JPH08234063A - 送受信光モジュール - Google Patents
送受信光モジュールInfo
- Publication number
- JPH08234063A JPH08234063A JP7348836A JP34883695A JPH08234063A JP H08234063 A JPH08234063 A JP H08234063A JP 7348836 A JP7348836 A JP 7348836A JP 34883695 A JP34883695 A JP 34883695A JP H08234063 A JPH08234063 A JP H08234063A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- optical module
- photodiode
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型化が可能で耐環境性、耐経時変化、耐雑
音性、量産性などにも優れた送受信光モジュールを提供
する。 【構成】 マイクロプリズム３とフォトダイオード４上
に半導体レーザー５を載せたＬＯＰチップとをマウント
したフォトダイオードＩＣ２を入出力ラインが形成され
たセラミック基板１上にマウントし、パッケージ７によ
り封止する。パッケージ７には集光レンズ８を取り付
け、光ファイバー９を接続する。送信時には、半導体レ
ーザー５から出射される信号光をマイクロプリズム３の
反射面３ｂで反射させて光ファイバー９の端面に入射さ
せる。受信時には、光ファイバー９の端面から出射され
る信号光がマイクロプリズム３の反射面３ｂからその内
部に入り、フォトダイオードＰＤに入射して検出され
る。
音性、量産性などにも優れた送受信光モジュールを提供
する。 【構成】 マイクロプリズム３とフォトダイオード４上
に半導体レーザー５を載せたＬＯＰチップとをマウント
したフォトダイオードＩＣ２を入出力ラインが形成され
たセラミック基板１上にマウントし、パッケージ７によ
り封止する。パッケージ７には集光レンズ８を取り付
け、光ファイバー９を接続する。送信時には、半導体レ
ーザー５から出射される信号光をマイクロプリズム３の
反射面３ｂで反射させて光ファイバー９の端面に入射さ
せる。受信時には、光ファイバー９の端面から出射され
る信号光がマイクロプリズム３の反射面３ｂからその内
部に入り、フォトダイオードＰＤに入射して検出され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、送受信光モジュ
ールに関し、特に、双方向光通信に用いて好適なもので
ある。
ールに関し、特に、双方向光通信に用いて好適なもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、いわゆる情報スーパーハイウエー
構想など、マルチメディアに対する期待が高まってきて
おり、その実現を目指して研究開発が活発に行われてい
る。そして、このマルチメディアの発展により、一家庭
に一本以上の光ファイバーが接続され、この光ファイバ
ーを通して双方向光通信を行うことができる時代が、近
い将来到来するものと考えられている。ところで、この
ときには、コストの面から、一本の光ファイバーにより
送受信を行うことができる送受信光モジュールが必須と
なる。
構想など、マルチメディアに対する期待が高まってきて
おり、その実現を目指して研究開発が活発に行われてい
る。そして、このマルチメディアの発展により、一家庭
に一本以上の光ファイバーが接続され、この光ファイバ
ーを通して双方向光通信を行うことができる時代が、近
い将来到来するものと考えられている。ところで、この
ときには、コストの面から、一本の光ファイバーにより
送受信を行うことができる送受信光モジュールが必須と
なる。
【０００３】従来、この種の送受信光モジュールとし
て、ホログラムを用いたものが知られている（例えば、
特開平５−２０３８４５号公報および特開平６−１３８
３２２号公報）。図７にこの従来の送受信光モジュール
の概略構成を示す。図７に示すように、この従来の送受
信光モジュールにおいては、支持台１０１上に発光素子
１０２および受光素子１０３が設けられている。これら
の発光素子１０２および受光素子１０３はパッケージ１
０４により封止されている。このパッケージ１０４のう
ち発光素子１０２の上方の部分に、樹脂系の接着剤を用
いてホログラム１０５が取り付けられている。符号１０
６はパッケージ１０４に対して固定された集光レンズを
示す。この送受信光モジュールには、集光レンズ１０６
にその一端面が対向するように光ファイバー１０７が接
続される。そして、送信時には、発光素子１０２から出
射される送信信号光がホログラム１０５および集光レン
ズ１０６を介して光ファイバー１０７の一端面に入射
し、この光ファイバー１０７を通して送信信号光が受信
側に送られる。一方、受信時には、光ファイバー１０７
の一端面から出射された受信信号光が集光レンズ１０６
により集光された後、ホログラム１０５により回折され
て受光素子１０３に入射する。
て、ホログラムを用いたものが知られている（例えば、
特開平５−２０３８４５号公報および特開平６−１３８
３２２号公報）。図７にこの従来の送受信光モジュール
の概略構成を示す。図７に示すように、この従来の送受
信光モジュールにおいては、支持台１０１上に発光素子
１０２および受光素子１０３が設けられている。これら
の発光素子１０２および受光素子１０３はパッケージ１
０４により封止されている。このパッケージ１０４のう
ち発光素子１０２の上方の部分に、樹脂系の接着剤を用
いてホログラム１０５が取り付けられている。符号１０
６はパッケージ１０４に対して固定された集光レンズを
示す。この送受信光モジュールには、集光レンズ１０６
にその一端面が対向するように光ファイバー１０７が接
続される。そして、送信時には、発光素子１０２から出
射される送信信号光がホログラム１０５および集光レン
ズ１０６を介して光ファイバー１０７の一端面に入射
し、この光ファイバー１０７を通して送信信号光が受信
側に送られる。一方、受信時には、光ファイバー１０７
の一端面から出射された受信信号光が集光レンズ１０６
により集光された後、ホログラム１０５により回折され
て受光素子１０３に入射する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の送受信光モジュールにおいては、発光素子１０２
と受光素子１０３との間で光分離を行うために、具体的
には、ホログラム１０５を通った受信信号光が受光素子
１０３に入射し、発光素子１０２には入射しないように
するために、ホログラム１０５と発光素子１０２および
受光素子１０３とを一定距離離す必要があることによ
り、その小型化には限界がある。
従来の送受信光モジュールにおいては、発光素子１０２
と受光素子１０３との間で光分離を行うために、具体的
には、ホログラム１０５を通った受信信号光が受光素子
１０３に入射し、発光素子１０２には入射しないように
するために、ホログラム１０５と発光素子１０２および
受光素子１０３とを一定距離離す必要があることによ
り、その小型化には限界がある。
【０００５】また、このようにホログラム１０５と発光
素子１０２および受光素子１０３とを一定距離離す必要
があるため、ホログラム１０５と発光素子１０２および
受光素子１０３とを一体形成するのが難しく、したがっ
て上述のようにホログラム１０５をパッケージ１０４に
接着剤を用いて取り付ける必要が生じることになるわけ
であるが、この場合には、耐環境性が悪く、経時変化も
問題となる。
素子１０２および受光素子１０３とを一定距離離す必要
があるため、ホログラム１０５と発光素子１０２および
受光素子１０３とを一体形成するのが難しく、したがっ
て上述のようにホログラム１０５をパッケージ１０４に
接着剤を用いて取り付ける必要が生じることになるわけ
であるが、この場合には、耐環境性が悪く、経時変化も
問題となる。
【０００６】さらに、送信時には、発光素子１０２から
出射される送信信号光の一部がホログラム１０５で反射
されることにより、その反射光が雑音の原因となってし
まうという問題もある。
出射される送信信号光の一部がホログラム１０５で反射
されることにより、その反射光が雑音の原因となってし
まうという問題もある。
【０００７】したがって、この発明の目的は、小型化が
可能で耐環境性、耐経時変化、耐雑音性、量産性などに
も優れた送受信光モジュールを提供することにある。
可能で耐環境性、耐経時変化、耐雑音性、量産性などに
も優れた送受信光モジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による送受信光モジュールは、基体と、基
体上に設けられた発光素子および受光素子と、受光素子
上に設けられたプリズムと、送信信号光または受信信号
光を集光するための集光レンズとを有し、集光レンズに
その一端面が対向するように送受信用の光伝送線路が接
続されることを特徴とするものである。
に、この発明による送受信光モジュールは、基体と、基
体上に設けられた発光素子および受光素子と、受光素子
上に設けられたプリズムと、送信信号光または受信信号
光を集光するための集光レンズとを有し、集光レンズに
その一端面が対向するように送受信用の光伝送線路が接
続されることを特徴とするものである。
【０００９】この発明において、プリズムは、発光素子
から出射される送信信号光を光伝送線路の一端面に入射
させるとともに、光伝送線路の一端面から出射される受
信信号光を受光素子に入射させるために用いられる。
から出射される送信信号光を光伝送線路の一端面に入射
させるとともに、光伝送線路の一端面から出射される受
信信号光を受光素子に入射させるために用いられる。
【００１０】この発明において、典型的には、基体は半
導体基板であり、受光素子はこの半導体基板上に設けら
れたフォトダイオードである。このフォトダイオード
は、半導体基板の一部からなるものであってもよいが、
長波長の受信信号光を受光する場合には、この半導体基
板上に積層されたこの半導体基板のバンドギャップより
も小さいバンドギャップを有する半導体膜からなるもの
とするのが有効である。この半導体基板としては、具体
