JPS584986A - 分波光検出器 - Google Patents
分波光検出器Info
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- JPS584986A JPS584986A JP56103064A JP10306481A JPS584986A JP S584986 A JPS584986 A JP S584986A JP 56103064 A JP56103064 A JP 56103064A JP 10306481 A JP10306481 A JP 10306481A JP S584986 A JPS584986 A JP S584986A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は波長多重された光信号を分波して検出する分波
光・検出器に関し、更に峰しくは光集積回路型の分波光
検出器に関するものである〇近年実用の域に達している
光通信の分野では１本の光ファイバで伝速する情報量を
増すため光信号の多重化が盛んに進められている。その
中で最も実用的火思われかつ最も多く検討さｎているの
が、各信号の系統に応じて光搬送波の波長を変える波長
多重光通信方式である。このような波長多重光通信方式
では送信端での光の合波器と共に受信端で光を波長に応
じて分波する分波光検出器が特に重要な構成要素である
。現在用いられていΦ分波光検出器としては干渉フィル
ター回折格子と屈折率分布型レンズを組み合わせたマイ
クロ・オプティクス型のも、のが主流であるが将来の光
信号の高多重化、素子の小型化、高信頼化を考えると光
集積回路型のものが望まれている。光集積回路型の分波
光検出器としては導波路上にグレーティングを形成しそ
の回折の波長分散性を利用したものが考えられている。
光・検出器に関し、更に峰しくは光集積回路型の分波光
検出器に関するものである〇近年実用の域に達している
光通信の分野では１本の光ファイバで伝速する情報量を
増すため光信号の多重化が盛んに進められている。その
中で最も実用的火思われかつ最も多く検討さｎているの
が、各信号の系統に応じて光搬送波の波長を変える波長
多重光通信方式である。このような波長多重光通信方式
では送信端での光の合波器と共に受信端で光を波長に応
じて分波する分波光検出器が特に重要な構成要素である
。現在用いられていΦ分波光検出器としては干渉フィル
ター回折格子と屈折率分布型レンズを組み合わせたマイ
クロ・オプティクス型のも、のが主流であるが将来の光
信号の高多重化、素子の小型化、高信頼化を考えると光
集積回路型のものが望まれている。光集積回路型の分波
光検出器としては導波路上にグレーティングを形成しそ
の回折の波長分散性を利用したものが考えられている。
しかしながら、導波路上に形成するグレーティングはそ
の周期が波長オーダに近いため導波路に放射損失を与え
ることなく高精度のグレーティングを再現性良く形成す
る事は必ずしも容易ではない０本発明の目的は上記の点
に鑑み、グレーティングを必要とせず従って製作の容易
な分波光検出器を提供することにある。本発明の分波光
検出器は、光の伝搬・方向にその断面形状が縮小する単
モード光導波路と、この光導波路中を伝搬する光エネル
ギーに比し、そのバンドギャップが狭い半導体材料で前
記先導波路上方あるいは外側に形成された光検出層とを
備え、この光検出層に複数の光検出器を備えた構成とし
、光導波路中での波長の違いに応じてカットオフ位置が
異なることを利用して各波長の光を分波検出するもので
ある。
の周期が波長オーダに近いため導波路に放射損失を与え
ることなく高精度のグレーティングを再現性良く形成す
る事は必ずしも容易ではない０本発明の目的は上記の点
に鑑み、グレーティングを必要とせず従って製作の容易
な分波光検出器を提供することにある。本発明の分波光
検出器は、光の伝搬・方向にその断面形状が縮小する単
モード光導波路と、この光導波路中を伝搬する光エネル
ギーに比し、そのバンドギャップが狭い半導体材料で前
記先導波路上方あるいは外側に形成された光検出層とを
備え、この光検出層に複数の光検出器を備えた構成とし
、光導波路中での波長の違いに応じてカットオフ位置が
異なることを利用して各波長の光を分波検出するもので
ある。
第１図は本発明による分波光検出器の一実施例を示すも
のである。第１図は実施例の光の伝搬方向に平行、基板
