DE69707405T2

DE69707405T2 - Optischer Halbleitersender-Empfänger

Info

Publication number: DE69707405T2
Application number: DE69707405T
Authority: DE
Inventors: Francis Doukhan; Salim Gurib; Joel Jacquet; Hugues Le Quellec
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Oclaro North America Inc
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: EP0847113B1; FR2756938A1; EP0847113A1; FR2756938B1; ES2162219T3; US6148015A; DE69707405D1; JPH10177154A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verarbeitungen, die an zwei Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt werden sollen. Die hier betrachteten Verarbeitungen sind z. B. die Emission oder Modulation einer solchen Welle oder der Empfang einer solchen Welle mit dem Ziel, ein von dieser Welle getragenes Signal wieder herzustellen. Die zu verarbeitenden Wellen können insbesondere von elektromagnetischer, akustischer oder optischer Natur sein.
Eine Halbleitervorrichtung für die Verarbeitung von zwei Wellen ist in EP-A-0 732 782 beschrieben.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar, wenn die zwei fraglichen Wellen jeweils in zwei unterschiedlichen Organen verarbeitet werden sollen, und wenn eines dieser Organe vor den Wellen des anderen Organs in dem Sinne geschützt werden soll, dass, wenn das zu schützende Organ die von dem anderen Organ verarbeiteten oder zu verarbeitenden Wellen empfinge, sein Betrieb gestört würde. Wenn außerdem diese zwei Organe in einem Medium, das die Ausbreitung der zwei betreffenden Wellen erlaubt, nahe beieinander angeordnet werden sollen, ergibt sich als erstes Problem die Realisierung des geeigneten Schützes des zu schützenden Organs.
Um dieses erste Problem zu lösen, ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung, die in bekannter Weise umfasst:
- ein erstes Verarbeitungsorgan, dessen Betrieb eine gewünschte Verarbeitung von Wellen mit einer ersten Wellenlänge gewährleistet,
- ein zweites Verarbeitungsorgan, dessen Betrieb eine gewünschte Verarbeitung von Wellen mit einer zweiten Wellenlänge gewährleistet, wobei dieser Betrieb einen Schutz des zweiten Organs vor den Wellen mit der ersten Wellenlänge erfordert, und
- einen Separator, der die Wellen mit der ersten Wellenlänge absorbiert, wobei dieser Separator zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungsorgan angeordnet ist, uni den Schutz dieses zweiten Organs zu bewirken.
Ein zweites Problem kann sich außerdem dadurch ergeben, dass bestimmte Betriebsparameter der Verarbeitungsorgane Schwankungen unterliegen können, und dass es nützlich sein kann, Informationen über diese Schwankungen aufzuzeichnen, z. B. um eine Regelung zu realisieren, die diese Schwankungen begrenzt. Dann müssen ergänzende Organe vorgesehen werden, um solche Informationen aufzufangen und eventuell zu nutzen. Sie rufen Herstellungs- und/oder Betriebskosten hervor und können einen störenden Platzbedarf aufweisen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist auch, dieses zweite Problem in einfacher und wirtschaftlicher Weise hinsichtlich Kosten und Platzbedarf zu lösen. Zu diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner Absorptionsmessmittel, die ein Absorptionsmesssignal liefern, das für die Leistung der von dem Separator absorbierten Wellen repräsentativ ist, um eine Information über den Betrieb des ersten Verarbeitungsorgans zu bilden. Diese Absorptionsmessmittel können vorteilhafterweise eine Regelung des Betriebs des ersten Verarbeitungsorgans durchführen, insbesondere wenn die von diesem Betrieb gewährleistete Verarbeitung eine Emission von Wellen mit der ersten Wellenlänge ist.
