JPH10242485A - 受光素子及びその製造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュール - Google Patents
受光素子及びその製造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュールInfo
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- JPH10242485A JPH10242485A JP9039578A JP3957897A JPH10242485A JP H10242485 A JPH10242485 A JP H10242485A JP 9039578 A JP9039578 A JP 9039578A JP 3957897 A JP3957897 A JP 3957897A JP H10242485 A JPH10242485 A JP H10242485A
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】受光素子自体に偏光方向を検出できる機能を持
たせた受光素子を提供し、小型で高感度な受光デバイス
を提供すること。 【解決手段】基板上に基板と垂直な方向に光を多重往復
させる光共振器が形成されている。この光共振器は、一
対の反射ミラー１０４と光吸収層１０６及びクラッド層
１０７を含む多層の半導体層とを有し、前記多層の半導
体層の少なくともクラッド層１０７を含む上層側が柱状
に形成された柱状部分１１４とされ、前記柱状部分１１
４の周囲に絶縁層１０９を介して、金属層１１０が埋め
込み形成され、柱状部分１１４の端面に望んで開口１１
５を有する上部電極１１２がさらに設けられ、前記柱状
部分１１４の基板に対して平行方向の横断面形状が矩形
になるように形成されている。
たせた受光素子を提供し、小型で高感度な受光デバイス
を提供すること。 【解決手段】基板上に基板と垂直な方向に光を多重往復
させる光共振器が形成されている。この光共振器は、一
対の反射ミラー１０４と光吸収層１０６及びクラッド層
１０７を含む多層の半導体層とを有し、前記多層の半導
体層の少なくともクラッド層１０７を含む上層側が柱状
に形成された柱状部分１１４とされ、前記柱状部分１１
４の周囲に絶縁層１０９を介して、金属層１１０が埋め
込み形成され、柱状部分１１４の端面に望んで開口１１
５を有する上部電極１１２がさらに設けられ、前記柱状
部分１１４の基板に対して平行方向の横断面形状が矩形
になるように形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交する偏光面を
持つ２つのレーザ光の偏光面分離して各々の光量を測定
できる受光素子に関する。さらには，その受光素子の製
造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュールに関
する。
持つ２つのレーザ光の偏光面分離して各々の光量を測定
できる受光素子に関する。さらには，その受光素子の製
造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光の直線偏光性を利用して、互い
に直交する２つのレーザ光を同一空間や同一ファイバ内
に伝搬させて通信などの多重化をはかる技術は従来よく
知られている。
に直交する２つのレーザ光を同一空間や同一ファイバ内
に伝搬させて通信などの多重化をはかる技術は従来よく
知られている。
【０００３】この従来技術において、レーザ光を受け取
る受光素子はレーザ光の光量を検出する素子が用いられ
ているが、この様な受光素子にはレーザの偏光方向を検
出する機能がないため、受光素子の前で直交する２つの
レーザの偏光方向を分離する必要がある。
る受光素子はレーザ光の光量を検出する素子が用いられ
ているが、この様な受光素子にはレーザの偏光方向を検
出する機能がないため、受光素子の前で直交する２つの
レーザの偏光方向を分離する必要がある。
【０００４】例えば、特開平６−２６５８４３号公報で
はレーザの偏光面を分離するために受光素子の前に偏光
ビームスプリッタを用いている。
はレーザの偏光面を分離するために受光素子の前に偏光
ビームスプリッタを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記な
どの従来の方法では、受光素子のほかにレーザ光の偏光
方向を分離する素子や光学系が必要となるため、受光部
の小型化が困難であり、また分離光学系による光量の低
下が起こり、受光部の感度が低下するなどといった問題
が発生していた。
どの従来の方法では、受光素子のほかにレーザ光の偏光
方向を分離する素子や光学系が必要となるため、受光部
の小型化が困難であり、また分離光学系による光量の低
下が起こり、受光部の感度が低下するなどといった問題
が発生していた。
【０００６】そこで、本発明の目的は、受光素子自体に
偏光方向を検出できる機能を持たせた受光素子を提供
し、従来の課題を解決した小型で高感度な受光デバイス
を提供することにある。
偏光方向を検出できる機能を持たせた受光素子を提供
し、従来の課題を解決した小型で高感度な受光デバイス
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の受光素子では、
基板上に前記基板と垂直な方向に光を多重往復させる光
共振器が形成されている。この光共振器は、一対の反射
ミラーと、前記一対の反射ミラーの間に形成され、少な
くとも光吸収層及びクラッド層を含む多層の半導体層
と、を有し、前記多層の半導体層の少なくとも前記クラ
ッド層を含む上層側が柱状に形成された柱状部分とさ
れ、前記柱状部分の周囲に絶縁層を介して、金属層が埋
め込み形成され、前記柱状部分の端面に望んで開口を有
する上部電極がさらに設けられ、前記柱状部分の基板に
対して平行方向の横断面形状が矩形になるように形成さ
れている。
基板上に前記基板と垂直な方向に光を多重往復させる光
共振器が形成されている。この光共振器は、一対の反射
ミラーと、前記一対の反射ミラーの間に形成され、少な
くとも光吸収層及びクラッド層を含む多層の半導体層
と、を有し、前記多層の半導体層の少なくとも前記クラ
ッド層を含む上層側が柱状に形成された柱状部分とさ
れ、前記柱状部分の周囲に絶縁層を介して、金属層が埋
