JPH0637299A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
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- JPH0637299A JPH0637299A JP18796092A JP18796092A JPH0637299A JP H0637299 A JPH0637299 A JP H0637299A JP 18796092 A JP18796092 A JP 18796092A JP 18796092 A JP18796092 A JP 18796092A JP H0637299 A JPH0637299 A JP H0637299A
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- optical integrated
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18341—Intra-cavity contacts
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】光多重信号の送受信に要する、波長の選択と、
光信号の受光・発光をあずかる光回路を一体化し、特に
加入者装置を経済化する光集積回路を提供する。 【構成】半導体基板１０上の積層構造の中で、第１の波
長の入射光を検出するための吸収層６と、第１の波長に
近い第２の波長の出力光を発振するための活性層６とを
兼用するとともに、第２の波長の出力光の発振器構造１
の中に第１の波長の入射光の検出器構造を具備して、上
記第１と第２の波長の光を下層構造に透過させることな
しに、これより長い波長の少なくとも第３の波長の入射
光に対してはこれを下層構造に透過させる面型半導体レ
ーザ１の構造層と、該面型半導体レーザ１の構造層と半
導体基板１０との間に、該レーザの構造層を透過した上
記少なくとも第３の波長の光を検出する面型光検出器２
の構造層を備える。
光信号の受光・発光をあずかる光回路を一体化し、特に
加入者装置を経済化する光集積回路を提供する。 【構成】半導体基板１０上の積層構造の中で、第１の波
長の入射光を検出するための吸収層６と、第１の波長に
近い第２の波長の出力光を発振するための活性層６とを
兼用するとともに、第２の波長の出力光の発振器構造１
の中に第１の波長の入射光の検出器構造を具備して、上
記第１と第２の波長の光を下層構造に透過させることな
しに、これより長い波長の少なくとも第３の波長の入射
光に対してはこれを下層構造に透過させる面型半導体レ
ーザ１の構造層と、該面型半導体レーザ１の構造層と半
導体基板１０との間に、該レーザの構造層を透過した上
記少なくとも第３の波長の光を検出する面型光検出器２
の構造層を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光多重通信における光
信号の受光・発光回路を一体化した光集積回路に係り、
特に、加入者用送受信器の経済化に好適な光回路技術に
関する。
信号の受光・発光回路を一体化した光集積回路に係り、
特に、加入者用送受信器の経済化に好適な光回路技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信における各端末の送受信器
は、バルク材料を組み合わせたものが大半であり、ま
た、石英等で形成された導波路と半導体で形成されたレ
ーザ、光検出器をハンダ等で接続したり、ファイバなど
で結合させたりしたものが用いられている。しかしなが
ら、これらには次のような問題があった。
は、バルク材料を組み合わせたものが大半であり、ま
た、石英等で形成された導波路と半導体で形成されたレ
ーザ、光検出器をハンダ等で接続したり、ファイバなど
で結合させたりしたものが用いられている。しかしなが
ら、これらには次のような問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記バルク
材料で構成したもの及び石英導波路で構成したものにお
いては、光ファイバを多重伝送する光信号の波長を選択
する部品を一体化するのが難しく、したがって送信器と
受信器の光回路部分を一体化するのが難しい実情にあっ
た。その結果、特に加入者用送受信装置としてはサイズ
が大きく、調整が煩雑で、製造工程が複雑であり、した
がって大量生産に不向きであるという問題があった。本
発明の目的は、このような問題を解決し、光多重信号の
送受信に要する、波長の選択と、光信号の受光・発光を
あずかる光回路を一体化し、特に加入者装置を経済化す
る光集積回路を提供することにある。
材料で構成したもの及び石英導波路で構成したものにお
いては、光ファイバを多重伝送する光信号の波長を選択
する部品を一体化するのが難しく、したがって送信器と
