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JPH0336506A - Integrated type photodetecting circuit - Google Patents

Integrated type photodetecting circuit

Info

Publication number
JPH0336506A
JPH0336506A JP1171440A JP17144089A JPH0336506A JP H0336506 A JPH0336506 A JP H0336506A JP 1171440 A JP1171440 A JP 1171440A JP 17144089 A JP17144089 A JP 17144089A JP H0336506 A JPH0336506 A JP H0336506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
region
striped
light
superlattice
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
Application number
JP1171440A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Suzuki
安弘 鈴木
Osamu Mikami
修 三上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP1171440A priority Critical patent/JPH0336506A/en
Publication of JPH0336506A publication Critical patent/JPH0336506A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To demultiplex signal light into a TE-mode and a TM mode light beam without using any external power source and to reduce the size of a device by demultiplexing signal light spatially by a 1st and a 2nd striped optical waveguide in a striped optical demultiplexing area. CONSTITUTION:The striped optical demultiplexing area is provided which is molded integrally so that a clad area on one side of the 1st striped optical waveguide 4 is composed of the core area of the 2nd striped optical waveguide 5 and a clad area on one side of the 2nd striped optical waveguide 5 is composed of the core area of the 1st striped optical waveguide 4. Further, the circuit is provided with an input part 7 which is connected to one end of the optical demultiplexing area and made of the same material with the 1st or 2nd striped optical waveguide 4 or 5, at least one of output parts 8 and 9 connected to the other end of the striped optical demultiplexing area, and photodetectors DT1 and DT2 arranged at the output ends of the output parts 8 and 9. Consequently, the signal light can be demultiplexed into the TE-mode light and TM-mode light in the optical demultiplexing area without using any external power source and they can be detected by the photodetector nearly without coupling loss.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信等における検波の一方式である偏波ダ
イパーシティ方式のキーデバイスとして用いられる導波
型TE及び7Mモード光の光分波器と光検出器とを、ま
たは、光分波器と光検出器と局部発光源とを一体形成し
た集積型光検出回路に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is a waveguide type TE used as a key device in the polarization diversity method, which is a method of detection in optical communications, etc. The present invention relates to an integrated photodetection circuit in which a wave splitter and a photodetector, or an optical demultiplexer, a photodetector, and a local light emitting source are integrally formed.

(従来の技術) コヒーレント光通信において、光の偏波状態に依存しな
いヘテロダイン検波の方法として偏波ダイパーシティ方
式がある。
(Prior Art) In coherent optical communication, there is a polarization diversity method as a heterodyne detection method that does not depend on the polarization state of light.

この方式では、信号光は光分波器により互いに直交する
2偏波に分波され、これら直交する2偏波は、それぞれ
に偏波面を合わせた局部発振光により別々に検波される
。デバイスとし゛ては、光分波器、光検出器、局部発光
源が必要である。
In this method, a signal light is split into two mutually orthogonal polarized waves by an optical demultiplexer, and these two orthogonal polarized waves are separately detected by locally oscillated light whose polarization planes are matched to each other. As devices, an optical demultiplexer, a photodetector, and a local light source are required.

従来、偏波面が90度異なる直線偏波光を分離する光分
波器としては、プリズムを用いたもの、光導波路の表面
に金属膜を装荷した構造を有するデバイス、あるいはニ
オブ酸リチウム単結晶を用いて、プロトン交換により導
波構造を形成したデバイス、同じくニオブ酸リチウム単
結晶を用いた方向性結合型のデバイス等が利用されてき
た。
Conventionally, optical demultiplexers that separate linearly polarized light whose polarization planes differ by 90 degrees have used prisms, devices with a structure in which a metal film is loaded on the surface of an optical waveguide, or lithium niobate single crystals. Therefore, devices that have a waveguide structure formed by proton exchange, and directional coupling devices that also use lithium niobate single crystals have been used.

また、光分波器と光検出器及び局部発光源を一体形成し
集積させた例はほとんどなく、空間伝搬、ファイバ等に
よる結合が用いられてきた。
Furthermore, there are almost no examples of integrally forming and integrating an optical demultiplexer, a photodetector, and a local light emitting source, and coupling through spatial propagation, fiber, etc. has been used.

(発明が解決しようとする課?、¥i)しかしながら、
上記プリズムを用いた光分波器ではバルク構造であり、
導波路化されていないため、光通信等に用いることは困
難であった。
(The problem that the invention attempts to solve?, ¥i) However,
The optical demultiplexer using the above prism has a bulk structure,
Because it is not a waveguide, it has been difficult to use it for optical communications, etc.

また、上記金属膜を装荷したデバイスによれば、基板面
に垂直な偏波面を持つTMモードの伝搬光に対して、金
属膜は非常に大きな吸収を生ずる一方、基板面に平行な
偏波面を持つTEモードの伝搬光に対しては吸収をほと
んど生じないので、TEモード透過フィルタとして作用
するが、TMモード透過フィルタとしては作用しないた
め、TE及び7Mモード光を分波することができないと
いう問題点があった。
Furthermore, according to the device loaded with the above-mentioned metal film, the metal film produces a very large absorption for TM mode propagating light with a polarization plane perpendicular to the substrate surface, while Since it hardly absorbs TE mode propagating light, it acts as a TE mode transmission filter, but it does not act as a TM mode transmission filter, so it is unable to separate TE and 7M mode light. There was a point.

また、上記ニオブ酸リチウム単結晶を用いた、プロトン
交換導波路においては、プロトン交換部分が7Mモード
光のみに対して屈折率が高くなるため、TMモード透過
フィルタとしては作用するが、TEモード透過フィルタ
として作用しないため、TE及び7Mモード光を分波す
ることができないという問題点があった。
In addition, in the proton exchange waveguide using the above-mentioned lithium niobate single crystal, the proton exchange portion has a high refractive index only for 7M mode light, so it functions as a TM mode transmission filter, but it transmits TE mode light. Since it does not act as a filter, there is a problem in that it is not possible to separate TE and 7M mode light.

また、上記方向性結合型のデバイスでは、TM及びTE
モード光を分波することはできるが、この分波方法は外
部から電界を印加し電気光学効果により、TE及び7M
モード光に対する結合度をそれぞれ独立に制御する方法
によるため、外部電源を必要とする不便があるという問
題点があった。
In addition, in the above-mentioned directional coupling type device, TM and TE
Mode light can be split, but this splitting method applies an external electric field and uses the electro-optic effect to create TE and 7M waves.
Since the coupling degree for each mode light is controlled independently, there is a problem in that an external power source is required.

