專利名稱：受光器件陣列和使用該陣列的光分波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以在監(jiān)視波分復(fù)用的光的光譜的光分波器和光分波器的光檢測(cè)器中使用的受光器件陣列。
受光器件陣列，在例如波分復(fù)用傳送方式的光通信系統(tǒng)中，作為在接收一側(cè)使多路傳送過(guò)來(lái)的光分離成每一個(gè)波長(zhǎng)并監(jiān)視光譜的光分波器使用。當(dāng)把該每一個(gè)波長(zhǎng)的聚光點(diǎn)和受光器件陣列的各個(gè)受光器件配置為分別對(duì)應(yīng)時(shí)，就可以進(jìn)行每一個(gè)波長(zhǎng)的檢測(cè)。
用

圖1說(shuō)明光分波器的一個(gè)例子。該光分波器以輸入光纖2、準(zhǔn)直透鏡4、衍射光柵6和作為光檢測(cè)器的受光器件陣列裝置8為構(gòu)成要素，用彼此嵌入的3個(gè)管狀構(gòu)件裝配起來(lái)。單芯的輸入光纖2用光纖連接部分14固定到透明的光纖裝配用管10的端面的光纖固定用窗口12上。準(zhǔn)直透鏡4被固定到中間管16的端部上。衍射光柵6被固定到衍射光柵裝配用管18的端面的衍射光柵固定用窗口20上。在本例中，在中間管16的兩個(gè)端部上外裝有光纖裝配用管10和衍射光柵裝配用管18，使得可以在光軸方向上移動(dòng)且作成可以在光軸周圍旋轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)(active alignment)。
從輸入光纖2導(dǎo)入到管內(nèi)部后，相應(yīng)于輸入光纖2的孔徑數(shù)進(jìn)行了擴(kuò)展的發(fā)散光束，到達(dá)準(zhǔn)直透鏡4，在變換成平行光束后到達(dá)衍射光柵6。相應(yīng)于衍射光柵6的波長(zhǎng)色散特性分離成每一個(gè)波長(zhǎng)的光束，借助于準(zhǔn)直透鏡4把每一個(gè)分離波長(zhǎng)變換成收斂光束，在與準(zhǔn)直透鏡4的焦點(diǎn)一致的窗口12上對(duì)每一個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行聚光后排列成一列。通過(guò)使得該每一個(gè)波長(zhǎng)的聚光點(diǎn)和受光器件陣列裝置8的各個(gè)受光器件分別對(duì)應(yīng)地把受光器件陣列裝置8固定到窗口20，就可以進(jìn)行每一個(gè)波長(zhǎng)的光檢測(cè)。
在構(gòu)成受光器件陣列和器件的受光器件陣列中，有擴(kuò)散式和臺(tái)面式這2種。圖2示出了擴(kuò)散式受光器件陣列的構(gòu)造。在n型InP襯底22上，層疊n型InP層24、i型InGaAs層(光吸收層)26和n型InP層(窗口層)28，向n型InP層28內(nèi)擴(kuò)散Zn形成p型區(qū)域30，形成pin光電二極管。pin光電二極管構(gòu)成受光器件。
在這種情況下，擴(kuò)散是等方向性的，向橫向也進(jìn)行Zn擴(kuò)散。擴(kuò)散長(zhǎng)度，由于InP的擴(kuò)散系數(shù)比InGaAs的擴(kuò)散系數(shù)大，結(jié)果就變成為Zn擴(kuò)散在橫向比縱向的擴(kuò)散延伸得還長(zhǎng)。因此，在這樣的現(xiàn)有的擴(kuò)散型受光器件的情況下，減小器件間隔是有限制的，被限定為50微米的節(jié)距。
圖3示出了臺(tái)面式受光器件陣列的構(gòu)造。在n型InP襯底22上，層疊n型InP層24、i型InGaAs層26和p型InP層27，刻蝕InGaAs層26和InP層27使器件間分離，形成pin光電二極管。pin光電二極管構(gòu)成受光器件。臺(tái)面式受光器件陣列，不象擴(kuò)散式受光器件陣列那樣，對(duì)于器件間隔沒(méi)有什么限制，可以進(jìn)一步減小受光器件間的節(jié)距。
在波分復(fù)用傳送方式的光通信系統(tǒng)中，主要在光通信系統(tǒng)的光纖放大器中常常會(huì)產(chǎn)生各個(gè)信道的光譜寬度的擴(kuò)展或波長(zhǎng)偏離(以下，叫做噪聲)。
在產(chǎn)生了這種噪聲的情況下，如圖4所示，在監(jiān)視已人為地使留下間隔的窄光譜寬度的光L1、L2、L3、…多路化的N個(gè)信道的光的情況下，若如圖5所示，僅僅使信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1、R2、R3、…排列起來(lái)的話，不可能使各個(gè)信道的信號(hào)與噪聲明確地進(jìn)行分離。