受信器の光回路部分を一体化するのが難しい実情にあっ
た。その結果、特に加入者用送受信装置としてはサイズ
が大きく、調整が煩雑で、製造工程が複雑であり、した
がって大量生産に不向きであるという問題があった。本
発明の目的は、このような問題を解決し、光多重信号の
送受信に要する、波長の選択と、光信号の受光・発光を
あずかる光回路を一体化し、特に加入者装置を経済化す
る光集積回路を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光集積回路では、例えば図１に示すよう
に、半導体基板１０上の積層構造の中で、第１の波長の
入射光を検出するための吸収層６と、第１の波長に近い
第２の波長の出力光を発振するための活性層６とを兼用
するとともに、第２の波長の出力光の発振器構造１の中
に第１の波長の入射光の検出器構造を具備して、上記第
１と第２の波長の光を下層構造に透過させることなし
に、これより長い波長の少なくとも第３の波長の入射光
に対してはこれを下層構造に透過させる面型半導体レー
ザ１の構造層と、該面型半導体レーザ１の構造層と半導
体基板１０との間に、該レーザの構造層を透過した上記
少なくとも第３の波長の光を検出する面型光検出器２の
構造層を備えることとする。ここで、上記面型半導体レ
ーザ１の構造層は、その上部の４−１と下部の４−２に
それぞれ反射帯域特性を異にする第１と第２のブラッグ
反射器の構造を備え、該第１のブラッグ反射器４−１の
反射帯域特性は、上記第２の波長の光を発振するレーザ
構成上の反射帯域特性を備え、上記第２のブラッグ反射
器４−２の反射帯域特性は、上記第１と第２の波長に対
する反射帯域特性を備えることとすればよい。なお、ブ
ラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射器とは、異なる２種類の半導
体を積層させた構造を持っている反射器のことをいう。
あるいはこの場合に、上記面型半導体レーザ１の構造層
と面型光検出器２の構造層との間に、上記第１と第２の
波長の光を遮断し、上記少なくとも第３の波長の光を透
過させる波長フィルタ層を備えるようにすれば、例えば
第３の波長の光出力に対する第１や第２の波長の光信号
のクロストークを一層減少させることとなり好ましい。
またその場合に、上記波長フィルタ層としては、上記第
１と第２の波長の光を吸収し、上記少なくとも第３の波
長の光を透過させるようなバンドギャップを有する半導
体導波路を用いた構造層を備えるものであり、かつ、該
フィルタ層は、第３の波長の光の面型光検出器２を構成
する導電性半導体層３を兼ねるようにすれば、後述にお
いて詳述するように、容易かつコンパクトに波長フィル
タ層を形成でき好ましい。
め、本発明の光集積回路では、例えば図１に示すよう
に、半導体基板１０上の積層構造の中で、第１の波長の
入射光を検出するための吸収層６と、第１の波長に近い
第２の波長の出力光を発振するための活性層６とを兼用
するとともに、第２の波長の出力光の発振器構造１の中
に第１の波長の入射光の検出器構造を具備して、上記第
１と第２の波長の光を下層構造に透過させることなし
に、これより長い波長の少なくとも第３の波長の入射光
に対してはこれを下層構造に透過させる面型半導体レー
ザ１の構造層と、該面型半導体レーザ１の構造層と半導
体基板１０との間に、該レーザの構造層を透過した上記
少なくとも第３の波長の光を検出する面型光検出器２の
構造層を備えることとする。ここで、上記面型半導体レ
ーザ１の構造層は、その上部の４−１と下部の４−２に
それぞれ反射帯域特性を異にする第１と第２のブラッグ
反射器の構造を備え、該第１のブラッグ反射器４−１の
反射帯域特性は、上記第２の波長の光を発振するレーザ
構成上の反射帯域特性を備え、上記第２のブラッグ反射
器４−２の反射帯域特性は、上記第１と第２の波長に対
する反射帯域特性を備えることとすればよい。なお、ブ
ラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射器とは、異なる２種類の半導
体を積層させた構造を持っている反射器のことをいう。
あるいはこの場合に、上記面型半導体レーザ１の構造層
と面型光検出器２の構造層との間に、上記第１と第２の
波長の光を遮断し、上記少なくとも第３の波長の光を透
過させる波長フィルタ層を備えるようにすれば、例えば
第３の波長の光出力に対する第１や第２の波長の光信号
のクロストークを一層減少させることとなり好ましい。
またその場合に、上記波長フィルタ層としては、上記第
１と第２の波長の光を吸収し、上記少なくとも第３の波
長の光を透過させるようなバンドギャップを有する半導
体導波路を用いた構造層を備えるものであり、かつ、該
フィルタ層は、第３の波長の光の面型光検出器２を構成
する導電性半導体層３を兼ねるようにすれば、後述にお
いて詳述するように、容易かつコンパクトに波長フィル
