JPH09191125A - Optical transmitting/receiving module - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and inexpensive optical transmitting/receiving module by disposing a laser emitting a light of λ1 and an element receiving a light of λ2 on a same optical axis such that the laser is closer to a fiber than the light receiving element. SOLUTION: A semiconductor laser 70 disposed proximately to the end face of an optical fiber 62 comprises an InP substrate, an active layer (light emitting part) 72, and an epitaxial layer, e.g. an InP clad layer 73 (including a cap layer) and it is stimulated to emit light of λ when a current is injected from a p- electrode 75 toward an n-electrode 74. When a film reflecting the light of λ1 perfectly is provided on the back face of the laser 70, the light of λ1 is not emitted from the rear edge of laser and only the light of λ2 arrives at a light receiving element 85 comprising an InP substrate 86, an InGaAs light receiving layer 87, and annular p-electrode 88 and n-electrode 89. When a 1.3μm LD(λ1 ) and a 1.55μm PD(λ2 ) are arranged sequentially, a module transmitting a signal with 1.3μm pm and receiving a signal with 1.55μm can be realized without requiring any wavelength demultiplexer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は光双方向通信に用
いられる光送受信モジュールの改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an optical transceiver module used for optical bidirectional communication.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光ファイバの伝送損失が低下し、また半
導体レ−ザ（以下ＬＤと略す）や半導体受光素子（以下
ＰＤと略す）の特性が向上したことによって、光、特に
波長１．３μｍ、や１．５５μｍの長波長帯の光を用い
た信号（電話、ファクシミリ、テレビ画像信号など）の
通信が盛んになりつつある。これを一般に光通信とい
う。中でも最近は１本の光ファイバによって双方向に信
号を同時にやり取りするシステムが検討されている。こ
の方式の利点はファイバが１本で済むことである。2. Description of the Related Art The transmission loss of an optical fiber is reduced and the characteristics of a semiconductor laser (hereinafter abbreviated as LD) and a semiconductor light receiving element (hereinafter abbreviated as PD) are improved, so that light, particularly a wavelength of 1.3 .mu.m. The communication of signals (telephone, facsimile, television image signals, etc.) using light in the long wavelength band of 1.55 μm is becoming popular. This is generally called optical communication. Among them, recently, a system for simultaneously exchanging signals bidirectionally with one optical fiber has been studied. The advantage of this method is that only one fiber is required.

【０００３】図１はこのような方式の内、波長多重によ
る双方向通信の原理図である。これは局側、加入者側に
分波器２、４が必要である。局側では、電話やテレビの
信号をデジタル信号あるいはアナログ信号とし増幅した
後、半導体レ−ザＬＤ１を駆動し、波長λ₁ の光の強弱
の信号として、光ファイバ１に送り込む。光信号は波長
分波器２によって光ファイバ３に入り、この中を伝搬
し、加入者へと分配される。光ファイバ３は加入者であ
る各家庭、オフィス、工場などに張り巡らされている。
このように局側から、加入者側に信号が送られる方向を
下り系と呼ぶ。FIG. 1 is a principle diagram of bidirectional communication by wavelength division multiplexing in such a system. This requires branching filters 2 and 4 on the station side and the subscriber side. On the station side, after amplifying a telephone or television signal as a digital signal or an analog signal, the semiconductor laser LD1 is driven and sent to the optical fiber 1 as a signal of intensity of light of wavelength λ ₁ . The optical signal enters the optical fiber 3 by the wavelength demultiplexer 2, propagates therein, and is distributed to the subscribers. The optical fiber 3 is spread around each home, office, factory, etc. that are subscribers.
The direction in which a signal is sent from the station side to the subscriber side in this way is called a downlink system.

【０００４】加入者側では分波器４によって下り信号を
光ファイバ５に取り出し受光素子ＰＤ２によって受信す
る。ＰＤ２は受信した光信号を電気信号に変え、増幅
し、信号処理を施し、電話の音声や、テレビ画像として
再生する。On the subscriber side, the down signal is taken out by the demultiplexer 4 into the optical fiber 5 and received by the light receiving element PD2. The PD 2 converts the received optical signal into an electric signal, amplifies it, performs signal processing, and reproduces it as a telephone voice or a television image.

【０００５】一方、加入者側は、電話やファクシミリの
画像信号を局側に向けて送信する。波長λ₂ の光を出す
半導体レ−ザＬＤ２を、電話信号や、画像信号によって
変調し、光ファイバ６、分波器４、光ファイバ３を通じ
て、局側へ光信号として伝送する。このように加入者側
から局側へ信号を送る方向を上り系と呼ぶ。局側は、こ
の光信号を分波器２によって光ファイバ７に取り出し、
ＰＤ１によって受信する。これを電気信号に変えて交換
機や信号処理回路に送り込む。On the other hand, the subscriber side sends an image signal of a telephone or a facsimile to the station side. A semiconductor laser LD2 that emits light of wavelength λ ₂ is modulated by a telephone signal or an image signal and transmitted as an optical signal to the station side through the optical fiber 6, the demultiplexer 4 and the optical fiber 3. The direction in which signals are sent from the subscriber side to the office side in this way is called an upstream system. On the station side, this optical signal is taken out to the optical fiber 7 by the demultiplexer 2.
Received by PD1. This is converted into an electrical signal and sent to the exchange or signal processing circuit.

【０００６】このように、１本の光ファイバを使って、
２波長の光を用いて、双方向通信を行うには、局側、加
入者側のどちらにも光の波長を識別し、光路を分離する
機能素子が必要である。図１では波長分波器２、４がそ
の役割を果たす。波長分波器は、波長λ₁ とλ₂ の光
を、１本の光ファイバにまとめて導入することができ
る。反対に、１本の光ファイバを伝搬する波長λ₁ 、λ
₂ の光を異なる２本の光ファイバに排他的に分配するこ
ともできる。１本の光ファイバを使う双方向通信には、
波長分波器が不可欠である。As described above, using one optical fiber,
In order to carry out bidirectional communication using light of two wavelengths, it is necessary for both the station side and the subscriber side to have a functional element for discriminating the optical wavelength and separating the optical paths. In FIG. 1, the wavelength demultiplexers 2 and 4 play that role. The wavelength demultiplexer can collectively introduce lights of wavelengths λ ₁ and λ ₂ into one optical fiber. On the contrary, the wavelengths λ ₁ and λ propagating in _one optical fiber
It is also possible to exclusively distributed to two optical fibers having different _two light. For bidirectional communication using one optical fiber,
A wavelength demultiplexer is essential.

【０００７】波長分波器として、いくつかの種類のもの
が提案されている。２本の光ファイバを用いたもの、光
導波路を用いたもの、多層膜ミラーを用いたものなどが
ある。図２に示すものは、光ファイバまたは光導波路型
のものである。２本の光の導波部分を接近させてエバネ
ッセント結合させ、エネルギーの交換を可能にする。結
合部の距離Ｄと長さＬを適当に選ぶことによって、波長
選択性を賦与することができる。図２では異なる光ファ
イバ８、９にλ₁ 、λ₂ の光を入れて、光ファイバ１１
にλ₁ 、λ₂ の光を導くようにしている。光ファイバ１
２には何れの光も出ないようになっている。作用は可逆
的であって、光ファイバ１１にλ₁ ＋λ₂ の光を入れた
時に光ファイバ８、９に、それぞれλ₁ 、λ₂ の光を排
他的に取り出すことができる。Several types of wavelength demultiplexers have been proposed. There are one using two optical fibers, one using an optical waveguide, and one using a multilayer mirror. The one shown in FIG. 2 is of an optical fiber or optical waveguide type. The waveguide parts of the two lights are brought close to each other to cause evanescent coupling, and energy can be exchanged. Wavelength selectivity can be imparted by appropriately selecting the distance D and the length L of the coupling portion. In FIG. 2, λ ₁ and λ ₂ lights are input to different optical fibers 8 and 9, and the optical fiber 11
The light of λ ₁ and λ ₂ is guided to. Optical fiber 1
No light is emitted from 2. The action is reversible, and when the light of λ ₁ + λ ₂ is input to the optical fiber 11, the light of λ ₁ and the light of λ ₂ can be exclusively taken out to the optical fibers 8 and 9, respectively.

【０００８】さらに同じ波長分波器は図３に示すよう
に、光ファイバ１１にλ₂ の光を入れると、反対側の光
ファイバ９にのみ出るようになる。結合部１０において
排他的な波長選択がなされる。光学系の可逆性によって
双方向に同じ波長選択ができる。このような波長分波器
は局側の波長分波器にも、加入者側の波長分波器にも同
様に利用することができる。Further, in the same wavelength demultiplexer, as shown in FIG. 3, when light of wavelength λ ₂ is input to the optical fiber 11, it is output only to the optical fiber 9 on the opposite side. Exclusive wavelength selection is performed in the coupling unit 10. The same wavelength can be selected in both directions due to the reversibility of the optical system. Such a wavelength demultiplexer can be similarly used for the wavelength demultiplexer on the station side and the wavelength demultiplexer on the subscriber side.

【０００９】図４の波長分波器は、二等辺三角柱ガラス
ブロックの対角面に誘電体多層膜を蒸着し、もうひとつ
同等のガラスブロックを張り付けて正四角柱にしたもの
である。誘電体多層膜が干渉フィルタになり、張り合わ
せ面に対して４５度の角度をなす光が入射すると、波長
λ₂ の光のみが反射し、λ₁ の光は透過するようになっ
ている。このような波長選択性は誘電体膜の厚み、屈折
率を適当に選ぶ事によって実現される。その他にもいく
つかの波長分波器が提案されている。In the wavelength demultiplexer of FIG. 4, a dielectric multilayer film is vapor-deposited on the diagonal surface of an isosceles triangular prism glass block, and another equivalent glass block is attached to form a regular square prism. The dielectric multilayer film serves as an interference filter, and when light having an angle of 45 degrees with respect to the bonding surface is incident, only light of wavelength λ ₂ is reflected and light of λ ₁ is transmitted. Such wavelength selectivity is realized by appropriately selecting the thickness and the refractive index of the dielectric film. In addition, some wavelength demultiplexers have been proposed.

【００１０】このように光を波長によって異なる経路に
分けてしまう素子は、波長分波器、或いは分波器、ＷＤ
Ｍ、分波・合波器と呼ばれる。光ファイバやガラスブロ
ックを用いたものは既に市販されている。An element that splits light into different paths depending on the wavelength is a wavelength demultiplexer, a demultiplexer, or a WD.
M, called demultiplexer / multiplexer. Those using optical fibers and glass blocks are already on the market.

【００１１】図５は従来例に係る加入者側の光送受信モ
ジュールの構成例を示す概略図である。局側につながる
光ファイバ１６の終端は光コネクタ１７によって屋外の
光ファイバ１８に接続される。これを光ファイバ型の波
長分波器（ＷＤＭ）２１によって波長の違う１．３μｍ
光と１．５５μｍ光とに分離する。既に述べたように二
つの光ファイバの近接部２０の近接距離長さによって波
長選択性を与える事ができる。光ファイバ１８の側に
１．３μｍ光を、光ファイバ１９の側に１．５５μｍ光
を取り出すようにしている。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical transceiver module on the subscriber side according to a conventional example. The end of the optical fiber 16 connected to the office side is connected to an outdoor optical fiber 18 by an optical connector 17. This is changed to a wavelength of 1.3 μm by an optical fiber type wavelength demultiplexer (WDM) 21.
The light is separated into 1.55 μm light. As described above, the wavelength selectivity can be provided by the length of the proximity distance between the proximity portions 20 of the two optical fibers. 1.3 μm light is extracted to the optical fiber 18 side, and 1.55 μm light is extracted to the optical fiber 19 side.

【００１２】光ファイバ１８は光コネクタ２２によって
ＬＤモジュール２５に接続される。ＬＤモジュールは加
入者側からのデジタル信号を電気光変換して局に向けて
送信するためのものである。光ファイバ１９は光コネク
タ２３によってＰＤモジュール２７に接続される。これ
は局側からの光信号を電気信号に変換し、加入者側で受
信するためのものである。The optical fiber 18 is connected to the LD module 25 by an optical connector 22. The LD module is for electro-optically converting a digital signal from the subscriber side and transmitting it to the station. The optical fiber 19 is connected to the PD module 27 by the optical connector 23. This is for converting the optical signal from the station side into an electric signal and receiving it at the subscriber side.

【００１３】図６に従来例に係る半導体発光素子モジュ
ール２８の断面図である。半導体レ−ザチップ２９とこ
れの出力をモニタするためのフォトダイオード３０を備
える。半導体レ−ザ２９はサブマウントを介してヘッダ
３２のポール３１に取り付けられる。ヘッダ３２の底部
には、フォトダイオード３０が固定される。ヘッダ３２
の底部にはリードピン３３が複数本設けられる。通し穴
３５を有する円筒形のキャップ３４が半導体レ−ザ２
９、フォトダイオード３０を囲むように、ヘッダ３２に
溶接される。ワイヤによってリードピンとチップ２９、
３０の電極が外部回路と接続されるようになっている。FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor light emitting device module 28 according to a conventional example. A semiconductor laser chip 29 and a photodiode 30 for monitoring the output of the semiconductor laser chip 29 are provided. The semiconductor laser 29 is attached to the pole 31 of the header 32 via a submount. The photodiode 30 is fixed to the bottom of the header 32. Header 32
A plurality of lead pins 33 are provided at the bottom of the. The semiconductor laser 2 has a cylindrical cap 34 having a through hole 35.
9. The header 32 is welded to surround the photodiode 30. Lead pin and chip 29 by wire,
30 electrodes are connected to an external circuit.