に垂直な方向での断面を示している。ここでは説明の便
のため材料としてＩｎＧａＡｓＰ。
のである。第１図は実施例の光の伝搬方向に平行、基板
に垂直な方向での断面を示している。ここでは説明の便
のため材料としてＩｎＧａＡｓＰ。
ＩｎＧａＡｓ系の半導体材料を考えるが、材料としては
これ擾こ限られる訳ではない。
これ擾こ限られる訳ではない。
第１図を用いて本実施例の構成及び動作について説明す
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上に導波する光に対し光分低損失
な組成のｎ−ＩｎＧａＡｓＰによる導波路層２を成長す
るが、この除光の伝搬方向にその層厚がゆるやかにかつ
連続的に減少するようにする。
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上に導波する光に対し光分低損失
な組成のｎ−ＩｎＧａＡｓＰによる導波路層２を成長す
るが、この除光の伝搬方向にその層厚がゆるやかにかつ
連続的に減少するようにする。
このような結晶成長は液相エピタキシャル法ではボート
中に冷却用のフィンを挿入する事により比較的再現性良
く行なうことが出来る。この導波路層２のＩｎＧａＡｓ
Ｐの組成はＧａ及びＡｓの組成比が小さければ光通信に
於て重要な波長１．３及び１．５μｍ帯の光に対し充分
低損失となりかつｎ−ＩｎＰ基板１よりは高屈折率とな
るため低損失な光導波路が形成される。ここではＩｎＰ
の屈折率がＩｎＧａＡｓＰの屈折率に比べ低いため基板
１の上に直接導波路層２が形成出来るが基板の屈折率が
高い場合には１層低屈折率のクラッド層を成長しておく
必要がある。
中に冷却用のフィンを挿入する事により比較的再現性良
く行なうことが出来る。この導波路層２のＩｎＧａＡｓ
Ｐの組成はＧａ及びＡｓの組成比が小さければ光通信に
於て重要な波長１．３及び１．５μｍ帯の光に対し充分
低損失となりかつｎ−ＩｎＰ基板１よりは高屈折率とな
るため低損失な光導波路が形成される。ここではＩｎＰ
の屈折率がＩｎＧａＡｓＰの屈折率に比べ低いため基板
１の上に直接導波路層２が形成出来るが基板の屈折率が
高い場合には１層低屈折率のクラッド層を成長しておく
必要がある。
このようにして形成された導波路層２の上にｎ−ＩｎＰ
によるクラッド層３を成長し導波路を埋込み更にその上
に導波する光に対して受光作用のある半導体（ここでは
ｎ−ＩｎＧａＡＳ）による光検出層４を成長する。尚、
導波路層２の厚みとしては最も厚い部分でも単一モード
条件を満足するようにしておくｏここで波長多重された
元（ここでは簡単のため波長ハ、λ２の２つの波長を含
む光とする）を導波路層２を層厚の厚い方力１ら伝搬さ
せると光は層厚の減少につれてしだいにカット・オフと
なる。このとき波長が異なる光λｌ、λ２はそれぞれ異
なるＪｉｌ浮の部分でカット・オフとなる。一般に対称
なスラブ導波路ではその最低次のモードは力、ト・オフ
周波数を持たない事が知られているが、スラブ導波路で
も非対称な構造、また更に三次元等波路では最低次モー
ドも有限な実効的カット・オフ周波数を有する。
によるクラッド層３を成長し導波路を埋込み更にその上
に導波する光に対して受光作用のある半導体（ここでは
ｎ−ＩｎＧａＡＳ）による光検出層４を成長する。尚、
導波路層２の厚みとしては最も厚い部分でも単一モード
条件を満足するようにしておくｏここで波長多重された
元（ここでは簡単のため波長ハ、λ２の２つの波長を含
む光とする）を導波路層２を層厚の厚い方力１ら伝搬さ
せると光は層厚の減少につれてしだいにカット・オフと
なる。このとき波長が異なる光λｌ、λ２はそれぞれ異
なるＪｉｌ浮の部分でカット・オフとなる。一般に対称
なスラブ導波路ではその最低次のモードは力、ト・オフ
周波数を持たない事が知られているが、スラブ導波路で
も非対称な構造、また更に三次元等波路では最低次モー
ドも有限な実効的カット・オフ周波数を有する。
ここで１例として第２丙に示すような一辺がαである等
方な矩形ｖＩＴ面を有する三次元導波路を考える。第２
図で１１はコア部分でその屈折率はｎｌ。
方な矩形ｖＩＴ面を有する三次元導波路を考える。第２
図で１１はコア部分でその屈折率はｎｌ。
１２はクラット部分で屈折率はｎ２である。クラッドと
してＩｎＰ、 ＩＲ長λとして１．３μｍ付近妄考左心
とｎ２Ｑ３．２となる。コアとしてバンドギャップ波長