また、光分波器と光検出器または局部発光源を集積化を
行なわずにファイバにより結合して用いる場合には、フ
ァイバ結合部で損失が生じたり、デバイス全体が大型化
してしまうという欠点があった。
Furthermore, when an optical demultiplexer and a photodetector or local light source are coupled together using a fiber without being integrated, there are drawbacks such as loss at the fiber coupling section and an increase in the size of the entire device. there were.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、外部電源を用いることなく、TE及び7Mモ
ード光を空間的に分波することのできる導波路型光分波
器及び光検出器または局部発光源を集積化した集積型光
検出回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a waveguide type optical demultiplexer and an optical demultiplexer capable of spatially demultiplexing TE and 7M mode light without using an external power source. An object of the present invention is to provide an integrated photodetection circuit in which a detector or a local light emitting source is integrated.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、請求項(1)では、半導体基
板上に、光を閉じ込めるコア領域が超格子構造の半導体
結晶よりなる第1のストライプ状光導波路と、コア領域
が前記超格子を混晶化した半導体結晶よりなる第2のス
トライプ状光導波路を有し、前記第1のストライプ状光
導波路の一側のクラッド領域が前記第2のストライプ状
光導波路のコア領域にて構成され、かつ、前記第2のス
トライプ状光導波路の一側のクラッド領域が前記第1の
ストライプ状光導波路のコア領域にて構成されるよう一
体形成してなるストライプ収光分波領域と、該ストライ
プ収光分波領域の一端に接続した前記第1または第2の
ストライプ状光導波路と同一物質からなる入力部と、前
記ストライプ収光分波領域の他端に接続した前記第1ま
たは第2のストライプ状光導波路と同一物質からなる少
なくとも一つの出力部と、該出力部の出力端に配置した
光検出器とを備えた。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, claim (1) provides a first striped optical waveguide on a semiconductor substrate, the core region of which confines light is made of a semiconductor crystal having a superlattice structure. , a second striped optical waveguide whose core region is made of a semiconductor crystal mixed with the superlattice, and a cladding region on one side of the first striped optical waveguide is the second striped optical waveguide. a striped light converging unit formed integrally with a core region of the first striped optical waveguide, and a cladding region on one side of the second striped optical waveguide formed of the core region of the first striped optical waveguide. a demultiplexing region, an input section made of the same material as the first or second striped optical waveguide connected to one end of the striped converging and demultiplexing region, and an input section connected to the other end of the striped converging and demultiplexing region. It included at least one output section made of the same material as the first or second striped optical waveguide, and a photodetector disposed at the output end of the output section.

また、請求項(2)では、光検出器の吸収領域を超格子
構造の半導体結晶により構成するとともに、第1のスト
ライプ状光導波路のコア領域の超格子を第2のストライ
プ状光導波路のコア領域を構成する混晶化した超格子よ
り混晶化の程度が低い部分混晶化超格子により構成し、
かつ、第2のストライプ状光導波路のコア領域を構成す
る混晶化した超格子、第1のストライプ状光導波路のコ
ア領域を構成する混晶化した超格子、光検出器の吸収領
域を構成する超格子のそれぞれのバンドギャップが、表
記した順に小さな値を有するように構成した。
Further, in claim (2), the absorption region of the photodetector is constituted by a semiconductor crystal having a superlattice structure, and the superlattice in the core region of the first striped optical waveguide is formed in the core region of the second striped optical waveguide. Consisting of a partially mixed superlattice with a lower degree of mixed crystallization than the mixed crystallized superlattice that constitutes the region,
and a mixed crystal superlattice constituting the core region of the second striped optical waveguide, a mixed crystal superlattice constituting the core region of the first striped optical waveguide, and a mixed crystal superlattice constituting the absorption region of the photodetector. The superlattices were constructed so that each band gap had a smaller value in the order listed.

また、請求項(3)では、発光波長が前記光検出器にて
検出される信号光の波長と同一で、かつ、前記半導体基
板面に平行な偏波面を有する光または半導体基板面に垂
直な偏波面を有する光のうちいずれか一方の光を出射す
る少なくとも一つの局部発光源と、該局部発光源の出射
光を前記出力部を伝搬する信号光と結合するように当該
出力部に入射させる光導波路とを設けた。
Further, in claim (3), the emission wavelength is the same as the wavelength of the signal light detected by the photodetector, and the polarization plane is parallel to the semiconductor substrate surface or the light is perpendicular to the semiconductor substrate surface. at least one local light emitting source that emits one of the lights having a polarized plane, and the emitted light of the local light emitting source is made to enter the output section so as to be combined with the signal light propagating through the output section. An optical waveguide was provided.

(作 用) 請求項(1)によれば、入力部に入射されたTEモード
光(半導体基板面に平行な偏波面を有する光)及び7M
モード光(半導体基板面に垂直な偏波面を有する光)の
混在した信号光は、ストライプ収光分波領域の第1及び
第2のストライプ状光導波路にてTEモード光と7Mモ
ード光に空間的に分波される。次に、分波された光は、
出力部に導波され、出力部を伝搬した後、光検出器に入
射し、光電流に変換されて検出される。
(Function) According to claim (1), the TE mode light (light having a polarization plane parallel to the semiconductor substrate surface) incident on the input section and the 7M
The signal light containing a mixture of mode light (light with a polarization plane perpendicular to the semiconductor substrate surface) is separated into TE mode light and 7M mode light in the first and second striped optical waveguides of the stripe converging and splitting region. It is divided into two waves. Next, the split light is
After being guided to the output section and propagating through the output section, it enters a photodetector, where it is converted into a photocurrent and detected.

また、請求項(2)によれば、出力部を伝搬した光は、
光検出器の吸収層に入射する。吸収層では、バンドギャ
ップが他の導波路領域に比べて小さいため、入射した光
は吸収されて、光電流に変換され検出される。
Further, according to claim (2), the light propagated through the output section is
incident on the absorption layer of the photodetector. Since the absorption layer has a smaller band gap than other waveguide regions, incident light is absorbed, converted into photocurrent, and detected.

また、請求項(3)によれば、ストライプ収光分波領域
の第1及び第2のストライプ状光導波路にてTEモード
光と7Mモード光に分波された信号光は、出力部へと導
波される。
According to claim (3), the signal light split into the TE mode light and the 7M mode light by the first and second striped optical waveguides in the stripe converging and splitting region is directed to the output section. guided.

一方、局部発光源から出射された信号光と同一の波長を
持つ、例えば、TEモモ−発振光は、光導波路に導波さ
れ、出力部に入射する。出力部においては、このTEモ
モ−発振光と分波検出力部に導波されている信号光のT
Eモード光と結合される。結合されたTEモード光は、
いわゆるビート信号となって光検出器の吸収層に入射し
、光電流に変換されて検出される。
On the other hand, for example, TE momo oscillation light having the same wavelength as the signal light emitted from the local light source is guided to the optical waveguide and enters the output section. In the output section, the T of this TE momo oscillation light and the signal light guided to the demultiplexing detection power section is
Combined with E mode light. The combined TE mode light is
The signal becomes a so-called beat signal and enters the absorption layer of the photodetector, where it is converted into a photocurrent and detected.

また、局部発光源の発振光が7Mモード光の場合も、上
記と同様の作用を受けて、光検出器にて検出される。
Furthermore, even when the oscillation light from the local light source is 7M mode light, it is detected by the photodetector under the same effect as described above.

(実施例) 第1図及び第2図は、本発明による集積型光検出回路の
第1の実施例を示すもので、第1図はその斜視図、第2
図は第1図における光導波部分の平面図をそれぞれ示し
ており、光分波器と光検出器を集積させた構成例である
(Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of an integrated photodetection circuit according to the present invention, and FIG. 1 is a perspective view thereof, and FIG.
Each figure shows a plan view of the optical waveguide portion in FIG. 1, and is an example of a configuration in which an optical demultiplexer and a photodetector are integrated.

第1図において、1は基板で、例えばn型のGaAs単
結晶により構成されている。2は基板1上面全体に亘っ
て形成されたn型のクラッド層で、(GaAs)基板l
より低屈折率を有するA l x G a 1−x A
 s (例えば、x−0,3)により構成されており、
n型の半導体とするためにStを10 ”/ cs ’
程度の濃度で混入させである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of, for example, an n-type GaAs single crystal. 2 is an n-type cladding layer formed over the entire upper surface of the substrate 1;
Al x Ga 1-x A with lower refractive index
s (e.g. x-0,3),
St is 10”/cs’ to make it an n-type semiconductor.
It is mixed at a certain concentration.