【００１４】ヘッダの上にはさらに円筒形のレンズホル
ダ−３６がある。レンズホルダ−３６は中央の穴に集光
レンズ３７を有する。レンズホルダ−３６の上にはさら
に円錐形のハウジング３８が溶接される。ハウジング３
８にはフェルール３９とフェルールによって先端が固定
された光ファイバ４０が取り付けられる。半導体レ−ザ
２９、レンズ、光ファイバなどを調芯して、レンズホル
ダ−３６、ハウジング３８をそれぞれ固着する。レンズ
は集光性を高めてレ−ザと光ファイバの結合効率を高め
る。モニタ用フォトダイオードによって半導体レ−ザの
後方から出る光をモニタして、フィードバック回路によ
って駆動電流を制御する。これによって温度変動があっ
ても半導体レ−ザの出力を一定に保つことができる。Further above the header is a cylindrical lens holder-36. The lens holder 36 has a condenser lens 37 in the central hole. A conical housing 38 is further welded onto the lens holder 36. Housing 3
A ferrule 39 and an optical fiber 40, the tip of which is fixed by the ferrule, are attached to the lens 8. The semiconductor laser 29, the lens, the optical fiber, etc. are aligned to fix the lens holder 36 and the housing 38, respectively. The lens enhances the light-collecting property and enhances the coupling efficiency between the laser and the optical fiber. Light emitted from the rear of the semiconductor laser is monitored by the monitoring photodiode, and the drive current is controlled by the feedback circuit. As a result, the output of the semiconductor laser can be kept constant even if the temperature changes.

【００１５】半導体レ−ザにおいて、１．３μｍ光や
１．５５μｍ光を発光するには、基板にＩｎＰを、活性
層にＩｎＧａＡｓＰを用いる。ＩｎＧａＡｓＰの組成を
決めるパラメータは二つある。ＩｎＰ基板に整合する条
件と発光波長によってパラメータの値が決められる。In order to emit 1.3 μm light or 1.55 μm light in a semiconductor laser, InP is used for the substrate and InGaAsP is used for the active layer. There are two parameters that determine the composition of InGaAsP. The value of the parameter is determined by the conditions for matching the InP substrate and the emission wavelength.

【００１６】本発明は半導体レ−ザの基本的な構造に係
るので半導体レ−ザの構造をより詳しく説明する。図７
は１．３μｍ光を発光するＬＤチップの概略模式図であ
る。ｎ型ＩｎＰ基板１０８の上にｎ型クラッド層１０
７、ＩｎＧａＡｓＰ１０６活性層、ｐ型ＩｎＰクラッド
層１０５、ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０４などがエピ
タキシャル成長されている。ここでＩｎＧａＡｓＰと簡
単に書いているが実際には混晶比を与える二つのパラメ
ータｘ，ｙがあってＩｎ_1-x Ｇａ_x Ａｓ_1-y Ｐ_yと書く
事ができる。しかしここでは簡単のためにパラメータの
表記を省いている。ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０４の
上にはｐ電極１０３が設けられる。反対側のｎ−ＩｎＰ
基板１０８の底面には、ｎ電極１０９が蒸着されてい
る。Since the present invention relates to the basic structure of the semiconductor laser, the structure of the semiconductor laser will be described in more detail. Figure 7
FIG. 3 is a schematic diagram of an LD chip that emits 1.3 μm light. The n-type cladding layer 10 is formed on the n-type InP substrate 108.
7, an InGaAsP 106 active layer, a p-type InP clad layer 105, an InGaAsP cap layer 104, etc. are epitaxially grown. Here, it is simply written as InGaAsP, but actually there are two parameters x and y that give the mixed crystal ratio, and can be written as In _1-x Ga _x As _1-y P _y . However, the notation of parameters is omitted here for simplicity. A p-electrode 103 is provided on the InGaAsP cap layer 104. N-InP on the other side
An n-electrode 109 is vapor-deposited on the bottom surface of the substrate 108.

【００１７】幾つもの形態の半導体レ−ザがあって各層
の構造は様々である。例えば埋め込み型のばあいには活
性層１０６は狭いストライプ状になっていて、両側から
埋め込み層によって挟まれている。いずれの形態の場合
でも、１．３μｍ光を発光させるときは、１．３μｍ付
近に基礎吸収端を持つＩｎＰが用いられる。ｐ電極から
ｎ電極に向けてｐｎ接合を越えて電流を流すことによっ
て光が発生する。波長は活性層の基礎吸収端のバンドギ
ャップによって決まるので、この場合は１．３μｍ光が
生ずる。There are several types of semiconductor lasers and the structure of each layer is different. For example, in the case of the buried type, the active layer 106 has a narrow stripe shape and is sandwiched by the buried layers from both sides. In any case, when emitting 1.3 μm light, InP having a basic absorption edge near 1.3 μm is used. Light is generated by passing a current from the p electrode toward the n electrode across the pn junction. Since the wavelength is determined by the bandgap at the basic absorption edge of the active layer, 1.3 μm light is generated in this case.

【００１８】発光した１．３μｍ光は殆どが導波路とな
っている活性層に閉じこめられる。そしてチップの中を
長手方向に往復伝搬しながら誘導放出を引き起こしレ−
ザ発振を起こす。発振効率を高めるためにチップの端面
両側或いは片側に反射膜を形成するのが一般的である。
もともとＩｎＰは屈折率が高いので、チップの前端面
（光ファイバに対向する方の面）は何も付けなくても３
０％の反射率を持つ。であるから前端面は反射膜を形成
しない場合も多い。図７の例はそのようなものを示して
いる。後端面には反射膜１１０があるが前端面にはその
ようなものはない。Most of the emitted 1.3 μm light is confined in the active layer serving as a waveguide. Then, it causes stimulated emission while propagating back and forth in the chip in the longitudinal direction.
The oscillation occurs. In order to increase the oscillation efficiency, it is common to form a reflective film on both sides or one side of the end face of the chip.
Since InP originally has a high refractive index, the front end surface of the chip (the surface facing the optical fiber) does not need to be attached to anything.
It has a reflectance of 0%. Therefore, in many cases, no reflection film is formed on the front end face. The example of FIG. 7 shows such a thing. There is a reflective film 110 on the rear end face, but there is no such one on the front end face.

【００１９】後端面の反射膜１１０の反射率は８０％〜
９０％程度のものが採用される。後端面からレ−ザ光の
一部を取り出して、モニタ用のフォトダイオードによっ
てレ−ザ出力を監視する必要があるからである。反射膜
としては、ＳｉＯ₂ や、ＳｉＮ、ａ−Ｓｉ（アモルファ
スＳｉ）などが良く用いられる。このような反射膜の構
成は発光波長のみに注目して設計されている。つまり発
光波長の光は所定の反射率で反射するが、それ以外の光
に対しては別の反射率をもつ。The reflectance of the reflection film 110 on the rear end face is 80% to
About 90% is used. This is because it is necessary to take out a part of the laser light from the rear end face and monitor the laser output with a photodiode for monitoring. As the reflective film, SiO ₂ , SiN, a-Si (amorphous Si), etc. are often used. The structure of such a reflective film is designed by paying attention only to the emission wavelength. That is, light having an emission wavelength is reflected with a predetermined reflectance, but has a different reflectance with respect to other light.

【００２０】本発明は、半導体レ−ザの構造だけでな
く、フォトダイオードの構造にも関する。それ故、従来
例に係る受光素子モジュールについても説明する。図８
は従来例に係る受光素子モジュールの断面図である。Ｐ
Ｄチップ４１が円盤状のヘッダ４２の上に固着されてい
る。ヘッダ４２は複数のリードピン４３を有する。レン
ズホルダ−４６が集光レンズ４７を保持している。ハウ
ジング４８がレンズホルダ−４６の上部に溶接してあ
る。ハウジング４８には光ファイバ５０の先端を固定し
たフェルール４９が差し込まれている。The present invention relates not only to the structure of the semiconductor laser but also to the structure of the photodiode. Therefore, the light receiving element module according to the conventional example will also be described. FIG.
FIG. 7 is a sectional view of a light receiving element module according to a conventional example. P
The D chip 41 is fixed on the disk-shaped header 42. The header 42 has a plurality of lead pins 43. The lens holder-46 holds the condenser lens 47. A housing 48 is welded to the top of the lens holder-46. A ferrule 49 having the end of an optical fiber 50 fixed is inserted into the housing 48.

【００２１】光ファイバ５０の先端は斜めに切断してあ
る。光ファイバ５０から出た光はレンズによって集光さ
れて受光素子４１に入射する。受光素子（ＰＤ）として
は、１．３μｍ光や１．５５μｍ光を受光するには、Ｉ
ｎＰを基板として、ＩｎＧａＡｓを受光層としたＰＤが
良く用いられる。先にも述べたように、本発明は受光素
子の構造に関係するところも多いので従来の受光素子の
構造についてさらに詳しく述べる。The tip of the optical fiber 50 is obliquely cut. The light emitted from the optical fiber 50 is condensed by the lens and enters the light receiving element 41. As a light receiving element (PD), to receive 1.3 μm light or 1.55 μm light, I
A PD having nP as a substrate and InGaAs as a light receiving layer is often used. As described above, since the present invention has many points related to the structure of the light receiving element, the structure of the conventional light receiving element will be described in more detail.

【００２２】図９は従来例に係る半導体受光素子チップ
の断面図である。ｎ−ＩｎＰ基板５２の上に、ｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層５３、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層５４、ｎ−
ＩｎＰ窓層５５がエピタキシャル成長している。ｎ−Ｉ
ｎＰ窓層５５、ＩｎＧａＡｓ受光層５４の中央部は亜鉛
拡散領域５６になっている。このｐ−型領域の上にリン
グ状のｐ電極５７が作製されている。またｎ−ＩｎＰ基
板５２の上にｎ電極６１が形成される。ｐ電極５７によ
って囲まれる領域には反射防止膜５８が被覆してある。
またｐ電極５７の外側はパッシベ−ション膜５９によっ
て保護されている。反射防止膜５８のあるＩｎＰ窓層の
側より信号光が入射し、ＩｎＧａＡｓ光吸収層で吸収さ
れ電気信号に変換される。FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor light receiving element chip according to a conventional example. On top of the n-InP substrate 52, n-In
P buffer layer 53, n-InGaAs light receiving layer 54, n-
The InP window layer 55 is epitaxially grown. n-I
A central portion of the nP window layer 55 and the InGaAs light receiving layer 54 is a zinc diffusion region 56. A ring-shaped p electrode 57 is formed on the p − type region. Further, the n electrode 61 is formed on the n-InP substrate 52. An area surrounded by the p electrode 57 is covered with an antireflection film 58.
The outside of the p electrode 57 is protected by a passivation film 59. Signal light enters from the side of the InP window layer having the antireflection film 58, is absorbed by the InGaAs light absorption layer, and is converted into an electric signal.

【００２３】図１０はこのような受光素子の感度特性を
示すグラフである。横軸は波長（μｍ）であって、縦軸
は感度（Ａ／Ｗ）である。感度グラフは立ち上がり部
Ｐ、平坦部Ｑ、たち下がり部Ｒを含む。高い感度を示す
波長範囲はこの例では、１．０μｍ〜１．６μｍに渡っ
ている。高感度範囲は光吸収層の材料で決まる。この場
合は、ＩｎＧａＡｓ受光層５４の材料特性によって決ま
る。このように広い感度特性を持つフォトダイオードが
従来の受光素子モジュールに使われてきた。FIG. 10 is a graph showing the sensitivity characteristic of such a light receiving element. The horizontal axis represents wavelength (μm) and the vertical axis represents sensitivity (A / W). The sensitivity graph includes a rising portion P, a flat portion Q, and a falling portion R. In this example, the wavelength range exhibiting high sensitivity extends from 1.0 μm to 1.6 μm. The high sensitivity range is determined by the material of the light absorption layer. In this case, it depends on the material characteristics of the InGaAs light receiving layer 54. Photodiodes having such wide sensitivity characteristics have been used in conventional light receiving element modules.

【００２４】[0024]

【発明が解決しようとする課題】従来の波長分波器、半
導体発光素子、受光素子を組み合わせた光送受信モジュ
ールは３つの主要部品からなっている。３つの部品を持
つので、大型になるし、価格も高くなる。また分波器
や、光ファイバの結合部分などで光の損失が出るので長
距離通信には使い難いという難点があった。そのために
一般家庭への光送受信モジュールの普及が困難であると
いう問題があった。An optical transceiver module in which a conventional wavelength demultiplexer, a semiconductor light emitting element and a light receiving element are combined is composed of three main parts. Since it has three parts, it is large and expensive. In addition, there is a problem in that it is difficult to use for long-distance communication because light loss occurs in the demultiplexer and the coupling part of the optical fiber. Therefore, there has been a problem that it is difficult to popularize the optical transceiver module in general households.

【００２５】部品点数がより少なく、小型で低価額な光
送受信モジュールを提供することが本発明の第１の目的
である。光の損失の少ない光送受信モジュールを提供す
ることが本発明の第２の目的である。光加入者系の実用
化に大きく寄与することのできる光送受信モジュールを
提供することが本発明の第３の目的である。It is a first object of the present invention to provide an optical transceiver module having a smaller number of parts, a small size, and a low price. It is a second object of the present invention to provide an optical transceiver module with less light loss. A third object of the present invention is to provide an optical transceiver module that can greatly contribute to the practical application of an optical subscriber system.

【００２６】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の光送受信モジュ
ールは、二つの波長の光λ₁ ＜λ₂ を使う光送受信モジ
ュールにおいて、ファイバに近い方から見て、前方にλ
₁ の光を発するレ−ザを、後方にλ₂ の光を感受する受
光素子を同一光軸上に設けるようにしたものである。さ
らに光ファイバとレ−ザの間に集光レンズを入れる事に
しても良い。或いはレ−ザの光量をモニタするためのフ
ォトダイオードをレ−ザのすぐ後に設置しても良い。The optical transmitter / receiver module of the present invention is an optical transmitter / receiver module using lights of two wavelengths λ ₁ <λ ₂ and has a λ
The laser for emitting the light of ₁ is provided with a light receiving element for receiving the light of λ ₂ behind on the same optical axis. Further, a condenser lens may be inserted between the optical fiber and the laser. Alternatively, a photodiode for monitoring the light quantity of the laser may be installed immediately after the laser.

