JPH0621417A - 集積光検出器及びそれを用いた光通信システム - Google Patents

集積光検出器及びそれを用いた光通信システム

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JPH0621417A
JPH0621417A JP4194897A JP19489792A JPH0621417A JP H0621417 A JPH0621417 A JP H0621417A JP 4194897 A JP4194897 A JP 4194897A JP 19489792 A JP19489792 A JP 19489792A JP H0621417 A JPH0621417 A JP H0621417A
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JP
Japan
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photodetector
integrated
light
integrated photodetector
layer
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JP4194897A
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English (en)
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Tamayo Hiroki
珠代 広木
Hideaki Nojiri
英章 野尻
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】受信感度を向上させた集積光検出器である。 【構成】FET構造の集積光検出器において、光信号を
増幅する活性層4を持つ半導体光増幅部が、空乏層を持
つ活性層12を備えた光検出部の前段に、同一基板1上
にモノリシックに集積されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などに用いる集
積型光検出器及びそれを用いた光通信システムに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図8に従来のFET型光検出器の例を示
す。GaAsの半絶縁性基板400上にノンドープのG
aAsバッファ層402及びAlxGa1-xAs層403
を積層し、厚さ数μmのノンドープのAlyGa1-yAs
層404を導波路層として積層し、AlxGa1-xAs層
405及び厚さ0.2〜0.5μmの活性層406をさ
らに積層し、その上に電流の出し入れを行うためのソー
ス電極411、ドレイン電極413、ゲート電極412
をつける。本従来例をバイアス状態として、導波路40
4に光を導波させることにより光電流がドレイン電極4
13とソース電極411の間に流れ、光の検出を行うこ
とができる。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、光検出器に入射された光信号をそのまま
検出するだけなので、光検出器の最小受信感度以下では
光信号の検出は不可能となる。
【0004】よって、本発明の目的は、受信感度を向上
させた集積型光検出器及びそれを用いた光通信システム
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、FET
型光検出器において光増幅部をモノリシックに集積化す
ることにより、受信感度を向上させたものである。
【0006】より具体的には、集積型光検出器の光増幅
部と光検出部の間で信号光がバッドカップリングをする
ような構造であったり、前記集積型光検出器の光増幅部
と光検出部とが共通の導波路を有したり、前記半導体光
増幅部が進行波型光増幅器であったり、前記光検出部が
活性層下に電気的な分離層を有したり、前記集積型光検
出器が出力信号増幅のための電子素子と同一基板上にモ
ノリシックに集積されていたり、前記光検出部と電子素
子とが同じ層構成を有していたりする。
【0007】また、本発明による光通信システムにおい
ては、ノード装置中の受信部に上記集積型光検出器を備
えて受信を行うことを特徴とする。
【0008】
【実施例1】図1は本発明の第1実施例を示す。図2
は、図1を光増幅部のリッジに平行に切った断面図を示
す。P−GaAs基板1上に、バッファ層2としてP−
Al0.5Ga0.5Asを1.5μm積層する。その上にク
ラッド層3としてP−Al0.3Ga0.7Asを1.5μ
m、活性層4としてノンドープのAl0.05Ga0.95As
を0.2μm、上部クラッド層5としてn−Al0.3
0.7Asを1.5μm積層し、その上に、n−GaA
s6を0.5μm積層する。
【0009】次に、光増幅部の作製を示す。ストライプ
幅5μm、共振器長200μmの領域7を残して活性層
4上までエッチングする。そして、全体に絶縁膜をはる
(後の工程で、リッジ領域7の頂部のみを窓開けしてこ
こにn型電極8を形成する)。
【0010】次に受光部を作製する。受光部はバッファ
層2上までエッチングし、その上にアイソレーションの
役割りを持つφ−Al0.3Ga0.7As11を1μm再成
長し、その上に活性層12であるn−GaAsを0.5
μm再成長する。本構成のための結晶成長法としては、
MBE法、MOCVD法などがある。次に。活性層12
とバッファ層11の必要な部分を残してエッチングし、
領域確保する。受光器はFET構成であるため、光電流
検出のためのオーミック電極として、ソース電極13と
ドレイン電極14をAuGe/Ni/Auを用い、ショ
ットキー電極としてゲート電極15をAlを用いて形成
する。素子サイズとしては1〜4μm、ゲート幅100
μm、ソース・ゲート間隔1μm、ゲート・ドレイン間
