JPH03292777A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
- Publication number
- JPH03292777A JPH03292777A JP2094512A JP9451290A JPH03292777A JP H03292777 A JPH03292777 A JP H03292777A JP 2094512 A JP2094512 A JP 2094512A JP 9451290 A JP9451290 A JP 9451290A JP H03292777 A JPH03292777 A JP H03292777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- diffraction grating
- conductivity type
- type
- photodetector
- 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光通信に利用される光集積回路に関し、特に双
方向光通信を目的とした半導体集積回路に関する。
方向光通信を目的とした半導体集積回路に関する。
光通信システムは、長距離、大容量を特徴とした幹線系
光通信システムから、短・中距離、中容量の加入者網、
またはLANにまで浸透しはじめている。加入者系光通
信システムでは、コストを低減することが第1に求めら
れ、そのため、1本の光ファイバで双方向通信システム
を実現することが求められる。
光通信システムから、短・中距離、中容量の加入者網、
またはLANにまで浸透しはじめている。加入者系光通
信システムでは、コストを低減することが第1に求めら
れ、そのため、1本の光ファイバで双方向通信システム
を実現することが求められる。
双方向光通信システムとして考えられる主な方式を第2
図(a)〜(d)に示す、2本の光ファィバを用いた双
方向伝送方式(第2図(a))では光ファイバのコスト
が高く、方向性結合器を用いた同一波長双方向伝送方式
(第2図(C))では、光の反射が特性を劣化させると
いう欠点がある。また、ピンポン伝送方式(第2図(d
〉)では、電気回路が複雑になるという欠点がある。し
たがって、波長多重(WDM)双方向伝送方式(第2図
(b))が双方向光通信システムとして有望である。
図(a)〜(d)に示す、2本の光ファィバを用いた双
方向伝送方式(第2図(a))では光ファイバのコスト
が高く、方向性結合器を用いた同一波長双方向伝送方式
(第2図(C))では、光の反射が特性を劣化させると
いう欠点がある。また、ピンポン伝送方式(第2図(d
〉)では、電気回路が複雑になるという欠点がある。し
たがって、波長多重(WDM)双方向伝送方式(第2図
(b))が双方向光通信システムとして有望である。
従来のWDM双方向光通信システムの端末の構成を第3
図に示す。この場合、基本的に波長フィルタ(分配器)
31、半導体レーザ32、光検出器33が必要である。
図に示す。この場合、基本的に波長フィルタ(分配器)
31、半導体レーザ32、光検出器33が必要である。
現在、波長フィルタは非常に高価な部品であり、また、
3つの部品の光軸調整は非常に精密に調整されなければ
ならず、莫大な工数を組立に必要としていた。また、波
長フィルタの大きさを小さくすることは難しく、システ
ム全体として装置を小型化することが難しかった。
3つの部品の光軸調整は非常に精密に調整されなければ
ならず、莫大な工数を組立に必要としていた。また、波
長フィルタの大きさを小さくすることは難しく、システ
ム全体として装置を小型化することが難しかった。
そこで、本発明の目的は、低価格で、小型の双方向光通
信用デバイスを提供することにある。
信用デバイスを提供することにある。
前述の課題を解決するために、本発明では半導体製光集
積回路を提供する0本発明における第1の光集積回路は
、1次の回折格子及び2次の回折格子を周期的に形成し
た第1導電型半導体基板上に、1次の回折格子上には第
1導電型光導波層、活性層、第2導電型クラッド層より
なる分布帰還型半導体レーザが形成され、かつ、前記2
次の回折格子上には第1導電型層、光吸収層、第2導電
型層より成る光検出器が形成され、1次回折格子上の分
布帰還型半導体レーザと、2次回折格子上の光検出器は
電気的に分離されていることを特徴とする構成になって
いる。また、本発明における光集積回路は、前述の光集
積回路の2次回折格子近くの第1導電型半導体基板が回
折格子付近まで平坦にエツチングされて薄くなっており
、かつ、エツチングされて薄くなった第1導電型半導体
基板裏面にも電極が形成されていることを特徴としてい
る。
積回路を提供する0本発明における第1の光集積回路は
、1次の回折格子及び2次の回折格子を周期的に形成し
た第1導電型半導体基板上に、1次の回折格子上には第
1導電型光導波層、活性層、第2導電型クラッド層より
なる分布帰還型半導体レーザが形成され、かつ、前記2
次の回折格子上には第1導電型層、光吸収層、第2導電
型層より成る光検出器が形成され、1次回折格子上の分
布帰還型半導体レーザと、2次回折格子上の光検出器は