【００２７】[0027]

【発明の実施の形態】なぜ従来の光送受信モジュールが
大きく、高価になるのか？本発明者はその原因について
様々に考えた。従来のものは必ず波長を選択するために
光路を分離するが、ここに原因があると考えるに至っ
た。従来の物は光路分離のために波長分波器が不可欠で
あるが、これが問題である。波長分波器自体大型であっ
て高価な素子であるという事もある。しかも現在のとこ
ろ利用し得る波長分波器は、何れも消光比が不十分であ
って、不要な波長の光が混入することを防ぐことができ
ない。１．３μｍ光用の光路に１．５５μｍ光が一部混
ざってしまうとこれによって混信が起こりテレビの画質
が低下したり電話、ファクシミリなどにクロストークが
起こる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Why are conventional optical transceiver modules large and expensive? The present inventor considered various causes. The conventional one always separates the optical path in order to select the wavelength, but we came to think that this is the cause. The conventional demultiplexer requires a wavelength demultiplexer for optical path separation, but this is a problem. The wavelength demultiplexer itself is sometimes large and expensive. Moreover, any of the wavelength demultiplexers that can be used at the present time has an insufficient extinction ratio, and cannot prevent the mixing of light of an unnecessary wavelength. When 1.55 μm light is partially mixed in the optical path for 1.3 μm light, this causes interference, which deteriorates the image quality of television and causes crosstalk in telephones and facsimiles.

【００２８】そこで本発明者は全く逆に、光路を分けず
に２つ以上の波長の異なる信号を送受信できないか？と
発想の転換を図った。その結果、発光素子、受光素子に
ある工夫をすることによって、光を直進させたまま、異
なる２つ以上の波長の信号を送受信できる事に思い至っ
た。それは、第１の波長帯のλ₁ の光を発光させ、第２
の波長帯のλ₂ の光を透過するＬＤを光ファイバの端面
の前方に配置し、その後方にλ₂ の光を受光するＰＤを
配置した構造である。光が進行する一直線上に発光素子
と受光素子を配置するという誠に斬新な構成である。こ
れは半導体のバンドギャップによる波長選択性を巧妙に
利用した類例のないモジュールである。Therefore, on the contrary, can the inventor transmit / receive signals of two or more different wavelengths without dividing the optical path? I tried to change my mind. As a result, it has been conceived that a light emitting element and a light receiving element may be devised so that signals of two or more different wavelengths can be transmitted and received while the light travels straight. It emits light of λ ₁ in the first wavelength band,
This is a structure in which an LD that transmits light of λ _{2 in} the wavelength band is arranged in front of the end face of the optical fiber, and a PD that receives light of λ ₂ is arranged behind it. This is a truly novel configuration in which the light emitting element and the light receiving element are arranged on a straight line where light travels. This is an unprecedented module that skillfully utilizes the wavelength selectivity due to the band gap of semiconductors.

【００２９】結晶は、電子の伝導に関して、伝導帯、禁
制帯、価電子帯などのバンドを持っている。禁制帯の幅
をバンドギャップＥｇという。バンドギャップがある程
度の広がりを持ち、フェルミ面がバンドギャップ中にあ
るものを半導体という。光を吸収すると（光子一つを吸
収すると）、価電子帯の電子が、伝導帯に励起される。
光子のエネルギーはｈνによって与えられる。これはｈ
ｃ／λとも書ける。バンドギャップより小さいエネルギ
ーの光子が入ってきても、伝導帯まで電子をたたき上げ
る事ができない。だからこのようなエネルギーの光（ｈ
ν＜Ｅｇ）は吸収されない。バンドギャップに対応する
波長（ｈｃ／Ｅｇ）より長い波長の光に対してその半導
体は透明である。The crystal has bands such as a conduction band, a forbidden band, and a valence band in terms of electron conduction. The width of the forbidden band is called the band gap Eg. A semiconductor has a bandgap that extends to some extent and the Fermi surface is in the bandgap. When absorbing light (absorbing one photon), electrons in the valence band are excited to the conduction band.
The photon energy is given by hν. This is h
It can be written as c / λ. Even if a photon with an energy smaller than the band gap comes in, it cannot hit an electron to the conduction band. Therefore, light of such energy (h
ν <Eg) is not absorbed. The semiconductor is transparent to light having a wavelength longer than the wavelength (hc / Eg) corresponding to the band gap.

【００３０】逆にバンドギャップより高いエネルギーの
光（ｈν＞Ｅｇ）は半導体の内部で吸収される。十分な
厚さがあればそのような光は全て吸収される。だから境
界になるλｇ＝ｈｃ／Ｅｇを半導体の基礎吸収端、或い
は単に吸収端ということもある。従来の受光素子の感度
特性は図１０に示したようにかなり広い範囲に感度をも
つ。高い方の限界Ｒが、受光層５４のバンドギャップＥ
ｇｑによって決まる。低い方の限界Ｐは窓層５５のバン
ドギャップＥｇｗによって決まる。Ｅｇｗより短い波長
の光は窓層によって吸収される。つまりＥｇｑ＜ｈν＜
Ｅｇｗの光だけがフォトダイオードによって感受され
る。On the contrary, light having an energy higher than the band gap (hν> Eg) is absorbed inside the semiconductor. If there is sufficient thickness, all such light will be absorbed. Therefore, the boundary λg = hc / Eg may be referred to as the basic absorption edge of the semiconductor or simply the absorption edge. The sensitivity characteristic of the conventional light receiving element has a sensitivity in a considerably wide range as shown in FIG. The higher limit R is the bandgap E of the light-receiving layer 54.
It depends on gq. The lower limit P is determined by the bandgap Egw of the window layer 55. Light with a wavelength shorter than Egw is absorbed by the window layer. That is, Egq <hν <
Only the Egw light is sensed by the photodiode.

【００３１】これは受光素子の場合である。発光素子の
場合は少し事情が違う。発光素子は活性層のバンドギャ
ップによって発光波長が決まってしまう。発光ダイオー
ドの場合は、バンドギャップの近傍のエネルギーで、あ
る程度の波長の広がりを持って発光する。レ−ザの場合
は誘導放出と、共振器による反射条件から発光波長がよ
り狭い範囲に局限され、しかも離散的になる。This is the case of a light receiving element. The situation is slightly different for light-emitting devices. The emission wavelength of the light emitting element is determined by the band gap of the active layer. In the case of a light emitting diode, the energy in the vicinity of the band gap causes light emission with a certain wavelength spread. In the case of the laser, the emission wavelength is limited to a narrower range and is discrete due to the stimulated emission and the reflection condition of the resonator.

【００３２】しかし受光素子と違って、発光素子に他の
発光体からの光を通すというような事はまず行われな
い。しかし、もしも発光素子に外部から光を入れるとし
ても、やはり半導体層のバンドギャップより短い波長の
光は吸収される。バンドギャップより長い波長の光は透
過する。本発明は発光素子に外部から光をとおし、選択
吸収、選択透過させる。これが優れて斬新である。半導
体レ−ザの場合は面と平行に光を通す。しかも光の経路
を同一にするために光は活性層に通す。すると活性層に
よる光の波長選択が行われる。活性層のバンドギャップ
より高いエネルギーの光は全て吸収され、低いエネルギ
ーの光は透過する。However, unlike the light receiving element, it is unlikely that the light emitting element transmits light from another light emitting body. However, even if light is introduced into the light emitting element from the outside, light having a wavelength shorter than the band gap of the semiconductor layer is still absorbed. Light having a wavelength longer than the band gap is transmitted. According to the present invention, light is emitted from the outside to the light emitting element to selectively absorb and selectively transmit the light. This is excellent and novel. In the case of a semiconductor laser, light passes parallel to the surface. Moreover, the light passes through the active layer in order to make the light paths the same. Then, wavelength selection of light is performed by the active layer. Light having a higher energy than the band gap of the active layer is absorbed, and light having a lower energy is transmitted.

【００３３】半導体レ−ザの吸収端波長をλａとする
（λａ＝ｈｃ／Ｅｇａ）。Ｅｇａはここで活性層の吸収
端である。すると二つの波長λ₁ 、λ₂ の光を用いて信
号を送受信する場合、λ₁ ≦λａ＜λ₂ とするようにす
れば、レ−ザはλ₁ の光を吸収し、λ₂ の光を透過する
ようにできる。しかしレ−ザ内部を光が通るようにし、
レ−ザから光を発するので、λ₁ ＝λａになってしま
う。であるからλ₁ を発する半導体レ−ザを光軸上に置
き、より長い波長の光λ₂ に感じる受光素子をレ−ザの
背後の光軸上に置く事によって、λ₁ による送信と、λ
₂ による受信を行うモジュールを製作する事ができる。The absorption edge wavelength of the semiconductor laser is set to λa (λa = hc / Ega). Ega is here the absorption edge of the active layer. Then for sending and receiving signals using two wavelengths lambda _1, lambda ₂ of light, if such a λ ₁ ≦ λa <λ _2, Le - The absorbs light of lambda _1, lambda ₂ of light Can be transparent. But let the light pass through the inside of the laser,
Since light is emitted from the laser, λ ₁ = λa. Therefore, by placing a semiconductor laser emitting λ ₁ on the optical axis, and placing a light receiving element that feels the longer wavelength light λ ₂ on the optical axis behind the laser, transmission by λ ₁ , λ
_{It is possible} to manufacture a module that receives by ₂ .

【００３４】このような発想から本発明がなされた。本
発明の光送受信モジュールは、二つの波長の光λ₁ ＜λ
₂ を使う光送受信モジュールにおいて、前方にλ₁ の光
を発するレ−ザを、後方にλ₂ の光を感受する受光素子
を同一光軸上に設けるようにしたものである。この他
に、集光レンズを光ファイバとレ−ザの間に設けても良
い。また半導体レ−ザの光量をモニタするフォトダイオ
ードを半導体レ−ザと受光素子の間に設けることもでき
る。光ファイバを支持したレセプタクルと、レーザとフ
ォトダイオードを一直線上に配置したモジュールとを着
脱自在に結合するようにしてもよい。The present invention has been made based on such an idea. The optical transmitter / receiver module of the present invention is configured so that light of two wavelengths λ ₁ <λ
_{In the} optical transceiver module using ₂ , a laser for emitting light of λ _{1 to} the front and a light receiving element for receiving light of λ ₂ to the rear are provided on the same optical axis. In addition to this, a condenser lens may be provided between the optical fiber and the laser. Further, a photodiode for monitoring the light quantity of the semiconductor laser can be provided between the semiconductor laser and the light receiving element. The receptacle supporting the optical fiber and the module in which the laser and the photodiode are arranged in line may be detachably coupled.

【００３５】[0035]

【実施例】【Example】

［実施例（λ₁ レ−ザ＋λ₂ フォトダイオード）］図
１１によって本発明の最も基本的な実施例を示す。簡単
のためチップの内部構造は簡略化されている。光ファイ
バの端面に対向するようにλ₁ のレ−ザを設け、さらに
λ₂ のフォトダイオードを設けている。[Embodiment ([lambda] ₁ laser + [lambda] ₂ photodiode)] FIG. 11 shows the most basic embodiment of the present invention. The internal structure of the chip is simplified for simplicity. A laser of λ ₁ is provided so as to face the end face of the optical fiber, and a photodiode of λ ₂ is further provided.

【００３６】加入者側では、λ₁ の光によって信号を局
側へ送信する。そこで、λ₂ を受信光、λ₁ を送信光を
呼ぶことにする。光ファイバ６２はコア６３とクラッド
よりなる。局側からλ₂ の光が送られ、加入者系におい
て受信される。光ファイバの端面に近接して、λ₁ の光
を発する半導体レ−ザ７０が設けられている。半導体レ
−ザ７０は構造を簡略化して書いてあるが、ＩｎＰ基
板、ＩｎＰクラッド層などの層７１、活性層（発光部）
７２、ＩｎＰクラッド（キャップ層を含む）層７３など
のエピタキシャル層を持つ。上方にはｐ電極７５、下方
底面にはｎ電極７４が設けられている。ｐ電極からｎ電
極に向かって電流を注入すると、λ₁ の光が誘導放出さ
れる。この活性層は、λ₂ に対して透明の材料よりな
る。だから光ファイバから送られてきた受信光λ₂ は活
性層を無損失で通り抜けることができる。On the subscriber side, the signal of λ ₁ is transmitted to the station side. Therefore, λ ₂ will be called received light and λ ₁ will be called transmitted light. The optical fiber 62 includes a core 63 and a clad. Light of λ ₂ is sent from the station side and received by the subscriber system. A semiconductor laser 70 that emits light of λ ₁ is provided near the end face of the optical fiber. Although the semiconductor laser 70 is illustrated with a simplified structure, a layer 71 such as an InP substrate and an InP clad layer, an active layer (light emitting portion).
72, an InP clad (including a cap layer) layer 73, and other epitaxial layers. A p electrode 75 is provided on the upper side, and an n electrode 74 is provided on the lower bottom surface. When a current is injected from the p electrode toward the n electrode, light of λ ₁ is stimulated and emitted. This active layer is made of a material transparent to λ ₂ . Therefore, the received light λ ₂ sent from the optical fiber can pass through the active layer without loss.

