓ３４を０．２μｍ積層する。光検
出器２１の部分の層構成は図４に示す様になっている。
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ３１を２μｍ、φ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ａｓ３２を２μｍ、φ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ３３を０．
２μｍ、ｎ−ＧａＡｓ３４を０．２μｍ積層する。光検
出器２１の部分の層構成は図４に示す様になっている。
【００３２】次に本素子の動作を示す。図２には、バラ
ンス型受信器を用いたヘテロダイン検波の第２の実施例
の構成も示されている。３ｄＢカプラ２２の入口の片側
に信号光が、もう片側に同一基板２５上にモノリシック
に集積化された局発光源２３から局発光が伝搬する。局
発光源２３がモノリシックに集積されているため、局発
光は、高効率に、しかも安定に得られる。結合領域で信
号光と局発光が結合され、２本の導波路にほぼ等分配さ
れる。等分配された光はそのまま導波路を伝搬して、２
個の光検出器２１に到達し、検出される。光検出器２１
の動作は、第１の実施例と同じである。
ンス型受信器を用いたヘテロダイン検波の第２の実施例
の構成も示されている。３ｄＢカプラ２２の入口の片側
に信号光が、もう片側に同一基板２５上にモノリシック
に集積化された局発光源２３から局発光が伝搬する。局
発光源２３がモノリシックに集積されているため、局発
光は、高効率に、しかも安定に得られる。結合領域で信
号光と局発光が結合され、２本の導波路にほぼ等分配さ
れる。等分配された光はそのまま導波路を伝搬して、２
個の光検出器２１に到達し、検出される。光検出器２１
の動作は、第１の実施例と同じである。
【００３３】本実施例では、ＦＥＴ構造光検出器により
構成されたバランス型受信器が３ｄＢカプラおよび局発
光源とモノリシックに集積化されているため、２つの光
検出器に結合する光をほぼ等しくすることができ、また
高効率で局発光が得られるため、雑音が抑制され、理想
的なＳＮ比に近い値が得られる。また、集積されること
により、局発光源とカプラおよびカプラと光検出器の結
合、あるいは分岐が安定し、特性が安定する。また、Ｆ
ＥＴ構造であるので、プリアンプとの集積化が容易であ
るため、より良いＳＮ比が得られる。
構成されたバランス型受信器が３ｄＢカプラおよび局発
光源とモノリシックに集積化されているため、２つの光
検出器に結合する光をほぼ等しくすることができ、また
高効率で局発光が得られるため、雑音が抑制され、理想
的なＳＮ比に近い値が得られる。また、集積されること
により、局発光源とカプラおよびカプラと光検出器の結
合、あるいは分岐が安定し、特性が安定する。また、Ｆ
ＥＴ構造であるので、プリアンプとの集積化が容易であ
るため、より良いＳＮ比が得られる。
【００３４】本実施例でも、材料はＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓに限られるものではなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた場合や、基板にＳｉ等のＩＶ族半導体を
用いても同様な効果がある。
Ａｓに限られるものではなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた場合や、基板にＳｉ等のＩＶ族半導体を
用いても同様な効果がある。
【００３５】また、本実施例では局発光源２３に波長チ
ューニング機能を持たせることにより、多波長の中から
所望の波長を選択し、検出することが可能である。
ューニング機能を持たせることにより、多波長の中から
所望の波長を選択し、検出することが可能である。
【００３６】
【実施例３】図５に導波型ＦＥＴ構造光検出器を集積化
して作製したバランス型受信器の第３の実施例の構造を
示す。
して作製したバランス型受信器の第３の実施例の構造を
示す。
【００３７】ＧａＡｓの半絶縁性基板４１上に、バッフ
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層４２を０．５μｍ積層し、第
１クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層４３を１．５μ
ｍ積層し、導波路層４４としてφ−ＡｌＧａＡｓ３０Å
とφ−ＧａＡｓ６０ÅのＭＱＷ層を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層４５を
０．３μｍ積層する。
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層４２を０．５μｍ積層し、第
１クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層４３を１．５μ
ｍ積層し、導波路層４４としてφ−ＡｌＧａＡｓ３０Å
とφ−ＧａＡｓ６０ÅのＭＱＷ層を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層４５を
０．３μｍ積層する。
【００３８】リッジ導波路の作製プロセス及び受光部の
デバイスプロセスは第１の実施例と実質的に同じであ
る。図５において、４６はｎ−ＧａＡｓ活性層、４７は
窒化シリコン膜、５１はソース電極、５２はゲート電
極、５３はドレイン電極である。
デバイスプロセスは第１の実施例と実質的に同じであ
る。図５において、４６はｎ−ＧａＡｓ活性層、４７は
窒化シリコン膜、５１はソース電極、５２はゲート電
極、５３はドレイン電極である。
【００３９】上記プロセスにより容易に集積化されたバ
ランス型受信器を作製することができる。個々の素子の
動作も第１の実施例のものと同じである。既に触れた図
２に、バランス型受信器を用いたヘテロダイン検波の構
成を示す。カップラで信号光と局発光がミキシングされ
分岐されて、２つのＦＥＴ構造光検出器に入射される
と、同振幅逆位相の信号電流と同振幅同位相の局発振幅
ゆらぎによる雑音電流が流れる。差動回路で足し合わせ
ることにより、局発光振幅雑音を除去し、理想的なＳＮ
比に近い値を実現することができる。
ランス型受信器を作製することができる。個々の素子の
動作も第１の実施例のものと同じである。既に触れた図
２に、バランス型受信器を用いたヘテロダイン検波の構
成を示す。カップラで信号光と局発光がミキシングされ
分岐されて、２つのＦＥＴ構造光検出器に入射される
と、同振幅逆位相の信号電流と同振幅同位相の局発振幅
ゆらぎによる雑音電流が流れる。差動回路で足し合わせ
ることにより、局発光振幅雑音を除去し、理想的なＳＮ
比に近い値を実現することができる。
【００４０】本実施例では、ＦＥＴ構造光検出器が高速
応答可能なため、ビットレートの高い通信においても使
用可能である。また、作製が容易で均一性が良いためＳ
Ｎ比がより理想的なＳＮ比に近い値となる。また、導波
型であるため他の光デバイス（光合分岐器、レーザな
ど）と集積が容易であり、より良いＳＮ比を得ることが
できる。また、ＦＥＴ構造であるため、プリアンプとの
集積化が容易であり、より良いＳＮ比を得ることができ
る。材料は、上記の実施例と同じことがいえる。
応答可能なため、ビットレートの高い通信においても使
用可能である。また、作製が容易で均一性が良いためＳ
Ｎ比がより理想的なＳＮ比に近い値となる。また、導波
型であるため他の光デバイス（光合分岐器、レーザな
ど）と集積が容易であり、より良いＳＮ比を得ることが
できる。また、ＦＥＴ構造であるため、プリアンプとの
集積化が容易であり、より良いＳＮ比を得ることができ
る。材料は、上記の実施例と同じことがいえる。
【００４１】
【実施例４】図６に面入射型ＦＥＴ構造光検出器を集積
化して作製したバランス型受信器の第４の実施例の構造
を示す。
化して作製したバランス型受信器の第４の実施例の構造
を示す。
【００４２】ＧａＡｓの半絶縁性基板６１上に、バッフ
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層６２を０．５μｍ積層し、φ
−ＡｌＧａＡｓ層６３を１．５μｍ積層し、能動層６４
としてＳｉを１．０×１０17ｃｍ-3のｎ−ＧａＡｓ層を
０．２μｍ再成長する。本構成のための、結晶成長方法
としては分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、有機金属Ｃ
ＶＤ法（ＭＯ−ＣＶＤ）等がある。図６において、６５
は窒化シリコン膜、７１はソース電極、７２はゲート電
極、７３はドレイン電極である。
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層６２を０．５μｍ積層し、φ
−ＡｌＧａＡｓ層６３を１．５μｍ積層し、能動層６４
としてＳｉを１．０×１０17ｃｍ-3のｎ−ＧａＡｓ層を
０．２μｍ再成長する。本構成のための、結晶成長方法
としては分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、有機金属Ｃ
ＶＤ法（ＭＯ−ＣＶＤ）等がある。図６において、６５
は窒化シリコン膜、７１はソース電極、７２はゲート電
極、７３はドレイン電極である。
【００４３】受光部の作製プロセスは第１の実施例と実
質的に同じである。このプロセスにより容易に集積化さ
れたバランス型受信器を作製することができる。個々の