タ層を形成でき好ましい。
【０００５】
【作用】本発明では、半導体基板上における積層構造の
中で、第２の波長の出力光のためのレーザ発振器と、第
１の波長の入射光の検出器と、さらにこれらよりも下層
の構造の中に、少なくとも第３の波長の入射光の検出器
を備えることになる。また、第２の波長の光を発振する
レーザ発振器は、第２の波長の光を上記積層構造の上面
から外部に対して出力し、下層構造に対しては本発明で
は、該発振器の下層の反射器の反射特性により、第２の
波長に対してのみならず、第１の波長帯域を含んだ反射
による遮断特性を有し、第３の波長に対しては透過特性
を有する。そして、このような下層の反射器と第２の波
長に対して狭い帯域で選択的に反射する上層の反射器と
によって第２の波長に対するレーザ発振が確保される。
また、第１の波長の入射光の検出器は、第２の波長の上
記レーザ発振器の中に共存する形で含まれ、レーザ発振
器の下層の反射器の上記反射特性に支えられて第１の波
長の光を検出吸収する。そして、第３の波長の入射光は
第１と第２の波長帯とも選択的に分離されて下層構造の
中の検出器で検出される。
中で、第２の波長の出力光のためのレーザ発振器と、第
１の波長の入射光の検出器と、さらにこれらよりも下層
の構造の中に、少なくとも第３の波長の入射光の検出器
を備えることになる。また、第２の波長の光を発振する
レーザ発振器は、第２の波長の光を上記積層構造の上面
から外部に対して出力し、下層構造に対しては本発明で
は、該発振器の下層の反射器の反射特性により、第２の
波長に対してのみならず、第１の波長帯域を含んだ反射
による遮断特性を有し、第３の波長に対しては透過特性
を有する。そして、このような下層の反射器と第２の波
長に対して狭い帯域で選択的に反射する上層の反射器と
によって第２の波長に対するレーザ発振が確保される。
また、第１の波長の入射光の検出器は、第２の波長の上
記レーザ発振器の中に共存する形で含まれ、レーザ発振
器の下層の反射器の上記反射特性に支えられて第１の波
長の光を検出吸収する。そして、第３の波長の入射光は
第１と第２の波長帯とも選択的に分離されて下層構造の
中の検出器で検出される。
【０００６】本発明では、以上のような第１、第２、第
３の入出力光に対する波長選択や受光・発光等の回路動
作が光集積回路上に一体化された回路構成の中で行われ
る。すなわち、本発明によれば、送信器と受信器の光回
路部分が一体化される。このことが特に加入者装置に対
して効果的にサイズのコンパクト化、回路の無調整化、
製造工程の簡単化、大量生産の容易化をもたらすことと
なり、したがって本発明により、光加入者に対して高性
能の送受信器を安く供給することが可能になる。
３の入出力光に対する波長選択や受光・発光等の回路動
作が光集積回路上に一体化された回路構成の中で行われ
る。すなわち、本発明によれば、送信器と受信器の光回
路部分が一体化される。このことが特に加入者装置に対
して効果的にサイズのコンパクト化、回路の無調整化、
製造工程の簡単化、大量生産の容易化をもたらすことと
なり、したがって本発明により、光加入者に対して高性
能の送受信器を安く供給することが可能になる。
【０００７】本発明では、面型半導体レーザの構造層の
中の反射器にブラッグ反射器の積層構造を用い、これに
より高い反射特性を得ている。したがって第１と第２の
波長の光の下層構造への漏洩を小さく抑えることが可能
になり、このことが第２の波長の発振や第１の波長の光
の検出効果を向上させることになる。
中の反射器にブラッグ反射器の積層構造を用い、これに
より高い反射特性を得ている。したがって第１と第２の
波長の光の下層構造への漏洩を小さく抑えることが可能
になり、このことが第２の波長の発振や第１の波長の光
の検出効果を向上させることになる。
【０００８】その上、下層構造の中に、第１と第２の波
長の光を遮断し、第３の波長の光に対して透過させるよ
うな波長フィルタを設けることにより、一層、第３の波
長の信号へのクロストークを低減することが可能にな
る。この場合に、波長フィルタとして、第１と第２の波
長の光を吸収し、少なくとも第３の光を透過させるバン
ドギャップを有するような半導体導波路を用いることに
より、結晶成長により容易にこれを形成することが可能
になる。しかもこのような層を、第３の波長の光検出器
構成のための導電性層と兼用して層構造の形成を行うこ
とにより、簡易な製造工程でコンパクトな光集積回路を
構成することが可能になる。
長の光を遮断し、第３の波長の光に対して透過させるよ
うな波長フィルタを設けることにより、一層、第３の波
長の信号へのクロストークを低減することが可能にな
る。この場合に、波長フィルタとして、第１と第２の波
長の光を吸収し、少なくとも第３の光を透過させるバン
ドギャップを有するような半導体導波路を用いることに
より、結晶成長により容易にこれを形成することが可能