【００３７】半導体レ−ザ７０の後方には、λ₂ を受信
する受光素子８５が設けられる。これも内部構造を簡略
化して描いてあるが、ＩｎＰ基板８６（バッファ層を含
む）、ＩｎＧａＡｓ受光層８７、環状のｐ電極８８、ｎ
電極８９などを含んでいる。レ−ザ７０の背後面にはλ
₁ を完全に反射するような反射膜を設けておく。レ−ザ
はλ₁ の光を発するが後端面からは出ないので、受光素
子にはλ₂ のみが到達する。λ₁ ＜λ₂ とすることによ
ってこのような配置が可能となる。A light receiving element 85 for receiving λ ₂ is provided behind the semiconductor laser 70. This is also illustrated by simplifying the internal structure, but the InP substrate 86 (including the buffer layer), the InGaAs light receiving layer 87, the annular p electrode 88, n
The electrode 89 and the like are included. Λ on the rear surface of the laser 70
A reflective film that completely reflects ₁ is provided. Since the laser emits the light of λ ₁ but does not go out from the rear end face, only λ ₂ reaches the light receiving element. This arrangement is possible by setting λ ₁ <λ ₂ .

【００３８】レ−ザがλ₁ の光を発するという事は活性
層（発光部）の吸収端波長がλ₁ だということである。
それより波長の長いλ₂ は活性層を無損失で透過でき
る。レ−ザの活性媒質を他の光の窓に利用するというよ
うな思想はこれまでになかった。本発明は初めてそのよ
うな複合的な利用の可能性を提案する。The fact that the laser emits light of λ ₁ means that the absorption edge wavelength of the active layer (light emitting portion) is λ ₁ .
Λ ₂ having a longer wavelength can pass through the active layer without loss. Until now, there has been no idea of using the active medium of the laser for another window of light. The present invention for the first time proposes the possibility of such multiple uses.

【００３９】より具体的に述べる。λ₁ が１．３μｍ、
λ₂ が１．５５μｍであるとする。この場合、半導体レ
−ザは基板をＩｎＰとし、ＩｎＧａＡｓＰを発光層とす
るものになる。活性層（発光層）は吸収端波長が１．３
μｍである。これは１．５５μｍ光を透過する。これま
で誰も気づかなかったが、この組成からなるレ−ザは
１．５５μｍに対しては窓となり得るのである。１．５
５μｍを吸収しないからである。しかも、ＩｎＧａＡｓ
Ｐの活性層は、１．３μｍに対して光導波路として機能
し得る。つまり活性層の内部に閉じ込め発散しないよう
にする。ために、光ファイバから出た１．５５μｍは、
レ−ザの前端面から入り、活性層を伝搬して後端面から
出てゆく。A more specific description will be given. λ ₁ is 1.3 μm,
It is assumed that λ ₂ is 1.55 μm. In this case, the semiconductor laser uses InP as the substrate and InGaAsP as the light emitting layer. The absorption edge wavelength of the active layer (light emitting layer) is 1.3.
μm. It transmits 1.55 μm light. Until now, no one has noticed that a laser of this composition can be a window for 1.55 μm. 1.5
This is because it does not absorb 5 μm. Moreover, InGaAs
The active layer of P can function as an optical waveguide for 1.3 μm. That is, it is confined inside the active layer so as not to diverge. Therefore, the 1.55 μm emitted from the optical fiber is
It enters from the front end face of the laser, propagates through the active layer, and exits from the rear end face.

【００４０】レ−ザから後方に出た光は少し広がる。受
信用のフォトダイオードは通常１００μｍ〜２００μｍ
の受光径を有する。だからレ−ザ後方から出た光は殆ど
全部フォトダイオードに入射する。従って、このように
１．３μｍＬＤと、１．５５μｍＰＤを順に並べること
によって、１．３μｍによって信号を伝送し、１．５５
μｍによって信号を受信するモジュールを、波長分波器
なしで作製することができる。The light emitted rearward from the laser spreads a little. The photodiode for reception is usually 100 μm to 200 μm
Has a light receiving diameter of. Therefore, almost all the light emitted from the rear of the laser enters the photodiode. Therefore, by arranging 1.3 μm LD and 1.55 μm PD in this order, a signal is transmitted by 1.3 μm,
Modules receiving signals in μm can be made without wavelength demultiplexers.

【００４１】但しこのような配置にした場合、レ−ザの
１．３μｍ光が、フォトダイオードに入射しないように
する必要がある。そのために、レ−ザの後端面に１．３
μｍを反射し、１．５５μｍを通す選択性ある反射膜を
形成する。このような反射膜は１．３μｍレ−ザにおい
て、従来後端面には、１．３μｍに対して８０％〜９０
％の反射率を有する膜を被覆していた。これは屈折率の
異なる２種類以上の誘電体膜を繰り返し積層したもので
ある。層の数を増やすことによって１．３μｍを１００
％反射し、１．５５μｍを通すようにできる。選択性は
誘電体膜の厚み、屈折率によって与えられる。However, in the case of such an arrangement, it is necessary to prevent the 1.3 μm light of the laser from entering the photodiode. Therefore, 1.3
A selective reflection film which reflects μm and transmits 1.55 μm is formed. Such a reflective film has a 1.3 μm laser, and the conventional rear end face has a thickness of 80% to 90% relative to 1.3 μm.
It was coated with a film having a reflectance of%. This is one in which two or more types of dielectric films having different refractive indexes are repeatedly laminated. 1.3 μm to 100 by increasing the number of layers
% Reflection so that 1.55 μm can be transmitted. The selectivity is given by the thickness and refractive index of the dielectric film.

【００４２】このような構成はλ₁ 、λ₂ （λ₁ ＜λ
₂ ）が何れであっても可能である。例えば１．３μｍ／
１．４６μｍ、１．４６μｍ／１．５５μｍなどの組み
合わせにも応用できる。実施例１に示したものは基本的
な構成である。双方向通信の性能をさらに高めるために
様々のバリエーションが可能である。With such a configuration, λ ₁ , λ ₂ (λ ₁ <λ
Any of ₂ ) is possible. For example, 1.3 μm /
It can also be applied to combinations of 1.46 μm, 1.46 μm / 1.55 μm, etc. The structure shown in the first embodiment has a basic configuration. Various variations are possible to further enhance the performance of bidirectional communication.

【００４３】［実施例（λ₁ レ−ザ＋レンズ＋λ₂ フ
ォトダイオード）］図１２に第２の実施例を示す。光フ
ァイバ６２と、半導体レ−ザ７０の間に、集光レンズ７
７を介挿している。これによって半導体レ−ザの１．３
μｍを集光して効率よく光ファイバコア６３に入射する
ようにしている。また反対に、光ファイバからの１．５
５μｍ光を活性層に効率よく導き、レ−ザ内を低損失で
通り抜ける事ができるようになる。受信光に対する感度
を高め、送信光強度を増すことができる。レンズを入れ
た以外の構成は図１１と同じである。[Embodiment (λ ₁ laser + lens + λ ₂ photodiode)] FIG. 12 shows a second embodiment. A condenser lens 7 is provided between the optical fiber 62 and the semiconductor laser 70.
7 is inserted. As a result, the semiconductor laser 1.3
μm is condensed and efficiently incident on the optical fiber core 63. Conversely, 1.5 from the optical fiber
It is possible to efficiently guide light of 5 μm to the active layer and pass through the inside of the laser with low loss. The sensitivity to received light can be increased and the intensity of transmitted light can be increased. The configuration is the same as that of FIG. 11 except that a lens is inserted.

【００４４】［実施例（λ₁ レ−ザ＋λ₁ モニタフォ
トダイオード＋λ₂ フォトダイオード）］レ−ザダイオ
ードには、温度変動などに対して安定した出力を与える
ためにモニタ用のフォトダイオードを設ける事が多い。
例えば図６に示すようにレ−ザの背後にフォトダイオー
ドを設ける。後面からレ−ザ光の一部を取り出し、フォ
トダイオードによって受信する。光量が変動すると受光
素子によって検知し、駆動電流を反対方向に増減して光
量を一定に保持する。このようなフィードバックによる
駆動は良く知られたことである。[Embodiment (λ ₁ laser + λ ₁ monitor photodiode + λ ₂ photodiode)] The laser diode is provided with a monitoring photodiode in order to provide a stable output against temperature fluctuations. There are many things.
For example, as shown in FIG. 6, a photodiode is provided behind the laser. A part of the laser light is taken out from the rear surface and received by the photodiode. When the light amount changes, it is detected by the light receiving element, and the drive current is increased or decreased in the opposite direction to keep the light amount constant. Driving by such feedback is well known.

【００４５】本発明のモジュールにもこのような光量安
定化のためのフォトダイオードを設けたいものである。
しかしながらそのままではできない。なぜならモニタ用
のフォトダイオードをレ−ザの後ろに置く事によって光
が遮断されて、λ₂ 検出のためのフォトダイオードに光
が入らなくなるからである。図９に従来例に係る受光素
子の構造を示した。上面から光（λ₁ ＋λ₂ ）を入れた
とする。底面にある広いｎ電極のために、全く光が出て
こないようになる。The module of the present invention is also required to be provided with such a photodiode for stabilizing the light quantity.
However, it cannot be done as it is. This is because placing the monitor photodiode behind the laser blocks the light and prevents the light from entering the photodiode for detecting λ ₂ . FIG. 9 shows the structure of a light receiving element according to a conventional example. It is assumed that light (λ ₁ + λ ₂ ) enters from the top surface. Due to the wide n-electrode on the bottom, no light comes out.

【００４６】これは単に構造的なものである。もしもＩ
ｎＰ基板の全面を覆うのではなくて、中央部が開口した
環状のｎ電極とすることによって、光を底面から取り出
せるように思える。しかしそうではない。そのように単
純な問題ではない。従来のモニタ用フォトダイオード
は、１．３μｍにも１．５５μｍにも感度を有する。図
１０に示した通りである。たとえ環状のｎ電極を底面に
形成し、光が透過するようにしたとしても、信号光であ
る１．５５μｍによる光電流と、レ−ザによる１．３μ
ｍの光電流が混ざるから、レ−ザの出力を正しく検出で
きない。また信号光の大部分を吸収してしまうという問
題がある。従来から用いられているフォトダイオードを
電極形状を改変することにより使えるというものではな
い。This is merely structural. What if I
It seems that the light can be extracted from the bottom surface by forming an annular n-electrode having an opening in the center instead of covering the entire surface of the nP substrate. But it is not. It's not that simple. Conventional monitor photodiodes have a sensitivity of 1.3 μm and 1.55 μm. This is as shown in FIG. Even if a ring-shaped n-electrode is formed on the bottom surface to allow light to pass therethrough, the photocurrent due to the signal light of 1.55 μm and the laser current of 1.3 μm
Since the photocurrent of m is mixed, the output of the laser cannot be detected correctly. In addition, there is a problem that most of the signal light is absorbed. The conventionally used photodiode cannot be used by modifying the electrode shape.

【００４７】しかしモニタ用受光素子をレ−ザの後ろに
設けるのが不可能であるわけではない。それには二つの
工夫が必要になる。一つは受光素子のｎ電極を環状にす
ることである。もう一つは受光素子の各層が信号光λ₂
に関して透明であることである。つまり、各層の吸収端
波長が、λ₂ よりも小さくなるようにすれば良い。However, it is not impossible to provide the light receiving element for monitoring after the laser. There are two ways to do that. One is to make the n electrode of the light receiving element annular. The other is that each layer of the light receiving element is a signal light λ ₂
Be transparent about. That is, the absorption edge wavelength of each layer may be smaller than λ ₂ .

【００４８】図１３にそのような受光素子の断面図を示
す。ｎーＩｎＰ基板９２に、ｎーＩｎＰバッファ層９
３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ受光層９４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ窓層９５がエピタキシャル成長されている。窓層９５
と受光層９４の中央部にはｐ型領域（亜鉛拡散領域）９
６が形成される。その上に環状のｐ電極９７が蒸着され
る。環状ｐ電極９７によって囲まれる中央部には入射光
に対して透明の反射防止膜９８を被覆する。ｐ電極９７
の外側には、パッシベーション膜９９を被覆する。さら
にｎ−ＩｎＰ基板９２の裏面に環状のｎ電極１０１を形
成する。中央部は開口になっている。これを反射防止膜
１０２が覆っている。FIG. 13 shows a sectional view of such a light receiving element. The n-InP buffer layer 9 is formed on the n-InP substrate 92.
3, n-InGaAsP absorption layer 94, n-InGaAs
The P window layer 95 is epitaxially grown. Window layer 95
And a p-type region (zinc diffusion region) 9 at the center of the light receiving layer 94.
6 are formed. An annular p-electrode 97 is vapor-deposited thereon. A central portion surrounded by the annular p-electrode 97 is coated with an antireflection film 98 that is transparent to incident light. p electrode 97
A passivation film 99 is coated on the outside of the. Further, an annular n electrode 101 is formed on the back surface of the n-InP substrate 92. The central part is an opening. This is covered with the antireflection film 102.

【００４９】ｎ電極が底面全面を覆うのではなく、外周
部のみを覆う環状になっている。さらに窓層がＩｎＧａ
ＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ）になっている。従来の素
子のように窓層をＩｎＰ（λｇ＝０．９２μｍ）とする
のではない。窓層はその吸収端波長よりも短い波長の光
を遮断する作用がある。これは１．１５μｍよりも長い
波長の光のみを通すためのものである。透過できる光の
波長の下限を引き上げて透過光の波長範囲を狭くしてい
る。１．３μｍも１．５５μｍも通すことができるが、
１．１５μｍ以下のものは遮断する。The n-electrode does not cover the entire bottom surface, but has an annular shape which covers only the outer peripheral portion. In addition, the window layer is InGa
It is AsP (λg = 1.15 μm). The window layer is not made of InP (λg = 0.92 μm) unlike the conventional element. The window layer has a function of blocking light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength. This is for passing only light having a wavelength longer than 1.15 μm. The lower limit of the wavelength of light that can be transmitted is raised to narrow the wavelength range of transmitted light. It can pass 1.3 μm and 1.55 μm,
If it is less than 1.15 μm, it is blocked.