素子の動作も、検出器上面から光を照射することを除い
て、第１の実施例と同じである。
質的に同じである。このプロセスにより容易に集積化さ
れたバランス型受信器を作製することができる。個々の
素子の動作も、検出器上面から光を照射することを除い
て、第１の実施例と同じである。
【００４４】ヘテロダイン検波の構成は、第３の実施例
と同じく図２に示されている。カップラで信号光と局発
光がミキシングされ分岐されて、２つのＦＥＴ構造光検
出器に入射されると、同振幅逆位相の信号電流と同振幅
同位相の局発振幅ゆらぎによる雑音電流が流れる。差動
回路で足し合わせることにより、局発光振幅雑音を除去
し、理想的なＳＮ比に近い値を実現することができる。
本実施例でも、ＦＥＴ構造光検出器が高速応答可能なた
め、ビットレートの高い通信においても使用可能であ
る。また、作製が容易で均一性が良いためＳＮ比がより
理想的なＳＮ比に近い値となる。また、２つの光検出器
が集積化されているため、ファイバなどとのカップリン
グθ効率がよくなる。また、ＦＥＴ構造であるので、プ
リアンプとの集積化が容易であるため、より良いＳＮ比
を得ることができる。材料についても、上記の実施例と
同じことがいえる。
と同じく図２に示されている。カップラで信号光と局発
光がミキシングされ分岐されて、２つのＦＥＴ構造光検
出器に入射されると、同振幅逆位相の信号電流と同振幅
同位相の局発振幅ゆらぎによる雑音電流が流れる。差動
回路で足し合わせることにより、局発光振幅雑音を除去
し、理想的なＳＮ比に近い値を実現することができる。
本実施例でも、ＦＥＴ構造光検出器が高速応答可能なた
め、ビットレートの高い通信においても使用可能であ
る。また、作製が容易で均一性が良いためＳＮ比がより
理想的なＳＮ比に近い値となる。また、２つの光検出器
が集積化されているため、ファイバなどとのカップリン
グθ効率がよくなる。また、ＦＥＴ構造であるので、プ
リアンプとの集積化が容易であるため、より良いＳＮ比
を得ることができる。材料についても、上記の実施例と
同じことがいえる。
【００４５】
【実施例５】図７に、ＦＥＴ構造導波型光検出器とその
プリアンプであるＦＥＴをモノリシックに集積化した構
造の第５の実施例を示す。
プリアンプであるＦＥＴをモノリシックに集積化した構
造の第５の実施例を示す。
【００４６】ＧａＡｓの半絶縁性基板８１上に、バッフ
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層８２を０．５μｍ積層し、第
１クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層８３を１．５μ
ｍ積層し、導波路層８４としてφ−ＡｌＧａＡｓ３０Å
とφ−ＧａＡｓ６０ÅのＭＱＷ層を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層８５を
０．３μｍ積層する。
ァ層としてφ−ＧａＡｓ層８２を０．５μｍ積層し、第
１クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層８３を１．５μ
ｍ積層し、導波路層８４としてφ−ＡｌＧａＡｓ３０Å
とφ−ＧａＡｓ６０ÅのＭＱＷ層を０．３９μｍ積層
し、第２クラッド層としてφ−ＡｌＧａＡｓ層８５を
０．３μｍ積層する。
【００４７】リッジ導波路の作製及び受光部のデバイス
プロセスは実質的に第１の実施例と同じである。このプ
ロセスで、光検出用のＦＥＴが作製できるが、同時にプ
リアンプ用のＦＥＴも活性層８６下にリッジ導波路を設
けないことにより作製できる。本実施例は図９の光検出
器２個とプリアンプを集積化したものである。
プロセスは実質的に第１の実施例と同じである。このプ
ロセスで、光検出用のＦＥＴが作製できるが、同時にプ
リアンプ用のＦＥＴも活性層８６下にリッジ導波路を設
けないことにより作製できる。本実施例は図９の光検出
器２個とプリアンプを集積化したものである。
【００４８】光検出器の動作は上記実施例と同様であ
る。一方、２つの光検出器から得られた電流を増幅する
ため受信回路が必要となる。図８にＦＥＴ光検出器を用
いたハイインピーダンス型の受信回路を示す。
る。一方、２つの光検出器から得られた電流を増幅する
ため受信回路が必要となる。図８にＦＥＴ光検出器を用
いたハイインピーダンス型の受信回路を示す。
【００４９】図８において、９４が光検出用の２つのＦ
ＥＴ、９５，９６，９７が他のＦＥＴ、９８が抵抗であ
る。これらの素子を作製する場合、電極間を結ぶための
配線容量が問題になるが、本実施例の場合、光検出器と
電子素子とが全く同じ層構成であるため、余分な層を積
層する必要がなく、そのため、寄生容量を低下させるこ