在不發(fā)生噪聲的情況下，要監(jiān)視N個(gè)信道的光，就要如圖5所示，使用把信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1、R2、R3、…RN排列成一列的受光器件陣列，但是，分波光L1、L2、L3、…與受光器件R1、R2、R3、…之間的位置對(duì)準(zhǔn)是困難的。
此外，在把擴(kuò)散式受光器件陣列用做光檢測(cè)器的情況下，歸因于光吸收而發(fā)生的載流子會(huì)向橫向方向擴(kuò)散，可能向相鄰的受光器件移動(dòng)。為此，在光沒(méi)有入射的的受光器件中有電流流動(dòng)，發(fā)生所謂的串?dāng)_(漏話)，使受光器件陣列的特性劣化。在臺(tái)面式受光器件陣列的情況下，雖然不存在擴(kuò)散式那樣的因載流子的擴(kuò)散產(chǎn)生的串?dāng)_，但是當(dāng)受光器件的排列間隔減小時(shí)，就易于產(chǎn)生因向相鄰的受光器件入射的光的一部分入射到受光器件的側(cè)面等而發(fā)生的串?dāng)_。
本發(fā)明的第1形態(tài)，提供可以明確地使波分復(fù)用的光的各個(gè)信道的信號(hào)和噪聲進(jìn)行分離的光分波器，和在這樣的光分波器的光檢測(cè)器中使用的受光器件陣列。
為了明確地使各個(gè)信道的信號(hào)和噪聲進(jìn)行分離，就要用與各個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的1個(gè)信號(hào)監(jiān)視用受光器件監(jiān)視各個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)在光通信系統(tǒng)的光纖放大器中產(chǎn)生的噪聲，也要用與該信號(hào)監(jiān)視用受光器件相鄰的噪聲監(jiān)視用受光器件進(jìn)行檢測(cè)。這樣一來(lái)，就可以用排列成直線狀的大約2N個(gè)受光器件測(cè)定N個(gè)信道的信號(hào)強(qiáng)度和噪聲。
如上所述，通過(guò)使信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和噪聲監(jiān)視用的受光器件交互地排列，用相鄰的受光器件檢測(cè)各個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)和噪聲的辦法，進(jìn)行分波光的監(jiān)視。若采用這種辦法，可知如果來(lái)自信號(hào)監(jiān)視用的受光器件的輸出降低，噪聲監(jiān)視用的受光器件的輸出增加，則會(huì)在分波光的光譜中發(fā)生一種異常。作為該異常，可以推測(cè)如下峰值位置向低波長(zhǎng)一側(cè)移動(dòng)或向高波長(zhǎng)一側(cè)移動(dòng)；光譜的峰值變緩，光譜自身寬度變寬等。此外，若來(lái)自信號(hào)監(jiān)視用的受光器件的輸出不變，來(lái)自噪聲監(jiān)視用的受光器件的輸出增加，則可以監(jiān)視到對(duì)應(yīng)的信道的噪聲已經(jīng)增加。如上所述，采用使信號(hào)監(jiān)視用和噪聲監(jiān)視用的受光器件交互地配置的辦法，就可以容易地監(jiān)視峰值位置的移動(dòng)或噪聲的變化。
本發(fā)明的第2形態(tài)，提供可以高精度地進(jìn)行分波光與受光器件之間的位置對(duì)準(zhǔn)，而且可以提高光分波器的分辨率的分波器和在這樣的分波器中使用的受光器件陣列。此外，還提供受光器件陣列與分波光之間的位置對(duì)準(zhǔn)的方法。
倘采用本發(fā)明，通過(guò)采用多個(gè)受光器件而不是用一個(gè)受光器件接受一個(gè)分波光，并對(duì)各個(gè)受光器件的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，就可以對(duì)這些多個(gè)受光器件進(jìn)行分波光的位置對(duì)準(zhǔn)。
為此，把排列在與分波光的排列方向同一方向上的多個(gè)第1受光器件、和以與上述規(guī)定的節(jié)距相同的節(jié)距，排列在與分波光的排列方向同一方向上的多個(gè)第2受光器件，在排列方向上錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)距地交互地進(jìn)行接連配置成兩列。然后，用在與第1和第2受光器件的排列方向垂直的方向上彼此相鄰的3個(gè)受光器件的輸出信號(hào)，使分波光的中心位置對(duì)準(zhǔn)到3個(gè)受光器件的接點(diǎn)上。
倘采用上述的本發(fā)明，則可以以高精度進(jìn)行分波光與受光器件之間的位置對(duì)準(zhǔn)。此外，歸因于受光器件陣列的配置，還可以把光分波器的分辨率提高到2倍。
再有，倘采用本發(fā)明，則在接受從波分復(fù)用化的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)并排列成直線狀的分波光的受光器件陣列中，具備多個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和多個(gè)電極間短路受光器件，信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和電極間短路受光器件，在與分波光的排列方向同一方向上交互地排列成直線狀。借助于此，就可以降低受光器件間的串?dāng)_。
為了在受光器件內(nèi)實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)成，只要使受光器件的n型電極進(jìn)行共通連接，使受光器件的p型電極隔一個(gè)地進(jìn)行共通連接，并與n型電極短路即可。此外，若在電極間短路受光器件的受光面上設(shè)置遮光膜，則具有進(jìn)一步降低串?dāng)_的效果。再有，通過(guò)把電極間短路受光器件的器件面積作成比相鄰的信號(hào)監(jiān)視用受光器件的器件面積小，由于降低了串?dāng)_，故可以抑制受光器件陣列的大型化。
圖1示出了光分波器的構(gòu)成。
圖2是擴(kuò)散式受光器件陣列的剖面圖。
圖3是臺(tái)面式受光器件陣列的剖面圖。
圖4示出了N信道的光分復(fù)用后的信號(hào)光。
圖5示出了監(jiān)視N信道的分波光的受光器件陣列。
圖6是實(shí)施例1的受光器件陣列的平面圖。
圖7是擴(kuò)散式受光器件陣列和芯片的平面圖。
圖8是臺(tái)面式受光器件陣列和芯片的平面圖。
圖9示出了分離檢測(cè)N信道的信號(hào)和噪聲的電路。
圖10示出了使所有的分波光都不發(fā)生光譜寬度的展寬或波長(zhǎng)偏移地入射到信號(hào)監(jiān)視用的受光器件上的狀態(tài)。
圖11示出了分波光L1的峰值波長(zhǎng)偏離正常值的情況。
圖12示出了實(shí)施例2的受光器件陣列。
圖13是用來(lái)說(shuō)明受光器件陣列與分波光之間的位置對(duì)準(zhǔn)的說(shuō)明圖。
圖14是用來(lái)說(shuō)明受光器件陣列的分辨率提高的說(shuō)明圖。
圖15是用來(lái)說(shuō)明受光器件陣列的分辨率提高的說(shuō)明圖。
圖16是實(shí)施例3的受光器件陣列和芯片的平面圖。
圖17示出了設(shè)置有電極的臺(tái)面式受光器件陣列。
圖18是實(shí)施例3的另外的受光器件陣列和芯片的平面圖。
圖19是實(shí)施例3的另外的受光器件陣列和芯片的平面圖。
圖20是實(shí)施例3的另外的受光器件陣列和芯片的平面圖。
實(shí)施例1本實(shí)施例，涉及可以明確地對(duì)波分復(fù)用化的光的各個(gè)信道的信號(hào)和噪聲進(jìn)行分離的光分波器和在該光分波器的光檢測(cè)器中使用的受光器件陣列。
本實(shí)施例的光分波器的構(gòu)成，與圖1所示的構(gòu)成是一樣的，僅僅光檢測(cè)器不一樣。光檢測(cè)器8可以使用本實(shí)施例的受光器件陣列。圖6示出了受光器件陣列的一個(gè)例子。為了監(jiān)視N個(gè)信道(N為2以上的整數(shù))的分波光，使奇數(shù)號(hào)的信號(hào)監(jiān)視用受光器件R1、R3、…R2N－1與偶數(shù)號(hào)受光器件R2、R4、…R2N交互地排列起來(lái)，具有分波光數(shù)的2倍(2N個(gè))的受光器件。在該受光器件陣列中，用信號(hào)監(jiān)視用的受光器件進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度的監(jiān)視，用噪聲監(jiān)視用的受光器件監(jiān)視噪聲強(qiáng)度。
第1信道的分波光，用受光器件R1監(jiān)視信號(hào)，用受光器件R2監(jiān)視噪聲。第2號(hào)信道的分波光，用受光器件R3監(jiān)視信號(hào)，用受光器件R2、R4監(jiān)視噪聲。最后的第N號(hào)信道的分波光，用受光器件R2N－1監(jiān)視信號(hào)，用受光器件R2N－2、R2N監(jiān)視噪聲。
這樣的受光器件陣列，作為一個(gè)例子，可以使用在圖2中說(shuō)明的擴(kuò)散式受光器件。擴(kuò)散式受光器件，如上所述，由于Zn也在橫向方向上擴(kuò)散，故器件間隔不能窄到某一固定值以上，在器件間隔方面存在著限制，對(duì)于50微米以上的節(jié)距可以使用。
