專利名稱：光接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括安裝在ー個(gè)基底上的波導(dǎo)和光電ニ極管的光接收器，以使光電ニ極管接收通過(guò)波導(dǎo)傳播的光信號(hào)。
背景技術(shù)：
作為接收用于相干光通信等的正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)的裝置，由集成有光電ニ極管的混合光波導(dǎo)組成的集成波導(dǎo)光接收器在尺寸縮減和裝配成本降低方面前景廣闊?；旌瞎獠▽?dǎo)將相位調(diào)制光信號(hào)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)。多模干涉(MMI)波導(dǎo)等通常作為混合光波導(dǎo)使用。形成在基底上的波導(dǎo)和光電ニ極管例如使用對(duì)接結(jié)構(gòu)(butt joint structure)彼此耦接。在對(duì)接結(jié)構(gòu)中，通過(guò)波導(dǎo)的光信號(hào)直接進(jìn)入光電ニ極管的吸收層。因此，即使在光信號(hào)的傳播方向上縮減了光電ニ極管的尺寸，仍然能維持高的光吸收效率。另ー方面，在對(duì)接結(jié)構(gòu)中，大部分入射光從光電ニ極管的光入射端(輸入端)在幾微米長(zhǎng)的非常窄的區(qū)域內(nèi)被吸收。因此，光載流子密度易于在光入射端附近増大。如果入射光的強(qiáng)度很高，光載流子易于在光電ニ極管的吸收層中累積。由于累積的光載流子所產(chǎn)生的電場(chǎng)使外加電場(chǎng)強(qiáng)度降低，因此，光電ニ極管的工作帶寬變窄。已經(jīng)提出這樣的技術(shù)使用設(shè)置在輸入波導(dǎo)和光電ニ極管之間的麗I波導(dǎo)，以在光強(qiáng)度分布的寬度方向上降低峰值。如果單模光信號(hào)進(jìn)入MMI波導(dǎo)，兩個(gè)或多個(gè)峰值會(huì)出現(xiàn)在麗I波導(dǎo)的光發(fā)射端(輸出端)處的光強(qiáng)度分布中。因此，每個(gè)峰值的光強(qiáng)度降低。因此，由入射光導(dǎo)致的光載流子密度的局部升高能被抑制。已有的使用錐形波導(dǎo)將通過(guò)單模光信號(hào)波導(dǎo)傳播的光信號(hào)被錐形波導(dǎo)均分到兩個(gè)或更多個(gè)輸出端的光波導(dǎo)器件通常也被認(rèn)為是具有與MMI波導(dǎo)相同功能的光波導(dǎo)裝置?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)I.公開(kāi)號(hào)為2001-127333的日本公開(kāi)專利2.公開(kāi)號(hào)為2002-243961的日本公開(kāi)專利3. K. Hyun等,“用于高功率的多模干涉儀饋入InGaAs波導(dǎo)光電ニ極管(MultimodeInterferometer-Fed InGaAs Waveguide Photodiode for High Power Detection)，', Jpn.J. AppI. Phys. Vol. 47，No. 11，(2008) pp. 8426-8429

發(fā)明內(nèi)容
如果MMI波導(dǎo)設(shè)置在輸入波導(dǎo)和光電ニ極管之間，在光發(fā)射端會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)峰值。峰值之間的光強(qiáng)度顯著地低于峰值強(qiáng)度。這導(dǎo)致光電ニ極管的光吸收層在寬度方向上的光載流子密度分布發(fā)生改變。如果入射光通過(guò)光電ニ極管傳播，則寬度方向上的光強(qiáng)度分布可以改變，在一些情況下，光強(qiáng)度的變化増大。因此，隨著入射光強(qiáng)度的増加，光載流子密度可能局部増大。越來(lái)越期望有一種技術(shù)即使入射光的強(qiáng)度不斷増大，也能抑制峰值光強(qiáng)度的上升。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方案，ー種光接收器，包括輸入波導(dǎo)，形成于基底上；光電ニ極管，形成于所述基底上；以及錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和所述光電ニ極管之間，并且 隨著所述錐形波導(dǎo)從與所述輸入波導(dǎo)相連的輸入端向與所述光電ニ極管相連的輸出端延イ申，所述錐形波導(dǎo)的寬度増加，其中，所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角配置為當(dāng)從所述輸入波導(dǎo)接收光信號(hào)時(shí)使高階模激活，以及所述光電ニ極管具有恒定的寬度或隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的輸出端延伸出去時(shí)，所述光電ニ極管的寬度增加，所述光電ニ極管的半發(fā)散角等于或小于所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方案，ー種光接收器，包括輸入波導(dǎo)，形成于基底上；光電ニ極管，形成于所述基底上；以及錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和所述光電ニ極管之間，并且隨著所述錐形波導(dǎo)從與所述輸入波導(dǎo)相連的輸入端向與所述光電ニ極管相連的輸出端延イ申，所述錐形波導(dǎo)的寬度増加，其中，所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角Θ在以下范圍內(nèi)Θ 彡-O. 08ffo2+2. 37ffo-ll. 5，以及Θ く -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145,其中，ffo[ym]表示所述錐形波導(dǎo)在所述錐形波導(dǎo)與所述光電ニ極管間的接合處的寬度，并且Θ [° ]表示所述半發(fā)散角，以及所述光電ニ極管在與所述錐形波導(dǎo)的接合處的寬度等于或大于所述錐形波導(dǎo)在輸出端的寬度，隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的所述輸出端延伸出去，所述光電ニ極管的寬度增加，并且具有以下范圍內(nèi)的半發(fā)散角9pd:O 彡 Θ pd 彡-O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145。