になる。しかもこのような層を、第３の波長の光検出器
構成のための導電性層と兼用して層構造の形成を行うこ
とにより、簡易な製造工程でコンパクトな光集積回路を
構成することが可能になる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明による光加入者系用半導体送
受信器の第１の実施例を示す構成図である。第１の波長
として１．３μｍ、第２の波長として１．３１μｍ、第
３の波長として１．５５μｍの場合の実施例である。本
実施例では、１．３μｍ帯の波長の光による波長多重双
方向時分割通信、１．５５μｍの波長の光によるＣＡＴ
Ｖ等の放送の場合である。１は、１．３１μｍの波長の
光を発振する半導体レーザ兼１．３μｍの波長の光を検
出する光検出器である。２は、１．５５μｍ用光検出
器、３は１．３μｍおよび１．３１μｍの光を吸収する
吸収帯、４−１は、１．３μｍ、１．５５μｍの光を通
過させ、１．３１μｍの光を反射するブラッグ反射器、
４−２は、１．５５μｍの光を通過させ、１．３μｍ及
び１．３１μｍの光のみを反射するブラッグ反射器、５
は、１．５μｍ用の反射防止膜である。また６は、１．
３μｍの波長光の検出のための吸収層であるとともに、
１．３１μｍの波長の光の発振のための活性層、７は
１．５５μｍの波長の光の検出のための活性層、１０は
半導体基板である。なお、６の吸収層とともにこれを挾
むｐ−ＩｎＰ層とｎ−ＩｎＰ層で光検出器を構成するこ
とになる。
受信器の第１の実施例を示す構成図である。第１の波長
として１．３μｍ、第２の波長として１．３１μｍ、第
３の波長として１．５５μｍの場合の実施例である。本
実施例では、１．３μｍ帯の波長の光による波長多重双
方向時分割通信、１．５５μｍの波長の光によるＣＡＴ
Ｖ等の放送の場合である。１は、１．３１μｍの波長の
光を発振する半導体レーザ兼１．３μｍの波長の光を検
出する光検出器である。２は、１．５５μｍ用光検出
器、３は１．３μｍおよび１．３１μｍの光を吸収する
吸収帯、４−１は、１．３μｍ、１．５５μｍの光を通
過させ、１．３１μｍの光を反射するブラッグ反射器、
４−２は、１．５５μｍの光を通過させ、１．３μｍ及
び１．３１μｍの光のみを反射するブラッグ反射器、５
は、１．５μｍ用の反射防止膜である。また６は、１．
３μｍの波長光の検出のための吸収層であるとともに、
１．３１μｍの波長の光の発振のための活性層、７は
１．５５μｍの波長の光の検出のための活性層、１０は
半導体基板である。なお、６の吸収層とともにこれを挾
むｐ−ＩｎＰ層とｎ−ＩｎＰ層で光検出器を構成するこ
とになる。
【００１０】動作原理を次に述べる。局側から送られた
１．３μｍの光および１．５５μｍの信号光が上部から
ファイバを経由して本集積回路に入射される。１．３μ
ｍの光は、１．３μｍ光検出器の吸収層６で吸収され
る。このとき、光検出器に入射する手前で１．３１μｍ
の光を反射するブラッグ反射器４−１があるが、１．３
μｍの光に対しては、反射機能を持たないために光検出
器部分まで１．３μｍの光は入射する。検出器で吸収さ
れないで通過した光は、４−２のブラッグ反射器で反射
され逆方向に導波し、やはり光検出器で吸収され、結果
として４−２のブラッグ反射器の下部には、１．３μｍ
の光は進まない。１．５μｍの光は、４−１、４−２の
ブラッグ反射器によって反射される事なく、１．３μｍ
帯半導体レーザ兼光検出器内を通過し、１．５μｍ光検
出器で検出される。１．３１μｍの光を発振する場合に
は、１．３１μｍ活性層６の上にある１．３１μｍ反射
用ブラッグ反射器４−１と、１．３１μｍ活性層６の下
にある１．３μｍ光及び１．３１μｍ光を反射するブラ
ッグ反射器４−２を反射ミラーとする共振器を有する分
布反射型（ＤＢＲ）面発光半導体レーザとして光が発振
される。１．３１μｍ活性層６の下部にあるブラッグ反
射器４−２の厚さは、厚いため反射率が高く、また、そ
の反射帯域は、１．３μｍ及び１．３１μｍの光を包含
している。このため、１．３１μｍの発振光は殆どブラ
ッグ反射器４−２の下部にもれない。たとえ光がブラッ
グ反射器の下部に漏れたとしても１．３μｍ帯の光の吸
収帯（バンドギャップ波長１．４μｍ）の吸収層３に吸
収され１．５μｍ用検出器には、１．３μｍ帯の光は入
らず雑音とはならない。上記吸収帯の吸収特性を図２に
示す。λｇは、バンドギャップ波長を示す。該吸収帯
は、１．３１μｍの光に対しては、殆ど吸収するが、
１．５５μｍの光に対しては透過となる。したがって、
該吸収帯は、波長フィルタとして機能する。従来、波長
フィルタとしては、回折格子を用いたものが殆どであ
り、構造が複雑になり作製工程が増加し、光集積回路に
は適していなかった。本発明の波長フィルタは、結晶成
長時に１層分追加するだけで形成され、容易に上記問題
点を解決できる。なお、本発明では、吸収層と１．５５