Die oben allgemein beschriebene Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise anwendbar in dem Fall, wo die betreffenden Wellen von optischer Natur sind und in optischen Fasern zirkulieren. Bekanntlich begünstigt die beträchtliche Entwicklung der sogenannten "Multimedia"-Dienste die Entwicklung von interaktiven Netzen mit optischen Fasern, insbesondere von lokalen Netzen. Dieser Typ von Netz erfordert die Verwendung von bei den Kunden installierten Endgeräten, und diese Geräte müssen leistungsfähig, robust und sehr preiswert sein, um eine Massenverbreitung der betreffenden Dienste zu ermöglichen. Genauer gesagt müssen, was die Leistung dieser Geräte angibt, diese den Empfang von optischen Signalen mit Raten von bis zu 622 MBit/s mit einer sehr geringen Polarisationsempfindlichkeit gewährleisten und in der Lage sein, Signale mit Raten von mehr als 155 Mbit/s zu senden. Eine vorteilhafte Vorkehrung in den betreffenden Netzen besteht darin, eine gleichzeitige bidirektionale Übertragung anzuwenden. Die Endgeräte müssen dann vom international als "Transceiver" bezeichneten Typ sein, d. h., dass jedes solches Gerät die Funktionen des Sendens bei einer ersten Wellenlänge und des Empfangens bei einer zweiten Wellenlänge gewährleisten soll. Es muss außerdem ein ergänzendes Organ umfassen, das es ermöglicht, die Aufwärts- und Abwärtskanäle (also die Wellenlängen) zu trennen und so den Austausch von Informationen in beiden Richtungen und gleichzeitig zu erlauben.
Außerdem muss dieses Endgerät in der Lage sein, unter schwierigen Bedingungen zu arbeiten, d.g. in einem Temperaturbereich von zwischen -40ºC und +85ºC (ohne Verwendung eines Reglers mit Peltier Effekt). Um ein gutes Funktionieren des in dem Endgerät enthaltenen Sendeorgans zu gewährleisten, muss dann eine Regelung durch Servoregelung des dieses Organ versorgenden Stroms anhand der von ihm emittierten optischen Leistung gewährleistet sein. Diese Leistung muss zunächst einmal gemessen werden. Die vorliegende Erfindung liefert ein einfaches Verfahren zum Messen dieser Leistung.
Mit Hilfe der beigefügten schematischen Figuren werden im folgenden als Beispiel zwei Vorrichtungen beschrieben, die jeweils nach zwei Ausgestaltungen dieser Erfindung ausgebildet sind. Wenn zwei Elemente zwei identische oder analoge Funktionen in diesen zwei Vorrichtungen haben, werden sie in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, gegebenenfalls ergänzt durch eine Ziffer 1 oder 2.
Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung nach dieser Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine zweite Vorrichtung nach dieser Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine elektronische Schaltung, die die Regelung des Versorgungsstroms des Lasersenders der Vorrichtung aus Fig. 1 gewährleistet.
Die erste als Beispiel angegebene Vorrichtung umfasst einen Halbleiterchip 2, der aus in kristalliner Kontinuität von unten nach oben in einer in Bezug auf diesen Chip definierten vertikalen Richtung DV aufeinanderfolgenden Schichten gebildet ist. Der Chip enthält einen Wellenleiter 4, der sich in einer ebenfalls in Bezug auf den Chip definierten horizontalen Längsrichtung DL erstreckt, um zwei Lichtwellen mit jeweils der ersten und der zweiten Wellenlänge zu leiten. Die zweite Wellenlänge ist größer als die erste. Der Chip und der Leiter umfassen jeweils gleichsinnig nacheinander in Längsrichtung DL:
