WO2023162182A1 - 光受信器 - Google Patents

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WO2023162182A1
WO2023162182A1 PCT/JP2022/008059 JP2022008059W WO2023162182A1 WO 2023162182 A1 WO2023162182 A1 WO 2023162182A1 JP 2022008059 W JP2022008059 W JP 2022008059W WO 2023162182 A1 WO2023162182 A1 WO 2023162182A1
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WO
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light
optical receiver
dielectric multilayer
multilayer film
receiving element
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Application number
PCT/JP2022/008059
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English (en)
French (fr)
Inventor
祥平 小菅
慈 金澤
浩崇 中村
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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.)
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Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
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    • 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
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical receiver, and more particularly to an optical receiver with reduced degradation in reception sensitivity.
  • a preamplifier method in which an optical amplifier is provided in the front stage of the light receiving element can improve the reception sensitivity at the optical signal detection stage.
  • a semiconductor optical amplifier (SOA) is compact and has a simple configuration, and is suitable as an optical amplifier to be mounted on an optical receiver in an intensity modulation direct detection system.
  • the output of the optical amplifier includes not only the amplified input optical signal but also ASE (Amplified Spontaneous Emission) light derived from spontaneous emission light generated in the optical amplifier as noise.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional optical receiver 100.
  • the optical receiver 100 includes an InP substrate 101, a semiconductor optical amplifier (SOA) 103 having an anti-reflection (AR) coat (also referred to as an AR film) 102 applied to the light entrance surface and light exit surface, and the SOA 103. It comprises a lens 104 provided on the output surface side, a waveguide photodiode (PD: Photo-diode) 106, and an optical wavelength filter 105 arranged between the lens 104 and the PD .
  • SOA 103 , optical wavelength filter 105 and PD 106 are arranged on the main surface of InP substrate 101 .
  • 1 is a cross-sectional view of the InP substrate 101 viewed from the main surface direction.
  • FIG. 1 also shows a reflector 107 such as metal that exists around the optical receiver 100 .
  • the signal light enters the SOA 103 provided with the AR coat 102.
  • the optical signal amplified by the SOA 103 enters the optical wavelength filter 105 via the lens 104 .
  • the optical signal whose ASE light, which is noise, has been reduced by the optical wavelength filter 105 enters the PD 106 .
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and the purpose thereof is to provide an optical receiver that reduces deterioration of reception sensitivity.
  • an optical receiver includes a semiconductor optical amplifier arranged on a substrate, and antireflection films provided on the entrance surface and the exit surface of the semiconductor optical amplifier. , a lens provided on the antireflection film on the output surface side, a light receiving element for receiving light from the semiconductor optical amplifier, and between the semiconductor optical amplifier and the light receiving element, with respect to the path of the light emitted from the semiconductor optical amplifier.
  • the dielectric multilayer film is configured to separate light to be incident on the light receiving element and light not to be incident on the light receiving element
  • the light absorption film is configured to absorb light that is not allowed to enter the light receiving element, out of the light separated by the dielectric multilayer film.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional optical receiver;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 4;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 6;
  • 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configurations of FIGS. 4 and 6.
  • FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 8;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 2;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 10;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure, and is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 12;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining transition of minimum reception sensitivity in an optical receiver according to an embodiment of the present disclosure;
  • the optical receiver of the present disclosure includes an SOA placed on an InP substrate and a waveguide photodiode (PD), which is a light receiving element that receives signal light amplified by the SOA.
  • An AR coating is provided on the entrance surface and the exit surface of the SOA. The AR coat prevents oscillation due to reflection at the input/output interface of the SOA.
  • the optical receiver of the present disclosure has a dielectric multilayer film installed between the SOA and the PD. The dielectric multilayer film is installed so that the surface on which light is incident is inclined with respect to the optical path.
  • the light that has entered the optical receiver via the optical fiber enters the SOA and is amplified.
  • the light output from the SOA passes through the AR coat and is incident on the surface of the dielectric multilayer film that is inclined with respect to the optical path, and is split into reflected light and transmitted light.
  • One split by the dielectric multilayer film proceeds to the optical path toward the PD, and the other proceeds to the optical path not directed to the PD (for example, the optical path perpendicular to the optical path toward the PD).
  • the light traveling along the optical path toward the PD enters the PD and is received by the PD.
  • Light traveling along an optical path not directed to the PD enters the light absorption film and is absorbed by the light absorption film.
  • the optical receiver of the present disclosure According to the configuration of the optical receiver of the present disclosure, light emitted from the SOA is prevented from entering the SOA again, thereby preventing laser oscillation in the SOA.
  • the ASE light which is noise emitted from the SOA, travels along an optical path that does not go to the PD and is absorbed, the ASE light is prevented from entering the PD as stray light, thereby preventing deterioration of the reception sensitivity of the PD due to stray light. prevented.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the optical receiver 200 according to the first embodiment.
  • the optical receiver 200 shown in FIG. 2 includes an InP substrate 201, an SOA 103 having an AR coat 102 applied to the light incident surface and light emitting surface, a lens 104 provided on the light emitting surface side of the SOA 103, and a waveguide type PD 106. , a dielectric multilayer film 203 arranged between the lens 104 and the PD 106 , and a light absorption film 204 . SOA 103 , dielectric multilayer film 203 and PD 106 are arranged on the main surface of InP substrate 201 . 2 is a cross-sectional view of the InP substrate 101 viewed from the main surface direction.
  • the SOA 103 is arranged to emit amplified light to a path parallel to the main surface of the InP substrate 201 .
  • the InP substrate 201 has projections 202 .
  • the convex portion 202 has an inclined surface with an angle of 45 degrees with respect to the main surface of the InP substrate 201 and a vertical surface with an angle of 90 degrees with respect to the main surface of the InP substrate 201 .
  • the inclined surface faces the output surface of the SOA 103 and the vertical surface faces the incident surface of the PD 106 .
  • the dielectric multilayer film 203 is provided on the inclined surface of the convex portion 202 of the InP substrate 201 .
  • the light absorption film 204 faces the main surface of the InP substrate 201 while being inclined with respect to the main surface of the InP substrate 201 and the direction of the path of light emitted from the SOA 103 .
  • InP is only an example, and other materials that are transparent to light in the wavelength band used in optical communications using optical fibers may be used.