圖7是用擴(kuò)散式受光器件形成的受光器件陣列和芯片30的平面圖。各個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1、R3、…R2N－1與噪聲監(jiān)視用的受光器件R2、R4、…R2N，借助于布線34，連接到對(duì)應(yīng)的鍵合焊盤(pán)36上。如上所述，受光器件的間隔p1必須作成50微米以上。
此外，受光器件陣列，也可以使用在圖3中說(shuō)明的臺(tái)面式受光器件。臺(tái)面式受光器件，如上所述，可以避免在擴(kuò)散式受光器件中成為問(wèn)題的因向橫向方向進(jìn)行擴(kuò)散帶來(lái)的受光器件間的間隔的限制，可以實(shí)現(xiàn)高精細(xì)的受光器件陣列，例如，可以實(shí)現(xiàn)25微米間隔、10微米間隔的的受光器件陣列。
圖8是臺(tái)面式受光器件陣列和芯片的平面圖。如上所述，可以把受光器件的間隔p2減小到10微米這么小。
圖9示出了分離檢測(cè)N信道的信號(hào)和噪聲的電路。該檢測(cè)電路，由一個(gè)輸入端子已連接到信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1、R3、…R2N－1上的噪聲監(jiān)視用差分放大器D1、D3、…D2N－1，一個(gè)輸入端子已連接到信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R2、R4、…R2N上的噪聲監(jiān)視用差分放大器D2、D4、…D2N，和輸入這些差分放大器的輸出的信號(hào)和噪聲監(jiān)視器輸出部分40構(gòu)成。另外，向信號(hào)監(jiān)視用差分放大器D1、D3、…D2N－1的另一個(gè)的輸入端子輸入基準(zhǔn)電平Iref，向噪聲監(jiān)視用差分放大器D2、D4、…D2N的另一個(gè)的輸入端子輸入基準(zhǔn)電平Nref。以這些基準(zhǔn)電平為基礎(chǔ)，進(jìn)行信號(hào)和噪聲的監(jiān)視。
其次，參看圖1，說(shuō)明本發(fā)明的光分波器的動(dòng)作。來(lái)自輸入光纖2的波分復(fù)用信號(hào)光，在用準(zhǔn)直透鏡變換成平行光束后，到達(dá)衍射光柵6。相應(yīng)于衍射光柵6的波長(zhǎng)色散特性分離成每一個(gè)波長(zhǎng)的光束，用準(zhǔn)直透鏡4使每一個(gè)分波波長(zhǎng)變換成收斂光束，會(huì)聚到與準(zhǔn)直透鏡4的焦點(diǎn)一致的檢測(cè)器16上。圖10示出了所有的分波光都不產(chǎn)生光譜的擴(kuò)展或波長(zhǎng)偏離地入射到信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1、R3、…R2N－1上的狀態(tài)。在這種情況下，從圖9的檢測(cè)電路的各個(gè)差分放大器不輸出信號(hào)，在信號(hào)和噪聲監(jiān)視器輸出部分40處不會(huì)檢測(cè)出光譜寬度的擴(kuò)展或信號(hào)偏離。
對(duì)此，圖11示出了分波光L1的峰值波長(zhǎng)已從正常值移動(dòng)開(kāi)來(lái)的情況。因此，當(dāng)峰值位置移動(dòng)后，就象從圖示的分波光L1的移動(dòng)狀態(tài)可以看出來(lái)的那樣，信號(hào)監(jiān)視用的受光器件R1的檢測(cè)輸出減少，噪聲監(jiān)視用的受光器件R2的檢測(cè)輸出增加。
差分放大器D1，從受光器件R1的信號(hào)輸出中減去基準(zhǔn)電平Iref，并把該值作為信號(hào)輸出。此外，差分放大器D2，從受光器件R2的信號(hào)輸出中減去基準(zhǔn)電平Nref，并把該值作為噪聲輸出。在信號(hào)和噪聲監(jiān)視器輸出部分40處，用差分放大器D1、D2，檢測(cè)分波光L1的峰值位置的移動(dòng)，即檢測(cè)信號(hào)的偏離。
在用以上的實(shí)施例說(shuō)明的圖6的受光器件陣列的情況下，雖然把奇數(shù)號(hào)的受光器件用作信號(hào)監(jiān)視，把偶數(shù)號(hào)的受光器件用作噪聲監(jiān)視，但是也可以顛倒過(guò)來(lái)。
此外，在圖6中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，用2N個(gè)受光器件進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以使用具有2N個(gè)以上的受光器件的受光器件陣列，選用其中的2N個(gè)受光器件。
