JPH1082922A - 光集積トランシーバ用検知器 - Google Patents

光集積トランシーバ用検知器

Info

Publication number
JPH1082922A
JPH1082922A JP9222380A JP22238097A JPH1082922A JP H1082922 A JPH1082922 A JP H1082922A JP 9222380 A JP9222380 A JP 9222380A JP 22238097 A JP22238097 A JP 22238097A JP H1082922 A JPH1082922 A JP H1082922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
section
laser
layer
detector
layers
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
Application number
JP9222380A
Other languages
English (en)
Inventor
Ben-Michael Raphael
ベン−マイケル ラファエル
Colen Eugeel
コレン ウジール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia of America Corp
Original Assignee
Lucent Technologies Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lucent Technologies Inc filed Critical Lucent Technologies Inc
Publication of JPH1082922A publication Critical patent/JPH1082922A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0262Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S2301/00Functional characteristics
    • H01S2301/18Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34306Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3434Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer comprising at least both As and P as V-compounds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光集積トランシーバ用検知器を提供する。 【解決手段】 集積発光デバイスにはレーザ部と検知器
部があり、インライン導波路に沿って集積された活性層
がある。検知器部はまた活性層に隣接してバルク層を有
し、活性層より低いバンドギャップエネルギーを有す
る。活性層はMQW層で導波路は2つの4元素層であ
る。本デバイスの送受信は粗末な動作モードで行い、ピ
ンポン光データリンク用トランシーバとして使用され
る。デバイスはまたビーム拡張器を有し、レーザと検知
器とビーム拡張器は単一のインライン導波路に沿ってフ
ァブリーペロットキャビティ内に配置される。レーザ波
長は1.3μmで、付加の1.4μmのバルク4元素層
はレーザ波長の±33nmのスペクトル応答範囲を提供
するため、過酷な温度環境でも良好な応答性を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光デバイスに関
し、特に、光ファイバデータリンク用光集積トランシー
バに関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバによるデータ通信において
は、シングルモードファイバを家庭に配線するために
は、廉価の光データリンクの開発が期待されている。
1.3μm波長を使用したローカルループ通信システム
のコストを低減するために、このシステムにある送信器
と受信器はある程度粗末な状態で動作する。さらにコス
トを削減しようとすると、送信器には所望の1.3μm
のレーザ波長を中心とした±10nmの広いスペクトル
の範囲で動作するファブリ−ペロットキャビティレーザ
を使用する。
【0003】粗末な動作状態とは、システムの異なる送
信器(及び受信器)は異なる温度で動作することであ
る。送信器のレーザ波長は温度に依存するので、このよ
うなシステムにある異なる送信器は若干異なるレーザ波
長で送信する可能性がある。システムを効率的に動作さ
せるためには、受信器はこのレーザ波長を中心にして広
いスペクトル範囲で応答しなければならない。レーザ波
長の温度依存性は約6A/℃(A:オングストローム)
となる場合、受信器はこのレーザ波長を中心にして±3
5nmの範囲で応答しなければならない。
【0004】ピンポンリンクと称されるデータ通信の提
案がこのような構成の1つである。そこで、送信と受信
は時間分割多重方式(TDM)による異なる時間スロッ
トで単一のファイバで行われる。このシステムで動作す
るトランシーバを実現する方法の1つとしてはバルクレ
ーザを使用することである。そこで、トランシーバは一
部の時間で検知器として機能する。この構成の詳細につ
いては、H. Terui etal., "Optical module with a sil
ica-based planar circuit for fiber-opticsubscriber
system"(Phot. Tech. Lett., vol.4, pp.660-662(199
2))とS.L. Woodward et al., "A full duplex optical
data link using lasers as tranceivers"(Phot. Tech.