【００５０】もう一つの特徴は、受光層がＩｎＧａＡｓ
（λｇ＝１．６７μｍ）ではなくて、四元混晶のＩｎＧ
ａＡｓＰ（λｇ＝１．４２μｍ）になっている事であ
る。受光層の吸収端波長が１．４２μｍであるから、こ
れより短い１．３μｍを感受できる。しかしこれより長
い１．５５μｍは感受しない。それだけでなく、１．５
５μｍはそのまま無損失で透過してしまう。これは重要
なことである。このようなフォトダイオードを１．３μ
ｍ発光半導体レ−ザの後ろに置く事によって、１．３μ
ｍ光のみを感受し、１．５５μｍをそのまま透過させる
波長選択受光素子とすることができる。１．３μｍは全
て吸収されるから、最終段の受光素子では、１．５５μ
ｍしか入らない。１．３μｍの混在によるクロストーク
の問題は回避できる。Another feature is that the absorption layer is InGaAs.
(Λg = 1.67 μm), not quaternary mixed crystal InG
That is, it is aAsP (λg = 1.42 μm). Since the absorption edge wavelength of the light receiving layer is 1.42 μm, 1.3 μm shorter than this can be sensed. However, it is not sensitive to 1.55 μm longer than this. Not only that, but 1.5
5 μm is transmitted without loss as it is. This is important. Such a photodiode is 1.3μ
1.3μ by placing it behind an m-emitting semiconductor laser
A wavelength selective light receiving element which receives only m light and transmits 1.55 μm as it is can be obtained. Since all 1.3 μm is absorbed, the light receiving element at the final stage is 1.55 μm.
Can only enter m. The problem of crosstalk due to the mixture of 1.3 μm can be avoided.

【００５１】このような波長選択性のあるフォトダイオ
ードは、受光層（吸収層）の吸収端波長を、１．３μｍ
と１．５５μｍの中間の値にする必要がある。従来の三
元混晶ＩｎＧａＡｓでは無理である。これはパラメータ
を一つしか持たない。ＩｎＰ基板との整合性によってパ
ラメータを使ってしまうので、結局λｇ＝１．６７μｍ
のものしかできない。これは１．５５μｍよりも長いの
で、所望の波長選択性を実現する事ができない。四元混
晶Ｉｎ_1-x Ｇａ_xＡｓ_1-y Ｐ_y にすると、ＩｎＰ基板と
の格子整合条件をいれても自由パラメータがなお一つ残
る。そこで自由にバンドギャップを与える事ができる。
この実施例では、λｇ＝１．４２μｍのものを選んでい
る。これは１．３μｍと１．５５μｍの丁度中間値であ
るが、これに限らず１．３μｍより大きく１．５５μｍ
より小さい値であれば良い。In such a photodiode having wavelength selectivity, the absorption edge wavelength of the light receiving layer (absorption layer) is 1.3 μm.
And 1.55 μm. This is not possible with the conventional ternary mixed crystal InGaAs. It has only one parameter. Since the parameter is used depending on the compatibility with the InP substrate, λg = 1.67 μm after all.
I can only do things. Since this is longer than 1.55 μm, the desired wavelength selectivity cannot be realized. When the quaternary mixed crystal In _1-x Ga _x As _1-y P _y is used, one free parameter remains even if the lattice matching condition with the InP substrate is set. So you can give the band gap freely.
In this embodiment, λg = 1.42 μm is selected. This is just an intermediate value between 1.3 μm and 1.55 μm, but it is not limited to this and is larger than 1.3 μm and 1.55 μm.
Any smaller value will do.

【００５２】ＩｎＧａＡｓＰ混晶の組成と、バンドギャ
ップに関しては、例えば、今井哲二他「化合物半導体デ
バイス（Ｉ）」株式会社工業調査会発行１９８４年ｐ５
６，ｐ８７に記載がある。λｇ＝１．４２μｍの場合、
ｘ＝０．３４、ｙ＝０．２４である。つまりＩｎ_0.66Ｇ
ａ_0.34Ａｓ_0.76Ｐ_0.27が具体的な組成である。このよう
にレ−ザ出力をモニタするフォトダイオードの構造自体
新規である。Regarding the composition and band gap of the InGaAsP mixed crystal, for example, Tetsuji Imai et al., "Compound Semiconductor Device (I)", published by Kogyo Kogyokai 1984 p5.
6, p87. When λg = 1.42 μm,
x = 0.34 and y = 0.24. In other words, In _0.66 G
The specific composition is a _0.34 As _0.76 P _0.27 . Thus, the structure of the photodiode for monitoring the laser output is novel.

【００５３】このフォトダイオードを作製するには、次
のようにする。厚さ３５０μｍのＩｎＰ基板に、厚さ
２．５μｍのＩｎＰバッファ層、厚さ４．５μｍのＩｎ
ＧａＡｓＰ（λｇ＝１．４２μｍ）の受光層（吸収
層）、厚さ１．５μｍのＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１
５μｍ）窓層を液相エピタキシャル成長法によって成長
させた。図１４はこのエピタキシャルウエハの透過率の
波長依存性を示すグラフである。横軸は波長、縦軸は透
過率（相対％）である。１．４２μｍを境に、それより
長い波長の光は全て通し、それより短い波長の光は全部
吸収するようになっている。このエピタキシャルウエハ
に、マスクをつけ、マスクを通して亜鉛（Ｚｎ）を熱拡
散し、ｐｎ接合を作製した。さらにフォトリソグラフィ
によって、パッシベーション膜、反射防止膜、環状ｐ電
極、環状ｎ電極などを形成した。こうして図１３に示し
たようなフォトダイオードを得る事ができる。This photodiode is manufactured as follows. 2.5 μm thick InP buffer layer and 4.5 μm thick In layer on a 350 μm thick InP substrate
GaAsP (λg = 1.42 μm) light receiving layer (absorption layer), 1.5 μm thick InGaAsP (λg = 1.1)
5 μm) The window layer was grown by the liquid phase epitaxial growth method. FIG. 14 is a graph showing the wavelength dependence of the transmittance of this epitaxial wafer. The horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents transmittance (relative%). With 1.42 μm as a boundary, all light with a longer wavelength is transmitted and all light with a shorter wavelength is absorbed. A mask was attached to this epitaxial wafer, and zinc (Zn) was thermally diffused through the mask to form a pn junction. Further, a passivation film, an antireflection film, an annular p electrode, an annular n electrode, etc. were formed by photolithography. In this way, the photodiode as shown in FIG. 13 can be obtained.

【００５４】既に説明したように、ｎ電極は、光が通る
ように中央部は広い開口になっており、円環状に形成し
てある。またこの開口部には、１．５５μｍに対する反
射防止膜（ＳｉＯＮ）１０２を形成した。反対側の反射
防止膜９８は、１．３μｍ、１．５５μｍの両方に対し
て反射防止作用がある。１．５５μｍに対する反射防止
膜の存在は、後段に置かれる１．５５μｍ用の受光素子
に入る光量が減衰するのを防ぐのに有用である。As already described, the n-electrode has a wide opening in the center so that light can pass therethrough, and is formed in an annular shape. An antireflection film (SiON) 102 for 1.55 μm was formed in this opening. The antireflection film 98 on the opposite side has an antireflection effect on both 1.3 μm and 1.55 μm. The presence of the antireflection film for 1.55 μm is useful for preventing the amount of light entering the light receiving element for 1.55 μm placed in the subsequent stage from being attenuated.

【００５５】このようなウエハプロセスの後、チップ毎
に分離しパッケージに実装する。こうしてできたフォト
ダイオードに電圧５Ｖを印加し感度特性を測定した。そ
の結果を図１５に示す。横軸が波長、縦軸が感度（Ａ／
Ｗ）である。図１０の従来の物に比べて、感度範囲が狭
くなっている事が分かる。１．２μｍの近傍（Ｓ）で感
度が立ち上がる。１．２μｍ程度以下では感度がない。
これは窓層の吸収による。１．４μｍ程度（Ｕ）におい
て立ち下がる。After such a wafer process, the chips are separated and mounted in a package. A voltage of 5 V was applied to the photodiode thus formed and the sensitivity characteristics were measured. The result is shown in FIG. The horizontal axis is wavelength and the vertical axis is sensitivity (A /
W). It can be seen that the sensitivity range is narrower than that of the conventional one shown in FIG. The sensitivity rises in the vicinity (S) of 1.2 μm. There is no sensitivity below 1.2 μm.
This is due to the absorption of the window layer. It falls at about 1.4 μm (U).

【００５６】これは受光層の吸収端が１．４２μｍだか
らである。感度のある部分は１．２μｍ〜１．４μｍの
極めて狭い範囲になる。つまりこのフォトダイオード
は、１．３μｍには感度があるが、１．５５μｍには感
じないということである。のみならず、１．３μｍは完
全に吸収されてしまう。だから裏面のｎ電極を抜けてで
る光は１．５５μｍだけである。このような狭い範囲だ
けに感受性があるのでこのフォトダイオードをここでは
波長選択性フォトダイオードと呼ぶ。This is because the absorption edge of the absorption layer is 1.42 μm. The sensitive portion is in an extremely narrow range of 1.2 μm to 1.4 μm. That is, this photodiode has a sensitivity at 1.3 μm, but does not feel at 1.55 μm. Not only that, 1.3 μm is completely absorbed. Therefore, the light that passes through the n-electrode on the back surface is only 1.55 μm. This photodiode is called a wavelength selective photodiode here because it is sensitive only to such a narrow range.

【００５７】ここでは液相エピタキシャルによってエピ
タキシャルウエハを作製している。しかしそれに限らな
い。エピタキシャルウエハの製造方法は任意である。ク
ロライドＶＰＥ法やＭＢＥ法によってもエピタキシャル
ウエハを作る事ができる。Here, an epitaxial wafer is manufactured by liquid phase epitaxy. However, it is not limited thereto. The method of manufacturing the epitaxial wafer is arbitrary. An epitaxial wafer can also be produced by the chloride VPE method or the MBE method.

【００５８】このようなフォトダイオードと先述のレ−
ザ及び１．５５μｍ用のフォトダイオードを組み合わせ
て、図１６のような光送受信モジュールを作製できる。
図１６において、光ファイバの出力端から、一直線上に
レンズ７８、１．３μｍレ−ザ７０、１．３μｍ波長選
択フォトダイオード６４、１．５５μｍフォトダイオー
ド８５が順に並んでいる。レ−ザは１．３μｍの信号を
発する。一部背面にでる光は背後のモニタ用フォトダイ
オード６４によって出力が監視される。信号光は前方に
でて集光レンズ７８によって集光され光ファイバに入
る。Such a photodiode and the above-mentioned laser
The optical transceiver module as shown in FIG. 16 can be manufactured by combining the above and a photodiode for 1.55 μm.
In FIG. 16, a lens 78, a 1.3 μm laser 70, a 1.3 μm wavelength selection photodiode 64, and a 1.55 μm photodiode 85 are arranged in a straight line from the output end of the optical fiber. The laser emits a signal of 1.3 μm. The output of the light partially emitted to the back is monitored by the monitor photodiode 64 on the back. The signal light is emitted in the forward direction and is condensed by the condenser lens 78 to enter the optical fiber.

【００５９】光ファイバからでた１．５５μｍ光は、レ
ンズで絞られ、レ−ザ７０、受光素子６４を素通りし、
１．５５μｍフォトダイオード８５に入る。ここで局側
から送られてきた光信号を電気信号に変換する。これ
は、レ−ザによって１．３μｍ信号を送信し、局から送
られた１．３μｍをフォトダイオード８５によって受信
するという点で、図１１、１２と共通する。特別な波長
選択フォトダイオードによってレ−ザ光のモニタもでき
るようにしている。The 1.55 μm light emitted from the optical fiber is narrowed down by a lens, passes through the laser 70 and the light receiving element 64, and
Enter the 1.55 μm photodiode 85. Here, the optical signal sent from the station side is converted into an electric signal. This is common to FIGS. 11 and 12 in that a 1.3 μm signal is transmitted by the laser and the 1.3 μm transmitted from the station is received by the photodiode 85. The laser light can be monitored by a special wavelength selection photodiode.

【００６０】［実施例（レンズ＋レ−ザ＋フォトダイ
オード＋レンズフォトダイオード）図１７には、さらに
１．５５μｍ光を集光させるためのレンズ８０を追加し
たものを示す。このようにすると、ＬＤ７０から、１．
５５μｍフォトダイオードの間が多少離れていても、十
分にフォトダイオード８５に１．５５μｍ光を集光でき
る。光学系の設計がより自由になる。[Embodiment (Lens + Laser + Photodiode + Lens Photodiode)] FIG. 17 shows an additional lens 80 for condensing 1.55 μm light. In this way, from LD 70, 1.
Even if the 55 μm photodiodes are apart from each other, 1.55 μm light can be sufficiently condensed on the photodiode 85. Freedom in optical system design.

【００６１】［実施例（半導体レ−ザ自体のの改
良）］以上に説明した物は何れも、本発明のモジュール
の改良である。さらにモジュールの性能を高めるための
レ−ザ自体の改良に付いて述べる。[Embodiment (improvement of semiconductor laser itself)] Any of the above-mentioned objects is an improvement of the module of the present invention. Furthermore, the improvement of the laser itself for improving the module performance will be described.

【００６２】通常の半導体レ−ザは、低い閾値電流を得
つつ、前端面から効率よく光を発し、後端面にはより少
なく光を発するように前端面と後端面に反射膜が形成さ
れる。これは発振波長に対する反射膜である。もともと
ＩｎＰの屈折率は３．５であって高いので、空気との境
界における反射率も高い。反射膜がなくても空気との間
の反射率は３０％にもなる。それで前端面には反射膜を
形成しない事もある。しかし後端面は８０〜９０％の反
射膜を設けるのが普通である。In a normal semiconductor laser, a reflective film is formed on the front end face and the rear end face so that the front end face emits light efficiently and the rear end face emits less light while obtaining a low threshold current. . This is a reflection film for the oscillation wavelength. Since InP originally has a high refractive index of 3.5, the reflectance at the boundary with air is also high. Even without a reflective film, the reflectance with air is as high as 30%. Therefore, the front end face may not be formed with a reflective film. However, it is usual that the rear end face is provided with a reflection film of 80 to 90%.