め込み形成され、前記柱状部分の端面に望んで開口を有
する上部電極がさらに設けられ、前記柱状部分の基板に
対して平行方向の横断面形状が矩形になるように形成さ
れている。
【０００８】この受光素子では、受光するレーザ光は、
前記上部電極に形成された開口部を通して、前記光共振
器内に入射する。入射されたレーザ光は前記柱状部分に
より基板平面方向には閉じ込められ、光共振器内を多重
往復する。レーザ光は光共振器内を多重往復する間に光
共振器内に形成された光吸収層を通過し、光電変換さ
れ、レーザ光量に応じた出力を発生する。
前記上部電極に形成された開口部を通して、前記光共振
器内に入射する。入射されたレーザ光は前記柱状部分に
より基板平面方向には閉じ込められ、光共振器内を多重
往復する。レーザ光は光共振器内を多重往復する間に光
共振器内に形成された光吸収層を通過し、光電変換さ
れ、レーザ光量に応じた出力を発生する。
【０００９】上記は受光素子の構造に柱状構造、共振器
構造を取り入れた以外は、ほぼ従来の受光素子と同様で
あり、従って、光吸収層での光電変換の方法は従来と同
様である。
構造を取り入れた以外は、ほぼ従来の受光素子と同様で
あり、従って、光吸収層での光電変換の方法は従来と同
様である。
【００１０】次にこの受光素子に互いに直交する偏光面
を持った２つのレーザ光が同時に入射した場合を示す。
を持った２つのレーザ光が同時に入射した場合を示す。
【００１１】本発明の受光素子では、矩形の横断面形状
を持った柱状部分の周囲を絶縁層を介して金属層で埋め
込むことにより、柱状部分の周囲の電界分布の境界条件
を矩形形状の長軸方向と短軸方向で差をつけることがで
きる。従って、柱状部分の中を伝播する光の電界分布の
境界条件も、長軸方向に振幅する電界をもつレーザ光と
短軸方向に振幅する電界をもつレーザ光で異なったもの
となる。
を持った柱状部分の周囲を絶縁層を介して金属層で埋め
込むことにより、柱状部分の周囲の電界分布の境界条件
を矩形形状の長軸方向と短軸方向で差をつけることがで
きる。従って、柱状部分の中を伝播する光の電界分布の
境界条件も、長軸方向に振幅する電界をもつレーザ光と
短軸方向に振幅する電界をもつレーザ光で異なったもの
となる。
【００１２】この受光素子に長軸方向に電界振幅のある
レーザ光１と短軸方向に電界振幅のあるレーザ光２を同
時に入射すると、柱状部周囲の電界の境界条件により、
長軸方向に電界振幅のあるレーザ光１の電界強度は弱め
られるため、レーザ光１の強度が減少する。レーザ光１
と直交する偏光面を持つレーザ光２は、柱状部短軸方向
に電界振幅があるため、電界強度は減少しにくい。
レーザ光１と短軸方向に電界振幅のあるレーザ光２を同
時に入射すると、柱状部周囲の電界の境界条件により、
長軸方向に電界振幅のあるレーザ光１の電界強度は弱め
られるため、レーザ光１の強度が減少する。レーザ光１
と直交する偏光面を持つレーザ光２は、柱状部短軸方向
に電界振幅があるため、電界強度は減少しにくい。
【００１３】本発明では、上記のような境界条件を形成
した柱状部分を含んで光共振器構造を形成しているた
め、受光素子に入射されたレーザ光は光共振器内を往復
している間に境界条件の影響を強く受ける様になる。従
って、上記レーザ光１とレーザ光２の強度の差を検出で
きる様になる。
した柱状部分を含んで光共振器構造を形成しているた
め、受光素子に入射されたレーザ光は光共振器内を往復
している間に境界条件の影響を強く受ける様になる。従
って、上記レーザ光１とレーザ光２の強度の差を検出で
きる様になる。
【００１４】以上の様に、本発明の受光素子は、柱状部
分の横断面形状の長軸方向に偏光面があるレーザ光に対
しての感度は鈍くなり、短軸方向に偏光面があるレーザ
光に対しては感度が低下しない受光素子となる。
分の横断面形状の長軸方向に偏光面があるレーザ光に対
しての感度は鈍くなり、短軸方向に偏光面があるレーザ
光に対しては感度が低下しない受光素子となる。
【００１５】請求項２の発明は、前記柱状部分の数が偶
数個で１つの受光素子を形成することを定義している。
光の入射部である柱状部分を偶数個用意することによ
り、１個の場合より検出感度をはかることを特徴として
いる。
数個で１つの受光素子を形成することを定義している。
光の入射部である柱状部分を偶数個用意することによ
り、１個の場合より検出感度をはかることを特徴として
いる。
【００１６】請求項３の発明は、前記偶数個の柱状部分
のうち、半数の柱状部分の横断面形状は同一の矩形形状
であり、その長軸方向が同一方向にそろっていて、ま
た、残り半分の柱状部分の横断面形状は、他の横断面形
状と同一の矩形形状であるが、長軸方向が他柱状部分の
長軸方向と直交していることを定義している。
のうち、半数の柱状部分の横断面形状は同一の矩形形状
であり、その長軸方向が同一方向にそろっていて、ま
た、残り半分の柱状部分の横断面形状は、他の横断面形
状と同一の矩形形状であるが、長軸方向が他柱状部分の
長軸方向と直交していることを定義している。
【００１７】ひとつの受光素子内に、長軸方向が直交し
ている柱状部分があることにより、直交する２つのレー
ザ光が同時に受光素子に入った場合、ある方向に長軸が
そろっている柱状部分から得られる受光強度とそれと直
交する方向に長軸がそろっている柱状部分から得られる
受光強度を分けることができ、さらにそれぞれの柱状部
分が同一数づつあることから、受光強度の和差から直交
する２つのレーザ光強度を測定することができる。
ている柱状部分があることにより、直交する２つのレー
ザ光が同時に受光素子に入った場合、ある方向に長軸が
そろっている柱状部分から得られる受光強度とそれと直
交する方向に長軸がそろっている柱状部分から得られる
受光強度を分けることができ、さらにそれぞれの柱状部
分が同一数づつあることから、受光強度の和差から直交
する２つのレーザ光強度を測定することができる。
【００１８】請求項４の発明は、前記柱状部分の横断面
形状の長軸方向の長さをＡとし、短軸方向の長さをＢと
したとき、Ｂ＜Ａ＜２×Ｂであることを定義している。
形状の長軸方向の長さをＡとし、短軸方向の長さをＢと
したとき、Ｂ＜Ａ＜２×Ｂであることを定義している。
【００１９】本発明の受光素子の感度の偏光面依存性
は、柱状部分の長軸、短軸の関係に依存しているが、長
軸の長さが短軸の２倍以上になると依存性がほとんどな
くなることから上記の範囲の柱状部分形状とする。