隔4μmである。同時に、光増幅部のストライプ上を窓
開けしてn型電極8を形成し、裏面にP型電極16を形
成する。その後、光増幅部と光検出部との間に電気的分
離の為の溝18を形成し、光増幅部の両端面にARコー
トをする。この溝18は上記領域確保のエッチングの際
に形成してもよい。また、前記バッファ層2上までのエ
ッチングの後に光増幅部の両端面にARコートを形成
し、これを利用してその後選択再成長を行って溝18を
形成してもよい。
【0011】上述のようにして作製した素子の動作を示
す。光増幅部は発振を起こさない程度に電流注入し、光
検出部は、ドレイン電極14に対して正の電界VDを印
加し、ゲート電極15に、ソース電極13に対して負の
電界VGを印加する。ゲート電極15はショットキー電
極であるから、空乏層が活性層12内に伸びている。こ
の空乏層幅はゲート電圧VGによって変化し、それに従
ってチャネル幅が変化する。その結果、ドレイン電極1
4とソース電極13間に流れる電流IDが変化する。空
乏層がバッファ層11に達すると、チャネルは閉じられ
電流IDは流れなくなる。この状態で光増幅部に波長8
30nm付近の半導体レーザの光を入射すると、この光
は光増幅部で増幅され、一度溝18の空間に出た後、光
検出部に入射し、活性層12で吸収され、そこでキャリ
アが発生する。その結果、上記チャネル付近のポテンシ
ャルが変化し、ソース13・ドレイン14間に電流が流
れる。
【0012】本実施例の場合、光検出部の前に光増幅部
が形成されているので、光検出部のみの場合に比較し
て、最小受信感度が向上する。また、これらがモノリシ
ックに集積されているので、レンズ結合などによるもの
と比較して光増幅部と光検出部の間で光が効率良く安定
に結合する。また、光検出器としてFET構造のものを
用いているため、他の電子素子との集積も容易である。
【0013】
【実施例2】図3に本発明の第2実施例を示す。P−G
aAs基板21上に、バッファ層としてP−Al0.5
0.5As(不図示)を1.5μm積層する。その上
に、クラッド層22としてP−Al0.35Ga0.65Asを
1.5μm、導波層23としてP−Al0.25Ga0.75
sを0.5μm、光増幅部の活性層24としてφ−Al
0.05Ga0.95Asを0.2μm、上部クラッド層25と
してn−Al0.35Ga0.65Asを1.5μm積層し、そ
の上にn−GaA26sを0.5μm積層する。
【0014】次に、第1実施例と同様に、光増幅部をス
トライプ幅5μm、共振器長200μmの領域に形成す
る。
【0015】次に、受光部を作製する。導波層23上ま
でエッチングした後、φ−Al0.1Ga0.9Asのバッフ
ァ層27を積層し、この一部を残してエッチングする。
このエッチングで、光増幅部のストライプの延長上に幅
5μmのストライプを残す。ただし、電気的分離を行な
うため、光増幅部と光検出部の間でバッファ層27は2
μmエッチングして溝28を形成する。その上に活性層
29であるn−GaAsを0.2μm積層する。その後
は第1実施例と同様にして、ソース電極33、ドレイン
電極34、ゲート電極35を形成して受光部を作製し、
また光増幅部のn型電極31を形成する。
【0016】次に、素子の両端面にARコーティングを
行ない、全体の厚みを〜100μmとした後、裏面にP
型電極36を形成する。
【0017】上述のようにして作製した素子の動作を示
す。第1実施例と同様に光増幅部、光検出部に電流注入
あるいはバイアスをかける。この状態で光増幅部の導波
路23に波長830nm付近の半導体レーザの光を入射
すると、これは光増幅部で増幅されそのまま導波路23
を伝搬する。光が光検出部まで到達すると、バッファ層
27を介して活性層29に効率良く少ない反射で吸収さ
れながら導波する。吸収された光により活性層29にキ
ャリアが発生し、その結果、空乏層によるチャネル付近
のポテンシャルが変化し、ソース33・ドレイン34間
に電流が流れる。
【0018】本実施例の場合、光増幅部と光検出部が共
通の導波路23を有するため光が効率良く安定に結合す
る。また、バッファ層27でインピーダンスの整合をと
るため光増幅部と光検出部の間での反射が少なく、光増
幅部に悪い影響を与えることがない。従って、光検出器
のみの場合と比較して、最小受信感度が向上し、また光
検出器としてFET構造のものを用いているため、他の
電子素子との集積化が容易である。
【0019】
【実施例3】図5に第3実施例の縦断面図を示す。第2
実施例と同様に光増幅部を作製する。その後、受光部な
いし光検出器の導波路を作製し、受光部のFETと電子
素子としてのFETを第1実施例と同様に作製する。
【0020】図6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。同図において、61が
光検出用のFET、62,63,64が電子素子のFE
Tである。
【0021】上述のように作製した素子の動作を示す。
第1実施例1と同様に、光増幅部、光検出部、電子素子
部に電流注入あるいはバイアスをかける。この状態で、
光増幅部の導波路23に波長830nm付近の半導体レ
ーザの光を入射すると、光増幅部で増幅され、そのまま
導波路23を伝搬する。光が光検出部61まで到達する
と、バッファ層27を介して活性層29に効率良く、少
ない反射で吸収されながら導波する。吸収された光によ
りキャリアが発生し、その結果、活性層29のチャネル
付近のポテンシャルが変化し、ソース・ドレイン間に電
流が流れる。
【0022】こうして生じた電流を増幅するため図6の
受信回路が必要となる。光検出器と電子素子を同一基板
に作製する場合、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61と電子素子6
2,63,64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、浮遊容量を低下させ
