JPS6211292B2 - - Google Patents
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- JPS6211292B2 JPS6211292B2 JP1211079A JP1211079A JPS6211292B2 JP S6211292 B2 JPS6211292 B2 JP S6211292B2 JP 1211079 A JP1211079 A JP 1211079A JP 1211079 A JP1211079 A JP 1211079A JP S6211292 B2 JPS6211292 B2 JP S6211292B2
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- Japan
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- wavelength
- photodetector
- junction
- layer
- optical
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 10
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主として光通信装置に於ける光検出装
置に関するものである。
置に関するものである。
光フアイバーを用いた光通信やデータ伝送は技
術的利点も多くまた経済性にも優れているため今
後重要な通信手段となるものである。光通信に於
てもその経済性を高めるためには多重化伝送する
事が望ましく、これには変調周波数の多重化だけ
でなく搬送光波長の多重化が重要な技術となる。
光フアイバーでは、波長により多少の伝送損失の
差は生じるが混信することなく複数波長を１本の
フアイバーで伝送することが可能である。また複
数の異なる波長を提供する光源は多元化合物半導
体レーザ又は発光ダイオードでその化合物組成を
変更するか、構成元素を変えることにより実現さ
れている。
術的利点も多くまた経済性にも優れているため今
後重要な通信手段となるものである。光通信に於
てもその経済性を高めるためには多重化伝送する
事が望ましく、これには変調周波数の多重化だけ
でなく搬送光波長の多重化が重要な技術となる。
光フアイバーでは、波長により多少の伝送損失の
差は生じるが混信することなく複数波長を１本の
フアイバーで伝送することが可能である。また複
数の異なる波長を提供する光源は多元化合物半導
体レーザ又は発光ダイオードでその化合物組成を
変更するか、構成元素を変えることにより実現さ
れている。
一方、従来の光検出器では強度変調された光信
号を電気出力に変換するのみで波長の情報は失な
われる即ち異種波長光を同時に光検出器に入れた
ときそれぞれの波長に搬送された強度変調信号の
総和となつて電気出力がなされるため波長多重通
信の目的を達することができない。このため波長
多重方式の時には光検出器に入力する前にプリズ
ムや光学フイルター等の光学手段で空間的に各波
長に分離した後、それぞれを別箇の光検出器で受
ける方式が取られている。この様な光学系による
波長分離方法は受信装置がかさばり、温度や機械
的ずれにより波長分離の機能が狂い易い問題があ
り、波長分割による光量の損失も大きい。
号を電気出力に変換するのみで波長の情報は失な
われる即ち異種波長光を同時に光検出器に入れた
ときそれぞれの波長に搬送された強度変調信号の
総和となつて電気出力がなされるため波長多重通
信の目的を達することができない。このため波長
多重方式の時には光検出器に入力する前にプリズ
ムや光学フイルター等の光学手段で空間的に各波
長に分離した後、それぞれを別箇の光検出器で受
ける方式が取られている。この様な光学系による
波長分離方法は受信装置がかさばり、温度や機械
的ずれにより波長分離の機能が狂い易い問題があ
り、波長分割による光量の損失も大きい。
本発明はこの様な欠点を取り除き波長多重光通
信を真に実用化させ得る波長弁別光検出装置を提
供するものである。本発明装置では先め波長毎に
光信号を分離するのではなく、分光感度の異なる
複数のpn接合を有する半導体光検出器に同時に
波長多重信号を入力せしめ該光電変換出力を演算
回路により処理することにより各波長に搬送され
た情報を電気的に弁別することを特徴とする。即
ち本発明の原理は光検出器の複数の光電変換部に
