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Photodetector having diffraction grating and optical communications network employing it

阅读:834发布:2021-12-20

专利汇可以提供Photodetector having diffraction grating and optical communications network employing it专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PURPOSE:To provide an photodetector, and an optical communications network employing it, having a demultiplexing function taking advantage of the fact that the angle of diffracted light radiated from an optical waveguide having a diffraction grating to the outside depends on the wavelength of the light. CONSTITUTION:Means for controlling the quantity of light, e.g. an optical amplifier 20, having optical damping function and/or optical amplifying function for sustaining the intensity of incident light to a waveguide 21 having a diffraction grating 9 is provided on the incident side of the waveguide 21. The light quantity control means is controlled to restrain the wavelength demultiplexing function from degrading due to the equivalent refractive index variation of the waveguide 21 caused by the variation of the intensity of incident light. The incident light may contain a continuous light at all times or laser oscillation may take place at the Bragg wavelength of the diffraction grating in the waveguide with no incident light. An photodetector array 11 which has not a wide dynamic range may also be employed.,下面是Photodetector having diffraction grating and optical communications network employing it专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 回折格子が形成された光導波路から、導波路外に出射される回折光を検出するために複数の光検出器を配置した分波機能を有する光検出装置において、
    導波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化してもほぼ一定となるような制御手段を有することを特徴とする回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項2】 前記制御手段は、光導波路入射側に設けられた光増幅部であり、これへの注入電流を変化させることで、導波路外へ放射される回折光の光量を、入射光量の変動に応じてほぼ一定とすることを特徴とする請求項1記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項3】 光が入射される半導体光導波路と、該光導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放射される回折光を検出するための複数部分から成る光検出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路が、導波光に対し利得を有する様に形成されており、かつ前記回折格子は、そのブラッグ波長付近でレーザ発振を起こさない波長域に設定されていることを特徴とする回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項4】 前記光導波路は、波長が異なる1波以上の信号光で構成される導波光の少なくとも1波に対し、
    利得を有していることを特徴とする請求項3記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項5】 前記光導波路において、導波光に対し利得を有する領域には、回折格子が形成されていないことを特徴とする請求項3記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項6】 前記導波光に対し利得を有する領域が複数存在することを特徴とする請求項3記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項7】 光が入射される半導体光導波路と、該光導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放射される回折光を検出するための複数部分から成る光検出手段とを有する光検出装置において、前記半導体光導波路への入射光が、連続光を含む様にされていることを特徴とする回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項8】 前記連続光の波長が、使用可能な信号光の最短波長又は最長波長に設定されていることを特徴とする請求項7記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項9】 前記半導体光導波路の1部又は全部が利得を有する様に形成されていることを特徴とする請求項7記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項10】 光が入射される半導体光導波路と、該光導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放射される回折光を検出するための複数部分から成る光検出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路が利得を有する様に形成されており、かつ光無入射時に前記回折格子のブラッグ波長でレーザ発振する様に形成されていることを特徴とする回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項11】 前記ブラッグ波長が、利得を有する様に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い帯域に設定されていることを特徴とする請求項10記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項12】 前記ブラッグ波長が、利得を有する様に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い帯域の短波長側に設定されていることを特徴とする請求項10記載の回折格子を有する光検出装置。
  • 【請求項13】 異なる波長の光信号光を送出する少なくとも1つの送信端局と複数の波長の光信号を受信する受信端局が、光伝送路で接続された光通信ネットワークにおいて、少なくとも1つの受信端局に請求項1、3、
    7または10に記載の光検出装置を備えたことを特徴とする光通信ネットワーク。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】本発明は、回折格子が形成された光導波路から導波路外へ出射される回折光の出射が、
    光の波長に依存することを利用する分波機能などを有する光検出装置、及びそれを用いた波長多重光通信などの光通信ネットワークに関するものである。