- ein erstes Verarbeitungssegment H1, das zu dem ersten Verarbeitungsorgan gehört,
- ein Trennsegment G, das zum Separator gehört, und
- ein zweites Verarbeitungssegment H2, das zum zweiten Verarbeitungsorgan gehört.
Um die Figuren nicht zu überladen, sind die Segmente mit den gleichen Bezugszeichen wie die Organe bezeichnet, von denen sie jeweils die in dem Chip 2 enthaltenen Teile bilden.
Das Trennsegment des Chips 2 enthält eine aus den besagten Schichten gebildete absorbierende Struktur. Diese absorbierende Struktur bildet den wesentlichen Teil des Segments. Deshalb ist sie in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen wie das Segment bezeichnet. Das gleiche gilt im folgenden für andere Halbleiterstrukturen, die die wesentlichen Teile von anderen Segmenten des Chips 2 bilden. Die absorbierende Struktur enthält nacheinander in der vertikalen Richtung DV:
- eine untere dotierte Schicht 6 mit einem ersten Leitfgähigkeitstyp (n),
- eine nicht dotierte Schicht 8, genauer gesagt eine Schicht, die frei von beabsichtigter Dotierung ist, und
- eine obere dotierte Schicht 10 mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp (p).
Diese nicht dotierte Schicht ist gebildet aus einem Material mit einer charakteristischen Wellenlänge, die wenigstens gleich der ersten Wellenlänge und kleiner als die zweite Wellenlänge ist. Sie enthält das Trennsegment des Wellenleiters.
Das von den Absorptionsmessmitteln Q gelieferte Absorptionsmesssignal ist gebildet durch die Stärke eines Messstroms iG, der zwischen der unteren dotierten Schicht 6 und der oberen dotierten Schicht 10 der absorbierenden Struktur G fließt. Diese Mittel werden von einer Spannungsquelle 14 versorgt. Sie erhalten vorzugsweise eine schwache Polung der absorbierenden Struktur in Sperrichtung aufrecht.
Das erste Verarbeitungsorgan H1 bildet typischerweise einen Lasersender. Er emittiert zwei Lichtwellen mit der ersten Wellenlänge und zwei Leistungen, die jeweils durch einen gleichen Versorgungsstrom iE des Lasersenders gesteuert werden. Diese zwei Wellen bilden jeweils eine Ausgangswelle WE, die sich gegensinnig zu der Längsrichtung DL ausbreitet, und eine Regelwelle WG, die sich gleichsinnig zu der Längsrichtung in dem Wellenleiter 4 ausbreitet, um in dem Separator G absorbiert zu werden. Die Absorptionsmessmittel Q stellen dann ein Regelungsorgan dar, das wenigstens teilweise den Versorgungsstrom in Abhängigkeit vom Absorptionsmesssignal iG steuert, um die Leistung der Ausgangswelle zu regeln.
Die Länge des Trennsegments des Wellenleiters ist dann typischerweise größer als die Wellenlänge des Wellenleiters einer Regeldiode von bekanntem Typ, deren Funktion die Regelung eines Halbleiterlasersenders ist. Das Trennsegment muss nämlich zusätzlich die Funktion des Schutzes des zweiten Verarbeitungsorgans gewährleisten. Diese Länge beträgt typischerweise 100 um im Falle eines Chips auf Indiumphospid-Grundlage, der bei Wellenlängen im Bereich von 1,3 und 1,5 um arbeitet. Umgekehrt ist die elektrische Polarisierung in dem Trennsegment, z. B. -3 V, typischerweise anders als die, die für diese Schutzfunktion bekannt ist, weil sie an eine geeignete Messung der Leistung der absorbierten Wellen angepasst sein muss.