3−1.3−2は吸収層で、GaAs及びAl y G
a+−y As (例えば、ymo、a )の80λ程
度の薄層の繰り返し構造の超格子層により構成されてい
る。
3-1.3-2 is an absorption layer made of GaAs and Al y G
It is composed of a superlattice layer with a repeating structure of thin layers of about 80λ of a+-yAs (for example, ymo, a).

4は第1のストライプ状光導波路(以下、第1の光導波
路という)で、上記吸収層3−1.3−2を構成する超
格子層を後述する方法で部分的に混晶化した物質(以下
、第1の物質という)により構成されている。なお、こ
こでいう部分的混晶化とは、混晶化の程度が完全な混晶
状態までに至らず途中の段階でとどまっている状態を示
す。
Reference numeral 4 denotes a first striped optical waveguide (hereinafter referred to as the first optical waveguide), which is made of a material in which the superlattice layer constituting the absorption layer 3-1.3-2 is partially mixed crystal by a method described later. (hereinafter referred to as the first substance). Note that the term "partial mixed crystallization" as used herein refers to a state in which the degree of mixed crystallization does not reach a complete mixed crystal state but remains at an intermediate stage.

5は第2のストライプ状光導波路(以下、第2の光導波
路という)で、第1の光導波路4を構成する混晶化した
超格子よりも、さらに混晶化の程度を大きくした部分的
混晶化超格子(以下、第2の物質という)により構成さ
れている。
Reference numeral 5 denotes a second striped optical waveguide (hereinafter referred to as the second optical waveguide), which is a partial optical waveguide with a higher degree of mixed crystallization than the mixed crystal superlattice that constitutes the first optical waveguide 4. It is composed of a mixed crystal superlattice (hereinafter referred to as the second substance).

これら第1及び第2の光導波路4及び5は、第1の光導
波路4が第2の光導波路5の一側のクラッド領域となり
、第2の光導波路5が第1の光導波路4の一側のクラッ
ド領域となるように一体形成されて、光分波器としての
ストライプ収光分波領域6(以下、光分波領域という)
を構成している。
These first and second optical waveguides 4 and 5 are such that the first optical waveguide 4 is a cladding area on one side of the second optical waveguide 5, and the second optical waveguide 5 is a cladding area on one side of the first optical waveguide 4. A stripe light converging/splitting region 6 (hereinafter referred to as the optical demultiplexing region) is formed integrally with the side cladding region and serves as an optical demultiplexer.
It consists of

7は信号光の入力部で、第1の物質から構成したストラ
イプ状光導波路からなり、光分波頭域6の一端全体(第
1及び第2の光導波路4,5の一端)に接続されている
Reference numeral 7 denotes a signal light input section, which is composed of a striped optical waveguide made of a first material, and is connected to one end of the optical demultiplexing head region 6 (one end of the first and second optical waveguides 4 and 5). There is.

8は第1の出力部で、第1の物質から構成したストライ
プ状光導波路よりなり、その入力端は第1の光導波路4
の他端に接続され、出力端には吸収層3−1が接続され
ている。
Reference numeral 8 denotes a first output section, which is composed of a striped optical waveguide made of a first material, and its input end is connected to the first optical waveguide 4.
It is connected to the other end, and the absorption layer 3-1 is connected to the output end.

9は第2の出力部で、第2の物質から構成したストライ
プ状光導波路からなり、その入力端は第2の光導波路5
の他端に接続され、出力端には吸収層3−2が接続され
ている。
Reference numeral 9 denotes a second output section, which is composed of a striped optical waveguide made of a second material, and its input end is connected to the second optical waveguide 5.
It is connected to the other end, and the absorption layer 3-2 is connected to the output end.

これら第1及び第2の出力部8及び9は、いわゆるY型
の分波岐路を形成し、空間的に分離されている。また、
吸収層3−1.3−2、光分波頭域6、入力部7並びに
第1及び第2の出力部8゜9は、クラッド層2の上面に
一体的に形成されている。
These first and second output sections 8 and 9 form a so-called Y-shaped branch and are spatially separated. Also,
The absorption layer 3 - 1 , 3 - 2 , the optical wavefront region 6 , the input section 7 , and the first and second output sections 8 9 are integrally formed on the upper surface of the cladding layer 2 .

10はp型のクラッド層で、n型のクラッド層2と同一
組成を有するA D x G a 1−  A sを人
力部7、光分波領域6(第1及び第2の光導波路4゜5
)、第1及び第2の出力部8.9並びに吸収層3−1.
3−2上に積層して構成されており、p型の半導体とす
るためにBeを10 ”/ cm 3程度の濃度で混入
させである。
10 is a p-type cladding layer, and A D x Ga 1-A s having the same composition as the n-type cladding layer 2 is placed in the manual section 7 and the optical demultiplexing region 6 (first and second optical waveguides 4° 5
), the first and second output parts 8.9, and the absorption layer 3-1.
3-2, and Be is mixed at a concentration of about 10''/cm3 to make it a p-type semiconductor.

11はキャップ層で、p型のGaAsをクラブト層10
上に積層して構成されている。
11 is a cap layer, which is made of p-type GaAs and is a cap layer 10
It is constructed by stacking layers on top.

12−1.12−2はp型のオーミック電極(以下、p
型電極という)で、CrAuにより構成されて1Sる。
12-1.12-2 is a p-type ohmic electrode (hereinafter referred to as p
The electrode is made of CrAu and has a diameter of 1S.

p型電極12−1は、吸収層3−1に対向するようにキ
ャップ層11上に形成されている。同様に、p型電極1
2−2は、吸収層3−2に対向するようにキャップ層1
1上に形成されている。
The p-type electrode 12-1 is formed on the cap layer 11 so as to face the absorption layer 3-1. Similarly, p-type electrode 1
2-2 is a cap layer 1 facing the absorbent layer 3-2.
1.

13はn型のオーミック電極(以下、n型電極という)
で、AuGeN iにより構成されており、基板1の下
面のp型電極12−1.12−2に対向する領域に形成
されている。
13 is an n-type ohmic electrode (hereinafter referred to as n-type electrode)
It is made of AuGeNi and is formed in a region facing the p-type electrode 12-1, 12-2 on the lower surface of the substrate 1.

このような構成において、n型電−極13、基板1、ク
ラッド層2、吸収層3−1、クラッド層10、キャップ
層11及びp型電極12−1により第1の光検出器DT
lが構成されている。同様に、n型電極13、基板1、
クラッド層2、吸収層3−2、クラッド層10.キャッ
プ層11及びp型電極12−2により第2の光検出器D
T2が構成されている。
In such a configuration, the first photodetector DT
l is configured. Similarly, the n-type electrode 13, the substrate 1,
Cladding layer 2, absorption layer 3-2, cladding layer 10. A second photodetector D is formed by the cap layer 11 and the p-type electrode 12-2.
T2 is configured.

次に、上記構成による集積型光検出°回路の作製方法を
、一部の工程については第3図を参照しながら順を追っ
て説明する。
Next, a method for manufacturing the integrated photodetection circuit having the above configuration will be explained step by step with reference to FIG. 3 for some steps.