【００６３】もしも本発明のモジュールに利用されるべ
き半導体レ−ザにおいても、前端面後端面に反射膜を設
けると、１．５５μｍ光の透過の妨げになる。従来から
用いられる反射膜は波長による反射率の変動が少なく、
全ての波長の光を反射してしまうからである。そのよう
な反射膜を持つ半導体レ−ザを利用すると、最後部にあ
る１．５５μｍ用受光素子に到達する１．５５μｍ光量
が著しく弱くなってしまう。Also in the semiconductor laser to be used in the module of the present invention, if a reflection film is provided on the front end face and the rear end face, the transmission of 1.55 μm light is hindered. Reflective films that have been used in the past have little fluctuation in reflectance with wavelength,
This is because it reflects light of all wavelengths. If a semiconductor laser having such a reflective film is used, the amount of 1.55 μm light reaching the light receiving element for 1.55 μm at the rearmost portion becomes extremely weak.

【００６４】しかし高速長距離の光通信では、光の損失
は少しでも少ない方がよい。さらに１．３μｍを反射す
るということと、１．５５μｍは透過するということは
必ずしも矛盾するものではない。そういうことに気づい
た。本発明者は、レ−ザの両端面に、１．３μｍには所
定の反射率を持ち、１．５５μｍは殆ど透過するような
膜を設けることに思い至った。つまり１．３μｍには反
射膜、１．５５μｍには反射防止膜として機能するよう
な膜を、レ−ザの両端面に設けるのである。そのような
膜が存在するのか？誘電体膜の屈折率、厚みを適当に設
計する事によってそのような膜を製作する事ができると
いう事が分かった。However, in high-speed long-distance optical communication, it is preferable that light loss be as small as possible. Furthermore, the fact that 1.3 μm is reflected and the fact that 1.55 μm is transmitted are not necessarily contradictory. I realized that. The present inventor has come to think of providing a film having a predetermined reflectance at 1.3 μm and almost transmitting at 1.55 μm on both end faces of the laser. That is, a film that functions as a reflection film at 1.3 μm and an antireflection film at 1.55 μm is provided on both end faces of the laser. Is there such a membrane? It was found that such a film can be manufactured by appropriately designing the refractive index and thickness of the dielectric film.

【００６５】このような多層膜は、現在の蒸着法や、Ｃ
ＶＤ法の技術によって作製できる。一例を述べる。レ−
ザの前端面には、チップに付着する側から順に、 ＳｉＯ₂ ：６０６ｎｍ／ａ−Ｓｉ：２４ｎｍ／ＳｉＯ
₂ ：２１７ｎｍ という構成にする。これはプラズマＣＶＤ法によって作
製できる。この膜は、１．３μｍに対しては、３０％の
反射率になり、１．５５μｍに対しては０．５％の低反
射率になる。レ−ザの後端面には、チップ端面に付着す
る側から順に ＳｉＯ₂ ：２２０ｎｍ／ａ−Ｓｉ：５６ｎｍ／ＳｉＯ
₂ ：１０３ｎｍ／ａ−Ｓｉ：８４ｎｍ／ＳｉＯ₂ ：４７
０ｎｍ、 をプラズマＣＶＤ法によって形成する。Such a multilayer film is formed by the current vapor deposition method or C
It can be produced by the VD technique. An example is given. Ray
On the front end face of the z, in order from the side to be attached to the chip, SiO ₂ : 606 nm / a-Si: 24 nm / SiO.
₂ : Set to 217 nm. This can be produced by the plasma CVD method. This film has a reflectance of 30% for 1.3 μm and a low reflectance of 0.5% for 1.55 μm. On the rear end surface of the laser, SiO ₂ : 220 nm / a-Si: 56 nm / SiO in order from the side attached to the chip end surface.
₂ : 103 nm / a-Si: 84 nm / SiO ₂ : 47
0 nm is formed by the plasma CVD method.

【００６６】これは１．３μｍに対しては８０％の反射
率を持ち、１．５５μｍに対しては０．５％の反射率で
ある。これらの膜は本発明のモジュールに使われる半導
体レ−ザの反射膜として最適である。もっとも薄膜の材
料、膜厚などにつては、これ以外にもいくつもの組み合
わせがある。このような多層膜を端面に形成したレ−ザ
を用いる事によって、より安定なＬＤ送信動作、より高
感度の受信動作を実現することができる。This has a reflectance of 80% for 1.3 μm and a reflectance of 0.5% for 1.55 μm. These films are most suitable as the reflective film of the semiconductor laser used in the module of the present invention. However, there are many other combinations of thin film materials and film thicknesses. By using a laser having such a multi-layered film formed on the end surface, a more stable LD transmitting operation and a more sensitive receiving operation can be realized.

【００６７】図１８はそのような半導体レ−ザの中央断
面図である。上面から順に、ｐ電極１１３、ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層１１４、Ｐ−ＩｎＰクラッド層１１５、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１１６、ｎ−ＩｎＰクラッド層１
１７、ｎ−ＩｎＰ基板１１８、ｎ電極１１９よりなる。
もちろん活性層、クラッド層などの両側には埋め込み層
などがあるが、この図には現れない。後端面には、１．
３μｍ反射１．５５μｍ透過膜１２０が設けられる。前
端面には同様に１．３μｍ反射１．５５μｍ透過膜１２
１が形成される。FIG. 18 is a central sectional view of such a semiconductor laser. In order from the top surface, the p-electrode 113 and InGaA
sP cap layer 114, P-InP clad layer 115,
InGaAsP active layer 116, n-InP clad layer 1
17, an n-InP substrate 118, and an n electrode 119.
Of course, there are buried layers on both sides of the active layer and the clad layer, but they do not appear in this figure. For the rear end face, 1.
A 3 μm reflective 1.55 μm transmissive film 120 is provided. Similarly, a 1.3 μm reflective 1.55 μm transparent film 12 is formed on the front end face.
1 is formed.

【００６８】［実施例（箱型パッケージに収納した
物）］本発明の光送受信モジュールを箱型のパッケージ
に実装した実施例を図１９、図２０によって説明する。
コバールの箱型のパッケージに、図１３に示した１．３
μｍ選択受光素子６４と、図１８に示したレ−ザチップ
１２５と、１．５５μｍ受光素子８５を収容した物であ
る。[Embodiment (Item Stored in Box Package)] An embodiment in which the optical transceiver module of the present invention is mounted in a box package will be described with reference to FIGS.
In a Kovar box-shaped package, 1.3 shown in FIG.
This is a product in which the μm selective light receiving element 64, the laser chip 125 shown in FIG. 18, and a 1.55 μm light receiving element 85 are accommodated.

【００６９】パッケージ１２６、キャップ１２７はコバ
ールよりなる。内部にサブマウント１２８が固定され
る。サブマウント１２８には切り欠きや段差があり、部
分的にメタライズがなされている。パッケージには、適
数のピン１３１、１３２、…が設けられる。サブマウン
トの最前にはレンズ１３０が三角形の切り欠き１６４に
固定される。レンズ１３０の後ろには、レ−ザチップ１
２５がメタライズ１２９の上に固定される。さらにその
後に、１．３μｍのみに感じる波長選択性フォトダイオ
ード６４がレ−ザのモニタとしてメタライズ１６６の上
に設けられる。The package 126 and the cap 127 are made of Kovar. The submount 128 is fixed inside. The submount 128 has notches and steps, and is partially metallized. An appropriate number of pins 131, 132, ... Are provided on the package. At the front of the submount, the lens 130 is fixed in the triangular cutout 164. Behind the lens 130 is a laser chip 1
25 is fixed on the metallization 129. After that, a wavelength-selective photodiode 64 sensitive to only 1.3 μm is provided on the metallization 166 as a laser monitor.

【００７０】さらにその後方には、１．５５μｍ受信Ｐ
Ｄ８５がメタライズ１６７の上に固定される。光ファイ
バ１３８が、パッケージの前方の通し穴１３７に固定さ
れる。光ファイバは局側からの１．５５μｍ光を伝送し
てくる。これはレンズ１３０によって集光され半導体レ
−ザ１２５の活性層を通り抜け、モニタＰＤ６４も通り
抜ける。これが最後端の１．５５μｍフォトダイオード
８５によって感受される。Behind that, there is a reception P of 1.55 μm.
D85 is fixed on the metallization 167. An optical fiber 138 is fixed in a through hole 137 in the front of the package. The optical fiber transmits 1.55 μm light from the station side. This is condensed by the lens 130, passes through the active layer of the semiconductor laser 125, and also passes through the monitor PD 64. This is sensed by the rearmost 1.55 μm photodiode 85.

【００７１】一方、レ−ザ１２５から出た１．３μｍ光
は、レンズによって集光され光ファイバに入り、局側へ
と伝送される。レ−ザ光強度はモニタＰＤ６４によって
検知される。On the other hand, the 1.3 μm light emitted from the laser 125 is condensed by the lens, enters the optical fiber, and is transmitted to the office side. The laser light intensity is detected by the monitor PD64.

【００７２】ここでは１．３μｍＬＤとして３００μｍ
×４００μｍのチップを１．３μｍＰＤとして５００μ
ｍ×５００μｍのチップと、１．５５μｍＰＤとして５
００μｍ×５００μｍのチップを用いている。１．３μ
ｍＰＤの受光径は、３００μｍ、１．５５μｍＰＤの受
光径は２００μｍである。サブマウントは窒化アルミ製
である。サブマウントは先述のようにレンズの為の切り
欠き、１．３μｍＬＤ、１．３μｍＰＤ、１．５５μｍ
ＰＤを取り付けるためのメタライズ、溝などを有する。
１．５５μｍが１．３μｍＰＤによって遮られないよう
に、１．３μｍＰＤの受光径（３００μｍ）を、１．５
５μｍＰＤの受光径（２００μｍ）よりも大きくしてい
る。Here, it is assumed that 1.3 μm LD is 300 μm.
500μ with a 400μm chip as 1.3μm PD
m × 500μm chip and 1.55μm PD for 5
A chip of 00 μm × 500 μm is used. 1.3μ
The light receiving diameter of the mPD is 300 μm, and the light receiving diameter of the 1.55 μm PD is 200 μm. The submount is made of aluminum nitride. The submount is a notch for the lens as described above, 1.3 μmLD, 1.3 μmPD, 1.55 μm
It has a metallization for attaching the PD, a groove, and the like.
Set the light receiving diameter (300 μm) of 1.3 μm PD to 1.5 so that 1.55 μm is not blocked by 1.3 μm PD.
It is made larger than the light receiving diameter (200 μm) of 5 μm PD.

【００７３】サブマウント１２８にこれらのチップ１２
５、６４、８５を全て半田付けする。例えばＡｕ−Ｓ
ｎ、Ｓｎ−Ｐｂ半田を用いる。レンズはエポキシ樹脂に
よってサブマウントに接着する。さらにサブマウントを
パッケージの内側に半田によって固定する。次に、各チ
ップの電極パッドと、メタライズあるは、メタライズと
リードピンを、直径３０μｍの金線によってワイヤボン
デイングする。These chips 12 are mounted on the submount 128.
Solder all 5, 64, 85. For example Au-S
n, Sn-Pb solder is used. The lens is attached to the submount with an epoxy resin. Furthermore, the submount is fixed to the inside of the package by soldering. Next, the electrode pad of each chip and the metallization or the metallization and the lead pin are wire-bonded with a gold wire having a diameter of 30 μm.

【００７４】さらに、光ファイバとパッケージの接触部
を少し緩めにしておき、レ−ザチップ１２５を発光させ
る。光ファイバの他端で１．３μｍ光強度を観測し、結
合効率が最適になる位置で光ファイバをエポキシ系の樹
脂によってパッケージに対して固定する。その後、乾燥
した窒素雰囲気でパッケージにキャップをして密封す
る。これは例えばシームシール法による。Further, the contact portion between the optical fiber and the package is slightly loosened, and the laser chip 125 emits light. The optical intensity of 1.3 μm is observed at the other end of the optical fiber, and the optical fiber is fixed to the package with an epoxy resin at a position where the coupling efficiency is optimum. Then, the package is capped and sealed in a dry nitrogen atmosphere. This is based on, for example, the seam seal method.

【００７５】この実施例では、ＬＤチップの後方に、
１．３μｍ選択モニタＰＤを、さらに後方に１．５５μ
ｍＰＤを配置することによって、１．５５μｍ光が、Ｌ
Ｄ、１．３μｍＰＤを透過し、後方の１．５５μｍＰＤ
に到達するようにできる。つまり全ての素子を直線上に
配置できる。In this embodiment, behind the LD chip,
1.3μm selective monitor PD, 1.55μ further behind
By arranging mPD, 1.55 μm light is
D, 1.3 μm PD, 1.55 μm PD behind
Can be reached. That is, all the elements can be arranged on a straight line.

【００７６】その効果を確認するために、１．３μｍＬ
Ｄを発光させ、光ファイバとの結合効率を測定した。レ
−ザの前端面後端面に１．５５μｍ透過膜のない場合と
ほぼ同じ程度の結合パワーを光ファイバに入れる事がで
きた。反対に、光ファイバから１．５５μｍを出射し、
ＰＤによってこれを検知した。ＬＤ、１．３μｍＰＤが
ない場合とほぼ同じ感度を得る事ができた。つまり、Ｐ
ＤとＬＤがそれぞれ独立に動作するという事が確認され
た。To confirm the effect, 1.3 μmL
D was caused to emit light, and the coupling efficiency with the optical fiber was measured. It was possible to put almost the same coupling power into the optical fiber as in the case where the front end face and the rear end face of the laser did not have a 1.55 μm transparent film. On the contrary, it emits 1.55 μm from the optical fiber,
This was detected by PD. It was possible to obtain almost the same sensitivity as when there was no LD or 1.3 μm PD. That is, P
It was confirmed that D and LD operate independently.

