[发明专利]光接收器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于在2011年3月22日提交的申请号为2011-062291的在先日本专利申请并要求该申请的优先权，该在先申请的全部内容通过引用的方式合并在本申请中。

技术领域

本发明涉及包括安装在一个基底上的波导和光电二极管的光接收器，以使光电二极管接收通过波导传播的光信号。

背景技术

作为接收用于相干光通信等的正交相移键控(QPSK)信号的装置，由集成有光电二极管的混合光波导组成的集成波导光接收器在尺寸缩减和装配成本降低方面前景广阔。混合光波导将相位调制光信号转换为强度调制光信号。多模干涉(MMI)波导等通常作为混合光波导使用。

形成在基底上的波导和光电二极管例如使用对接结构(butt joint structure)彼此耦接。在对接结构中，通过波导的光信号直接进入光电二极管的吸收层。因此，即使在光信号的传播方向上缩减了光电二极管的尺寸，仍然能维持高的光吸收效率。

另一方面，在对接结构中，大部分入射光从光电二极管的光入射端(输入端)在几微米长的非常窄的区域内被吸收。因此，光载流子密度易于在光入射端附近增大。如果入射光的强度很高，光载流子易于在光电二极管的吸收层中累积。由于累积的光载流子所产生的电场使外加电场强度降低，因此，光电二极管的工作带宽变窄。

已经提出这样的技术：使用设置在输入波导和光电二极管之间的MMI波导，以在光强度分布的宽度方向上降低峰值。如果单模光信号进入MMI波导，两个或多个峰值会出现在MMI波导的光发射端(输出端)处的光强度分布中。因此，每个峰值的光强度降低。因此，由入射光导致的光载流子密度的局部升高能被抑制。

已有的使用锥形波导将通过单模光信号波导传播的光信号被锥形波导均分到两个或更多个输出端的光波导器件通常也被认为是具有与MMI波导相同功能的光波导装置。

现有技术文献

1.公开号为2001-127333的日本公开专利

2.公开号为2002-243961的日本公开专利

3.K.Hyun等，“用于高功率的多模干涉仪馈入InGaAs波导光电二极管(Multimode Interferometer-Fed InGaAs Waveguide Photodiode for High Power Detection)”，Jpn.J.Appl.Phys.Vol.47，No.11，(2008)pp.8426-8429

发明内容

如果MMI波导设置在输入波导和光电二极管之间，在光发射端会出现两个或多个峰值。峰值之间的光强度显著地低于峰值强度。这导致光电二极管的光吸收层在宽度方向上的光载流子密度分布发生改变。如果入射光通过光电二极管传播，则宽度方向上的光强度分布可以改变，在一些情况下，光强度的变化增大。因此，随着入射光强度的增加，光载流子密度可能局部增大。

越来越期望有一种技术：即使入射光的强度不断增大，也能抑制峰值光强度的上升。

根据本发明的一个方案，一种光接收器，包括：

输入波导，形成于基底上；

光电二极管，形成于所述基底上；以及

锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电二极管之间，并且随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电二极管相连的输出端延伸，所述锥形波导的宽度增加，

其中，所述锥形波导的半发散角配置为：当从所述输入波导接收光信号时使高阶模激活，以及

所述光电二极管具有恒定的宽度或随着所述光电二极管从所述锥形波导的输出端延伸出去时，所述光电二极管的宽度增加，所述光电二极管的半发散角等于或小于所述锥形波导的半发散角。

根据本发明的另一个方案，一种光接收器，包括：

输入波导，形成于基底上；

光电二极管，形成于所述基底上；以及

锥形波导，形成于所述基底上，连接在所述输入波导和所述光电二极管之间，并且随着所述锥形波导从与所述输入波导相连的输入端向与所述光电二极管相连的输出端延伸，所述锥形波导的宽度增加，

其中，所述锥形波导的半发散角θ在以下范围内：

θ≥-0.08Wo²+2.37Wo-11.5，以及

θ≤-0.04Wo²+1.16Wo+0.0145，

其中，Wo[μm]表示所述锥形波导在所述锥形波导与所述光电二极管间的接合处的宽度，并且θ[°]表示所述半发散角，以及