μｍ光検出器のｐ型半導体層（ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ）を
兼ねており、さらに、コンパクトになっている。
１．３μｍの光および１．５５μｍの信号光が上部から
ファイバを経由して本集積回路に入射される。１．３μ
ｍの光は、１．３μｍ光検出器の吸収層６で吸収され
る。このとき、光検出器に入射する手前で１．３１μｍ
の光を反射するブラッグ反射器４−１があるが、１．３
μｍの光に対しては、反射機能を持たないために光検出
器部分まで１．３μｍの光は入射する。検出器で吸収さ
れないで通過した光は、４−２のブラッグ反射器で反射
され逆方向に導波し、やはり光検出器で吸収され、結果
として４−２のブラッグ反射器の下部には、１．３μｍ
の光は進まない。１．５μｍの光は、４−１、４−２の
ブラッグ反射器によって反射される事なく、１．３μｍ
帯半導体レーザ兼光検出器内を通過し、１．５μｍ光検
出器で検出される。１．３１μｍの光を発振する場合に
は、１．３１μｍ活性層６の上にある１．３１μｍ反射
用ブラッグ反射器４−１と、１．３１μｍ活性層６の下
にある１．３μｍ光及び１．３１μｍ光を反射するブラ
ッグ反射器４−２を反射ミラーとする共振器を有する分
布反射型（ＤＢＲ）面発光半導体レーザとして光が発振
される。１．３１μｍ活性層６の下部にあるブラッグ反
射器４−２の厚さは、厚いため反射率が高く、また、そ
の反射帯域は、１．３μｍ及び１．３１μｍの光を包含
している。このため、１．３１μｍの発振光は殆どブラ
ッグ反射器４−２の下部にもれない。たとえ光がブラッ
グ反射器の下部に漏れたとしても１．３μｍ帯の光の吸
収帯（バンドギャップ波長１．４μｍ）の吸収層３に吸
収され１．５μｍ用検出器には、１．３μｍ帯の光は入
らず雑音とはならない。上記吸収帯の吸収特性を図２に
示す。λｇは、バンドギャップ波長を示す。該吸収帯
は、１．３１μｍの光に対しては、殆ど吸収するが、
１．５５μｍの光に対しては透過となる。したがって、
該吸収帯は、波長フィルタとして機能する。従来、波長
フィルタとしては、回折格子を用いたものが殆どであ
り、構造が複雑になり作製工程が増加し、光集積回路に
は適していなかった。本発明の波長フィルタは、結晶成
長時に１層分追加するだけで形成され、容易に上記問題
点を解決できる。なお、本発明では、吸収層と１．５５
μｍ光検出器のｐ型半導体層（ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ）を
兼ねており、さらに、コンパクトになっている。
【００１１】次に、本面型光集積回路の製作法について
述べる。まずｎ−ＩｎＰ基板１０上に１．５５μｍ組成
のＩｎＧａＡｓＰ活性層７を有機金属気相成長法により
０．５μｍ堆積させる。その後、成長速度の速い気相成
長法により１．４μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ吸収層３を
５０μｍ堆積させる。その後再び有機金属気相成長法に
よりｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｎ−ＩｎＧａＡｓとＩｎＰを
用いたブラッグ反射器層４−２、ｎ−ＩｎＰ層、１．３
１μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層６、ｐ−ＩｎＰ層、
ｐ−ＩｎＧａＡｓとＩｎＰを用いたブラッグ反射器層４
−１、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層を順次成長させる。
次にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、ウェハ上
面からＡ部分まで柱状にエッチングし、その後、硫酸系
のウェット選択エッチングにより、Ａ′部分までエッチ
ングする。さらに、再び、ドライエッチング、ウェット
エッチングを併用し、Ｂまで階段状にエッチングする。
次に、電極材料（ｐ電極の場合、ＡｕＺｉＮｉ、ｎ電極
の場合、ＡｕＧｅＮｉ）をリフトオフ法により図に示す
部分に順次形成する。最後に上面にＳｉＯ2とＴｉＯ2と
を用いた二層膜からなる反射防止膜を形成する。
述べる。まずｎ−ＩｎＰ基板１０上に１．５５μｍ組成
のＩｎＧａＡｓＰ活性層７を有機金属気相成長法により
０．５μｍ堆積させる。その後、成長速度の速い気相成
長法により１．４μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ吸収層３を
５０μｍ堆積させる。その後再び有機金属気相成長法に
よりｐ−ＩｎＧａＡｓ層、ｎ−ＩｎＧａＡｓとＩｎＰを
用いたブラッグ反射器層４−２、ｎ−ＩｎＰ層、１．３
１μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層６、ｐ−ＩｎＰ層、
