JPH06109935A - 波長選択受光装置 - Google Patents
波長選択受光装置Info
- Publication number
- JPH06109935A JPH06109935A JP4260368A JP26036892A JPH06109935A JP H06109935 A JPH06109935 A JP H06109935A JP 4260368 A JP4260368 A JP 4260368A JP 26036892 A JP26036892 A JP 26036892A JP H06109935 A JPH06109935 A JP H06109935A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- wavelength
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】波長の異なる複数の光から特定波長を選択して
電流に変換する波長選択受光装置に関し、Ｓ／Ｎ比を向
上するとともに、選択した光の外部量子効率を大きくす
ること。 【構成】基板１の上に形成された導波路５と、前記基板
１上で前記導波路５の近傍に配置され、前記導波路５内
を導波する光のうちの特定波長λ0 の光を選択する回折
格子７を設けた逆方向結合導波路６と、前記基板１の上
で前記逆方向結合導波路６に接続され、前記特定波長λ
0 の光を受光する受光素子９とを含む。
電流に変換する波長選択受光装置に関し、Ｓ／Ｎ比を向
上するとともに、選択した光の外部量子効率を大きくす
ること。 【構成】基板１の上に形成された導波路５と、前記基板
１上で前記導波路５の近傍に配置され、前記導波路５内
を導波する光のうちの特定波長λ0 の光を選択する回折
格子７を設けた逆方向結合導波路６と、前記基板１の上
で前記逆方向結合導波路６に接続され、前記特定波長λ
0 の光を受光する受光素子９とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長選択受光装置に関
し、より詳しくは、波長の異なる複数の光から特定波長
を選択して電流に変換する波長選択受光装置に関する。
し、より詳しくは、波長の異なる複数の光から特定波長
を選択して電流に変換する波長選択受光装置に関する。
【０００２】一本の光ファイバにより波長の異なる複数
の光信号を伝達する波長多重光通信は、通信システムの
大容量化に不可欠な技術である。送信側では、波長の異
なる発光素子とその出力光を多重することが必要であ
る。また、受信側では、波長多重された光信号を各波長
に分離する分波器が必要である。
の光信号を伝達する波長多重光通信は、通信システムの
大容量化に不可欠な技術である。送信側では、波長の異
なる発光素子とその出力光を多重することが必要であ
る。また、受信側では、波長多重された光信号を各波長
に分離する分波器が必要である。
【０００３】近年、各波長毎に分離する波長フィルター
と受光素子とをモノリシックに集積したデバイスの研究
が行われている。
と受光素子とをモノリシックに集積したデバイスの研究
が行われている。
【０００４】
【従来の技術】波長フィルターと受光素子とをモノリシ
ックに集積したデバイスとして、ファブリベローを用い
たものや、ＭＱＷのシュタルク効果を用いたもの、或い
は回折格子を用いたデバイスがあるが、波長間隔が数nm
の信号光を検出する場合には、回折格子を用いてフィル
ター分波する方法が主力となっている。
ックに集積したデバイスとして、ファブリベローを用い
たものや、ＭＱＷのシュタルク効果を用いたもの、或い
は回折格子を用いたデバイスがあるが、波長間隔が数nm
の信号光を検出する場合には、回折格子を用いてフィル
ター分波する方法が主力となっている。
【０００５】回折格子を用いてフィルター分波する装置
として、例えば図４(a) に示すようなものが提案されて
いる。この装置は、ｎ+ 型のInP 基板４１の上に、第一
のn-InGaAsP 層４２、第一のn-InP 層４３、第二のn-In
GaAsP 層４４、第二のn-InP 層４５及びi-InGaAs光吸収
層４６を順に積層し、さらに、光吸収層４６の上には、
上面に回折格子４７が形成されたi-InGaAsP 層４８が成
長され、その上には、p-InP 層４９が形成されて構成さ
れている。
として、例えば図４(a) に示すようなものが提案されて
いる。この装置は、ｎ+ 型のInP 基板４１の上に、第一
のn-InGaAsP 層４２、第一のn-InP 層４３、第二のn-In