Lett., vol.7, pp.1060-1062, 9/19/95)を参照するこ
と。レーザをトランシーバとして使用することは以下の
利点がある。まず、廉価な粗末なレーザは市販されてい
る。また、レーザを受信器として使用すると、個別のフ
ァイバ及び光学スプリッタの後に必要な個別の受信器を
不要とする。バルクレーザを使用することにより、多重
量子井戸(MQW)レーザの代わりに、極性に依存しな
い検知が可能となる。
【0005】前述したトランシーバの実現方法において
は、バルクレーザを使用しても、その応答性は低コスト
(例えば、粗末な)構成に要求される非常に広いスペク
トルの応答性よりも狭い問題点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、低コストレーザを用いながら広いスペクトルの応答
性を有するトランシーバを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明はレーザ部と検知器部(104)を含んだ集
積発光デバイスを提供する。レーザ部と検知器部(10
4)はインライン導波路(108)に沿って集積された
活性層を有する。検知器部(104)はさらに活性層に
隣接してバルク層を有し、このバルク層は活性層のバン
ドギャップエネルギーより低いバンドギャップエネルギ
ーを有する。
【0008】本発明の他の実施例においては、集積発光
デバイスのレーザ部と検知器部104には、二層の4元
素層(quaternary layer)からなるインライン導波路10
8に沿って集積された多重量子井戸(MQW)層を含
む。検知器部104はさらにバルクの4元素層を有し、
バルクレーザはMQWレーザのバンドギャップエネルギ
ーより低いバンドキャップエネルギーを有する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は例えば、1.3μm波長
範囲において動作する集積発光トランシーバに関する。
このトランシーバは、低コストのローカルロープ応用に
利用できる粗末な構成において動作するときに、十分広
いスペクトル応答性を有する。
【0010】図1は、本発明の一実施例によるトランシ
ーバ100の構造を示す。トランシーバ100は1.3
μmの波長範囲で動作するシングルインライン導波路デ
バイスであり、ゲイン部(レーザ)と検知器とビーム拡
張器はともに集積される。この3つの部分は下部の導波
路に沿ってレーザのファブリ−ペロットキャビティ内に
集積される。
【0011】検知器は1.4μm波長のバルクの4元素
層を有して、広いスペクトルの応答性を実現する。ゲイ
ンと検知器部は多重量子井戸層により提供される高いゲ
インの使用、及び検知器部にあるバルク層の極性非依存
応答により提供される特性により最適化される。トラン
シーバ100はレーザとして動作するときに顕著な機能
劣化を有さない。
【0012】ビーム拡張器の目的はトランシーバ100
のパッケージの製造コストを低減するためである。ビー
ム拡張器を使用すると、劈開(平面)のシングルモード
ファイバへの接続が良好に行われるので、レンズ付きフ
ァイバが不要となる。これについてのさらなる詳細な説
明は、R. Ben-Michael et al., "InP-based multiplequ
antum well lasers with an integrated tapered beem
expander waveguide"(IEEE Phot. Tech. Lett., vol.1
6, pp.1412-1414(1994))と、U. Koren et al.,"Electro
absorption modulator with passive waveguide spotsi
ze converters"(Electron. Lett., vol.30, pp.1852-18
53(1994))を参照すること。さらに、ビーム拡張器の出
力への劈開ファイバの許容配置誤差は、受動配置または
ハイブリッド集積スキームの使用が可能であれば、顕著
に強化されて、トランシーバ100のパッケージの製造
コストをさらに低減することができる。これについての
さらなる詳細な説明は、Y. Yamada et al., "A hybrid
integrated optical WDM transmitter receiver module
for optical subscriber system utilizing a planar
lightwave circuit platform,"(Post Deadline Proc. O
pt. Fiber Commun.Conf.(OFC'95), San Diego, CA, Fe
b. 1995, paper PD-16)と、Y. Yamada, "Silica based
optical waveguide on terraced silicon substrate as
hybrid integration platform,"(Electron. Lett., vo
l.29, pp.444-446(1993))を参照すること。
【0013】設計と製造 図1において、トランシーバ100はレーザ102と検
知器104とビーム拡張器の3つの部分からなり、それ
らは下部のバックボーン導波路108に沿って集積され
る。導波路108はバンドギャップλp=〜1.1μm
(〜1.1Q)となる2層のInGaAsPの4元素層
を含み、この2層はInPのエッチングストップ分離層
により分離される。下部導波路層の厚さは〜800Aと
なり、上部導波路層の厚さは〜1400Aとなる。
【0014】トランシーバ100のゲイン部はレーザ部