１．０５μｍ付近のＩｎＱａＡｓＰ 、）採用スルドア
ｔ２：；３．３６（ΔＴｈ＝５チ）となるが等側屈折率
法による計算では正規化周波数１ｆをｖ＝（２“／λ）
ユ（ｎ１′−ＴＬ２２）４として０次及び１次モードの
カット・オフ時の正規化周波数値はそれぞれ０．４π、
１．４π根度となる。従ってコア１１の大きさとしては
最大０．９μｍ程度迄は単一モード条件が満足される。
してＩｎＰ、 ＩＲ長λとして１．３μｍ付近妄考左心
とｎ２Ｑ３．２となる。コアとしてバンドギャップ波長
１．０５μｍ付近のＩｎＱａＡｓＰ 、）採用スルドア
ｔ２：；３．３６（ΔＴｈ＝５チ）となるが等側屈折率
法による計算では正規化周波数１ｆをｖ＝（２“／λ）
ユ（ｎ１′−ＴＬ２２）４として０次及び１次モードの
カット・オフ時の正規化周波数値はそれぞれ０．４π、
１．４π根度となる。従ってコア１１の大きさとしては
最大０．９μｍ程度迄は単一モード条件が満足される。
一方分波すべき２つの波長の間隔’） ０．０５μｍ１
ＩＡｆにとる（λｌ＝１．３０μｍ、λ２＝１．３５μ
ｍ）とそれぞれの波長の光が基本モードで実効的に力、
ト・オフとなるコアサイズはそれぞれ０．２５μｍ、９
．２６μｍ程度であり第１図の導波路Ｎ２のテーパ角を
０．１ｍｒａｄ程度にとると２つの波長λ１．λ！の力
、ト・オフとなる位置の間隔を１００μｍｓ贋とること
が・でき、充分な空間的な分解能が得られる◎そこでそ
れぞｎの力、ト・オフに対応する層厚の部分の上の光検
出層４に絶縁膜５のウィンドウを介して選択的にＺｎ
、ｃｄ等により拡散を行ないＰ領域６，６′を形成しそ
の上にＰ＠電極７，７′を作製し光検出器アレイとする
。次いで光検出層４のｒｔ＠の部分にｈ側共通電極８を
形成しておけば各波長に応じて異なる層厚の部分でカッ
ト・オフとなった光はそれぞれ光検出器アレイにより受
光され分波光検出が可能となる。この構成では導波路層
２のテーパ形状、光検出器アレイの１素子の大きさ、素
子間隔寺により波長間のクロストークは光分小さく押え
ることが可能である。
ＩＡｆにとる（λｌ＝１．３０μｍ、λ２＝１．３５μ
ｍ）とそれぞれの波長の光が基本モードで実効的に力、
ト・オフとなるコアサイズはそれぞれ０．２５μｍ、９
．２６μｍ程度であり第１図の導波路Ｎ２のテーパ角を
０．１ｍｒａｄ程度にとると２つの波長λ１．λ！の力
、ト・オフとなる位置の間隔を１００μｍｓ贋とること
が・でき、充分な空間的な分解能が得られる◎そこでそ
れぞｎの力、ト・オフに対応する層厚の部分の上の光検
出層４に絶縁膜５のウィンドウを介して選択的にＺｎ
、ｃｄ等により拡散を行ないＰ領域６，６′を形成しそ
の上にＰ＠電極７，７′を作製し光検出器アレイとする
。次いで光検出層４のｒｔ＠の部分にｈ側共通電極８を
形成しておけば各波長に応じて異なる層厚の部分でカッ
ト・オフとなった光はそれぞれ光検出器アレイにより受
光され分波光検出が可能となる。この構成では導波路層
２のテーパ形状、光検出器アレイの１素子の大きさ、素
子間隔寺により波長間のクロストークは光分小さく押え
ることが可能である。
本実施例では光検出器アレイの形成に選択的な拡散を用
いた例を示したが、光検出＠４の上に１−Ｐ型の層を形
成しておき選択的なメサエッチを用いる方法でもよい。
いた例を示したが、光検出＠４の上に１−Ｐ型の層を形
成しておき選択的なメサエッチを用いる方法でもよい。
また導波路層２のテーパ構造として層厚が変化するよう
な例を示したが、導波路自体が三次元化されている場合
にはその巾を変化させてもよい。この場合にはテーバ形
成にメサエッチ婢の技術を用いることが出来る。
な例を示したが、導波路自体が三次元化されている場合
にはその巾を変化させてもよい。この場合にはテーバ形
成にメサエッチ婢の技術を用いることが出来る。
以上峰細に説明したように本発明によればグレーティン
グ構４を全く用いる必要がなく、従って非常に線作の谷
易な分波光検出器が侍られる。
グ構４を全く用いる必要がなく、従って非常に線作の谷
易な分波光検出器が侍られる。
第１崗は本発明の１実施例を示す図、第２図は本発明に
用いる導阪路のカット・オフを説明するための図である
。 図に於て１は半４棒基板、２は導波路層、３はクラッド
層、４は光検出層、５は絶縁膜、６，６はＰ領域、７
、７’ＧよＰ側電極、８はｈ側共通電極、１１はコア、
１２はクラッドである。