GaAsP 層４４、第二のn-InP 層４５及びi-InGaAs光吸収
層４６を順に積層し、さらに、光吸収層４６の上には、
上面に回折格子４７が形成されたi-InGaAsP 層４８が成
長され、その上には、p-InP 層４９が形成されて構成さ
れている。
【０００６】なお、InP 基板４１の下面にはｎ電極５
０、p-InP 層４９の上面にはｐ電極５１が形成されてい
る。このような波長選択受光装置において、波長の異な
る光信号λ0 、λ1 、λ2を第二のn-InP 層４５の一端
に入射すると、それらの光が他端に導波する過程におい
て、回折格子の周期に基づく波長の光信号λ0 が反射さ
れて、光吸収層４６に吸収され、その吸収された光信号
λ0 のエネルギーが電流として外部に流れることにな
り、それ以外の光信号λ1 、λ2 はそのまま他端に接続
された光ファイバ（不図示）に出力することになる。
０、p-InP 層４９の上面にはｐ電極５１が形成されてい
る。このような波長選択受光装置において、波長の異な
る光信号λ0 、λ1 、λ2を第二のn-InP 層４５の一端
に入射すると、それらの光が他端に導波する過程におい
て、回折格子の周期に基づく波長の光信号λ0 が反射さ
れて、光吸収層４６に吸収され、その吸収された光信号
λ0 のエネルギーが電流として外部に流れることにな
り、それ以外の光信号λ1 、λ2 はそのまま他端に接続
された光ファイバ（不図示）に出力することになる。
【０００７】なお、第一のn-InP 層４３にも光信号を通
すことは可能であるが、この層に入射した光は、InGaAs
P 層４２、４４によって閉じ込められ、そのまま通過す
ることになる。
すことは可能であるが、この層に入射した光は、InGaAs
P 層４２、４４によって閉じ込められ、そのまま通過す
ることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、第二のInP 層
４５に入射した光は、アローモードで導波路を伝搬する
ために光吸収層４６を含む範囲で伝搬していくことにな
るので、取り出そうとする波長λ0 の光信号以外の光の
一部も吸収されることになり、この場合の波長と電流と
の関係を調べると、図４(b) に示すようになり、Ｓ／Ｎ
比が小さいといった問題がある。
４５に入射した光は、アローモードで導波路を伝搬する
ために光吸収層４６を含む範囲で伝搬していくことにな
るので、取り出そうとする波長λ0 の光信号以外の光の
一部も吸収されることになり、この場合の波長と電流と
の関係を調べると、図４(b) に示すようになり、Ｓ／Ｎ
比が小さいといった問題がある。
【０００９】また、選択する波長以外の光の吸収を少な
くするために、光吸収層４６を薄くすると、入射した特
定波長の光を電気的に外部に取り出す外部量子効率は１
％と低い値になるといった不都合もある。
くするために、光吸収層４６を薄くすると、入射した特
定波長の光を電気的に外部に取り出す外部量子効率は１
％と低い値になるといった不都合もある。
【００１０】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、Ｓ／Ｎ比を向上するとともに、選択した
光の外部量子効率を大きくすることができる波長選択装
置を提供することを目的とする。
ものであって、Ｓ／Ｎ比を向上するとともに、選択した
光の外部量子効率を大きくすることができる波長選択装
置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】−上記した課題は、図１
に例示するように、基板１の上に形成された導波路５
と、前記基板１上で前記導波路５の近傍に配置され、前
記導波路５内を導波する光のうちの特定波長λ0 の光を
選択する回折格子７を設けた逆方向結合導波路６と、前
記基板１の上で前記逆方向結合導波路６に接続され、前
記特定波長λ0 の光を受光する受光部とを有することを
特徴とする波長選択装置によって達成する。
に例示するように、基板１の上に形成された導波路５
と、前記基板１上で前記導波路５の近傍に配置され、前
記導波路５内を導波する光のうちの特定波長λ0 の光を
選択する回折格子７を設けた逆方向結合導波路６と、前
記基板１の上で前記逆方向結合導波路６に接続され、前
記特定波長λ0 の光を受光する受光部とを有することを
特徴とする波長選択装置によって達成する。
【００１２】
【作 用】本発明によれば、導波路５と波長選択用の逆