とも称される。レーザ102は6層の〜70Aの厚さ
で、圧縮変形(〜0.9%)となる量子井戸からなる多
重量子井戸層を有し、層間は〜150A厚(〜1.1
Q)で引張変形となったバリア層により分離される。な
お、本発明の他の実施例では、量子井戸層はこの実施例
と異なる層数を有したり、及び/または異なる変形状態
または無変形状態となったりしてもよい。レーザ部の長
さは〜500μmとなる。
【0015】検知器104はレーザ102から電気的に
分離される。検知器部はレーザ部と同様な下部MQW層
を有し、さらに〜800A厚(〜1.4Q)のバルク層
を有する。検知器104のキャパシタンスを減少するた
めには、検知器部の長さ(〜85μm)はレーザ部の長
さよりも短い。検知器の抵抗接触ストリップは〜10μ
m幅となり、〜0.5μm厚のSiO2層の上部にある
接触パッド(〜100μmx〜100μm)と接続す
る。検知器部のゼロバイアス時のキャパシタンスは約2
pFとなる必要がある。このような低い値はポリイミド
のパッドを使用することにより実現される。
【0016】ビーム拡張器部106において、上部層は
〜1.1Qとなり、ビーム拡張器の開始点の〜3μm
(例えば、検知器104に隣接した端)から急峻な終端
までの横方向で断熱的に傾斜する。下部層は、〜300
μmと長いビーム拡張器の全体にわたって同様の〜5μ
m幅になっている。ビーム拡張器は楕円状の光学モード
を横方向と縦方向に伝送して、シングルモードファイバ
の光学モードの形状によりよく一致させる。
【0017】トランシーバ100は金属有機化学気相エ
ピタキシャル(MOVPE)による4つのエピタキシャ
ル成長ステップにより成長される。まず、導波路層と、
MQW層と、バルクInGaAsP層(λp=〜1.4
μm)が成長される。ストリップは〜85μmの幅とな
り、選択エッチングにより〜1.4Q層により形成され
る。受動ビーム拡張器部はその部分からMQW層を除去
することにより形成される。そして、Znドープp-の
InPが成長される。次に、p-のInPは受動ビーム
拡張器部から除去され、SiO2のストリップが形成さ
れる。その後、傾斜ビーム拡張器導波路は形成される。
この後のステップは標準の半絶縁InP埋め込みヘトロ
構造プロセスと同様である。これについての詳細な説明
は、U. Keren et al., "Semi-insulating blocked plan
ar buried heterostructure GaInAs-InP laser with hi
gh power and high modulation bandwidth,"(Electron.
Lett., vol.24, pp.138-139(1988))を参照すること。
電気的な分離はレーザと検知器接点の間にある〜20μ
m幅の分離帯を設け、この分離領域(110)はイオン
注入により形成される。これにより、2つのパッド間の
抵抗は約100kΩとなる。そして、トランシーバ10
0は接地とレーザと検知器のために3つの異なる接点を
有しながら、セラミック製のヒートシンクに搭載され
る。
【0018】動作モード トランシーバ100は送信器と受信器の両方として動作
する。送信器として動作するときには、検知器部に電流
をかけなければ、この部分は吸収状態にある。検知器部
は低い正方向電流により駆動されるときに、低い発光は
レーザ波長で現れる。この駆動電流が増加すると、発光
カーブは広がり、より長いゲイン部(例えば、レーザ
部)により規定されるレーザ波長における損失が顕著に
低減する。これについては、図2は、レーザ部がゼロバ
イアス状態にあり、2つの異なるポンプ電流における検
知器部のエレクトロルミネセンス関係を示す。図2に示
すように、低正方向駆動電流(例えば、5mA)におい
ては、レーザ波長(トランシーバの波長λ=1.327
μm)における発光は弱い。しかし、高駆動電流(例え
ば、20mA)となると、エレクトロルミネセンスは広
がり、レーザ波長における損失は顕著に低下する。発射
ノイズを低減するためには、トランシーバ100は受信
器として使用されるときに、検知器部はゼロバイアスで
動作することができる。
【0019】図3と4は検知器にゼロバイアスをかける
ときの実験結果を示す。検知器の応答性は4つの異なる
ファブリーペロットレーザを用いて測定された。異なる
波長は温度の調整により得られた。これらのレーザの出
力はシングルモードレーザ及び極性制御器に入力され、
劈開ファイバから出た光はトランシーバに入力される。
トランシーバが室温の状態において、検知器の応答を測
定した。トランシーバとファイバの正面ファセットは劈
開のままであった(例えば、反射防止コート無し状
態)。
【0020】図3において、トランシーバ100の応答
性は1.28から1.36μmの波長範囲で横方向電場
(TE)と横方向磁場(TM)の2つの極性光について
測定された。レーザ部は、受信器応答性への影響を除去
するために、接地されるか、浮動する。トランシーバ1
00のレーザ波長(例えば、1.327)における応答
性は〜0.33A/W(アンペア/ワット)となる。受
信器はこの80nmの測定スペクトル範囲にわたって−
1dBよりも小さい変動となり、平坦な応答性となる。
極性感度は0.5dB以下となる。
【0021】受信器の応答性を改善するために、トラン
シーバ100の正面ファセット(図1の112)は反射
防止コート(AR)によりコーティングされてもよい。
図4はTEとTM極性光におけるARコーティングした
トランシーバ100の応答性を示す。最大の応答性は非
常に低い極性感度を有しながら〜0.43A/Wに増大
した。両方(例えば、図3と4)に示されたきわめて広
い範囲のスペクトル応答性及び極性の非依存性は〜1.