は、柱状部分の長軸、短軸の関係に依存しているが、長
軸の長さが短軸の２倍以上になると依存性がほとんどな
くなることから上記の範囲の柱状部分形状とする。
【００２０】請求項５の発明は、光共振器が基板上に形
成された半導体多層膜ミラーと、その上に形成された第
１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された、
光吸収層と、前記光吸収層上に形成された第２クラッド
層と、前記第２クラッド層上に形成されたコンタクト層
と、前記コンタクト層上に前記上部電極の開口を覆うよ
うに形成された誘電体多層膜ミラーを含み、前記第２ク
ラッド層及び前記コンタクト層により前記柱状部分が構
成されていること定義している。
成された半導体多層膜ミラーと、その上に形成された第
１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された、
光吸収層と、前記光吸収層上に形成された第２クラッド
層と、前記第２クラッド層上に形成されたコンタクト層
と、前記コンタクト層上に前記上部電極の開口を覆うよ
うに形成された誘電体多層膜ミラーを含み、前記第２ク
ラッド層及び前記コンタクト層により前記柱状部分が構
成されていること定義している。
【００２１】請求項６の発明は、光共振器が基板上に形
成された半導体多層膜ミラーと、その上に形成された第
１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された、
光吸収層と、前記光吸収層上に形成された第２クラッド
層と、前記第２クラッド層上に形成された半導体多層膜
ミラーと、前記半導体多層膜ミラー上に形成されたコン
タクト層を含み、前記第２クラッド層及び前記半導体多
層膜ミラー及び前記コンタクト層により前記柱状部分が
構成されていることを定義している。
成された半導体多層膜ミラーと、その上に形成された第
１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された、
光吸収層と、前記光吸収層上に形成された第２クラッド
層と、前記第２クラッド層上に形成された半導体多層膜
ミラーと、前記半導体多層膜ミラー上に形成されたコン
タクト層を含み、前記第２クラッド層及び前記半導体多
層膜ミラー及び前記コンタクト層により前記柱状部分が
構成されていることを定義している。
【００２２】請求項７の発明は、受光素子の製造方法に
おいて、半導体基板上に半導体受光素子を形成するにあ
たり、半導体基板の下側の一部分に第１の電極を形成す
る工程と、半導体基板上に屈折率の異なる半導体層を積
層して第１の反射ミラーを形成する工程と、第１の反射
ミラー上に少なくとも光吸収層およびクラッド層を含む
多層の半導体層を形成する工程と、多層の半導体層のう
ち、少なくとも前記クラッド層を柱状にエッチングする
工程と、柱状部分の周囲に絶縁層と金属層を用いて埋め
込み層を形成する工程と、柱状部分の端面に望んで開口
を有する上部電極を形成する工程と、その開口を覆って
第２の反射ミラーを形成する工程からなることを定義し
ている。
おいて、半導体基板上に半導体受光素子を形成するにあ
たり、半導体基板の下側の一部分に第１の電極を形成す
る工程と、半導体基板上に屈折率の異なる半導体層を積
層して第１の反射ミラーを形成する工程と、第１の反射
ミラー上に少なくとも光吸収層およびクラッド層を含む
多層の半導体層を形成する工程と、多層の半導体層のう
ち、少なくとも前記クラッド層を柱状にエッチングする
工程と、柱状部分の周囲に絶縁層と金属層を用いて埋め
込み層を形成する工程と、柱状部分の端面に望んで開口
を有する上部電極を形成する工程と、その開口を覆って
第２の反射ミラーを形成する工程からなることを定義し
ている。
【００２３】請求項８の発明は、同一基板平面内に本発
明の受光素子と面発光型半導体レーザを形成した双方向
通信用の半導体レーザモジュールを定義している。
明の受光素子と面発光型半導体レーザを形成した双方向
通信用の半導体レーザモジュールを定義している。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００２５】（実施例１）図１は本発明の一実施例にお
ける偏光検出できる受光素子の断面を模式的に示す断面
図であり、図２はその概略斜視図である。
ける偏光検出できる受光素子の断面を模式的に示す断面
図であり、図２はその概略斜視図である。
【００２６】図１、図２に示す受光素子１００の構造に
ついて説明するとｎ型ＧａＡｓ基板１０２上に，ｎ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１０３、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し９
９％以上の反射率を持つ２５ペアの分布反射型半導体多
層膜ミラー１０４、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層
１０５、ｉ型ＧａＡｓ光吸収層１０６、 ｐ型Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層１０７及びｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓコンタクト層１０８が、順次積層されている。この積
層の作成にはＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル成長を
用いた。
ついて説明するとｎ型ＧａＡｓ基板１０２上に，ｎ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１０３、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し９
９％以上の反射率を持つ２５ペアの分布反射型半導体多
層膜ミラー１０４、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層
１０５、ｉ型ＧａＡｓ光吸収層１０６、 ｐ型Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層１０７及びｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓコンタクト層１０８が、順次積層されている。この積