用いる導阪路のカット・オフを説明するための図である
。 図に於て１は半４棒基板、２は導波路層、３はクラッド
層、４は光検出層、５は絶縁膜、６，６はＰ領域、７
、７’ＧよＰ側電極、８はｈ側共通電極、１１はコア、
１２はクラッドである。
Claims (1)
- 光の伝搬方向にその断面形状が連続的−こ縮小する単一
モード元導波路と、その先導波路の上方または外側に形
成され前記光導波路中を伝絨する光に比しそのバンドギ
ャップが狭い半尋体材料から成る光検出層とを備え、前
記光検出層に複数の光検出器を備えていることを時機と
する分波光検出器０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56103064A JPS584986A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 分波光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56103064A JPS584986A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 分波光検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS584986A true JPS584986A (ja) | 1983-01-12 |
Family
ID=14344233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56103064A Pending JPS584986A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 分波光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584986A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5985951A (ja) * | 1983-10-03 | 1984-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素濃度測定装置 |
| JPS6086457A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Hitachi Ltd | エンジン制御用空燃比センサ |
| JPS6314470A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体素子 |
| JP2005534178A (ja) * | 2002-07-23 | 2005-11-10 | インテル・コーポレーション | テーパ導波管式の光検出器装置および方法 |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP56103064A patent/JPS584986A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5985951A (ja) * | 1983-10-03 | 1984-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素濃度測定装置 |
| JPS6217186B2 (ja) * | 1983-10-03 | 1987-04-16 | Nissan Motor | |
| JPS6086457A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Hitachi Ltd | エンジン制御用空燃比センサ |
| JPH0583863B2 (ja) * | 1983-10-19 | 1993-11-29 | Hitachi Ltd | |
| JPS6314470A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体素子 |
| JP2005534178A (ja) * | 2002-07-23 | 2005-11-10 | インテル・コーポレーション | テーパ導波管式の光検出器装置および方法 |
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