JPS6016112B2 - 発光・受光素子 - Google Patents
発光・受光素子Info
- Publication number
- JPS6016112B2 JPS6016112B2 JP53046978A JP4697878A JPS6016112B2 JP S6016112 B2 JPS6016112 B2 JP S6016112B2 JP 53046978 A JP53046978 A JP 53046978A JP 4697878 A JP4697878 A JP 4697878A JP S6016112 B2 JPS6016112 B2 JP S6016112B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- light receiving
- receiving element
- type layer
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2589—Bidirectional transmission
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単線双方向光通信などで応用せられる発光・
受光素子に関し、単線双方向通信における伝送損失を減
少させるとともに、分岐・結合器を必要とせず、伝送距
離を伸ばすことのできる発光・受光素子の提供を目的と
する。
受光素子に関し、単線双方向通信における伝送損失を減
少させるとともに、分岐・結合器を必要とせず、伝送距
離を伸ばすことのできる発光・受光素子の提供を目的と
する。
従来より発光素子と受光素子とは種々の測定物などの介
在物を介して使用されていた。
在物を介して使用されていた。
例えば、物体の光の吸収係数の測定、物体の反射成分の
測定など一体化して使用する必要性はなかった。光輝信
の分野において基本構成は発光素子、フアィバ等の伝送
路、受光素子の組み合せであり、一体化したものはなか
った。第１図の単線双方向通信システムは従来のものの
基本構成である。
測定など一体化して使用する必要性はなかった。光輝信
の分野において基本構成は発光素子、フアィバ等の伝送
路、受光素子の組み合せであり、一体化したものはなか
った。第１図の単線双方向通信システムは従来のものの
基本構成である。
１，２は発光素子、３，４は受光素子、５，６は分岐・
結合器、７はフアィバ、８は接続点を示す。
結合器、７はフアィバ、８は接続点を示す。
発光素子１より出た光信号は光分岐・結合器５を通りフ
アイバ７を通って光分岐・結合器６で再度分けられて受
光素子４に入る。一方発光素子２より出た光信号は同様
に逆の行路をたどって受光器３にて受信する。今、発光
素子１から出て受光素子４に入る光信号の伝送系に着目
すると、‘ａ｝分岐・結合器５，６の前後に存在するス
プラィスやコネクター等の接続損失、｛ｂ｝分岐・結合
器５，６による損失などが存在し、発光素子１より出射
した光の多くはこれらの損失によって失なわれる。現在
、分岐・結合器としては低額失のものは得難く、たとえ
ば、分岐・結合器としての接続損失はなくても、分岐・
結合自体によって本質的に損失を生ずる。今、発光素子
１より入射した光が伝送用のフアイバのすべての伝搬角
の光（すべてのモードの光）を一定強度で励振している
とし、分岐・結合器５，６を×旧分岐器で構成されてい
ると仮定すると、分岐器５，６に分岐器としての接続損
失がなかったとしても、分岐器５に入射した光の半分の
光量しか伝送路７に伝搬させることできない。
アイバ７を通って光分岐・結合器６で再度分けられて受
光素子４に入る。一方発光素子２より出た光信号は同様
に逆の行路をたどって受光器３にて受信する。今、発光
素子１から出て受光素子４に入る光信号の伝送系に着目
すると、‘ａ｝分岐・結合器５，６の前後に存在するス
プラィスやコネクター等の接続損失、｛ｂ｝分岐・結合
器５，６による損失などが存在し、発光素子１より出射
した光の多くはこれらの損失によって失なわれる。現在
、分岐・結合器としては低額失のものは得難く、たとえ
ば、分岐・結合器としての接続損失はなくても、分岐・
結合自体によって本質的に損失を生ずる。今、発光素子
１より入射した光が伝送用のフアイバのすべての伝搬角
の光（すべてのモードの光）を一定強度で励振している
とし、分岐・結合器５，６を×旧分岐器で構成されてい
ると仮定すると、分岐器５，６に分岐器としての接続損
失がなかったとしても、分岐器５に入射した光の半分の
光量しか伝送路７に伝搬させることできない。
また、分岐器６においても伝送路７より伝搬してきた光
の半分しか受光素子４側に伝送されない。従って、発光
素子１より入射した光はファィバの接続や分岐器として
の損失がなくても４分の１の光量しか受光素子４へ伝搬
させることができない。現実的にファィバの鞍綾に０．
幻Ｂ（服はパワーとして表現して）、分岐器にｌｄＢの
損失を考慮すると、フアィバの伝搬損失を無視しても発
光素子１より入射した光量受光素子４では８．＆旧減衰