4Qのバルク層を含んだ検知器部の構造によるものであ
る。レーザ波長より33nm長い波長からそれより47
nm短い波長までのスペクトル応答性は、広い範囲のス
ペクトル応答性を要求する低コストネットワーク構成に
適する。
【0022】トランシーバ100を送信器のように動作
する方法が3つある。第一の送信器動作方法は、検知器
部にバイアスをかけずにレーザ部のみを駆動する。この
方法において、レーザは約100mAの高いしきい電流
で発光する。第2の動作方法として、レーザ部と検知器
部を接続して、両者を同時に駆動する。これにより、し
きい電流は約65mAとなる。
【0023】第3の動作方法は、30mA以上の定常電
流で検知器部を駆動する。この条件では、レーザ部の室
温しきい電流は〜18mAとなる。図5はトランシーバ
100の正面ファセット112からの出力パワーと異な
る温度での駆動電流との関係を示す。このとき、検知器
部には〜50mAのバイアスがかけられている。図5に
示すように、72℃の高温までレーザの出力パワーは〜
9mWとなり、レーザの特性温度はT0=31℃とな
る。
【0024】シングルモード光ファイバへの挿入損失は
一般的には〜3.9dB(41%)であり、室温では、
〜100mAのレーザ部駆動電流と〜50mAの検知器
部駆動電流において、シングルモードファイバへは8d
Bm入力される。ビーム拡張器を追加することにより、
トランシーバ100とシングルモードファイバの接続の
配置許容性は大幅に強化される。図6と7はトランシー
バ100が受信器及び送信器として動作するときのシン
グルモードファイバへの配置許容誤差を示す。図6で
は、前述した状態において、最適な配置の8dBmのフ
ァイバ入力を得ることによって、劈開シングルモードフ
ァイバへの入力パワーと、横方向及び縦方向の配置ずれ
との関係を示す。ファイバは横方向及び縦方向で移動す
るとき、ファイバ内のパワーはステップごとに測定され
た。
【0025】図7は最適な配置及び横と縦方向の変位に
おける検知器の応答性を示す。同図に示されるように、
トランシーバ100は受信器または送信器として動作す
るときに、1−dBの超過損失を生じさせるファイバの
配置ずれは縦方向では±2.2μmで、横方向では±
3.2μmである。これらの結果により、さらに劈開シ
ングルモードファイバの使用及び配置精度に対する要求
の緩和によってトランシーバ100のピッグテール(pig
tailing)コストを低減させることが可能である。
【0026】これらの方法から、トランシーバ100は
ピンポン光データリンク構成用トランシーバとして動作
できる低コスト光集積発光に応用される可能性があるこ
とがわかる。トランシーバ100は粗末な動作環境用に
設計され、シングルインイラン導波路に沿ってファブリ
ーペロットキャビティ内にレーザ部と検知器部とビーム
拡張器が集積される。検知器はデバイスのレーザ波長よ
り33nm長い波長からの80nmと広いスペクトル応
答範囲を有する。これは、ネットワーク上で起こりうる
過酷な温度環境においても十分な応答性を達成できる。
送信器は、レンズ付きシングルモードファイバの代わり
に劈開ファセットを使用し、またビーム拡張器を使用す
ることにより配置精度に対する要求が緩和されて、シン
グルモードファイバに8dBmのパワーを入力すること
ができる。
【0027】本発明においては、検知器部にバルク層を
付加するため、他のレーザベーストランシーバに比べて
幾つかの利点をもたらす。バルク層のバンドギャップエ
ネルギーは活性層(MQW)のバンドギャップエネルギ
ーより低くするよう設計されるので、本発明のデバイス
は活性層のレーザ波長より長い波長の光を吸収すること
ができる。それにより、バルク層検知器部の吸収範囲を
増大して、本発明のデバイスは受信器として広い温度範
囲で有効に動作することができる。これは、本発明のデ
バイスが粗末な動作モードにトランシーバとして使用で
きる理由である。
【0028】本発明のデバイスはMQW層とバルク層の
両方の利点を有する。MQW層は、その応答性が一般的
に入力光の極性に依存するので、送信器として良好に動
作するが、受信器としてうまく機能しない。一方、バル
ク層は、極性に敏感ではないため、受信器として良好に
動作する。MQW層とバルク層を単一のトランシーバに
集積することにより、本発明のデバイスはMQW層の良
好な送信性能とバルク層の良好な受信機能を兼備する。
【0029】他の実施例 当業者に知られるように、図1に示したトランシーバ1
00は単なる本発明の一実施例であり、他の実施例も可
能である。また、これらの他の実施例はその特種の特性
にトランシーバ100と若干異なる。本発明の基本的な
特性として、トランシーバはレーザ部と検知器部を有
し、この両方ともインラインの導波路に沿って集積され
た活性層を有する。(当業者にとって、活性層はレーザ
波長に対応するバンドギャップエネルギーを有するレー
ザ層であることが周知である。)検知器部は活性層に隣
接してバルク層も有し、このバルク層は活性層のバンド
ギャップエネルギーより低いバンドギャップエネルギー
を有する。トランシーバ100のほぼ他のすべての特性
は実現の要求及び/または設計の選択により変更可能で
ある。
【0030】例えば、実現方法により、前記「隣接」と
いう表現は異なる意味を有する可能性もある。例えば、
MQW活性層と2つの4元素の導波路層とを有するトラ
ンシーバにおいては、活性層に隣接した検知器部のバル
ク層は、図1のトランシーバ100に示したように、バ
ルク層がMQW層の上部にあり、MQW層が2つの導波
路層の上部にあることを意味することができる。また、
バルク層はMQW層と導波路層の間、または導波路層の
間にあってもよく、MQW層は導波路層の下、またはそ
の間にあってもよい。同様に、導波路は2つの4元素層
の代わりに他の材料によって実現されることが当業者に