まず、分子線エピタキシィ (MBE)あるいは有機金
属気相成長法(MOCVD)等の原子層レベルでの膜厚
制御可能な結晶法を用いて、基板1上全面にn型のクラ
ッド層2を2μm1続いて光検出器の吸収層となる前記
超格子層を1μm1エピタキシヤル成長する。次に、p
型のクラッド層10を2 p m s p型のキ+ ”
/プ層11を0.2μmエピタキシャル成長させる。
First, an n-type cladding layer 2 of 2 μm is continuously formed over the entire surface of a substrate 1 using a crystal method that allows film thickness control at the atomic layer level, such as molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The superlattice layer, which will become the absorption layer of the photodetector, is epitaxially grown to a thickness of 1 μm. Then p
2 p m sp type cladding layer 10
/ layer 11 is epitaxially grown to a thickness of 0.2 μm.

このようにして成長させたウェハに、第3図に示すよう
に、以下に説明する処理を施す。
The wafer grown in this manner is subjected to the following processing as shown in FIG.

まず、ウェハの全面に、プラズマCVD法等によりS 
i 02を2000λ程度堆積させる。その後、光検出
器となす領域の上部の5tO2のみフォトリソグラフィ
の技術及び反応性イオンエツチングにより除去する。次
に、このウェハのSiO2でパターン化された超格子側
と別のGaAsウェハとを重ねた状態で水素雰囲気中で
昇温速度30℃/秒、熱処理温度950℃、熱処理時間
30秒の条件で熱処理する。この熱処理によってSiO
□膜の下部の超格子は混晶化され、混晶化超格子となる
。これにより、入力部7、trSlの光導波路4及び第
1の出力部8を構成する第1の物質が形成される(第3
図の(a)参照)。
First, the entire surface of the wafer is coated with S by plasma CVD method or the like.
About 2000λ of i02 is deposited. Thereafter, only the 5tO2 above the region that will become the photodetector is removed by photolithography and reactive ion etching. Next, the SiO2-patterned superlattice side of this wafer and another GaAs wafer were stacked together in a hydrogen atmosphere at a heating rate of 30°C/sec, a heat treatment temperature of 950°C, and a heat treatment time of 30 seconds. Heat treatment. By this heat treatment, SiO
□The superlattice at the bottom of the film is mixed and becomes a mixed crystal superlattice. As a result, the first material constituting the input section 7, the optical waveguide 4 of trSl, and the first output section 8 is formed (the third
(See figure (a)).

次に再び、フォトリソグラフィの技術及び反応性イオン
エツチングにより、5in2膜を第2の光導波路5及び
第2の出力部9の上部のみ残るようにパターン化する。
Next, the 5in2 film is patterned again by photolithography and reactive ion etching so that only the upper portions of the second optical waveguide 5 and the second output section 9 remain.

さらに、上記と同様の昇温時間、熱処理温度、熱処理時
間で熱処理する。このプロセスにより、第2の光導波路
5及び第2の出力部9を構成する第2の物質が形成され
る(第3図の(b)参照)。
Furthermore, heat treatment is performed using the same heating time, heat treatment temperature, and heat treatment time as above. Through this process, a second material forming the second optical waveguide 5 and the second output section 9 is formed (see (b) in FIG. 3).

次に、入力部7、第1の光導波路4及び第1の出力部8
、第2の光導波路5及び第2の出力部9、上にレジスト
が残るようにフォトリソグラフィの技術によりパターン
化して塗布する。その後、イオンミリングにより導波路
部分以外のキャップ層11を0,2μm1クラツド層1
0を2μm1超格子を1μmずつ削る(第3図の(c)
参照)。
Next, the input section 7, the first optical waveguide 4 and the first output section 8
, the second optical waveguide 5 and the second output section 9 are patterned and coated using a photolithography technique so that the resist remains on them. After that, by ion milling, the cap layer 11 other than the waveguide portion was reduced to 0.2 μm, 1 cladding layer 1
0 by 2 μm and 1 superlattice by 1 μm (Figure 3 (c))
reference).

次に、導波路上のレジスト及びSiO2をそれぞれアセ
トン、反応性イオンエツチングにより除去する。その後
、フォトリングラフィの技術により、光検出器となる領
域の上部のみCrAuからなるp型電極12−1.12
−2を蒸着する(第3図の(d)参照)。最後に、基板
1下面にAuGeNiからなるn型電極13を蒸着して
作製が完了する。
Next, the resist and SiO2 on the waveguide are removed by acetone and reactive ion etching, respectively. Thereafter, using photolithography technology, only the upper part of the region that will become a photodetector is made of p-type electrode 12-1.12 made of CrAu.
-2 (see FIG. 3(d)). Finally, the n-type electrode 13 made of AuGeNi is deposited on the lower surface of the substrate 1 to complete the fabrication.

第4図は、第1の物質からなる信号光の人力部7、第1
の光導波路4、第1の出力部8並びに第2の物質からな
る第1の光導波路5、第2の出力部9及び超格子からな
る吸収層3−1.3−2のエネルギー・バンド・ギャッ
プを説明するための図である。
FIG. 4 shows a signal light section 7 made of a first substance, a first
The energy band of the optical waveguide 4, the first output part 8, the first optical waveguide 5 made of a second material, the second output part 9, and the absorption layer 3-1, 3-2 made of a superlattice. FIG. 3 is a diagram for explaining gaps.

第4図において、■は第2の物質からなる領域を、■は
第1の物質からなる領域を、■は超格子からなる領域を
それぞれ示している。
In FIG. 4, ■ indicates a region made of the second substance, ■ indicates a region made of the first substance, and ■ indicates a region made of a superlattice.

第4図から分かるように、領域■から領域■、■へと超
格子の液晶化の程度が増すにつれて階段状にエネルギー
・バンド・ギャップは大きくなっている。具体的には、
領域■のエネルギー・バンド・ギャップEaは1.69
eV、領域■のエネルギー・バンド・ギャップEbは1
.58eV、領域■のエネルギー・バンド・ギャップE
cは1.47eVである。
As can be seen from FIG. 4, the energy band gap increases stepwise as the degree of liquid crystallization of the superlattice increases from region (1) to region (2) to region (3). in particular,
The energy band gap Ea of region ■ is 1.69
eV, the energy band gap Eb in region ■ is 1
.. 58 eV, energy band gap E in region ■
c is 1.47 eV.

第5図は、光分波領域6、即ち、第1の光導波路4及び
第2の光導波路5における横方向の屈折率分布を示す図
である。第5図において、実illは、偏波方向が基板
1面に対して平行なTEモード光の屈折率、破線■は偏
波方向が基板1面に対して垂直な7Mモード光の屈折率
、A及びDは空気領域、Bは第2の光導波路5の領域、
Cは第1の光導波路4の領域をそれぞれ示している。
FIG. 5 is a diagram showing the lateral refractive index distribution in the optical demultiplexing region 6, that is, the first optical waveguide 4 and the second optical waveguide 5. In FIG. 5, the actual ill is the refractive index of TE mode light whose polarization direction is parallel to the first surface of the substrate, and the broken line ■ is the refractive index of 7M mode light whose polarization direction is perpendicular to the first surface of the substrate. A and D are air regions, B is a region of the second optical waveguide 5,
C indicates the area of the first optical waveguide 4, respectively.