電気的に分離されていることを特徴とする構成になって
いる。また、本発明における光集積回路は、前述の光集
積回路の2次回折格子近くの第1導電型半導体基板が回
折格子付近まで平坦にエツチングされて薄くなっており
、かつ、エツチングされて薄くなった第1導電型半導体
基板裏面にも電極が形成されていることを特徴としてい
る。
次に、本発明の作用を第4図を参照にして説明する。2
次の回折格子に、回折格子に整合した光が回折格子に対
し平行に入射すると、光の入射方向に光が反射するばか
りではなく、2次の回折格子に対し、垂直方向に光は放
射する。一方、2次の回折格子に整合しない光は、反射
せずに若干減水して透過する。回折格子に垂直に放射す
る光の回折効率は、回折格子の形状、光導波層の組成等
により異なるが10%程度の回折効率は得られることが
知られている。
次の回折格子に、回折格子に整合した光が回折格子に対
し平行に入射すると、光の入射方向に光が反射するばか
りではなく、2次の回折格子に対し、垂直方向に光は放
射する。一方、2次の回折格子に整合しない光は、反射
せずに若干減水して透過する。回折格子に垂直に放射す
る光の回折効率は、回折格子の形状、光導波層の組成等
により異なるが10%程度の回折効率は得られることが
知られている。
いま、2次の回折格子41のピッチを波長1゜3μmの
光波に、1次の回折格子42のピッチを波長1.5μm
帯の光波に整合するよう設定すると、2次の回折格子に
入射した1 3μm帯の光の一部46は、回折格子に垂
直に放射し、光吸収層43にて光電変換され、光電流と
して検出される。また、2次の回折格子に入射した1、
3μm帯の光のほとんど47は、反射されるため、分布
帰還型半導体レーザの活性層4つまで至らず、従って、
半導体レーザの発振に悪影響を及ぼすことはない さら
に、2次の回折格子41の近くに、エツチングと電極形
成により、良好な反射鏡が存在する構造では、回折格子
と垂直方向の放射光の回折効率が高まり、光検出器の感
度を上げることが可能となる。
光波に、1次の回折格子42のピッチを波長1.5μm
帯の光波に整合するよう設定すると、2次の回折格子に
入射した1 3μm帯の光の一部46は、回折格子に垂
直に放射し、光吸収層43にて光電変換され、光電流と
して検出される。また、2次の回折格子に入射した1、
3μm帯の光のほとんど47は、反射されるため、分布
帰還型半導体レーザの活性層4つまで至らず、従って、
半導体レーザの発振に悪影響を及ぼすことはない さら
に、2次の回折格子41の近くに、エツチングと電極形
成により、良好な反射鏡が存在する構造では、回折格子
と垂直方向の放射光の回折効率が高まり、光検出器の感
度を上げることが可能となる。
一方、分布帰還型半導体レーザ側の1次の回折格子42
は、1.5μm帯の光波に整合しているため、1.5μ
m帯の光波48が放出される。
は、1.5μm帯の光波に整合しているため、1.5μ
m帯の光波48が放出される。
13μm帯2次の回折格子に到達した1、5μm帯の光
は、13μm帯2次の回折格子には回折せず、はとんど
透過する。さらに、受光側の光電流と分布帰還型半導体
レーザの変調電流とは半絶縁層44で分離されているた
め、光電流を良好に検出することができる。
は、13μm帯2次の回折格子には回折せず、はとんど
透過する。さらに、受光側の光電流と分布帰還型半導体
レーザの変調電流とは半絶縁層44で分離されているた
め、光電流を良好に検出することができる。
以上述べたように、本発明よるWDM双方向光通信用光
集積回路により、低価格で小型のWDM双方向光通信シ
ステムを実現できる。
集積回路により、低価格で小型のWDM双方向光通信シ
ステムを実現できる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図(a)は本発明の光集積回路の一実施例を示す断
面図である。硫黄(S)ドーピングN型(100)イン
ジウム燐(InP)基板10上に、1.55μm帯用回
折格子11(ピッチ2420人)を長さ300μm、1
.3μm帯2次回折格子12(ピッチ4060人)を長
さ100μm、電子線ビーム露光によりフォトレジスト
上に描画し、基板を化学エツチングして半導体基板表面
に回折格子11.12を形成する。次に、1.55μm
帯用回折格子12上に、長さ300μmにわたり、N型
光導波層13(組成:InGaAsP (人、=1.3
μm) 、厚み0.2μm)−活性層14(組成: I
nGaAsP (λ、=1.55μm)、厚み0.1
5μm>、P型クラッド層15(組成:InP、厚み:
2.czm)、P型コンタクト層16(組成: I
nGaAs、厚み10.2μm)を順次、気相成長法(
VPE)法により選択成長して分布帰還半導体レーザを
形成する。次に、1.3μm帯2次回折格子12上に、
長さ100μmにわたりN型光導波層17(組成: I
nGaAsP (λ、=1.2μm) 、厚み0.2
μm) 、N型光導波層18(組成:InGaAsP(
λ、=1.3μm)、厚み0.15μm)、N型クラッ
ド層19(組成:InP、厚み1μm)、ノンドープ光
吸収層20(組成:InGaAs、厚み0.5μm)、