とって周知である。
【0031】トランシーバ100は1.3μmのレーザ
波長で動作するように設計され、多くのバンドギャッ
プ、材料組成及び寸法はこのレーザ波長を実現するため
に選択される。本発明の他のトランシーバは異なるレー
ザ波長で動作する特性を有するよう設計されることが当
業者にとって周知である。
【0032】例えば、トランシーバ100においては、
導波路層とバルク層はInGaAsPのような4元素材
料により形成される。他の実施例においては、他の材
料、例えば、他の4元素材料、3元素材料、または他の
すべての適切な材料を用いてもよい。同様に、本発明の
デバイスの他の層の組成も変わることが可能である。
【0033】トランシーバ100において、活性レーザ
層はバリアを間隔に置いた6層の量子井戸の多重量子井
戸層である。他の実施例においては、活性層は異なる組
成、及び異なる量子井戸層の層数を有してもよい。実
は、活性層は必ずしもMQW層でなくてもよい。バルク
レーザを含め、他のすべての活性レーザ層が使用可能で
ある。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように、本発明はレーザ部と
検知器部の両方を集積することにより、過酷な温度環境
で良好に送受信できるトランシーバを提供した。集積発
光デバイスにはレーザ部と検知器部があり、インライン
導波路に沿って集積された活性層がある。検知器部はま
た活性層に隣接してバルク層を有し、活性層より低いバ
ンドギャップエネルギーを有する。活性層はMQW層で
導波路は2つの4元素層である。本デバイスの送受信は
粗末な動作モードで行い、ピンポン光データリンク用ト
ランシーバとして使用される。デバイスはまたビーム拡
張器を有し、レーザと検知器とビーム拡張器は単一のイ
ンライン導波路に沿ってファブリーペロットキャビティ
内に配置される。レーザ波長は1.3μmで、付加の
1.4μmのバルク4元素層はレーザ波長の±33nm
のスペクトル応答範囲を提供するため、過酷な温度環境
でも良好な応答性を実現できる。また、本発明のトラン
シーバは低コストの光通信リンクを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による集積フォトトランシー
バを表す図。
【図2】図1のトランシーバのレーザ部はゼロバイアス
されるときに2つの異なるポンプ電流における検知器部
の電子ルミネセンスを表す図。
【図3】波長1.28から1.36μmまでの間におけ
る図1のトランシーバの応答性を表す図。
【図4】波長1.28から1.36μmまでの間におけ
るARコートされた図1のトランシーバの応答性を表す
図。
【図5】異なる温度においてデバイスの電流と図1のト
ランシーバの正面ファセットからの出力パワーとの関係
を表す図。
【図6】図1のトランシーバが受信器としてシングルモ
ードファイバに使用されるときの許容配置誤差を表す
図。
【図7】図1のトランシーバが送信器としてシングルモ
ードファイバに使用されるときの許容配置誤差を表す
図。
【符号の説明】
100 トランシーバ 102 レーザ 104 検知器 106 ビーム拡張器 108 導波路 110 分離領域 112 正面ファセット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 ウジール コレン アメリカ合衆国、07704 ニュージャージ ー、フェア ヘブン、フォレスト アベニ ュー 26

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)レーザ部(102)と、 (b)検知器部(104)とからなり、 前記レーザ部(102)は、インライン導波路(10
    8)に沿って集積された活性層を含み、 検知器部(104)は、バルク層を含み、 前記バルク層は、前記活性層のバンドギャップエネルギ
    ーより低いバンドギャップエネルギーを有することを特
    徴とする集積発光デバイス。
  2. 【請求項2】 前記導波路(108)は、2つまたはこ
    れ以上の4元素または多重量子井戸(MQW)の層を含
    み、その層間は1つまたはこれ以上の分離層(110)
    により分離されることを特徴とする請求項1のデバイ
    ス。
  3. 【請求項3】 前記活性層は、バリアにより分離された
    複数の量子井戸からなる多重量子井戸層を含むことを特
    徴とする請求項1のデバイス。
  4. 【請求項4】 前記量子井戸は圧縮変形となり、前記バ
    リアは引張変形となることを特徴とする請求項3のデバ
    イス。
  5. 【請求項5】 前記バルク層は、バルクの4元素層であ
    ることを特徴とする請求項1のデバイス。
  6. 【請求項6】 前記デバイスは、送信の動作モードと受
    信の動作モードを有することを特徴とする請求項1のデ
    バイス。
  7. 【請求項7】 前記送信の動作モードと受信の動作モー
    ドは、粗末な(uncooled)動作モードであることを特徴と
    する請求項6のデバイス。
  8. 【請求項8】 前記検知器部(104)の長さは、レー
    ザ部(102)の長さより短いことを特徴とする請求項
    1のデバイス。
  9. 【請求項9】 前記検知器部(104)に隣接したビー
    ム拡張器部をさらに含み、検知器部(104)とビーム
    拡張器部は導波路(108)に沿って集積されることを
    特徴とする請求項1のデバイス。
  10. 【請求項10】 前記ビーム拡張器部は、2つの4元素
    層を含むことを特徴とする請求項9のデバイス。
  11. 【請求項11】 前記ビーム拡張器において、前記2つ
    の4元素層の1つは急峻な末端へ傾斜し、前記ビーム拡
    張器は横方向と縦方向の両方に楕円光モードを伝送する