Der Versorgungsstrom des Lasers kann ein zu sendendes Signal tragen, das von der Welle mit der ersten Wellenlänge übertragen werden soll, wie bei der ersten Vorrichtung aus Fig. 1 der Fall ist. Er kann aber auch dieses Signal nicht tragen, wobei dieses dann einem elektrooptischen Modulator zugeführt wird, der das von dem Lasersender emittierte Licht moduliert, wobei ein solcher Modulator in den Chip in der in Fig. 2 gezeigten zweiten Vorrichtung integriert ist.
Um einen Lasersender wie oben angegeben zu bilden, umfasst der Chip 2 typischerweise in seinem ersten Verarbeitungssegment eine Senderstruktur H1, die aus den besagten Schichten gebildet ist und nacheinander die untere dotierte Schicht 6, eine nicht dotierte Schicht 8 und die obere dotierte Schicht 109 enthält. Diese nicht dotierte Schicht ist aus einem Material mit einer charakteristischen Wellenlänge glich der ersten Wellenlänge gebildet. Sie enthält das erste Verarbeitungssegment des Wellenleiters 4. Der Chip 2 umfasst ferner in diesem Segment Reflektormittel 12, um das erste Verarbeitungssegment des Wellenleiters in einem longitudinalen optischen Resonator einzuschließen. Diese Reflektormittel sind herkömmlicherweise gebildet durch ein Bragg-Gitter, um einen sogenannten DFB-Laser zu bilden. Die Vorrichtung umfasst ferner Versorgungsmitel zum gleichsinnigen Polarisieren der Senderstruktur, um den Versorgungsstrom des Lasersenders zu liefern. Diese Versorgungsmittel umfassen die Stromquelle 14, die den Laser H1 über das Regelorgan Q versorgen.
In der ersten als Beispiel angegebenen Vorrichtung bilden die nicht dotierten Schichten der Senderstruktur und der absorbierenden Struktur eine gleiche Schicht 8, die aus einem Material gebildet ist, dessen charakteristische Wellenlänge dann gleich der ersten Wellenlänge ist.
In der zweiten als Beispiel angegebenen Vorrichtung ist die charakteristische Wellenlänge des Materials der nicht dotierten Schicht der absorbierenden Struktur größer als die erste Wellenlänge.
Typischerweise umfasst der Chip 2 in seinem zweiten Verarbeitungssegment eine zweite Verarbeitungsstruktur, die aus den besagten Schichten gebildet ist und nacheinander in der vertikalen Richtung DV enthält:
- die untere dotierte Schicht 6,
- eine nicht dotierte Schicht 16, und
- die obere dotierte Schicht 10.
Diese nicht dotierte Schicht hat eine charakteristische Wellenlänge, die wenigstens gleich der zweiten Wellenlänge ist. Die Vorrichtung umfasst ferner Mittel zum elektrischen Polarisieren dieser zweiten Verarbeitungsstruktur. Diese Mittel umfassen die Stromquelle 14, die diese Struktur über eine Trenninduktivität 18 versorgt.
Die Mittel zum elektrischen Polarisieren der zweiten Verarbeitungsstruktur polarisieren typischerweise diese Struktur gegensinnig, so dass sie eine Empfängerstruktur H2 bildet. Die an diese Struktur angelegte Polarisierungsspannung liegt typischerweise zwischen -2 und -5 V. Die Vorrichtung umfasst ferner Mittel zum Liefern eines Empfangssignals SR, das für die Intensitätsschwankungen eines Stroms iR repräsentativ ist, der zwischen der unteren dotierten Schicht 6 und der oberen dotierten Schicht 10 dieser Struktur in Reaktion auf eine Eingangswelle WR fließt, die die zweite Wellenlänge hat. Die Struktur H2 bildet so eine Empfängerphotodiode, die mit dem Lasersender H1 in dem Chip 2 integriert ist. Das Empfangssignal wird z. B. über einen Trennkondensator 20 geliefert.
Vorzugsweise breitet sich die Eingangswelle WR gleichsinnig in der Längsrichtung DL aus, so dass die Eingangswelle WE und die Ausgangswelle WR eine gleiche Verbindungsfläche 22 des Chips durchqueren. Diese Fläche ermöglicht die optische Verbindung der Vorrichtung mit einer leitenden optischen Faser 24, die diese zwei Wellen überträgt, um die Vorrichtung und den Kunden, bei dem sie installiert ist, an die anderen Organe eines interaktiven Netzes anzuschließen.