P型コンタクト層21(組成:InGaAs、厚み10
.2μm)を順次VPEにより選択的に気相成長して光
検出器を形成する。さらに、分布帰還型半導体レーザと
、光検出器の間、50μmにわたり、N型半導体基板に
至る深さにまでエツチングした後、その部分に鉄(Fe
)ドープInP23(厚み0.5μm)、鉄ドープIn
GaAsP層24(厚み0.15μm) 、鉄ドープI
nP層23(厚み2.2μm)をVPHにより選択的に
気相成長する。さらに光の単一モード化を実現するため
に、幅約1,5μmのメサストライプを〈011〉方向
に化学エツチングにより形成し、エツチングを施した部
分を鉄ドープInPにより埋め込み成長する。埋め込み
成長後、N型InP基板を厚み約150μmにまで研磨
する。最後に、図示の如くP側電極26、N側電極27
、無反射コーティングM28を形成して光集積回路とす
る。
面図である。硫黄(S)ドーピングN型(100)イン
ジウム燐(InP)基板10上に、1.55μm帯用回
折格子11(ピッチ2420人)を長さ300μm、1
.3μm帯2次回折格子12(ピッチ4060人)を長
さ100μm、電子線ビーム露光によりフォトレジスト
上に描画し、基板を化学エツチングして半導体基板表面
に回折格子11.12を形成する。次に、1.55μm
帯用回折格子12上に、長さ300μmにわたり、N型
光導波層13(組成:InGaAsP (人、=1.3
μm) 、厚み0.2μm)−活性層14(組成: I
nGaAsP (λ、=1.55μm)、厚み0.1
5μm>、P型クラッド層15(組成:InP、厚み:
2.czm)、P型コンタクト層16(組成: I
nGaAs、厚み10.2μm)を順次、気相成長法(
VPE)法により選択成長して分布帰還半導体レーザを
形成する。次に、1.3μm帯2次回折格子12上に、
長さ100μmにわたりN型光導波層17(組成: I
nGaAsP (λ、=1.2μm) 、厚み0.2
μm) 、N型光導波層18(組成:InGaAsP(
λ、=1.3μm)、厚み0.15μm)、N型クラッ
ド層19(組成:InP、厚み1μm)、ノンドープ光
吸収層20(組成:InGaAs、厚み0.5μm)、
P型コンタクト層21(組成:InGaAs、厚み10
.2μm)を順次VPEにより選択的に気相成長して光
検出器を形成する。さらに、分布帰還型半導体レーザと
、光検出器の間、50μmにわたり、N型半導体基板に
至る深さにまでエツチングした後、その部分に鉄(Fe
)ドープInP23(厚み0.5μm)、鉄ドープIn
GaAsP層24(厚み0.15μm) 、鉄ドープI
nP層23(厚み2.2μm)をVPHにより選択的に
気相成長する。さらに光の単一モード化を実現するため
に、幅約1,5μmのメサストライプを〈011〉方向
に化学エツチングにより形成し、エツチングを施した部
分を鉄ドープInPにより埋め込み成長する。埋め込み
成長後、N型InP基板を厚み約150μmにまで研磨
する。最後に、図示の如くP側電極26、N側電極27
、無反射コーティングM28を形成して光集積回路とす
る。
第1図(b)に示した光集積回路を実現する場合には、
2次の回折格子12の下の領域25のN型半導体基板を
化学エツチングにより、厚み10μm位になるまでエツ
チングする。光集積回路のプロセスは!&後にP側26
及びN側27のtf!を形成して終了する。
2次の回折格子12の下の領域25のN型半導体基板を
化学エツチングにより、厚み10μm位になるまでエツ
チングする。光集積回路のプロセスは!&後にP側26
及びN側27のtf!を形成して終了する。
上記実施例では分布帰還型半導体レーザと光検出器の電
気的分離に、半絶縁性半導体を用いたが、この他の方法
、例えば溝分離(エアー分離)構造、pn接合分離構造
等でもよい。また、溝に半絶縁性半導体を埋め込む替り
に絶縁体(SiC2,Si3N4等)を埋め込んでよも
い。
気的分離に、半絶縁性半導体を用いたが、この他の方法
、例えば溝分離(エアー分離)構造、pn接合分離構造
等でもよい。また、溝に半絶縁性半導体を埋め込む替り
に絶縁体(SiC2,Si3N4等)を埋め込んでよも
い。
以上説明したように、本発明によれば、低価格で小型の
双方向光通信用光集積回路を実現することができる。
双方向光通信用光集積回路を実現することができる。
第1図(a)、(b)は本発明による光j[回路の一実
施例の構造を示す断面図である。第2図(a)〜(d)
は双方向光通信システムの伝送方式を示した概略図であ
る。(a>は2本の光ファイバを用いた双方向伝送方式
を示す図、(b)は波長多重双方向伝送方式を示す図、
(c)は方向性結合器を用いた同一波長双方向伝送方式
を示す図、(d)はビンボン伝送方式を示す図である。 第3図は従来、の波長多重双方向光通信システムにおけ
る端末の構成例を説明するための概略図である。第4図
は本発明による光集積回路の動作原理を説明するための
概略図である。 10・・・半導体基板、11・・1次の回折格子、12
・・・2次の回折格子、13・・・光導波層、14・・
・活性層、15・・・クラッド層、16・・・コンタク
ト層、17・・・光導波層、18・・・光導波層、19