    ことを特徴とする請求項10のデバイス。
  12. 【請求項12】 前記レーザ部(102)と前記検知器
    部(104)は、ファブリーペロットキャビティ内に集
    積されることを特徴とする請求項1のデバイス。
  13. 【請求項13】 前記検知器部(104)は、レーザ部
    (102)のレーザ波長を中心とした少なくとも±35
    nmのスペクトル応答範囲を有することを特徴とする請
    求項1のデバイス。
  14. 【請求項14】 前記活性層は、約1.3μmに対応す
    るバンドギャップエネルギーを有し、 前記バルク層は、約1.4μmに対応するバンドギャッ
    プエネルギーを有することを特徴とする請求項1のデバ
    イス。
  15. 【請求項15】 前記検知器部(104)は、前記レー
    ザ部(102)と電気的に分離することを特徴とする請
    求項1のデバイス。
  16. 【請求項16】 前記集積発光デバイスの正面ファセッ
    ト(112)は、反射防止コートを有することを特徴と
    する請求項1のデバイス。
  17. 【請求項17】 前記導波路(108)は、1つまたは
    これ以上の分離層(110)により分離された2つまた
    はこれ以上の4元素層を含み、 前記活性層は、バリアにより分離された複数の量子井戸
    を含み、 前記バルク層は、バルクの4元素層であり、 前記デバイスは、送信の動作モードと受信の動作モード
    を有して、両動作モードとも粗末な動作モードであり、 前記検知器部(104)の長さは、前記レーザ部(10
    2)の長さよりも短く、 前記レーザ部(102)と前記検知器部(104)は、
    ファブリーペロットキャビティ内に集積され、 前記検知器部(104)は、前記レーザ部(102)と
    電気的に分離することを特徴とする請求項1のデバイ
    ス。
  18. 【請求項18】 前記検知器部(104)に隣接して、
    ビーム拡張器部をさらに含み、 前記検知器部(104)と前記ビーム拡張器部は導波路
    (108)に沿って集積され、 前記ビーム拡張器部は2つの4元素層を含み、 前記ビーム拡張器部において、前記2つの4元素層の1
    つは急峻な末端へ傾斜し、前記ビーム拡張器は横方向と
    縦方向の両方に楕円光モードを伝送することを特徴とす
    る請求項17のデバイス。
  19. 【請求項19】 前記量子井戸は、圧縮変形となり、前
    記バリアは引張変形となり、 前記検知器部(104)は、レーザ部(102)のレー
    ザ波長を中心とした少なくとも±35nmのスペクトル
    応答範囲を有し、 前記導波路(108)層は、約1.1μmに対応するバ
    ンドギャップエネルギーを有し、 前記活性層は、約1.3μmに対応するバンドギャップ
    エネルギーを有し、 前記バルク層は、約1.4μmに対応するバンドギャッ
    プエネルギーを有し、 前記集積発光デバイスの正面ファセット(112)は、
    反射防止コートを有することを特徴とする請求項17の
    デバイス。
  20. 【請求項20】 (a)レーザ部(102)と、 (b)検知器部(104)とからなり、 前記レーザ部(102)と前記検知器部(104)は、
    2つの4元素層を含んだインライン導波路(108)に
    沿って集積されたMQW層を含み、 前記検知器部(104)は、バルクの4元素層をさらに
    含み、 前記バルク層は、前記MQW層のバンドギャップエネル
    ギーよりも低いバンドギャップエネルギーを有すること
    を特徴とする集積発光デバイス。
  21. 【請求項21】 前記検知器部(104)に隣接して、
    導波路(108)に沿って集積されたビーム拡張器部を
    さらに含み、 前記ビーム拡張器部は、たま2つの4元素層を有し、 前記ビーム拡張器部において、前記2つの4元素層の1
    つは急峻な末端へ傾斜し、 前記ビーム拡張器は、横方向と縦方向の両方に楕円光モ
    ードを伝送し、 前記レーザ部(102)と、前記検知器部(104)
    と、前記ビーム拡張器部はファブリーペロットキャビテ
    ィ内に集積され、 前記デバイスは、送信の動作モードと受信の動作モード
    を有して、両動作モードとも粗末な動作モードであり、 前記MQW層は、バリアにより分離された複数の量子井
    戸を含み、 前記検知器部(104)は、前記レーザ部(102)と
    電気的に分離することを特徴とする請求項20のデバイ
    ス。
  22. 【請求項22】 前記2つの4元素層は、InP分離層
    により分離されたInGaAsP層であり、 前記2つの4元素層は、約1.1μmに対応するバンド
    ギャップエネルギーを有し、 前記2つの4元素層の1つは約800A(ここで、Aは
    オングストロームを意味する)の厚さを有し、2つの4
    元素層のもう1つは約1400Aの厚さを有し、 前記複数の量子井戸層は、6つの量子井戸を含み、 前記量子井戸は、圧縮変形となり、前記バリアは引張変
    形となり、 各量子井戸は約70Aの厚さを有し、各バリアは約15
    0Aの厚さを有し、 各バリアは、約1.1μmに対応するバンドギャップエ
    ネルギーを有し、 前記レーザ部(102)は、約500μmの長さと約5
    μmの幅を有し、 前記レーザ部(102)は、約1.3μmのレーザ波長
    を有し、 前記検知器部(104)は、約85μmの長さと約5μ
    mの幅を有し、 前記検知器部(104)は、レーザ部(102)のレー
    ザ波長を中心とした少なくとも±35nmのスペクトル
    応答範囲を有し、 前記バルクの4元素層は、約800Aの厚さを有し、 前記バルクの4元素層は、約1.4μmに対応するバン
