CN101237002A - 光接收元件以及包含该光接收元件的光接收装置 - Google Patents

光接收元件以及包含该光接收元件的光接收装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光接收元件以及包含该光接收元件的光接收装置，其用在光***中，防止倾斜入射在滤光膜上的光与光接收元件的光接收部分光耦合，该光***中具有光接收元件，其放置在由多层电介质膜制成的滤光膜的发射面侧上。光遮蔽膜层形成在光接收元件自身之上。也就是说，光遮蔽膜层形成在光接收元件入射面侧上，以及开口，其形成在光遮蔽膜层上对应p区的位置。基于从入射面到光接收部分区域p区的距离，开口的尺寸可以被设置以使得仅平行或者接近该状态的光能与p区光耦合。

Description

光接收元件以及包含该光接收元件的光接收装置
本申请基于2006年11月8日提交的日本专利申请No.2006-303400，并要求其优先权的权益，该公开的全文通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于光通信的光接收元件，以及包含安装在其上的光接收元件的光接收装置。
背景技术
使用光纤的光通信不仅用于基础***，也广泛应用在用户***中。因此，已有尝试减小应用在光通信***中的光传输装置和光接收装置的尺寸及成本。
另外，作为用于获得大量光传输的***，WDM(波分复用)传输***已经在实践中被广泛使用。在这个***中，多个数据信号被变为彼此波长不同的光学信号，该多个波长的光学信号在单一光纤中被复用和传输。
在WDM传输***的光通信中，常为光接收装置提供波长选择功能。日本未审查专利公开2003-142699(专利文献1)公开了一种仅接收特定波长光的光接收装置。专利文献1的光接收装置包含安装在具有开口的副底座上的光接收元件，由多层电介质膜制成的波长选择膜被固定在该开口上。
然而，由多层电介质膜制成的滤光片具有以下特性，当光的入射角变大时，相对于S-极化的光分量而言，P-极化光分量的隔离恶化了。因此，滤光片的隔离性能恶化，并且存在风险，即使得波段(不同于原本要传输波段的)的信号光混在倾斜入射并且透射穿过多层电介质膜的滤光片的光中。图3示出了该多层电介质膜的滤光特性。
在专利文献1的光接收装置中，具有上述膜特性的多层电介质膜制成的滤光片41设置在光接收元件42的入射面侧。然而，倾斜入射在滤光片41上的光易于与光接收元件42的光接收部分43光学地耦合(参见图4)，从而接收了其中混有不需要波段的信号光的光。
发明内容
因此本发明的示例性目的是有效地消除倾斜入射在滤光片上的光，并且仅平行光或接近该状态的光与光学***中的光接收部分光耦合，其中光接收元件放置在由多层电介质膜制成的滤光片的发射面侧上。
为了实现前述示例性目的，依据本发明示例性方面的光接收元件是背面入射型光接收元件，其包含形成在光入射面的对面侧上的光接收部分区域，其中在光入射面上整体地形成光遮蔽膜层，其具有对应于光接收部分区域位置的开口。
使用这种光接收元件，可以通过消除倾斜入射在位于光接收元件光入射侧上的多层电介质膜上的光，以及通过将平行光或接近该状态的光与光接收元件的光接收部分光学地耦合，从而获得良好的隔离。另外，由于光遮蔽图案配置在光接收元件自身的入射面上，从而无需使用传统情况中使用的副底座。因此，可以遮蔽倾斜入射的光，同时保持小尺寸。
另外，依据本发明另外一个方面的光接收装置是应用在光通信中的光接收装置，其中上述光接收元件(本发明示例性方面的光接收元件)安装在光接收元件的主体上。该光接收装置包含光接收元件，该光接收元件消除倾斜入射光，并且仅接收平行光或接近该状态的光，从而当配置由多层电介质膜制成的滤光片时，倾斜入射在滤光片上的光不被光接收元件接收。此外，由于无需提供传统情况中所使用的副底座，因而能减小尺寸和成本。