根據(jù)本發(fā)明的再ー個(gè)方案，ー種光接收器，包括混合波導(dǎo)，形成于基底上，具有兩個(gè)輸入端ロ，每個(gè)所述輸入端ロ設(shè)計(jì)成接收相移鍵控光信號(hào)或本地振蕩器光，并且具有兩個(gè)或多個(gè)輸出端ロ，每個(gè)所述輸出端ロ設(shè)計(jì)成發(fā)射通過(guò)轉(zhuǎn)換所述相移鍵控光信號(hào)所生成的強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)，兩個(gè)或多個(gè)輸入波導(dǎo)，形成于所述基底上，每個(gè)所述輸入波導(dǎo)連接所述混合波導(dǎo)的多個(gè)輸出端口中的ー個(gè)，多個(gè)光電ニ極管，形成于所述基底上，每個(gè)所述光電ニ極管耦接至所述多個(gè)輸入波導(dǎo)中的ー個(gè)，以及
多個(gè)錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和相關(guān)的光電ニ極管之間，其中，每個(gè)所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角配置為當(dāng)從相關(guān)所述輸入波導(dǎo)接收光信號(hào)時(shí)使高階模激活，以及每個(gè)所述光電ニ極管具有恒定的寬度或隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的輸出端延伸出去，所述光電ニ極管的寬度增加，所述光電ニ極管的半發(fā)散角等于或小于所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角。通過(guò)權(quán)利要求中特別指出的元件及其組合會(huì)實(shí)現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
可以理解的是，如權(quán)利要求所述，上述概括的描述和以下詳細(xì)的描述都是示例性的和解釋性質(zhì)的，并不限制本發(fā)明。


圖I是根據(jù)實(shí)施例I的光接收器的俯視圖，并且圖IB是沿著圖IA給出的點(diǎn)劃線1B-1B的橫截面圖。圖2A、2B以及2C是分別沿著圖IA給出的點(diǎn)劃線2A_2A、2B_2B以及2C-2C的橫截面圖。圖3A是根據(jù)對(duì)照例的光接收器的局部俯視圖，圖3B是根據(jù)實(shí)施例I的光接收器的局部俯視圖，并且圖3C和3D分別是根據(jù)實(shí)施例I的改型I和2的光接收器的局部俯視圖。圖4是示出圖3A和3B給出的光接收器的麗I波導(dǎo)和錐形波導(dǎo)的光發(fā)射端的寬度方向上的光強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果的曲線圖。圖5A是示出圖3A和3B示出的光接收器中的光電ニ極管在傳播方向上的最大峰值強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果的曲線圖，并且圖5B是示出圖3B、3C以及3D示出的光接收器中的光電ニ極管在傳播方向上的最大峰值強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果的曲線圖。圖6是示出錐形波導(dǎo)的光發(fā)射端的寬度與半發(fā)散角之間優(yōu)選的關(guān)系的曲線圖。圖7是描述錐形波導(dǎo)的光發(fā)射端的寬度與錐形波導(dǎo)的光入射端的半寬度的増量之間優(yōu)選的關(guān)系的曲線圖。圖8是根據(jù)實(shí)施例2的光接收器的局部俯視圖。圖9是根據(jù)實(shí)施例3的相干光接收器的俯視圖。圖10是根據(jù)實(shí)施例4的相干光接收器模塊的俯視圖。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施例I]圖IA是根據(jù)實(shí)施例I的光接收器的俯視圖。輸入波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22形成于半絕緣基底30上。使用半絕緣基底30的目的在于減少寄生電容。輸入波導(dǎo)20是允許例如波長(zhǎng)為I. 55 μ m的光傳播的單模光波導(dǎo)。錐形波導(dǎo)21連接輸入波導(dǎo)20和光電ニ極管22。隨著錐形波導(dǎo)21從連接至輸入波導(dǎo)20的輸入端向連接至光電ニ極管22的輸出端延伸時(shí)，錐形波導(dǎo)21的寬度增加。錐形波導(dǎo)21的輸入端的寬度大于輸入波導(dǎo)20的寬度。錐形波導(dǎo)21在其輸出端的寬度等于光電ニ極管22在其輸入端的寬度。隨著光電ニ極管22從錐形波導(dǎo)21的光發(fā)射端延伸出去，光電ニ極管22的寬度增カロ。光電ニ極管22的發(fā)散角(spread angle)等于錐形波導(dǎo)21的發(fā)散角。半絕緣埋入半導(dǎo)體層35形成在輸入波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22的兩側(cè)。在光電ニ極管22的側(cè)面，移除埋入半導(dǎo)體層35以便暴露η型包覆層(claddinglayer)31。在光電ニ極管22的后部(在圖IA的右邊部分中)，移除η型包覆層31以便暴露基底30。在移除η型包覆層31以便暴露基底30的區(qū)域中，設(shè)置P側(cè)電極焊盤(electrodepad) 25和η側(cè)電極焊盤26。P側(cè)引線電極(lead electrode) 27連接光電ニ極管22和p側(cè)電極焊盤25。η側(cè)引線電極28連接η型包覆層31和η側(cè)電極焊盤26。圖IB示出了沿著圖IA示出的點(diǎn)劃線1Β-1Β的橫截面圖。η型包覆層31形成在 基底30上。在基底30的右端部分中，已移除η型包覆層31以便暴露基底30。半絕緣InP基底可以作為基底30使用。η型包覆層31例如由厚度為2 μ m的η型InP形成。在設(shè)置輸入波導(dǎo)20和錐形波導(dǎo)21的區(qū)域中，核心層32和上包覆層(uppercladding layer) 33依序堆疊在η型包覆層31上。核心層32例如是由厚度為O. 