    ドギャップエネルギーを有し、 前記ビーム拡張器は、約300μmの長さと約5μmの
    幅を有し、 前記集積発光デバイスの正面ファセット(112)は、
    反射防止コートを有することを特徴とする請求項21の
    デバイス。
JP9222380A 1996-08-20 1997-08-19 光集積トランシーバ用検知器 Pending JPH1082922A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/700,245 US5793789A (en) 1996-08-20 1996-08-20 Detector for photonic integrated transceivers
US08/700245 1996-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1082922A true JPH1082922A (ja) 1998-03-31

Family

ID=24812755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9222380A Pending JPH1082922A (ja) 1996-08-20 1997-08-19 光集積トランシーバ用検知器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5793789A (ja)
JP (1) JPH1082922A (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6332049B1 (en) 2000-01-22 2001-12-18 Global Fia, Inc. Luminescence detector with liquid-core waveguide
US6609842B1 (en) 2000-03-27 2003-08-26 Marconi Communications, Inc. Linear laser driver circuit
US6707833B1 (en) 2000-03-31 2004-03-16 Marconi Communications, Inc. Digital laser driver circuit
US7965794B2 (en) 2000-05-05 2011-06-21 Greenwich Technologies Associates Method and apparatus for broadcasting with spatially diverse signals
US6823021B1 (en) * 2000-10-27 2004-11-23 Greenwich Technologies Associates Method and apparatus for space division multiple access receiver
US7831151B2 (en) 2001-06-29 2010-11-09 John Trezza Redundant optical device array
US6731665B2 (en) 2001-06-29 2004-05-04 Xanoptix Inc. Laser arrays for high power fiber amplifier pumps
US6775308B2 (en) 2001-06-29 2004-08-10 Xanoptix, Inc. Multi-wavelength semiconductor laser arrays and applications thereof
US6790691B2 (en) 2001-06-29 2004-09-14 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6633421B2 (en) 2001-06-29 2003-10-14 Xanoptrix, Inc. Integrated arrays of modulators and lasers on electronics
US6620642B2 (en) 2001-06-29 2003-09-16 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6753199B2 (en) 2001-06-29 2004-06-22 Xanoptix, Inc. Topside active optical device apparatus and method
US6724794B2 (en) * 2001-06-29 2004-04-20 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6753197B2 (en) 2001-06-29 2004-06-22 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US7877016B2 (en) * 2004-10-28 2011-01-25 Infinera Corporation Photonic integrated circuit (PIC) transceivers for an optical line terminal (OLT) and an optical network unit (ONU) in passive optical networks (PONs)
EP3752873A1 (en) * 2018-02-13 2020-12-23 Apple Inc. Integrated photonics device having integrated edge outcouplers
US20230087573A1 (en) * 2021-09-21 2023-03-23 Raytheon Company System and method for directionally-dependent polarization modification