此外，若用(2N＋1)個(gè)受光器件，并排列成使得在受光器件陣列的兩端必然放置噪聲監(jiān)視用的受光器件，則可以更好地進(jìn)行第1個(gè)信道和最后一個(gè)信道的噪聲監(jiān)視。若用圖6進(jìn)行說(shuō)明，則也可以在第1個(gè)信號(hào)監(jiān)視用受光器件R1的左側(cè)也設(shè)置噪聲監(jiān)視用的受光器件，用該噪聲監(jiān)視用受光器件和第2噪聲監(jiān)視用受光器件R2，進(jìn)行第1個(gè)信道的分波光L1的噪聲監(jiān)視。
此外，在主要想監(jiān)視各個(gè)信道間的噪聲的情況下，由于可以用N個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件監(jiān)視信號(hào)，用(N－1)個(gè)噪聲監(jiān)視用的受光器件監(jiān)視信道間的噪聲，只要用2N－1個(gè)受光器件即可。
實(shí)施例2本實(shí)施例，涉及可以高精度地使分波光和受光器件的位置對(duì)準(zhǔn)，且可提高光分器的分辨率的光分波器和在該光分波器的光檢測(cè)器中使用的受光器件陣列。
本實(shí)施例的光分波器的構(gòu)成，與圖1所示的構(gòu)成基本上一樣，僅僅是光檢測(cè)器不同。光檢測(cè)器8使用本實(shí)施例的受光器件陣列。參看圖12說(shuō)明本實(shí)施例的受光器件陣列。圖12示出了受光器件陣列和芯片48。受光器件陣列由兩列受光器件列構(gòu)成。一邊的受光器件列用奇數(shù)號(hào)的信號(hào)監(jiān)視用受光器件R1、R3、…R2N－1表示，另一邊的受光器件列用偶數(shù)號(hào)受光器件R2、R4、…R2N表示。這兩列受光器件列的各排列節(jié)距相同，兩列受光器件列配置成錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)距。
一列受光器件R1、R3、R5、R7、R9、…，用布線42分別連接到設(shè)置為與它們相向的鍵合焊盤(pán)40上，另一列受光器件R2、R4、R6、R8、…，用布線46分別連接到設(shè)置為與它們相向的鍵合焊盤(pán)44上。
以上的鍵合焊盤(pán)的取出是一個(gè)例子，也可以使全部的鍵合焊盤(pán)都在受光器件陣列的單側(cè)取出，把受光器件陣列都配置為集中于芯片的端面上。
其次，對(duì)錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)距地配置成兩列受光器件陣列和分波光之間的位置對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行說(shuō)明。圖13示出了受光器件陣列和分波光(圖中僅僅示出了分波光L1、L2、LN)。由圖可知，分波光在與排列方向垂直的方向上向彼此相鄰的3個(gè)受光器件入射，并監(jiān)視這些相鄰的3個(gè)受光器件的輸出信號(hào)(電壓或電流)。在圖13的例子中，用受光器件R1、R3、R4監(jiān)視分波光L1，用受光器件R6、R7、R8監(jiān)視分波光L2。
如上所述，當(dāng)用相鄰的3個(gè)受光器件進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，就可以高精度地進(jìn)行分波光的位置對(duì)準(zhǔn)。例如，要想使分波光L1的中心位置對(duì)準(zhǔn)到受光器件R2、R3、R4的接點(diǎn)S上，當(dāng)受光器件R2與R4的檢測(cè)光量相同，且使光器件R2與R4的檢測(cè)光量之和與受光器件R3的檢測(cè)光量一致時(shí)，就可以進(jìn)行分波光的中心的位置對(duì)準(zhǔn)。在圖13中示出的是，第2個(gè)信道的分波光L2，其中心已偏離開(kāi)受光器件R6、R7、R8的接點(diǎn)S，在這樣的分波光L2的情況下，由于受光器件R6與R8的檢測(cè)光量不同，受光器件R6與R8的檢測(cè)光量之和，與受光器件R7的檢測(cè)光量相等，故可知分波光L2，對(duì)于接點(diǎn)S已在受光器件的排列方向上錯(cuò)開(kāi)了。
此外，倘采用本實(shí)施例的受光器件陣列，則可以提高受光器件陣列的分辨率。圖14、圖15，是用來(lái)說(shuō)明分辨率的提高的說(shuō)明圖。如圖所示，當(dāng)錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)距地排列各列例如以40微米的節(jié)距排列兩列受光器件時(shí)，一列受光器件與另一列受光器件之間的排列方向的重疊為20微米。