5 μ m的無(wú)摻雜InGaAsP形成。上包覆層33例如是由厚度為I. 5 μ m的無(wú)摻雜InP制成。在設(shè)置光電ニ極管22的區(qū)域中，光吸收層37、p型包覆層38以及接觸層39依序堆疊在η型包覆層31上。η型包覆層31、光吸收層37以及P型包覆層38構(gòu)成銷(pin)型光電ニ極管22。光吸收層37例如是由厚度為0.5 μ m無(wú)摻雜InGaAs制成。P型包覆層38例如是由P型InP制成。接觸層39例如是由兩層組成，即P型InGaAs層以及p型InGaAsP層。P型包覆層38以及接觸層39具有I. 5 μ m的總厚度。錐形波導(dǎo)21的核心層32與光電ニ極管22的光吸收層37對(duì)接耦接。在通過(guò)輸入波導(dǎo)20以及錐形波導(dǎo)21的核心層32的傳播后，光進(jìn)入光電ニ極管22的光吸收層37。部分核心層32和部分上包覆層33也可以設(shè)置在光電ニ極管22的后部中(在圖IB的右邊部分中)。η型包覆層31比設(shè)置在光電ニ極管22的后部中的核心層32延伸到后部更遠(yuǎn)。上包覆層33、接觸層39、η型包覆層31以及基底30的暴露的表面覆蓋有絕緣鈍化膜40。ρ側(cè)電極焊盤25形成在移除η型包覆層31后的部分鈍化膜40上。鈍化膜40具有孔徑，以暴露部分接觸層39。ρ側(cè)引線電極27的一端連接至暴露在這個(gè)孔徑中的接觸層39。ρ側(cè)引線電極27的另一端延伸至ρ側(cè)電極焊盤25。ρ側(cè)引線電極27具有空氣橋(air bridge)結(jié)構(gòu)。圖2A是沿著圖IA示出的點(diǎn)劃線2A-2A的橫截面圖。η型包覆層31形成在基底30上。核心層32以及上包覆層33形成在η型包覆層31的表面上。通過(guò)移除輸入波導(dǎo)位置外的核心層32以及上包覆層33形成輸入波導(dǎo)臺(tái)式結(jié)構(gòu)。在核心層32兩側(cè)的η型包覆層31的頂面略微低于核心層32的底部。由核心層32和上包覆層33組成的輸入波導(dǎo)臺(tái)式結(jié)構(gòu)埋入到半導(dǎo)體層35中，該半導(dǎo)體層35填充臺(tái)式結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的空間。埋入半導(dǎo)體層35例如是由半絕緣InP制成，該半絕緣InP的頂面與上包覆層33的頂面平齊。鈍化膜40形成在埋入半導(dǎo)體層35和上包覆層33上。核心層32以及圍繞核心層32的η型包覆層31、上包覆層33以及埋入半導(dǎo)體層35構(gòu)成埋入型輸入波導(dǎo)20。圖IB是沿著圖IA示出的點(diǎn)劃線2B-2B的橫截面圖。與圖2A給出的橫截面圖相比，核心層32和上包覆層33的寬度大于圖2A給出的橫截面圖中的核心層和上包覆層的寬度。其他結(jié)構(gòu)與圖2A給出的橫截面圖中結(jié)構(gòu)相同。核心層32以及圍繞核心層32的η型包覆層31、上包覆層33以及埋入半導(dǎo)體層35構(gòu)成埋入型錐形波導(dǎo)21。圖2C是沿著圖IA示出的點(diǎn)劃線2C-2C的橫截面圖。η型包覆層31形成在基底30上。在部分η型包覆層31上，光吸收層37、ρ型包覆層38以及接觸層39依序堆疊。在光吸收層37兩側(cè)的η型包覆層31的頂面略微低于光吸收層37的底部。在包括光吸收層37、ρ型包覆層38以及接觸層39的臺(tái)式結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的空間填充有埋入半導(dǎo)體層35。埋入半導(dǎo)體層35的頂面幾乎與接觸層39的頂面平齊。η型包覆層31、光吸收層37、以及ρ型包覆層39構(gòu)成光電ニ極管22。
在光電ニ極管22的ー側(cè)，有不具有埋入半導(dǎo)體層35的區(qū)域。埋入半導(dǎo)體層35、接觸層39以及η型包覆層31的頂面覆蓋有鈍化膜40。鈍化膜40具有孔徑，以暴露部分接觸層39和部分η型包覆層31。ρ側(cè)引線電極27形成在暴露的接觸層39上。η側(cè)引線電極28形成在暴露的η型包覆層31上。以下參考圖1Α、1Β以及圖2A-2C描述制造根據(jù)實(shí)施例I的光接收器的方法。如圖IB所示，η型包覆層31、光吸收層37、ρ型包覆層38、以及接觸層39沉積在半絕緣InP基底30上。例如，使用金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD)エ藝進(jìn)行這些層的沉積。在接觸層39上，ニ氧化硅膜例如是由低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)エ藝形成。使用緩沖氫氟酸(buffered hydrofluoric acid)對(duì)這種ニ氧化娃膜進(jìn)行圖案化以便形成掩模圖案。如圖IA所示，這種掩模圖案覆蓋光電ニ極管22和從光電ニ極管22寬度方向(圖IA中的垂直方向)上延伸的區(qū)域。使用這種掩模圖案作為蝕刻掩模，對(duì)從接觸層39至η型包覆層31頂面的部分執(zhí)行蝕刻。在暴露η型包覆層31的區(qū)域中，核心層32和上包覆層33有選擇地生長(zhǎng)。在有選擇的生長(zhǎng)后移除掩模圖案。在這個(gè)階段，暴露出上包覆層33和接觸層39。在上包覆層33和接觸層39上，形成對(duì)應(yīng)于輸入波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22(圖1Α)的掩模圖案。如圖2Α至2C所示，使用掩模圖案作為蝕刻掩模對(duì)向下至η型包覆層31的頂面的部分執(zhí)行蝕刻。針對(duì)本蝕刻使用干蝕刻エ藝。構(gòu)成輸入波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22的臺(tái)式結(jié)構(gòu)由這種エ藝形成。埋入半導(dǎo)體層35在暴露于臺(tái)式結(jié)構(gòu)兩側(cè)的η型包覆層31上有選擇地生長(zhǎng)。然后，移除掩模圖案。在圖IA和IB所示的光電ニ極管22的后部區(qū)域中以及在圖IA和2C所示的光電ニ極管22的側(cè)部區(qū)域中，通過(guò)干蝕刻移除埋入半導(dǎo)體層35、上包覆層33以及核心層32。通過(guò)這種エ藝暴露η型包覆層31。此外，在圖IA和IB所示的光電ニ極管22的后部的區(qū)域中，通過(guò)干蝕刻移除η型包覆層31。通過(guò)這種エ藝暴露基底30。鈍化膜40形成于整個(gè)表面之上。孔徑形成在鈍化膜40之中，以接觸ρ側(cè)引線電極27和η側(cè)引線電極28。接下來(lái)，形成ρ側(cè)電極焊盤25、ρ側(cè)引線電極27、η側(cè)電極焊盤26、以及η側(cè)引線電極28。