Genauer gesagt, sind bei dem Halbleiterbauteil der ersten als Beispiel angegebenen und in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung die Schichten des Halbleiterchips 2 aus Indiumphosphid InP gebildet, sofern nichts gegenteiliges gesagt ist. Dieser Chip ist an seinen zwei Hauptflächen mit Elektroden versehen. Dieses Bauteil umfasst dann wenigstens sechs homogene oder zusammengesetzte Schichten, die, von unten nach oben, die folgenden sind:
- Eine erste Schicht ist eine metallische untere Elektrode 30.
- Eine zweite Schicht ist ein dünnes Substrat, das die oben erwähnte untere dotierte Schicht 6 bildet. Dieses Substrat ist 0,1 mm dick und mit einer Konzentration N- dotiert, die von 1 · 10¹&sup8; bis 3 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ betragen kann.
- Eine dritte Schicht ist in dem Sinne zusammengesetzt, dass sie zwei nicht dotierte Teilschichten umfasst, die zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgende Teile des oben erwähnten Leiters 4 bilden. Die Breite dieses Leiters, z. B. 2 um, ist wesentlich kleiner als die Breite des Chips, z. B. 100 um, wobei diese Breiten in einer zu der oben erwähnten Längsrichtung und vertikalen Richtung senkrechten Querrichtung gemessen sind.
In dem ersten Verarbeitungssegment H1 und dem Trennsegment G ist der Leiter 4 aus einer nicht dotierten Schicht 8 gebildet, dessen charakteristische Wellenlänge ca. 1300 nm beträgt. Diese Schicht kann gebildet sein aus einer quaternären Gallium-Indium-Arsenid-Phospid- Legierung GaInAsP. Ihre Dicke ist typischerweise 100 nm.
Sie kann auch aus einer Mehrzahl von Quantentrögen gebildet sein, die bei starken Temperaturschwankungen eine bessere Betriebsstabilität ermöglichen. Um die optische Mode in dieser nicht dotierten Schicht besser einzuschließen, kann letztere zwischen zwei Schichten aus Materialien mit charakteristischen Wellenlängen angeordnet sein, die zwischen der charakteristischen Wellenlänge der nicht dotierten Schicht und derjenigen der unteren dotierten Schicht und der oberen dotierten Schicht liegen und die typische Dicken zwischen 10 und 100 nm haben.
In dem zweiten Verarbeitungssegment H2 ist die nicht dotierte Schicht 16 so ausgebildet, dass sie alles Licht absorbiert, dessen Wellenlänge zwischen 1510 und 1590 nm liegt.
Zu diesem Zweck ist sie aus einer quaternären GaInAsP- Legierung gebildet, die den Vorteil hat, einen polarisationsunabhängigen Empfang der Eingangswelle WR zu ermöglichen. Sie kann auch aus Mehrfach-Quantentrögen gebildet sein, wobei mechanische Beanspruchungen auf die Tröge und die Barrieren wirken, um die Unempfindlichkeit gegen die Polarisation der Eingangswelle zu gewährleisten. Die Dicke dieser Schicht beträgt typischerweise zwischen 100 und 1000 nm, je nach gewünschtem Wirkungsgrad und Empfangs-Durchgangsband.
- Die vierte Schicht ist eine obere dotierte Schicht 10. Sie ist mit 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ dotiert und 1000 bis 4000 nm dick.