    【0002】

    【従来の技術】既に提案されている回折格子を有する光検出装置においては、導波路外へ放射される回折光は、
    光導波路内を伝搬する光の一部が、回折格子と導波路の結合効率によって決まる一定割合で、回折光として導波路外に放射されることで発生し、これが複数の光検出器で受光されるように構成されているか、又は、検出感度を上げるために、光の入射端部に、入射光を一定の倍率で増幅するための光増幅部を有する構成となっている。

    【0003】

    【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上記提案例では、回折格子が形成された導波路への入射光強度が変動すると、それに応じて、導波路の等価屈折率が変動してしまうため、導波路外へ射出される回折光の出射角が変化する。 このため、同一波長の光が入射しても、その強度によって回折光の出射角が変化するため、
    波長分波機能が低下してしまう。 また、入射光強度が変動すると、それに応じて回折光強度も変化するため、回折光を受光する光検出器は広いダイナミックレンジを必要とする等の欠点がある。

    【0004】より詳細に言えば次の様になる。

    【0005】回折格子が形成された導波路に入射した光は、回折格子により回折され、導波路上面から放射される。 この回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、回折格子のピッチΛと入射光の波長λに対し次の関係を満たす。 sinφ=n eff −qλ/Λ (1) ここで、qは整数、n effは導波路の等価屈折率である。

    【0006】したがって、上述した様に、入射光の波長λが変われば、傾斜角φも変化するので、回折光は分波されて放射される。 よって、分波光を別々の光検出素子で受光することにより、波長多重された信号などを分波検出できる。

    【0007】ここで、前記導波路に活性層と、活性層への電流注入手段をもうけることにより、導波路に利得を持たせ、導波光を増幅し、最小受信感度を大幅に改善することができる。

    【0008】しかし、増幅度を大幅に増大させると、回折格子のブラッグ波長λ B (=2n eff Λ/m)でレーザ発振が生じてしまい、充分な増幅が得られなかった。

    【0009】更に、上述した様に、入射光の波長多重度が変動すると、入射強度が変動するため、導波路の等価屈折率が変動し、これに伴い導波路外へ放射される回折光の放射角が変化し、波長分解能が低下してしまう。

    【0010】よって、本発明の目的は、上記の問題点を解決した、光通信などにおいて使用され回折格子が形成された光導波路から導波路外へ放射される回折光の放射角が光の波長に依存することを利用する分波機能などを有する光検出装置、およびこれらの装置を使用した光通信ネットワークないし波長多重光通信システムを提供することにある。

    【0011】

    【課題を解決するための手段】本発明による回折格子を有する光検出装置によれば、回折格子が形成された導波路への入射光強度がほぼ一定になるように、光減衰および光増幅機能のどちらか又は両機能を有する光量制御手段が前記導波路の入射側に設けられている。 この光量制御手段を制御することにより、入射光強度の変化に伴う導波路の等価屈折率変化による波長分波機能の低下を抑制するとともに、回折光を受光するための光検出器として、広いダイナミックレンジを有しないものも使用できる。

    【0012】また、前記光量制御手段を制御するための信号として、入射端と反対側にモノリシックに形成されたp−i−n構造PDの出や回折光を受光する光検出器の出力を使用することにより、構成を簡単にできる。

    【0013】即ち、本発明による回折格子を有する光検出装置では、回折格子が形成された光導波路から、導波路外に出射される回折光を検出するために複数の光検出器を配置した分波機能を有する光検出装置において、導波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化してもほぼ一定となるようにする制御手段を有することを特徴とする。 この制御手段は、具体的には例えば、光導波路入射側に設けられた光増幅部であり、これへの注入電流を変化させることで、導波路外へ放射される回折光の光量を、入射光量が変化してもほぼ一定とする。

    【0014】また、本発明による回折格子を有する光検出装置によれば、導波路への入射光が常に連続光を含むことにより、あるいは、利得を有する光導波路が、光無入射時にブラッグ波長でレーザ発振状態になる利得を保持することにより、入射光の波長多重度などが増減しても、導波路内での光強度や注入キャリヤ数の変動を低くおさえることが可能となった。

    【0015】したがって、導波路の等価屈折率の変動も抑圧され、導波路外へ放射される回折光の放射角が変動しないので、波長多重度などが増減しても波長分解能の低下を防ぐことができる。