以下參考圖3A至3D、圖4以及圖5A至5B討論根據(jù)實(shí)施例I的光接收器中的光強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果以及對(duì)照例。圖3A是根據(jù)對(duì)照例的光接收器的局部俯視圖。在根據(jù)對(duì)照例的光接收器中，在輸入波導(dǎo)20和光電ニ極管22之間提供匪I波導(dǎo)24。匪I波導(dǎo)24和光電ニ極管具有相同的寬度，該寬度在光傳播方向上是恒定的。圖3B是根據(jù)實(shí)施例I的光接收器的局部俯視圖。錐形波導(dǎo)21設(shè)置在輸入波導(dǎo)20和光電ニ極管22之間。輸入波導(dǎo)20的寬度Ws例如是2.5 μ m。錐形波導(dǎo)21在光入射端的寬度Wi是4. 5 μ m,并且在光發(fā)射端的寬度Wo是12 μ m。錐形波導(dǎo)21的長(zhǎng)度Lt是65 μ m。在此，錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ大約是3. 3°。在此所指的半發(fā)散角被定義為從中心線至 錐形波導(dǎo)21的任一邊緣的角度。光電ニ極管22在錐形波導(dǎo)21和光電ニ極管22之間的連接點(diǎn)處的寬度Wpi (即光電ニ極管22在光入射端的寬度)等于錐形波導(dǎo)21在其光發(fā)射端的寬度Wo。隨著光電ニ極管從錐形波導(dǎo)21的光發(fā)射端延伸出去，光電ニ極管22的寬度增加。光電ニ極管22的半發(fā)散角等于錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ。因此，光電ニ極管22的邊緣與錐形波導(dǎo)21的邊緣的延伸相重合。核心層32 (圖 2A 和 2B)是由成分波長(zhǎng)(compositional wavelength)為 I. 05 μ m的InGaAsP制成。核心層32的折射率為3. 25。圍繞核心層32的InP包覆層31、33以及35的折射率為3. 17。圖4示出在波長(zhǎng)為I. 55 μ m的單模光進(jìn)入圖3A給出的麗I波導(dǎo)24或圖3B給出的錐形波導(dǎo)21的情況下，光發(fā)射端的光強(qiáng)度分布的仿真結(jié)果。在此，χ-y直角坐標(biāo)系由沿著χ軸的正方向的光傳播定義。假設(shè)寬度方向中心位于I軸的零點(diǎn)，并且假設(shè)錐形波導(dǎo)21的光發(fā)射端以及麗I波導(dǎo)24的光發(fā)射端位于χ軸的零點(diǎn)。在圖4中，橫軸表不以“ μ m”為単位的寬度方向(y_坐標(biāo))上的位置并且縱軸表示任意単位的光強(qiáng)度。虛線3A和實(shí)線3B分別示出根據(jù)圖3A給出的對(duì)照例和根據(jù)3B給出的實(shí)施例I的光接收器中χ-坐標(biāo)為零的位置的光強(qiáng)度分布?？梢钥闯?，根據(jù)實(shí)施例I的錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的光強(qiáng)度分布比根據(jù)對(duì)照例的MMI波導(dǎo)24在光發(fā)射端的光強(qiáng)度分布平坦很多。這意味著根據(jù)實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)能更有效地降低光電ニ極管23在光入射端的光強(qiáng)度分布中的最大峰值強(qiáng)度。由于當(dāng)光信號(hào)通過(guò)錐形波導(dǎo)21傳播時(shí)激活高階模，因此產(chǎn)生平坦的光強(qiáng)度分布。因此，優(yōu)選地，錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ設(shè)置在激活高階模的范圍。圖5A示出在波長(zhǎng)為I. 55 μ m的單模光進(jìn)入圖3A給出的麗I波導(dǎo)24或圖3B給出的錐形波導(dǎo)21的情況下，光電ニ極管23的傳播方向上的光強(qiáng)度分布中的最大峰值強(qiáng)度的仿真結(jié)果。橫軸表示以“μ m”為單位的光傳播方向上的位置(χ坐標(biāo))并且縱軸表示任意単位的最大峰值強(qiáng)度。圖5A中的十字和實(shí)心菱形分別示出根據(jù)圖3A給出的對(duì)照例和根據(jù)圖3B給出的實(shí)施例I的光電ニ極管23中的最大峰值強(qiáng)度。在此，忽略在光電ニ極管23中由光吸收所導(dǎo)致的衰減。因此，根據(jù)實(shí)施例I采取的結(jié)構(gòu)也可使光電ニ極管23的傳播方向上的最大峰值強(qiáng)度平坦。這意味著，在寬度方向上平坦的光強(qiáng)度分布不僅僅在光電ニ極管22的入射側(cè)邊緣(在χ-坐標(biāo)的零點(diǎn)位置)得以維持，也在離開(kāi)入射側(cè)邊緣的傳播方向的位置處得以維持。
圖4和5A的仿真結(jié)果表明，在根據(jù)實(shí)施例I的光接收器中，能降低最大峰值強(qiáng)度以防止局部光載流子密度的過(guò)度上升。因此，即使增加輸入光的強(qiáng)度，由累積的光載流子所導(dǎo)致的工作帶寬的降低也能得以抑制。圖3C和3D是根據(jù)實(shí)施例I的改型I和2的光接收器的局部俯視圖。在圖3C給出的改型I中，光電ニ極管22的半發(fā)散角小于錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ。在圖3D給出的改型2中，光電ニ極管22的寬度在傳播方向上是恒定的。圖5B示出了根據(jù)圖3B給出的實(shí)施例I以及圖3C和3D給出的改型I和2的光接收器的光電ニ極管22中的最大峰值強(qiáng)度分布。橫軸表不以“ μ m”為單位的光傳播方向上的位置(χ坐標(biāo))并且縱軸表示任意単位的最大峰值強(qiáng)度。在圖5B中，實(shí)心菱形、空心三角形以及空心正方形分別示出圖3B、3C以及3D給出的光接收器中的最大峰值強(qiáng)度?？梢钥闯?，圖3C和3D給出的改型I和2中的最大峰值強(qiáng)度小于圖3B給出的實(shí)施 例I的最大峰值強(qiáng)度。