とができる。また、素子間の段差は素子間分離の０．２
μｍ程度の高さの溝のみであるから、相互接続メタル幅
も２μｍ程度で良く、容量を低下させることができる。
従って、高速応答性、雑音特性が向上する。また、同じ
素子であるため、作製が容易である。従って、より良い
ＳＮ比を得ることができる。
ＥＴ、９５，９６，９７が他のＦＥＴ、９８が抵抗であ
る。これらの素子を作製する場合、電極間を結ぶための
配線容量が問題になるが、本実施例の場合、光検出器と
電子素子とが全く同じ層構成であるため、余分な層を積
層する必要がなく、そのため、寄生容量を低下させるこ
とができる。また、素子間の段差は素子間分離の０．２
μｍ程度の高さの溝のみであるから、相互接続メタル幅
も２μｍ程度で良く、容量を低下させることができる。
従って、高速応答性、雑音特性が向上する。また、同じ
素子であるため、作製が容易である。従って、より良い
ＳＮ比を得ることができる。
【００５０】この構成は、基板材料および各層の材料が
他のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｓｉ基
板上にこれらの材料を成長した場合についても有効であ
る。また、導波路の構造が、リッジ導波路のみでなく、
埋め込みの場合、また拡散イオン注入等による超格子の
無秩序化構造においても有効である。
他のＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｓｉ基
板上にこれらの材料を成長した場合についても有効であ
る。また、導波路の構造が、リッジ導波路のみでなく、
埋め込みの場合、また拡散イオン注入等による超格子の
無秩序化構造においても有効である。
【００５１】また、この構成は、ハイインピーダンス受
信回路のみでなく、トランスインピーダンス型受信回路
等他の受信回路においても有効である。
信回路のみでなく、トランスインピーダンス型受信回路
等他の受信回路においても有効である。
【００５２】
【実施例６】図１０に、１対１のコヒーレント通信シス
テムに本発明の集積型光検出器を用いた実施例を示す。
本システムは、送信部１０１、伝送部１０２、受信部１
０３より成る。
テムに本発明の集積型光検出器を用いた実施例を示す。
本システムは、送信部１０１、伝送部１０２、受信部１
０３より成る。
【００５３】送信部１０１は、半導体レーザなどの光源
１１１と光変調回路１１２からなる。受信部１０３は偏
波制御回路１３１、光局発回路１３２、混合回路１３
３、光検波回路１３４、復調・識別回路１３５からな
る。光検波回路１３４および混合回路１３３、またはこ
れらの回路１３３，１３４および光局発回路１３２に本
発明の第１または第２の実施例の集積型光検出器を用い
る。または、光検波回路１３４に本発明の第３、第４ま
たは第５の実施例の集積型光検出器を用いる。
１１１と光変調回路１１２からなる。受信部１０３は偏
波制御回路１３１、光局発回路１３２、混合回路１３
３、光検波回路１３４、復調・識別回路１３５からな
る。光検波回路１３４および混合回路１３３、またはこ
れらの回路１３３，１３４および光局発回路１３２に本
発明の第１または第２の実施例の集積型光検出器を用い
る。または、光検波回路１３４に本発明の第３、第４ま
たは第５の実施例の集積型光検出器を用いる。
【００５４】送信部１０１から出た信号は伝送部１０２
を経て受信部１０３に入り、偏波面が制御される。ま
た、集積型光検出器中または光局発回路から局発光が発
振しているので、信号光と局発光が混合回路１３３でミ
キシングされ分岐されて、光検出回路１３４のバランス
型受信器で検出され、復調・識別回路１３５を経て出力
信号となる。
を経て受信部１０３に入り、偏波面が制御される。ま
た、集積型光検出器中または光局発回路から局発光が発
振しているので、信号光と局発光が混合回路１３３でミ
キシングされ分岐されて、光検出回路１３４のバランス
型受信器で検出され、復調・識別回路１３５を経て出力
信号となる。
【００５５】本発明の集積型光検出器を用いることによ
り、雑音が抑えられ、良好なＳＮ比が得られる。そのた
め、無中継で長距離の通信を行なうこともできる。ま
た、他のデバイス（プリアンプ、偏波制御素子など）を
集積化することにより、さらにその効果は大きくなる。
り、雑音が抑えられ、良好なＳＮ比が得られる。そのた
め、無中継で長距離の通信を行なうこともできる。ま
た、他のデバイス（プリアンプ、偏波制御素子など）を
集積化することにより、さらにその効果は大きくなる。
【００５６】
【実施例７】図１０に、Ｎ対Ｎの双方向コヒーレント通
信システムに本発明の集積型光検出器を用いた実施例を
示す。
信システムに本発明の集積型光検出器を用いた実施例を