【００７７】この実施例の利点を述べる。パッケージが
箱型であるから、プリント基板に容易に実装できる。パ
ッケージの形状を大きくする事によって、パッケージ内
にレ−ザの駆動回路や、フォトダイオードの光電流の増
幅回路なども収容する事ができる。信号処理回路も含め
て全体を小型化することができる。The advantages of this embodiment will be described. Since the package is box-shaped, it can be easily mounted on a printed circuit board. By enlarging the size of the package, it is possible to accommodate the laser drive circuit, the photocurrent amplification circuit of the photodiode, and the like in the package. The entire size including the signal processing circuit can be reduced.

【００７８】以上に述べた全ての実施例において、ＰＤ
とＬＤは独立に動作し、個別に作製され波長分波器によ
って結合された従来のモジュール以上の性能を発揮す
る。本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。パッケージ、レンズ、キャップなどの形状は任
意である。二つの波長の組み合わせについても、例に述
べた、１．３μｍ／１．５５μｍの組み合わせに限らな
い。In all the embodiments described above, PD
And LD operate independently, and perform better than conventional modules that are individually made and combined by a wavelength demultiplexer. The present invention is not limited by these examples. The shape of the package, lens, cap, etc. is arbitrary. The combination of the two wavelengths is not limited to the combination of 1.3 μm / 1.55 μm described in the example.

【００７９】任意の組み合わせに適用できる。例えば、
１．４６μｍ／１．５５μｍ、０．９μｍ／１．３μｍ
などの組み合わせなども有力な候補である。何れにおい
ても、ＬＤの発光領域（λ₁ ）と、ＰＤの感度領域（λ
₂ ）が重ならないようにして、ＬＤの光をＰＤが感受せ
ず、λ₂ がレ−ザを透過するようにすれば本発明のモジ
ュールを作製し得る。光ファイバとレ−ザの結合は、以
上の例で説明した他に、光コネクタ（レセプタクル）を
用いるものであっても良い。It can be applied to any combination. For example,
1.46 μm / 1.55 μm, 0.9 μm / 1.3 μm
Combinations such as are also strong candidates. In each case, the light emitting area of the LD (λ ₁ ) and the sensitivity area of the PD (λ _1
If the light of LD is not sensed by PD and λ ₂ is transmitted through the laser so that ₂ ) does not overlap, the module of the present invention can be manufactured. The optical fiber and the laser may be coupled to each other by using an optical connector (receptacle) in addition to the example described above.

【００８０】[0080]

【発明の効果】本発明は、λ₁ を発光しλ₂ を透過する
レ−ザを光ファイバの出射端面近くに設け、その後方に
λ₂ の光を受信するＰＤを配置する。光は分岐する事な
く、直線上を伝搬する。波長分波器は不要である。従来
３個の主要部品（分波器、ＬＤモジュール、ＰＤモジュ
ール）を必要としていた光送受信モジュールが、わずか
１個の光送受信モジュールによって構成することができ
る。According to the present invention, a laser which emits λ ₁ and transmits λ ₂ is provided near the emission end face of an optical fiber, and a PD for receiving light of λ ₂ is arranged behind it. The light propagates on a straight line without branching. No wavelength demultiplexer is needed. An optical transmitter / receiver module that conventionally required three main parts (a demultiplexer, an LD module, a PD module) can be configured by only one optical transmitter / receiver module.

【００８１】図２１に本発明の光送受信モジュールの使
用形態を略示する。波長分波器がなく、２系統にもなら
ない。小型化でき、部品点数が少なくなる。製造工数も
少ないので低価格化が可能になる。波長分波器がないの
で、波長分波器による損失がない。ファイバの接続点が
ないのでファイバ接続による損失もない。性能の優れた
光送受信モジュールを提供する事ができる。FIG. 21 schematically shows a usage pattern of the optical transceiver module of the present invention. There is no wavelength demultiplexer and there are no two systems. The size can be reduced and the number of parts can be reduced. Since the number of manufacturing processes is small, it is possible to reduce the price. Since there is no wavelength demultiplexer, there is no loss due to the wavelength demultiplexer. Since there is no fiber connection point, there is no loss due to fiber connection. It is possible to provide an optical transceiver module with excellent performance.

【００８２】以上に述べたものは、二つの波長の光のみ
を利用する光通信系であって、発光素子、受光素子を一
直線上に配置して波長分波器を省いたものである。しか
し本発明の線形構造はより多くの波長λ₁ ＜λ₂ ＜λ₃
…＜λ_n のものにも適用できる。λ₁ を発する半導体レ
−ザ、λ₂ 、λ₂ 、λ₃ 、…、λ_n を選択的に受光する
受光素子をこの順に一直線上に並べて配置して、λ_j の
光はレ−ザと、λ_j-1までの受光素子によって吸収され
ず、λ_j のフォトダイオードによって初めて吸収され感
知されるようにする。つまりフォトダイオードの感度領
域を極めて狭くして、選択性を与える。The above-mentioned is an optical communication system utilizing only light of two wavelengths, in which the light emitting element and the light receiving element are arranged in a straight line and the wavelength demultiplexer is omitted. However, the linear structure of the present invention allows more wavelengths λ ₁ <λ ₂ <λ ₃
… It can be applied to the case of λ _n . The semiconductor laser emitting λ ₁ and the light receiving elements selectively receiving λ ₂ , λ ₂ , λ ₃ , ..., λ _n are arranged in this order in a straight line, and the light of λ _{j is used as} a laser. , Λ _j-1 are not absorbed by the light receiving elements, and are first absorbed and sensed by the photodiode of λ _j . That is, the sensitivity region of the photodiode is extremely narrowed to give selectivity.

【００８３】光ファイバから送られたλ₂ 〜λ_n の信号
をそれぞれの専用のフォトダイオードによって検出する
ようにできる。ｎ個の波長の異なる光を分離し統合する
ためにはすくなくともｎ−１個の波長分波器が必要であ
る。しかも波長分波器は１：（ｎー１）のような複数波
長の分離を完全に行うことはできないから、信号の混合
を完全に防ぐのは難しい。本発明は半導体の吸収端によ
る波長選択性を利用するから、波長分波器のような不完
全分離、混信の問題を解決できる。The signals of λ ₂ to λ _n sent from the optical fiber can be detected by respective dedicated photodiodes. At least n-1 wavelength demultiplexers are needed to separate and combine n different wavelengths of light. Moreover, since the wavelength demultiplexer cannot completely separate a plurality of wavelengths such as 1: (n-1), it is difficult to completely prevent signal mixing. Since the present invention utilizes the wavelength selectivity due to the absorption edge of the semiconductor, it is possible to solve the problems of incomplete separation and interference such as in a wavelength demultiplexer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】波長多重双方向光通信を説明する概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating wavelength division multiplexing bidirectional optical communication.

【図２】光ファイバまたは光導波路を用いた波長分波器
であって同方向の２入力から異なる波長λ₁ 、λ₂ を入
れると２出力の内の一つからλ₁ ＋λ₂ が出力される事
を示す概略構成図。[FIG. 2] A wavelength demultiplexer using an optical fiber or an optical waveguide. When two wavelengths λ ₁ and λ ₂ are input from two inputs in the same direction, λ ₁ + λ ₂ is output from one of the two outputs. FIG.

【図３】光ファイバまたは光導波路を用いた波長分波器
であって対向する２入力から異なる波長λ₁ 、λ₂ を入
れると他の端部からλ₂ が出力され、λ₂ の入力端にλ
₁ が出力されることを示す概略構成図。FIG. 3 is a wavelength demultiplexer using an optical fiber or an optical waveguide, and when different wavelengths λ ₁ and λ ₂ are input from two opposing inputs, λ ₂ is output from the other end, and λ ₂ is input. To λ
_The schematic block diagram which shows that ₁ is output.

【図４】ガラスブロックを使った波長分波器の構成図。FIG. 4 is a block diagram of a wavelength demultiplexer using a glass block.

【図５】従来例に係る、光加入者系通信において、加入
者側の光送受信モジュールの構成例図。FIG. 5 is a structural example diagram of an optical transceiver module on the subscriber side in optical subscriber communication according to a conventional example.

【図６】従来例に係る半導体発光素子モジュールの断面
図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device module according to a conventional example.

【図７】従来例に係るＬＤチップの中央縦断面図。FIG. 7 is a central longitudinal sectional view of an LD chip according to a conventional example.

【図８】従来例に係る半導体受光素子モジュールの縦断
面図。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor light receiving element module according to a conventional example.

【図９】従来例に係るフォトダイオードチップの縦断面
図。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a photodiode chip according to a conventional example.

【図１０】従来例に係るフォトダイオードチップの波長
感度特性グラフ。FIG. 10 is a wavelength sensitivity characteristic graph of a photodiode chip according to a conventional example.

【図１１】光ファイバ、λ₁ 用半導体レ−ザ、λ₂ 用受
光素子を一直線上に並べてなる本発明の第１実施例に係
る光送受信モジュールの概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an optical transmission / reception module according to the first embodiment of the present invention in which an optical fiber, a λ ₁ semiconductor laser, and a λ ₂ light receiving element are arranged in a straight line.

【図１２】光ファイバ、集光レンズ、λ₁ 用半導体レ−
ザ、λ₂ 用受光素子を一直線上に並べてなる本発明の第
２実施例に係る光送受信モジュールの概略構成図。FIG. 12: Optical fiber, condenser lens, semiconductor laser for λ ₁
The schematic configuration diagram of an optical transmitter / receiver module according to a second embodiment of the present invention in which the light receiving elements for λ ₂ are arranged in a straight line.

【図１３】本発明の光送受信モジュールにおいて、半導
体レ−ザの後背部に設けられ１．５５μｍを通しつつ、
１．３μｍ用半導体レ−ザの光量をモニタするために用
いる波長選択フォトダイオードチップの概略断面図。FIG. 13 is a view showing an optical transmitter / receiver module of the present invention, which is provided at the rear part of a semiconductor laser and passes 1.55 μm,
FIG. 3 is a schematic sectional view of a wavelength selection photodiode chip used for monitoring the light quantity of a 1.3 μm semiconductor laser.

【図１４】本発明において、１．５５μｍを透過し、
１．３μｍ発光半導体レ−ザの出力をモニタするフォト
ダイオードを作製する際の出発材料となるエピタキシャ
ルウエハの波長透過率特性グラフ。FIG. 14 is a graph showing the transmission of 1.55 μm in the present invention,
3 is a wavelength transmittance characteristic graph of an epitaxial wafer which is a starting material when a photodiode for monitoring the output of a 1.3 μm light emitting semiconductor laser is manufactured.

【図１５】本発明において用いる、１．３μｍ選択性フ
ォトダイオードの波長感度特性グラフ。FIG. 15 is a wavelength sensitivity characteristic graph of a 1.3 μm selective photodiode used in the present invention.

【図１６】光ファイバ、集光レンズ、λ₁ 用半導体レ−
ザ、λ₁ 用受光素子、λ₂ 用受光素子を一直線上に並べ
てなる本発明の第３の実施例に係る光送受信モジュール
の概略構成図。FIG. 16: Optical fiber, condenser lens, semiconductor laser for λ ₁
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical transmitter / receiver module according to a third embodiment of the present invention in which the λ ₁ light receiving element and the λ ₂ light receiving element are arranged in a straight line.

【図１７】光ファイバ、集光レンズ、λ₁ 用半導体レ−
ザ、λ₁ 用受光素子、集光レンズ、λ₂ 用受光素子を一
直線上に並べてなる本発明の第４の実施例に係る光送受
信モジュールの概略構成図。FIG. 17: Optical fiber, condenser lens, semiconductor laser for λ ₁
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical transceiver module according to a fourth embodiment of the present invention in which a light receiving element for λ ₁ , a condenser lens, and a light receiving element for λ ₂ are arranged in a straight line.

【図１８】本発明において用いる１．３μｍ半導体レ−
ザの中央縦断面図。FIG. 18 is a 1.3 μm semiconductor laser used in the present invention.
The central longitudinal section of the Z.

【図１９】光ファイバ、集光レンズ、λ₁ 用半導体レ−
ザ、λ₁ 用受光素子、λ₂ 用受光素子を一直線上に並べ
て箱型パッケージに収納してなる本発明の第６の実施例
に係る光送受信モジュールの横断平面図。FIG. 19 is an optical fiber, a condenser lens, and a semiconductor laser for λ ₁ .
The cross-sectional plan view of an optical transceiver module according to a sixth embodiment of the present invention in which the light receiving element for λ ₁ and the light receiving element for λ ₂ are aligned and housed in a box package.

【図２０】光ファイバ、集光レンズ、λ₁ 用半導体レ−
ザ、λ₁ 用受光素子、λ₂ 用受光素子を一直線上に並べ
て箱型パッケージに収納してなる本発明の第６の実施例
に係る光送受信モジュールの縦断側面図。FIG. 20: Optical fiber, condenser lens, semiconductor laser for λ ₁
The vertical side view of an optical transceiver module according to a sixth embodiment of the present invention in which the light receiving element for λ ₁ and the light receiving element for λ ₂ are aligned and housed in a box package.