  • the optical receiver 200 shown in FIG. 2 includes a dielectric multilayer film 203 formed on a surface of a convex portion 202 of an InP substrate 201 inclined with respect to the optical path, instead of the optical wavelength filter 105 of the optical receiver 100 shown in FIG.
  • a light absorbing film 204 is also provided.
  • a method for manufacturing the optical receiver 200 will be described. After manufacturing an InP substrate 201 with a convex portion 202 having an inclined surface by etching, the SOA 103 and PD 106 are integrated on the main surface of the InP substrate 201 . Next, the AR coat 102 is formed on the incident surface and the exit surface of the SOA 103, and the lens 104 is formed on the AR coat 102 on the exit surface side of the SOA by selective regrowth and etching. Install. After that, a member having a light absorbing film 204 is installed.
  • the dielectric multilayer film 203 transmits light desired to be incident on the PD 106 like the main signal, and passes through the PD 106 like the other ASE light. It is made on the slanted surface of the convex portion 202 so as to reflect light that is not desired to be incident on the convex portion 202 .
  • the light that has entered the optical receiver 200 via the optical fiber enters the SOA 103 and is amplified.
  • Light emitted from the SOA 103 enters the dielectric multilayer film 203 and is demultiplexed by the dielectric multilayer film.
  • One of the waves split by the dielectric multilayer film 203 passes through the dielectric multilayer film 203 and the convex portion 202 and travels along an optical path parallel to the main surface of the InP substrate 201 toward the PD 106, while the other is split by the dielectric multilayer film 203. It is reflected and proceeds along an optical path not directed to the PD 106 (optical path perpendicular to the main surface of the InP substrate 201).
  • Reflected light corresponding to ASE light reflected by the dielectric multilayer film 203 travels toward the light absorption film 204 and is absorbed by the light absorption film 204 .
  • Transmitted light corresponding to signal light that has passed through the dielectric multilayer film 203 is incident on the PD 106 .
  • the traveling direction of the reflected light split by the dielectric multilayer film 203 is the normal direction of the main surface of the InP substrate 201 so that the reflected light is prevented from entering the SOA 103 .
  • the light absorbing film 204 for example, a surface coated with carbon black, a surface having a fine three-dimensional structure, or the like may be used.
  • FIG. 14 shows the transition of BER (Bit Error ratio) with respect to optical modulated amplitude (OMA) of input power according to the configuration of the optical receiver 200 of the present disclosure.
  • the solid line indicates the BER curve for the conventional optical receiver 100 shown in FIG. 1
  • the dashed-dotted line indicates the BER curve for the optical receiver 200 of the present disclosure shown in FIG.
  • the ASE noise due to the oscillation of the SOA 103 due to the reflected light from the optical wavelength filter 105 and the incidence of stray light caused by the reflected light to the PD 106 is 10% with respect to the power incident on the optical receiver 100. %, and the reception sensitivity was degraded due to the ASE noise.
  • reflected light and stray light are incident on and absorbed by the light absorption film, so it is shown that there is an effect of eliminating reception sensitivity deterioration due to oscillation of the SOA 103 and incidence of stray light on the PD 106. It is
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 300 according to the second embodiment.
  • the optical receiver 300 in FIG. 3 differs from the optical receiver 200 in FIG. 2 in that a lens 301 is provided on the vertical surface of the convex portion 202 . Since the optical receiver 300 can adjust the optical axis with two lenses, the lens 104 and the lens 301, the optical axis can be easily adjusted, and there is an advantage that the coupling efficiency between the SOA 103 and the PD 106 is improved.
  • the method of manufacturing the optical receiver 300 is substantially the same as the method of manufacturing the optical receiver 200 .
  • a lens 301 can be formed on the vertical surface of the convex portion 202 by selective regrowth and etching in the process of forming the lens 104 on the AR coat 102 on the output surface side of the SOA 103 .
  • the optical receiver 300 in FIG. 3 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 400 according to the third embodiment.
  • the optical receiver 400 in FIG. 4 differs from the optical receiver 200 in FIG. 2 in that the structure of the InP substrate 401 is different from the structure of the InP substrate 201 in the optical receiver 200 in FIG. More specifically, the structure of the convex portion 402 of the InP substrate 401 of the optical receiver 400 is different from that of the convex portion 202 of the InP substrate 201 of the optical receiver 200 .
  • the convex portion 402 of the optical receiver 400 in FIG. 4 is manufactured so that the angle formed by the inclined surface and the InP substrate 201 is greater than 45 degrees. As a result, the angle between the emission direction of the SOA 103 and the light reflected by the dielectric multilayer film 403 becomes smaller than 90 degrees. Also, the angle formed by the incident light incident on the dielectric multilayer film 403 and the reflected light reflected by the dielectric multilayer film 403 is smaller than 90 degrees. The reflected light enters the light absorption film 204 and is absorbed by the light absorption film 204 .
  • the dielectric multilayer film 403 shows a dashed line extending from the position where the light passing through the SOA 103 and the lens 104 is incident on the dielectric multilayer film 403 to the upper end of the lens 104 .
  • the angle of the inclined surface of the convex portion 402 so that the direction of the reflected light is not below the dashed line, a structure is formed in which the reflected light does not enter the SOA 103 .
  • the dielectric multilayer film 403 transmits light desired to be incident on the PD 106 like the main signal and passes through the PD 106 like the other ASE light.
  • the slanted surface of the convex portion 402 is made to reflect the light that is not desired to be incident on the convex portion 402 at an angle as described above.
  • the optical receiver 400 of FIG. 4 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 500 according to the fourth embodiment.
  • the optical receiver 500 in FIG. 5 differs from the optical receiver 400 in FIG. 4 in that a lens 501 is provided on the vertical surface of the convex portion 402 .
  • the optical receiver 500 can adjust the optical axis with two lenses, the lens 104 and the lens 501, similarly to the optical receiver 300 in FIG. There is an advantage that the coupling efficiency is improved.
  • the optical receiver 500 of FIG. 5 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, similarly to the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 600 according to the fifth embodiment.
  • the optical receiver 600 of FIG. 6 is similar to the optical receiver 200 of FIG. Differs from receiver 200 .
  • the PLC 601 has an inclined surface with an angle of 45 degrees with respect to the main surface of the InP substrate 201 and a vertical surface with an angle of 90 degrees with respect to the main surface of the InP substrate 201 .