In der Nähe des Leiters 4 ist in im ersten Verarbeitungssegment H1 ein Bragg-Gitter gebildet, das die oben erwähnten Reflektormittel 12 bildet. Dieses Gitter ist realisiert durch periodisches Ätzen einer quaternären GaInAsP-Legierung, die durch Nachepitaxie (reprise d'épitaxie) im Material der Schicht 10 vergraben ist. Diese Schicht ist mit der gleichen Konzentration wie die Schicht 10 P-dotiert und typischerweise 10 bis 100 nm dick. Sie ist von der Schicht 8 durch eine Dicke zwischen 50 und 300 nm getrennt, um eine ausreichende optische Kopplung mit der Schicht 8 zu ermöglichen, wobei diese Dicke vom Material der Schicht 10 ausgefüllt ist. Das Gitter könnte allerdings in das Trennsegment G hinein verlängert sein.
Die fünfte Schicht ist eine aus einer quaternären GaInAsP-Legierung gebildete Kontaktschicht, die z. B. mit 3 · 10¹&sup9; cm&supmin;³ dotiert ist, um einen Ohmschen Kontakt mit einem Metall zu ermöglichen. Diese Schicht ist 300 nm dick.
Die sechste Schicht schließlich ist eine obere Metallelektrode 26. Diese Elektrode ist in drei Segmente unterteilt, die in Längsrichtung mit den Segmenten H1, G, H2 des Chips zusammenfallen und mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Trennung ist realisiert durch Isolationskanäle wie etwa 32, die durch diese Elektroden und die Kontaktschicht 26 geätzt sind und in die obere dotierte Schicht 10 eindringen. Eine Protonenimplentation in der Schicht 10 am Boden der Kanäle kann die elektrische Isolation zwischen den aufeinanderfolgenden Segmenten verbessern.
Ein zu sendendes Hochfrequenz-Eingangssignal SE wird über einen Trennkondensator 32 empfangen. Es moduliert den Versorgungsstrom iE des durch das Segment H1gebildeten Lasersenders. Diese Modulation wird so auf die Ausgangswelle WE übertragen. Eine Trenninduktivität 34 hindert die Messmittel G daran, dieses Signal zu empfangen. In der Praxis gewährleisten die Messmittel Q die Funktionen der Trennung zwischen Hoch- und Niedrigfrequenz, die in Fig. 1 symbolisch durch den. Kondensator 32 und die Induktivität 34 gewährleistet sind.
Die Integration der drei Segmente H1,G und H2 des Chips 2 auf einem gleichen Substrat 6 kann mit diversen bekannten Technologien realisiert werden.
Nach der sogenannten "Butt-Coupling"-Technologie (stumpfe Kopplung) sind die Schritte insbesondere die folgenden: Auf der gesamten Länge des Substrats lässt man die Materialien des Segments H2 bis zur nicht dotierten Schicht aufwachsen. Diese Materialien werden in den Segmenten H1 und G geätzt. Man lässt die zum Bilden dieser zwei Segmente nötigen Materialien bis zu der Schicht aufwachsen, die dazu dienen wird, das Bragg-Gitter 12 herzustellen. Ein Ätzen dieser letzteren Schicht wird vorgenommen, um das Gitter 12 zu bilden. Dann lässt man die Materialien der oberen dotierten Schicht und der Kontaktschicht aufwachsen. Schließlich scheidet man die obere Elektrode ab und ätzt die Isolationskanäle wie 32.
Nach einer anderen, als gedämpfte Kopplung (Evanescent Coupling) bezeichneten Technologie lässt man nacheinander auf der gesamten Länge des Substrats die Materialien der Segmente H1 und G und dann eine nicht dotierte Schicht aus dem Material der Schicht 16 aufwachsen, deren Vorhandensein letztlich nur im Segment H2 erforderlich ist. Dann beseitigt man diese letztere nicht dotierte Schicht in den Segmenten H1 und G. Der fertige Chip unterscheidet sich schließlich von dem zuvor beschriebenen dadurch, dass das Segment H2 die zwei nicht dotierten Schichten in Überlagerung aufweist.