層の作成にはＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル成長を
用いた。
【００２７】そして、 ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層１０７の途中まで、半導体の積層体の上面からみて
長方形の形状に柱状部分１１４がエッチング形成され
る。この柱状部分１１４の長方形の横断面のうち、長軸
側の長さをＡ、短軸側の長さをＢとし、Ａを２０μｍ、
Ｂを１５μｍとなるように形成した。
ド層１０７の途中まで、半導体の積層体の上面からみて
長方形の形状に柱状部分１１４がエッチング形成され
る。この柱状部分１１４の長方形の横断面のうち、長軸
側の長さをＡ、短軸側の長さをＢとし、Ａを２０μｍ、
Ｂを１５μｍとなるように形成した。
【００２８】この柱状部分１１４の周囲には、熱ＣＶＤ
法により形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯX膜）からなる第１絶縁層１０９と金−亜鉛合金な
どの金属からなる金属層１１０で埋め込まれている。
法により形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯX膜）からなる第１絶縁層１０９と金−亜鉛合金な
どの金属からなる金属層１１０で埋め込まれている。
【００２９】第１絶縁層１０９は、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層１０７およびコンタクト層１０８の表面
に沿って連続して形成され、金属層１１０は、この第１
絶縁層１０９の周囲を埋め込む状態で形成されている。
Ａｓクラッド層１０７およびコンタクト層１０８の表面
に沿って連続して形成され、金属層１１０は、この第１
絶縁層１０９の周囲を埋め込む状態で形成されている。
【００３０】さらに金属層１１０の表面にスパッタ法に
より形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX
膜）からなる第２絶縁層１１１を形成し、その上に例え
ばＣｒと金−亜鉛合金で構成されるコンタクト金属層
（上部電極）１１２が、コンタクト層１０８と接して形
成され電極となる。
より形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX
膜）からなる第２絶縁層１１１を形成し、その上に例え
ばＣｒと金−亜鉛合金で構成されるコンタクト金属層
（上部電極）１１２が、コンタクト層１０８と接して形
成され電極となる。
【００３１】この上部電極１１２は柱状部分１１４の表
面に開口部１１５を有し、この開口部１１５から光が光
吸収層を含む半導体多層膜へ入射できるようになってい
る。さらに開口部１１５を充分に覆う面積で第１層例え
ばＳｉＯ2などのＳｉＯX層と、第２層例えばＴａ2Ｏ5な
どのＴａＯX層とを交互に積層し、波長７８０ｎｍ付近
の光に対し７０％程度の反射率を持つ２ペアの誘電体多
層膜ミラー１１３が形成されている。
面に開口部１１５を有し、この開口部１１５から光が光
吸収層を含む半導体多層膜へ入射できるようになってい
る。さらに開口部１１５を充分に覆う面積で第１層例え
ばＳｉＯ2などのＳｉＯX層と、第２層例えばＴａ2Ｏ5な
どのＴａＯX層とを交互に積層し、波長７８０ｎｍ付近
の光に対し７０％程度の反射率を持つ２ペアの誘電体多
層膜ミラー１１３が形成されている。
【００３２】基板１０２の下部には、金−ゲルマニウム
合金で構成される下部電極１０１が形成されている。
合金で構成される下部電極１０１が形成されている。
【００３３】図２においては、簡単にするため柱状部分
１１４が一つの受光素子を示しているが、基板面内で柱
状部分が複数個あっても本発明の形態は損なわれない。
１１４が一つの受光素子を示しているが、基板面内で柱
状部分が複数個あっても本発明の形態は損なわれない。
【００３４】次に本実施例で示した受光素子において、
受光する光、特にレーザ光の偏光面の方向が検出できる
理由を示す。
受光する光、特にレーザ光の偏光面の方向が検出できる
理由を示す。
【００３５】本発明の受光素子では、７８０ｎｍのレー
ザ光は、誘電体多層膜ミラー１１３を通して上部電極１
１２に形成された開口部１１５から光共振器内に入射す
る。誘電体多層膜ミラーの７８０ｎｍでの反射率を７０
％程度にすることにより、レーザ光の３０％程度の光が
光共振器内に入射される。入射されたレーザ光は柱状部
分により基板平面方向には閉じ込められ、下部ミラーで
ある半導体多層膜ミラーに進むが、半導体多層膜ミラー
の反射率が９９％以上にしてあるため、ほとんどのレー
ザ光が反射し、誘電体多層膜ミラー側に戻ってくる。従
って、光共振器内に入射されたレーザ光は光共振器内を
多重往復し、この多重往復する間に光共振器内に形成さ
れた光吸収層を多数回通過し、光電変換され、レーザ光
量に応じた出力を発生する。
ザ光は、誘電体多層膜ミラー１１３を通して上部電極１
１２に形成された開口部１１５から光共振器内に入射す
る。誘電体多層膜ミラーの７８０ｎｍでの反射率を７０
％程度にすることにより、レーザ光の３０％程度の光が
光共振器内に入射される。入射されたレーザ光は柱状部
分により基板平面方向には閉じ込められ、下部ミラーで
ある半導体多層膜ミラーに進むが、半導体多層膜ミラー
の反射率が９９％以上にしてあるため、ほとんどのレー
ザ光が反射し、誘電体多層膜ミラー側に戻ってくる。従
って、光共振器内に入射されたレーザ光は光共振器内を
多重往復し、この多重往復する間に光共振器内に形成さ
れた光吸収層を多数回通過し、光電変換され、レーザ光
量に応じた出力を発生する。
【００３６】次にこの受光素子に互いに直交する偏光面
を持った２つのレーザ光が同時に入射した場合を示す。
を持った２つのレーザ光が同時に入射した場合を示す。
【００３７】図３は図１に示す受光素子をレーザ光が入
射する側から見たときの該略図である。ここで、簡単に
するために誘電体多層膜ミラー１１３と上部電極１１２
は記載していない。本発明の受光素子では、矩形の横断
面形状を持った柱状部分１１４の周囲を絶縁層１０９を
介して金属層１１０で埋め込むことにより、柱状部分の
周囲の電界分布の境界条件を矩形形状の長軸方向と短軸