・・・クラッド層、20・・・光吸収層、21・・・コ
ンタクト層、23・・・半絶縁性半導体層、24・・・
半絶縁性光導波層、25・・・半導体基板エツチング領
域、26・・・電極、27・・・電極、28・・・無反
射コーテイング膜、31・・・波長フィルタ、32・・
・半導体レーザ、33・・・光検出器、41・・・2次
の回折格子、42・・・1次の回折格子、43・・・光
吸収層、44・・・半絶縁性半導体層、46・・・2次
の回折格子による回折光、47・・・2次の回折格子に
よる回折光、48・・・半導体レーザからの出射光、4
9・・・活性層。
施例の構造を示す断面図である。第2図(a)〜(d)
は双方向光通信システムの伝送方式を示した概略図であ
る。(a>は2本の光ファイバを用いた双方向伝送方式
を示す図、(b)は波長多重双方向伝送方式を示す図、
(c)は方向性結合器を用いた同一波長双方向伝送方式
を示す図、(d)はビンボン伝送方式を示す図である。 第3図は従来、の波長多重双方向光通信システムにおけ
る端末の構成例を説明するための概略図である。第4図
は本発明による光集積回路の動作原理を説明するための
概略図である。 10・・・半導体基板、11・・1次の回折格子、12
・・・2次の回折格子、13・・・光導波層、14・・
・活性層、15・・・クラッド層、16・・・コンタク
ト層、17・・・光導波層、18・・・光導波層、19
・・・クラッド層、20・・・光吸収層、21・・・コ
ンタクト層、23・・・半絶縁性半導体層、24・・・
半絶縁性光導波層、25・・・半導体基板エツチング領
域、26・・・電極、27・・・電極、28・・・無反
射コーテイング膜、31・・・波長フィルタ、32・・
・半導体レーザ、33・・・光検出器、41・・・2次
の回折格子、42・・・1次の回折格子、43・・・光
吸収層、44・・・半絶縁性半導体層、46・・・2次
の回折格子による回折光、47・・・2次の回折格子に
よる回折光、48・・・半導体レーザからの出射光、4
9・・・活性層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、1次の回折格子と2次の回折格子が、互いの回折格
子の凹凸を平行にして前記凹凸が周期的に連なる方向に
連らなって第1導電型半導体基板表面に形成され、1次
の回折格子上に第1導電型光導波層、活性層、第2導電
型クラッド層が少くとも積層されて分布帰還型半導体レ
ーザが形成され、前記2次の回折格子上に第1導電型層
、光吸収層、第2導電型層が少くとも積層されて光検出
器が形成され、前記分布帰還型半導体レーザと光検出器
とが電気的に分離されていることを特徴とする光集積回
路。 2、請求項1記載の光集積回路において、2次の回折格
子が形成された領域の第1導電型半導体基板の厚さが1
次の回折格子が形成された領域の第1導電型半導体基板
の厚さよりも薄く、かつ、厚さの薄い領域の第1導電型
半導体基板裏面にも電極が形成されていることを特徴と
する光集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2094512A JPH03292777A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2094512A JPH03292777A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 光集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03292777A true JPH03292777A (ja) | 1991-12-24 |
Family
ID=14112377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2094512A Pending JPH03292777A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 光集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03292777A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0645654A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | France Telecom | Procédé de réalisation d'une structure intégrée monolithique incorporant des composants opto-électroniques et structure ainsi réalisée |
-
1990