的には、例えばＳｉ基板やＧａＡｓ基板などが用いられ
る。また、この半導体基板には、通常、フォトダイオー
ドのほか、増幅回路などの電子回路が設けられる。
導体基板であり、受光素子はこの半導体基板上に設けら
れたフォトダイオードである。このフォトダイオード
は、半導体基板の一部からなるものであってもよいが、
長波長の受信信号光を受光する場合には、この半導体基
板上に積層されたこの半導体基板のバンドギャップより
も小さいバンドギャップを有する半導体膜からなるもの
とするのが有効である。この半導体基板としては、具体
的には、例えばＳｉ基板やＧａＡｓ基板などが用いられ
る。また、この半導体基板には、通常、フォトダイオー
ドのほか、増幅回路などの電子回路が設けられる。
【００１１】この発明の一実施形態においては、基体は
Ｓｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上に積層され
たＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ膜との多層膜からなるフォト
ダイオードである。ここで、このＳｉ1-x Ｇｅx 膜は、
Ｓｉ基板およびＳｉ膜と格子整合しないことから、この
格子不整合によりＳｉ基板とこのＳｉ1-x Ｇｅx 膜との
界面またはＳｉ膜とこのＳｉ1-x Ｇｅx 膜との界面に転
位が導入されるのを防止するため、このＳｉ1-x Ｇｅx
膜の厚さは、その臨界膜厚以下に選ばれる。このＳｉ
1-x Ｇｅx 膜の臨界膜厚は、Ｇｅ組成比ｘが大きくなる
ほど小さくなる。このＳｉ1-x Ｇｅx 膜におけるＧｅ組
成比ｘは、長波長の受信信号光の受光を可能とし、かつ
成膜を簡単に行うために、受信信号光の波長が例えば
１．３μｍである場合には好適には０．３≦ｘ≦０．
７、具体的には例えば０．３に選ばれ、受信信号光の波
長が例えば１．５５μｍである場合には好適には０．６
≦ｘ≦０．７、具体的には例えば０．６に選ばれる。
Ｓｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上に積層され
たＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ膜との多層膜からなるフォト
ダイオードである。ここで、このＳｉ1-x Ｇｅx 膜は、
Ｓｉ基板およびＳｉ膜と格子整合しないことから、この
格子不整合によりＳｉ基板とこのＳｉ1-x Ｇｅx 膜との
界面またはＳｉ膜とこのＳｉ1-x Ｇｅx 膜との界面に転
位が導入されるのを防止するため、このＳｉ1-x Ｇｅx
膜の厚さは、その臨界膜厚以下に選ばれる。このＳｉ
1-x Ｇｅx 膜の臨界膜厚は、Ｇｅ組成比ｘが大きくなる
ほど小さくなる。このＳｉ1-x Ｇｅx 膜におけるＧｅ組
成比ｘは、長波長の受信信号光の受光を可能とし、かつ
成膜を簡単に行うために、受信信号光の波長が例えば
１．３μｍである場合には好適には０．３≦ｘ≦０．
７、具体的には例えば０．３に選ばれ、受信信号光の波
長が例えば１．５５μｍである場合には好適には０．６
≦ｘ≦０．７、具体的には例えば０．６に選ばれる。
【００１２】この発明の他の一実施形態においては、基
体はＳｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上に順次
積層されたＳｉ1-y Ｇｅy 膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜か
らなるフォトダイオードであり、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜にお
いて０．６≦ｘ≦１であり、かつ、Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜に
おけるｙの値はＳｉ基板とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との界面に
おける０からＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面におけるｘまで単調に増加している。この場合に
は、もっぱら上層のＳｉ1-x Ｇｅx 膜が光吸収層として
用いられる。この実施形態は、受信信号光の波長が例え
ば１．３μｍである場合に好適なものである。
体はＳｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上に順次
積層されたＳｉ1-y Ｇｅy 膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜か
らなるフォトダイオードであり、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜にお
いて０．６≦ｘ≦１であり、かつ、Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜に
おけるｙの値はＳｉ基板とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との界面に
おける０からＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面におけるｘまで単調に増加している。この場合に
は、もっぱら上層のＳｉ1-x Ｇｅx 膜が光吸収層として
用いられる。この実施形態は、受信信号光の波長が例え
ば１．３μｍである場合に好適なものである。
【００１３】この発明のさらに他の一実施形態において
は、基体はＳｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上
に順次積層されたＳｉ1-y Ｇｅy 膜およびＳｉ1-x Ｇｅ
x 膜からなるフォトダイオードであり、Ｓｉ1-x Ｇｅx
膜において０．７≦ｘ≦１であり、かつ、Ｓｉ1-y Ｇｅ
y 膜におけるｙの値はＳｉ基板とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面における０からＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ1-y Ｇｅy
膜との界面におけるｘまで単調に増加している。この場
合にも、もっぱら上層のＳｉ1-x Ｇｅx 膜が光吸収層と
して用いられる。この実施形態は、受信信号光の波長が
例えば１．５５μｍである場合に好適なものである。Ｓ
ｉ1-x Ｇｅx 膜におけるｘは、より具体的には例えば
０．８に選ばれる。
は、基体はＳｉ基板であり、受光素子はこのＳｉ基板上
に順次積層されたＳｉ1-y Ｇｅy 膜およびＳｉ1-x Ｇｅ
x 膜からなるフォトダイオードであり、Ｓｉ1-x Ｇｅx
膜において０．７≦ｘ≦１であり、かつ、Ｓｉ1-y Ｇｅ
y 膜におけるｙの値はＳｉ基板とＳｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面における０からＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ1-y Ｇｅy
膜との界面におけるｘまで単調に増加している。この場
合にも、もっぱら上層のＳｉ1-x Ｇｅx 膜が光吸収層と
して用いられる。この実施形態は、受信信号光の波長が
例えば１．５５μｍである場合に好適なものである。Ｓ
ｉ1-x Ｇｅx 膜におけるｘは、より具体的には例えば
０．８に選ばれる。
【００１４】この発明のさらに他の一実施形態において
は、基体はＧａＡｓ基板であり、受光素子はこのＧａＡ
ｓ基板上に積層されたＧｅ膜からなるフォトダイオード
である。このＧｅ膜上には、このＧｅ膜におけるキャリ
アの表面再結合を抑え、受光効率を高くするために、好
適にはＧａＡｓからなるキャップ層が設けられる。
は、基体はＧａＡｓ基板であり、受光素子はこのＧａＡ
ｓ基板上に積層されたＧｅ膜からなるフォトダイオード
である。このＧｅ膜上には、このＧｅ膜におけるキャリ
アの表面再結合を抑え、受光効率を高くするために、好
適にはＧａＡｓからなるキャップ層が設けられる。
【００１５】この発明の典型的な一実施形態において、
基体は高周波伝送線路を有する別の基体上に設けられ
る。この高周波伝送線路を有する基体は、具体的には、
例えばマイクロストリップ線路を有するセラミック基板
などである。
基体は高周波伝送線路を有する別の基体上に設けられ
る。この高周波伝送線路を有する基体は、具体的には、
例えばマイクロストリップ線路を有するセラミック基板
などである。
【００１６】この発明において、典型的には、基体、発
光素子、受光素子およびプリズムはパッケージにより封
止され、集光レンズはこのパッケージに取り付けられ
る。
光素子、受光素子およびプリズムはパッケージにより封
止され、集光レンズはこのパッケージに取り付けられ
る。
【００１７】この発明において、発光素子は典型的には
半導体レーザーである。また、光伝送線路は典型的には
光ファイバーである。
半導体レーザーである。また、光伝送線路は典型的には
光ファイバーである。
【００１８】この発明の一実施形態においては、基体上
に一つの受光素子が設けられる。この場合、送受信光モ
ジュールは１入力型である。
に一つの受光素子が設けられる。この場合、送受信光モ
ジュールは１入力型である。
【００１９】この発明の他の一実施形態においては、基
体上に複数の受光素子が設けられ、これらの複数の受光
素子にそれぞれ受信信号光が入射するように送受信光モ
ジュールが構成される。この場合、送受信光モジュール
は複数入力型である。
体上に複数の受光素子が設けられ、これらの複数の受光
素子にそれぞれ受信信号光が入射するように送受信光モ
ジュールが構成される。この場合、送受信光モジュール
は複数入力型である。
【００２０】この発明のさらに他の一実施形態において
は、送受信用の光伝送線路に加えて受信専用の光伝送線
路がさらに接続される。この受信専用の光伝送線路を用
いて受信することは、大量の情報を高速で受信するのに
好適である。
は、送受信用の光伝送線路に加えて受信専用の光伝送線
路がさらに接続される。この受信専用の光伝送線路を用
いて受信することは、大量の情報を高速で受信するのに
好適である。
【００２１】上述のように構成されたこの発明による送
受信光モジュールによれば、基体上にプリズムとともに