発生する合成された波長多重信号を各波長に対す
る光電変換効率の差異に基づき、それぞれの合成
出力を演算回路により演算して、各波長に搬送さ
れた信号に分離するものである。
信を真に実用化させ得る波長弁別光検出装置を提
供するものである。本発明装置では先め波長毎に
光信号を分離するのではなく、分光感度の異なる
複数のpn接合を有する半導体光検出器に同時に
波長多重信号を入力せしめ該光電変換出力を演算
回路により処理することにより各波長に搬送され
た情報を電気的に弁別することを特徴とする。即
ち本発明の原理は光検出器の複数の光電変換部に
発生する合成された波長多重信号を各波長に対す
る光電変換効率の差異に基づき、それぞれの合成
出力を演算回路により演算して、各波長に搬送さ
れた信号に分離するものである。
次に実施例を用いて本発明の主旨を具体的に説
明する。搬送波長の数だけ光検出器も揃える場合
はそれぞれの光検出器に波長選択を行うバンドパ
スフイルターを備えさせることにより波長弁別が
可能であるが本発明装置ではこの様な外部的に波
長選択する必要がなく光検出器自体の分光感度特
性を利用するものであるから複数の検出部を備え
た単一の光検出器で目的が達せられる特徴を有す
る。本発明の原理をわかり易く説明するために２
波長多重方式に適合する光検出装置の例を用いて
述べる。
明する。搬送波長の数だけ光検出器も揃える場合
はそれぞれの光検出器に波長選択を行うバンドパ
スフイルターを備えさせることにより波長弁別が
可能であるが本発明装置ではこの様な外部的に波
長選択する必要がなく光検出器自体の分光感度特
性を利用するものであるから複数の検出部を備え
た単一の光検出器で目的が達せられる特徴を有す
る。本発明の原理をわかり易く説明するために２
波長多重方式に適合する光検出装置の例を用いて
述べる。
第１図及び第２図は本発明の思想に基づいて具
現された波長弁別光検出装置に用いる半導体光検
出器の例である。第１図は分光感度特性の異なる
検出部を平面的に配置した一例を示す。１はｎ形
ＩoＰであり、この表面の一部を化学エツチング
により除去し、ついで公知のエピタキシヤル成長
法によりｎ形ＩoＧaＡs７を形成した半導体結晶
にＺoを選択拡散してpn接合２，３を設け、それ
ぞれにリード線５，６及び４を接続して得られ
る。この場合pn接合の深さは特に制限はない
が、およそ１μｍ程度が好ましい。またこれらを
シヨツトキー障壁に置きかえても勿論有効であ
る。第２図は検出部を層状に配置した例を示す。
ｎ形ＩoＰ基板１０の上に公知のエピタキシヤル
成長法でｎ形ＩoＧaＡs層１１、ｎ形ＩoＰ層１２
をそれぞれ成長し、ＺoをＩoＧaＡs１１の内部及
びＳをＩoＰ層１２の内部に拡散してpn接合１
３，１４を形成し、次いで各不純物拡散層にリー
ド線１５，１６，１７を接続して所望の半導体光
検出器が得られる。ＩoＰ層１２は0.9μｍ以上の
波長光に対してはほぼ透明となりＩoＧaＡs層１
１に光が到達するＩoＰ層１２を約１μｍ厚に形
成しておくと、0.9μｍ以下の波長に対しＩoＰ層
１２で光吸収が生じる一方、吸収しきれずにＩo
ＧaＡs層１１にも光が侵入してここで吸収される
ためリード線１５と１６の両方に出力電流が流れ
る。このため第１図、第２図に示す半導体光検出
器の分光感度はいずれも第３図に示す如き特性と
なる。ここで１８は禁制帯幅エネルギーの小なる
pn接合３又は１４（これを検出部Ａとする）の
分光感度特性であり、１９は禁制帯幅エネルギー
の大なるpn接合２又は１３（これを検出部Ｂと
する）のそれを表わす。上述した構成の光検出器
は各層の中にpn接合が形成されればよいので、
pn接合の深さを精度よく制御する必要がないた
め製品が容易で特性もpn接合の深さに左右され
ず、再現性が良いという利点がある。また、各層
の組成を適当に選ぶことにより各波長範囲を大幅
に考えることが可能である。
現された波長弁別光検出装置に用いる半導体光検
出器の例である。第１図は分光感度特性の異なる
検出部を平面的に配置した一例を示す。１はｎ形
ＩoＰであり、この表面の一部を化学エツチング
により除去し、ついで公知のエピタキシヤル成長
法によりｎ形ＩoＧaＡs７を形成した半導体結晶
にＺoを選択拡散してpn接合２，３を設け、それ
ぞれにリード線５，６及び４を接続して得られ
る。この場合pn接合の深さは特に制限はない
が、およそ１μｍ程度が好ましい。またこれらを