  • the inclined surface faces the output surface of the SOA 103 and the vertical surface faces the incident surface of the PD 106 .
  • the dielectric multilayer film 203 is provided on the inclined surface of the PLC 601 .
  • SOA 103 , PLC 601 and PD 106 are integrated on the main surface of InP substrate 201 .
  • An AR coat 102 is formed on the incident surface and the exit surface of the SOA 103, and a lens 104 is formed on the AR coat 102 on the SOA exit surface side by selective regrowth and etching. After that, a member having a light absorbing film 204 is installed.
  • the light emitted from the SOA 103 is incident on the dielectric multilayer film 203, and separated into a reflected wave and a transmitted light by the dielectric multilayer film 203.
  • Reflected light corresponding to ASE light is incident on the light absorption film 204
  • transmitted light corresponding to signal light is sequentially incident on the PLC 601 and PD 106 .
  • the ASE light demultiplexed and emitted within the PLC 601 enters the light absorption film 204 and is absorbed by the light absorption film 204 .
  • the optical receiver 600 of FIG. 6 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 700 according to the sixth embodiment.
  • the optical receiver 700 in FIG. 7 differs from the optical receiver 600 in FIG. 6 in that the PLC 601 has a lens 701 on the vertical plane. Since the optical receiver 700 can adjust the optical axis with two lenses, the lens 104 and the lens 701, the optical axis adjustment is facilitated, and there is an advantage that the coupling efficiency between the SOA 103 and the PD 106 is improved.
  • the manufacturing method of the optical receiver 700 is substantially the same as the manufacturing method of the optical receiver 600 .
  • a lens 701 can be formed on the vertical surface of the PLC 601 by selective regrowth and etching in the process of forming the lens 104 on the AR coat 102 on the SOA 103 exit surface side.
  • the optical receiver 700 in FIG. 7 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 800 according to the seventh embodiment.
  • the optical receiver 800 of FIG. 8 differs from the optical receiver 600 of FIG. 6 in that the structure of the PLC 801 is different from the structure of the PLC 601 of the optical receiver 600 of FIG.
  • the PLC 801 of the optical receiver 800 of FIG. 8 is manufactured such that the angle between the inclined surface and the InP substrate 201 is greater than 45 degrees.
  • the angle between the emission direction of the SOA 103 and the light reflected by the dielectric multilayer film 403 becomes smaller than 90 degrees.
  • the angle formed by the incident light incident on the dielectric multilayer film 403 and the reflected light reflected by the dielectric multilayer film 403 is smaller than 90 degrees.
  • FIG. 8 shows a dashed line extending from the position where the light passing through the SOA 103 and the lens 104 is incident on the dielectric multilayer film 403 to the upper end of the lens 104 .
  • the optical receiver 800 of FIG. 8 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 900 according to the eighth embodiment.
  • the optical receiver 900 in FIG. 9 differs from the optical receiver 800 in FIG. 8 in that the PLC 801 has a lens 902 on the vertical plane.
  • the optical receiver 900 can adjust the optical axis with two lenses, the lens 104 and the lens 902, similarly to the optical receiver 300 in FIG. There is an advantage that the coupling efficiency is improved.
  • the optical receiver 900 of FIG. 9 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 1000 according to the ninth embodiment.
  • the optical receiver 1000 in FIG. 10 differs from the optical receiver 200 in FIG. 2 in the arrangement of the PD 106 and the light absorption film 204 . More specifically, in the optical receiver 1000, the light absorbing film 204 is arranged on the vertical surface of the convex portion 202 of the InP substrate 201, and the PD 106 is positioned above the dielectric multilayer film 1002 by the aluminum nitride (AlN) substrate 1001. position.
  • AlN aluminum nitride
  • a method for manufacturing the optical receiver 1000 will be described. After manufacturing an InP substrate 201 with a convex portion 202 having an inclined surface by etching, the SOA 103 is integrated on the main surface of the InP substrate 201 . Next, the AR coat 102 is formed on the incident surface and the exit surface of the SOA 103, and the lens 104 is formed on the AR coat 102 on the exit surface side of the SOA by selective regrowth and etching. A light absorbing film 204 is placed on the vertical surface of the convex portion 202 . Further, an AlN substrate 1001 on which PDs 106 are integrated is placed on top of the inclined dielectric multilayer film 1002 .
  • the optical axis is adjusted only by the lens 104 provided on the surface of the AR coat 102 on the output surface side of the SOA 103 (the configuration such as the material and the degree of curvature for making the lens 104 optimal is determined in advance at the design stage). .
  • the light desired to enter the PD 106 like the main signal is reflected, and the other light like the ASE light is reflected to the PD 106. It is made on the slanted surface of the projection 202 so as to transmit the light that is not desired to be incident on the convex portion 202 .
  • the optical receiver 1000 similarly to the optical receiver 200 in FIG. 2, light from the SOA 103 enters the dielectric multilayer film 1002 and is demultiplexed by the dielectric multilayer film.
  • One of the waves split by the dielectric multilayer film 1002 is reflected by the dielectric multilayer film 1002 and travels along an optical path perpendicular to the main surface of the InP substrate 201 toward the PD 106.
  • 201 optical path parallel to the main surface of the InP substrate 201).
  • Reflected light corresponding to signal light travels toward the PD 106 and is incident from the front surface of the PD 106 toward the rear surface.
  • Transmitted light corresponding to ASE light travels toward the light absorption film 204 and is absorbed by the light absorption film 204 .
  • the optical receiver 1000 of FIG. 10 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, similarly to the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 1100 according to the tenth embodiment.
  • the optical receiver 1100 in FIG. 11 differs from the optical receiver 1000 in FIG. 10 in that the PD 106 is integrated on the AlN substrate 1101 having the through holes 1102 .
  • the PD 106 is integrated on one of the two main surfaces of the AlN substrate 1101 opposite to the main surface facing the dielectric multilayer film 1002 .
  • the light that has passed through the through hole 1102 of the AlN substrate 1101 is incident on the PD 106 from the back surface toward the front surface, and is received. Since the through hole 1102 functions as an aperture, it has the effect of preventing stray light from entering the PD 106 .
  • the optical receiver 1100 of FIG. 11 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, similarly to the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 1200 according to the eleventh embodiment.