    【0016】更に、本発明による回折格子を有する光検出装置によれば、回折格子のブラッグ波長λ B (=2n
    eff Λ/m)を導波路の利得が存在する波長帯域の利得の低い波長域、または、利得が無い波長域に設定することにより、ブラッグ波長におけるレーザ発振の発生を抑圧し、導波光の増幅度を充分大きくできる。

    【0017】また、本発明による光通信ネットワークでは、異なる波長の光信号を送出する少なくとも1つの送信端局と複数の波長の光信号を受信する受信端局が、光伝送路で接続された光通信ネットワークにおいて、少なくとも1つの受信端局に上記光検出装置を備えたことを特徴とする。

    【0018】

    【実施例】図1は、本発明の第1実施例の特徴を最もよく表すために装置の左半分を示す図面であり、回折格子9が形成された光導波路21と、光増幅器20がモノリシックに構成されている。 光導波路21の上面から垂線方向に、複数の光検出器11が導波路21の延伸方向に一列に配置されている。

    【0019】回折格子9のピッチΛは、入射光の波長λ
    に対し、ほぼΛ〜λ/n eff (n eff :導波路の実効屈折率)の関係を満たしており、回折格子9により導波路2
    1から垂線方向に放射される回折光10と、導波路21
    の垂線とのなす角をφとすると、φは光の波長λに対し次の関係を満たしている。 dφ/dλ=1/cosφ[dn eff /dλ−1/Λ] (1) したがって、波長の異なる入射光(波長λ+Δλ i )の回折光は、放射角(φ+Δφ i )も異なるため、前記回折光は複数の検出器11で受光される。 こうして、それぞれの波長で送られて来る複数の信号は、分波された後、それぞれの光検出器11によって電気信号に変換され、信号処理・解析装置12を通った後、各種情報・映像機器に入力される。

    【0020】回折光10のファーフィールドパターン(FFP)は、導波路21に沿う方向では非常に狭く、
    例えば、その広がり角(θ P )は0.2°程度であり、
    導波路21を横切る方向では広くその広がり角(θ t
    は15°程度である。 従って、入射光の波長が0.5n
    m程度変化すれば、出射角即ち傾斜角φは〜0.2°程度変化するので、導波路21に沿う方向で回折光10のビーム径程度変化することになる。 よって、光検出器列11の導波路21に沿う方向の各素子の受光面のサイズを1次回折光のビーム径(θ P )程度にすれば、0.5
    nm程度の波長変化を検出できる。 波長分解能は上方に回折される回折光10の導波路21に沿う方向の広がり角(θ P )によって制限されているので、回折格子付き導波路21の回折格子9と光導波路の結合効率を小さくし且つ回折格子付き光導波路21を長くすることにより、θ Pを狭くし、波長分解能を上げることが可能である。

    【0021】一方、回折格子9が形成された光導波路2
    1への入射光強度を常に一定に保持するために、光増幅器20への注入電流は、回折光10の強度に応じて制御されている。 光増幅器20への注入電流を制御する注入電流制御装置13のためのフィードバック信号として、
    前記複数の光検出器11出力の総和に対応した制御信号が信号処理・解析装置12から入力されている。

    【0022】図1において、光増幅器20は、InP基板2、InGaAsP光ガイド層3、InGaAsP
    (エネルギーギャップ、Eg〜0.8eV)活性層4、
    InP上部光閉込め層5、InGaAsコンタクト層7、InP高抵抗埋込み層6、およびp、nの金属電極1、8で構成されている。 一方、回折格子付き導波路2
    1は、光増幅器20と同一のInP基板2、ピッチΛの回折格子9、InGaAsP(Eg〜0.95eV)光ガイド層3、InP上部光閉込め層5で構成されている。 なお、図1には、示されていないが、入射端面および反対側の端面には、光の反射を防ぐため、誘電体の反射防止膜が形成されている。