為了降低最大峰值強(qiáng)度，優(yōu)選地，光電ニ極管22的半發(fā)散角小于錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角，或是光電ニ極管22具有恒定的寬度(即具有零度半發(fā)散角)。如果光電ニ極管22的半發(fā)散角小于錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角或如果光電ニ極管22具有恒定的寬度，則光電ニ極管的面積也會(huì)減小。因此，寄生電容得以減小。隨著光電ニ極管從錐形波導(dǎo)21延伸出去，如果光電ニ極管22的寬度逐漸變小，則會(huì)激發(fā)光電ニ極管22中最大峰值強(qiáng)度的増加。因此，優(yōu)選地，光電ニ極管22的寬度保持恒定，或隨著光電ニ極管從錐形波導(dǎo)21的光發(fā)射端延伸出去，光電ニ極管的寬度逐漸增加。以下參考圖6描述錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ的優(yōu)選值。針對(duì)多種估算模型測(cè)試光發(fā)射端的光強(qiáng)度分布中的最大峰值強(qiáng)度，在多種估算模型中，錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端處具有從7μπι到12μπι的范圍內(nèi)的多種寬度Wo，并且還具有多種半發(fā)散角Θ。錐形波導(dǎo)21在光入射端的寬度Wi是4. 5 μ m。圖6示出錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的優(yōu)選寬度范圍以及半發(fā)散角Θ的優(yōu)選范圍。橫軸表示錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端處以“μ m”為單位的寬度Wo，并且縱軸表示錐形波導(dǎo)21的以“度”為單位的半發(fā)散角。實(shí)心正方形示出的半發(fā)散角能夠最小化錐形波導(dǎo)21的光發(fā)射端的光強(qiáng)度分布中的最大峰值強(qiáng)度。這些峰值強(qiáng)度和半發(fā)散角的值以下分別稱為參考峰值強(qiáng)度和最優(yōu)半發(fā)散角。當(dāng)半發(fā)散角Θ從最優(yōu)半發(fā)散角減小或增加時(shí)，最大峰值強(qiáng)度都會(huì)變得大于參考峰值強(qiáng)度。在最大峰值強(qiáng)度是參考峰值強(qiáng)度的1.1倍的半發(fā)散角數(shù)值中，大于最優(yōu)半發(fā)散角的半發(fā)散角以下稱為半發(fā)散角的上限，而另ー個(gè)小于最優(yōu)半發(fā)散角的半發(fā)散角以下稱為半發(fā)散角的下限。在圖6中，空心菱形和空心三角形分別表示半發(fā)散角的上限和半發(fā)散角的下限。將光發(fā)射端的寬度表示為Wo [μ m]并將半發(fā)散角表示為Θ [° ]，下述的二次方程估算出這樣的曲線連接由光發(fā)射端的寬度Wo的多種數(shù)值計(jì)算得到的半發(fā)散角的下限值。Θ = -O. 0832ffo2+2. 3667ffo-ll. 453下述的二次方程估算出這樣的曲線連接由光發(fā)射端的寬度Wo的多種數(shù)值計(jì)算得到的半發(fā)散角的上限值。Θ = -O. 0392ffo2+l. 1611ffo+0. 0145通過(guò)將半發(fā)散角Θ設(shè)定在下述范圍中，Θ 彡-O. 08ffo2+2. 37ffo-ll. 5，以及Θ く -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145
則最大峰值強(qiáng)度能夠保持小于I. I倍參考峰值強(qiáng)度。連接最優(yōu)半發(fā)散角值的估算曲線如下Θ = -O. 025ffo2+l. 1573ffo-3. 6994在此，優(yōu)選地，光電ニ極管22的半發(fā)散角Θ pd[° ]維持在下述范圍中。O 彡 Θ pd ^ -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145如果改變通過(guò)波導(dǎo)傳播的光的波長(zhǎng)，僅需放大或縮小光入射波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22，只要保持它們平面形狀的縱橫比。因此，即使傳播的光的波長(zhǎng)不同，半
發(fā)散角Θ的優(yōu)選值會(huì)保持在幾乎與上述范圍相同的范圍內(nèi)。以下參考圖7描述與光入射波導(dǎo)20相比較，錐形波導(dǎo)21的光入射端的寬度增量的優(yōu)選值。針對(duì)多種估算模型測(cè)驗(yàn)光發(fā)射端的最大峰值強(qiáng)度，其中輸入波導(dǎo)20在光發(fā)射端的寬度Wo具有從7 μ m到12 μ m范圍內(nèi)的不同值，并且錐形波導(dǎo)21在光入射端的寬度Wi也不同。設(shè)定光入射波導(dǎo)20的寬度Ws為2.5 μ m，并且將錐形波導(dǎo)21的半發(fā)散角Θ設(shè)定為能使最大峰值強(qiáng)度在每個(gè)寬度Wi最小化的角度。在圖7中，橫軸表示錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端以“ μ m”為單位的寬度Wo，并且縱軸表示錐形波導(dǎo)21在光入射端以“ μ m”為單位的半寬度的増量。波導(dǎo)的半寬度的増量等于(Wi-Ws)/2 ο實(shí)心正方形表示最大峰值強(qiáng)度得以最小化時(shí)的波導(dǎo)的半寬度的増量。這些最大峰值強(qiáng)度和波導(dǎo)的半寬度的增量的值以下分別稱為參考峰值強(qiáng)度和最優(yōu)寬度増量。當(dāng)寬度增量從最優(yōu)寬度增量減小或增加時(shí)，最大峰值強(qiáng)度都會(huì)變得大于參考峰值強(qiáng)度。在最大峰值強(qiáng)度是參考峰值強(qiáng)度的1.1倍的寬度增量值中，大于最優(yōu)寬度增量的寬度增量以下稱為寬度增量的上限，而另ー個(gè)小于最優(yōu)寬度增量的寬度增量以下稱為寬度增量的下限。在圖7中，空心三角和空心菱形分別表示寬度增量的上限和寬度增量的下限?？梢钥闯觯阱F形波導(dǎo)21的光發(fā)射端的寬度位于至少7μπι到12 μ m范圍內(nèi)的情況下，如果波導(dǎo)的半寬度的増量位于O. 