示す。
【００５７】送信部１４１，１４２からの信号は、合分
波器１４３または１４４、伝送路である光ファイバ１４
５、合分波器１４４または１４３を経て受信部１５２，
１５１に到達する。送信器と受信器の組は、両端におい
て、夫々、Ｎ組設けられている。送信部１４１，１４２
の構成は実施例６と同じく、光源と光変調回路とからな
る。受信部１５１，１５２の構成も実施例６と同じく、
偏波面制御回路、光局発回路、混合回路、光検波回路、
復調・識別回路から成る。光検波回路および混合回路、
またはこれら２つの回路および光局発回路に本発明の第
１または第２の実施例の集積型光検出器を用いる。また
は、光検波回路に本発明の第３、第４または第５の実施
例の集積型光検出器を用いる。
波器１４３または１４４、伝送路である光ファイバ１４
５、合分波器１４４または１４３を経て受信部１５２，
１５１に到達する。送信器と受信器の組は、両端におい
て、夫々、Ｎ組設けられている。送信部１４１，１４２
の構成は実施例６と同じく、光源と光変調回路とからな
る。受信部１５１，１５２の構成も実施例６と同じく、
偏波面制御回路、光局発回路、混合回路、光検波回路、
復調・識別回路から成る。光検波回路および混合回路、
またはこれら２つの回路および光局発回路に本発明の第
１または第２の実施例の集積型光検出器を用いる。また
は、光検波回路に本発明の第３、第４または第５の実施
例の集積型光検出器を用いる。
【００５８】送信部１４１，１４２から受信部１５１，
１５２に到達した信号光は第６の実施例と同様にして集
積型光検出器で検出される。
１５２に到達した信号光は第６の実施例と同様にして集
積型光検出器で検出される。
【００５９】本発明の集積型光検出器を用いることによ
り雑音が抑えられ、良好なＳＮ比が得られる。そのた
め、無中継で長距離の通信を行なうことができる。ま
た、波長多重方式の場合、局発光の波長により、チャネ
ルを選択することができ、多重度が大きくなる。また、
他のデバイス（偏波制御素子、プリアンプなど）を集積
化することにより、さらにその効果は大きくなる。ま
た、図７，８の様に他の光デバイス、電子デバイスと集
積化することにより、さらにその効果は大きくなる。
り雑音が抑えられ、良好なＳＮ比が得られる。そのた
め、無中継で長距離の通信を行なうことができる。ま
た、波長多重方式の場合、局発光の波長により、チャネ
ルを選択することができ、多重度が大きくなる。また、
他のデバイス（偏波制御素子、プリアンプなど）を集積
化することにより、さらにその効果は大きくなる。ま
た、図７，８の様に他の光デバイス、電子デバイスと集
積化することにより、さらにその効果は大きくなる。
【００６０】
【発明の効果】本発明の第１の構成（第１および第２の
実施例）は以上に説明したように構成されているので、
以下に記載するような効果を奏する。 １．２つのＦＥＴ構造光検出器から構成されるバランス
型受信器と３ｄＢカプラをモノリシックに集積化するこ
とにより、２つの光検出器と３ｄＢカプラとの結合が均
一に安定に行なえることにより、ＳＮ比がより理想的な
ＳＮ比に近い値になる。 ２．バランス型受信器、３ｄＢカプラ、局発光源をモノ
リシックに集積化することにより（第２の実施例の場
合）、十分強度の大きい局発光が安定して得られ、ＳＮ
比がより理想的なＳＮ比に近い値になる。 ３．ＦＥＴ構造光検出器が高速応答可能なため、これに
より構成した集積型光検出器をビットレートの高い通信
に用いることができる効果がある。 ４．プリアンプとの集積化が容易であるため、より良い
ＳＮ比が得られ、より高速に応答する効果がある。
実施例）は以上に説明したように構成されているので、
以下に記載するような効果を奏する。 １．２つのＦＥＴ構造光検出器から構成されるバランス
型受信器と３ｄＢカプラをモノリシックに集積化するこ
とにより、２つの光検出器と３ｄＢカプラとの結合が均
一に安定に行なえることにより、ＳＮ比がより理想的な
ＳＮ比に近い値になる。 ２．バランス型受信器、３ｄＢカプラ、局発光源をモノ
リシックに集積化することにより（第２の実施例の場
合）、十分強度の大きい局発光が安定して得られ、ＳＮ
比がより理想的なＳＮ比に近い値になる。 ３．ＦＥＴ構造光検出器が高速応答可能なため、これに
より構成した集積型光検出器をビットレートの高い通信
に用いることができる効果がある。 ４．プリアンプとの集積化が容易であるため、より良い
ＳＮ比が得られ、より高速に応答する効果がある。
【００６１】また、本発明の第２の構成（第３，第４お
よび第５の実施例）は以上に説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 １．２つのＦＥＴ構造光検出器をモノリシックに集積化