シヨツトキー障壁に置きかえても勿論有効であ
る。第２図は検出部を層状に配置した例を示す。
ｎ形ＩoＰ基板１０の上に公知のエピタキシヤル
成長法でｎ形ＩoＧaＡs層１１、ｎ形ＩoＰ層１２
をそれぞれ成長し、ＺoをＩoＧaＡs１１の内部及
びＳをＩoＰ層１２の内部に拡散してpn接合１
３，１４を形成し、次いで各不純物拡散層にリー
ド線１５，１６，１７を接続して所望の半導体光
検出器が得られる。ＩoＰ層１２は0.9μｍ以上の
波長光に対してはほぼ透明となりＩoＧaＡs層１
１に光が到達するＩoＰ層１２を約１μｍ厚に形
成しておくと、0.9μｍ以下の波長に対しＩoＰ層
１２で光吸収が生じる一方、吸収しきれずにＩo
ＧaＡs層１１にも光が侵入してここで吸収される
ためリード線１５と１６の両方に出力電流が流れ
る。このため第１図、第２図に示す半導体光検出
器の分光感度はいずれも第３図に示す如き特性と
なる。ここで１８は禁制帯幅エネルギーの小なる
pn接合３又は１４（これを検出部Ａとする）の
分光感度特性であり、１９は禁制帯幅エネルギー
の大なるpn接合２又は１３（これを検出部Ｂと
する）のそれを表わす。上述した構成の光検出器
は各層の中にpn接合が形成されればよいので、
pn接合の深さを精度よく制御する必要がないた
め製品が容易で特性もpn接合の深さに左右され
ず、再現性が良いという利点がある。また、各層
の組成を適当に選ぶことにより各波長範囲を大幅
に考えることが可能である。
以上のような光検出器の出力側に演算回路を接
続することにより本発明の波長弁別光検出装置が
できあがる。
続することにより本発明の波長弁別光検出装置が
できあがる。
多重化する波長をL1，L2とし各検出部の分光
感度領域との対応は第３図中に示すように設定す
る。この様な条件の下では検出部ＢではL1光の
みしか応答せず、L1光に搬送された信号により
時間的に出力が変動する光電流L1（ｔ）がＢに
流れる。検出部ＡではL1，L2光両方に応答して
L1（ｔ）＋L2（ｔ）なる出力が生じる。従つてＡ
とＢの検出部の出力の差からL2（ｔ）が取り出
せ、目的とした波長弁別光検出が達成できる。第
４図は本発明の光検出装置の例をブロツクダイヤ
グラムで示したものである。２１，２２は検出部
Ａ，Ｂを示し、２３は差動アンプを示す。以上述
べた方式ではアナログ変調でもデジタル変調でも
応用可能であるがデジタル変調の場合は第４図中
に点線で示した出力を規格化する回路２４，２５
を経由させる事により、より良好な分離が達成で
きる。
感度領域との対応は第３図中に示すように設定す
る。この様な条件の下では検出部ＢではL1光の
みしか応答せず、L1光に搬送された信号により
時間的に出力が変動する光電流L1（ｔ）がＢに
流れる。検出部ＡではL1，L2光両方に応答して
L1（ｔ）＋L2（ｔ）なる出力が生じる。従つてＡ
とＢの検出部の出力の差からL2（ｔ）が取り出
せ、目的とした波長弁別光検出が達成できる。第
４図は本発明の光検出装置の例をブロツクダイヤ
グラムで示したものである。２１，２２は検出部
Ａ，Ｂを示し、２３は差動アンプを示す。以上述
べた方式ではアナログ変調でもデジタル変調でも
応用可能であるがデジタル変調の場合は第４図中
に点線で示した出力を規格化する回路２４，２５
を経由させる事により、より良好な分離が達成で
きる。
以上の実施例で明らかなように本発明装置によ
れば波長分離の為に何んら光学装置を介在させる
ことなく光検出器個有の分光感度特性を利用し電
気回路のみで波長弁別出来ることを示した。ここ
に用いる電気回路素子は特殊なものでなく小型、
高性能なものが既に開発されており、光学的波長
弁別装置に比べ光受信装置中の適合性は遥かに優
れていることは云う迄もない。本発明装置はアナ
ログ変調、デジタル変調共に応用可能であり、ま
た禁制帯幅エネルギーの異なる層を増すことによ
り３波長以上の多重化にも供せられることは云う
までもない。
れば波長分離の為に何んら光学装置を介在させる
ことなく光検出器個有の分光感度特性を利用し電
気回路のみで波長弁別出来ることを示した。ここ
に用いる電気回路素子は特殊なものでなく小型、
高性能なものが既に開発されており、光学的波長
弁別装置に比べ光受信装置中の適合性は遥かに優
れていることは云う迄もない。本発明装置はアナ
ログ変調、デジタル変調共に応用可能であり、ま
た禁制帯幅エネルギーの異なる層を増すことによ
り３波長以上の多重化にも供せられることは云う