5 μ m到I. 5 μ m的范圍內(nèi)，則最大峰值強(qiáng)度維持等于或小于參考峰值強(qiáng)度的I. I倍。當(dāng)波導(dǎo)的半寬度的增量是O. 5 μ m和I. 5 μ m時(shí)，錐形波導(dǎo)21在光入射端的寬度Wi分別是輸入波導(dǎo)20的寬度Ws的I. 4倍和2. 2倍。如果改變傳播的光的波長(zhǎng)，僅需放大或縮小波導(dǎo)，只要保持波導(dǎo)管平面形狀的縱橫比。一般而言，因此，優(yōu)選地，錐形波導(dǎo)21在光入射端的寬度位于輸入波導(dǎo)20的寬度I. 4倍至2. 2倍的范圍內(nèi)。為了提高光電ニ極管22的光吸收效率，優(yōu)選地，增加它的ニ維尺寸。然而，增加光電ニ極管的ニ維尺寸導(dǎo)致寄生電容的増加，因此，為了増大工作帶寬，最好不要増加光電ニ極管22的ニ維尺寸。光電ニ極管22的最優(yōu)ニ維尺寸取決于期望帶寬和光吸收效率。隨著進(jìn)入光電ニ極管的光在從光入射端開(kāi)始的長(zhǎng)度約為12 μ m的區(qū)域內(nèi)傳播時(shí)，進(jìn)入光電ニ極管22的大部分光被吸收。因此，如果光電ニ極管22的尺寸在光傳播方向上增加至大于12 μ m吋，則不能期望在提高光吸收效率方面有大的效果。光電ニ極管22的寬度取決于它的ニ維尺寸和長(zhǎng)度。光電ニ極管22的寬度等于錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度?；谝陨峡紤]，優(yōu)選地，錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度位于輸入波導(dǎo)20寬度的2至6倍的范圍內(nèi)。[實(shí)施例2]
圖8是根據(jù)實(shí)施例2的光接收器的局部俯視圖。將其與根據(jù)圖3D示出的實(shí)施例I的改型2相比，以下討論它們?cè)跇?gòu)成上的不同。在圖3D給出的改型2中，光電ニ極管22的寬度等于錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度Wo。在實(shí)施例2中，光電ニ極管22的寬度Wp大于錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度Wo。在寬度方向上，光電ニ極管22的中心與錐形波導(dǎo)21的中心平齊。光電ニ極管22的寬度Wp的一半的增量D與錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度Wo的關(guān)系如下D = (Wp-Wo)/2。在包括位于核心層32 (圖2A和2B)兩側(cè)的埋入半導(dǎo)體層35的埋入型波導(dǎo)中，傳播的光從核心層32的側(cè)面泄露。如果傳播的光的波長(zhǎng)是I. 55 μ m,則泄露長(zhǎng)度大約是O. 2 μ m。如果光電ニ極管22的寬度Wp設(shè)計(jì)成大于錐形波導(dǎo)21在光發(fā)射端的寬度Wo，則從錐形波導(dǎo)21側(cè)部泄露出去的部分光能被光電ニ極管22接收。如果光電ニ極管22的寬度Wp過(guò)度増大，則寄生電容會(huì)變得太大。為使泄露部分被吸收，而又防止寄生電容增加，優(yōu)選地，光電ニ極管22的半寬度的増量D等于或小于0.3μπι。為了達(dá)到充分吸收泄露部分的效果，優(yōu)選地，波導(dǎo)的半寬度的増量D等于或大于 O.I μ m0[實(shí)施例3]圖9是根據(jù)實(shí)施例3的相干光接收器的俯視圖。將根據(jù)實(shí)施例3的相干光接收器應(yīng)用到QPSK系統(tǒng)上?；旌喜▽?dǎo)51和第一至第四光接收元件70A至70D形成在半絕緣基底50上?；旌喜▽?dǎo)51包括具有四個(gè)輸入端口和四個(gè)輸出端ロ的麗I波導(dǎo)。如圖9所示，第一至第四輸入端ロ以從上到下的順序設(shè)置于MMI波導(dǎo)的輸入端，而第一至第四輸出端ロ以從上到下的順序設(shè)置于輸出端。調(diào)制信號(hào)波導(dǎo)52連接至混合波導(dǎo)51的第二輸入端ロ并且本地振蕩器波導(dǎo)(localoscillator waveguide) 53連接至混合波導(dǎo)51的第四輸入端ロ。無(wú)波導(dǎo)連接至第一輸入端口和第三輸入端ロ。第一至第四光接收元件70A至70D依序設(shè)置并且與混合波導(dǎo)51的第一至第四輸出端ロ的方向相同。第一光接收元件70A包括輸入波導(dǎo)60A、錐形波導(dǎo)61A、光電ニ極管62A、η型包覆層63Α、ρ側(cè)電極焊盤65Α以及η側(cè)電極焊盤66Α。第二至第四光接收元件70Β至70D具有與第一光接收元件70Α相同的結(jié)構(gòu)。第一至第四光接收元件70Α至70D中的每ー個(gè)具有與根據(jù)實(shí)施例I或2的光接收器相同的結(jié)構(gòu)。例如，基底50對(duì)應(yīng)于根據(jù)實(shí)施例I的基底30 (圖IB以及圖2Α至2C)。輸入波導(dǎo)60Α、錐形波導(dǎo)61Α以及光電ニ極管62Α分別對(duì)應(yīng)根據(jù)實(shí)施例I的輸入波導(dǎo)20、錐形波導(dǎo)21以及光電ニ極管22 (圖IA和1Β)。ρ側(cè)電極焊盤65Α和η側(cè)電極焊盤66Α分別對(duì)應(yīng)于根據(jù)實(shí)施例I的P側(cè)電極焊盤25以及η側(cè)電極焊盤26 (圖1Α)。在第一、第二、第三、以及第四光接收元件70A、70B、70C以及70D中的輸入波導(dǎo)60A、60B、60C以及60D分別連接至混合波導(dǎo)51的第一、第四、第二以及第三輸出端ロ。第二光接收元件70B的輸入波導(dǎo)60B與第三光接收元件70C的輸入波導(dǎo)60C和第四光接收元件70D的輸入波導(dǎo)60D交叉。當(dāng)交叉角度接近于直角(90° )時(shí)，波導(dǎo)之間的串?dāng)_能降至可忽略的水平。QPSK調(diào)制光信號(hào)通過(guò)調(diào)制信號(hào)波導(dǎo)52傳播并且進(jìn)入混合波導(dǎo)51。本地振蕩器光通過(guò)本地振蕩器光波導(dǎo)53傳播并且進(jìn)入混合波導(dǎo)51。QPSK調(diào)制光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)并且從第一至第四輸出端ロ發(fā)射。