Nach einer anderen, als "SAG" für Selective Area Growth, d. h. "selektives Oberflächenwachstum" bekannten Technologie bestehen die nicht dotierten Schichten der drei Segmente aus Mehrfachquantentrögen und sind in einem einzigen Schritt des epitaxialen Aufwachsens erzeugt. Hierfür werden Fenster in Oxidmasken gebrochen, und die zu erzielende Differenz zwischen den charakteristischen Wellenlängen der Schichten 8 und 16 wird erreicht, indem den Breiten dieser Fenster unterschiedliche Werte gegeben werden.
Der Leiter 4 kann durch einen einzigen Schritt des Ätzens auf seiner gesamten Länge in der Breite begrenzt werden. Im zuvor beschriebenen Beispiel ist er vom bekannten sogenannten "BRS"-Typ (Buried Ridge Structure) d. h. Struktur mit vergrabenem Band. Er könnte auch vom bekannten "Ridge"-Typ, also mit geätztem Band, sein. In diesem letzteren Fall ist die Einschließung der optischen Mode in Querrichtung nicht durch die Breitenbegrenzung der nicht dotierten Schichten sichergestellt, sondern durch die eines Bandes, das hierfür in einer Schicht gebildet ist, die auf einem Material mit relativ hohem Rechnungsindex aufliegt.
Die zweite erfindungsgemäße Vorrichtung ist im allgemeinen analog zur ersten, unterscheidet sich von ihr jedoch durch mehrere nachfolgend angegebene Vorkehrungen.
Sie umfasst eine Abfolge von sechs Segmenten M1, K1, G1, M2, K2 und G2. Die Segmente K1 und K2 sind jeweils analog zu den Segmenten H1 und H2 der ersten Vorrichtung, abgesehen von zwei Punkten: Erstens können sie jeder jeweils die Funktionen des Sendens und/oder Empfangens gewährleisten. Zweitens arbeiten sie in ihrer Sendefunktion nicht als Modulatoren, diese Funktionen werden jeweils von Modulationssegmenten M1 und M2 wahrgenommen. Das Segment G1 gewährleistet gleichzeitig eine Funktion des Schutzes der Segmente M2, K2 und G2 gegen die Wellen mit der ersten Wellenlänge und eine Funktion des Regelns des Lasersenders, der durch das mit einem Bragg- Gitter 12-1 versehene Segment K1 gebildet ist. Das Segment G2 gewährleistet lediglich eine Funktion des Regelns des Lasers, der durch das Segment K2 mit Hilfe eines Bragg-Gitters 12-2 gebildet ist.
Die Modulationssegmente M1 und M2 sind durch nicht dargestellte Mittel mit einer Spannung in Sperrichtung von ca. -3 V polarisiert. Die charakteristischen Wellenlängen der Materialien der nicht dotierten Schichten, die in Längsrichtung aufeinanderfolgen und den Wellenleiter 4 bilden, sind ungefähr wie folgt:
- 1280 nm im Segment M1,
- 1300 nm im Segment K1,
- 1500 nm in den Segmenten G1 und M2, und
- 1550 nm in den Segmenten K2 und G2.
Die Eingangssignale SE1 und SE2 werden über Kondensatoren 32- 1 und 32-2 in den Segmenten M1 und M2 empfangen, und die Ausgangssignale SR1 und SR2 werden über die Kondensatoren 20-1 und 20-2 von den Segmenten K1 bzw. K2 geliefert.
Die Integration dieser sechs Segmente ist vorteilhafterweise in der SAG-Technologie realisiert, zumindest in dem Fall, wo akzeptabel ist, dass der Empfang empfindlich gegen die Polarisation der Eingangswelle oder -wellen ist.
Fig. 3 zeigt als Beispiel eine elektronische Servoschaltung, die die Regelung des Senderorgans der ersten als Beispiel angegebenen Vorrichtung gewährleistet, und gleichzeitig die zuvor erwähnten Messmittel Q darstellt. Die durch die Segmente H1, G und H2 gebildeten Organe sind in Form von Dioden dargestellt. Die Schaltung Q umfasst einen Komparator 50, der an seinem invertierenden Eingang das von der Diode G gelieferte Messsignal iG empfängt. Auf diesen Komparator folgt ein Inverter 52 zum Steuern der Basis eines PNP-Transistors 54, der den Versorgungsstrom der durch das Segment H&sub1; gebildeten Laserdiode steuert. Verbindungswiderstände sind mit 56, 57 und 58 bezeichnet.