因此，如圖14所示，可以使受光器件陣列的排列方向的長(zhǎng)度例如為10微米的分波光L1、L2、…LN，以相鄰的3個(gè)受光器件的接點(diǎn)S為大體上的中央，向受光器件陣列的每半個(gè)節(jié)距入射。因此，與現(xiàn)有的由一列的受光器件構(gòu)成的受光器件陣列比較，分辨率可以提高到2倍。
另一方面，如圖15所示，在與圖14相同的受光器件陣列中，在把受光器件陣列的排列方向的長(zhǎng)度例如為10微米的分波光L1，如圖所示，配置到受光器件R2和R3的重疊部分的中央的情況下，如果分波光L1的位置在受光器件陣列排列方向上錯(cuò)開(kāi)了5微米以上，由于可以用與受光器件R2、R3相鄰的R1或R4檢測(cè)分波光L1，故可以得到與把受光器件陣列以20微米的節(jié)距配置成一列相同的分辨率。即，即便是在圖15所示的分波光的配置中，借助于本實(shí)施例的受光器件陣列，分辨率也可以提高到2倍。
實(shí)施例3本實(shí)施例涉及降低相鄰的受光器件間的串?dāng)_的光分波器和在該光分波器中使用的受光器件陣列。
本實(shí)施例的構(gòu)成，與圖1所示的構(gòu)成基本一樣，僅僅是光檢測(cè)器不一樣。光檢測(cè)器8使用本實(shí)施例的受光器件陣列。
圖16是本實(shí)施例的受光器件陣列和芯片50的平面圖。從左端開(kāi)始，依次交互地排列信號(hào)監(jiān)視用受光器件和電極間已短路的受光器件(以下，叫做電極間短路受光器件)。在圖中，從左邊開(kāi)始，依次示出了信號(hào)監(jiān)視用受光器件陣列R1、電極間短路受光器件R2、信號(hào)監(jiān)視用受光器件R3、電極間短路受光器件R4、信號(hào)監(jiān)視用受光器件陣列R5、電極間短路受光器件R6。另外，所謂電極間短路受光器件，指的是受光器件的p型電極和n型電極已經(jīng)短路的受光器件。
在圖.2的擴(kuò)散式受光器件中，雖然未畫(huà)出來(lái)，但是對(duì)于每一個(gè)受光器件在p型區(qū)域30上都設(shè)置有p型電極，在n型InP襯底的背面形成共通的n型電極。通常，共通的n型電極接地，因此，p型電極接地的受光器件是電極間短路的受光器件。
圖3的臺(tái)面式受光器件中，對(duì)于每一個(gè)受光器件，在p型InP層27上設(shè)置p型電極，在n型InP襯底的背面上形成共通的n型電極。圖17示出了在臺(tái)面式受光器件上設(shè)置p型電極23、n型電極25的構(gòu)成。29是絕緣膜。n型電極，也可以對(duì)于每一個(gè)受光器件都設(shè)置在n型InP層24上。通常，把n型電極接地。因此，p型電極接地的受光器件將成為電極間已經(jīng)短路的受光器件。
回到圖16，信號(hào)監(jiān)視用受光器件R1、R3、R5、…的p型電極，借助于布線54分別連接到設(shè)置為與受光器件相向的鍵合焊盤(pán)52上。另一方面，電極間短路受光器件R2、R4、R6、…的p型電極，則借助于布線58分別連接到設(shè)置為與受光器件相向的鍵合焊盤(pán)56上。共通的n型電極也連接到鍵合焊盤(pán)(未畫(huà)出來(lái))上，該鍵合焊盤(pán)，如后所述被接地。另外，電極間短路受光器件R2、R4、R6、…的鍵合焊盤(pán)56，進(jìn)行共通連接，如后所述被接地。
在本實(shí)施例中，由于用受光器件監(jiān)視N個(gè)(N是2以上的整數(shù))的分波光，故大約需要2N個(gè)受光器件。受光器件的個(gè)數(shù)為2N個(gè)、(2N＋1)個(gè)、(2N－1)個(gè)，不論哪一個(gè)構(gòu)成都可以得到效果。其中，在(2N＋1)個(gè)的情況下，受光器件陣列的兩端的受光器件是電極間短路受光器件，在2N個(gè)的情況下，受光器件陣列的單端的受光器件是電極間短路受光器件，在(2N－1)的情況下，受光器件陣列的兩端的受光器件是信號(hào)監(jiān)視用受光器件。
以上的受光器件陣列和芯片50，實(shí)際中被裝配在封裝內(nèi)，信號(hào)監(jiān)視用受光器件的鍵合焊盤(pán)52被連接到封裝的各個(gè)引腳上，連接到共通n型電極上的鍵合焊盤(pán)被連接到接地用的一個(gè)引腳上，電極間短路受光器件的鍵合焊盤(pán)56共通地連接到一個(gè)或少數(shù)個(gè)接地用的引腳上。對(duì)于這些引腳，在印制布線基板上，進(jìn)行向信號(hào)檢測(cè)電路的結(jié)線和如上所述的電極的短路等的結(jié)線。
也可以把這樣的結(jié)線的一部分預(yù)先制作在受光器件陣列和芯片內(nèi)。圖18示出了這樣的受光器件陣列和芯片60的一個(gè)例子。在圖18所示的受光器件陣列和芯片60中，設(shè)置有使所有的電極間短路受光器件的p型電極共通地進(jìn)行連接的金屬布線圖形70，來(lái)取代設(shè)置與各個(gè)電極間短路受光器件對(duì)應(yīng)的鍵合焊盤(pán)。這樣的金屬布線圖形70連接到接地用的一個(gè)引腳上。