    【0023】同図において、光増幅器20に光が入射すると、光増幅器20の注入電流に応じた増幅率で入射光は増幅され、回折格子付き導波路21の回折格子9により、導波路の上面から回折光10が放射される。 入射光が複数の波長を含んでいれば、回折光10の放射角は、
    波長により式(1)に従って変化し、波長に応じた回折光が放射される。 それぞれの回折光10を別々の光検出器11で受光することにより、波長多重された信号をそれぞれの波長に分波して受信することができる。

    【0024】一方、入射光の時間平均強度が時間とともに変動する場合、光増幅器20の注入電流を一定に保持すると、入射光強度の変動に応じて、回折格子9が形成された光導波路21への入射光強度も変動し、入射光の波長が同一にもかかわらず、導波路21の等価屈折率の変化にともない、各波長について回折光10の放射角φ
    が変動する。 そこで、複数の光検出器11で受光された回折光10の強度をフィードバック信号として、制御装置13で光増幅器20の注入電流を制御して、回折光1
    0の強度変動を低減させる。 これにより、回折格子9が形成されている光導波路21への入射光強度の変動も低減されるため、入射光強度の変動にともなう分波機能の低減を大幅に抑制できる。

    【0025】図2は、図1に示す本発明の光検出装置を使用した波長多重光通信ネットワークの1つの形態を表わす概略図である。

    【0026】同図において、各送信端局201、20
    1、・・・、20Nは、電気・光変換部に波長可変DB
    R−LDを有しており、DBR領域への注入電流を制御して発振可能な波長(λ 1 、・・・、λ n )から、任意の波長λ i (1≦i≦n)で送信を開始する。 この時、同時に送信を希望する複数の送信端局があれば、それぞれの送信端局で、他で使われていない波長λ j 、λ k 、・・
    ・(1≦j、k、・・・≦n、i≠j≠k・・・)で送信する。

    【0027】全送信端局201、201、・・・、20
    Nから送出される光信号は、分岐合流器301によって、逐次又は一括して多重化され、光伝送路400によって受信側へ送出される。 一方、各受信端局501、5
    01、・・・、50Mの光・電気変換部は、図1の分波機能を有する光検出装置で構成されている。 光伝送路4
    00によって送られて来る波長多重された信号は、分岐合流器302によって分岐された後、各受信端局50
    1、501、・・・、50Mに入力される。

    【0028】入力された波長多重信号は、分波機能を有する光検出装置によって、各波長に分波された後、所望の波長の信号が選択されて受信端局へ取込まれる。 この際、波長の異なる複数の信号、または、必要ならば、すべての信号を同時に取込むことも可能である。

    【0029】図3は、本発明の光検出装置の第2実施例の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する半導体光導波路から放射される回折光を受光できる位置に光検出素子列が配置されている。

    【0030】回折格子を有する半導体光導波路は、Ga
    As基板33上に、有機金属気相成長法等により、Ga
    Asバッファ層(不示図)、AlGaAs下部光閉込め層34、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層3
    6、AlGaAs光導波路層37を積層した後、干渉露光法等により、回折格子38を形成した後、更にAlG
    aAs上部光閉込め層39、AlGaAsコンタクト層40を積層して形成する。

    【0031】その後、横方向の光閉込めを行う為のAl
    GaAsBH埋込み層35を形成し、更に、電流注入のための金属電極31、41を形成するが、上部電極41
    には、回折光43が放射される窓42が形成されている。

    【0032】前記回折格子38のピッチΛは、そのブラッグ波長λ Bが、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層36の利得が低い波長域に設定されている。 具体的には、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層3
    6は、GaAs(ウェル、厚さ:6nm)/Al 0.2
    0.8 As(厚さ:10nm)の構成で5ウェルで構成されており、利得帯域は、注入電流の増大とともに拡大するが、845nmをピークに、825nm〜875n
    m程度である。 したがって、回折格子38のピッチΛ
    は、ブラッグ波長λ Bがこの利得帯域の外側になるように設定すればよい。

    【0033】導波路の等価屈折率n effは、およそ3.
    41であるので、ブラッグ波長λ Bが上記利得帯域の外側になる回折格子のピッチΛは、m≦3において、 Λ(<λ B =825nm) Λ(>λ B =875nm) m=1 <121.0nm >128.3nm =2 <241.9 >256.6 =3 <362.9 >384.9 となる。 したがって、設定可能な回折格子のピッチΛ
    は、

    に限定される。

    【0034】本実施例では、回折格子のピッチΛを23
    5nmで形成した。 この時、波長λの導波光が回折格子38によって導波路外に放射される時の放射角φ(導波路法線方向とのなす角)は、(1)式(q=1)により決定されるので、この位置に回折光43の広がり角に対応する受光面(導波光の伝搬方向)を持つ複数の光検出素子列44を配置する。

    【0035】入射光は、導波路端面に形成された誘電体反射防止膜32(図示されていないが、反対端面にも反射防止膜は存在する)を透過して、光導波路層37に結合する。 この時、電極31、41間を順方向バイアスして、活性層36に電流を注入すると、光導波路の損失が低減する。 更に注入電流を増大すると、利得帯域が形成される。 導波光の波長がこの波長帯域内に存在すれば、
    導波光は増幅されるので、回折格子38によって分波されて導波路外に放射される回折光43の強度も増大して、複数の光検出素子列44に入射される。

    【0036】一方、回折格子38のブラッグ波長λ
    Bは、前述したように、この利得帯域の外側に設定されているため、DFBモードでの発振は抑圧されている。
    よって、大きな増幅度を得ることができるので、複数の光検出素子44で受信できる最小入射光強度を大幅に下げることができる。

    【0037】なお、本実施例では、波長多重された複数の信号光から成る導波光は、導波路の利得帯域内に設定されていたが、すべての信号光の波長が利得帯域内に存在する必要はなく、増幅を必要としない信号光が利得帯域の長波長側に存在してもよい。

    【0038】図2に示す波長多重光通信ネットワークに、本実施例の光検出装置も使用することができる。

    【0039】図4は、本発明の光検出装置の第3の実施例であり、増幅度を大きくとれる上に、作製が容易、且つ導波路外に放射される回折光の導波方向の広がり角θ
    Lも狭くしたものであり、3つの光増幅部65と3つの回折光出射部66で構成されている。

    【0040】光導波路は、リブ導波構造を有しており、
    光増幅部65は、n−GaAs基板53およびn−Ga
    Asバッファ層(不図示)、n−Al x Ga 1-x As第1
    光閉込め層54、GaAs/Al y Ga 1-y As(0<y
    <x)多重量子井戸構造の活性層56、p−Al x Ga
    1-x As第2光閉込め層59、電気絶縁層62、p−G
    aAsコンタクト層60および、n,p用金属電極5
    1、61で構成されている。

    【0041】回折光出射部66のリブ導波路63には、
    回折格子が形成されており(不示図)、回折格子のピッチΛは、ブラッグ波長λ Bが、光増幅部65の利得帯域の外側に設定されている。 なお、外部光入射端面および反対側端面には、無反射コーティングが施されており、
    入射効率の増大および端面間によるファブリペローモードの発生を抑圧している。

    【0042】図4において、光増幅部65の長さは〜1
    50nm、回折光出射部66の長さは〜400nmであり、各光増幅部65への注入電流を制御して、導波光の位相を合わせることにより、あたかも、長さが2〜3倍の単一の回折光出射部と同等の機能を有するため、回折光の導波方向の広がり角θ Lを数分の1に低減でき、波長分解能を上げることが可能となった。

    【0043】本実施例は、AlGaAs系で構成したので、回折光出射部66も活性層56を有しており、この部分の吸収損失を低減するために、活性層として多重量子井戸構造を用いているが、InP系で構成する場合は、回折格子上に活性層を積層したり、回折光出射部の活性層の除去が安易に行えるので、利得帯域の設計の自由度が大きくなる。 本実施例の作動は第2実施例と実質的に同じである。 また、図2に示す波長多重光通信ネットワークに、本実施例の光検出装置も使用することができる。

    【0044】図5は、本発明の光検出装置の第4実施例の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する光導波路は、光増幅部88と回折光出射部89で構成されている。

    【0045】回折光放射部89の導波路の垂線方向に、
    導波路と相対して、複数の光検出素子84が一列に配置されている。

    【0046】回折格子を有する光導波路は、横方向の光閉込めのためにリブ構造に形成されており、光増幅部8
    8は、n−GaAs基板73およびn−GaAsバッファ層(不図示)、n−Al 0.5 Ga 0.5 As光閉込め層7
    4、アンドープGaAs/Al 0.3 Ga 0.7 Asの構成であってウェル数20で構成される多重量子井戸構造の活性層76、p−Al 0.5 Ga 0.5 As光閉込め層79、電気絶縁層85、p−GaAsコンタクト層80およびn、p用金属電極71、81で構成されている。 回折光出射部89のリブ導波路86には、回折格子が形成されており(不示図)、回折格子のピッチΛは、入射光の波長λ i (i=0、1、2、・・・、k)に対しおよそΛ
    〜λ i /n eff (n eff :導波路の実効屈折率)の関係を満たしている。 また、導波層は、光増幅部88から延伸している活性層76をそのまま使用しているが、多重量子井戸で構成されているので、光増幅部88で利得を有する波長域の光に対し、低損失の導波路となっている。
    なお、図に示されていないが、光増幅部88の外部光入射端面には無反射コーティングが施されており、レーザ発振の抑圧と飽和注入電流密度の増大を可能にしている。

    【0047】一方、外部入射光は、比較的光量の多い連続光λ 0 、および多重度が変化する信号光λ j (j=1、
    2、・・・、k)によって構成されている。

    【0048】光増幅部88を順バイアス状態で、外部入射光がリブ導波路に入射すると、光は増幅され、回折光出射部89から導波路のほぼ法線方向に放射される。 この回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、式(1)
    の関係を満たすので、入射光の波長λ iに応じて傾斜角φ iが変化し分波放射される。 式(1)において、導波路の等価屈折率n effは入射光強度依存性を有しており、光増幅部88への入射光強度が〜0.01mW付近において、光強度が2倍になると、傾斜角φは、およそ−0.1deg程度変化した。

    【0049】したがって、外部入射光が多重度の変化する波長多重信号で構成されていると、多重度に応じて光強度が変化するので、傾斜角も変化し、波長分解能が低下してしまう。 本実施例では、外部入射光が、常時、比較的光量の多い連続光λ 0を含むため、信号光の多重度が変動しても、全入射光量の変動を低くおさえられる。

    【0050】更に、光増幅部88において、信号光が増幅されると、利得が信号光に分配されて連続光λ 0の増幅度が低下するので、回折光放射部89への導波光強度の変動は更に低減される。 複数の光検出素子84には、
    信号光の多重度に応じて強度が変動する連続光の回折光87、および波長多重された信号光の回折光83(図5
    上では、1つの信号光のみ記載)が入射する。

    【0051】したがって、多重度の変動にともなう導波路内の光強度の変動が低減されるため、放射角の変動が抑圧され、波長分解能の低下が少ない分波・検出が可能となった。 図2に示す波長多重光通信ネットワークに、
    本実施例の光検出装置も使用することができる。

    【0052】図6は、光検出装置の第5の実施例であり、回折格子を有する半導体導波路はBH埋込み導波構造であり、順方向バイアスにより利得を待つ。

    【0053】半導体導波路は、GaAs基板93上に、
    GaAsバッファ層(不示図)、AlGaAs下部光閉込め層94、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層96、AlGaAs光導波層97を積層したのち、干渉露光およびエッチングにより回折格子98を形成し、
    更にAlGaAs上部光閉込め層99、AlGaAsコンタクト層100を積層する。 その後、ストライプを形成し、AlGaAsBH埋込み層95により、横方向の光閉込めを行う。 更に、電流注入のための金属電極9
    1、110および、回折光放射用の窓120を形成する。 また、反射防止膜92が、入射側およびこれと相対する側の端面に形成される。

    【0054】回折格子98のピッチΛは、そのブラッグ波長λ Bが、多重量子井戸活性層96の利得帯域内において、短波長側の利得の低い波長域に設定されており、
    その1次回折光は、導波路法線方向に放射される。 ここには、検出素子140が配置されている。

    【0055】電極91、110間を順方向にバイアスし、外部光を入射しない状態で、前記半導体導波路は、
    ブラッグ波長でレーザ発振状態に保持され、その回折光201は、導波路法線方向に放射されている。

    【0056】外部から信号光λ j (j=1、2、・・
    ・、k)が入射すると、信号光が増幅されるとともに、
    利得が信号光に分配されるので、短波長側のブラッグ波長の光強度は弱くなる。 したがって、全導波光の強度変化は小さくなり、これにともない、回折光130の放射角の変動も抑えられる。 信号光の多重度が変化する場合も同様で、導波光の強度変動は小さく、波長分解能の低下を抑圧できる。

    【0057】図2に示す波長多重光通信ネットワークに、本実施例の光検出装置も使用することができる。

    【0058】

    【発明の効果】以上説明したように、本発明の光検出装置によれば、回折格子を有する光導波路の前段に、回折格子が形成された導波路への入射光強度がほぼ一定になるように、光減衰および光増幅機能のどちらか又は両機能を有する光量制御手段が設けられているので、装置への入射光強度の変動にともなう分波機能などの低減を大幅に抑制できる。 よって、入射光強度が時間的に変化する場合にも良好な分波機能などを有する光検出装置が実現できる。

    【0059】また、本発明の光検出装置を、波長多重光通信ネットワークの受信端局の光・電変換部として使用すると、常に安定的に波長多重された信号を各波長に分波した後、複数の信号あるいは必要ならば全ての信号を同時に良好に受信することが可能となる。

    【0060】また、以上説明したように、回折格子が形成された光導波路が利得を有しており、かつ前記回折格子のブラッグ波長を、前記利得がないか又は利得の低い波長域に設定することにより、増幅度を大きく設定できるので、少ない入射光量でも分波検出などが可能になった。

    【0061】更に、以上説明したように、回折格子が形成された半導体光導波路と、複数の光検出素子で構成される分波機能を有する光検出装置において、外部入射光に常時比較的光量の多い連続光を含ませたり、或は半導体光導波路を、光無入射で、ブラッグ波長でレーザ発振状態に保持することにより、信号光の波長多重度などが変動しても、波長分解能などの低下を抑制できる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明を実施した第1実施例の光増幅器と回折格子付き導波路とを同一基板上に形成した回折光放射部の断面及び制御のための構成を模式的に示す図である。

    【図2】本発明を実施した波長多重光通信ネットワークの概略図である。

    【図3】本発明を実施した光検出装置の第2実施例の一部を破断した概略斜視図である。

    【図4】本発明を実施した光検出装置の第3実施例の概略斜視図である。

    【図5】本発明を実施した光検出装置の第4実施例の概略斜視図である。

    【図6】本発明を実施した光検出装置の第5実施例の一部を破断した概略斜視図である。

    【符号の説明】

    1、8、31、41、51、61、71、81、91、
    110 金属電極 2、33、53、73、93 基板 3、37、97 光ガイド層 4、36 、76、96 活性層 5、34、39、54、59、74、79 、94、9
    9 光閉込め層 6、35、95 高抵抗埋め込み層 7、40、60、80、100 コンタクト層 9 、38、98 回折格子 10、43 、83、87、130、201 導波路外へ放射される回折光 11、44、84、140 回折光を受光するための複数の光検出器列 12 光検出器の出力を処理、解析する装置 13 回折光の強度に応じて光増幅器の注入電流を制御する装置 20、65、88 光増幅器 21、66、89 回折格子付き導波路 62、85 絶縁層 63、86 リブ導波路 201〜20N 送信端局 301、302 分岐合流器 400 光伝送路 501〜50M 受信端局

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 5識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04J 14/02 // H01L 31/10

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