してバランス型受信器を構成することにより、２つの光
検出器の均一性が向上し、ＳＮ比がより理想的なＳＮ比
に近い値となる効果がある。 ２．ＦＥＴ型光検出器が高速応答可能なため、これによ
り構成したバランス型受信器をビットレートの高い通信
に用いることができる効果がある。 ３．プリアンプとの集積化が容易であるため、より良い
ＳＮ比が得られ、より高速に応答する効果がある。
よび第５の実施例）は以上に説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 １．２つのＦＥＴ構造光検出器をモノリシックに集積化
してバランス型受信器を構成することにより、２つの光
検出器の均一性が向上し、ＳＮ比がより理想的なＳＮ比
に近い値となる効果がある。 ２．ＦＥＴ型光検出器が高速応答可能なため、これによ
り構成したバランス型受信器をビットレートの高い通信
に用いることができる効果がある。 ３．プリアンプとの集積化が容易であるため、より良い
ＳＮ比が得られ、より高速に応答する効果がある。
【図１】第１の実施例の集積型光検出器の斜視図。
【図２】バランス型受信器を用いたヘテロダイン検波の
構成を示す概略図。
構成を示す概略図。
【図３】第２の実施例の集積型光検出器の斜視図。
【図４】第２の実施例の集積型光検出器の層構成を示す
図。
図。
【図５】導波型ＦＥＴ構造光検出器により構成した第３
の実施例のバランス型受信器の断面図。
の実施例のバランス型受信器の断面図。
【図６】面入射型ＦＥＴ構造光検出器により構成した第
４の実施例のバランス型受信器の断面図。
４の実施例のバランス型受信器の断面図。
【図７】導波型ＦＥＴ構造光検出器とプリアンプを集積
化することにより構成した第５の実施例のバランス型受
信器の断面図。
化することにより構成した第５の実施例のバランス型受
信器の断面図。
【図８】バランス型受信器の受信回路（ハイインピーダ
ンス型）を示す図。
ンス型）を示す図。
【図９】バランス型受信回路の構成図。
【図１０】１対１の片方向光通信システムに本発明の集
積型光検出器を用いた第６の実施例を示す図。
積型光検出器を用いた第６の実施例を示す図。
【図１１】Ｎ対Ｎ双方向光通信システムに本発明の集積
型光検出器を用いた第７の実施例を示す図。
型光検出器を用いた第７の実施例を示す図。
【図１２】従来例を示す図。
【図１３】他の従来例を示す図。
１，２５，４１，６１，８１
基板 ２，４２，６２，６３，８２
バッファ層 ３，５，２６，３１，３３，４３，４５，８３，８５
クラッド層 ４，３２，４４，８４ 導波
路層 ６，２２ ３ｄＢカプ
ラ ７，２７，３４，４６，６４，８６
活性層 １１，５１，７１，９１ ソース電極 １２，５２，７２，９２ ゲート電極 １３，５３，７３，９３ ドレイン電極 ２１ 光検出器 ２３ 局発光源 ４７，６５，８７ 窒化シリコン膜 ９４，９５ 光検出用ＦＥＴ ９５，９６，９７ ＦＥＴ １０１，１４１，１４２ 送信部 １０２，１４５ 伝送路 １０３，１５１，１５２ 受信部 １１１ 光源 １１２ 光復調回路 １３１ 偏波面制御回路 １３２ 光局発回路 １３３ 混合回路 １３４ 光検波回路 １３５ 復調・識別回路 １４３，１４４ 合分波器
基板 ２，４２，６２，６３，８２
バッファ層 ３，５，２６，３１，３３，４３，４５，８３，８５
クラッド層 ４，３２，４４，８４ 導波
路層 ６，２２ ３ｄＢカプ
ラ ７，２７，３４，４６，６４，８６
活性層 １１，５１，７１，９１ ソース電極 １２，５２，７２，９２ ゲート電極 １３，５３，７３，９３ ドレイン電極 ２１ 光検出器 ２３ 局発光源 ４７，６５，８７ 窒化シリコン膜 ９４，９５ 光検出用ＦＥＴ ９５，９６，９７ ＦＥＴ １０１，１４１，１４２ 送信部 １０２，１４５ 伝送路 １０３，１５１，１５２ 受信部 １１１ 光源 １１２ 光復調回路 １３１ 偏波面制御回路 １３２ 光局発回路 １３３ 混合回路 １３４ 光検波回路 １３５ 復調・識別回路 １４３，１４４ 合分波器
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/338 9171−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ｒ
Claims (12)
- 【請求項１】 ソース電極とドレイン電極との間を流れ
る電流により入力光量を検出するＦＥＴ構造光検出器を
集積化することにより構成したバランス型受信器と３ｄ
Ｂカプラをモノリシックに集積化したことを特徴とする
集積型光検出器。 - 【請求項２】 更に局発光源をモノリシックに集積化し
たことを特徴とする請求項１記載の集積型光検出器。 - 【請求項３】 前記局発光源が波長チューニング機能を