ることができる。従って、時間応答特性、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。
【0023】本実施例の場合、光増幅部と光検出部61
と電子素子62,63,64とがモノリシックに集積さ
れているため、信号が効率よく受信され増幅されるので
光検出部のみの場合に比較して最小受信感度が向上す
る。また、これらがモノリシックに集積されているので
安定した特性が得られる。
【0024】
【実施例4】図7にバス型光LAN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
300、伝送部301、受信部302からなる。
【0025】送信部300は半導体レーザなどの光源と
光変調器とからなる。受信部302は、光検出部、増幅
部、フィルタ、信号処理部からなる。この光検出器と増
幅器として本発明の集積型光検出器を用いる。
【0026】あるノード350の送信部300からでた
光信号は、カップラ380及び伝送路301を通り他の
ノード350の受信部302に入る。そこで、本発明の
光検出器のうち光増幅部で光信号が増幅され、光検出部
で信号が検出され、他の電子回路(フィルタ、信号処理
部)を経て、出力信号となる。
【0027】アクセス方式としては、CSMA/CD方
式やトークン・パス方式などを用いることができる。本
システムに本発明の集積型光検出器を用いることによ
り、バス型のため減衰する信号を増幅しながら受信する
ことが可能となり、高速の通信を行なうことができる。
勿論、本発明の光検出器はいかなる光通信システムにも
用いることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明は以上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.FET型光検出器において、光増幅器をモノリシッ
クに集積化することにより、最小受信感度が向上する。 2.光増幅部と光検出部での光の結合が安定し、安定し
た特性が得られる。 3.FET型光検出器を用いているので他の電子素子と
の集積化が容易となる。 4.本発明の集積光検出器が高速応答可能なため、これ
により構成した光LANなどの光通信システムがビット
レートの高い通信となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した集積型光検出器の第1実施例
の斜視図。
【図2】第1実施例の縦断面図。
【図3】本発明を実施した集積型光検出器の第2実施例
の縦断面図。
【図4】本発明を実施した集積型光検出器の第2実施例
の横断面図。
【図5】本発明を実施した集積型光検出器の第3実施例
の縦断面図。
【図6】FET光検出器を用いたハイインピーダンス型
の受信回路を示す図。
【図7】本発明の集積型光検出器を用いて構成したバス
型LANシステムの構成図。
【図8】従来例を示す一部破断斜視図。
【符号の説明】
1,21 基板 2,27 バッファ層 3,5,22,25 クラッド層 4,12,24,29 活性層 6,26 n−GaAs層 7 リッジストライプ 8,16,31,36 電極 11 アイソレーション層 13,33 ソース層 14,34 ドレイン層 15,35 ゲート層 18,28 分離溝 23 導波層 61 光検出器 62,63,64 電子素子 300 送信部 301 伝送路 302 受信部 350 ノード 380 カップラ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FET構造の光検出器において、光検出
    部に加えて光信号を増幅する半導体光増幅部が同一基板
    上にモノリシックに集積されたことを特徴とする集積型
    光検出器。
  2. 【請求項2】 前記集積型光検出器の光増幅部と光検出
    部の間で信号光がバッドカップリングをするような構造
    であることを特徴とする請求項1記載の集積型光検出
    器。
  3. 【請求項3】 前記集積型光検出器の光増幅部と光検出
    部とが共通の導波路を有することを特徴とする請求項1
    記載の集積型光検出器。
  4. 【請求項4】 前記半導体光増幅部が進行波型光増幅器
    であることを特徴とする請求項1記載の集積型光検出
    器。
  5. 【請求項5】 前記光検出部が活性層下に電気的な分離
    層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。
  6. 【請求項6】 前記集積型光検出器が出力信号増幅のた
    めの電子素子と同一基板上にモノリシックに集積されて
    いることを特徴とする請求項1記載の集積型光検出器。
  7. 【請求項7】 前記光検出部と電子素子とが同じ層構成
    を有することを特徴とする請求項6記載の集積型光検出
    器。
  8. 【請求項8】 光通信システムにおいて、ノード装置中
    の受信部に請求項1記載の集積型光検出器を備えて受信
    を行うことを特徴とする光通信システム。
JP4194897A 1992-06-29 1992-06-29 集積光検出器及びそれを用いた光通信システム Pending JPH0621417A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114448458A (zh) * 2022-02-17 2022-05-06 深圳市顾凯信息技术有限公司 一种汽车电子组件用蓝牙模块

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114448458A (zh) * 2022-02-17 2022-05-06 深圳市顾凯信息技术有限公司 一种汽车电子组件用蓝牙模块
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