までもない。
第１図〜第４図は本発明方法の実施例を説明す
るための図である。第１，２図は半導体光検出器
の構造、第３図は各検出部の分光感度特性、第４
図は波長弁別光検出装置をブロツクダイアグラム
で示す。 １１，７…禁制帯幅の小なる半導体層、１，１
０，１２…禁制帯幅の大なる半導体層、２，３，
１３，１４…pn接合、４〜６，１５〜１７…リ
ード線、１８，１９…分光感度特性、２１，２２
…検出部、２３…差動アンプ、２４，２５…規格
化回路をそれぞれ示す。
るための図である。第１，２図は半導体光検出器
の構造、第３図は各検出部の分光感度特性、第４
図は波長弁別光検出装置をブロツクダイアグラム
で示す。 １１，７…禁制帯幅の小なる半導体層、１，１
０，１２…禁制帯幅の大なる半導体層、２，３，
１３，１４…pn接合、４〜６，１５〜１７…リ
ード線、１８，１９…分光感度特性、２１，２２
…検出部、２３…差動アンプ、２４，２５…規格
化回路をそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 少なくとも２種類以上の禁制帯幅エネルギー
の異なる半導体層の各々にpn接合が形成され、
該pn接合のｐまたはｎ層にそれぞれ独立のリー
ド線を配し、それぞれ分光感度の異なる出力を該
リード線より取り出す光検出器と、前記出力を演
算処理することにより各波長に搬送された信号を
弁別復調する演算回路とから成る波長弁別光検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1211079A JPS55104725A (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Wave-length discrimination type photo-detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1211079A JPS55104725A (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Wave-length discrimination type photo-detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55104725A JPS55104725A (en) | 1980-08-11 |
| JPS6211292B2 true JPS6211292B2 (ja) | 1987-03-11 |
Family
ID=11796416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1211079A Granted JPS55104725A (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Wave-length discrimination type photo-detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55104725A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005043918B4 (de) * | 2005-05-30 | 2014-12-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Detektoranordnung und Verfahren zur Bestimmung spektraler Anteile in einer auf eine Detektoranordnung einfallenden Strahlung |
| DE102007012115A1 (de) | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsdetektor |
-
1979
- 1979-02-05 JP JP1211079A patent/JPS55104725A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55104725A (en) | 1980-08-11 |
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