方向結合導波路６との結合領域に光吸収層を設けていな
い。
方向結合導波路６との結合領域に光吸収層を設けていな
い。
【００１３】従って、選択されない波長の光は吸収され
ずに逆方向導波路６を伝搬しないので、Ｓ／Ｎ比が高く
なる。しかも、選択された波長λ0 の光の逆方向結合導
波路６への移行は、結合領域を長くすることにより単調
に増加するので、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設
計でき、逆方向結合導波路６を長くすることで、その波
長λ0 に対する良好な結合効率が得られ、低容量化が可
能なので、高速な受光素子を集積化できる。
ずに逆方向導波路６を伝搬しないので、Ｓ／Ｎ比が高く
なる。しかも、選択された波長λ0 の光の逆方向結合導
波路６への移行は、結合領域を長くすることにより単調
に増加するので、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設
計でき、逆方向結合導波路６を長くすることで、その波
長λ0 に対する良好な結合効率が得られ、低容量化が可
能なので、高速な受光素子を集積化できる。
【００１４】また、結合領域から離して設けた受光素子
９により選択された波長λ0 の光信号を検出するように
しているので、外部量子効率が高くなる。
９により選択された波長λ0 の光信号を検出するように
しているので、外部量子効率が高くなる。
【００１５】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示す装置の斜視図であ
る。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示す装置の斜視図であ
る。
【００１６】図１において符号１は、半絶縁性のInP 基
板１で、その上にはInGaAsP 層２が２μｍ程度積層さ
れ、さらにInP 層３が４μｍ程度積層されている。そし
て、InP 層３には直線方向に凸部４が形成され、この凸
部４とその下のInGaAsP 層２とInP 基板１によって導波
路５が構成されている。この場合、InGaAsP 層２が導波
路５のコア層となる。
板１で、その上にはInGaAsP 層２が２μｍ程度積層さ
れ、さらにInP 層３が４μｍ程度積層されている。そし
て、InP 層３には直線方向に凸部４が形成され、この凸
部４とその下のInGaAsP 層２とInP 基板１によって導波
路５が構成されている。この場合、InGaAsP 層２が導波
路５のコア層となる。
【００１７】６は、導波路の側方に３μｍ程度の間隔を
おいて平行に形成された逆方向結合導波路で、この逆方
向結合導波路６は、InGaAsP 層２の上層部に形成された
回折格子７と、その上回折格子７の上を通って直線方向
に形成されたInP 層３の凸部８とを有し、回折格子７の
周期に基づいて選択された波長λ0 の光信号を後述する
受光素子９に導波させるように構成されている。この逆
方向結合導波路６のコア層は、InGaAsP 層２である。
おいて平行に形成された逆方向結合導波路で、この逆方
向結合導波路６は、InGaAsP 層２の上層部に形成された
回折格子７と、その上回折格子７の上を通って直線方向
に形成されたInP 層３の凸部８とを有し、回折格子７の
周期に基づいて選択された波長λ0 の光信号を後述する
受光素子９に導波させるように構成されている。この逆
方向結合導波路６のコア層は、InGaAsP 層２である。
【００１８】上記した受光素子９は、逆方向結合導波路
６の端部のInP 層３の凸部８の上に積層されたｎ+ 型In
P 層１０とi-InGaAs光吸収層１１とｐ+ 型InP 層１２を
有し、これによりｐｉｎフォトダイオードが構成されて
いる。なお、ｐ+ 型InP 層１２の上にはAuZn／Auよりな
るｐ電極１３が形成され、また、ｎ+ 型InP 層１０の露
出部分にはAuGe／Auよりなるｎ電極１４が接続されてい
る。
６の端部のInP 層３の凸部８の上に積層されたｎ+ 型In
P 層１０とi-InGaAs光吸収層１１とｐ+ 型InP 層１２を
有し、これによりｐｉｎフォトダイオードが構成されて
いる。なお、ｐ+ 型InP 層１２の上にはAuZn／Auよりな
るｐ電極１３が形成され、また、ｎ+ 型InP 層１０の露
出部分にはAuGe／Auよりなるｎ電極１４が接続されてい
る。
【００１９】次に、上記した実施例の作用について説明
する。上述した実施例において、導波路５内に入射した
異なる波長λ0 、λ1 …λnの光信号は、導波路５の近