発光素子および受光素子が一体形成されていることによ
り、その小型化が可能であるとともに、耐環境性、耐経
時変化、量産性などに優れている。また、ホログラムを
用いていないので、ホログラムによる送信信号光の反射
の問題がなく、耐雑音性にも優れている。
受信光モジュールによれば、基体上にプリズムとともに
発光素子および受光素子が一体形成されていることによ
り、その小型化が可能であるとともに、耐環境性、耐経
時変化、量産性などに優れている。また、ホログラムを
用いていないので、ホログラムによる送信信号光の反射
の問題がなく、耐雑音性にも優れている。
【００２２】さらに、受光素子が、Ｓｉ基板上に積層さ
れたＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ膜との多層膜からなるフォ
トダイオード、Ｓｉ基板上に順次積層されたＳｉ1-y Ｇ
ｅy膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜からなるフォトダイオー
ドまたはＧａＡｓ基板上に積層されたＧｅ膜からなるフ
ォトダイオードである場合には、波長が１．３μｍまた
は１．５５μｍの受信信号光を受光することができる。
れたＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳｉ膜との多層膜からなるフォ
トダイオード、Ｓｉ基板上に順次積層されたＳｉ1-y Ｇ
ｅy膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜からなるフォトダイオー
ドまたはＧａＡｓ基板上に積層されたＧｅ膜からなるフ
ォトダイオードである場合には、波長が１．３μｍまた
は１．５５μｍの受信信号光を受光することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００２４】図１はこの発明の第１の実施形態による送
受信光モジュールを示す。
受信光モジュールを示す。
【００２５】図１に示すように、この第１の実施形態に
よる送受信光モジュールにおいては、例えば入出力ライ
ンとしての高速ディジタル通信用マイクロストリップ線
路（図示せず）が形成されたセラミック基板１上にフォ
トダイオードＩＣ２がマウントされている。このフォト
ダイオードＩＣ２は、光信号検出用のフォトダイオード
ＰＤのほか、後述の半導体レーザー５の駆動回路や受信
増幅回路（図示せず）などが例えばＳｉ基板やＧａＡｓ
基板上にＩＣ化されたものである。
よる送受信光モジュールにおいては、例えば入出力ライ
ンとしての高速ディジタル通信用マイクロストリップ線
路（図示せず）が形成されたセラミック基板１上にフォ
トダイオードＩＣ２がマウントされている。このフォト
ダイオードＩＣ２は、光信号検出用のフォトダイオード
ＰＤのほか、後述の半導体レーザー５の駆動回路や受信
増幅回路（図示せず）などが例えばＳｉ基板やＧａＡｓ
基板上にＩＣ化されたものである。
【００２６】フォトダイオードＩＣ２上には、例えば光
学ガラスからなるマイクロプリズム３がフォトダイオー
ドＰＤを覆うようにマウントされているとともに、フォ
トダイオード４上に半導体レーザー５を載せたＬＯＰ
（Laser on Photodiode)チップがこのマイクロプリズム
３に隣接してマウントされている。この場合、マイクロ
プリズム３は、例えばエポキシ樹脂系接着剤やシリコー
ン樹脂系接着剤などによりフォトダイオードＩＣ２上に
接着されている。一方、ＬＯＰチップは、フォトダイオ
ードＩＣ２上に設けられた所定のダイパッド（図示せ
ず）上にフォトダイオード４をダイボンディングするこ
とによりマウントされている。フォトダイオード４は例
えばＳｉチップからなる。半導体レーザー５としては、
送信信号光の波長に応じたものが用いられ、例えばＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レーザーが用いられる。な
お、フォトダイオード４は、半導体レーザー５のリア側
の端面からの光出力をモニターし、それによってフロン
ト側の端面からの光出力を制御するためのものである。
このフォトダイオード４はまた、半導体レーザー５は通
常その接合が下側にくるようにマウントされることか
ら、この半導体レーザー５から出射されるレーザー光が
フォトダイオードＩＣ２の表面で反射されて雑音光とな
るのを防止するために、半導体レーザー５をフォトダイ
オードＩＣ２の表面から十分に高い所に位置させる役割
も有する。
学ガラスからなるマイクロプリズム３がフォトダイオー
ドＰＤを覆うようにマウントされているとともに、フォ
トダイオード４上に半導体レーザー５を載せたＬＯＰ
（Laser on Photodiode)チップがこのマイクロプリズム
３に隣接してマウントされている。この場合、マイクロ
プリズム３は、例えばエポキシ樹脂系接着剤やシリコー
ン樹脂系接着剤などによりフォトダイオードＩＣ２上に
接着されている。一方、ＬＯＰチップは、フォトダイオ
ードＩＣ２上に設けられた所定のダイパッド（図示せ
ず）上にフォトダイオード４をダイボンディングするこ
とによりマウントされている。フォトダイオード４は例
えばＳｉチップからなる。半導体レーザー５としては、
送信信号光の波長に応じたものが用いられ、例えばＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レーザーが用いられる。な
お、フォトダイオード４は、半導体レーザー５のリア側
の端面からの光出力をモニターし、それによってフロン
ト側の端面からの光出力を制御するためのものである。
このフォトダイオード４はまた、半導体レーザー５は通
常その接合が下側にくるようにマウントされることか
ら、この半導体レーザー５から出射されるレーザー光が
フォトダイオードＩＣ２の表面で反射されて雑音光とな
るのを防止するために、半導体レーザー５をフォトダイ
オードＩＣ２の表面から十分に高い所に位置させる役割
も有する。
【００２７】マイクロプリズム３は、その底面３ａに対
して所定角度、例えば４５°傾斜した反射面３ｂを有す
る。図示は省略するが、この反射面３ｂ上には、例えば
誘電体多層膜からなる反射率が例えば５０％程度のハー
フミラーが設けられている。また、このマイクロプリズ
ム３の上面３ｃおよび半導体レーザー５と反対側の端面
３ｄは光吸収膜６により覆われており、この光吸収膜６
により雑音光となる迷光を吸収することができるように
なっている。
して所定角度、例えば４５°傾斜した反射面３ｂを有す
る。図示は省略するが、この反射面３ｂ上には、例えば
誘電体多層膜からなる反射率が例えば５０％程度のハー
フミラーが設けられている。また、このマイクロプリズ
ム３の上面３ｃおよび半導体レーザー５と反対側の端面
３ｄは光吸収膜６により覆われており、この光吸収膜６
により雑音光となる迷光を吸収することができるように
なっている。
【００２８】符号７はパッケージを示す。このパッケー
ジ７により、フォトダイオードＩＣ２、マイクロプリズ
ム３およびＬＯＰチップが封止されている。このパッケ
ージ７としては、例えば、樹脂モールドパッケージ、セ
ラミックパッケージ、金属パッケージ、アクリル樹脂パ
ッケージなどを用いることができる。
ジ７により、フォトダイオードＩＣ２、マイクロプリズ
ム３およびＬＯＰチップが封止されている。このパッケ
ージ７としては、例えば、樹脂モールドパッケージ、セ
ラミックパッケージ、金属パッケージ、アクリル樹脂パ
ッケージなどを用いることができる。
【００２９】さらに、パッケージ７のうちマイクロプリ
ズム３の反射面３ｂの上方の部分には、送信信号光また
は受信信号光を集光するための集光レンズ８が設けられ
ている。
ズム３の反射面３ｂの上方の部分には、送信信号光また
は受信信号光を集光するための集光レンズ８が設けられ
ている。
【００３０】この第１の実施形態による送受信光モジュ
ールにおいては、集光レンズ８にその一端面が対向する
ように光ファイバー９がパッケージ７に接続されてい
る。
ールにおいては、集光レンズ８にその一端面が対向する
ように光ファイバー９がパッケージ７に接続されてい
る。
【００３１】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態による送受信光モジュールの動作について説明
する。
実施形態による送受信光モジュールの動作について説明
する。
【００３２】まず、送信時には、伝送する信号に応じて
半導体レーザー５を駆動することによりこの半導体レー
ザー５から信号光を出射させる。この信号光は、マイク
ロプリズム３の反射面３ｂ上のハーフミラーで反射さ
れ、集光レンズ８により集光された後、光ファイバー９
の一端面に入射し、この光ファイバー９を通って受信側
に送信される。なお、半導体レーザー５から出射された
信号光のうちマイクロプリズム３の反射面３ｂ上のハー
フミラーを透過してマイクロプリズム３の内部に進んだ
光は光吸収膜６に当たって吸収される。
半導体レーザー５を駆動することによりこの半導体レー
ザー５から信号光を出射させる。この信号光は、マイク
ロプリズム３の反射面３ｂ上のハーフミラーで反射さ
れ、集光レンズ８により集光された後、光ファイバー９
の一端面に入射し、この光ファイバー９を通って受信側
に送信される。なお、半導体レーザー５から出射された
信号光のうちマイクロプリズム３の反射面３ｂ上のハー
フミラーを透過してマイクロプリズム３の内部に進んだ
光は光吸収膜６に当たって吸収される。
【００３３】一方、受信時には、送信側から光ファイバ
ー９を通して送信された信号光がこの光ファイバー９の
一端面から出射される。この信号光は集光レンズ８によ
り集光された後、マイクロプリズム３の反射面３ｂ上の
ハーフミラーを透過してこのマイクロプリズム３の内部
に入り、フォトダイオードＰＤに入射して電気信号に変
換される。このとき、このフォトダイオードＰＤの表面
で反射された光は光吸収膜６に当たって吸収されること
により、雑音光とはならない。また、マイクロプリズム
３の反射面３ｂは光ファイバー９に対して４５°傾斜し
ているため、光ファイバー９への戻り光はほとんどな
い。
ー９を通して送信された信号光がこの光ファイバー９の
一端面から出射される。この信号光は集光レンズ８によ
り集光された後、マイクロプリズム３の反射面３ｂ上の