方向で差をつけることができる。従って、柱状部分の中
を伝播する光の電界分布の境界条件も、長軸方向に振幅
する電界をもつレーザ光と短軸方向に振幅する電界をも
つレーザ光で異なったものとなる。
射する側から見たときの該略図である。ここで、簡単に
するために誘電体多層膜ミラー１１３と上部電極１１２
は記載していない。本発明の受光素子では、矩形の横断
面形状を持った柱状部分１１４の周囲を絶縁層１０９を
介して金属層１１０で埋め込むことにより、柱状部分の
周囲の電界分布の境界条件を矩形形状の長軸方向と短軸
方向で差をつけることができる。従って、柱状部分の中
を伝播する光の電界分布の境界条件も、長軸方向に振幅
する電界をもつレーザ光と短軸方向に振幅する電界をも
つレーザ光で異なったものとなる。
【００３８】この受光素子に長軸方向に電界振幅のある
レーザ光１と短軸方向に電界振幅のあるレーザ光２を同
時に入射すると、柱状部周囲の電界の境界条件により、
長軸方向に電界振幅のあるレーザ光１の電界強度は弱め
られるため、レーザ光１の強度が減少する。レーザ光１
と直交する偏光面を持つレーザ光２は、柱状部短軸方向
に電界振幅があるため、電界強度は減少しにくい。
レーザ光１と短軸方向に電界振幅のあるレーザ光２を同
時に入射すると、柱状部周囲の電界の境界条件により、
長軸方向に電界振幅のあるレーザ光１の電界強度は弱め
られるため、レーザ光１の強度が減少する。レーザ光１
と直交する偏光面を持つレーザ光２は、柱状部短軸方向
に電界振幅があるため、電界強度は減少しにくい。
【００３９】本発明では、上記のような境界条件を形成
した柱状部分を含んで光共振器構造を形成しているた
め、受光素子に入射されたレーザ光は光共振器内を往復
している間に境界条件の影響を強く受ける様になる。従
って、上記レーザ光１とレーザ光２の強度の差を検出で
きる様になる。
した柱状部分を含んで光共振器構造を形成しているた
め、受光素子に入射されたレーザ光は光共振器内を往復
している間に境界条件の影響を強く受ける様になる。従
って、上記レーザ光１とレーザ光２の強度の差を検出で
きる様になる。
【００４０】（実施例２）図４は本発明の第２実施例に
おける偏光面の方向を検出できる受光素子の断面を模式
的に示す断面図である。本実施例は、光共振器を形成す
る１対の反射ミラーが両方とも半導体多層膜ミラーで形
成されているところ、及び２個の光共振器でひとつの受
光素子を形成しているところが、前記実施例１の構造と
異なる。
おける偏光面の方向を検出できる受光素子の断面を模式
的に示す断面図である。本実施例は、光共振器を形成す
る１対の反射ミラーが両方とも半導体多層膜ミラーで形
成されているところ、及び２個の光共振器でひとつの受
光素子を形成しているところが、前記実施例１の構造と
異なる。
【００４１】図４に示す受光素子２００の構造について
説明するとｎ型ＧａＡｓ基板２０２上に，ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層２０３、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し９９％以
上の反射率を持つ２５ペアの分布反射型半導体多層膜ミ
ラー２０４、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２０
５、ｉ型ＧａＡｓ光吸収層２０６、 ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層２０７、ｐ型ＡｌＡｓ層とｐ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し７
０％〜８０％の反射率を持つ１０ペアの分布反射型半導
体多層膜ミラー２１３、及びｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓコ
ンタクト層２０８が、順次積層されている。この積層の
作成にはＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル成長を用い
た。
説明するとｎ型ＧａＡｓ基板２０２上に，ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層２０３、ｎ型ＡｌＡｓ層とｎ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し９９％以
上の反射率を持つ２５ペアの分布反射型半導体多層膜ミ
ラー２０４、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２０
５、ｉ型ＧａＡｓ光吸収層２０６、 ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層２０７、ｐ型ＡｌＡｓ層とｐ型Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層からなり７８０ｎｍ付近の光に対し７
０％〜８０％の反射率を持つ１０ペアの分布反射型半導
体多層膜ミラー２１３、及びｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓコ
ンタクト層２０８が、順次積層されている。この積層の
作成にはＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル成長を用い
た。
【００４２】そして、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド
層２０７の途中まで、半導体の積層体の上面からみて長
方形の形状に柱状部分２１４Ａと２１４Ｂがエッチング
形成される。この柱状部分２１４Ａと２１４Ｂの長方形
の横断面形状は同一とし、それぞれの長軸側の長さを３
０μｍ、短軸側の長さを２０μｍとなるように形成し
た。
層２０７の途中まで、半導体の積層体の上面からみて長
方形の形状に柱状部分２１４Ａと２１４Ｂがエッチング
形成される。この柱状部分２１４Ａと２１４Ｂの長方形
の横断面形状は同一とし、それぞれの長軸側の長さを３
０μｍ、短軸側の長さを２０μｍとなるように形成し
た。
【００４３】また、柱状部分２１４Ａの長軸方向と柱状
部分２１４Ｂの長軸方向は互いに直交するように形成す
る。
部分２１４Ｂの長軸方向は互いに直交するように形成す
る。