傍にある逆方向結合導波路６に広がって進行することに
なるが、光結合領域では、回折格子７により波長λ0 の
光が逆方向に反射されて逆方向結合導波路６内を進み、
ついには、屈折率の大きな受光素子９の内部に入射する
ことになる。また、それ以外の波長λ1 …λｎの光は、
逆方向結合導波路６には移行せずにそのまま導波路５内
を進行する。
する。上述した実施例において、導波路５内に入射した
異なる波長λ0 、λ1 …λnの光信号は、導波路５の近
傍にある逆方向結合導波路６に広がって進行することに
なるが、光結合領域では、回折格子７により波長λ0 の
光が逆方向に反射されて逆方向結合導波路６内を進み、
ついには、屈折率の大きな受光素子９の内部に入射する
ことになる。また、それ以外の波長λ1 …λｎの光は、
逆方向結合導波路６には移行せずにそのまま導波路５内
を進行する。
【００２０】この構造では、結合領域には光吸収層１１
がなく、選択されない波長λ1 …λn の光は殆ど受光素
子９に入らないので、Ｓ／Ｎ比が１５程度まで高くな
る。しかも、波長λ0 の光の逆方向結合導波路６への移
行は、結合領域を長くすることにより単調に増加するの
で、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設計できる。
がなく、選択されない波長λ1 …λn の光は殆ど受光素
子９に入らないので、Ｓ／Ｎ比が１５程度まで高くな
る。しかも、波長λ0 の光の逆方向結合導波路６への移
行は、結合領域を長くすることにより単調に増加するの
で、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設計できる。
【００２１】また、逆方向結合導波路６を長くすること
で、選択した波長λ0 に対する良好な結合効率が得ら
れ、低容量化が可能なので、高速な受光素子を集積化で
きる。さらに、上記した実施例では、結合領域から離し
て設けた受光素子９により波長λ0 の光信号を検出する
ようにしているので、外部量子効率が高くなる。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した第１の実施例では、導波路５に平行な逆方向結
合導波路６を形成したが、図２(a) に示すように逆方向
結合導波路６の受光素子９側の端部を導波路５から遠ざ
けるような湾曲部２０を設け、その端部に接続する受光
素子９を導波路６から離した構造にしてもよい。
で、選択した波長λ0 に対する良好な結合効率が得ら
れ、低容量化が可能なので、高速な受光素子を集積化で
きる。さらに、上記した実施例では、結合領域から離し
て設けた受光素子９により波長λ0 の光信号を検出する
ようにしているので、外部量子効率が高くなる。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した第１の実施例では、導波路５に平行な逆方向結
合導波路６を形成したが、図２(a) に示すように逆方向
結合導波路６の受光素子９側の端部を導波路５から遠ざ
けるような湾曲部２０を設け、その端部に接続する受光
素子９を導波路６から離した構造にしてもよい。
【００２２】これによれば、導波路５と受光素子９のク
ロストークが無くなる。しかも、図２(b) に示すよう
に、選択波長の異なる複数の逆方向結合導波路６ａ，６
ｂ，６ｃを１つの導波路５に沿って形成して集積化する
場合に、受光素子９の電極の引き出しが容易になる。
ロストークが無くなる。しかも、図２(b) に示すよう
に、選択波長の異なる複数の逆方向結合導波路６ａ，６
ｂ，６ｃを１つの導波路５に沿って形成して集積化する
場合に、受光素子９の電極の引き出しが容易になる。
【００２３】なお、その湾曲部２０には、図２(a) の破
線で囲んだように、光の進行方向に対して４５°の反射
面を有する９０°ミラー２１を形成していもよい。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 上記した実施例では、導波路５の上層部のInP 層３を凸
状に形成しただけであるが、この状態では、光ファイバ
との良好な結合を得にくい。
線で囲んだように、光の進行方向に対して４５°の反射
面を有する９０°ミラー２１を形成していもよい。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 上記した実施例では、導波路５の上層部のInP 層３を凸
状に形成しただけであるが、この状態では、光ファイバ