  • the optical receiver 1200 in FIG. 12 differs from the optical receiver 1000 in FIG. 10 in the shape of the convex portion 202 of the InP substrate 201 and the arrangement of the PD 106 . More specifically, the cross-sectional shape of convex portion 1202 of optical receiver 1200 is a trapezoid whose upper base is longer than its lower base. The convex portion 1202 has an inclined surface forming an angle of 45 degrees with the main surface of the InP substrate 201 and a vertical surface parallel to the normal to the main surface of the InP substrate 201 . The PD 106 is held below the InP substrate 201 by the AlN substrate 1001 .
  • a method for manufacturing the optical receiver 1200 will be described. After manufacturing an InP substrate 201 having a convex portion 1202 with an inclined surface by etching, the SOA 103 is integrated on the main surface of the InP substrate 201 . Next, the AR coat 102 is formed on the entrance surface and the exit surface of the SOA 103, and the lens 104 is formed on the AR coat 102 on the exit surface side of the SOA by selective regrowth and etching. A light absorbing film 204 is placed on the vertical surface of the convex portion 1202 . Further, an AlN substrate 1001 in which PDs 106 are integrated is placed under the inclined dielectric multilayer film 1002 and the InP substrate 201 .
  • the optical axis is adjusted only by the lens 104 provided on the surface of the AR coat 102 on the output surface side of the SOA 103 (the configuration such as the material and the degree of curvature for making the lens 104 optimal is determined in advance at the design stage). .
  • the light from the SOA 103 enters the dielectric multilayer film 1002 and is demultiplexed by the dielectric multilayer film.
  • One of the waves split by the dielectric multilayer film 1002 is reflected by the dielectric multilayer film 1002 and travels along an optical path perpendicular to the main surface of the InP substrate 201 toward the PD 106.
  • 201 optical path parallel to the main surface of the InP substrate 201).
  • Reflected light corresponding to signal light travels toward the PD 106 and is incident from the front surface of the PD 106 toward the rear surface.
  • Transmitted light corresponding to ASE light travels toward the light absorption film 204 and is absorbed by the light absorption film 204 .
  • the optical receiver 1200 of FIG. 12 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical receiver 1200 according to the eleventh embodiment.
  • the optical receiver 1300 in FIG. 13 is different from the optical receiver 1200 in FIG. 12 in that the PD 106 is integrated on the AlN substrate 1101 having the through hole 1102 .
  • the light that has passed through the through hole 1102 of the AlN substrate 1101 is incident from the rear surface of the PD 106 toward the front surface thereof and is received. Since the through hole 1102 functions as an aperture, it has the effect of preventing stray light from entering the PD 106 .
  • the optical receiver 1300 of FIG. 13 also has the improvement effect described with reference to FIG. 14, like the optical receiver 200 of FIG.

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Abstract