し、約８分の１の光量になってしまう。本発明は上記の
従来のシステムにおける問題を解決するもので、以下本
発明を図面を用いて実施例とともに説明する。
の半分しか受光素子４側に伝送されない。従って、発光
素子１より入射した光はファィバの接続や分岐器として
の損失がなくても４分の１の光量しか受光素子４へ伝搬
させることができない。現実的にファィバの鞍綾に０．
幻Ｂ（服はパワーとして表現して）、分岐器にｌｄＢの
損失を考慮すると、フアィバの伝搬損失を無視しても発
光素子１より入射した光量受光素子４では８．＆旧減衰
し、約８分の１の光量になってしまう。本発明は上記の
従来のシステムにおける問題を解決するもので、以下本
発明を図面を用いて実施例とともに説明する。
第２図は本発明の原理を示す図であって、９，１０‘ま
発光、受光一体素子、１１は伝送用フアィバ、１２は接
続点を示す。
発光、受光一体素子、１１は伝送用フアィバ、１２は接
続点を示す。
本発明は発光素子と受光素子とを一体化した発光・受光
素子９，１０であって、これにより、第２図に示すよう
に接続個Ｚ所が減少するとともに、分岐・結合器が不要
となり、前述の８．＆旧の損失は接続点２個所の損失の
みに減少される。従って、伝送距離をのばすことが可能
となる。このような伝送システムを得ることのできる本
発明の発光・受光素子はその基本構成を第３図に示すよ
うに、発光の中心波長＾，は受光の中心波長入２ より
短波長としてある（＾．＜入２ ）。
素子９，１０であって、これにより、第２図に示すよう
に接続個Ｚ所が減少するとともに、分岐・結合器が不要
となり、前述の８．＆旧の損失は接続点２個所の損失の
みに減少される。従って、伝送距離をのばすことが可能
となる。このような伝送システムを得ることのできる本
発明の発光・受光素子はその基本構成を第３図に示すよ
うに、発光の中心波長＾，は受光の中心波長入２ より
短波長としてある（＾．＜入２ ）。
２１は発光部であり、２３は受光部である。
２２は＾２ に中心波長をもつような光は通過するが入
，に中心波長をもつような光は吸収体として働くような
層である。
，に中心波長をもつような光は吸収体として働くような
層である。
まず、発光部２１で発光した光入，は外部へ信号２４と
して伝送されるとともに受光部側に発光した光は層２２
を伝搬中に吸収され受光部２３に電気信号出力として寄
与しない。
して伝送されるとともに受光部側に発光した光は層２２
を伝搬中に吸収され受光部２３に電気信号出力として寄
与しない。
また、外部より入射した光信号入２は層２１，２２は透
過し、受光部２３に到達し、電気信号に変換される。従
って第３図のように受光、発光の一体素子を構成するこ
とができる。また＾，〉入２の場合には第３図と逆の構
成、即ち、２１を＾２ 中心光の受光部とし、２３を入
，の発光部とすることによって同様の受、発光素子が構
成できる。このときも発光波長入，は受光素子２１の出
力電流に寄与しない。次に具体的に化合物半導体の一実
施例を示す。
過し、受光部２３に到達し、電気信号に変換される。従
って第３図のように受光、発光の一体素子を構成するこ
とができる。また＾，〉入２の場合には第３図と逆の構
成、即ち、２１を＾２ 中心光の受光部とし、２３を入
，の発光部とすることによって同様の受、発光素子が構
成できる。このときも発光波長入，は受光素子２１の出
力電流に寄与しない。次に具体的に化合物半導体の一実
施例を示す。
第４図は第３図と同じ発光・受光の波長関係をもっとき
の素子構成である。基板結晶３１の上に層２６〜３０ま
での５層をバンドギャップの小さい順にェピタキシャル
成長させる。まずｎ型基板３１上にｎ型層３０のｐ型層
２９を順次成長させ、この接合を＾２波長帯の受光部と
して使用する。ｐ型層２９上に発光部との絶縁層２８を
成長させる。絶縁層２８上にｐ型層２７、ｎ型層２６を
成長させる。このｎ型層２６、ｐ型層２７のｐ−ｎ接合
にて〜波長帯の光出力信号を得る。＾，の波長帯光のう
ち、受光部であるｐ型層２９、ｎ型層３０の界面に向う
光は絶縁層２８、ｐ型層２９がｎ型層２６、ｐ型層２７
に比べてハンドギャップを小さく選んであるために、絶
縁層２８、ｐ型層２９で吸収されｐ型層２９とｎ型層３
０の界面にまで到達せず、出力３３端にはほとんど影響
しない。従って、積層に構成することによって発光およ
び受光素子一体の素子を形成することができる。また、
受光の中心波長が＾，、発光の中心波長が入２で＾，＞
入２の場合には、基板上に前述と逆の構成とすればよい
。即ち、第４図においてｐ型層２９、ｎ型層３０の接合
を発光素子に、ｎ型層２６、ｐ型層２７の接合を受光素
子とする。また、基板上にバンドギャップの大きい半導
体を順次成長させることによっても同様な構成が可能で
あり、基板側より光の発光、受光が行なえる。以上の系
においては、発光と受光を素子の同じ側で行なうだけで
なく、発光方向は基板と反対側へ、受光は基体側より入
射する光で行なうこともできる。
の素子構成である。基板結晶３１の上に層２６〜３０ま
での５層をバンドギャップの小さい順にェピタキシャル