との良好な結合を得にくい。
【００２４】そこで、図３(a) に示すようなテーパー形
状にしてもよい。図３(a) において符号３１は、第１実
施例に示す導波路５のInP 層３の凸部４の端部に形成し
た光結合器であり、この光結合器３１は、導波路５のIn
P 層３の凸部４と一体的に繋がるInP 層３２と、その上
にInP とInGaAsP を交互に複数積層してなる多層膜３３
と、その上に形成されたInGaAs層３４とから構成されて
おり、それらの層３２〜３４は、光入力端から導波路５
にかけて薄くなるテーバー部３５を有し、さらに、InGa
As層３４はテーパー状の凸部３６を有している。
状にしてもよい。図３(a) において符号３１は、第１実
施例に示す導波路５のInP 層３の凸部４の端部に形成し
た光結合器であり、この光結合器３１は、導波路５のIn
P 層３の凸部４と一体的に繋がるInP 層３２と、その上
にInP とInGaAsP を交互に複数積層してなる多層膜３３
と、その上に形成されたInGaAs層３４とから構成されて
おり、それらの層３２〜３４は、光入力端から導波路５
にかけて薄くなるテーバー部３５を有し、さらに、InGa
As層３４はテーパー状の凸部３６を有している。
【００２５】このような結合器３１を使用すると、入力
光の５μｍ程度の大きなスポットをテーパーの絞りによ
って２μｍ程度のスポットに縮小でき、しかも、入射す
る光に対する屈折率の急激な変化を抑制するとともに、
光の反射を防止することができるので、光ファイバ３７
との良好な結合が得られる。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 上記した実施例では、逆方向結合導波路６のInGaAsP 層
２の上部に回折格子７を設け、これにより光の波長を選
択するようにしたが、その選択する波長を可変にしたい
場合には、逆方向結合導波路を図３(b) に示すような構
造にすればよい。
光の５μｍ程度の大きなスポットをテーパーの絞りによ
って２μｍ程度のスポットに縮小でき、しかも、入射す
る光に対する屈折率の急激な変化を抑制するとともに、
光の反射を防止することができるので、光ファイバ３７
との良好な結合が得られる。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 上記した実施例では、逆方向結合導波路６のInGaAsP 層
２の上部に回折格子７を設け、これにより光の波長を選
択するようにしたが、その選択する波長を可変にしたい
場合には、逆方向結合導波路を図３(b) に示すような構
造にすればよい。
【００２６】この実施例では、基板として、ｐ+ 型のIn
P 基板１ａを使用し、その上に、コア層としてInGaAsP
／InP 又はInGaAsP ／InGaAsのＭＱＷ層３８を形成し、
その上にInGaAsP 層の回折格子３９を形成し、その上に
凸状に形成されたｎ+ 型InP層３ａを形成して、ｎ+ 型I
nP 層３９とInP 基板１ａの底面間に電圧を印加すれ
ば、その電圧値によってＭＱＷ層３８の屈折率が変化
し、回折格子３９の見かけ上の波長の選択性が変わるこ
とになる。
P 基板１ａを使用し、その上に、コア層としてInGaAsP
／InP 又はInGaAsP ／InGaAsのＭＱＷ層３８を形成し、
その上にInGaAsP 層の回折格子３９を形成し、その上に
凸状に形成されたｎ+ 型InP層３ａを形成して、ｎ+ 型I
nP 層３９とInP 基板１ａの底面間に電圧を印加すれ
ば、その電圧値によってＭＱＷ層３８の屈折率が変化
し、回折格子３９の見かけ上の波長の選択性が変わるこ
とになる。
【００２７】ところで、基板やInP 層に不純物を含有さ
せても、上記した実施例の導波路５に影響を与えること
はない。なお、図３(b) に示す受光素子９は、ｐ+ 型In
P 層１２の下にInP ／InGaAsPインーピダンス整合層４
０を形成したものである。
せても、上記した実施例の導波路５に影響を与えること
はない。なお、図３(b) に示す受光素子９は、ｐ+ 型In
P 層１２の下にInP ／InGaAsPインーピダンス整合層４
０を形成したものである。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば導波路
と波長選択用の逆方向結合導波路との結合領域に光吸収
層を設けていないので、選択されない波長の光の吸収を
防止してＳ／Ｎ比を高くすることができる。
と波長選択用の逆方向結合導波路との結合領域に光吸収