受信感度の劣化を低減した光受信器が提供される。本開示の一実施形態の光受信器は、基板上に配置された半導体光増幅器と、半導体光増幅器の入射面および出射面に設けられた反射防止膜と、出射面側の反射防止膜に設けられたレンズと、半導体光増幅器からの光を受光する受光素子と、半導体光増幅器と受光素子との間に、半導体光増幅器から出射した光の経路に対して斜めに配置された誘電体多層膜と、光吸収膜と、を備え、誘電体多層膜が、受光素子へ入射させる光と受光素子へ入射させない光とを分離するように構成されており、光吸収膜が、誘電体多層膜により分離された光のうちの受光素子へ入射させない光を吸収するように構成されている。

Description

光受信器
　本開示は、光受信器に関し、より詳細には、受信感度の劣化を低減した光受信器に関する。
　光通信において光の伝送距離の長延化を達成するために、受信感度の高い光受信器を用いてパワー・バジェットを高めることが求められる。これを解決するために伝送経路中に光増幅器を設ける手法があり、その中でも受光素子の前段に光増幅器を設置するプリアンプ方式では、光信号検出段での受信感度を向上させることができる。光増幅器の中でも半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）は小型かつ構成がシンプルであるため、強度変調直接検波方式における光受信器に搭載する光増幅器として好適である。光増幅器の出力には、増幅された入力光信号だけでなく、光増幅器内で発生する自然放出光由来のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光がノイズとして含まれる。ノイズであるＡＳＥ光は光受信器の受光素子の受光感度の劣化の要因となるため、波長カットフィルタを光増幅器後段に設けることによる、ＡＳＥ光を光受信器の受光素子に入射させないアプローチが必要である。
　図１は、従来技術の光受信器１００の概略構成を示す断面図である。光受信器１００は、ＩｎＰ基板１０１と、光の入射面および出射面に反射防止（ＡＲ：Anti Reflection）コート（ＡＲ膜ともいう）１０２が施された半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０３と、ＳＯＡ１０３の出射面側に設けられたレンズ１０４と、導波路型受光素子（ＰＤ：Photo-diode）１０６と、レンズ１０４とＰＤ１０６との間に配置された光波長フィルタ１０５とを備える。ＳＯＡ１０３、光波長フィルタ１０５およびＰＤ１０６は、ＩｎＰ基板１０１の主面上に配置されている。なお、図１は、ＩｎＰ基板１０１の主面の方向から見た断面図である。図１には、光受信器１００の周囲に存在する金属などの反射物１０７も示されている。
　光受信器１００において、信号光は、ＡＲコート１０２が設けられたＳＯＡ１０３に入射する。ＳＯＡ１０３により増幅された光信号は、レンズ１０４を経由して光波長フィルタ１０５に入射する。光波長フィルタ１０５によりノイズであるＡＳＥ光が軽減された光信号は、ＰＤ１０６へ入射する。
前川享平ほか，「１００Ｇイーサ長延化に向けたＳＯＡ　ＶＯＡ　集積４ｃｈ　ＲＯＳＡ」，電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ－３／４－１３，２０２１年
　図１に示す光受信器１００において、光波長フィルタ１０５への入射界面でフレネル反射した光は、ＳＯＡ１０３への戻り光となる。ノイズであるＡＳＥ光がフレネル反射してＳＯＡ１０３に戻ると、ＳＯＡ１０３が発振し主信号である光信号に対する増幅効果が低下し、加えてＳＯＡに由来するＡＳＥ光が増幅されてしまうので、光受信器１００のＰＤ１０６の受信感度の劣化につながる、という課題があった。また光波長フィルタ１０５への入射界面で反射したＡＳＥ光は、光受信器１００の周辺に存在する金属などの反射物１０７や光受信器１００の構成要素（たとえばＩｎＰ基板１０１）でさらなる反射を繰り返して迷光としてＰＤ１０６へ到達しＰＤ１０６の受信感度を劣化させてしまう、という課題があった。
　本開示は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、受信感度の劣化を低減した光受信器を提供することにある。
　このような目的を達成するために、本開示の一実施形態の光受信器は、基板上に配置された半導体光増幅器と、半導体光増幅器の入射面および出射面に設けられた反射防止膜と、出射面側の反射防止膜に設けられたレンズと、半導体光増幅器からの光を受光する受光素子と、半導体光増幅器と受光素子との間に、半導体光増幅器から出射した光の経路に対して斜めに配置された誘電体多層膜と、光吸収膜と、を備え、誘電体多層膜が、受光素子へ入射させる光と受光素子へ入射させない光とを分離するように構成されており、光吸収膜が、誘電体多層膜により分離された光のうちの受光素子へ入射させない光を吸収するように構成されている。この構成によれば、受信感度の劣化を低減した光受信器を提供することが可能となる。
従来技術の光受信器の概略構成を示す断面図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図２の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図２の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図４の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図２の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図６の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図４および６の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図８の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図２の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図１０の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図１０の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器の概略構成を示す断面図であり、図１２の構成の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態にかかる光受信器における最少受信感度の推移を説明するための図である。
　以下、図２から１４を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の参照符号は、同一または類似の要素を示し、繰り返しの説明は省略する。以下の説明中に例示する材料は、限定されるのではなく、本開示の要旨を逸脱しない限り他の材料を用いることができる。
　本開示の光受信器は、ＩｎＰ基板上に設置されたＳＯＡと、ＳＯＡにより増幅された信号光を受光する受光素子である導波路型のフォトダイオード（ＰＤ：Photo-diode）を備える。ＳＯＡの入射面および出射面にはＡＲコートが設けられている。ＡＲコートにより、ＳＯＡの入出力界面での反射による発振が防止される。本開示の光受信器は、ＳＯＡとＰＤとの間に誘電体多層膜が設置されている。誘電体多層膜は、光が入射する面が光経路に対し傾斜するように設置されている。
　光ファイバを介して光受信器に入射された光は、ＳＯＡへ入射されて増幅される。ＳＯＡから出力された光は、ＡＲコートを介し、誘電体多層膜の光経路に対し傾斜した面へ入射され、反射光と透過光に分波される。誘電体多層膜により分波された一方はＰＤへ向かう光路へ進み、他方はＰＤへ向かわない光路（たとえばＰＤへ向かう光経路に対し垂直方向の光路）へ進む。ＰＤへ向かう光路へ進んだ光は、ＰＤへ入射し、ＰＤにより受光される。ＰＤへ向かわない光路へ進んだ光は、光吸収膜へ入射し、光吸収膜により吸収される。