ｐ−ＩｎＧａＡｓとＩｎＰを用いたブラッグ反射器層４
−１、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層を順次成長させる。
次にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、ウェハ上
面からＡ部分まで柱状にエッチングし、その後、硫酸系
のウェット選択エッチングにより、Ａ′部分までエッチ
ングする。さらに、再び、ドライエッチング、ウェット
エッチングを併用し、Ｂまで階段状にエッチングする。
次に、電極材料（ｐ電極の場合、ＡｕＺｉＮｉ、ｎ電極
の場合、ＡｕＧｅＮｉ）をリフトオフ法により図に示す
部分に順次形成する。最後に上面にＳｉＯ2とＴｉＯ2と
を用いた二層膜からなる反射防止膜を形成する。
【００１２】最終の素子の寸法は、上部の１．３μｍ通
過１．３１μｍ反射用のブラッグ反射器が３μｍ、１．
３１μｍ活性層２μｍ、下部の１．３μｍ及び１．３１
μｍ反射用のブラッグ反射器が３μｍ、１．４μｍ組成
吸収層部分が５０μｍ、１．５５μｍ光検出器用活性層
の厚さは、２μｍである。ＯＡ′の柱状部分の直径は、
３０μｍ、Ａ′Ｂ部分の直径は、６０μｍである。この
素子の入射端面の１．５μｍ反射防止膜の反射率は、
０．１％である。
過１．３１μｍ反射用のブラッグ反射器が３μｍ、１．
３１μｍ活性層２μｍ、下部の１．３μｍ及び１．３１
μｍ反射用のブラッグ反射器が３μｍ、１．４μｍ組成
吸収層部分が５０μｍ、１．５５μｍ光検出器用活性層
の厚さは、２μｍである。ＯＡ′の柱状部分の直径は、
３０μｍ、Ａ′Ｂ部分の直径は、６０μｍである。この
素子の入射端面の１．５μｍ反射防止膜の反射率は、
０．１％である。
【００１３】図３にブラッグ反射器の特性を示す。４−
１の反射器では反射域帯域の中心波長は、１．３１μｍ
であり、帯域幅は、１ｎｍ、４−２の反射器では、中心
波長１．３０５μｍであり、帯域幅は、１５ｎｍであ
る。この特性から、１．３１μｍ活性層により、１．３
μｍ光を反射損失なく受信でき、１．３１μｍ光を発振
させることができる。１．３μｍ光入射側のブラッグ反
射器（４−１）による局から入射した１．３μｍの反射
がないということは、局の方に反射戻り光が伝搬しない
ことを意味し、局側のディテクタの雑音低減にも効果が
ある。本実施例の１．３１μｍのレーザは、しきい値１
５ｍＡ、電流６０ｍＡで１０ｍＷの出力であり、良好な
特性が得られた。１．３μｍのＰＤ（フォトダイオー
ド）として用いた場合の周波数帯域は、４．９ＧＨｚで
あり、また、１．５μｍのＰＤの周波数帯域は、８．９
ＧＨｚであり、ともに良好な検出特性を示した。１．３
１μｍのレーザを動作させた時の１．５μｍ光検出器の
感度劣化は、２ｄＢに抑えられていた。この結果から、
１．３１μｍの発振光と、１．５μｍの受信信号光のク
ロストークは抑制されていることがわかる。
１の反射器では反射域帯域の中心波長は、１．３１μｍ
であり、帯域幅は、１ｎｍ、４−２の反射器では、中心
波長１．３０５μｍであり、帯域幅は、１５ｎｍであ
る。この特性から、１．３１μｍ活性層により、１．３
μｍ光を反射損失なく受信でき、１．３１μｍ光を発振
させることができる。１．３μｍ光入射側のブラッグ反
射器（４−１）による局から入射した１．３μｍの反射
がないということは、局の方に反射戻り光が伝搬しない
ことを意味し、局側のディテクタの雑音低減にも効果が
ある。本実施例の１．３１μｍのレーザは、しきい値１
５ｍＡ、電流６０ｍＡで１０ｍＷの出力であり、良好な
特性が得られた。１．３μｍのＰＤ（フォトダイオー
ド）として用いた場合の周波数帯域は、４．９ＧＨｚで
あり、また、１．５μｍのＰＤの周波数帯域は、８．９
ＧＨｚであり、ともに良好な検出特性を示した。１．３
１μｍのレーザを動作させた時の１．５μｍ光検出器の
感度劣化は、２ｄＢに抑えられていた。この結果から、
１．３１μｍの発振光と、１．５μｍの受信信号光のク
ロストークは抑制されていることがわかる。
【００１４】上記の実施例では、１．５μｍＰＤを用い
たが、ＰＤの代わりに受信感度レベルが高いＡＰＤ（ア
バランシェフォトダイオード）を用いてもよい。また、
長波長系の材料の例をあげたが、ＧａＡｓ系などの短波
長系の材料を用いてもよい。
たが、ＰＤの代わりに受信感度レベルが高いＡＰＤ（ア
バランシェフォトダイオード）を用いてもよい。また、
長波長系の材料の例をあげたが、ＧａＡｓ系などの短波
長系の材料を用いてもよい。
【００１５】なお、本発明の実施例では基板にｎ型の導
電性の基板を用いたが、これをｎ型に限定する必要はな
い。ｐ型を用いる場合は図１の導電性のｐとｎの関係を
相互に変えればよい。
電性の基板を用いたが、これをｎ型に限定する必要はな
い。ｐ型を用いる場合は図１の導電性のｐとｎの関係を
相互に変えればよい。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