【００４４】この柱状部分２１４Ａ、２１４Ｂの周囲に
は、熱ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2などのシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯX膜）からなる第１絶縁層２０９と金
−亜鉛合金などの金属からなる金属層２１０で埋め込ま
れている。
は、熱ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2などのシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯX膜）からなる第１絶縁層２０９と金
−亜鉛合金などの金属からなる金属層２１０で埋め込ま
れている。
【００４５】第１絶縁層２０９は、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層２０７、分布反射型半導体多層膜ミラー
２１３およびコンタクト層２０８の表面に沿って連続し
て形成され、金属層２１０は、この第１絶縁層２０９の
周囲を埋め込む状態で形成されている。
Ａｓクラッド層２０７、分布反射型半導体多層膜ミラー
２１３およびコンタクト層２０８の表面に沿って連続し
て形成され、金属層２１０は、この第１絶縁層２０９の
周囲を埋め込む状態で形成されている。
【００４６】さらに金属層２１０の表面にスパッタ法に
より形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX
膜）からなる第２絶縁層２１１を形成し、その上に例え
ばＣｒと金−亜鉛合金で構成されるコンタクト金属層
（上部電極）２１２Ａ、２１２Ｂが、それぞれ独立に柱
状部分２１４Ａ、２１４Ｂのコンタクト層２０８と接し
て形成され電極となる。
より形成されたＳｉＯ2などのシリコン酸化膜（ＳｉＯX
膜）からなる第２絶縁層２１１を形成し、その上に例え
ばＣｒと金−亜鉛合金で構成されるコンタクト金属層
（上部電極）２１２Ａ、２１２Ｂが、それぞれ独立に柱
状部分２１４Ａ、２１４Ｂのコンタクト層２０８と接し
て形成され電極となる。
【００４７】この上部電極２１２は柱状部分２１４Ａ、
２１４Ｂのそれぞれの表面に同一形状の開口部２１５
Ａ，２１５Ｂを有している。
２１４Ｂのそれぞれの表面に同一形状の開口部２１５
Ａ，２１５Ｂを有している。
【００４８】基板２０２の下部には、金−ゲルマニウム
合金で構成される下部電極２０１が形成されている。
合金で構成される下部電極２０１が形成されている。
【００４９】図４においては、簡単にするため柱状部分
が２つの受光素子を示しているが、基板面内で柱状部分
が偶数個あっても本発明の形態は損なわれない。
が２つの受光素子を示しているが、基板面内で柱状部分
が偶数個あっても本発明の形態は損なわれない。
【００５０】次に本実施例で示した受光素子において、
偏光面の直交する２つのレーザ光の強度を測定する方法
について説明する。
偏光面の直交する２つのレーザ光の強度を測定する方法
について説明する。
【００５１】受光素子２００には、２つの柱状部分を持
っているが、各々の柱状部分は実施例１において説明し
たことと同様な理由から、柱状部分の横断面形状の短軸
方向に偏光面方向を持つレーザ光の強度が検出できる。
ここで、受光素子２００の２つの柱状部分２１４Ａと２
１４Ｂの横断面形状の長軸方向が直交していることか
ら、柱状部分２１４Ａの長軸方向に偏光面を持つレーザ
光を受光素子２００に入れると柱状部分２１４Ｂ内のレ
ーザ光は光電変換され、柱状部分２１４Ａ内のレーザ光
は光電変換される前に減衰してしまう。従って、柱状部
分２１４Ｂで検出された電流から２１４Ａで検出された
電流の差を取ることで柱状部分２１４Ａの長軸方向に偏
光面を持つレーザ光の強度が検出できるようになる。
っているが、各々の柱状部分は実施例１において説明し
たことと同様な理由から、柱状部分の横断面形状の短軸
方向に偏光面方向を持つレーザ光の強度が検出できる。
ここで、受光素子２００の２つの柱状部分２１４Ａと２
１４Ｂの横断面形状の長軸方向が直交していることか
ら、柱状部分２１４Ａの長軸方向に偏光面を持つレーザ
光を受光素子２００に入れると柱状部分２１４Ｂ内のレ
ーザ光は光電変換され、柱状部分２１４Ａ内のレーザ光
は光電変換される前に減衰してしまう。従って、柱状部
分２１４Ｂで検出された電流から２１４Ａで検出された
電流の差を取ることで柱状部分２１４Ａの長軸方向に偏
光面を持つレーザ光の強度が検出できるようになる。
【００５２】逆に柱状部分２１４Ｂの長軸方向に偏光面
を持つレーザ光を受光素子２００に入れた場合は、柱状
部分２１４Ａで検出された電流から２１４Ｂで検出され
た電流の差を取ることで柱状部分２１４Ｂの長軸方向に
偏光面を持つレーザ光の強度が検出できるようになる。
を持つレーザ光を受光素子２００に入れた場合は、柱状
部分２１４Ａで検出された電流から２１４Ｂで検出され
た電流の差を取ることで柱状部分２１４Ｂの長軸方向に
偏光面を持つレーザ光の強度が検出できるようになる。
【００５３】以上のように２つの柱状部分で１つの受光
素子を形成することにより、偏光面が直交する独立した
レーザ光を１つの受光素子で検出することが可能にな
る。また、検出感度をさらにあげるためには、受光素子
の柱状部分の数を増やせば良いが、前記のような理由か
ら偶数個とする必要がある。
素子を形成することにより、偏光面が直交する独立した
レーザ光を１つの受光素子で検出することが可能にな
る。また、検出感度をさらにあげるためには、受光素子
の柱状部分の数を増やせば良いが、前記のような理由か
ら偶数個とする必要がある。
【００５４】（実施例３）図５は本発明の受光素子と面
発光型半導体レーザを同一基板平面内に形成した通信用
の半導体レーザモジュール３００の概観図を示したもの
である。
発光型半導体レーザを同一基板平面内に形成した通信用
の半導体レーザモジュール３００の概観図を示したもの
である。
【００５５】基板３０１上には、本発明の受光素子３０
２と先に特願平８−３４１３０号で本出願人が提案した
レーザの偏光面方向を決定できる面発光型半導体レーザ
３０３を形成してある。
２と先に特願平８−３４１３０号で本出願人が提案した
レーザの偏光面方向を決定できる面発光型半導体レーザ
３０３を形成してある。
【００５６】面発光型半導体レーザ３０３から出射する