　本開示の光受信器の構成によれば、ＳＯＡから出射した光が再びＳＯＡに入るが防止され、これによりＳＯＡにおけるレーザ発振が防止される。またＳＯＡから出射したノイズであるＡＳＥ光は、ＰＤへ向かわない光路へ進み吸収されるため、ＡＳＥ光が迷光となってＰＤ入射することが防止され、これにより迷光によるＰＤの受信感度の劣化が防止される。
（実施形態１）
　図２を参照して、実施形態１にかかる光受信器を説明する。図２は、実施形態１にかかる光受信器２００の概略構成を示す断面図である。
　図２の光受信器２００は、ＩｎＰ基板２０１と、光の入射面および出射面にＡＲコート１０２が施されたＳＯＡ１０３と、ＳＯＡ１０３の出射面側に設けられたレンズ１０４と、導波路型のＰＤ１０６と、レンズ１０４とＰＤ１０６との間に配置された誘電体多層膜２０３と、光吸収膜２０４とを備える。ＳＯＡ１０３、誘電体多層膜２０３およびＰＤ１０６は、ＩｎＰ基板２０１の主面上に配置されている。なお、図２は、ＩｎＰ基板１０１の主面の方向から見た断面図である。
　ＳＯＡ１０３は、ＩｎＰ基板２０１の主面に平行な経路へ増幅した光を出射するように配置されている。
　ＩｎＰ基板２０１は、凸部２０２を有する。凸部２０２は、ＩｎＰ基板２０１の主面に対して４５度の角度を有する傾斜面と、ＩｎＰ基板２０１の主面に対して９０度の角度を有する垂直面とを有する。傾斜面がＳＯＡ１０３の出射面と対向し、垂直面がＰＤ１０６の入射面と対向している。誘電体多層膜２０３は、ＩｎＰ基板２０１が有する凸部２０２の傾斜面に設けられている。光吸収膜２０４は、ＩｎＰ基板２０１の主面およびＳＯＡ１０３から出射する光の経路の方向に対して傾斜して、ＩｎＰ基板２０１の主面に対向している。なお、ＩｎＰは一例であって、光ファイバを用いた光通信で使用される波長帯域の光に対して透明な他の材料を用いてもよい。
　図２の光受信器２００は、図１の光受信器１００の光波長フィルタ１０５に代えて、ＩｎＰ基板２０１の凸部２０２の光経路に対し傾斜した面に形成された誘電体多層膜２０３を備え、さらに光吸収膜２０４も備えている。
　光受信器２００の作製方法を説明する。傾斜面を有する凸部２０２を備えたＩｎＰ基板２０１をエッチングによって作製した後、ＳＯＡ１０３とＰＤ１０６をＩｎＰ基板２０１の主面に集積する。次いで、ＳＯＡ１０３の入射面と出射面にＡＲコート１０２を、ＳＯＡの出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を選択再成長とエッチングによって作製し、凸部２０２の傾斜面に誘電体多層膜２０３を設置する。その後、光吸収膜２０４を有する部材を設置する。
　誘電体多層膜２０３は、多層膜の材料、層厚、および層数を調整することにより、主信号のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望む光を透過し、それ以外のＡＳＥ光のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望まない光を反射するように、凸部２０２の傾斜面に作製される。
　光ファイバを介して光受信器２００に入射された光がＳＯＡ１０３へ入射し増幅される。ＳＯＡ１０３から出射された光は、誘電体多層膜２０３へ入射し、誘電体多層膜により分波される。誘電体多層膜２０３により分波された一方は、誘電体多層膜２０３および凸部２０２を透過してＰＤ１０６へ向かうＩｎＰ基板２０１の主面に平行な光路へ進み、他方は誘電体多層膜２０３により反射され、ＰＤ１０６へ向かわない光路（ＩｎＰ基板２０１の主面に垂直な光路）へ進む。
　誘電体多層膜２０３により反射されたＡＳＥ光に該当する反射光は、光吸収膜２０４へ向かって進み、光吸収膜２０４により吸収される。誘電体多層膜２０３を透過した信号光に該当する透過光は、ＰＤ１０６へ入射される。なお誘電体多層膜２０３により分波された反射光の進行方向をＩｎＰ基板２０１の主面の法線方向として、反射光をＳＯＡ１０３へ入射させないようにしている。
　光吸収膜２０４は、例えばカーボンブラックを塗布した表面や、微細立体構造を形成した表面などを用いてもよい。
　本開示の光受信器２００の構成による、入力パワーの光変調振幅（ＯＭＡ：Optical Modulated Amplitude）に対するＢＥＲ（Bit Error ratio）の推移を図１４に示す。実線が図１に示した従来例の光受信器１００の場合におけるＢＥＲ曲線を示し、一点破線が図２に示した本開示の光受信器２００の場合におけるＢＥＲ曲線を示している。従来例の光受信器１００においては光波長フィルタ１０５からの反射光によるＳＯＡ１０３の発振、及びＰＤ１０６への反射光に起因する迷光の入射によるＡＳＥノイズが、光受信器１００に入射するパワーに対し１０％あり、そのＡＳＥノイズによる受信感度の劣化があった。本開示の光受信器２００においては、反射光と迷光は光吸収膜に入射し吸収されているため、ＳＯＡ１０３の発振及びＰＤ１０６への迷光の入射による受信感度の劣化が無くなる効果があることが示されている。
（実施形態２）
　図３を参照して、実施形態２にかかる光受信器を説明する。図３は、実施形態２にかかる光受信器３００の概略構成を示す断面図である。
　図３の光受信器３００は、凸部２０２の垂直面にレンズ３０１を備える点で、図２の光受信器２００と異なる。光受信器３００は、レンズ１０４およびレンズ３０１の２つのレンズで光軸調整を行うことができるため、光軸調整が容易となり、ＳＯＡ１０３とＰＤ１０６と間の結合効率が向上する利点がある。
　光受信器３００の作製方法は、光受信器２００の作製方法と略同様である。ＳＯＡの１０３出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を作製する行程において凸部２０２の垂直面にレンズ３０１を選択再成長とエッチングによって作製することができる。
　図３の光受信器３００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態３）
　図４を参照して、実施形態３にかかる光受信器を説明する。図４は、実施形態３にかかる光受信器４００の概略構成を示す断面図である。
　図４の光受信器４００は、ＩｎＰ基板４０１の構造が、図２の光受信器２００のＩｎＰ基板２０１の構造と異なる点で、図２の光受信器２００と異なる。より具体的には、光受信器４００のＩｎＰ基板４０１が有する凸部４０２の構造が、光受信器２００のＩｎＰ基板２０１が有する凸部２０２の構造が異なる。
　図４の光受信器４００の凸部４０２は、傾斜面とＩｎＰ基板２０１とがなす角度が４５度より大きく作製されている。これにより、ＳＯＡ１０３の出射方向と誘電体多層膜４０３による反射光の成す角度が９０度より小さくなる。また、誘電体多層膜４０３に入射する入射光と誘電体多層膜４０３で反射された反射光とがなす角度は、９０度より小さくなる。反射光は、光吸収膜２０４へ入射し、光吸収膜２０４により吸収される。図４にＳＯＡ１０３とレンズ１０４を通過した光が誘電体多層膜４０３に入射する位置からレンズ１０４の上端に伸びている破線を示している。反射光の方向が破線の下側とならないように凸部４０２の傾斜面の角度調整することで、反射光がＳＯＡ１０３へ入射しない構造としている。誘電体多層膜４０３は、多層膜の材料、層厚、および層数を調整することにより、主信号のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望む光を透過し、それ以外のＡＳＥ光のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望まない光を上述したような角度で反射するように、凸部４０２の傾斜面に作製される。図４の光受信器４００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態４）
　図５を参照して、実施形態４にかかる光受信器を説明する。図５は、実施形態４にかかる光受信器５００の概略構成を示す断面図である。
　図５の光受信器５００は、凸部４０２の垂直面にレンズ５０１を備える点で、図４の光受信器４００と異なる。光受信器５００は、図３の光受信器３００と同様に、レンズ１０４およびレンズ５０１の２つのレンズで光軸調整を行うことができるため、光軸調整が容易となり、ＳＯＡ１０３とＰＤ１０６と間の結合効率が向上する利点がある。図５の光受信器５００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態５）
　図６を参照して、実施形態５にかかる光受信器を説明する。図６は、実施形態５にかかる光受信器６００の概略構成を示す断面図である。
　図６の光受信器６００は、図２の光受信器２００の凸部２０２に替えて、ＩｎＰ基板２０１の主面上にプレーナ光波回路（ＰＬＣ）６０１が配置された点で、図２の光受信器２００と異なる。
　ＰＬＣ６０１は、ＩｎＰ基板２０１の主面に対して４５度の角度を有する傾斜面と、ＩｎＰ基板２０１の主面に対して９０度の角度を有する垂直面とを有する。傾斜面がＳＯＡ１０３の出射面と対向し、垂直面がＰＤ１０６の入射面と対向している。誘電体多層膜２０３は、ＰＬＣ６０１の傾斜面に設けられている。
　光受信器６００の作製方法を説明する。ＩｎＰ基板２０１の主面上にＳＯＡ１０３、ＰＬＣ６０１、およびＰＤ１０６を集積する。ＳＯＡ１０３の入射面と出射面にＡＲコート１０２を、ＳＯＡの出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を選択再成長とエッチングによって作製し、ＰＬＣ６０１の傾斜面に誘電体多層膜２０３を設置する。その後、光吸収膜２０４を有する部材を設置する。
　光受信器６００において、図２の光受信器２００の場合と同様に、ＳＯＡ１０３から出た光は誘電体多層膜２０３に入射し、誘電体多層膜２０３において反射波と透過光に分波される。ＡＳＥ光に該当する反射光は光吸収膜２０４へ入射され、信号光に該当する透過光はＰＬＣ６０１およびＰＤ１０６へ順次入射される。さらに、光受信器６００において、ＰＬＣ６０１内で分波され放射されたＡＳＥ光が、光吸収膜２０４へ入射し、光吸収膜２０４により吸収される。これにより、ＡＳＥ光が分波された信号光が、ＰＬＣ６０１の後段に設置されたＰＤ１０６に入射し、ＰＤ１０６により受光される。図６の光受信器６００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態６）
　図７を参照して、実施形態６にかかる光受信器を説明する。図７は、実施形態６にかかる光受信器７００の概略構成を示す断面図である。
　図７の光受信器７００は、ＰＬＣ６０１の垂直面にレンズ７０１を備える点で、図６の光受信器６００と異なる。光受信器７００は、レンズ１０４およびレンズ７０１の２つのレンズで光軸調整を行うことができるため、光軸調整が容易となり、ＳＯＡ１０３とＰＤ１０６と間の結合効率が向上する利点がある。
　光受信器７００の作製方法は、光受信器６００の作製方法と略同様である。ＳＯＡの１０３出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を作製する行程においてＰＬＣ６０１の垂直面にレンズ７０１を選択再成長とエッチングによって作製することができる。
　図７の光受信器７００においても、図６の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態７）
　図８を参照して、実施形態７にかかる光受信器を説明する。図８は、実施形態７にかかる光受信器８００の概略構成を示す断面図である。
　図８の光受信器８００は、ＰＬＣ８０１の構造が、図６の光受信器６００のＰＬＣ６０１の構造と異なる点で、図６の光受信器６００と異なる。図８の光受信器８００のＰＬＣ８０１は、傾斜面とＩｎＰ基板２０１とがなす角度が４５度より大きく作製されている。これにより、図４の光受信器４００の場合と同様に、ＳＯＡ１０３の出射方向と誘電体多層膜４０３による反射光の成す角度が９０度より小さくなる。また、誘電体多層膜４０３に入射する入射光と誘電体多層膜４０３で反射された反射光とがなす角度は、９０度より小さくなる。反射光は、光吸収膜２０４へ入射し、光吸収膜２０４により吸収される。図８にＳＯＡ１０３とレンズ１０４を通過した光が誘電体多層膜４０３に入射する位置からレンズ１０４の上端に伸びている破線を示している。反射光の方向が破線の下側とならないようにＰＬＣ８０１の傾斜面の角度調整することで、反射光がＳＯＡ１０３へ入射しない構造としている。図８の光受信器８００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態８）
　図９を参照して、実施形態８にかかる光受信器を説明する。図９は、実施形態８にかかる光受信器９００の概略構成を示す断面図である。
　図９の光受信器９００は、ＰＬＣ８０１の垂直面にレンズ９０２を備える点で、図８の光受信器８００と異なる。光受信器９００は、図３の光受信器３００と同様に、レンズ１０４およびレンズ９０２の２つのレンズで光軸調整を行うことができるため、光軸調整が容易となり、ＳＯＡ１０３とＰＤ１０６と間の結合効率が向上する利点がある。図９の光受信器９００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態９）
　図１０を参照して、実施形態９にかかる光受信器を説明する。図１０は、実施形態９にかかる光受信器１０００の概略構成を示す断面図である。
　図１０の光受信器１０００は、ＰＤ１０６および光吸収膜２０４の配置が、図２の光受信器２００と異なる。より具体的には、光受信器１０００において、光吸収膜２０４が、ＩｎＰ基板２０１が有する凸部２０２の垂直面に配置され、ＰＤ１０６が窒化アルミニウム(ＡｌＮ)基板１００１によって誘電体多層膜１００２の上方の位置に保持されている。
　光受信器１０００の作製方法を説明する。傾斜面を有する凸部２０２を備えたＩｎＰ基板２０１をエッチングによって作製した後、ＳＯＡ１０３をＩｎＰ基板２０１の主面に集積する。次いで、ＳＯＡ１０３の入射面と出射面にＡＲコート１０２を、ＳＯＡの出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を選択再成長とエッチングによって作製し、凸部２０２の傾斜面に誘電体多層膜１００２を設置し、凸部２０２の垂直面に光吸収膜２０４を設置する。さらに、傾斜した誘電体多層膜１００２の上部に、ＰＤ１０６が集積されたＡｌＮ基板１００１を設置する。光軸調整はＳＯＡ１０３の出射面側のＡＲコート１０２の表面に設けたレンズ１０４のみで行う（設計段階で最適なレンズ１０４とするための材料や湾曲の程度などの構成を予め決定しておく）。
　誘電体多層膜１００２は、多層膜の材料、層厚、および層数を調整することにより、主信号のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望む光を反射し、それ以外のＡＳＥ光のようにＰＤ１０６へ入射させたいと望まない光を透過するように、凸部２０２の傾斜面に作製される。