依据发明的示例性优点在于，在光接收元件放置在多层电介质膜发射面侧上的光学***的情况中，本发明防止了倾斜入射在多层电介质膜上的光与光接收部分区域的光耦合，并且仅平行光或接近该状态的光与光接收部分区域光耦合。因此，能获得良好的隔离。此外，由于光遮蔽图案配置在光接收元件自身的入射面上，因而无需提供使用在传统情况中的副底座。因此能减小尺寸。
附图说明
图1示出了依据本发明示例性实施例的光接收元件结构的剖视图；
图2示出了光接收装置的图，其安装了图1所示的依据示例性实施例的光接收元件；
图3示出了多层电介质膜的隔离特性；以及
图4示出了使用相关技术的光接收元件的光***。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的示例性实施例。图1示出了依据示例性实施例的光接收元件1的结构的剖视图。
如图1所示，光接收元件1是背面入射型，其中n型光接收层3外延地生长在n型衬底2的一个表面2A(图1中的上表面)上。在本示例性实施例中，作为n型光接收层3的n-InGaAs光接收层3外延地生长在作为n型衬底2的n-InP衬底2上。
通过扩散锌，作为光接收部分区域的p区4形成在n-InGaAs光接收层3的中央部分。P区4的边界线是PN结。P电极5几乎覆盖p区4的全部表面，且表面保护膜6层压在p电极5以外的部分上。
另外，在中央部分具有开口8的n电极7位于n-InP衬底2的光入射侧面(图1中的下表面)上。该n电极7也作为光遮蔽膜层用于遮蔽倾斜的入射光。更进一步地，抗反射膜9如SiO2配置在开口8上。通过配置抗反射膜9，可以通过防止在入射面表面处的光反射，通过增加透射而获得更大量的光。
当反向偏置电压(n电极7是正极，而p电极5是负极)被施加在p电极5和n电极7之间时，PN结附近的耗尽层变大。因此，产生了从n-InP衬底2向p电极5的电场。当信号光a从抗反射膜9入射，在其透射穿过n-InP衬底2和n-InGaAs光接收层3后到达耗尽层，并产生电子-空穴对。在耗尽层中产生的电子向n区移动，正的空穴向p区移动，从而产生光电电流的流动。
开口8形成在n电极7的中央部分中，其尺寸与光接收部分区域的p区4的平面形状相当。基于从光入射面到光接收部分区域的p区4的距离，开口8的尺寸被计算和设置，使得仅平行光或接近该状态的光与p区4光耦合。特别地，计算开口8的尺寸使得仅入射角是90±10度的光能到达p区4，其中该角度与示出滤光片隔离特性的曲线图中的平坦部分相对应。实际上，该尺寸几乎与p区4的平面形状的映像相等(光接收直径50μm-80μm)，或者小于p区4的平面形状。
在本示例性实施例中，n电极7的结构还作为光遮蔽膜层用于遮蔽倾斜的入射光。不过，并不限于该结构。也可以在n-InP衬底2的光入射侧面的部分中形成n电极7，在n电极7以外的部分形成光遮蔽膜层，并在光遮蔽膜层中配置开口。在这种情况下，开口也被设置具有和上述n电极7的开口8相同的尺寸。
如上所述，示例性实施例的光接收元件1在光接收元件1自身上形成光遮蔽膜层，因此可以遮蔽倾斜入射光而不改变尺寸(保持小尺寸)。因而，光接收元件1总是仅仅接收平行光或者接近该状态的光。
下面描述在示例性实施例的光接收元件1的入射面侧上放置多层电介质膜21的情况。
图2示出了光接收装置20，在示例性实施例的光接收元件1的入射面侧上放置多层电介质膜(21)。如图2所示，光接收装置20包含由多层电介质膜制成的滤光片21，光接收元件1，以及支撑光接收元件1的支架22。在光接收装置20中，倾斜入射在多层电介质膜21上的光B被形成在光接收元件1自身上的光遮蔽膜层(n电极7)遮蔽。即使光透射穿过其中，也不能与p区4光耦合。同时，几乎垂直入射到多层电介质膜21上的平行光或接近该状态的光A能到达p区4，并且该光能与其光耦合。