レーザ光の偏光面は面発光型半導体レーザを作成する際
に決定できるので、その偏光方向と直交する偏光面をも
つレーザ光に対して検出感度を持つように柱状部分を形
成した受光素子３０３を形成することにより、直交する
２つのレーザ光が干渉することなく通信することができ
るようになる。
レーザ光の偏光面は面発光型半導体レーザを作成する際
に決定できるので、その偏光方向と直交する偏光面をも
つレーザ光に対して検出感度を持つように柱状部分を形
成した受光素子３０３を形成することにより、直交する
２つのレーザ光が干渉することなく通信することができ
るようになる。
【００５７】本発明は上記各実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能
である。
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能
である。
【００５８】基板は受光する光の波長に応じて、Ｓｉ，
ＧａＡｌＡｓ系，ＧａＩｎＰ系，ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧ
ａＮ系半導体基板のいずれか、若しくは酸化シリコン、
酸化アルミ、窒化アルミ、窒化シリコン誘電体基板のい
ずれかを使用すればよく、半導体層のｐ型、ｎ型をそれ
ぞれ入れ替えても実施が可能である。
ＧａＡｌＡｓ系，ＧａＩｎＰ系，ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧ
ａＮ系半導体基板のいずれか、若しくは酸化シリコン、
酸化アルミ、窒化アルミ、窒化シリコン誘電体基板のい
ずれかを使用すればよく、半導体層のｐ型、ｎ型をそれ
ぞれ入れ替えても実施が可能である。
【００５９】また、受光素子で検出する光にはレーザ光
を用いたが、偏光面を持つ光であれば本発明の効果をそ
こなうことはなく、例えば発光ダイオードの光を偏光板
に通して偏光面方向を持った光を検出しても良い。
を用いたが、偏光面を持つ光であれば本発明の効果をそ
こなうことはなく、例えば発光ダイオードの光を偏光板
に通して偏光面方向を持った光を検出しても良い。
【００６０】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、偏光方向を
検出できる機能を受光素子自体が有しているので、小型
で且つ光量低下のない高感度の受光素子が提供できる。
検出できる機能を受光素子自体が有しているので、小型
で且つ光量低下のない高感度の受光素子が提供できる。
【図１】本発明の一実施例における偏光検出できる受光
素子の断面を模式的に示す断面図である。
素子の断面を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す受光素子の概略斜視図である。
【図３】図１に示す受光素子をレーザ光が入射する側か
ら見たときの該略図である。
ら見たときの該略図である。
【図４】本発明の別の実施例における偏光面の方向を検
出できる受光素子の断面を模式的に示す断面図である。
出できる受光素子の断面を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の受光素子と面発光型半導体レーザを同
一基板平面内に形成した通信用の半導体レーザモジュー
ルの概観図を示したものである。
一基板平面内に形成した通信用の半導体レーザモジュー
ルの概観図を示したものである。
１０１，２０１ 下部電極 １０２，２０２ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０３，２０３ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １０４，２０４，２１３ 分布反射型半導体多層膜ミラ
ー １０５，２０５ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 １０６，２０６ ｉ型ＧａＡｓ光吸収層 １０７，２０７ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 １０８，２０８ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓコンタクト層 １０９，２０９ 第１絶縁層 １１０，２１０ 金属層 １１１，２１１ 第２絶縁層 １１２，２１２Ａ，２１２Ｂ 上部電極 １１３ 誘電体多層膜ミラー １１４，２１４Ａ，２１４Ｂ 柱状部分 １１５，２１５Ａ，２１５Ｂ 開口部 ３０１ 基板 ３０２ 受光素子 ３０３ 面発光型半導体レーザ
ー １０５，２０５ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 １０６，２０６ ｉ型ＧａＡｓ光吸収層 １０７，２０７ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 １０８，２０８ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓコンタクト層 １０９，２０９ 第１絶縁層 １１０，２１０ 金属層 １１１，２１１ 第２絶縁層 １１２，２１２Ａ，２１２Ｂ 上部電極 １１３ 誘電体多層膜ミラー １１４，２１４Ａ，２１４Ｂ 柱状部分 １１５，２１５Ａ，２１５Ｂ 開口部 ３０１ 基板 ３０２ 受光素子 ３０３ 面発光型半導体レーザ
Claims (8)
- 【請求項１】半導体基板上に光共振器構造が形成された
受光素子において、 前記光共振器構造は、 一対の反射ミラーと、前記一対の反射ミラーの間に形成
され、少なくとも光吸収層およびクラッド層を含む多層
の半導体層と、を有し、 前記多層の半導体層の少なくとも前記クラッド層を含む
上層側が柱状に形成された柱状部分とされ、前記柱状部
分の周囲に絶縁層を介して、金属層が埋め込み形成さ
れ、前記柱状部分の端面に望んで開口を有する上部電極
がさらに設けられ、 前記柱状部分の基板に対して平行方向の横断面形状が矩
形であることを特徴とする受光素子。 - 【請求項２】請求項１において、前記柱状部分の数は素
子内に偶数個であることを特徴とする受光素子。 - 【請求項３】請求項２において、前記偶数個の柱状部分
のうち、半分の柱状部分の横断面形状は同一であり、そ
の長軸方向が同一方向にそろっており、 また、残り半分の柱状部分の横断面形状は、他の横断面