【図２１】本発明の光送受信モジュールを用いた加入者
側の構成略図。FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a subscriber side using the optical transceiver module of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光ファイバ ２ 波長分波器 ３ 光ファイバ ４ 波長分波器 ５ 光ファイバ ８ 光ファイバ ９ 光ファイバ １０ 近接部 １３ ガラスブロック １４ ガラスブロック １５ 多層膜ミラー １６ 光ファイバ １７ 光コネクタ １８ 光ファイバ ２１ 光ファイバＷＤＭ ２２ 光コネクタ ２３ 光コネクタ ２５ 半導体レ−ザモジュール ２７ 受光素子モジュール ２８ 半導体レ−ザモジュール ２９ 半導体レ−ザチップ ３０ フォトダイオードチップ ３１ ポール ３２ ヘッダ ３３ リードピン ３４ キャップ ３５ 通し穴 ３６ レンズホルダ− ３７ レンズ ３８ ハウジング ３９ フェルール ４０ 光ファイバ ４１ 受光素子チップ ４２ ヘッダ ４３ リードピン ４４ キャップ ４５ 開口 ４６ レンズホルダ− ４７ レンズ ４８ ハウジング ４９ フェルール ５０ 光ファイバ ５２ ｎ−ＩｎＰ基板 ５３ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ５４ ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層 ５５ ｎ−ＩｎＰ窓層 ５６ 亜鉛拡散層 ５７ ｐ電極 ５８ 反射防止膜 ５９ パッシベーション膜 ６０ 入射光 ６２ 光ファイバ ６３ コア ６４ 波長選択性フォトダイオード ７１ 半導体レ−ザ基板 ７２ レ−ザ活性層 ７４ ｎ−電極 ７５ ｐ−電極 ７８ 集光レンズ ７９ 集光レンズ ８０ 集光レンズ 1 optical fiber 2 wavelength demultiplexer 3 optical fiber 4 wavelength demultiplexer 5 optical fiber 8 optical fiber 9 optical fiber 10 proximity part 13 glass block 14 glass block 15 multi-layer film mirror 16 optical fiber 17 optical connector 18 optical fiber 21 optical fiber WDM 22 Optical connector 23 Optical connector 25 Semiconductor laser module 27 Light receiving element module 28 Semiconductor laser module 29 Semiconductor laser chip 30 Photodiode chip 31 Pole 32 Header 33 Lead pin 34 Cap 35 Through hole 36 Lens holder-37 Lens 38 Housing 39 Ferrule 40 Optical fiber 41 Light receiving element chip 42 Header 43 Lead pin 44 Cap 45 Opening 46 Lens holder-47 Lens 48 Housing 49 Ferrule 50 Optical fiber Ivar 52 n-InP substrate 53 n-InP buffer layer 54 n-InGaAs light receiving layer 55 n-InP window layer 56 Zinc diffusion layer 57 p electrode 58 antireflection film 59 passivation film 60 incident light 62 optical fiber 63 core 64 wavelength selectivity Photodiode 71 Semiconductor laser substrate 72 Laser active layer 74 n-electrode 75 p-electrode 78 Condensing lens 79 Condensing lens 80 Condensing lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤村 康 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号住 友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 中西 裕美 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号住 友電気工業株式会社大阪製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Fujimura 1-3-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. (72) Inventor Hiromi Nakanishi Shimaya, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture 1 to 1-3 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数の波長の光による双方向通信を行う
ために用いる光送受信モジュールにおいて、送信する波
長帯λ₁ （第１の波長帯）で発光する半導体レ−ザと、
それより長い波長帯λ₂ （第２の波長帯）の受信すべき
波長帯に感度を有するフォトダイオードとよりなり、前
記半導体レ−ザの発光層の基礎吸収端のバンドギャップ
エネルギーＥｇ₁ が、前記フォトダイオードを構成する
受光層のバンドギャップエネルギーＥｇ₂ より大きく、
かつ前記半導体レ−ザが受信すべき光の進行方向に向か
って手前側にあり、さらにその後方に前記フォトダイオ
ードが配置されており、光ファイバから出た第２の波長
帯λ₂ の光がレ−ザの発光層をほぼ無損失で透過して後
方のλ₂ 用のフォトダイオードに到達し、半導体レ−ザ
のλ₁ の光が、後方のフォトダイオードには入射しない
ようにしてあることを特徴とする光送受信モジュール。1. A semiconductor laser that emits light in a wavelength band λ ₁ (first wavelength band) for transmission in an optical transceiver module used for bidirectional communication using light of a plurality of wavelengths,
The photodiode is sensitive to the wavelength band λ ₂ (second wavelength band) longer than that, and the bandgap energy Eg ₁ of the basic absorption edge of the light emitting layer of the semiconductor laser is Greater than the bandgap energy Eg ₂ of the light-receiving layer forming the photodiode,
Further, the semiconductor laser is located on the front side in the traveling direction of the light to be received, and further, the photodiode is arranged behind it, so that the light of the second wavelength band λ ₂ emitted from the optical fiber is It is designed so that it transmits through the light emitting layer of the laser almost losslessly and reaches the photodiode for λ ₂ in the rear, and the light of λ ₁ of the semiconductor laser does not enter the photodiode in the rear. An optical transceiver module characterized by. 【請求項２】 光ファイバと、結像系をなすレンズと、
上記半導体レ−ザと、上記フォトダイオードをこの順に
直線上に配置してなることを特徴とする請求項１に記載
の光送受信モジュール。2. An optical fiber and a lens forming an imaging system,
2. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the semiconductor laser and the photodiode are arranged in this order on a straight line. 【請求項３】 光ファイバと、結像系をなすレンズと、
上記半導体レ−ザと、上記フォトダイオードをこの順に
直線上に配置してなるモジュールと、光ファイバの先端
を支持し前記モジュールと脱着できるレセプタクルを含
むことを特徴とする請求項２に記載の光送受信モジュー
ル。3. An optical fiber and a lens forming an image forming system,
3. The light according to claim 2, further comprising: a module in which the semiconductor laser and the photodiode are arranged in a straight line in this order, and a receptacle that supports a tip of an optical fiber and can be attached to and detached from the module. Transmit / receive module. 【請求項４】 半導体レ−ザの後方にあってλ₂ を感受
するフォトダイオードの前方に、電極を環状とし受光層
の吸収端波長をλ₂ より短くしてあり第１の波長帯λ₁
に感度を有し第２の波長帯λ₂ を透過させるフォトダイ
オードをレ−ザのモニタ用フォトダイオードとして配置
したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記
載の光送受信モジュール。4. A first wavelength band λ ₁ having a ring-shaped electrode in front of a photodiode for sensing λ ₂ behind the semiconductor laser and having an absorption edge wavelength of the light-receiving layer shorter than λ _2.
4. The optical transceiver module according to any one of claims 1 to 3, wherein a photodiode having high sensitivity to light and transmitting the second wavelength band [lambda] ₂ is arranged as a laser monitoring photodiode. . 【請求項５】 送信用半導体レ−ザが１．３μｍ帯で発
光し、受信用フォトダイオードが１．５５μｍ帯に感度
を有することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか
に記載の光送受信モジュール。5. The semiconductor laser for transmission emits light in the 1.3 μm band, and the photodiode for reception has sensitivity in the 1.55 μm band. Optical transceiver module. 【請求項６】 半導体レ−ザがＩｎＰを基板として、Ｉ
ｎＧａＡｓＰを発光層として１．３μｍ帯の光を発し、
その前面、後面ともに１．３μｍ帯に対しては所定の反
射率を有し、１．５５μｍ帯の光に対しては反射防止と
なる膜が形成されていることを特徴とする請求項５に記
載の光送受信モジュール。6. A semiconductor laser using InP as a substrate, I
emits light of 1.3 μm band using nGaAsP as a light emitting layer,
The front surface and the rear surface both have a predetermined reflectance for the 1.3 μm band, and a film for preventing reflection of light in the 1.55 μm band is formed. The optical transceiver module described. 【請求項７】 上記半導体レ−ザの両端面に形成された
膜において、前面膜は、ＬＤチップ側から順に、ＳｉＯ
₂ ：６０６ｎｍ／ａ−Ｓｉ：２４ｎｍ／ＳｉＯ₂ ：２１
７ｎｍの層を形成することによって、１．３μｍに対し
て従来通りの略３０％の反射率を、１．５５μｍに関し
ては１％以下の低反射率を持つものとし、後面膜は、Ｌ
Ｄチップ側から順に、ＳｉＯ₂ ：２２０ｎｍ／ａ−Ｓ
ｉ：５６ｎｍ／ＳｉＯ₂ ：１０３ｎｍ／ａ−Ｓｉ：８４
ｎｍ／ＳｉＯ₂ ：４７０ｎｍを形成する事によって、
１．３μｍに対して略８０％の反射率を、１．５５μｍ
に対しては１％以下の低反射率を持つようにしたことを
特徴とする請求項６に記載の光送受信モジュール。7. The film formed on both end surfaces of the semiconductor laser, wherein the front surface film is formed of SiO 2 in order from the LD chip side.
_{2: 606nm / a-Si:} 24nm / SiO 2: 21
By forming a 7 nm layer, the conventional reflectance of about 30% with respect to 1.3 μm and the low reflectance of 1% or less with respect to 1.55 μm are obtained, and the rear surface film is L
In order from the D chip side, SiO ₂ : 220 nm / a-S
i: 56 nm / SiO ₂ : 103 nm / a-Si: 84
nm / SiO ₂ : 470 nm
About 80% reflectance for 1.3 μm, 1.55 μm
The optical transceiver module according to claim 6, wherein the optical transceiver module has a low reflectance of 1% or less. 【請求項８】 受信用フォトダイオードがＩｎＰを基板
とし、ＩｎＧａＡｓを受光層とする事を特徴とする請求
項５、６、７の何れかに記載の光送受信モジュール。8. The optical transceiver module according to claim 5, wherein the receiving photodiode has InP as a substrate and InGaAs as a light receiving layer. 【請求項９】 モニタ用フォトダイオードチップが、Ｉ
ｎＰ基板の上にＩｎＰバッファ層、ＩｎＧａＡｓＰ（λ
ｇ＝１．４２μｍ）受光層、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝
１．１５μｍ）窓層もしくはＩｎＰ（λｇ＝０．９２μ
ｍ）窓層からなり、ｐ電極、ｎ電極が光の透過を妨げな
いように中心部を除いた部分に形成されている事を特徴
とする請求項５、６、７、８の何れかに記載の光送受信
モジュール。9. A photodiode chip for monitoring is I
InP buffer layer, InGaAsP (λ
g = 1.42 μm) light-receiving layer, InGaAsP (λg =
1.15 μm) window layer or InP (λg = 0.92μ)
m) A window layer, wherein the p-electrode and the n-electrode are formed in a portion excluding the central portion so as not to hinder the transmission of light. The optical transceiver module described. 【請求項１０】 光ファイバと、集光レンズと、１．３
μｍＬＤチップと、１．３μｍ帯選択モニタＰＤと、
１．５５μｍ受信用ＰＤチップとがこの順にサブマウン
ト上に固定され、さらに全体が金属製の箱型パッケージ
に収納され、金属製のキャップによって気密封止された
ことを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュー
ル。10. An optical fiber, a condenser lens, and 1.3.
μmLD chip, 1.3 μm band selection monitor PD,
The 1.55 μm receiving PD chip is fixed on the submount in this order, and the whole is further housed in a metal box package and hermetically sealed by a metal cap. The optical transceiver module described. 【請求項１１】 複数の波長の光（λ₁ ＜λ₂ ＜…＜λ
ｎ）による双方向通信を行うために用いる光送受信モジ
ュールにおいて、第１の波長帯λ₁ で発光する半導体レ
−ザと、それより長い第２波長帯λ₂ を感受するλ₂ フ
ォトダイオード、第３波長帯λ₃ を感受するλ₃ フォト
ダイオード、…、第ｎ波長帯λ_n を感受するλ_n フォト
ダイオードとがこの順で一直線上にならんでおり、前記
半導体レ−ザの発光層の基礎吸収端のバンドギャップエ
ネルギーＥｇ₁ が、前記λ₂ フォトダイオードの受光層
のバンドギャップエネルギーＥｇ₂ より大きく、各フォ
トダイオードは環状のｐ電極、ｎ電極を持ち光が面に直
角な方向にチップを透過できるようにしてあり、λ_j の
光を受信すべきフォトダイオードの受光層の吸収端波長
はλ_j+1 よりも短く、光ファイバはλ₂ 、λ₃ 、…λ_n
の光を伝送して出射し、光ファイバから出た第ｊ番目
（ｊ＝２〜ｎ）の波長帯λ_j の光がレ−ザの発光層と、
λ₂ フォトダイオード、…、λ_j-1 のフォトダイオード
をほぼ無損失で透過して第ｊ番目のλ_j フォトダイオー
ドに到達してこれによって吸収され感受されるようにし
てあることを特徴とする光送受信モジュール。11. Light of a plurality of wavelengths (λ ₁ <λ ₂ <... <λ
In the optical transceiver module used for bidirectional communication according to n), a semiconductor laser that emits light in the _first wavelength band λ ₁ and a λ ₂ photodiode that senses a second wavelength band λ ₂ longer than that, 3 waveband lambda ₃ lambda ₃ photodiode that senses a, ..., and lambda _n photodiode which senses a first n waveband lambda _n are aligned in a straight line in this order, said semiconductor laser - basis the light-emitting layer The bandgap energy Eg ₁ at the absorption edge is larger than the bandgap energy Eg ₂ of the light receiving layer of the λ ₂ photodiode, and each photodiode has an annular p electrode and n electrode, and the chip is mounted in the direction in which light is perpendicular to the surface. Yes allowed to be transmitted, lambda absorption edge wavelength of a light-receiving layer of the photodiode to receive the light of _j is shorter than lambda _{j + 1,} the optical fiber is _{λ 2, λ 3, ... λ} n
Light of the j-th (j = 2 to n) wavelength band λ _j emitted from the optical fiber is transmitted to and emitted from the laser light emitting layer.
lambda ₂ photodiodes, ..., characterized in that it is absorbed by this to reach the passes through with almost no loss lambda _j-1 of the photodiode j th lambda _j photodiodes are to be perceived Optical transceiver module.