QPSK調(diào)制I-信道信號(hào)源自于第一和第二光接收元件70A和70B，并且Q-信道信號(hào)源自于第三和第四光接收元件70C和70D。通過(guò)在光接收元件之間提供溝槽等，使在第一至第四光接收元件70A至70D中的η型包覆層被彼此分開(kāi)，以便防止相鄰光接收元件之間直接傳導(dǎo)。這種結(jié)構(gòu)用于確保在第一至第四光接收元件70Α至70D之間充分的電隔離。因此，光電ニ極管之間的電串?dāng)_得以降低，以便防止錯(cuò)誤發(fā)生。以下參考圖2C描述形成用于η型包覆層間隔離的溝槽的方法。首先形成埋入半導(dǎo)體層35，隨后形成掩模圖案，該掩模圖案在將要產(chǎn)生溝槽的部分具有孔徑。掩模圖案例如是由ニ氧化硅制成。使用掩模圖案作為蝕刻掩模，形成到達(dá)η型包覆層31的底面的溝槽。然后，移除掩模圖案。在實(shí)施例3中，根據(jù)實(shí)施例I或?qū)嵤├?的光接收器用作第一至第四光接收元件70Α至70D。在光電ニ極管的光強(qiáng)度分布中的最大峰值強(qiáng)度得以抑制。這用于抑制當(dāng)本地 振蕩器光的強(qiáng)度增加時(shí)所導(dǎo)致的工作帶寬的縮減。[實(shí)施例4]圖10是根據(jù)實(shí)施例4的相干光接收器模塊的俯視圖。根據(jù)實(shí)施例4的相干光接收器模塊應(yīng)用于雙極化正交相移鍵控(DP-QPSK)系統(tǒng)。第一相干光接收器81和第二相干光接收器82以及第一分光器87和第二分光器88安裝在安裝板80上。第一相干光接收器81和第二相干光接收器82具有與根據(jù)圖9示出的實(shí)施例3的相干光接收器相同的結(jié)構(gòu)。用于光信號(hào)的光纖85以及用于本地振蕩器光的光纖86安裝在安裝板80上。用于光信號(hào)的光纖85傳輸DP-QPSK光信號(hào),而用于本地振蕩器光的光纖86傳輸本地振蕩器光。光信號(hào)由相互正交的第一偏振分量和第二偏振分量組成。兩個(gè)偏振分量傳輸不同的信號(hào)。經(jīng)過(guò)用于光信號(hào)的光纖85傳播的光信號(hào)被第一分光器87分為第一偏振分量和第ニ偏振分量。第一偏振分量進(jìn)入第一相干光接收器81的調(diào)制信號(hào)波導(dǎo)90,并且第二偏振分量進(jìn)入第二相干光接收器82的調(diào)制信號(hào)波導(dǎo)92。本地振蕩器光也由第一偏振分量和第二偏振分量組成。經(jīng)過(guò)用于本地振蕩器光的光纖86傳播的本地振蕩器光被第二分光器88分為第一偏振分量和第二偏振分量。第一偏振分量進(jìn)入第一相干光接收器81的本地振蕩器光波導(dǎo)91，并且第二偏振分量進(jìn)入第二相干光接收器82的本地振蕩器光波導(dǎo)93。聚光透鏡根據(jù)需要安裝在安裝板80上。第一跨阻抗放大器(transimpedance amplifier) 95和第二跨阻抗放大器96隨后提供至第一相干光接收器81，并且第三跨阻抗放大器97和第四跨阻抗放大器98隨后提供至第二相干光接收器82。第一相干光接收器81中的I-信道光接收元件101的四個(gè)電極焊盤連接至第一跨阻抗放大器95，并且Q-信道光接收元件102的四個(gè)電極焊盤連接至第二跨阻抗放大器96。第二相干光接收器82中的I-信道光接收元件103的四個(gè)電極焊盤連接至第三跨阻抗放大器97，并且Q-信道光接收元件104的四個(gè)電極焊盤連接至第四跨阻抗放大器98。第一相干光接收器81和第二相干光接收器82具有與根據(jù)圖9不出的實(shí)施例3的相干光接收器相同的結(jié)構(gòu)，這使得高輸出和寬帶工作成為可能。以上給出的實(shí)施例I至4是用于描述光信號(hào)具有I. 55 μ m波段波長(zhǎng)的情況。在傳播的光信號(hào)具有在不同波段中的波長(zhǎng)的情況下，只需用那些適合光信號(hào)波段的半導(dǎo)體材料來(lái)替代包覆層、核心層以及光吸收層。以上描述的光電ニ極管22的光吸收層37 (圖1B)是由無(wú)摻雜半導(dǎo)體制成，但是光吸收層37可以部分或完全由ρ型或η型半導(dǎo)體制成。以上描述的是埋入型波導(dǎo)，在該波導(dǎo)中，波導(dǎo)和光電ニ極管兩側(cè)的空間填充有埋入半導(dǎo)體層35(圖2Α至2C)，但是也可以采用其他結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)。例如，可以采用高臺(tái)型波導(dǎo)(high-me sa type waveguide)或脊形波導(dǎo)(ridge type waveguide)。此外，可以使用 n 型或P型半導(dǎo)體或絕緣材料(例如藍(lán)寶石)替代半絕緣半導(dǎo)體作為基底30。在圖IB中，假設(shè)核心層32和光吸收層37具有相同的厚度，但是它們可以具有不同的厚度以用于特定目的。此外，P側(cè)電極焊盤25可以設(shè)置在半絕緣埋入半導(dǎo)體層35上，而不是形成空氣橋結(jié)構(gòu)的P側(cè)引線電極27。

在圖3C和3D給出的結(jié)構(gòu)示例中，半發(fā)散角Θ開(kāi)始改變的位置(χ-軸上的零點(diǎn)位置)可以不與圖IB示出的核心層32和光吸收層37之間的界限完全相同。即使它們的位置在光傳播方向(χ-軸方向)上彼此略微分開(kāi)，也能達(dá)到充分的效果。將根據(jù)實(shí)施例I或2的光接收器應(yīng)用于實(shí)施例3和4中的相干光接收器。也可以將根據(jù)實(shí)施例I或2的光接收器應(yīng)用于其他接收器。在此描述的所有示例和條件性語(yǔ)言具有啟示目的以便幫助讀者理解本發(fā)明和由發(fā)明人提出的促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的概念，并且可以解釋為不限于這些具體描述的示例和條件，說(shuō)明書中實(shí)例的組織與顯示本發(fā)明的優(yōu)劣無(wú)關(guān)。盡管已經(jīng)詳細(xì)了本發(fā)明的實(shí)施例，但可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，可以對(duì)本發(fā)明做各種改變、替代、以及變更。
權(quán)利要求
1.ー種光接收器，包括 輸入波導(dǎo)，形成于基底上； 光電ニ極管，形成于所述基底上；以及 錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和所述光電ニ極管之間，并且隨著所述錐形波導(dǎo)從與所述輸入波導(dǎo)相連的輸入端向與所述光電ニ極管相連的輸出端延伸，所述錐形波導(dǎo)的寬度増加， 其中，所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角配置為當(dāng)從所述輸入波導(dǎo)接收光信號(hào)時(shí)使高階模激活，以及 所述光電ニ極管具有恒定的寬度，或隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的輸出端延伸出去，所述光電ニ極管的寬度增加，所述光電ニ極管的半發(fā)散角等于或小于所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角。
2.ー種光接收器，包括 輸入波導(dǎo)，形成于基底上； 光電ニ極管，形成于所述基底上；以及 錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和所述光電ニ極管之間，并且隨著所述錐形波導(dǎo)從與所述輸入波導(dǎo)相連的輸入端向與所述光電ニ極管相連的輸出端延伸，所述錐形波導(dǎo)的寬度増加， 其中，所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角Θ在以下范圍內(nèi)Θ 彡-O. 08Wo2+2. 37WO-11. 5，以及Θ く -O. 04ffo2+l. 16ffo+0. 0145 其中，ffo[ym]表示所述錐形波導(dǎo)在所述錐形波導(dǎo)與所述光電ニ極管間的接合處的寬度，并且Θ [° ]表示所述半發(fā)散角，以及 所述光電ニ極管在與所述錐形波導(dǎo)的接合處的寬度等于或大于所述錐形波導(dǎo)在輸出端的寬度，隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的所述輸出端延伸出去，所述光電ニ極管的寬度增加，并且具有以下范圍內(nèi)的半發(fā)散角9pd:O 彡 Θ Pd 彡-O. 04ffo2+l. 16WO+0. 0145。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收器，其中，所述光電ニ極管在所述錐形波導(dǎo)與所述光電ニ極管之間的接合處的寬度大于所述錐形波導(dǎo)在所述輸出端的寬度，其中較大的寬度是由從所述中心線至所述多個(gè)最外側(cè)邊緣中的任ー個(gè)測(cè)得，并且從所述中心線至所述多個(gè)最外側(cè)邊緣中任一個(gè)的寬度的增量在O. I微米至O. 3微米范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收器，其中，所述光電ニ極管在所述錐形波導(dǎo)與所述光電ニ極管之間的接合處的寬度等于所述錐形波導(dǎo)在所述輸出端的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收器，其中，所述錐形波導(dǎo)在所述輸入波導(dǎo)和所述錐形波導(dǎo)之間的接合處的寬度大于所述輸入波導(dǎo)的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光接收器，其中，所述輸入波導(dǎo)的中心與所述錐形波導(dǎo)在所述錐形波導(dǎo)的輸入端的中心平齊，并且所述錐形波導(dǎo)的寬度在所述輸入波導(dǎo)的寬度的1.4倍至2. 2倍的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光接收器，其中，所述錐形波導(dǎo)在所述輸出端的寬度在所述輸入波導(dǎo)的寬度的2倍至6倍的范圍內(nèi)。
8.ー種光接收器，包括 混合波導(dǎo)，形成于基底上，具有兩個(gè)輸入端ロ，每個(gè)所述輸入端ロ設(shè)計(jì)成接收相移鍵控光信號(hào)或本地振蕩器光，并且具有兩個(gè)或多個(gè)輸出端ロ，每個(gè)所述輸出端ロ設(shè)計(jì)成發(fā)射通過(guò)轉(zhuǎn)換所述相移鍵控光信號(hào)所生成的強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)， 兩個(gè)或多個(gè)輸入波導(dǎo)，形成于所述基底上，每個(gè)所述輸入波導(dǎo)連接所述混合波導(dǎo)的多個(gè)輸出端口中的ー個(gè)， 多個(gè)光電ニ極管，形成于所述基底上，每個(gè)所述光電ニ極管耦接至所述多個(gè)輸入波導(dǎo)中的ー個(gè)，以及 多個(gè)錐形波導(dǎo)，形成于所述基底上，連接在所述輸入波導(dǎo)和相關(guān)的光電ニ極管之間， 其中，每個(gè)所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角配置為當(dāng)從相關(guān)的輸入波導(dǎo)接收光信號(hào)時(shí)使高 階模激活，以及 每個(gè)所述光電ニ極管具有恒定的寬度，或隨著所述光電ニ極管從所述錐形波導(dǎo)的輸出端延伸出去，所述光電ニ極管的寬度增加，所述光電ニ極管的半發(fā)散角等于或小于所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光接收器，還包括跨阻抗放大器，設(shè)計(jì)成從所述光電ニ極管接收電信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種光接收器，其中提供一種錐形波導(dǎo)，連接于輸入波導(dǎo)和光電二極管之間。隨著所述錐形波導(dǎo)從連接至所述輸入波導(dǎo)的輸入端向連接至所述光電二極管的輸出端延伸，所述錐形波導(dǎo)的寬度增加。所述錐形波導(dǎo)具有最優(yōu)半發(fā)散角以便當(dāng)從所述輸入波導(dǎo)接收光信號(hào)時(shí)使高階模激活。所述光電二極管具有恒定的寬度，或是隨著所述光電二極管從所述錐形波導(dǎo)的輸出端延伸出去，所述光電二極管的寬度增加，所述光電二極管的半發(fā)散角等于或小于所述錐形波導(dǎo)的半發(fā)散角。
文檔編號(hào)H01L31/10GK102694050SQ20121002497
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者高林和雅 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社