成長させる。まずｎ型基板３１上にｎ型層３０のｐ型層
２９を順次成長させ、この接合を＾２波長帯の受光部と
して使用する。ｐ型層２９上に発光部との絶縁層２８を
成長させる。絶縁層２８上にｐ型層２７、ｎ型層２６を
成長させる。このｎ型層２６、ｐ型層２７のｐ−ｎ接合
にて〜波長帯の光出力信号を得る。＾，の波長帯光のう
ち、受光部であるｐ型層２９、ｎ型層３０の界面に向う
光は絶縁層２８、ｐ型層２９がｎ型層２６、ｐ型層２７
に比べてハンドギャップを小さく選んであるために、絶
縁層２８、ｐ型層２９で吸収されｐ型層２９とｎ型層３
０の界面にまで到達せず、出力３３端にはほとんど影響
しない。従って、積層に構成することによって発光およ
び受光素子一体の素子を形成することができる。また、
受光の中心波長が＾，、発光の中心波長が入２で＾，＞
入２の場合には、基板上に前述と逆の構成とすればよい
。即ち、第４図においてｐ型層２９、ｎ型層３０の接合
を発光素子に、ｎ型層２６、ｐ型層２７の接合を受光素
子とする。また、基板上にバンドギャップの大きい半導
体を順次成長させることによっても同様な構成が可能で
あり、基板側より光の発光、受光が行なえる。以上の系
においては、発光と受光を素子の同じ側で行なうだけで
なく、発光方向は基板と反対側へ、受光は基体側より入
射する光で行なうこともできる。
発光、受光はｐ−ｎの接合のみで説明したが、発光素子
としてはダブルヘテロ構造を、受光としてはｐ−・一ｎ
構造などの種々の構成が適用できることは言うまでもな
い。第５図はＮＰ−ｌｎＰ−ＧａＡｓ−ｌｎ松系、即ち
ｌｎ−Ｇａ一Ａｓ−Ｐ系の半導体の組成とバンドギャッ
プの関係を示しており、一点鎖線はｌｎＰの格子定数と
同じ値をもつ組成を示している。
としてはダブルヘテロ構造を、受光としてはｐ−・一ｎ
構造などの種々の構成が適用できることは言うまでもな
い。第５図はＮＰ−ｌｎＰ−ＧａＡｓ−ｌｎ松系、即ち
ｌｎ−Ｇａ一Ａｓ−Ｐ系の半導体の組成とバンドギャッ
プの関係を示しており、一点鎖線はｌｎＰの格子定数と
同じ値をもつ組成を示している。
バンドギャップで約０．鉄Ｖ〜１．＄Ｖの範囲の変化が
可能であり、格子定数を一致させて良質な結晶層を成長
させることができる。１例として第４図において、基板
３１をｌｎＰにし、ｎ型層３０をｅ点、ｐ型層２９をｄ
点、絶縁層２８をｃ点、ｐ型層２７をｆ点、ｎ型層２６
をａ点の組成にすることによって、発光波長入，として
約１．０仏帯、受光波長＾２として１．３仏帯の素子が
構成できる。
可能であり、格子定数を一致させて良質な結晶層を成長
させることができる。１例として第４図において、基板
３１をｌｎＰにし、ｎ型層３０をｅ点、ｐ型層２９をｄ
点、絶縁層２８をｃ点、ｐ型層２７をｆ点、ｎ型層２６
をａ点の組成にすることによって、発光波長入，として
約１．０仏帯、受光波長＾２として１．３仏帯の素子が
構成できる。
ｌｎ−Ｇａ−笹−Ｐ系においても、他の組成で同様な受
光、発光素子が構成できるばかりでなく、Ｇａ，〜山ｘ
Ａｓや、ＧａｘＡＩｒｘＡｓｙＰｒｙなど多くの半導体
濠晶が適用できる。
光、発光素子が構成できるばかりでなく、Ｇａ，〜山ｘ
Ａｓや、ＧａｘＡＩｒｘＡｓｙＰｒｙなど多くの半導体
濠晶が適用できる。
また、ＺｕＳｅ−ＧａＡｓ、蛇‐Ｇａ船などロー町族や
ｍ−Ｖ族半導体のへテロ接合も利用できる。以上説明し
たように本発明は、発光部と受光部とお一体化された構
造であって発光部からの光は受光部では感知しないため
、本発明によれば単線双方向通信における光伝送損失を
大中に減少させることが可能となり、分岐・結合素子が
必要なくなり、無中継伝送距離を伸ばすことができ光源
の出力が４・さくてすむようになる。
ｍ−Ｖ族半導体のへテロ接合も利用できる。以上説明し
たように本発明は、発光部と受光部とお一体化された構
造であって発光部からの光は受光部では感知しないため
、本発明によれば単線双方向通信における光伝送損失を
大中に減少させることが可能となり、分岐・結合素子が
必要なくなり、無中継伝送距離を伸ばすことができ光源
の出力が４・さくてすむようになる。
第１図は従釆の単線双方向通信システムに示す構成図、
第２図は本発明による単線双方向通信システムを示す構
成図、第３図は本発明の一実施構成図、第４図は同具体
構成図、第５図は同具体構成のためのバンドギャップ図
である。 ９，１０……発光・受光素子、１１・・・・・・伝送路
、２１・・・・・・発光部、２２・・・・・・光吸収体
、２３・・・・・・受光部、２６，３０・・・・・・ｎ
型層、２７，２９…・・・ｐ型層、２８…・・・絶縁層
、３１・・・・・・基板。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
第２図は本発明による単線双方向通信システムを示す構
成図、第３図は本発明の一実施構成図、第４図は同具体
構成図、第５図は同具体構成のためのバンドギャップ図
である。 ９，１０……発光・受光素子、１１・・・・・・伝送路
、２１・・・・・・発光部、２２・・・・・・光吸収体
、２３・・・・・・受光部、２６，３０・・・・・・ｎ