如上所述，示例性实施例的光接收元件1中具有在其光入射面上整体形成的光遮蔽膜层(n电极)7，并且由于对配置在光遮蔽膜层(n电极)7上的开口8尺寸的设置，仅平行光或接近该状态的光与光接收部分区域的p区4光耦合。因此，当示例性实施例的光接收元件1应用在如图2所示的光接收元件放置在多层电介质膜发射面侧上的光***中时，能够防止倾斜入射在多层电介质膜上的光与p区4光耦合，并且仅光耦合平行光或接近该状态的光，从而获得良好的隔离。另外，由于光遮蔽图案配置在光接收元件1自身的入射面上，因而无需附加副底座。因此可以简化光模块的结构并减少元件数目，从而可能减小模块尺寸和降低成本。
此外，在示例性实施例的光接收元件1中，在制造阶段，具有表示光接收部分区域(p区4)位置的开口8的光遮蔽膜层形成在入射面上。因而通过检测开口8的位置就能容易地探测光接收部分区域的位置。当制造光模块的时候进行被动校准安装时，可以通过检测开口8的位置实施操作，从而利用示例性实施例的光接收元件1获得精确安装。
下面描述本发明的另一个示例性实施例。
在上述的光接收元件中，上述光遮蔽膜层的开口可以具有基于从光入射面到光接收部分区域的距离而确定的尺寸。由此，可以配置结构，从而使得仅平行光或接近该状态的光能与光接收部分区域光耦合。
另外，在上述光接收元件中，上述光遮蔽膜层的开口可以具有反映光接收部分区域的平面形状的尺寸。由此，可以配置结构从而使得仅平行光或接近该状态的光能与光接收部分区域光耦合。另外，可以容易地探测光接收部分区域的位置。
此外，在上述的光接收元件中，上述光遮蔽膜层的开口可以具有比光接收部分区域的平面形状小的尺寸。由此，可以设定结构从而使得仅更接***行光的光能与光接收部分区域光耦合。
再者，在上述光接收元件中，上述光遮蔽膜层可以是电极。由此，光接收元件可以仅由传统使用的材料制造，不需要额外的层压材料。从而能降低元件的尺寸和成本。
进而，在上述光接收元件中，上述光遮蔽膜层可以放置在光入射面上。在这种结构中，光遮蔽图案形成在元件自身之上。因此，倾斜入射光总能被遮蔽并同时保持小尺寸。
更进一步地，在上述光接收元件中，抗反射膜可以形成在上述光遮蔽膜层的开口上。这使得可以防止入射面表面处的反射，从而提高透射。
尽管结合示例性实施例，对本发明进行了特定地示出和描述，然而本发明不限于这些实施例。本领域的技术人员能了解到，在不背离由权利要求书所规定的本发明精神和范围的前提下，可以进行多种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种背面入射型光接收元件，包含形成在光入射面的对面侧上的光接收部分区域，其中
光遮蔽膜层，其配置在光入射面上，以及开口，在与光接收部分区域相对应的位置处，其被配置到光遮蔽膜层。
2.如权利要求1所述的光接收元件，其中开口的尺寸是基于从光入射面到光接收部分区域的距离而确定的。
3.如权利要求1所述的光接收元件，其中开口的尺寸是光接收部分区域的平面形状的反映。
4.如权利要求1所述的光接收元件，其中开口的尺寸比光接收部分区域的平面形状小。
5.如权利要求1所述的光接收元件，其中光接收部分区域是PN结结构。
6.如权利要求5所述的光接收元件，其中当施加反向偏置电压时，由于PN结附近产生的耗尽层，作为输入信号的光电电流在光接收部分区域中流动。
7.如权利要求1所述的光接收元件，其中光遮蔽膜层是电极。
8.如权利要求1所述的光接收元件，其中光遮蔽膜层位于光入射面上。
9.如权利要求1所述的光接收元件，其中抗反射膜形成在光遮蔽膜层的开口上。
10.一种光接收装置，包含安装在用于光通信的光接收装置自身上的光接收元件，其中：
光接收元件是背面入射型光接收元件，其具有形成在光入射面的对面侧上的光接收部分区域；以及
光遮蔽膜层，其配置在光入射面上，以及开口，在与光接收部分区域相对应的位置处，其被配置到光遮蔽膜层。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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