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144637A (en) * 1990-04-30 1992-09-01 At&T Bell Laboratories Inline diplex lightwave transceiver
US5031188A (en) * 1990-04-30 1991-07-09 At&T Bell Laboratories Inline diplex lightwave transceiver

Also Published As

Publication number Publication date
US5793789A (en) 1998-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9020002B2 (en) Hybrid silicon laser-quantum well intermixing wafer bonded integration platform for advanced photonic circuits with electroabsorption modulators
CN101507065B (zh) 电泵浦的半导体消逝激光器
JPH1082922A (ja) 光集積トランシーバ用検知器
Kanazawa et al. A compact EADFB laser array module for a future 100-Gb/s Ethernet transceiver
US6801555B1 (en) Lasing semiconductor optical amplifier with output power monitor and control
US6400864B1 (en) Broad band semiconductor optical amplifier module having optical amplifiers for amplifying demutiplexed signals of different wavelengths and optical communication system using it
Otsubo et al. 1.3-$\mu $ m AlGaInAs Multiple-Quantum-Well Semi-insulating Buried-Heterostructure Distributed-Feedback Lasers for High-Speed Direct Modulation
US6678479B1 (en) Semiconductor electro-absorption optical modulator integrated light emission element light emission element module and optical transmission system
US7352923B2 (en) Bidirectional photonic integrated circuit-based subsystem
US5742423A (en) Semiconductor optical modulator
JPH11224970A (ja) 光電子装置コンポーネントの電気的分離
CA2014937C (en) Laser-photodetector assemblage
US6597718B2 (en) Electroabsorption-modulated fabry perot laser
Buldawoo et al. A semiconductor laser amplifier-reflector for the future FTTH applications
Matz et al. Development of a photonic integrated transceiver chip for WDM transmission
Ben-Michael et al. A bi-directional transceiver PIC for ping-pong local loop configurations operating at 1.3-μm wavelength
Klamkin et al. High efficiency widely tunable SGDBR lasers for improved direct modulation performance
JP2833615B2 (ja) 光半導体集積素子
JPH07142699A (ja) 半導体光集積素子及びその製造方法
JP2001148542A (ja) 光半導体装置及びその製造方法並びに光通信装置
Makino et al. Uncooled electroabsorption modulator integrated DFB laser
Makino et al. High-speed EA-DFB laser for 40-G and 100-Gbps
Makino et al. Progress with the uncooled electroabsorption modulator integrated DFB laser
Shishikura et al. 4-channel/spl times/10-Gbit/s parallel laser-diode module for high-capacity optical interconnects
Tu et al. Recent developments in photonic devices for telecommunication applications in Taiwan