形状と同一であるが、長軸方向が他の長軸方向と直交し
ていることを特徴とする受光素子。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、前記
柱状部分の横断面形状の長軸方向の長さをＡとし、短軸
方向の長さをＢとしたとき、Ｂ＜Ａ＜２×Ｂであること
を特徴とする受光素子。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれかにおいて、前記
一対の反射ミラーのうち、前記基板上に形成されたミラ
ーは半導体多層膜ミラーであり、 前記光共振器は、前記半導体多層膜ミラーと、その上に
形成された第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に
形成された、光吸収層と、前記光吸収層上に形成された
第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成された
コンタクト層と、前記コンタクト層上に前記上部電極の
開口を覆うように形成された誘電体多層膜ミラーを含
み、前記第２クラッド層及び前記コンタクト層により前
記柱状部分が構成されていることを特徴とする受光素
子。 - 【請求項６】請求項１及び４のいずれかにおいて、前記
一対の反射ミラーは半導体多層膜ミラーであり、 前記光共振器は、前記基板上に形成された半導体多層膜
ミラーと、その上に形成された第１クラッド層と、前記
第１クラッド層上に形成された、光吸収層と、前記光吸
収層上に形成された第２クラッド層と、前記第２クラッ
ド層上に形成された半導体多層膜ミラーと、前記半導体
多層膜ミラー上に形成されたコンタクト層を含み、前記
第２クラッド層及び前記半導体多層膜ミラー及び前記コ
ンタクト層により前記柱状部分が構成されていることを
特徴とする受光素子。 - 【請求項７】半導体基板上に半導体受光素子を形成する
にあたり、 前記半導体基板の下側の一部分に第１の電極を形成する
工程と、 前記半導体基板上に屈折率の異なる半導体層を積層して
第１の反射ミラーを形成する工程と、 前記第１の反射ミラー上に少なくとも光吸収層およびク
ラッド層を含む多層の半導体層を形成する工程と、 前記多層の半導体層のうち、少なくとも前記クラッド層
を柱状にエッチングする工程と、 前記柱状部分の周囲に絶縁層と金属層を用いて埋め込み
層を形成する工程と、 前記柱状部分の端面に望んで開口を有する上部電極を形
成する工程と、 前記開口を覆って第２の反射ミラーを形成する工程と、 を有することを特徴とする受光素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載の受光素子と面発光型半
導体レーザを同一基板平面内に形成することを特徴とす
る双方向通信用の半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9039578A JPH10242485A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 受光素子及びその製造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9039578A JPH10242485A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 受光素子及びその製造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242485A true JPH10242485A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12556974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9039578A Withdrawn JPH10242485A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 受光素子及びその製造方法並びにそれを用いた半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242485A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111124A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光モジュール |
| KR100464378B1 (ko) * | 2002-01-08 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 초고속 광 통신용 포토 다이오드 및 그 제작 방법 |
| WO2026079611A1 (ko) * | 2024-10-10 | 2026-04-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 단차 구조가 형성되는 필드 플레이트를 포함하는 spad 소자 |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP9039578A patent/JPH10242485A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111124A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光モジュール |
| KR100464378B1 (ko) * | 2002-01-08 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 초고속 광 통신용 포토 다이오드 및 그 제작 방법 |
| WO2026079611A1 (ko) * | 2024-10-10 | 2026-04-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 단차 구조가 형성되는 필드 플레이트를 포함하는 spad 소자 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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