加入者系用の送受信器において、半導体基板上に１．３
μｍ帯のレーザ発振器と検出器、１．５μｍ帯の検出器
を積層構造に用いて集積化することにより、装置の大き
さがコンパクトになる、回路の調整が殆ど不必要、製造
工程が簡単化される、大量生産が容易となるなどの利点
が生じ、光加入者に対して性能のよい送受信器を安く供
給できるという効果が生じる。
加入者系用の送受信器において、半導体基板上に１．３
μｍ帯のレーザ発振器と検出器、１．５μｍ帯の検出器
を積層構造に用いて集積化することにより、装置の大き
さがコンパクトになる、回路の調整が殆ど不必要、製造
工程が簡単化される、大量生産が容易となるなどの利点
が生じ、光加入者に対して性能のよい送受信器を安く供
給できるという効果が生じる。
【図１】第１の実施例の概念図。
【図２】波長フィルタ層の吸収特性図。
【図３】ブラッグ反射器特性の図。
１…１．３１μｍの半導体レーザ兼１．３μｍの光検出
器 ２…１．５５μｍの光検出器 ３…１．３μｍ帯の吸収層 ４−１、４−２…ブラッグ反射器 ５…１．５μｍ無反射コート ６…１．３１μｍ発振のための活性層兼１．３μｍの検
出のための吸収層 ７…１．５５μｍ検出器の活性層 １０…半導体基板
器 ２…１．５５μｍの光検出器 ３…１．３μｍ帯の吸収層 ４−１、４−２…ブラッグ反射器 ５…１．５μｍ無反射コート ６…１．３１μｍ発振のための活性層兼１．３μｍの検
出のための吸収層 ７…１．５５μｍ検出器の活性層 １０…半導体基板
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板上に、波長の異なる複数の光の
発振のための活性層と検出のための吸収層を有する積層
構造を備え、該積層構造は、その上面の光の入出力面か
ら内部に向かって、 第１の波長の入射光を検出するための吸収層と、第１の
波長に近い第２の波長の出力光を発振するための活性層
とを兼用するとともに、第２の波長の出力光の発振器構
造の中に第１の波長の入射光の検出器構造を具備して、
上記第１と第２の波長の光を下層構造に透過させること
なしに、これより長い波長の少なくとも第３の波長の入
射光に対してはこれを下層構造に透過させる面型半導体
レーザの構造層と、 該面型半導体レーザの構造層と上記基板との間に、該レ
ーザの構造層を透過した上記少なくとも第３の波長の光
を検出する面型光検出器の構造層を備えることを特徴と
する光集積回路。 - 【請求項２】請求項１記載の光集積回路において、上記
面型半導体レーザの構造層は、その上部と下部にそれぞ
れ反射帯域特性を異にする第１と第２のブラッグ反射器
の構造を備え、 該第１のブラッグ反射器の反射帯域特性は、上記第２の
波長の光を発振するレーザ構成上の反射帯域特性を備
え、 上記第２のブラッグ反射器の反射帯域特性は、上記第１
と第２の波長に対する反射帯域特性を備えることを特徴
とする光集積回路。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の光集積回
路において、上記面型半導体レーザの構造層と面型光検
出器の構造層との間に、上記第１と第２の波長の光を遮
断し、上記少なくとも第３の波長の光を透過させる波長
フィルタ層を備えることを特徴とする光集積回路。 - 【請求項４】請求項３に記載の光集積回路において、上
記波長フィルタ層は、上記第１と第２の波長の光を吸収
し、上記少なくとも第３の波長の光を透過させるような
バンドギャップを有する半導体導波路を用いた構造層を
備えるものであり、かつ、該フィルタ層は、第３の波長
の光の面型光検出器を構成する導電性半導体層を兼ねる
ものであることを特徴とする光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18796092A JPH0637299A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18796092A JPH0637299A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 光集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637299A true JPH0637299A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16215177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18796092A Pending JPH0637299A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637299A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996017417A1 (de) * | 1994-11-29 | 1996-06-06 | HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH | Sender/empfänger-anordnung für ein optisches duplexsystem |