層を設けていないので、選択されない波長の光の吸収を
防止してＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００２９】しかも、選択される波長の光の逆方向結合
導波路への移行は、結合領域を長くすることにより単調
に増加するので、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設
計でき、逆方向結合導波路を長くすることにより、選択
した波長に対する良好な結合効率が得られ、低容量化が
可能なので、高速な受光素子を集積化できる。
導波路への移行は、結合領域を長くすることにより単調
に増加するので、検出波長に対するＳ／Ｎ比を自由に設
計でき、逆方向結合導波路を長くすることにより、選択
した波長に対する良好な結合効率が得られ、低容量化が
可能なので、高速な受光素子を集積化できる。
【００３０】また、結合領域から離して設けた受光素子
により、選択された波長の光信号を検出するようにして
いるので、外部量子効率を高くすることができる。
により、選択された波長の光信号を検出するようにして
いるので、外部量子効率を高くすることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す斜視図と平面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３、第４実施例を示す斜視図と断面
図である。
図である。
【図４】従来例を示す断面図及び電流変換特性図であ
る。
る。
１ InP 基板 ２ InGaAsP 層 ３ InP 層 ４ 凸部 ５ 導波路 ６ 逆方向結合導波路 ７ 回折格子 ８ 凸部 ９ 受光素子
Claims (1)
- 【請求項１】基板（１）の上に形成された導波路（５）
と、 前記基板（１）上で前記導波路（５）の近傍に沿って配
置され、前記導波路（５）内を導波する光のうちの特定
波長（λ0 ）の光を選択する回折格子（７）を設けた逆
方向結合導波路（６）と、 前記基板（１）の上で前記逆方向結合導波路（６）に接
続され、前記特定波長（λ0 ）の光を受光する受光部と
を有することを特徴とする波長選択装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260368A JPH06109935A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 波長選択受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260368A JPH06109935A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 波長選択受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109935A true JPH06109935A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17346963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260368A Withdrawn JPH06109935A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 波長選択受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06109935A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08171032A (ja) * | 1994-09-21 | 1996-07-02 | Alcatel Nv | 光学結合装置 |
| JPH08211427A (ja) * | 1995-02-08 | 1996-08-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光マルチプレクサ・デマルチプレクサ |
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1992
- 1992-09-29 JP JP4260368A patent/JPH06109935A/ja not_active Withdrawn
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