光接收器制造技术

本发明专利技术公开一种光接收器，其中提供一种锥形波导，连接于输入波导和光电二极管之间。随着所述锥形波导从连接至所述输入波导的输入端向连接至所述光电二极管的输出端延伸，所述锥形波导的宽度增加。所述锥形波导具有最优半发散角以便当从所述输入波导接收光信号时使高阶模激活。所述光电二极管具有恒定的宽度，或是随着所述光电二极管从所述锥形波导的输出端延伸出去，所述光电二极管的宽度增加，所述光电二极管的半发散角等于或小于所述锥形波导的半发散角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括安装在ー个基底上的波导和光电ニ极管的光接收器，以使光电ニ极管接收通过波导传播的光信号。
技术介绍
作为接收用于相干光通信等的正交相移键控(QPSK)信号的装置，由集成有光电ニ极管的混合光波导组成的集成波导光接收器在尺寸缩减和装配成本降低方面前景广阔。混合光波导将相位调制光信号转换为强度调制光信号。多模干涉(MMI)波导等通常作为混合光波导使用。形成在基底上的波导和光电ニ极管例如使用对接结构(butt joint structure)彼此耦接。在对接结构中，通过波导的光信号直接进入光电ニ极管的吸收层。因此，即使在光信号的传播方向上缩减了光电ニ极管的尺寸，仍然能維持高的光吸收效率。另ー方面，在对接结构中，大部分入射光从光电ニ极管的光入射端(输入端)在几微米长的非常窄的区域内被吸收。因此，光载流子密度易于在光入射端附近増大。如果入射光的强度很高，光载流子易于在光电ニ极管的吸收层中累积。由于累积的光载流子所产生的电场使外加电场强度降低，因此，光电ニ极管的工作带宽变窄。已经提出这样的技术使用设置在输入波导和光电ニ极管之间的丽I波导，以在光強度分布的宽度方向上降低峰值。如果单模光信号进入MMI波导，两个或多个峰值会出现在丽I波导的光发射端(输出端)处的光強度分布中。因此，每个峰值的光強度降低。因此，由入射光导致的光载流子密度的局部升高能被抑制。已有的使用锥形波导将通过单模光信号波导传播的光信号被锥形波导均分到两个或更多个输出端的光波导器件通常也被认为是具有与MMI波导相同功能的光波导装置。现有技术文献I.公开号为2001-127333的日本公开专利2.公开号为2002-243961的日本公开专利3. K. Hyun等,“用于高功率的多模干涉仪馈入InGaAs波导光电ニ极管(MultimodeInterferometer-Fed InGaAs Waveguide Photodiode for High Power Detection)，', Jpn.J. AppI. Phys. Vol. 47，No. 11，(2008) pp. 8426-8429
技术实现思路
如果MMI波导设置在输入波导和光电ニ极管之间，在光发射端会出现两个或多个峰值。峰值之间的光强度显著地低于峰值强度。这导致光电ニ极管的光吸收层在宽度方向上的光载流子密度分布发生改变。如果入射光通过光电ニ极管传播，则宽度方向上的光强度分布可以改变，在一些情况下，光強度的变化増大。因此，随着入射光強度的増加，光载流子密度可能局部増大。越来越期望有一种技术即使入射光的強度不断増大，也能抑制峰值光强度的上升。根据本专利技术的ー个方案，ー种光接收器，包括输入波导，形成于基底上；光电ニ极管，形成于所述基底上；以及锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电ニ极管之间，并且 随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电ニ极管相连的输出端延イ申，所述锥形波导的宽度増加，其中，所述锥形波导的半发散角配置为当从所述输入波导接收光信号时使高阶模激活，以及所述光电ニ极管具有恒定的宽度或随着所述光电ニ极管从所述锥形波导的输出端延伸出去时，所述光电ニ极管的宽度增加，所述光电ニ极管的半发散角等于或小于所述锥形波导的半发散角。根据本专利技术的另ー个方案，ー种光接收器，包括输入波导，形成于基底上；光电ニ极管，形成于所述基底上；以及锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电ニ极管之间，并且随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电ニ极管相连的输出端延イ申，所述锥形波导的宽度増加，其中，所述锥形波导的半发散角Θ在以下范围内Θ 彡-O. 08ffo2+2. 37ffo-ll. 5，以及Θ く -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145,其中，ffo[ym]表示所述锥形波导在所述锥形波导与所述光电ニ极管间的接合处的宽度，并且Θ [° ]表示所述半发散角，以及所述光电ニ极管在与所述锥形波导的接合处的宽度等于或大于所述锥形波导在输出端的宽度，随着所述光电ニ极管从所述锥形波导的所述输出端延伸出去，所述光电ニ极管的宽度增加，并且具有以下范围内的半发散角9pd:O 彡 Θ pd 彡-O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145。根据本专利技术的再ー个方案，ー种光接收器，包括混合波导，形成于基底上，具有两个输入端ロ，每个所述输入端ロ设计成接收相移键控光信号或本地振荡器光，并且具有两个或多个输出端ロ，每个所述输出端ロ设计成发射通过转换所述相移键控光信号所生成的强度调制光信号，两个或多个输入波导，形成于所述基底上，每个所述输入波导连接所述混合波导的多个输出端口中的ー个，多个光电ニ极管，形成于所述基底上，每个所述光电ニ极管耦接至所述多个输入波导中的ー个，以及多个锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和相关的光电ニ极管之间，其中，每个所述锥形波导的半发散角配置为当从相关所述输入波导接收光信号时使高阶模激活，以及每个所述光电ニ极管具有恒定的宽度或随着所述光电ニ极管从所述锥形波导的输出端延伸出去，所述光电ニ极管的宽度增加，所述光电ニ极管的半发散角等于或小于所述锥形波导的半发散角。通过权利要求中特别指出的元件及其组合会实现和得到本专利技术的目的和优点。 可以理解的是，如权利要求所述，上述概括的描述和以下详细的描述都是示例性的和解释性质的，并不限制本专利技术。附图说明图I是根据实施例I的光接收器的俯视图，并且图IB是沿着图IA给出的点划线1B-1B的横截面图。图2A、2B以及2C是分别沿着图IA给出的点划线2A_2A、2B_2B以及2C-2C的横截面图。图3A是根据对照例的光接收器的局部俯视图，图3B是根据实施例I的光接收器的局部俯视图，并且图3C和3D分别是根据实施例I的改型I和2的光接收器的局部俯视图。图4是示出图3A和3B给出的光接收器的丽I波导和锥形波导的光发射端的宽度方向上的光强度分布的仿真结果的曲线图。图5A是示出图3A和3B示出的光接收器中的光电ニ极管在传播方向上的最大峰值强度分布的仿真结果的曲线图，并且图5B是示出图3B、3C以及3D示出的光接收器中的光电ニ极管在传播方向上的最大峰值强度分布的仿真结果的曲线图。图6是示出锥形波导的光发射端的宽度与半发散角之间优选的关系的曲线图。图7是描述锥形波导的光发射端的宽度与锥形波导的光入射端的半宽度的増量之间优选的关系的曲线图。图8是根据实施例2的光接收器的局部俯视图。图9是根据实施例3的相干光接收器的俯视图。图10是根据实施例4的相干光接收器模块的俯视图。具体实施例方式[实施例I]图IA是根据实施例I的光接收器的俯视图。输入波导20、锥形波导21以及光电ニ极管22形成于半绝缘基底30上。使用半绝缘基底30的目的在于减少寄生电容。输入波导20是允许例如波长为I. 55 μ m的光传播的单模光波导。锥形波导21连接输入波导20和光电ニ极管22。随着锥形波导21从连接至输入波导20的输入端向连接至光电ニ极管22的输出端延伸时，锥形波导21的宽度增加。锥形波导21的输入端的宽度大于输入波导20的宽度。锥形波导21在其输出端的宽度等于光电ニ极管22在其输入端的宽度。随着光电ニ极管22从锥形波导2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.22 JP 2011-0622911.ー种光接收器，包括 输入波导，形成于基底上； 光电ニ极管，形成于所述基底上；以及 锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电ニ极管之间，并且随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电ニ极管相连的输出端延伸，所述锥形波导的宽度増加， 其中，所述锥形波导的半发散角配置为当从所述输入波导接收光信号时使高阶模激活，以及 所述光电ニ极管具有恒定的宽度，或随着所述光电ニ极管从所述锥形波导的输出端延伸出去，所述光电ニ极管的宽度增加，所述光电ニ极管的半发散角等于或小于所述锥形波导的半发散角。2.ー种光接收器，包括 输入波导，形成于基底上； 光电ニ极管，形成于所述基底上；以及 锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电ニ极管之间，并且随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电ニ极管相连的输出端延伸，所述锥形波导的宽度増加， 其中，所述锥形波导的半发散角Θ在以下范围内Θ 彡-O. 08Wo2+2. 37WO-11. 5，以及Θ く -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145 其中，ffo[ym]表示所述锥形波导在所述锥形波导与所述光电ニ极管间的接合处的宽度，并且Θ [° ]表示所述半发散角，以及 所述光电ニ极管在与所述锥形波导的接合处的宽度等于或大于所述锥形波导在输出端的宽度，随着所述光电ニ极管从所述锥形波导的所述输出端延伸出去，所述光电ニ极管的宽度增加，并且具有以下范围内的半发散角9pd:O 彡 Θ Pd 彡-O. 04ffo2+l. 16WO+0. 0145。3.根据权利要求I所述的光接收器，其中，所述光电ニ极管在所述锥形波导与所述光电ニ极管之间的接合处的宽度大于所述锥形波导在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高林和雅，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：