在圖16、圖18所示的受光器件陣列中，由于信號(hào)監(jiān)視用受光器件與電極間短路受光器件是同一形狀的器件，故尺寸將增大。為了減小尺寸，如圖19所示，只要使電極間短路受光器件R2、R4、R6、…的排列方向的寬度比信號(hào)監(jiān)視用R1、R3、R5、…的小，使信號(hào)監(jiān)視用受光器件間的節(jié)距形成得小即可。當(dāng)然即便是在該情況下，也可以取代電極間短路受光器件的鍵合焊盤(pán)56，使用圖18所示的金屬布線圖形70。
在用圖16、圖17、圖18說(shuō)明的受光器件是擴(kuò)散式受光器件的情況下，由于從信號(hào)監(jiān)視用受光器件擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子可以儲(chǔ)存在電極間短路受光器件內(nèi)，故這些載流子不會(huì)到達(dá)相鄰的信號(hào)監(jiān)視用受光器件。因此，可以大幅度地降低串?dāng)_。
此外，在受光器件是臺(tái)面式受光器件的情況下，由于在監(jiān)視用受光器件之間存在著電極間短路受光器件，故即便是光入射到電極間短路受光器件陣列上，也不會(huì)變成串?dāng)_。
在用圖16、圖18、圖19說(shuō)明的實(shí)施例中，如果光入射到電極間短路受光器件上，則將產(chǎn)生載流子。在受光器件是擴(kuò)散式受光器件的情況下，該載流子向信號(hào)監(jiān)視用受光器件一側(cè)擴(kuò)散，這是人們所不希望的。此外，由擴(kuò)散形成的不需要的電流也將成為使受光器件溫度局部變化的原因。于是，理想的是預(yù)先把電極間短路受光器件的受光面遮擋起來(lái)。遮光，如圖20所示，只要把遮光膜82、84、86形成為把電極間短路受光器件R2、R4、R6、…的受光面覆蓋起來(lái)即可。另外，電極間短路受光器件，當(dāng)然也可以是用圖18所示的金屬布線圖形70結(jié)線的，或者也可以是圖19所示的受光面小的器件。
倘使用本發(fā)明的受光器件陣列，則可以提供(1)可以明確地分離波分復(fù)用化的光的各個(gè)信道的信號(hào)和噪聲的光分波器，(2)可以以高精度進(jìn)行分波光與受光器件之間的位置對(duì)準(zhǔn)，而且可以提高光分波器的分辨率的光分波器，(3)降低相鄰的受光器件間的串?dāng)_的光分波器。
權(quán)利要求
1.一種受光器件陣列，其從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光，其特征是具備多個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件，和多個(gè)噪聲監(jiān)視用的受光器件，上述信號(hào)監(jiān)視用受光器件和上述噪聲監(jiān)視用受光器件，在與上述分波光的排列方向相同的方向上，以直線狀交互地排列。
2.權(quán)利要求1所述的受光器件陣列，其特征是上述信號(hào)監(jiān)視用受光器件和上述噪聲監(jiān)視用受光器件由pin光電二極管構(gòu)成。
3.一種光分波器，其特征是具備從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光的如權(quán)利要求1或2所述的受光器件陣列，并用上述受光器件陣列，對(duì)每一個(gè)分波光分離并監(jiān)視信號(hào)和噪聲。
4.一種受光器件陣列，其從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光，其特征是具備由以規(guī)定的節(jié)距，在與上述分波光的排列方向相同的方向上排列的多個(gè)受光器件陣構(gòu)成的第1受光器件列，和由以與上述規(guī)定的節(jié)距相同的節(jié)距，在與上述分波光的排列方向相同的方向上排列的多個(gè)受光器件陣構(gòu)成的第2受光器件列，上述第1受光器件列和上述第2受光器件列，以在排列方向上錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)距的方式進(jìn)行配置。
5.權(quán)利要求4所述的受光器件陣列，其特征是上述受光器件由pin光電二極管構(gòu)成。
6.一種光分波器，其特征是具備從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光的如權(quán)利要求4或5所述的受光器件陣列，并用上述受光器件陣列，監(jiān)視分波光。