　光受信器１０００において、図２の光受信器２００と同様に、ＳＯＡ１０３からの光が誘電体多層膜１００２へ入射し、誘電体多層膜により分波される。誘電体多層膜１００２により分波された一方は、誘電体多層膜１００２により反射され、ＰＤ１０６へ向かうＩｎＰ基板２０１の主面に垂直な光路へ進み、他方は誘電体多層膜１００２を透過し、ＰＤ１０６へ向かわない光路（ＩｎＰ基板２０１の主面に平行な光路）へ進む。信号光に該当する反射光はＰＤ１０６へ向かって進み、ＰＤ１０６の表面から裏面の方向へ入射される。ＡＳＥ光に該当する透過光は光吸収膜２０４へ向かって進み、光吸収膜２０４により吸収される。なお誘電体多層膜１００２により分波された反射光の進行方向と透過光の進行方向とがなす角度を９０度にすることで、反射光がＳＯＡ１０３へ入射しないようにできる。図１０の光受信器１０００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態１０）
　図１１を参照して、実施形態１０にかかる光受信器を説明する。図１１は、実施形態１０にかかる光受信器１１００の概略構成を示す断面図である。
　図１１の光受信器１１００は、貫通穴１１０２を有するＡｌＮ基板１１０１にＰＤ１０６が集積されている点で、図１０の光受信器１０００と異なる。ＰＤ１０６は、ＡｌＮ基板１１０１の２つの主面の内、誘電体多層膜１００２に対向する主面の反対側の主面に集積されている。ＡｌＮ基板１１０１の貫通穴１１０２を通過した光が、ＰＤ１０６の裏面から表面の方向へ入射され、受光される。貫通穴１１０２がアパーチャーとして機能することにより、ＰＤ１０６へ迷い光が入射することを防止する効果を有する。図１１の光受信器１１００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態１１）
　図１２を参照して、実施形態１１にかかる光受信器を説明する。図１２は、実施形態１１にかかる光受信器１２００の概略構成を示す断面図である。
　図１２の光受信器１２００は、図１０の光受信器１０００のＩｎＰ基板２０１の凸部２０２の形状およびＰＤ１０６の配置が異なる。より具体的には、光受信器１２００の凸部１２０２の断面形状は、上底が下底よりも長い台形である。凸部１２０２は、ＩｎＰ基板２０１の主面となす角度が４５度の傾斜面と、ＩｎＰ基板２０１の主面の法線に平行な垂直面とを有する。ＰＤ１０６がＡｌＮ基板１００１によってＩｎＰ基板２０１の下方の位置に保持されている。
　光受信器１２００の作製方法を説明する。傾斜面を有する凸部１２０２を備えたＩｎＰ基板２０１をエッチングによって作製した後、ＳＯＡ１０３をＩｎＰ基板２０１の主面に集積する。次いで、ＳＯＡ１０３の入射面と出射面にＡＲコート１０２を、ＳＯＡの出射面側のＡＲコート１０２にレンズ１０４を選択再成長とエッチングによって作製し、凸部１２０２の傾斜面に誘電体多層膜１００２を設置し、凸部１２０２の垂直面に光吸収膜２０４を設置する。さらに、傾斜した誘電体多層膜１００２およびＩｎＰ基板２０１の下部に、ＰＤ１０６が集積されたＡｌＮ基板１００１を設置する。光軸調整はＳＯＡ１０３の出射面側のＡＲコート１０２の表面に設けたレンズ１０４のみで行う（設計段階で最適なレンズ１０４とするための材料や湾曲の程度などの構成を予め決定しておく）。
　光受信器１２００において、図１１の光受信器１０００と同様に、ＳＯＡ１０３からの光が誘電体多層膜１００２へ入射し、誘電体多層膜により分波される。誘電体多層膜１００２により分波された一方は、誘電体多層膜１００２により反射され、ＰＤ１０６へ向かうＩｎＰ基板２０１の主面に垂直な光路へ進み、他方は誘電体多層膜１００２を透過し、ＰＤ１０６へ向かわない光路（ＩｎＰ基板２０１の主面に平行な光路）へ進む。信号光に該当する反射光はＰＤ１０６へ向かって進み、ＰＤ１０６の表面から裏面の方向へ入射される。ＡＳＥ光に該当する透過光は光吸収膜２０４へ向かって進み、光吸収膜２０４により吸収される。なお誘電体多層膜１００２により分波された反射光の進行方向と透過光の進行方向とがなす角度を９０度にすることで、反射光がＳＯＡ１０３へ入射しないようにできる。図１２の光受信器１２００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
（実施形態１２）
　図１２を参照して、実施形態１１にかかる光受信器を説明する。図１２は、実施形態１１にかかる光受信器１２００の概略構成を示す断面図である。
　図１３の光受信器１３００は、貫通穴１１０２を有するＡｌＮ基板１１０１にＰＤ１０６が集積されている点で、図１２の光受信器１２００と異なる。図１１を参照して説明したように、光受信器１３００において、ＡｌＮ基板１１０１の貫通穴１１０２を通過した光が、ＰＤ１０６の裏面から表面の方向へ入射され、受光される。貫通穴１１０２がアパーチャーとして機能することにより、ＰＤ１０６へ迷い光が入射することを防止する効果を有する。図１３の光受信器１３００においても、図２の光受信器２００と同様に、図１４を参照して説明した改善効果がある。
　以上説明したように、受信感度の劣化を低減することが可能な光受信器を提供できる。

Claims (7)

  1. 　基板上に配置された半導体光増幅器と、
    　前記半導体光増幅器の入射面および出射面に設けられた反射防止膜と、
    　前記出射面側の前記反射防止膜に設けられたレンズと、
    　前記半導体光増幅器からの光を受光する受光素子と、
    　前記半導体光増幅器と前記受光素子との間に、前記半導体光増幅器から出射した光の経路に対して斜めに配置された誘電体多層膜と、
    　光吸収膜と、
    を備え、
    　前記誘電体多層膜が、前記受光素子へ入射させる光と前記受光素子へ入射させない光とを分離するように構成されており、
    　前記光吸収膜が、前記誘電体多層膜により分離された光のうちの前記受光素子へ入射させない光を吸収するように構成されている、光受信器。
  2. 　前記基板が、前記半導体光増幅器から出射した光の経路に対して傾斜した傾斜面を有する凸部を含み、
    　前記誘電体多層膜が、前記凸部の前記傾斜面に設置されており、
    　前記受光素子が、前記基板上に配置されている、請求項１に記載の光受信器。
  3. 　前記基板上に配置されたプレーナ光波回路をさらに備え、
    　前記プレーナ光波回路は、前記半導体光増幅器から出射した光の経路に対して傾斜した傾斜面を有し、
    　前記誘電体多層膜が、前記プレーナ光波回路の前記傾斜面に設置されており、
    　前記受光素子が、前記基板上に配置されている、請求項１に記載の光受信器。
  4. 　前記プレーナ光波回路から放射された雑音光が前記光吸収膜により吸収される、請求項３に記載の光受信器。
  5. 　前記基板が、前記半導体光増幅器から出射した光の経路に対して傾斜した傾斜面を有する凸部を含み、
    　前記誘電体多層膜が、前記凸部の前記傾斜面に設置されており、
    　前記受光素子が、前記誘電体多層膜の上部または下部に配置されている、請求項１に記載の光受信器。
  6. 　前記受光素子は、貫通穴を有する第２の基板により保持され、前記貫通穴を経由した光が入射するように前記誘電体多層膜の上部または下部に配置されている、請求項５に記載の光受信器。
  7. 　前記誘電体多層膜と前記受光素子との間に、前記半導体光増幅器から出射した光の経路に対して垂直に配置された第２のレンズをさらに備えた、請求項１から６のいずれか一項に記載の光受信器。
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