| JPH08181391A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-07-12 | Nec Corp | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光情報処理装置 |
| EP0755082A1 (fr) * | 1995-07-17 | 1997-01-22 | France Telecom | Dispositif semiconducteur d'émission-réception notamment à 1,3 um et 1,5 um |
| WO1998031080A1 (en) * | 1997-01-08 | 1998-07-16 | W.L. Gore & Associates, Inc. | Vcsel-based multi-wavelength transmitter and receiver modules for serial and parallel optical links |
| JPH10303495A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| WO1999043055A1 (de) * | 1998-02-18 | 1999-08-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauelement mit einem lichtsender und einem lichtempfänger |
| EP1041690A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light transmitting/receiving module system using surface emitting lasers |
| JP2007013227A (ja) * | 2006-10-23 | 2007-01-18 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ及び面発光型半導体レーザアレイ |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18796092A patent/JPH0637299A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181391A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-07-12 | Nec Corp | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光情報処理装置 |
| WO1996017417A1 (de) * | 1994-11-29 | 1996-06-06 | HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH | Sender/empfänger-anordnung für ein optisches duplexsystem |
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| FR2737044A1 (fr) * | 1995-07-17 | 1997-01-24 | France Telecom | Dispositif semiconducteur d'emission-reception notamment a 1,3 um et 1,5 um |
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| US5914976A (en) * | 1997-01-08 | 1999-06-22 | W. L. Gore & Associates, Inc. | VCSEL-based multi-wavelength transmitter and receiver modules for serial and parallel optical links |
| JPH10303495A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
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