7.一種受光器件陣列與分波光之間的位置對(duì)準(zhǔn)方法，其特征是在具備從波分復(fù)用化的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光的如權(quán)利要求4或5所述的受光器件陣列，并用上述受光器件陣列監(jiān)視分波光的光分波器中，用在與上述第1和第2受光器件列的受光器件的排列方向垂直的方向上彼此相鄰的3個(gè)受光器件的輸出信號(hào)，進(jìn)行受光器件與分波光之間的位置對(duì)準(zhǔn)。
8.一種受光器件陣列，從波分復(fù)用化的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光，其特征是具備多個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件，和多個(gè)電極間短路受光器件，上述信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和上述電極間短路受光器件，在與上述分波光的排列方向相同的方向上，以直線狀交互地排列。
9.權(quán)利要求8所述的受光器件陣列，其特征是上述信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和上述電極間短路受光器件由pin光電二極管構(gòu)成。
10.權(quán)利要求9所述的受光器件陣列，其特征是上述pin光電二極管具備在n型半導(dǎo)體層襯底上疊層的n型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層、n型半導(dǎo)體層，通過(guò)向作為最上層的n型半導(dǎo)體層中部分地?cái)U(kuò)散作為p型的材料而形成的p型區(qū)域?qū)?，在所形成的p型區(qū)域?qū)拥纳显O(shè)置的p型電極，以及在上述n型半導(dǎo)體襯底的背面上設(shè)置的共通的n型電極。
11.權(quán)利要求9所述的受光器件陣列，其特征是上述pin光電二極管，具備在n型半導(dǎo)體層襯底上疊層的n型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層、p型半導(dǎo)體層，上述p型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層，用相鄰的p型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層和隔離溝進(jìn)行分離，具備在上述p型半導(dǎo)體層上設(shè)置的p型電極，和在上述n型半導(dǎo)體襯底的背面上設(shè)置的共通的n型電極。
12.權(quán)利要求10或11所述的受光器件陣列，其特征是上述電極間短路受光器件，其p型電極短路到上述共通的n型電極上。
13.權(quán)利要求10或11所述的受光器件陣列，其特征是上述電極間短路受光器件，其p型電極連接到一條共通金屬布線上，該共通金屬布線短路到上述共通的n型電極上。
14.權(quán)利要求8或9所述的受光器件陣列，其特征是上述電極間短路受光器件陣列的器件面積比相鄰的信號(hào)監(jiān)視用受光器件的器件面積小。
15.權(quán)利要求8或9所述的受光器件陣列，其特征是在上述電極間短路受光器件的受光面上設(shè)有遮光膜。
16.一種光分波器，其特征是具備從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng)，接受排列成直線狀的分波光的權(quán)利要求8或9所述的受光器件陣列，并用上述受光器件陣列監(jiān)視分波光。
全文摘要
提供可以明確地分離波分復(fù)用的光的各個(gè)信道的信號(hào)和噪聲的光分波器。該光分波器,具備從波分復(fù)用的光中分離每一個(gè)波長(zhǎng),接受排列成直線狀的分波光的受光器件陣列。受光器件陣列具有多個(gè)信號(hào)監(jiān)視用的受光器件和多個(gè)噪聲監(jiān)視用的受光器件,信號(hào)監(jiān)視用受光器件和噪聲監(jiān)視用受光器件,在與上述分波光的排列方向相同的方向上,以直線狀交互地排列。
文檔編號(hào)H04B10/00GK1327532SQ00802203
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2000年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者田上高志, 仲間健一, 駒場(chǎng)信幸, 有馬靖智, 楠田幸久 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社