もつことを特徴とする請求項２記載の集積型光検出器。 - 【請求項４】 前記局発光源が出力導波路を有すること
を特徴とする請求項２記載の集積型光検出器。 - 【請求項５】 ソース電極とドレイン電極との間を流れ
る電流により入力光量を検出するＦＥＴ構造光検出器を
集積化することによりバランス型受信器を構成すること
を特徴とする集積型光検出器。 - 【請求項６】 前記ＦＥＴ構造がＭＥＳＦＥＴ構造であ
ることを特徴とする請求項５の集積型光検出器。 - 【請求項７】 前記ＦＥＴ構造がＪＦＥＴ構造であるこ
とを特徴とする請求項５の集積型光検出器。 - 【請求項８】 前記ＦＥＴ構造光検出器が導波型である
ことを特徴とする請求項５の集積型光検出器。 - 【請求項９】 前記ＦＥＴ構造光検出器が面入射型であ
ることを特徴とする請求項５の集積型光検出器。 - 【請求項１０】２つの前記ＦＥＴ構造光検出器とプリア
ンプがモノリシックに集積化されて構成されることを特
徴とする請求項５記載の集積型光検出器。 - 【請求項１１】送信端局と受信端局との間を光伝送路で
接続した片方向コヒーレント光通信システムにおいて、
受信端局に請求項１または５記載の集積型光検出器を備
えてヘテロダイン検波を行なうことを特徴とするコヒー
レント光通信システム。 - 【請求項１２】送信端局と受信端局との間を光伝送路で
接続した双方向コヒーレント光通信システムにおいて、
受信端局に請求項１または５記載の集積型光検出器を備
えてヘテロダイン検波を行なうことを特徴とするコヒー
レント光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4057524A JPH05226634A (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 集積型光検出器及びそれを備えたコヒーレント光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4057524A JPH05226634A (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 集積型光検出器及びそれを備えたコヒーレント光通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226634A true JPH05226634A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=13058133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4057524A Pending JPH05226634A (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 集積型光検出器及びそれを備えたコヒーレント光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05226634A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012198292A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | 光ハイブリッド回路及び光受信機 |
| JP2013254163A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | コヒーレントミキサ、コヒーレントミキサを作製する方法 |
| JP2016042101A (ja) * | 2015-12-03 | 2016-03-31 | オリンパス株式会社 | 光検出装置、顕微鏡および内視鏡 |
-
1992
- 1992-02-10 JP JP4057524A patent/JPH05226634A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012198292A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | 光ハイブリッド回路及び光受信機 |
| JP2013254163A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | コヒーレントミキサ、コヒーレントミキサを作製する方法 |
| JP2016042101A (ja) * | 2015-12-03 | 2016-03-31 | オリンパス株式会社 | 光検出装置、顕微鏡および内視鏡 |
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