ここで、jliilの光導波路4のTE、TMの各モー
ド光に対する屈折率をNs (TE) 、Ns (TM
)、第2の光導波路5のTE、TMの各モード光に対す
る屈折率をNa (TE) 、Na (TM)とすると
、これらの屈折率の間には、下記のような関係がある。
Here, the refractive index for each mode light of TE and TM of the optical waveguide 4 of Jliil is Ns (TE) and Ns (TM
), and the refractive indexes of the second optical waveguide 5 for TE and TM mode light are Na (TE) and Na (TM), and the following relationship exists between these refractive indices.

Ns  (TE)  >Na  (TE)> N a 
 (T M )  > N s  (T M )各モー
ドに対する屈折率の差Δn (TE)−N、s (TE
)−Na (TE)及びΔn (TM)−Na (TM
)−Ns (TM))の大きさは、4×10−3程度で
ある。
Ns (TE) > Na (TE) > Na
(T M ) > N s (T M ) Difference in refractive index Δn (TE)−N,s (TE
)-Na (TE) and Δn (TM)-Na (TM
)-Ns (TM)) is approximately 4×10−3.

従って、第5図の光分波領域6の横方向の屈折率分布に
おいて、TEモード光Jこ対しては、屈折率のピーク値
は第1の光導波路4の領域Cにあり、7Mモード光に対
する屈折率のピルり値は第2の光導波路5の領域Bにあ
ることが分かる。
Therefore, in the horizontal refractive index distribution of the optical demultiplexing region 6 in FIG. 5, the peak value of the refractive index is in the region C of the first optical waveguide 4 for the TE mode light J, and It can be seen that the deviation value of the refractive index for the second optical waveguide 5 is in the region B of the second optical waveguide 5.

−膜内に、高屈折率の物質からなるコア部分を低屈折率
の物質からなるクラッドで囲んだ光導波路において、光
は高屈折率のコア領域を伝搬する特性を有するので、上
記第5図から明らかなように、TEモード光は第1の光
導波路4に沿って伝搬し、一方、7Mモード光は第2の
光導波路5に沿って伝搬し、これらTEモード光、及び
7Mモード光は空間的に分波されることになる。
- In an optical waveguide in which a core portion made of a material with a high refractive index is surrounded by a cladding made of a material with a low refractive index within the film, light has the characteristic of propagating through the core region with a high refractive index, so as shown in Figure 5 above. As is clear from the above, the TE mode light propagates along the first optical waveguide 4, while the 7M mode light propagates along the second optical waveguide 5, and these TE mode light and 7M mode light It will be spatially separated.

次に、本実施例の動作について順を追って説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained step by step.

人力部7に入射されたTE及び7Mモード光の混在した
信号光は、第5図の原理に従って、光分及領域6の第1
及び第2の光導波路4及び5にてTEモード光と7Mモ
ード光に分波された後、Y型分岐路を形成する第1及び
第2の出力部8及び9をそれぞれ伝搬し、第1及び第2
の光検出器DTl、DT2の各吸収層3−1.3−2へ
それぞれ入射する。
The signal light mixed with TE and 7M mode light incident on the human power section 7 is transmitted to the first part of the light distribution area 6 according to the principle of FIG.
After being split into TE mode light and 7M mode light in the second optical waveguides 4 and 5, the light is propagated through the first and second output sections 8 and 9 forming a Y-shaped branch, respectively, and the first and second
The light is incident on each absorption layer 3-1.3-2 of the photodetectors DTl and DT2.

吸収層3−1.3−2では、バンド・ギャップが他の導
波路領域に比べて小さいため(第4図参照)、入射した
光は吸収されて、通常の検出器と同様に光電流に変換さ
れ、検出される。
In the absorption layer 3-1 and 3-2, the band gap is smaller than that of other waveguide regions (see Figure 4), so the incident light is absorbed and converted into photocurrent as in a normal detector. transformed and detected.

第6図は、第1及び第2の光検出器DTI、DT2の出
力特性を示す図である。第6図において、横軸は基板1
に平行な面に対する偏光角を表しており、0度でTEモ
ード光、90度で7Mモード光を示し、45度では、T
Eモード光と7Mモード光が同強度にて混在している。
FIG. 6 is a diagram showing the output characteristics of the first and second photodetectors DTI and DT2. In Figure 6, the horizontal axis is the substrate 1
represents the polarization angle with respect to a plane parallel to
E mode light and 7M mode light coexist at the same intensity.

一方、縦軸は光検出器DTI、DT2の出力の光電流を
表している。また、実線はTEモード光を検出する第1
の光検出器DTlの出力特性を、破線は7Mモード光を
検出する第2の光検出器DT2の出力特性をそれぞれ示
している。
On the other hand, the vertical axis represents the photocurrent output from the photodetectors DTI and DT2. In addition, the solid line indicates the first line that detects TE mode light.
The broken line shows the output characteristic of the second photodetector DT1 that detects 7M mode light, and the broken line shows the output characteristic of the second photodetector DT2 that detects 7M mode light.

第6図から分るように、各光検出器DTl及びDT2に
おいては、入射光の偏光角が変わるにつれて出力が変化
している。また、TEモード光のみ、または7Mモード
光のみを入射させたときの他モード光との出力の割合(
消光比)は約20dBであり、TE、TMの各モード光
の分離がよく行われ、分波された光が集積化された光墳
出器DTI、DT2によって、検出されている。
As can be seen from FIG. 6, the output of each photodetector DTl and DT2 changes as the polarization angle of the incident light changes. Also, when only TE mode light or only 7M mode light is input, the output ratio (
The extinction ratio (extinction ratio) is about 20 dB, the TE and TM mode lights are well separated, and the separated lights are detected by the integrated optical injectors DTI and DT2.

以上のように、本実施例によれば、TEモード光及び7
Mモード光を外部電源を用いることなく、光分及領域6
並びに第1及び第2の出力部8.9にて空間的に分波す
ることができ、かつ、一体化された第1及び第2の光検
出器DTI、DT2により、分波された後の出方を結合
損失を生じることなく検出することができる集積型光検
出回路を実現できる。また、作製方法として、超格子構
造を有する半導体結晶を用いて5in2を装荷した後の
アニール処理という非常に簡単なプロセスを適用できる
ので、容易に作製できる利点がある。
As described above, according to this embodiment, TE mode light and 7
Light distribution area 6 using M mode light without using an external power source
The first and second output sections 8.9 can spatially demultiplex the signals, and the demultiplexed signals can be demultiplexed by the integrated first and second photodetectors DTI and DT2. It is possible to realize an integrated photodetection circuit that can detect the output direction without causing coupling loss. Further, as a manufacturing method, a very simple process of loading 5in2 using a semiconductor crystal having a superlattice structure and then performing an annealing treatment can be applied, which has the advantage of being easy to manufacture.

第7図は、本発明による集積型光検出回路の第2の実施
例を示す構成図であり、光分波器、光検出器、局部発光
源を集積させた構成例を示している。具体的には、入力
部7に入射させるTE及び7Mモード光の混在した信号
光と同一の波長を有するTEモード光発振及びTMモー
ド光発振レーザを集積させ、それぞれのレーザ光を信号
光と結合させ・ることにより、偏波ダイパーシティ方式
の検波を行なう集積化デバイスを形成したものである。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of the integrated photodetection circuit according to the present invention, and shows an example of the configuration in which an optical demultiplexer, a photodetector, and a local light source are integrated. Specifically, TE mode optical oscillation and TM mode optical oscillation lasers having the same wavelength as the signal light mixed with TE and 7M mode light input to the input section 7 are integrated, and each laser light is combined with the signal light. By doing so, an integrated device that performs polarization diversity detection is formed.