- 1990-04-10 JP JP2094512A patent/JPH03292777A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0645654A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | France Telecom | Procédé de réalisation d'une structure intégrée monolithique incorporant des composants opto-électroniques et structure ainsi réalisée |
FR2710455A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1995-03-31 | Ghirardi Frederic | Procédé de réalisation d'une structure intégrée monolithique incorporant des composants opto-électroniques et structure ainsi réalisée. |
EP0967503A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1999-12-29 | France Telecom | Procédé de réalisation d'une structure integrée monolithique incorporant des composants opto-électroniques et structures ainsi réalisée |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5452118A (en) | Optical heterodyne receiver for fiber optic communications system | |
Kishino et al. | Resonant cavity-enhanced (RCE) photodetectors | |
EP0642236B1 (en) | Free space optical transmission system | |
US5805755A (en) | Self-aligned transition from ridge to buried heterostructure waveguide, especially for multi-wavelength laser array integration | |
JP2684605B2 (ja) | 双方向性光通信または信号伝送のための集積光デバイス | |
US5825047A (en) | Optical semiconductor device | |
US5144637A (en) | Inline diplex lightwave transceiver | |
CN110401105B (zh) | 单片集成的窄线宽激光器及制作方法 | |
JPH05507175A (ja) | 光・電気装置 | |
JPH04254380A (ja) | モノリシック集積光増幅器及び光検出器 | |
CN102694050A (zh) | 光接收器 | |
JPH08234033A (ja) | 集積型光制御素子およびその作製方法、並びにそれを備えた光集積回路素子および光集積回路装置 | |
EP1670105B1 (en) | Surface emitting laser device including optical sensor and optical waveguide device employing the same | |
CN109830891A (zh) | 一种窄线宽半导体激光器 | |
US7031587B2 (en) | Waveguide type photoreceptor device with particular thickness ratio | |
US6808957B1 (en) | Method for improving a high-speed edge-coupled photodetector | |
JPH09283786A (ja) | 導波路型半導体受光素子とその製造方法 | |
JPH03292777A (ja) | 光集積回路 | |
JP2865699B2 (ja) | 受光装置 | |
JP3445226B2 (ja) | 方向性結合器、光変調器、及び波長選択器 | |
Wanlin et al. | High responsivity side illuminated AlGaInAs PIN photodiode for 40 Gbit/s-40 GHz applications | |
JPH03292776A (ja) | 光集積回路 | |
JP2836050B2 (ja) | 光波長フィルター及びそれを用いた装置 | |
US20020197016A1 (en) | Photodetector having a waveguide and resonant coupler and a method of manufacture therefor | |
JP3887738B2 (ja) | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |