JPH077166A - 高パワ−容量の光学的受信装置および分布して配置された光検出器を使用する方法 - Google Patents
高パワ−容量の光学的受信装置および分布して配置された光検出器を使用する方法Info
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- JPH077166A JPH077166A JP6024541A JP2454194A JPH077166A JP H077166 A JPH077166 A JP H077166A JP 6024541 A JP6024541 A JP 6024541A JP 2454194 A JP2454194 A JP 2454194A JP H077166 A JPH077166 A JP H077166A
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- H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高パワ−容量を有しマイクロ波と
ミリメ−トル波範囲を含む広帯域幅で動作可能な光受信
装置を提供することを目的とする。 【構成】 光伝送チャンネル4 を伝播する光信号を電気
信号に変換するために光伝送チャンネル4 に沿って分布
して配置されている複数の光電的光検出器2 と、それら
の光検出器2 からの電気入力接続14を有する電気伝送ラ
イン8 と、光検出器2 からの電気入力がこの電気伝送ラ
イン8 に沿って累積するように伝播する電気信号の速度
を光伝送チャンネル4 の伝播速度に整合させるように調
節して遅延させるために電気伝送ラインに沿って分布し
て配置されている複数のキャパシタンス素子とを具備し
ていることを特徴とする。キャパシタンス素子としては
光検出器として使用される半導体ダイオードのキャパシ
タンスを利用することができる。
ミリメ−トル波範囲を含む広帯域幅で動作可能な光受信
装置を提供することを目的とする。 【構成】 光伝送チャンネル4 を伝播する光信号を電気
信号に変換するために光伝送チャンネル4 に沿って分布
して配置されている複数の光電的光検出器2 と、それら
の光検出器2 からの電気入力接続14を有する電気伝送ラ
イン8 と、光検出器2 からの電気入力がこの電気伝送ラ
イン8 に沿って累積するように伝播する電気信号の速度
を光伝送チャンネル4 の伝播速度に整合させるように調
節して遅延させるために電気伝送ラインに沿って分布し
て配置されている複数のキャパシタンス素子とを具備し
ていることを特徴とする。キャパシタンス素子としては
光検出器として使用される半導体ダイオードのキャパシ
タンスを利用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、別々の光検出器のアレ
イが入力光信号を感知するために使用される光学的受信
装置に関する。
イが入力光信号を感知するために使用される光学的受信
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波およびミリメ−トル波光検出
受信機はシステムの必要な帯域により光集収面積が限定
される。フォトダイオ−ドの空乏領域のキャパシタンス
が直接ｐ−ｎ結合の面積に正比例するので、この限定は
典型的に光受信に使用される光検出器のＲＣ時間定数か
ら生じる。従って、装置面積は所望の動作周波数が増加
すると小さくされなければならない。しかしながら、こ
のことは変換処理の非線形が許容できない信号の歪みを
生じまたは検出器自体が破損するようにならない範囲で
受信機により電流に変換できる光パワ−量を限定する。
光検出器構造はよく知られており例えば文献（Wangの
“Introduction to Semiconductor Technology:GaAs an
d Related Compounds ”、John Wiley & Sons 、1990
年、482 〜486頁）に記載されている。
受信機はシステムの必要な帯域により光集収面積が限定
される。フォトダイオ−ドの空乏領域のキャパシタンス
が直接ｐ−ｎ結合の面積に正比例するので、この限定は
典型的に光受信に使用される光検出器のＲＣ時間定数か
ら生じる。従って、装置面積は所望の動作周波数が増加
すると小さくされなければならない。しかしながら、こ
のことは変換処理の非線形が許容できない信号の歪みを
生じまたは検出器自体が破損するようにならない範囲で
受信機により電流に変換できる光パワ−量を限定する。
光検出器構造はよく知られており例えば文献（Wangの
“Introduction to Semiconductor Technology:GaAs an
d Related Compounds ”、John Wiley & Sons 、1990
年、482 〜486頁）に記載されている。
【０００３】高パワ−能力の達成を主旨としている光検
出システムも文献（Taylorの“Traveling Wave Photode
tectors ”、Optoelectronics Signal Processing for
Phased-Array Antennas II、SPIE、1217巻、1990年、59
〜63頁）に記載されている。このシステムではＲＦ電気
伝送ラインは細長い光検出器の電極として使用される。
ＲＦ電気信号と光信号との間の速度を一致させるため、
誘電体オバ−レイを伝送ラインの頂部に設けるか、その
伝送ラインをＧａＡｓ基体中に埋設されることが示唆さ
れている。後者の方法は電気マイクロ波信号Ｖm の位相
速度と光グル−プ速度Ｖo との間のほぼ完全な位相整合
を達成することができると言われている。しかしながら
この受信システムでは電気伝送ラインは光検出器の一体
化された部分であり、これは伝送ラインが光検出器と独
立して最適化されることを阻げる。
出システムも文献（Taylorの“Traveling Wave Photode
tectors ”、Optoelectronics Signal Processing for
Phased-Array Antennas II、SPIE、1217巻、1990年、59
〜63頁）に記載されている。このシステムではＲＦ電気
伝送ラインは細長い光検出器の電極として使用される。
ＲＦ電気信号と光信号との間の速度を一致させるため、
誘電体オバ−レイを伝送ラインの頂部に設けるか、その
伝送ラインをＧａＡｓ基体中に埋設されることが示唆さ
れている。後者の方法は電気マイクロ波信号Ｖm の位相
速度と光グル−プ速度Ｖo との間のほぼ完全な位相整合
を達成することができると言われている。しかしながら
この受信システムでは電気伝送ラインは光検出器の一体
化された部分であり、これは伝送ラインが光検出器と独
立して最適化されることを阻げる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】1991年３月19日出願の
De La Chapelleの米国特許第5,001,336 号明細書では並
列に接続されている複数の光検出器により複数の異なっ
た光信号が電子的に合計される。複数の異なった光信号
の検出と関連してのみ開示されているが、増加した光パ
ワ−処理用の単一の光信号の部分を合計するためにシス
テムを用いることも可能である。しかしながら、この受
信機は各光検出器に対して別々の光ファイバを必要とす
る。それ故、受信機のパッケ−ジは面倒であり、必要と
される多数の光ファイバのピグテイルは受信機の信頼性
を低下する。さらに各光ファイバの長さはＲＦ信号と各
検出器との間の位相の一貫性を維持するため正確に決定
される必要がある。
De La Chapelleの米国特許第5,001,336 号明細書では並
列に接続されている複数の光検出器により複数の異なっ
た光信号が電子的に合計される。複数の異なった光信号
の検出と関連してのみ開示されているが、増加した光パ
ワ−処理用の単一の光信号の部分を合計するためにシス
テムを用いることも可能である。しかしながら、この受
信機は各光検出器に対して別々の光ファイバを必要とす
る。それ故、受信機のパッケ−ジは面倒であり、必要と
される多数の光ファイバのピグテイルは受信機の信頼性
を低下する。さらに各光ファイバの長さはＲＦ信号と各
検出器との間の位相の一貫性を維持するため正確に決定
される必要がある。
【０００５】変調電気入力による光信号の変調に使用さ
れるシステムは文献（Walkerの“High-Speed III-V Sem
iconductor Intensity Modulators ”、IEEE Journal o
f Quantum Electronics 、27巻、No.3、1991年３月、65
4 〜667 頁）に記載されている。システムはＲＦストリ
ップライン電気伝送回路が別々の印刷回路キャパシタで
負荷され装荷ライン進行波変調器を使用する。電気変調
信号の伝播は変調される光信号の伝播速度に一致するよ
うに低速にされる。速度一致構造の使用は非常に高い帯
域幅電圧比を起こすと言われている。しかしながら説明
されたシステムは変調用であり光信号を受信するもので
はない。
れるシステムは文献（Walkerの“High-Speed III-V Sem
iconductor Intensity Modulators ”、IEEE Journal o
f Quantum Electronics 、27巻、No.3、1991年３月、65
4 〜667 頁）に記載されている。システムはＲＦストリ
ップライン電気伝送回路が別々の印刷回路キャパシタで
負荷され装荷ライン進行波変調器を使用する。電気変調
信号の伝播は変調される光信号の伝播速度に一致するよ
うに低速にされる。速度一致構造の使用は非常に高い帯
域幅電圧比を起こすと言われている。しかしながら説明
されたシステムは変調用であり光信号を受信するもので
はない。
【０００６】本発明の目的は、高パワ−容量を有しマイ
クロ波とミリメ−トル波範囲を含むことができる広帯域
幅にわたって動作可能な光受信装置および受信方法を提
供することである。
クロ波とミリメ−トル波範囲を含むことができる広帯域
幅にわたって動作可能な光受信装置および受信方法を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらの目的は光伝送チ
ャンネルに沿って伝播される光信号の各部分をそれぞれ
電気信号に変換するように光伝送チャンネルに沿って多
数の光電気光検出器を分布させることにより達成され
る。電気伝送ラインは光検出器から分布して配置された
電気入力を受信し累積する。ラインに沿った電気信号の
伝播を低速にするために電気ラインに沿って多数のキャ
パシタンス素子を分布させることにより速度整合は光チ
ャンネルの光信号と電気伝送ラインの累積された電気信
号との間で達成され、電気入力は伝送ラインに沿って相
互に間隔が隔てられており、キャパシタンス素子は電気
入力が伝送ラインに沿って一貫して累積されるように選
択される。
ャンネルに沿って伝播される光信号の各部分をそれぞれ
電気信号に変換するように光伝送チャンネルに沿って多
数の光電気光検出器を分布させることにより達成され
る。電気伝送ラインは光検出器から分布して配置された
電気入力を受信し累積する。ラインに沿った電気信号の
伝播を低速にするために電気ラインに沿って多数のキャ
パシタンス素子を分布させることにより速度整合は光チ
ャンネルの光信号と電気伝送ラインの累積された電気信
号との間で達成され、電気入力は伝送ラインに沿って相
互に間隔が隔てられており、キャパシタンス素子は電気
入力が伝送ラインに沿って一貫して累積されるように選
択される。
【０００８】１実施例では光検出器はキャパシタンス素
子として機能する関連する空乏層キャパシタンスを有す
るｐ−ｉ−ｎ装置として構成される。電気伝送ラインは
マイクロストリップＲＦラインとして構成され、入力を
種々の光検出器からＲＦラインに提供する１組のマイク
ロストリップスタブラインを有する。スタブラインは光
検出器により与えられるキャパシタンスに付加され、光
検出器の入力間の間隔はこの付加されたキャパシタンス
を考慮して調節される。代りに光検出器はマイクロスト
リップＲＦラインにオバ−レイするように配置され、マ
イクロストリップスタブの必要性を除去する。いずれの
場合では光信号の制御された部分は光伝送チャンネルに
沿った回折格子により各光検出器に結合されることがで
きる。
子として機能する関連する空乏層キャパシタンスを有す
るｐ−ｉ−ｎ装置として構成される。電気伝送ラインは
マイクロストリップＲＦラインとして構成され、入力を
種々の光検出器からＲＦラインに提供する１組のマイク
ロストリップスタブラインを有する。スタブラインは光
検出器により与えられるキャパシタンスに付加され、光
検出器の入力間の間隔はこの付加されたキャパシタンス
を考慮して調節される。代りに光検出器はマイクロスト
リップＲＦラインにオバ−レイするように配置され、マ
イクロストリップスタブの必要性を除去する。いずれの
場合では光信号の制御された部分は光伝送チャンネルに
沿った回折格子により各光検出器に結合されることがで
きる。
【０００９】別の実施例では光伝送チャンネルは光ファ
イバとして構成され、クラッドは１側面に沿って実質上
ファイバコアのレベルに切除される。この実施例では光
検出器はクラッドの切除面のコア上に配置する。
イバとして構成され、クラッドは１側面に沿って実質上
ファイバコアのレベルに切除される。この実施例では光
検出器はクラッドの切除面のコア上に配置する。
【００１０】第３の実施例では能動的導波体層上の金属
−半導体−金属光検出器を使用する。光検出器は櫛形電
極指を有する金属電極対を含み、指の数および構造は各
光検出器と関連するキャパシタンスを決定する。電極指
は光信号の一部分が導波体から結合される能動的吸収層
上に重ねて配置される。
−半導体−金属光検出器を使用する。光検出器は櫛形電
極指を有する金属電極対を含み、指の数および構造は各
光検出器と関連するキャパシタンスを決定する。電極指
は光信号の一部分が導波体から結合される能動的吸収層
上に重ねて配置される。
【００１１】光結合素子はチャンネルからの光信号のほ
ぼ等しい部分を種々の光検出器に結合するために光チャ
ンネルに沿って分布して配置されることが好ましい。個
々の光検出器パワ−容量は光検出器の任意の１つの容量
を大きく超過する総合的な受信機のパワ−容量を設定す
るために効果的に累積される。受信機のパワ−容量は従
って全ての構成要素の光検出器の集合的な接合面積によ
って変化し、一方帯域幅はアレイ内の個々の光検出器の
ずっと小さい面積により制限される。
ぼ等しい部分を種々の光検出器に結合するために光チャ
ンネルに沿って分布して配置されることが好ましい。個
々の光検出器パワ−容量は光検出器の任意の１つの容量
を大きく超過する総合的な受信機のパワ−容量を設定す
るために効果的に累積される。受信機のパワ−容量は従
って全ての構成要素の光検出器の集合的な接合面積によ
って変化し、一方帯域幅はアレイ内の個々の光検出器の
ずっと小さい面積により制限される。
【００１２】
【実施例】本発明のさらに他の特徴、利点は添付図面を
伴った後述の詳細な説明により当業者に明白である。本
発明の重要な応用はマイクロ波アナログファイバ光リン
クにある。これらの高周波数システムはＲＦ（無線周波
数）信号を変調された（ＡＭまたはＦＭ）光信号に変換
する送信装置と、光ファイバと、光信号をＲＦ信号に変
換して戻す受信機とを具備する。受信機は典型的に文献
（Liu の“Very-High-Bandwidth In0.53Ga0.47 As p-i-
n Detector Arrays ”、IEEE Photonics Technology Le
tters 、３巻、No.10 、1991年10月、931 〜933 頁）に
説明されているような半導体フォトダイオ−ドである。
ケ−ブルテレビジョンおよびアンテナ遠距離応用で使用
される光ファイバリンクはスプリアスのない非常に大き
なダイナミック領域を有することが望ましく、これは相
互変調歪みレベルが雑音フロア−に等しいとき存在する
信号レベルまで３次の２ト−ン相互変調歪みの抑制が必
要である。１Ｈｚの帯域幅で約100 ｄＢのダイナミック
領域を得るために、約70％以下の典型的な量子効率を有
する20ＧＨｚのフォトダイオ−ドが10ｍＷ程度以上の平
均光パワ−に耐えなければならない。
伴った後述の詳細な説明により当業者に明白である。本
発明の重要な応用はマイクロ波アナログファイバ光リン
クにある。これらの高周波数システムはＲＦ（無線周波
数）信号を変調された（ＡＭまたはＦＭ）光信号に変換
する送信装置と、光ファイバと、光信号をＲＦ信号に変
換して戻す受信機とを具備する。受信機は典型的に文献
（Liu の“Very-High-Bandwidth In0.53Ga0.47 As p-i-
n Detector Arrays ”、IEEE Photonics Technology Le
tters 、３巻、No.10 、1991年10月、931 〜933 頁）に
説明されているような半導体フォトダイオ−ドである。
ケ−ブルテレビジョンおよびアンテナ遠距離応用で使用
される光ファイバリンクはスプリアスのない非常に大き
なダイナミック領域を有することが望ましく、これは相
互変調歪みレベルが雑音フロア−に等しいとき存在する
信号レベルまで３次の２ト−ン相互変調歪みの抑制が必
要である。１Ｈｚの帯域幅で約100 ｄＢのダイナミック
領域を得るために、約70％以下の典型的な量子効率を有
する20ＧＨｚのフォトダイオ−ドが10ｍＷ程度以上の平
均光パワ−に耐えなければならない。
【００１３】接合部を通過する非常に大きな電流密度が
破局的は故障につながるので、フォトダイオ−ドのパワ
−処理能力は半導体接合部の面積に依存される。しかし
ながら光検出器の空乏層のキャパシタンスに関連するＲ
Ｃ時定数のために光検出器の接合面積はまた光ファイバ
リンクに必要な周波数帯域幅の関数である。高帯域幅の
達成は検出器内のより薄い真性層と共により小さい検出
器を必要とし、このことは低い光パワ−処理能力につな
がる。
破局的は故障につながるので、フォトダイオ−ドのパワ
−処理能力は半導体接合部の面積に依存される。しかし
ながら光検出器の空乏層のキャパシタンスに関連するＲ
Ｃ時定数のために光検出器の接合面積はまた光ファイバ
リンクに必要な周波数帯域幅の関数である。高帯域幅の
達成は検出器内のより薄い真性層と共により小さい検出
器を必要とし、このことは低い光パワ−処理能力につな
がる。
【００１４】本発明は光チャンネル、好ましくは光導波
体に沿って高速度の光検出器のアレイを分布で配置し、
個々の検出器により生成される光電流はマイクロ波伝送
ラインに沿って合計される。総合的な光パワ−のほぼ等
しい部分は各個々の光検出器に結合されることが好まし
く、その結果アレイ全体により検出されることができる
最大の総合的光パワ−はそれが含む検出器の数に直接比
例する。従って光ファイバリンクのダイナミック領域は
個々の検出器からの最大の有効な光電流により限定され
る必要はない。さらに各光検出器が総光パワ−の一部分
のみを受信するので、アレイ全体により生成される信号
歪みは単一の検出器により生成されるよりも少ない。
体に沿って高速度の光検出器のアレイを分布で配置し、
個々の検出器により生成される光電流はマイクロ波伝送
ラインに沿って合計される。総合的な光パワ−のほぼ等
しい部分は各個々の光検出器に結合されることが好まし
く、その結果アレイ全体により検出されることができる
最大の総合的光パワ−はそれが含む検出器の数に直接比
例する。従って光ファイバリンクのダイナミック領域は
個々の検出器からの最大の有効な光電流により限定され
る必要はない。さらに各光検出器が総光パワ−の一部分
のみを受信するので、アレイ全体により生成される信号
歪みは単一の検出器により生成されるよりも少ない。
【００１５】本発明の第１の実施例が図１で示されてい
る。光ダイオ−ド２のアレイは基体６上の集積光導波体
４上に形成される。ニオブ酸リチウム基体に拡散された
チタンの導波体ストリップまたはＧａＡｓ基体上のＡｌ
ＧａＡｓクラッド層との間のＧａＡｓ導波体層のような
多数の異なった導波体および基体材料が使用されること
ができる。
る。光ダイオ−ド２のアレイは基体６上の集積光導波体
４上に形成される。ニオブ酸リチウム基体に拡散された
チタンの導波体ストリップまたはＧａＡｓ基体上のＡｌ
ＧａＡｓクラッド層との間のＧａＡｓ導波体層のような
多数の異なった導波体および基体材料が使用されること
ができる。
【００１６】図１で示されているようなフォトダイオ−
ド２は背後から照射され、光導波体４に沿って周期的間
隔で分布して配置される。連続するフォトダイオ−ドと
の間の間隔は本発明の動作の重要な要素であり、後述す
る。
ド２は背後から照射され、光導波体４に沿って周期的間
隔で分布して配置される。連続するフォトダイオ−ドと
の間の間隔は本発明の動作の重要な要素であり、後述す
る。
【００１７】水晶、ＧａＡｓまたはロジャ−ズ社（Roge
rs Corporation）により製造されたＲＦ／duroid（商標
名）材料のようなポリテトラフロロエチレン組成物で強
化したガラスマイクロファイバのようなマイクロ波基体
10上に形成されたマイクロストリップ電気伝送ライン８
が光導波体４と光検出器アレイに沿って延在する。広範
囲の光導波体およびマイクロ波基体が使用できるが、導
波体チャンネルの実効的光屈折率ｎo はマイクロストリ
ップ伝送ラインの実効的なマイクロ波屈折率ｎm よりも
大きくなければならない。これによって裸のマイクロス
トリップ伝送ラインの電気信号よりも低速で導波体を通
って光信号の伝播が行われる。後述するようにマイクロ
ストリップラインは電気伝播速度が導波体内の光伝播速
度に一致するように故意に容量的に負荷され、従って光
検出器からの光学的に誘発された電気信号のコヒ−レン
トな累積を可能にする。
rs Corporation）により製造されたＲＦ／duroid（商標
名）材料のようなポリテトラフロロエチレン組成物で強
化したガラスマイクロファイバのようなマイクロ波基体
10上に形成されたマイクロストリップ電気伝送ライン８
が光導波体４と光検出器アレイに沿って延在する。広範
囲の光導波体およびマイクロ波基体が使用できるが、導
波体チャンネルの実効的光屈折率ｎo はマイクロストリ
ップ伝送ラインの実効的なマイクロ波屈折率ｎm よりも
大きくなければならない。これによって裸のマイクロス
トリップ伝送ラインの電気信号よりも低速で導波体を通
って光信号の伝播が行われる。後述するようにマイクロ
ストリップラインは電気伝播速度が導波体内の光伝播速
度に一致するように故意に容量的に負荷され、従って光
検出器からの光学的に誘発された電気信号のコヒ−レン
トな累積を可能にする。
【００１８】個々のフォトダイオ−ド２は各フォトダイ
オ−ドの１つのコンタクトから、マイクロストリップラ
イン８に接続された短い各マイクロストリップスタブラ
イン14に各結合ワイヤ12によって、またフォトダイオ−
ドの他方のコンタクトからマイクロストリップライン基
体の下面上の接地面18までの第２の各結合ワイヤ16によ
りマイクロストリップライン８に取付けられる。この後
者の接続はフォトダイオ−ドの頂部からマイクロ波基体
の下部への接地面結合ワイヤ接続を屈折することを必要
とする。
オ−ドの１つのコンタクトから、マイクロストリップラ
イン８に接続された短い各マイクロストリップスタブラ
イン14に各結合ワイヤ12によって、またフォトダイオ−
ドの他方のコンタクトからマイクロストリップライン基
体の下面上の接地面18までの第２の各結合ワイヤ16によ
りマイクロストリップライン８に取付けられる。この後
者の接続はフォトダイオ−ドの頂部からマイクロ波基体
の下部への接地面結合ワイヤ接続を屈折することを必要
とする。
【００１９】光信号の一部分が検出器に結合される方法
と共にｐ−ｉ−ｎフォトダイオ−ド２の１つの構造が図
２で示されている。フォトダイオ−ドは半絶縁のＩｎＰ
基体20上に形成され、基体20から順番にｎ+ ＩｎＰ層2
1、ＧａＡｓ真性空乏領域22、Ｐ+ ＩｎＧａＡｓ層23を
含む。Ａｕ−Ｚｎ合金Ｐコンタクト24はｐ+ 層23上に形
成され、信号はポリイミドの層26によってｎ+ 、真性、
およびＰ+ 層21,22,23から絶縁されているＣｒ−Ａｕ合
金金属25によりｐコンタクトから得られる。ｎ+層21へ
の電気コンタクトはＡｕ−Ｇｅ合金ｎコンタクト28と、
ポリイミド層32による装置の残りから絶縁されているＣ
ｒ−Ａｕ合金金属30により設定される。空乏層キャパシ
タンスはｎ+ 層21とｐ+ 層23との間の真性領域22により
生じる。回折格子34は導波体４上に形成され、導波体か
らの光を光検出器の下面に結合する。回折格子34はフォ
トレジスト、ＳｉＯ2 またはポリイミドのような非光吸
収材料に選択的にエッチングされる。
と共にｐ−ｉ−ｎフォトダイオ−ド２の１つの構造が図
２で示されている。フォトダイオ−ドは半絶縁のＩｎＰ
基体20上に形成され、基体20から順番にｎ+ ＩｎＰ層2
1、ＧａＡｓ真性空乏領域22、Ｐ+ ＩｎＧａＡｓ層23を
含む。Ａｕ−Ｚｎ合金Ｐコンタクト24はｐ+ 層23上に形
成され、信号はポリイミドの層26によってｎ+ 、真性、
およびＰ+ 層21,22,23から絶縁されているＣｒ−Ａｕ合
金金属25によりｐコンタクトから得られる。ｎ+層21へ
の電気コンタクトはＡｕ−Ｇｅ合金ｎコンタクト28と、
ポリイミド層32による装置の残りから絶縁されているＣ
ｒ−Ａｕ合金金属30により設定される。空乏層キャパシ
タンスはｎ+ 層21とｐ+ 層23との間の真性領域22により
生じる。回折格子34は導波体４上に形成され、導波体か
らの光を光検出器の下面に結合する。回折格子34はフォ
トレジスト、ＳｉＯ2 またはポリイミドのような非光吸
収材料に選択的にエッチングされる。
【００２０】各光検出器に結合される全光信号中の部分
の割合は格子34の寸法と構造によって決定される。導波
体内に残る光信号が各光検出器を通過するにしたがって
連続的に減少するために、光伝播方向の各連続的な光検
出器の格子はほぼ等しい程度の光信号が各フォトダイオ
−ドに入るように寸法を拡大することが好ましい。導波
体中の光パワ−が種々の検出器（各フォトダイオ−ドが
導波体からほぼ同量の光パワ−を受けると仮定する）を
ほぼ等しく分割することによって、アレイにより検出可
能な集合した光パワ−は異なった光検出器の個々の光パ
ワ−容量の合計である。
の割合は格子34の寸法と構造によって決定される。導波
体内に残る光信号が各光検出器を通過するにしたがって
連続的に減少するために、光伝播方向の各連続的な光検
出器の格子はほぼ等しい程度の光信号が各フォトダイオ
−ドに入るように寸法を拡大することが好ましい。導波
体中の光パワ−が種々の検出器（各フォトダイオ−ドが
導波体からほぼ同量の光パワ−を受けると仮定する）を
ほぼ等しく分割することによって、アレイにより検出可
能な集合した光パワ−は異なった光検出器の個々の光パ
ワ−容量の合計である。
【００２１】図１を再度参照すると高パワ−検出器の動
作では光信号36は左端部から集積光導波体４に入る。全
てのフォトダイオ−ド２は高速動作のために逆バイアス
される。光の一部分はこの位置における導波体の頂部で
成長された回折格子により決定されるように第１の検出
器２ａに結合され、吸収される。類似の量の光が各残り
の光検出器により吸収され、最後の光検出器後に導波体
に残る光は僅かであるか、あるいは全く存在しない。吸
収された光信号はフォトオダイオ−ドのｐ−ｉ−ｎ接合
のマイクロ波信号に変換され、これらの信号は短いスタ
ブライン14を通ってマイクロストリップライン８（好ま
しくは50オ−ム）に入る。各光検出器からのマイクロ波
信号はマイクロストリップライン８で集められ、結果的
なマイクロ波信号38は残りの受信システムに供給され
る。マイクロストリップ伝送ライン８の反対側の端部で
のチップ抵抗40は出力から反対の方向に伝播するマイク
ロ波漏洩パワ−を吸収するために使用される。
作では光信号36は左端部から集積光導波体４に入る。全
てのフォトダイオ−ド２は高速動作のために逆バイアス
される。光の一部分はこの位置における導波体の頂部で
成長された回折格子により決定されるように第１の検出
器２ａに結合され、吸収される。類似の量の光が各残り
の光検出器により吸収され、最後の光検出器後に導波体
に残る光は僅かであるか、あるいは全く存在しない。吸
収された光信号はフォトオダイオ−ドのｐ−ｉ−ｎ接合
のマイクロ波信号に変換され、これらの信号は短いスタ
ブライン14を通ってマイクロストリップライン８（好ま
しくは50オ−ム）に入る。各光検出器からのマイクロ波
信号はマイクロストリップライン８で集められ、結果的
なマイクロ波信号38は残りの受信システムに供給され
る。マイクロストリップ伝送ライン８の反対側の端部で
のチップ抵抗40は出力から反対の方向に伝播するマイク
ロ波漏洩パワ−を吸収するために使用される。
【００２２】マイクロストリップライン８でコヒ−レン
トに合計するための各光検出器からのマイクロ波信号に
対しては、マイクロストリップライン上のＲＦ信号の速
度は導波体４の光信号の速度に等しくなければならな
い。換言すれば光信号と累積マイクロ波信号との間の位
相関係はこれらの信号が各通路に沿って伝播するとき一
定に維持されなければならない。このことを達成するた
めマイクロストリップ伝送ライン８は光信号速度を一致
するようにＲＦ信号速度を低下するのに必要な量に応じ
て容量的に負荷される。概念上この容量的負荷が個別の
キャパシタとして設けられるが、各光検出器と関連する
空乏層キャパシタンスは既にマイクロストリップ伝送ラ
インを横切って並列に形成され、光検出器はこれらの固
有のキャパシタンスが必要な負荷を供給するように配列
されることができる。
トに合計するための各光検出器からのマイクロ波信号に
対しては、マイクロストリップライン上のＲＦ信号の速
度は導波体４の光信号の速度に等しくなければならな
い。換言すれば光信号と累積マイクロ波信号との間の位
相関係はこれらの信号が各通路に沿って伝播するとき一
定に維持されなければならない。このことを達成するた
めマイクロストリップ伝送ライン８は光信号速度を一致
するようにＲＦ信号速度を低下するのに必要な量に応じ
て容量的に負荷される。概念上この容量的負荷が個別の
キャパシタとして設けられるが、各光検出器と関連する
空乏層キャパシタンスは既にマイクロストリップ伝送ラ
インを横切って並列に形成され、光検出器はこれらの固
有のキャパシタンスが必要な負荷を供給するように配列
されることができる。
【００２３】所定の空乏層キャパシタンスを有する１組
のフォトダイオ−ドに対して、マイクロストリップ伝送
ラインの容量的負荷とマイクロ波信号の速度が低下され
る量が連続したフォトダイオ−ドの間の間隔により変化
する。この間隔が決定される方法は、容量的負荷なしの
状態のマイクロストリップ伝送ラインのマイクロ波信号
速度を最初に考慮し、フォトダイオ−ド空乏層キャパシ
タンスの効果を要素として考慮しマイクロストリップス
タブライン14と関連するキャパシタンスを考慮すること
により以下に要約される。
のフォトダイオ−ドに対して、マイクロストリップ伝送
ラインの容量的負荷とマイクロ波信号の速度が低下され
る量が連続したフォトダイオ−ドの間の間隔により変化
する。この間隔が決定される方法は、容量的負荷なしの
状態のマイクロストリップ伝送ラインのマイクロ波信号
速度を最初に考慮し、フォトダイオ−ド空乏層キャパシ
タンスの効果を要素として考慮しマイクロストリップス
タブライン14と関連するキャパシタンスを考慮すること
により以下に要約される。
【００２４】容量的負荷ラインの伝播定数βc は次式で
与えられる。
与えられる。
【００２５】 βc ＝ω［Ｌ（Ｃ＋Ｃd ／ｄ）］1/2 （１） ＬとＣはそれぞれマイクロストリップラインの１ユニッ
ト長当りのインダクタンスとキャパシタンスであり、Ｃ
d は個々のフォトダイオ−ドの個別の空乏層のキャパシ
タンスであり、ｄは検出器間の距離である。ラインが負
荷されないと、その特性インピ−ダンスＺm は次式のよ
うになり、 Ｚm ＝（Ｌ／Ｃ）1/2 （２） 負荷されないラインＶmuのマイクロ波信号の速度は以下
のようになり、 Ｖmu＝１／（Ｌ／Ｃ）1/2 ＝ｃ／ｎm （３） ここでｃは光の自由空間速度でありｎm は実効的なマイ
クロ波の屈折率である。
ト長当りのインダクタンスとキャパシタンスであり、Ｃ
d は個々のフォトダイオ−ドの個別の空乏層のキャパシ
タンスであり、ｄは検出器間の距離である。ラインが負
荷されないと、その特性インピ−ダンスＺm は次式のよ
うになり、 Ｚm ＝（Ｌ／Ｃ）1/2 （２） 負荷されないラインＶmuのマイクロ波信号の速度は以下
のようになり、 Ｖmu＝１／（Ｌ／Ｃ）1/2 ＝ｃ／ｎm （３） ここでｃは光の自由空間速度でありｎm は実効的なマイ
クロ波の屈折率である。
【００２６】容量的負荷ラインでは、ＲＦ速度が検出器
間の期間で平均化された付加キャパシタンスにより低速
にされるならばマイクロ波速度Ｖmlは次式のようにな
る。
間の期間で平均化された付加キャパシタンスにより低速
にされるならばマイクロ波速度Ｖmlは次式のようにな
る。
【００２７】 Ｖml＝Ｖmu／（１＋Ｃd Ｚm ｃ／ｄｎm ） （４） 光信号が速度Ｖo ＝ｃ／ｎo で導波体４に沿って伝播す
ると仮定し（ｎo は光屈折率）、さらにＶo がＶmuより
小さいと仮定する。連続するフォトダイオ−ド間の距離
または期間の適切な選択でマイクロ波信号はＶml＝Ｖo
であるように空乏層のキャパシタンス負荷手段により低
速にされることができる。
ると仮定し（ｎo は光屈折率）、さらにＶo がＶmuより
小さいと仮定する。連続するフォトダイオ−ド間の距離
または期間の適切な選択でマイクロ波信号はＶml＝Ｖo
であるように空乏層のキャパシタンス負荷手段により低
速にされることができる。
【００２８】例えば導波体がｎo ＝2.2 であるようにチ
タンの内方拡散によりニオブ酸リチウム中に形成される
と仮定する。さらに50オ−ムのマイクロストリップライ
ンが相対誘導率ｅr ＝3.8 を有する水晶基体に形成され
るものと仮定する。マイクロストリップラインは1.73の
実効屈折率で2.99の実効マイクロ波誘電定数を有する
（T. T. Haによる“Solid State Microwave Amplifier
Design”、John Wiley and Sons 、ニュ−ヨ−ク、1981
年、291 頁参照）。20ＧＨｚのｐ−ｉ−ｎフォトダイオ
−ドは30ミクロンの半径と1.5 ミクロンの真性層の厚さ
を有することが示されている（Bowersの“Millimetre-W
aveguide-Mounted InGaAs Photodetectors”、Electron
ics Letters 、22巻、1986年、633 〜635 頁参照）。こ
れらの状況下では空乏層のキャパシタンスＣd は関係式
Ｃ＝εr Ａ／ｔから50ｆＦと計算され、ここでＡはダイ
オ−ド接合面積、ｔは真性層の厚さ、εr はＩｎＧａＡ
ｓに対してほぼ12である。Ｖmlの前述の式と関係式Ｖo
＝ｃ／ｎo 、Ｖmu＝ｃ／ｎmより、Ｖm1＝Ｖo である速
度一致のためにフォトダイオ−ド間の周期ｄは次式のよ
うになる。
タンの内方拡散によりニオブ酸リチウム中に形成される
と仮定する。さらに50オ−ムのマイクロストリップライ
ンが相対誘導率ｅr ＝3.8 を有する水晶基体に形成され
るものと仮定する。マイクロストリップラインは1.73の
実効屈折率で2.99の実効マイクロ波誘電定数を有する
（T. T. Haによる“Solid State Microwave Amplifier
Design”、John Wiley and Sons 、ニュ−ヨ−ク、1981
年、291 頁参照）。20ＧＨｚのｐ−ｉ−ｎフォトダイオ
−ドは30ミクロンの半径と1.5 ミクロンの真性層の厚さ
を有することが示されている（Bowersの“Millimetre-W
aveguide-Mounted InGaAs Photodetectors”、Electron
ics Letters 、22巻、1986年、633 〜635 頁参照）。こ
れらの状況下では空乏層のキャパシタンスＣd は関係式
Ｃ＝εr Ａ／ｔから50ｆＦと計算され、ここでＡはダイ
オ−ド接合面積、ｔは真性層の厚さ、εr はＩｎＧａＡ
ｓに対してほぼ12である。Ｖmlの前述の式と関係式Ｖo
＝ｃ／ｎo 、Ｖmu＝ｃ／ｎmより、Ｖm1＝Ｖo である速
度一致のためにフォトダイオ−ド間の周期ｄは次式のよ
うになる。
【００２９】 ｄ＝Ｃd Ｚm ｃ／ｎm ［（ｎ0 ／ｎm ）2 −１］ （５） 従ってマイクロストリップラインが水晶中に形成される
とき、検出器間の間隔は0.70ｍｍである。40ＧＨｚの光
検出器が20ＧＨｚ装置よりも望ましいものであるなら
ば、フォトダイオ−ドの半径はほぼ５ミクロンで真性層
の厚さは約0.5 ミクロンに決定されることができる。こ
れらのパラメ−タにより空乏層キャパシタンスは16.7ｆ
Ｆで周期ｄは0.23ｍｍであると計算されることができ
る。
とき、検出器間の間隔は0.70ｍｍである。40ＧＨｚの光
検出器が20ＧＨｚ装置よりも望ましいものであるなら
ば、フォトダイオ−ドの半径はほぼ５ミクロンで真性層
の厚さは約0.5 ミクロンに決定されることができる。こ
れらのパラメ−タにより空乏層キャパシタンスは16.7ｆ
Ｆで周期ｄは0.23ｍｍであると計算されることができ
る。
【００３０】集積された光導波体とマイクロストリップ
伝送ラインが両者ともＩｎＧａＡｓで製造されるなら
ば、光の屈折率はマイクロ波の屈折率に等しく、50オ−
ムのマイクロストリップラインは2.80の実効的マイクロ
波屈折率ｎm に対して7.85の実効誘電率を有する。この
場合、40ＧＨｚのフォトダイオ−ドでは検出器の周期は
0.168 ｍｍと計算されることができる。検出器と同一の
ＩｎＧａＡｓからのマイクロストリップラインの製造は
図４、５を参照に後述されているモノリシック構造を示
す。
伝送ラインが両者ともＩｎＧａＡｓで製造されるなら
ば、光の屈折率はマイクロ波の屈折率に等しく、50オ−
ムのマイクロストリップラインは2.80の実効的マイクロ
波屈折率ｎm に対して7.85の実効誘電率を有する。この
場合、40ＧＨｚのフォトダイオ−ドでは検出器の周期は
0.168 ｍｍと計算されることができる。検出器と同一の
ＩｎＧａＡｓからのマイクロストリップラインの製造は
図４、５を参照に後述されているモノリシック構造を示
す。
【００３１】マイクロストリップラインスタブ14の効果
は空乏層キャパシタンスと並列の周波数依存キャパシタ
ンスを付加することである。マイクロストリップライン
を負荷する実効的キャパシタンスＣeff は以下のような
アドミッタンスＹに関して与えられ、
は空乏層キャパシタンスと並列の周波数依存キャパシタ
ンスを付加することである。マイクロストリップライン
を負荷する実効的キャパシタンスＣeff は以下のような
アドミッタンスＹに関して与えられ、
【数１】 ここで、Ｙs ＝１／Ｚs であり、Ｚs はスタブラインの
特性インピ−ダンス（スタブラインとマイクロストリッ
プ伝送ラインの幅が等しいならばＺm に等しい）であ
り、βs ＝ωｎm ／ｃはスタブライン（スタブラインと
マイクロストリップ伝送ラインの幅が等しいならば負荷
されないマイクロストリップラインの伝播速度に等し
い）の伝播定数であり、ｌはスタブの長さである。
特性インピ−ダンス（スタブラインとマイクロストリッ
プ伝送ラインの幅が等しいならばＺm に等しい）であ
り、βs ＝ωｎm ／ｃはスタブライン（スタブラインと
マイクロストリップ伝送ラインの幅が等しいならば負荷
されないマイクロストリップラインの伝播速度に等し
い）の伝播定数であり、ｌはスタブの長さである。
【００３２】Ｃeff の式はニオブ酸リチウムで製造され
た集積光導波体と水晶で製造されたマイクロストリップ
伝送ラインの場合の実効キャパシタンスの周波数依存を
決定するようにプログラムされ、16.7ｆＦの光検出空乏
層キャパシタンスと１ｍｍの長さのマイクロストリップ
スタブを有する。実効キャパシタンスは20ＧＨｚまで周
波数と共に増加し、実効キャパシタンスは87.5ｆＦのう
ち4.5 ｆＦ内に残留する。従ってこの周波数範囲内で1.
16ｍｍの検出器間の周期は（87ｆＦの公称実効キャパシ
タンスに基づいて）広帯域のＲＦ／光速度整合を提供す
ることが期待される。20ＧＨｚより上での実効キャパシ
タンスの周波数依存は顕著になり20ＧＨｚで91.911ｆＦ
から40ＧＨｚで137.190 ｆＦの範囲である。この周波数
範囲内で帯域通過応答が生じ、光検出器間隔は中心設計
周波数に対して決定される。この周波数依存はモノリシ
ック構造で短いマイクロストリップスタブラインの使用
により減少されることができる。
た集積光導波体と水晶で製造されたマイクロストリップ
伝送ラインの場合の実効キャパシタンスの周波数依存を
決定するようにプログラムされ、16.7ｆＦの光検出空乏
層キャパシタンスと１ｍｍの長さのマイクロストリップ
スタブを有する。実効キャパシタンスは20ＧＨｚまで周
波数と共に増加し、実効キャパシタンスは87.5ｆＦのう
ち4.5 ｆＦ内に残留する。従ってこの周波数範囲内で1.
16ｍｍの検出器間の周期は（87ｆＦの公称実効キャパシ
タンスに基づいて）広帯域のＲＦ／光速度整合を提供す
ることが期待される。20ＧＨｚより上での実効キャパシ
タンスの周波数依存は顕著になり20ＧＨｚで91.911ｆＦ
から40ＧＨｚで137.190 ｆＦの範囲である。この周波数
範囲内で帯域通過応答が生じ、光検出器間隔は中心設計
周波数に対して決定される。この周波数依存はモノリシ
ック構造で短いマイクロストリップスタブラインの使用
により減少されることができる。
【００３３】マイクロストリップスタブラインを除去す
る１つの方法は光検出器を直接ＲＦストリップラインに
ワイヤ結合することである。しかしながらこの変形では
結合ワイヤはそれ自体ある程度のキャパシタンスを誘起
する。代りにフリップチップ構造で光検出器上に直接Ｒ
Ｆラインを製造することが可能であり、光検出器はイン
ジウム“バンプ”接続によりＲＦストリップに電気的に
接続される。このような構造はかなり潜在的帯域幅を拡
張し、これは基本的に検出器の寄生効果によってのみ限
定される。しかしながら光検出器の陰極とマイクロスト
リップラインの接地面との間の接続を設けることは困難
である。
る１つの方法は光検出器を直接ＲＦストリップラインに
ワイヤ結合することである。しかしながらこの変形では
結合ワイヤはそれ自体ある程度のキャパシタンスを誘起
する。代りにフリップチップ構造で光検出器上に直接Ｒ
Ｆラインを製造することが可能であり、光検出器はイン
ジウム“バンプ”接続によりＲＦストリップに電気的に
接続される。このような構造はかなり潜在的帯域幅を拡
張し、これは基本的に検出器の寄生効果によってのみ限
定される。しかしながら光検出器の陰極とマイクロスト
リップラインの接地面との間の接続を設けることは困難
である。
【００３４】図３で示されている別の実施例では集積光
導波体は光ファイバ42により置換されている。全ての部
品は銅製支持体44のような導電性基体上に設置される。
光ファイバ42は上部のメッキされた銅部分46により支持
体に保持され、上部メッキ処理は米国特許第4,733,933
号明細書に記載されている。光ファイバはコア48とそれ
を包囲するクラッド50を含み、コアの数ミクロンまたは
それ以下の範囲内まで研磨することにより平面に切取ら
れる。光検出器２はコアを伝播する光を検出器に結合す
ることが必要ならば拡散格子を用いて切取られた部分上
でファイバに取付けられる。検出器は各結合ワイヤ52,5
4 で支持体44と各マイクロストリップスタブライン14に
接続される。前述の実施例のように各光検出器からのマ
イクロ波信号は分離したマイクロ波基体56に形成される
マイクロストリップライン８に沿ってコヒ−レントに合
計される。
導波体は光ファイバ42により置換されている。全ての部
品は銅製支持体44のような導電性基体上に設置される。
光ファイバ42は上部のメッキされた銅部分46により支持
体に保持され、上部メッキ処理は米国特許第4,733,933
号明細書に記載されている。光ファイバはコア48とそれ
を包囲するクラッド50を含み、コアの数ミクロンまたは
それ以下の範囲内まで研磨することにより平面に切取ら
れる。光検出器２はコアを伝播する光を検出器に結合す
ることが必要ならば拡散格子を用いて切取られた部分上
でファイバに取付けられる。検出器は各結合ワイヤ52,5
4 で支持体44と各マイクロストリップスタブライン14に
接続される。前述の実施例のように各光検出器からのマ
イクロ波信号は分離したマイクロ波基体56に形成される
マイクロストリップライン８に沿ってコヒ−レントに合
計される。
【００３５】フォトダイオ−ドアレイが容量的に負荷さ
れたマイクロ波伝送ラインでモノリシックに製造される
別の実施例が図４、５で示されている。金属−半導体−
金属（ＭＳＭ）光検出器58は光伝送チャンネルに沿って
分布して配置され、これは好ましくはリブ導波体60とし
て構成され、典型的にＧａＡｓ装置に対してはＩｎＧａ
Ａｓから形成される。このタイプの光検出器は1991年11
月27日出願の米国特許第07/800,663号明細書に詳細に記
載されている。各光検出器は導波体上の対向する１対の
金属電極62,64 を含み、櫛形電極指62ａ、64ａはリブ導
波体60上を延在する。典型的にＩｎＧａＡｓの能動的
（光学的吸収）層66は直接導波体上に設けられ、薄い電
極金属は能動的層に蒸着される。リブ構造はリブと整列
し下部のクラッド層70から上方向の領域68へ光伝送通路
を限定する。構造は半導体基体72に形成され、平面化さ
れた誘電体層74は通常リブ60と能動的層66の両側に沿っ
て設けられる。導波体の光信号は能動的吸収層に結合さ
れ、ここで電子とホ−ルを生成する。ＤＣバイアス（図
示せず）は電子が一方の電極に、ホ−ルが他方の電極に
駆動されるように電極を横切って供給され、電極の電気
信号として導波体の振幅変調された光信号を復製する。
れたマイクロ波伝送ラインでモノリシックに製造される
別の実施例が図４、５で示されている。金属−半導体−
金属（ＭＳＭ）光検出器58は光伝送チャンネルに沿って
分布して配置され、これは好ましくはリブ導波体60とし
て構成され、典型的にＧａＡｓ装置に対してはＩｎＧａ
Ａｓから形成される。このタイプの光検出器は1991年11
月27日出願の米国特許第07/800,663号明細書に詳細に記
載されている。各光検出器は導波体上の対向する１対の
金属電極62,64 を含み、櫛形電極指62ａ、64ａはリブ導
波体60上を延在する。典型的にＩｎＧａＡｓの能動的
（光学的吸収）層66は直接導波体上に設けられ、薄い電
極金属は能動的層に蒸着される。リブ構造はリブと整列
し下部のクラッド層70から上方向の領域68へ光伝送通路
を限定する。構造は半導体基体72に形成され、平面化さ
れた誘電体層74は通常リブ60と能動的層66の両側に沿っ
て設けられる。導波体の光信号は能動的吸収層に結合さ
れ、ここで電子とホ−ルを生成する。ＤＣバイアス（図
示せず）は電子が一方の電極に、ホ−ルが他方の電極に
駆動されるように電極を横切って供給され、電極の電気
信号として導波体の振幅変調された光信号を復製する。
【００３６】１対の金属化された同一平面のストリップ
ラインの電気伝送ライン74ａ、74ｂは導波体と反対の側
面に提供され平行に延在する。金属化された接続部76ａ
は導波体の一方の側面の電極62をストリップライン74ａ
に接続し、一方別の組の金属化された接続部76ｂは導波
体の反対側の電極64をストリップライン74ｂに接続す
る。整合した抵抗78ａ、78ｂは主マイクロ波信号が右方
へストリップラインに進行するとき左に進行するマイク
ロ波漏洩エネルギを吸収するためストリップライン74
ａ、74ｂの左端部に形成される。
ラインの電気伝送ライン74ａ、74ｂは導波体と反対の側
面に提供され平行に延在する。金属化された接続部76ａ
は導波体の一方の側面の電極62をストリップライン74ａ
に接続し、一方別の組の金属化された接続部76ｂは導波
体の反対側の電極64をストリップライン74ｂに接続す
る。整合した抵抗78ａ、78ｂは主マイクロ波信号が右方
へストリップラインに進行するとき左に進行するマイク
ロ波漏洩エネルギを吸収するためストリップライン74
ａ、74ｂの左端部に形成される。
【００３７】光信号80は左側から導波体に入り、最初の
ＭＳＭ光検出器58に進行する。ここで光信号の一部分は
吸収されマイクロ波エネルギに変換される。各ＭＳＭ光
検出器で吸収され変換される光エネルギ量は使用される
電極指の数と幾何学的形状によって変化する。大部分の
または全ての光エネルギが光検出器アレイの長さにわた
って吸収されると仮定すると、連続的光検出器の電極指
の数は導波体に残された光エネルギ量が連続的に減少す
るとき各連続した光検出器で一定のエネルギ吸収を維持
するように増加される。
ＭＳＭ光検出器58に進行する。ここで光信号の一部分は
吸収されマイクロ波エネルギに変換される。各ＭＳＭ光
検出器で吸収され変換される光エネルギ量は使用される
電極指の数と幾何学的形状によって変化する。大部分の
または全ての光エネルギが光検出器アレイの長さにわた
って吸収されると仮定すると、連続的光検出器の電極指
の数は導波体に残された光エネルギ量が連続的に減少す
るとき各連続した光検出器で一定のエネルギ吸収を維持
するように増加される。
【００３８】電極指は電気伝送ライン74ａ、74ｂに分布
して配置された容量的負荷を設定する。通常、各ＭＳＭ
光検出器と関連するキャパシタンス量は使用される電極
指の数によって変化する。先に説明した実施例のように
光検出器は電気信号と光信号の間の速度一致を設定する
ように伝送ラインに沿って設計され間隔が隔てられ、こ
れは電気伝送ラインに沿って各光検出器により生成され
るマイクロ波信号のコヒ−レントな累積につながる。集
合したマイクロ波信号は矢印82ａ、82ｂで示されている
ように右側でアレイを出る。導波体に結合する光検出器
が実質上全ての光エネルギが完全なフォトダイオ−ドア
レイで吸収されるならば、光導波体60は最後の光検出器
58後に消滅する。
して配置された容量的負荷を設定する。通常、各ＭＳＭ
光検出器と関連するキャパシタンス量は使用される電極
指の数によって変化する。先に説明した実施例のように
光検出器は電気信号と光信号の間の速度一致を設定する
ように伝送ラインに沿って設計され間隔が隔てられ、こ
れは電気伝送ラインに沿って各光検出器により生成され
るマイクロ波信号のコヒ−レントな累積につながる。集
合したマイクロ波信号は矢印82ａ、82ｂで示されている
ように右側でアレイを出る。導波体に結合する光検出器
が実質上全ての光エネルギが完全なフォトダイオ−ドア
レイで吸収されるならば、光導波体60は最後の光検出器
58後に消滅する。
【００３９】前述の検出器アレイは、信号ひずみおよび
個々の高パワ−光検出器と関連する限定された帯域幅な
しにマイクロ波信号を検出するための大きな光パワ−容
量を可能にする。ｍｍ波レジメ周波数（30ＧＨｚよりも
大きい）における応用では得られる可能なパワ−は少な
いが、先のもので達成されるよりも大きく、使用可能な
出力信号の生成に十分である。本発明の幾つかの実施例
を示し説明したが、種々の変形および別の実施例が当業
者により行われることが可能である。このような変形お
よび別の実施例は、請求の範囲に記載されている本発明
の技術的範囲から逸脱されることなく行われることがで
きる。
個々の高パワ−光検出器と関連する限定された帯域幅な
しにマイクロ波信号を検出するための大きな光パワ−容
量を可能にする。ｍｍ波レジメ周波数（30ＧＨｚよりも
大きい）における応用では得られる可能なパワ−は少な
いが、先のもので達成されるよりも大きく、使用可能な
出力信号の生成に十分である。本発明の幾つかの実施例
を示し説明したが、種々の変形および別の実施例が当業
者により行われることが可能である。このような変形お
よび別の実施例は、請求の範囲に記載されている本発明
の技術的範囲から逸脱されることなく行われることがで
きる。
【図１】本発明による分布された光学的受信装置の平面
図。
図。
【図２】図１の実施例で使用されるｐ−ｉ−ｎ光検出器
と光信号を光検出器に結合するために使用される回折格
子の断面図。
と光信号を光検出器に結合するために使用される回折格
子の断面図。
【図３】光検出器が側面の一部を切られた光ファイバに
設けられている別の実施例の断面図。
設けられている別の実施例の断面図。
【図４】導波体の光信号を抽出し、光信号と光検出器か
ら累積された電気信号との間の速度整合を生成するキャ
パシタンスを付加するためのインタ−デジタル金属電極
を有する光検出器がリブ導波体に沿って分布して配置さ
れている別の実施例の平面図。
ら累積された電気信号との間の速度整合を生成するキャ
パシタンスを付加するためのインタ−デジタル金属電極
を有する光検出器がリブ導波体に沿って分布して配置さ
れている別の実施例の平面図。
【図５】導波体の光信号を抽出し、光信号と光検出器か
ら累積された電気信号との間の速度整合を生成するキャ
パシタンスを付加するためのインタ−デジタル金属電極
を有する光検出器がリブ導波体に沿って分布して配置さ
れている別の実施例の部分斜視図。
ら累積された電気信号との間の速度整合を生成するキャ
パシタンスを付加するためのインタ−デジタル金属電極
を有する光検出器がリブ導波体に沿って分布して配置さ
れている別の実施例の部分斜視図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06 9372−5Ｋ Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｙ (72)発明者 ジョセフ・エル・ピクルスキー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91361、ウエストレイク、フォームーア・ コート 32009 (72)発明者 ロバート・ワイ・ルー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90046、ロサンゼルス、ハークルズ・ドラ イブ 2361 (72)発明者 ウイリー・ダブリュ・エヌジー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301、アゴウラ・ヒルズ、ウイロートリ ー・ドライブ 5748
Claims (10)
- 【請求項１】 光伝送チャンネルに沿って伝播する光信
号の各部分をそれぞれ電気信号に変換するために前記光
伝送チャンネルに沿って分布して配置されている複数の
光電気光検出器と、 前記分布して配置されている前記光検出器からの電気入
力接続を有する電気伝送ラインと、 前記光検出器からの電気入力が前記ラインに沿って累積
するように前記ラインに沿って電気信号が伝播する速度
を調節するために前記電気伝送ラインに沿って分布して
配置されている複数のキャパシタンス素子とを具備する
ことを特徴とする光伝送チャンネルを有する高パワ−容
量の光学的受信装置。 - 【請求項２】 前記電気入力接続が前記電気伝送ライン
に沿って相互に間隔が隔てられており、前記キャパシタ
ンス素子が前記光検出器からの電気入力が前記ラインに
沿って互いに同位相に累積するように選択されている請
求項１記載の光学的受信装置。 - 【請求項３】 前記キャパシタンス素子が前記光検出器
内に含まれている請求項１記載の光学的受信装置。 - 【請求項４】 前記光検出器が前記電気伝送ラインに沿
った電気的伝播速度の調整を行うために前記光伝送チャ
ンネルに沿って相互に間隔が隔てられている請求項３記
載の光学的受信装置。 - 【請求項５】 前記電気伝送ラインがマイクロストリッ
プＲＦラインを具備している請求項４記載の光学的受信
装置。 - 【請求項６】 前記光検出器から前記マイクロストリッ
プＲＦラインへの電気的入力接続が複数のマイクロスト
リップスタブラインで構成され、前記スタブラインは前
記光検出器により与えられたキャパシタンスが付加さ
れ、前記光検出器は光検出器と前記スタブラインとの両
者に関連するキャパシタンスを考慮して前記光伝送ライ
ンに沿って互いに間隔が隔てられている請求項５記載の
光学的受信装置。 - 【請求項７】 前記光伝送チャンネルが半導体能動的層
を有する導波体を具備し、前記光検出器は前記光伝送チ
ャンネル上で光能動的吸収層上に設けられた櫛形電極指
を有する対向する対の金属電極を有する金属−半導体−
金属装置を具備している請求項１記載の光学的受信装
置。 - 【請求項８】 光伝送通路に沿って分布して配置された
位置で光信号を分岐し、 分岐された光信号を各電気信号に変換し、 実質上電気伝送通路に沿って順次電気信号を出力信号に
累積し、 前記電気信号がコヒーレントに累積するように前記電気
伝送通路に沿って累積される出力信号の伝播を遅延させ
ることを含む光信号を電気信号に変換する方法。 - 【請求項９】 前記電気伝送通路に沿った容量素子の分
布した配置により前記信号遅延が行われる請求項８記載
の方法。 - 【請求項１０】 光検出器が前記分岐された光信号を前
記電気信号に変換するために使用され、前記光検出器は
前記容量素子を与える固有的なキャパシタンスを有する
請求項１７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2051093A | 1993-02-22 | 1993-02-22 | |
| US020510 | 1993-02-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077166A true JPH077166A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=21799009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6024541A Pending JPH077166A (ja) | 1993-02-22 | 1994-02-22 | 高パワ−容量の光学的受信装置および分布して配置された光検出器を使用する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5404006A (ja) |
| EP (1) | EP0613182B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077166A (ja) |
| DE (1) | DE69411967T2 (ja) |
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| JP2002198543A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Kyocera Corp | 光半導体素子収納用パッケージ |
| JP2009141308A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Fujifilm Corp | フォトダイオード |
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- 1994-02-22 JP JP6024541A patent/JPH077166A/ja active Pending
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| DE69411967D1 (de) | 1998-09-03 |
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| EP0613182A3 (en) | 1994-12-28 |
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