なお、レーザとしては分布反射型レーザを用いている。Note that a distributed reflection laser is used as the laser.

第7図において、21はTEモード光のみを導波する光
導波路で、第1の物質から形成されているコア領域と第
2の物質から形成されているクラッド領域により構成さ
れている。22は回折格子で、第1の物質からなる光導
波路21のコア領域に形成されている。23はゲイン媒
質で、その一端は光導波路21のコア領域の一端に接続
されている。24はミラーで、ゲイン媒質23の他端に
エツチングにより形成されている。これら光導波路21
1回折格子22.ゲイン媒質23並びにミラー24によ
り、分布反射型のTE全モード発振レーザとして機能す
る第1の局部発光源2oが構成されている。
In FIG. 7, 21 is an optical waveguide that guides only TE mode light, and is composed of a core region made of a first material and a cladding region made of a second material. Reference numeral 22 denotes a diffraction grating, which is formed in the core region of the optical waveguide 21 made of the first material. 23 is a gain medium, one end of which is connected to one end of the core region of the optical waveguide 21. A mirror 24 is formed at the other end of the gain medium 23 by etching. These optical waveguides 21
1 diffraction grating 22. The gain medium 23 and the mirror 24 constitute a first local light source 2o that functions as a distributed reflection type TE all-mode oscillation laser.

25はTEモード光用光導波路で、第1の物質により構
成されており、その一端は光導波路21のコア領域の他
端に接続され、他端は第1の出力部8の出力端部に接続
されている。26はTEモード光用結合領域で、第1の
物質により構成されており、その一端は第1の出力部8
と光導波路25との接合部に接続され、他端には吸収層
3−1が接続されており、信号光Sのうち光分及領域6
で分波されたTEモード光と第1の局部発光源20によ
るTEレーザ発振光とを結合する。
Reference numeral 25 denotes an optical waveguide for TE mode light, which is made of a first material, one end of which is connected to the other end of the core region of the optical waveguide 21, and the other end connected to the output end of the first output section 8. It is connected. 26 is a coupling region for TE mode light, which is made of a first material, and one end of which is connected to the first output section 8.
and the optical waveguide 25, and the absorption layer 3-1 is connected to the other end of the optical waveguide 25.
The TE mode light demultiplexed by the TE laser oscillation light from the first local light source 20 is combined.

31は7Mモード光のみを導波する光導波路で、第2の
物質から形成されているコア領域と第1の物質から形成
されているクラッド領域により構成されている。32は
回折格子で、第2の物質からなる光導波路31のコア領
域に形成されている。
Reference numeral 31 denotes an optical waveguide that guides only 7M mode light, and is composed of a core region made of a second material and a cladding region made of the first material. A diffraction grating 32 is formed in the core region of the optical waveguide 31 made of a second material.

33はゲイン媒質で、その一端は光導波路31のコア領
域の一端に接続されている。34はミラーで、ゲイン媒
質33の他端にエツチングにより形成されている。これ
ら光導波路311回折回折格子2イン媒質33並びにミ
ラー34により、分布反対型のTMモード光発振レーザ
として機能する第2の局部発光源30が構成されている
33 is a gain medium, one end of which is connected to one end of the core region of the optical waveguide 31. A mirror 34 is formed at the other end of the gain medium 33 by etching. The optical waveguide 311, the diffraction grating 2-in medium 33, and the mirror 34 constitute a second local light source 30 that functions as a TM mode optical oscillation laser of an opposite distribution type.

35は7Mモード光用光導波路で、第2の物質により構
成されており、その一端は光導波路31のコア領域の他
端に接続され、他端は第2の出力部9の出力端部に接続
されている。36はTMモード光用結合領域で、第2の
物質により構成されており、その一端は第2の出力部9
と光導波路35との接合部に接続され、他端には吸収層
3−2が接続されており、信号光Sのうち光分波頭域6
で分波された7Mモード光と第2の局部発光源30によ
るTMレーザ発振光とを結合する。
Reference numeral 35 denotes an optical waveguide for 7M mode light, which is made of a second material, one end of which is connected to the other end of the core region of the optical waveguide 31, and the other end connected to the output end of the second output section 9. It is connected. 36 is a coupling region for TM mode light, which is made of a second material, and one end of which is connected to the second output section 9.
and the optical waveguide 35, and the absorption layer 3-2 is connected to the other end of the optical waveguide 35.
The 7M mode light demultiplexed by the 7M mode light and the TM laser oscillation light from the second local light source 30 are combined.

その他の部分は、前記第1の実施例と同様である。The other parts are the same as those in the first embodiment.

なお、本第2の実施例の作製方法は、第1及び第2の局
部発光源20.30を集積化するため、第1の実施例の
作製方法と異なる点がある。以下に、その詳細を説明す
る(第8図参照)。
Note that the manufacturing method of the second embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment because the first and second local light emitting sources 20.30 are integrated. The details will be explained below (see FIG. 8).

ウェハを成長する際、第1の実施例のp型りラッド層1
0に相当する部分には、p型の不純物を導入しないノン
ドープクラッド層10aを成長させる。第7図において
、SiO2を用いた部分的混晶化を2回行なって、光検
出部(光検出器の形成領域)及びゲイン媒質部分を除く
導波路部、回折格子部(回折格子の形成領域)の超格子
を混晶化した後(第8図の(a)参照)、光検出部、ゲ
イン媒質部を第8図の(b)及び(c)に示すようなプ
ロセスにより作製する。
When growing a wafer, the p-type rad layer 1 of the first embodiment is
In the portion corresponding to 0, a non-doped cladding layer 10a into which no p-type impurity is introduced is grown. In FIG. 7, partial mixed crystal formation using SiO2 is performed twice to create a waveguide section excluding the photodetector section (formation region of the photodetector) and the gain medium section, and a diffraction grating section (formation region of the diffraction grating). ) After the superlattice of (see FIG. 8(a)) is mixed crystal, the photodetecting section and the gain medium section are fabricated by the process shown in FIG. 8(b) and (c).

部分的混晶化に用いた5in2をリアクティブイオンエ
ツチング(RI E)等により除去した後、ゲイン媒質
部、光検出部以外の部分の表面に新たに5i02を堆積
させる。次に、このウェハをZnAs2とともに、51
02アンプル内に封じ入れ、575℃の熱処理温度で、
4時間熱処理する。
After removing 5in2 used for partial mixed crystal formation by reactive ion etching (RIE) or the like, 5i02 is newly deposited on the surface of the portion other than the gain medium section and the photodetector section. Next, this wafer was placed with ZnAs2 at 51
02 sealed in an ampoule and heated at a heat treatment temperature of 575°C.
Heat treat for 4 hours.

これにより、第8図の(b)に示すように、5i02で
覆われていない領域は、Znが拡散する。Znの拡散フ
ロントは、ゲイン媒質部及び光検出部を構成する超格子
層の中程に存在する。超格子層内のZnが拡散した領域
においては、混晶化が起こる。また、Znが拡散した領
域は、約4×10I97c115のキャリア濃度のp型
頭域となる。
As a result, as shown in FIG. 8(b), Zn is diffused in the region not covered with 5i02. The Zn diffusion front exists in the middle of the superlattice layer that constitutes the gain medium section and the photodetector section. Mixed crystal formation occurs in the region where Zn is diffused within the superlattice layer. Further, the region where Zn is diffused becomes a p-type head region with a carrier concentration of about 4×10I97c115.

これにより、活性層内の混晶化した領域はクラッド層と
なり、それに伴い、ゲイン媒質部における活性層の厚さ
が薄くなり、レーザ発振閾値を低下させることができる
。また、再成長することなしに、活性層と導波路部分を
接続しているため、両者の結合損失が小さくなる。
As a result, the mixed crystal region in the active layer becomes a cladding layer, and accordingly, the thickness of the active layer in the gain medium section becomes thinner, and the laser oscillation threshold can be lowered. Furthermore, since the active layer and the waveguide portion are connected without regrowth, the coupling loss between the two is reduced.

次に、通常の分布反射型レーザにおける回折格子を作製
する方法により回折格子を作製する(第8図の(c)参
照)。その際、第1の局部発光源20 (TEモモ−発
振レーザ)及び第2の局部発光源(TMモモ−発振レー
ザ)30における回折格子22及び32の周期At、A
2は、信号光Sの波長と同一になるように形成されてい
る。
Next, a diffraction grating is manufactured by a method for manufacturing a diffraction grating in a normal distributed reflection laser (see (c) in FIG. 8). At that time, the periods At, A of the diffraction gratings 22 and 32 in the first local light emitting source 20 (TE MOMO oscillation laser) and the second local light emitting source 30 (TM MOMO oscillation laser)
2 is formed to have the same wavelength as the signal light S.

なお、これら周期AI、A2は、TEモード光のみを導
波する光導波路21及び7Mモード光のみを導波する光
導波路31の等偏屈折率をそれぞれNe f f (T
E) 、 Ne f f (TM)とし、また信号光S
の波長をλBとした時、 Al−λB/2Ne f f (TE)A2−’AB/
2Ne f f (T、M)で与えられる。
Incidentally, these periods AI and A2 are expressed as Ne f f (T
E), Ne f f (TM), and the signal light S
When the wavelength of is λB, Al-λB/2Ne f f (TE)A2-'AB/
2Ne f f (T, M).

最後に、局部発光源部、光検出部に電極(第7図には図
示せず)を形成して作製プロセスが完了する。
Finally, electrodes (not shown in FIG. 7) are formed on the local light emitting source section and the photodetecting section to complete the manufacturing process.

次に、本第2の実施例の動作について順を追って説明す
る。
Next, the operation of the second embodiment will be explained in order.

入力部7に入射された信号光Sは、第5図の原理に従っ
て、光分波頭域6の第1及び第2の光導波路4及び5に
てTEモード光と7Mモード光に分波された後、Y型分
岐路を形成する第1及び第2の出力部8及び9へと導波
される。
The signal light S incident on the input section 7 is demultiplexed into TE mode light and 7M mode light by the first and second optical waveguides 4 and 5 of the optical demultiplexing region 6 according to the principle shown in FIG. It is then guided to first and second outputs 8 and 9 forming a Y-shaped branch.

一方、第1の局部発光IWf20から出射された信号光
と同一の波長を持つTEレーザ光及び第2の局部発光源
30から出射された信号光と同一の波長を持つTMレー
ザ光は、光導波路25及び35にそれぞれ導波され、結
合領域26及び36において、第1及び第2の出力部8
及び9にそれぞれ導波されているTEモード光及び7M
モード光とそれぞれ結合される。結合されたTEモード
光及び7Mモード光は、それぞれ第1及び第2光検出器
DT1.DT2の各吸収層3−1.3−2によりそれぞ
れ検出される。
On the other hand, the TE laser beam having the same wavelength as the signal light emitted from the first local light emitting IWf 20 and the TM laser light having the same wavelength as the signal light emitted from the second local light emitting source 30 are connected to the optical waveguide. 25 and 35 respectively, and in coupling regions 26 and 36 the first and second outputs 8
TE mode light and 7M guided by 9 and 9, respectively.
They are combined with the mode light respectively. The combined TE mode light and 7M mode light are transmitted to the first and second photodetectors DT1. The light is detected by each absorption layer 3-1.3-2 of DT2.

このようにして、偏波ダイパーシティ方式の検波が実現
される。
In this way, polarization diversity type detection is realized.

以上のように、本第2の実施例では、前記第1の実施例
の構成に加えて、第1及び第2の局部発光源20.30
をさらに接続して集積化を行なっているため、検波器全
体のサイズの大幅な縮小化が可能であり、結合損失の少
ない、コンパクトな偏波ダイパーシティ方式の集積化検
波器を実現できる。
As described above, in the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the first and second local light sources 20, 30
By further connecting and integrating the detector, it is possible to significantly reduce the overall size of the detector, making it possible to realize a compact polarization diversity type integrated detector with low coupling loss.

なお、上記各実施例では、超格子の混晶化に5in2膜
を用いて行なったが、St、N、Illを堆積させ、ア
ニールすることによっても実現できる。
In each of the above embodiments, a 5in2 film was used to create a superlattice mixed crystal, but it can also be achieved by depositing St, N, Ill and annealing.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)によれば、TEモー
ド光及び7Mモード光を外部電源を用いることなく、光
分波頭域にて空間的に分波することができ、分波された
後の出力を出力部を介して光検出器により、はとんど結
合損失を生じることなく検出することができる集積型光
検出回路を提供でき利点がある。また、デバイス全体の
大きさも集積化により従来のものに比べて小型化を図れ
る利点がある。さらに、作製方法として、超格子構造を
有する半導体結晶を用いて、例えば5i02を装荷した
後のアニール処理という非常に簡単なプロセスを適用で
きるので、容易に作製できるという利点がある。
(Effect of the invention) As explained above, according to claim (1), TE mode light and 7M mode light can be spatially demultiplexed in the optical demultiplexing head region without using an external power source. It is advantageous to provide an integrated photodetection circuit that can detect the demultiplexed output by a photodetector via the output section without causing any coupling loss. Furthermore, the overall size of the device has the advantage of being smaller than conventional devices due to integration. Further, as a manufacturing method, a very simple process of loading 5i02 and then annealing can be applied using a semiconductor crystal having a superlattice structure, so there is an advantage that manufacturing is easy.

また、請求項(2)によれば、光検出器を人力部、充分
波領域並びに出力部と一体形成することができ、請求項
(1)の効果に加えて、結合損失を伴うことのない高精
度の光検出を実現できるとともに、−層の小型化を図れ
、さらに、作製も容易となる利点がある。
Further, according to claim (2), the photodetector can be integrally formed with the human power section, the sufficient wave region, and the output section, and in addition to the effect of claim (1), there is no coupling loss. It has the advantage that it is possible to realize highly accurate photodetection, to reduce the size of the layer, and to be easy to manufacture.

また、請求項(3)によれば、光分波器としての光分波
頭域と光検出器とTEモード光(7Mモード光)を発振
する局部発光源を集積化したため、結合損失の少ない、
コンパクトな偏波ダイパーシティ方式の集積型の光検波
器を実現できる利点がある。
Further, according to claim (3), since the optical demultiplexing head area as an optical demultiplexer, the photodetector, and the local light source that oscillates TE mode light (7M mode light) are integrated, coupling loss is small.
This has the advantage of realizing a compact integrated optical detector using the polarization diversity method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による集積型光検出回路の第1の実施例
を示す斜視図、第2図は第1図における光導波部分の平
面図、第3図は第1図の集積型光検出回路の作製方法の
説明図、第4図は第1図におけるエネルギー・バンド・
ギャップの説明図、第5図は本発明に係る光分波頭域に
おける横方向の屈折率分布を示す図、第6図は本発明に
係る光検出器の出力特性図、第7図は本発明のによる集
積型光検出回路の第2の実施例を示す構成図、第8図は
第7図の集積型光検出回路の作製方法の説明図である。 1・・・n型の基板、2・・・n型のクラッド層、3−
1.3−2・・・吸収層、4・・・第1のストライプ状
光導波路、5・・・第2のストライプ状光導波路、6・
・・ストライプ放光分波領域、7・・・人力部、8・・
・第1の出力部、9・・・第2の出力部、1o・・・p
型のクラッド層、11・・・キャップ層、12−1.1
2−2・・・p型のオービック電極(p型電極)、13
・・・n型のオービック電極(n型電極)、DTl・・
・第1の光検出器、DT2・・・第2の光検出器、2o
・・・第1の局部発光源、21・・・TEモード光のみ
を導波する光導波路、22.32・・・回折格子、23
゜33・・・ゲイン媒質、24.34・・・ミラー 2
5・・・TEモード光用光導波路、26・・・TEモー
ド光用結合領域、30・・・第2の局部発光源、31・
・・7Mモード光のみを導波する光導波路、35・・・
TMモード光用光導波路、36・・・TMモード光用結
合領域。 EZ22Z! 第117)wI 〔=:コ第2の物質 第 図 i02 第 図 第1図の各部のエネルギーリッドギヤ、プの説明図0″ 45゜ 90’ 偏向角 本発明に係る光検出器の出力特性図 第6図 ゲイン媒質部 □□□折格子部 1波路部 光検出部 第 図
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the integrated photodetection circuit according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the optical waveguide portion in FIG. 1, and FIG. 3 is the integrated photodetection circuit in FIG. 1. An explanatory diagram of the circuit fabrication method, Fig. 4 shows the energy band in Fig. 1.
An explanatory diagram of the gap, FIG. 5 is a diagram showing the lateral refractive index distribution in the optical splitting front region according to the present invention, FIG. 6 is an output characteristic diagram of the photodetector according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the integrated photodetection circuit of FIG. 7. 1... N-type substrate, 2... N-type cladding layer, 3-
1.3-2... Absorption layer, 4... First striped optical waveguide, 5... Second striped optical waveguide, 6.
...Stripe emission splitting area, 7...Human power department, 8...
・First output section, 9...Second output section, 1o...p
Cladding layer of mold, 11... Cap layer, 12-1.1
2-2...p-type obic electrode (p-type electrode), 13
...N-type obic electrode (n-type electrode), DTl...
・First photodetector, DT2...Second photodetector, 2o
...first local light emitting source, 21...optical waveguide that guides only TE mode light, 22.32...diffraction grating, 23
゜33...Gain medium, 24.34...Mirror 2
5... Optical waveguide for TE mode light, 26... Coupling region for TE mode light, 30... Second local light source, 31.
...Optical waveguide that guides only 7M mode light, 35...
Optical waveguide for TM mode light, 36...Coupling region for TM mode light. EZ22Z! 117) wI [=: ko Second substance Diagram i02 Diagram Explanatory diagram of the energy lid gear and p of each part in FIG. Fig. 6 Gain medium section □□□Grating section 1 Wavepath section

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に、光を閉じ込めるコア領域が超格
子構造の半導体結晶よりなる第1のストライプ状光導波
路と、コア領域が前記超格子を混晶化した半導体結晶よ
りなる第2のストライプ状光導波路とを有し、前記第1
のストライプ状光導波路の一側のクラッド領域が前記第
2のストライプ状光導波路のコア領域にて構成され、か
つ、前記第2のストライプ状光導波路の一側のクラッド
領域が前記第1のストライプ状光導波路のコア領域にて
構成されるよう一体形成してなるストライプ状充分波領
域と、 該ストライプ状光分波領域の一端に接続した前記第1ま
たは第2のストライプ状光導波路と同一物質からなる入
力部と、 前記ストライプ状光分波領域の他端に接続した前記第1
または第2のストライプ状光導波路と同一物質からなる
少なくとも一つの出力部と、該出力部の出力端に配置し
た光検出器とを備えた ことを特徴とする集積型光検出回路。
(1) A first stripe-shaped optical waveguide on a semiconductor substrate, the core region of which confines light is made of a semiconductor crystal with a superlattice structure, and the second stripe whose core region is made of a semiconductor crystal mixed with the superlattice. a shaped optical waveguide, the first
A cladding region on one side of the striped optical waveguide is constituted by the core region of the second striped optical waveguide, and a cladding region on one side of the second striped optical waveguide is constituted by the core region of the second striped optical waveguide. A striped sufficient wave region formed integrally with the core region of the striped optical waveguide, and the same material as the first or second striped optical waveguide connected to one end of the striped optical demultiplexing region. an input section connected to the other end of the striped optical demultiplexing region;
Alternatively, an integrated photodetection circuit comprising at least one output section made of the same material as the second striped optical waveguide, and a photodetector disposed at the output end of the output section.
(2)前記光検出器の吸収領域を超格子構造の半導体結
晶により構成するとともに、前記第1のストライプ状光
導波路のコア領域の超格子を前記第2のストライプ状光
導波路のコア領域を構成する混晶化した超格子より混晶
化の程度が低い部分混晶化超格子により構成し、かつ、
前記第2のストライプ状光導波路のコア領域を構成する
混晶化した超格子、前記第1のストライプ状光導波路の
コア領域を構成する混晶化した超格子、前記光検出器の
吸収領域を構成する超格子のそれぞれのバンドギャップ
が、表記した順に小さな値を有する請求項(1)記載の
集積型光検出回路。
(2) The absorption region of the photodetector is constituted by a semiconductor crystal having a superlattice structure, and the superlattice of the core region of the first striped optical waveguide constitutes the core region of the second striped optical waveguide. composed of a partially mixed superlattice whose degree of mixing is lower than that of a mixed crystal superlattice, and
A mixed crystal superlattice constituting the core region of the second striped optical waveguide, a mixed crystal superlattice constituting the core region of the first striped optical waveguide, and an absorption region of the photodetector. 2. The integrated photodetection circuit according to claim 1, wherein the bandgaps of the constituent superlattices have smaller values in the order listed.
(3)発光波長が前記光検出器にて検出される信号光の
波長と同一で、かつ、前記半導体基板面に平行な偏波面
を有する光または半導体基板面に垂直な偏波面を有する
光のうちいずれか一方の光を出射する少なくとも一つの
局部発光源と、該局部発光源の出射光を前記出力部を伝
搬する信号光と結合するように当該出力部に入射させる
光導波路とを設けた請求項(1)または請求項(2)記
載の集積型光検出回路。
(3) Light whose emission wavelength is the same as the wavelength of the signal light detected by the photodetector and whose polarization plane is parallel to the semiconductor substrate surface or whose polarization plane is perpendicular to the semiconductor substrate surface. At least one local light emitting source that emits one of the lights, and an optical waveguide that makes the emitted light of the local light emitting source enter the output section so as to combine with the signal light propagating through the output section. An integrated photodetection circuit according to claim (1) or claim (2).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356248A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical module
JP2017116751A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 日本電信電話株式会社 Interference type optical circuit and control method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356248A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical module
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