ハーフミラーを透過してこのマイクロプリズム３の内部
に入り、フォトダイオードＰＤに入射して電気信号に変
換される。このとき、このフォトダイオードＰＤの表面
で反射された光は光吸収膜６に当たって吸収されること
により、雑音光とはならない。また、マイクロプリズム
３の反射面３ｂは光ファイバー９に対して４５°傾斜し
ているため、光ファイバー９への戻り光はほとんどな
い。
【００３４】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、フォトダイオードＰＤが設けられたフォトダイオー
ドＩＣ２上に、マイクロプリズム３とともにフォトダイ
オード４および半導体レーザー５からなるＬＯＰチップ
が一体形成されている。これによって、この第１実施例
による送受信光モジュールは、ホログラムを用いた上述
の従来の送受信光モジュールに比べて、小型化が可能で
あり、耐環境性、耐経時変化、量産性などにも優れてい
る。また、雑音光となる迷光がほとんどないので、耐雑
音性にも優れている。
ば、フォトダイオードＰＤが設けられたフォトダイオー
ドＩＣ２上に、マイクロプリズム３とともにフォトダイ
オード４および半導体レーザー５からなるＬＯＰチップ
が一体形成されている。これによって、この第１実施例
による送受信光モジュールは、ホログラムを用いた上述
の従来の送受信光モジュールに比べて、小型化が可能で
あり、耐環境性、耐経時変化、量産性などにも優れてい
る。また、雑音光となる迷光がほとんどないので、耐雑
音性にも優れている。
【００３５】図２はこの発明の第２の実施形態による送
受信光モジュールを示す。この第２の実施形態による送
受信光モジュールは、１出力３入力型のものである。
受信光モジュールを示す。この第２の実施形態による送
受信光モジュールは、１出力３入力型のものである。
【００３６】図２に示すように、この第２の実施形態に
よる送受信光モジュールにおいては、フォトダイオード
ＩＣ２上に三つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２およ
びＰＤ３が設けられ、これらのフォトダイオードＰＤ
１、ＰＤ２およびＰＤ３を覆うようにマイクロプリズム
３が接着されてマウントされている。また、マイクロプ
リズム３のＬＯＰチップと反対側の端面３ｄには光吸収
膜６が設けられ、上面３ｃには全反射膜１０が設けられ
ている。この第２の実施形態による送受信光モジュール
の上記以外の構成は第１の実施形態による送受信光モジ
ュールと同様であるので、説明を省略する。
よる送受信光モジュールにおいては、フォトダイオード
ＩＣ２上に三つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２およ
びＰＤ３が設けられ、これらのフォトダイオードＰＤ
１、ＰＤ２およびＰＤ３を覆うようにマイクロプリズム
３が接着されてマウントされている。また、マイクロプ
リズム３のＬＯＰチップと反対側の端面３ｄには光吸収
膜６が設けられ、上面３ｃには全反射膜１０が設けられ
ている。この第２の実施形態による送受信光モジュール
の上記以外の構成は第１の実施形態による送受信光モジ
ュールと同様であるので、説明を省略する。
【００３７】この第２の実施形態による送受信光モジュ
ールにおいては、送信は、第１の実施形態による送受信
光モジュールの場合と同様に行う。一方、受信時には、
光ファイバー９の一端面から出射された信号光は集光レ
ンズ８により集光された後、マイクロプリズム３の反射
面３ｂ上のハーフミラーを透過してこのマイクロプリズ
ム３の内部に入り、フォトダイオードＰＤ１に入射す
る。この信号光はさらに、フォトダイオードＰＤ１の表
面で反射された後、全反射膜１０で反射されてフォトダ
イオードＰＤ２に入射する。このフォトダイオードＰＤ
２の表面で反射された信号光は全反射膜１０で反射さ
れ、フォトダイオードＰＤ３に入射する。すなわち、こ
の場合、三つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２および
ＰＤ３のそれぞれに入力となる信号光が入射するように
なっている。ここで、フォトダイオードＰＤ１上に反射
率が６６．６％のハーフミラーを設け、フォトダイオー
ドＰＤ２上に反射率が５０％のハーフミラーを設けるこ
とにより、これらのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２お
よびＰＤ３に入射する信号光の強度を同一とすることが
できる。したがって、これらのフォトダイオードＰＤ
１、ＰＤ２およびＰＤ３では、同一強度の信号光が同時
に検出される。なお、フォトダイオードＰＤ３の表面で
反射された信号光は、最終的には光吸収膜６に当たって
吸収される。
ールにおいては、送信は、第１の実施形態による送受信
光モジュールの場合と同様に行う。一方、受信時には、
光ファイバー９の一端面から出射された信号光は集光レ
ンズ８により集光された後、マイクロプリズム３の反射
面３ｂ上のハーフミラーを透過してこのマイクロプリズ
ム３の内部に入り、フォトダイオードＰＤ１に入射す
る。この信号光はさらに、フォトダイオードＰＤ１の表
面で反射された後、全反射膜１０で反射されてフォトダ
イオードＰＤ２に入射する。このフォトダイオードＰＤ
２の表面で反射された信号光は全反射膜１０で反射さ
れ、フォトダイオードＰＤ３に入射する。すなわち、こ
の場合、三つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２および
ＰＤ３のそれぞれに入力となる信号光が入射するように
なっている。ここで、フォトダイオードＰＤ１上に反射
率が６６．６％のハーフミラーを設け、フォトダイオー
ドＰＤ２上に反射率が５０％のハーフミラーを設けるこ
とにより、これらのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２お
よびＰＤ３に入射する信号光の強度を同一とすることが
できる。したがって、これらのフォトダイオードＰＤ
１、ＰＤ２およびＰＤ３では、同一強度の信号光が同時
に検出される。なお、フォトダイオードＰＤ３の表面で
反射された信号光は、最終的には光吸収膜６に当たって
吸収される。
【００３８】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様に、小型化が可能で耐環境性、耐経時変化、
耐雑音性、量産性などにも優れた送受信光モジュールを
実現することができる。
形態と同様に、小型化が可能で耐環境性、耐経時変化、
耐雑音性、量産性などにも優れた送受信光モジュールを
実現することができる。
【００３９】図３はこの発明の第３の実施形態による送
受信光モジュールを示す。
受信光モジュールを示す。
【００４０】図３に示すように、この第３の実施形態に
よる送受信光モジュールにおいては、フォトダイオード
ＩＣ２に二つのフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２が
設けられており、これらのフォトダイオードＰＤ１およ
びＰＤ２を覆うようにマイクロプリズム３が接着されて
マウントされている。マイクロプリズム３の上面３ｃお
よび端面３ｄが光吸収膜６により覆われていることは、
第１の実施形態と同様である。
よる送受信光モジュールにおいては、フォトダイオード
ＩＣ２に二つのフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２が
設けられており、これらのフォトダイオードＰＤ１およ
びＰＤ２を覆うようにマイクロプリズム３が接着されて
マウントされている。マイクロプリズム３の上面３ｃお
よび端面３ｄが光吸収膜６により覆われていることは、
第１の実施形態と同様である。
【００４１】この第３の実施形態においては、送受信用
の光ファイバー９に加えて、受信専用の光ファイバー１
１がパッケージ７に接続されている。この受信専用の光
ファイバー１１の一端面は、パッケージ７に取り付けら
れた集光レンズ１２を介してマイクロプリズム３の反射
面３ｂと対向している。
の光ファイバー９に加えて、受信専用の光ファイバー１
１がパッケージ７に接続されている。この受信専用の光
ファイバー１１の一端面は、パッケージ７に取り付けら
れた集光レンズ１２を介してマイクロプリズム３の反射
面３ｂと対向している。
【００４２】この第３の実施形態による送受信光モジュ
ールにおいては、送信は、第１の実施形態による送受信
光モジュールと同様に行う。一方、受信は、送受信用の
光ファイバー９を用いて行う方法と受信専用の光ファイ
バー１１を用いて行う方法とがある。前者の方法におい
ては、光ファイバー９の一端面から出射された信号光
は、集光レンズ８を介してマイクロプリズム３の反射面
３ｂ上のハーフミラーに入射し、これを透過してマイク
ロプリズム３の内部に入った後、フォトダイオードＰＤ
１に入射して電気信号に変換される。この受信方法は、
第１の実施形態による送受信光モジュールと同様であ
る。一方、後者の方法においては、光ファイバー１１の
一端面から出射された信号光は、集光レンズ１２を介し
てマイクロプリズム３の反射面３ｂ上のハーフミラーに
入射し、これを透過してこのマイクロプリズム３の内部
に入った後、フォトダイオードＰＤ２に入射して電気信
号に変換される。
ールにおいては、送信は、第１の実施形態による送受信
光モジュールと同様に行う。一方、受信は、送受信用の
光ファイバー９を用いて行う方法と受信専用の光ファイ
バー１１を用いて行う方法とがある。前者の方法におい
ては、光ファイバー９の一端面から出射された信号光
は、集光レンズ８を介してマイクロプリズム３の反射面
３ｂ上のハーフミラーに入射し、これを透過してマイク
ロプリズム３の内部に入った後、フォトダイオードＰＤ
１に入射して電気信号に変換される。この受信方法は、
第１の実施形態による送受信光モジュールと同様であ
る。一方、後者の方法においては、光ファイバー１１の
一端面から出射された信号光は、集光レンズ１２を介し
てマイクロプリズム３の反射面３ｂ上のハーフミラーに
入射し、これを透過してこのマイクロプリズム３の内部
に入った後、フォトダイオードＰＤ２に入射して電気信
号に変換される。
【００４３】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な種々の利点に加えて、次のような利点をも
得ることができる。すなわち、この第３の実施形態にお
いては、送受信用の光ファイバー９に加えて受信専用の
光ファイバー１１が設けられていることにより、この受
信専用の光ファイバー１１を用いて、大量の情報を高速
で受信することができる。
形態と同様な種々の利点に加えて、次のような利点をも
得ることができる。すなわち、この第３の実施形態にお
いては、送受信用の光ファイバー９に加えて受信専用の
光ファイバー１１が設けられていることにより、この受
信専用の光ファイバー１１を用いて、大量の情報を高速
で受信することができる。
【００４４】次に、この発明の第４の実施形態について
説明する。この第４の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造の一例について説明する。
説明する。この第４の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造の一例について説明する。
【００４５】図４はこの第４の実施形態によるフォトダ
イオードを示す。
イオードを示す。
【００４６】図４に示すように、この第４の実施形態に
よるフォトダイオードにおいては、Ｓｉ基板からなるフ
ォトダイオードＩＣ２の受光領域上に、Ｓｉ0.7 Ｇｅ
0.3 膜２１ａとＳｉ膜２１ｂとを交互に積層したＳｉ
0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１が設けられている。この
Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１は、例えば分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）法により成膜され、好適には例え
ば５００〜５５０℃程度の低温でのＭＢＥ法により成膜
される。
よるフォトダイオードにおいては、Ｓｉ基板からなるフ
ォトダイオードＩＣ２の受光領域上に、Ｓｉ0.7 Ｇｅ
0.3 膜２１ａとＳｉ膜２１ｂとを交互に積層したＳｉ
0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１が設けられている。この
Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１は、例えば分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）法により成膜され、好適には例え
ば５００〜５５０℃程度の低温でのＭＢＥ法により成膜
される。
【００４７】この場合、Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａは、
フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板およびＳｉ
膜２１ｂと格子整合しないことから、この格子不整合に
よりＳｉ基板とＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａとの界面また
はＳｉ膜２２とＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａとの界面に転
位が導入されるのを防止するため、このＳｉ0.7 Ｇｅ
0.3 膜２１ａの厚さはその臨界膜厚以下に選ばれる。こ
のＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａの臨界膜厚は、上述のよう
な低温ＭＢＥ法により成膜を行う場合には、１００ｎｍ
程度である。また、この場合、Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１
ａが光吸収層となるが、フォトダイオードの受光効率を
実用上十分に高くするためには、Ｓｉ0.7Ｇｅ0.3 ／Ｓ
ｉ多層膜２１のすべてのＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａの合
計の厚さを十分に大きくする必要がある。具体的には、
このＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１におけるＳｉ
0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａを例えば１０層とし、Ｓｉ0.7 Ｇ
ｅ0.3膜２１ａの合計の厚さを１０００ｎｍ程度とす
る。
フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板およびＳｉ
膜２１ｂと格子整合しないことから、この格子不整合に
よりＳｉ基板とＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａとの界面また
はＳｉ膜２２とＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａとの界面に転
位が導入されるのを防止するため、このＳｉ0.7 Ｇｅ
0.3 膜２１ａの厚さはその臨界膜厚以下に選ばれる。こ
のＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａの臨界膜厚は、上述のよう
な低温ＭＢＥ法により成膜を行う場合には、１００ｎｍ
程度である。また、この場合、Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１
ａが光吸収層となるが、フォトダイオードの受光効率を
実用上十分に高くするためには、Ｓｉ0.7Ｇｅ0.3 ／Ｓ
ｉ多層膜２１のすべてのＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａの合
計の厚さを十分に大きくする必要がある。具体的には、
このＳｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１におけるＳｉ
0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ａを例えば１０層とし、Ｓｉ0.7 Ｇ
ｅ0.3膜２１ａの合計の厚さを１０００ｎｍ程度とす
る。
【００４８】この第４の実施形態によるフォトダイオー
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．３μｍの受
信信号光を受光する場合を考える。この場合、フォトダ
イオードＩＣ２をＳｉ基板により構成し、このＳｉ基板
の一部によりフォトダイオードを構成しても、Ｓｉのバ
ンドギャップが１．３μｍの波長に対して大きいことに
より、このＳｉからなるフォトダイオードで波長１．３
μｍの受信信号光を受光することはできない。これに対
し、この第４の実施形態においては、フォトダイオード
ＩＣ２を構成するＳｉ基板上に上述のように積層された
Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１のＳｉ0.7 Ｇｅ0.3
膜２１ａは、そのバンドギャップがフォトダイオードＩ
Ｃ２を構成するＳｉ基板のバンドギャップよりも小さ
く、波長１．３μｍの光に対して光吸収層となるため、
波長１．３μｍの受信信号光を受光することができる。
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．３μｍの受
信信号光を受光する場合を考える。この場合、フォトダ
イオードＩＣ２をＳｉ基板により構成し、このＳｉ基板
の一部によりフォトダイオードを構成しても、Ｓｉのバ
ンドギャップが１．３μｍの波長に対して大きいことに
より、このＳｉからなるフォトダイオードで波長１．３
μｍの受信信号光を受光することはできない。これに対
し、この第４の実施形態においては、フォトダイオード
ＩＣ２を構成するＳｉ基板上に上述のように積層された
Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜２１のＳｉ0.7 Ｇｅ0.3
膜２１ａは、そのバンドギャップがフォトダイオードＩ
Ｃ２を構成するＳｉ基板のバンドギャップよりも小さ
く、波長１．３μｍの光に対して光吸収層となるため、
波長１．３μｍの受信信号光を受光することができる。
【００４９】次に、この発明の第５の実施形態について
説明する。この第５の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造の他の例について説明する。
説明する。この第５の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造の他の例について説明する。
【００５０】図５はこの第５の実施形態によるフォトダ
イオードを示す。
イオードを示す。
【００５１】図５に示すように、この第５の実施形態に
よるフォトダイオードにおいては、Ｓｉ基板からなるフ
ォトダイオードＩＣ２の受光領域上にＳｉ1-y Ｇｅy 膜
２２およびＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３が順次積層されてい
る。これらのＳｉ1-y Ｇｅy膜２２およびＳｉ0.2 Ｇｅ
0.8 膜２３は、例えばＭＢＥ法により成膜され、好適に
は例えば５００〜５５０℃程度の低温でのＭＢＥ法によ
り成膜される。
よるフォトダイオードにおいては、Ｓｉ基板からなるフ
ォトダイオードＩＣ２の受光領域上にＳｉ1-y Ｇｅy 膜
２２およびＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３が順次積層されてい
る。これらのＳｉ1-y Ｇｅy膜２２およびＳｉ0.2 Ｇｅ
0.8 膜２３は、例えばＭＢＥ法により成膜され、好適に
は例えば５００〜５５０℃程度の低温でのＭＢＥ法によ
り成膜される。
【００５２】この場合、Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜２２はいわゆ
るグレーディッド層であり、そのＧｅ組成比ｙの値は、
フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板とこのＳｉ
1-yＧｅy 膜２２との界面における０から、Ｓｉ0.2 Ｇ
ｅ0.8 膜２３とこのＳｉ1-yＧｅy 膜２２との界面にお
ける０．８まで、単調に（例えば直線的に）増加してい
る。ここで、フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基
板との界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２のｙの値は０
であるため、この界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy膜２２は
Ｓｉ膜となり、したがってこの界面においてはＳｉ1-y
Ｇｅy 膜２２はＳｉ基板と格子整合している。また、Ｓ
ｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３との界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy
膜２２のｙの値は０．８であるため、この界面における
Ｓｉ1-yＧｅy 膜２２はＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜となり、し
たがってこの界面においてはＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２はＳ
ｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３と格子整合している。
るグレーディッド層であり、そのＧｅ組成比ｙの値は、
フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板とこのＳｉ
1-yＧｅy 膜２２との界面における０から、Ｓｉ0.2 Ｇ
ｅ0.8 膜２３とこのＳｉ1-yＧｅy 膜２２との界面にお
ける０．８まで、単調に（例えば直線的に）増加してい
る。ここで、フォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基
板との界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２のｙの値は０
であるため、この界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy膜２２は
Ｓｉ膜となり、したがってこの界面においてはＳｉ1-y
Ｇｅy 膜２２はＳｉ基板と格子整合している。また、Ｓ
ｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３との界面におけるＳｉ1-y Ｇｅy
膜２２のｙの値は０．８であるため、この界面における
Ｓｉ1-yＧｅy 膜２２はＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜となり、し
たがってこの界面においてはＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２はＳ
ｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３と格子整合している。
【００５３】この第５の実施形態において、グレーディ
ッド層であるＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２のうちのフォトダイ
オードＩＣ２を構成するＳｉ基板との界面近傍の部分に
は、通常、転位２４が発生する。これに対し、上述のよ
うにＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３とＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２と
は格子整合していることから、このＳｉ0.2 Ｇｅ0.8膜
２３には格子不整合による転位が導入されない。そこ
で、この転位がなく結晶性の良好なＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜
２３が光吸収層として用いられる。このＳｉ0.2Ｇｅ
0.8 膜２３は、転位の導入を防止するための臨界膜厚に
よる厚さの制限がないため、その厚さを自由に選ぶこと
ができる。このＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３の厚さは、フォ
トダイオードの受光効率を十分に高くすることができる
厚さ、具体的には例えば１０００ｎｍ程度に選ばれる。
ッド層であるＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２のうちのフォトダイ
オードＩＣ２を構成するＳｉ基板との界面近傍の部分に
は、通常、転位２４が発生する。これに対し、上述のよ
うにＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３とＳｉ1-y Ｇｅy 膜２２と
は格子整合していることから、このＳｉ0.2 Ｇｅ0.8膜
２３には格子不整合による転位が導入されない。そこ
で、この転位がなく結晶性の良好なＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜
２３が光吸収層として用いられる。このＳｉ0.2Ｇｅ
0.8 膜２３は、転位の導入を防止するための臨界膜厚に
よる厚さの制限がないため、その厚さを自由に選ぶこと
ができる。このＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３の厚さは、フォ
トダイオードの受光効率を十分に高くすることができる
厚さ、具体的には例えば１０００ｎｍ程度に選ばれる。
【００５４】この第５の実施形態によるフォトダイオー
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．５５μｍの
受信信号光を受光する場合を考える。この場合、第４の
実施形態において述べたと同様に、フォトダイオードＩ
Ｃ２をＳｉ基板により構成し、このＳｉ基板の一部によ
りフォトダイオードを構成しても、Ｓｉのバンドギャッ
プが１．５５μｍの波長に対して大きいことにより、こ
のＳｉからなるフォトダイオードで波長１．５５μｍの
受信信号光を受光することはできない。これに対し、こ
の第５の実施形態においては、フォトダイオードＩＣ２
を構成するＳｉ基板上にＳｉ1-y Ｇｅy膜２２を介して
積層されたＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３は、そのバンドギャ
ップがフォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板のバ
ンドギャップよりも小さく、波長１．５５μｍの光に対
して光吸収層となるため、波長１．５５μｍの受信信号
光を受光することができる。
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．５５μｍの
受信信号光を受光する場合を考える。この場合、第４の
実施形態において述べたと同様に、フォトダイオードＩ
Ｃ２をＳｉ基板により構成し、このＳｉ基板の一部によ
りフォトダイオードを構成しても、Ｓｉのバンドギャッ
プが１．５５μｍの波長に対して大きいことにより、こ
のＳｉからなるフォトダイオードで波長１．５５μｍの
受信信号光を受光することはできない。これに対し、こ
の第５の実施形態においては、フォトダイオードＩＣ２
を構成するＳｉ基板上にＳｉ1-y Ｇｅy膜２２を介して
積層されたＳｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３は、そのバンドギャ
ップがフォトダイオードＩＣ２を構成するＳｉ基板のバ
ンドギャップよりも小さく、波長１．５５μｍの光に対
して光吸収層となるため、波長１．５５μｍの受信信号
光を受光することができる。
【００５５】次に、この発明の第６の実施形態について
説明する。この第６の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造のさらに他の例について説明する。
説明する。この第６の実施形態においては、第１、第２
および第３の実施形態による送受信光モジュールにおけ
るフォトダイオードＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３
の具体的な構造のさらに他の例について説明する。
【００５６】図６はこの第６の実施形態によるフォトダ
イオードを示す。
イオードを示す。
【００５７】図６に示すように、この第６の実施形態に
よるフォトダイオードにおいては、ＧａＡｓ基板からな
るフォトダイオードＩＣ２の受光領域上にＧｅ膜２５お
よびＧａＡｓキャップ層２６が順次積層されている。こ
の場合、Ｇｅ膜２５が光吸収層として用いられる。ま
た、ＧａＡｓキャップ層２６は、Ｇｅ膜２５におけるキ
ャリアの表面再結合を抑え、受光効率を高くするための
ものである。
よるフォトダイオードにおいては、ＧａＡｓ基板からな
るフォトダイオードＩＣ２の受光領域上にＧｅ膜２５お
よびＧａＡｓキャップ層２６が順次積層されている。こ
の場合、Ｇｅ膜２５が光吸収層として用いられる。ま
た、ＧａＡｓキャップ層２６は、Ｇｅ膜２５におけるキ
ャリアの表面再結合を抑え、受光効率を高くするための
ものである。
【００５８】この第６の実施形態において、Ｇｅ膜２５
およびＧａＡｓキャップ層２６は、例えばＭＢＥ法によ
り成膜され、好適には例えば５００〜５５０℃程度の低
温でのＭＢＥ法により成膜される。ここで、ＧａＡｓと
Ｇｅとは格子定数がほとんど一致しており、また、それ
ぞれの熱膨張係数が広い温度範囲において極めて近い値
を有するため、Ｇｅ膜２５およびＧａＡｓキャップ層２
６の結晶性は良好なものとすることができる。なお、Ｇ
ａＡｓ基板上にＧｅ膜を成長させる場合、成長中にＧａ
Ａｓ基板中のＧａとＧｅとが相互拡散し、Ｇｅ膜がｐ型
化する現象が知られているが、この現象は、上述のよう
に成膜を低温ＭＢＥ法により行うことにより抑えること
ができる。
およびＧａＡｓキャップ層２６は、例えばＭＢＥ法によ
り成膜され、好適には例えば５００〜５５０℃程度の低
温でのＭＢＥ法により成膜される。ここで、ＧａＡｓと
Ｇｅとは格子定数がほとんど一致しており、また、それ
ぞれの熱膨張係数が広い温度範囲において極めて近い値
を有するため、Ｇｅ膜２５およびＧａＡｓキャップ層２
６の結晶性は良好なものとすることができる。なお、Ｇ
ａＡｓ基板上にＧｅ膜を成長させる場合、成長中にＧａ
Ａｓ基板中のＧａとＧｅとが相互拡散し、Ｇｅ膜がｐ型
化する現象が知られているが、この現象は、上述のよう
に成膜を低温ＭＢＥ法により行うことにより抑えること
ができる。
【００５９】この第６の実施形態によるフォトダイオー
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．３μｍまた
は１．５５μｍの受信信号光を受光する場合を考える。
この場合、フォトダイオードＩＣ２をＧａＡｓ基板によ
り構成し、このＧａＡｓ基板の一部によりフォトダイオ
ードを構成しても、ＧａＡｓのバンドギャップが１．３
μｍまたは１．５５μｍの波長に対して大きいことによ
り、このＧａＡｓからなるフォトダイオードで波長１．
３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光すること
はできない。これに対し、この第６の実施形態において
は、フォトダイオードＩＣ２を構成するＧａＡｓ基板上
に積層されたＧｅ膜２４は、そのバンドギャップがフォ
トダイオードＩＣ２を構成するＧａＡｓ基板のバンドギ
ャップよりも小さいため、波長１．３μｍまたは１．５
５μｍの光に対して光吸収層となり、したがって波長
１．３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光する
ことができる。
ドによれば、次のような利点が得られる。すなわち、い
ま、光通信（幹線系）に用いられる波長１．３μｍまた
は１．５５μｍの受信信号光を受光する場合を考える。
この場合、フォトダイオードＩＣ２をＧａＡｓ基板によ
り構成し、このＧａＡｓ基板の一部によりフォトダイオ
ードを構成しても、ＧａＡｓのバンドギャップが１．３
μｍまたは１．５５μｍの波長に対して大きいことによ
り、このＧａＡｓからなるフォトダイオードで波長１．
３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光すること
はできない。これに対し、この第６の実施形態において
は、フォトダイオードＩＣ２を構成するＧａＡｓ基板上
に積層されたＧｅ膜２４は、そのバンドギャップがフォ
トダイオードＩＣ２を構成するＧａＡｓ基板のバンドギ
ャップよりも小さいため、波長１．３μｍまたは１．５
５μｍの光に対して光吸収層となり、したがって波長
１．３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光する
ことができる。
【００６０】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００６１】例えば、上述の実施形態において用いた数
値や材料は例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値
や材料を用いてもよい。
値や材料は例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値
や材料を用いてもよい。
【００６２】また、上述の第３の実施形態においては、
フォトダイオードＩＣ２上に３個のフォトダイオードＰ
Ｄ１、ＰＤ２およびＰＤ３を設けているが、このフォト
ダイオードは出力の取り出し数に応じて４個以上設けて
もよい。
フォトダイオードＩＣ２上に３個のフォトダイオードＰ
Ｄ１、ＰＤ２およびＰＤ３を設けているが、このフォト
ダイオードは出力の取り出し数に応じて４個以上設けて
もよい。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基体上にプリズムとともに発光素子および受光素子
が一体形成されていることにより、小型化が可能で耐環
境性、耐経時変化、耐雑音性、量産性などにも優れた送
受信光モジュールを実現することができる。
ば、基体上にプリズムとともに発光素子および受光素子
が一体形成されていることにより、小型化が可能で耐環
境性、耐経時変化、耐雑音性、量産性などにも優れた送
受信光モジュールを実現することができる。
【００６４】また、基体としてＳｉ基板やＧａＡｓ基板
を用いる場合においても、光通信に用いられる波長１．
３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光すること
ができる。
を用いる場合においても、光通信に用いられる波長１．
３μｍまたは１．５５μｍの受信信号光を受光すること
ができる。
【図１】この発明の第１の実施形態による送受信光モジ
ュールを示す略線図である。
ュールを示す略線図である。
【図２】この発明の第２の実施形態による送受信光モジ
ュールを示す略線図である。
ュールを示す略線図である。
【図３】この発明の第３の実施形態による送受信光モジ
ュールを示す略線図である。
ュールを示す略線図である。
【図４】この発明の第４の実施形態によるフォトダイオ
ードを示す断面図である。
ードを示す断面図である。
【図５】この発明の第５の実施形態によるフォトダイオ
ードを示す断面図である。
ードを示す断面図である。
【図６】この発明の第６の実施形態によるフォトダイオ
ードを示す断面図である。
ードを示す断面図である。
【図７】従来の送受信光モジュールを示す略線図であ
る。
る。
１ セラミック基板 ２ フォトダイオードＩＣ ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ フォトダイオード ３ マイクロプリズム ４ フォトダイオード ５ 半導体レーザー ６ 光吸収膜 ７ パッケージ ８、１２ 集光レンズ ９、１１ 光ファイバー １０ 全反射膜 ２１ Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 ／Ｓｉ多層膜 ２１ａ Ｓｉ0.7 Ｇｅ0.3 膜２１ ２１ｂ Ｓｉ膜 ２２ Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜 ２３ Ｓｉ0.2 Ｇｅ0.8 膜２３ ２５ Ｇｅ膜 ２６ ＧａＡｓキャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/24 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｇ
Claims (20)
- 【請求項１】 基体と、 上記基体上に設けられた発光素子および受光素子と、 上記受光素子上に設けられたプリズムと、 送信信号光または受信信号光を集光するための集光レン
ズとを有し、 上記集光レンズにその一端面が対向するように送受信用
の光伝送線路が接続されることを特徴とする送受信光モ
ジュール。 - 【請求項２】 上記プリズムは、上記発光素子から出射
される送信信号光を上記光伝送線路の上記一端面に入射
させるとともに、上記光伝送線路の上記一端面から出射
される受信信号光を上記受光素子に入射させるために用
いられることを特徴とする請求項１記載の送受信光モジ
ュール。 - 【請求項３】 上記基体は高周波伝送線路を有する別の
基体上に設けられていることを特徴とする請求項１記載
の送受信光モジュール。 - 【請求項４】 上記基体、上記発光素子、上記受光素子
および上記プリズムはパッケージにより封止され、上記
集光レンズは上記パッケージに取り付けられていること
を特徴とする請求項３記載の送受信光モジュール。 - 【請求項５】 上記基体は半導体基板であり、上記受光
素子は上記半導体基板上に設けられたフォトダイオード
であることを特徴とする請求項１記載の送受信光モジュ
ール。 - 【請求項６】 上記基体は半導体基板であり、上記受光
素子は上記半導体基板上に積層された上記半導体基板の
バンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する半
導体膜からなるフォトダイオードであることを特徴とす
る請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項７】 上記基体はＳｉ基板であり、上記受光素
子は上記Ｓｉ基板上に積層されたＳｉ1-x Ｇｅx 膜とＳ
ｉ膜との多層膜からなるフォトダイオードであることを
特徴とする請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項８】 上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜の厚さは臨界膜厚
以下であることを特徴とする請求項７記載の送受信光モ
ジュール。 - 【請求項９】 上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜において０．３≦
ｘ≦０．７であることを特徴とする請求項７記載の送受
信光モジュール。 - 【請求項１０】 上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜においてｘ＝
０．３であることを特徴とする請求項７記載の送受信光
モジュール。 - 【請求項１１】 上記基体はＳｉ基板であり、上記受光
素子は上記Ｓｉ基板上に順次積層されたＳｉ1-y Ｇｅy
膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜からなるフォトダイオードで
あり、上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜において０．３≦ｘ≦１で
あり、かつ、上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜におけるｙの値は上
記Ｓｉ基板と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との界面における０
から上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面におけるｘまで単調に増加していることを特徴とす
る請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１２】 上記基体はＳｉ基板であり、上記受光
素子は上記Ｓｉ基板上に順次積層されたＳｉ1-y Ｇｅy
膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜からなるフォトダイオードで
あり、上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜において０．６≦ｘ≦１で
あり、かつ、上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜におけるｙの値は上
記Ｓｉ基板と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との界面における０
から上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との
界面におけるｘまで単調に増加していることを特徴とす
る請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１３】 上記基体はＳｉ基板であり、上記受光
素子は上記Ｓｉ基板上に順次積層されたＳｉ1-y Ｇｅy
膜およびＳｉ1-x Ｇｅx 膜からなるフォトダイオードで
あり、上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜においてｘ＝０．８であ
り、かつ、上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜におけるｙの値は上記
Ｓｉ基板と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との界面における０か
ら上記Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜と上記Ｓｉ1-y Ｇｅy 膜との界
面におけるｘまで単調に増加していることを特徴とする
請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１４】 上記基体はＧａＡｓ基板であり、上記
受光素子は上記ＧａＡｓ基板上に積層されたＧｅ膜から
なるフォトダイオードであることを特徴とする請求項１
記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１５】 上記Ｇｅ膜上にはＧａＡｓからなるキ
ャップ層が設けられていることを特徴とする請求項１４
記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１６】 上記発光素子は半導体レーザーである
ことを特徴とする請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１７】 上記光伝送線路は光ファイバーである
ことを特徴とする請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項１８】 上記基体上に一つの上記受光素子が設
けられていることを特徴とする請求項１記載の送受信光
モジュール。 - 【請求項１９】 上記基体上に複数の上記受光素子が設
けられ、これらの複数の上記受光素子にそれぞれ受信信
号光が入射するように構成されていることを特徴とする
請求項１記載の送受信光モジュール。 - 【請求項２０】 受信専用の光伝送線路がさらに接続さ
れることを特徴とする請求項１記載の送受信光モジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7348836A JPH08234063A (ja) | 1994-12-19 | 1995-12-19 | 送受信光モジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-334382 | 1994-12-19 | ||
| JP33438294 | 1994-12-19 | ||
| JP7348836A JPH08234063A (ja) | 1994-12-19 | 1995-12-19 | 送受信光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08234063A true JPH08234063A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=26574828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348836A Pending JPH08234063A (ja) | 1994-12-19 | 1995-12-19 | 送受信光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08234063A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11261533A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Sony Corp | 光送受信装置 |
| WO2001084751A1 (fr) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Sony Corporation | Procede et appareil de communication optique |
| JP2003209268A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| JP2003264298A (ja) * | 2002-03-07 | 2003-09-19 | Rohm Co Ltd | 光半導体装置およびその製造方法 |
| US7101089B2 (en) | 2001-07-23 | 2006-09-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Jack module for optical transmission and plug-and-jack type optical transmission apparatus |
| WO2006105030A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Intel Corporation | Integrated optical detector in semiconductor reflector |
| US7306378B2 (en) | 2004-05-06 | 2007-12-11 | Intel Corporation | Method and apparatus providing an electrical-optical coupler |
| JP2008258628A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Amtran Technology Co Ltd | 光電素子パッケージ |
| CN102213803A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 三菱电机株式会社 | 光半导体元件模块 |
| JP2013110138A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光モジュール |
| US11670733B2 (en) | 2020-09-14 | 2023-06-06 | Nichia Corporation | Light emitting device |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7348836A patent/JPH08234063A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11261533A (ja) * | 1998-03-13 | 1999-09-24 | Sony Corp | 光送受信装置 |
| WO2001084751A1 (fr) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Sony Corporation | Procede et appareil de communication optique |
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| CN1297087C (zh) * | 2000-04-28 | 2007-01-24 | 索尼公司 | 光通信装置及通信方法 |
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| WO2006105030A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Intel Corporation | Integrated optical detector in semiconductor reflector |
| US7782921B2 (en) | 2005-03-28 | 2010-08-24 | Intel Corporation | Integrated optical detector in semiconductor reflector |
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| JP2013110138A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光モジュール |
| US11670733B2 (en) | 2020-09-14 | 2023-06-06 | Nichia Corporation | Light emitting device |
| US12068427B2 (en) | 2020-09-14 | 2024-08-20 | Nichia Corporation | Light emitting device |
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