型層、２７，２９…・・・ｐ型層、２８…・・・絶縁層
、３１・・・・・・基板。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １ 発光素子と、前記発光素子から発せられる光の中心
波長と異る波長領域に中心の感度をもつ受光素子とを積
層してなることを特徴とする発光・受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046978A JPS6016112B2 (ja) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | 発光・受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046978A JPS6016112B2 (ja) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | 発光・受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54138303A JPS54138303A (en) | 1979-10-26 |
| JPS6016112B2 true JPS6016112B2 (ja) | 1985-04-23 |
Family
ID=12762318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53046978A Expired JPS6016112B2 (ja) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | 発光・受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016112B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE8004278L (sv) * | 1980-06-09 | 1981-12-10 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon |
| JPS5730389A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-18 | Nec Corp | Optical communication device using optical semiconductor element for transmission and reception |
| JPS57115882A (en) * | 1981-01-09 | 1982-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | Two way light transmitting circuit |
| JPS6179550U (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-27 | ||
| JPS6179551U (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-27 | ||
| JPS61204987A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発受光装置 |
| US5144637A (en) * | 1990-04-30 | 1992-09-01 | At&T Bell Laboratories | Inline diplex lightwave transceiver |
| FR2849215B1 (fr) * | 2002-12-20 | 2005-03-11 | Mauna Kea Technologies | Systeme de microscopie laser confocale parallele basee sur la technologie vcsel |
| JP5417598B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2014-02-19 | 国立大学法人富山大学 | 多機能有機ダイオードマトリクスパネル |
| JP6131955B2 (ja) * | 2012-08-09 | 2017-05-24 | ソニー株式会社 | 受発光素子及び受発光装置 |
| JP6846786B2 (ja) * | 2016-07-29 | 2021-03-24 | コーデンシ株式会社 | 光センサ |
-
1978
- 1978-04-19 JP JP53046978A patent/JPS6016112B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54138303A (en) | 1979-10-26 |
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