Claims

1. Vorrichtung, insbesondere Halbleitervorrichtung, für die Verarbeitung von zwei Wellen, insbesondere Lichtwellen, welche umfasst:

- ein erstes Verarbeitungsorgan (H1), dessen Betrieb eine gewünschte Verarbeitung von Wellen (WE) mit einer ersten Wellenlänge gewährleistet,

- einem zweiten Verarbeitungsorgan (H2), dessen Betrieb eine gewünschte Verarbeitung von Wellen (WR) mit einer zweiten Wellenlänge gewährleistet, wobei dieser Betrieb einen Schutz dieses zweiten Organs vor den Wellen mit der ersten Wellenlänge erfordert, und

- einem Separator (G), der die Wellen mit der ersten Wellenlänge absorbiert, wobei dieser Separator zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungsorgan angeordnet ist, um den Schutz dieses zweiten Organs zu bewirken,

dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Absorptionsmessmittel (Q) umfasst, die ein Absorptionsmesssignal (iG) liefern, das für die Leistung der von dem Separator absorbierten Wellen repräsentativ ist, um eine Information über den Betrieb des ersten Verarbeitungsorgans zu bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessmittel (Q) eine Regelung des Betriebs des ersten Verarbeitungsorgans (H1) gewährleisten, wobei die von diesem Betrieb gewährleistete Verarbeitung eine Emission von Wellen (WE) mit der ersten Wellenlänge ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Halbleiterchip (2), der aus in einer vertikalen Richtung (DV) von unten nach oben in kristalliner Kontinuität aufeinanderfolgenden Schichten gebildet ist, wobei dieser Chip einen Wellenleiter (4) umfasst, der sich in einer horizontalen Längsrichtung (DL) dieses Chips erstreckt, um zwei Wellen, die jeweils die erste und die zweite Wellenlänge haben, zu leiten, wobei diese zweite Wellenlänge größer als die erste ist und der Chip und der Wellenleiter jeweils gleichsinning in Längsrichtung (DL) aufweisen:

- ein erstes Verarbeitungssegment (H1), das zu dem ersten Verarbeitungsorgan gehört,

- ein Trennsegment (G), das zu dem Separator gehört, und

- ein zweites Verarbeitungssegment (H2), das zu dem zweiten Verarbeitungsorgan gehört, wobei das Trennsegment des Chips eine absorbierende Struktur umfasst, die aus diesen Schichten gebildet ist, wobei die Struktur nacheinander in der vertikalen Richtung (DV) umfasst:

- eine untere dotierte Schicht (6) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp,

- eine nicht dotierte Schicht (8) und

- eine obere dotierte Schicht (10) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp,

wobei die nicht dotierte Schicht aus einem Material mit einer charakteristischen Wellenlänge von wenigstens gleich der ersten Wellenlänge und weniger als der zweiten Wellenlänge gebildet ist, wobei diese nicht dotierte Schicht das Trennsegment des Wellenleiters umfasst, wobei das von den Absorptionsmessmitteln (Q) gelieferte Absorptionsmesssignal gebildet ist durch die Stärke eines Messstroms (iG), der zwischen der unteren (6) und der oberen (10) dotierten Schicht der absorbierenden Struktur (G) fließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das erste Verarbeitungsorgan (H1) ein Lasersender ist, der zwei Lichtwellen mit der ersten Wellenlänge und jeweils zwei durch einen gleichen Versorgungsstrom (iE) des Lasersenders gesteuerten Leistungen emittiert, wobei diese zwei Wellenlängen jeweils eine sich gegensinning zu der Längsrichtung (DL) ausbreitende Ausgangswelle (WE) und eine Regelwelle (WG), die sich gleichsinning zu dieser Längsrichtung in dem Wellenleiter (4) ausbreitet, um in dem Separator (G) absorbiert zu werden, darstellen, wobei die Absorptionsmessmittel (Q) ein Regelorgan darstellen, das wenigstens teilweise den Versorgungsstrom in Abhängigkeit von dem Absorptionsmesssignal (iG) steuert, um die Leistung · der Ausgangswelle zu regeln.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Chip (2) in seinem ersten Verarbeitungssegment eine durch die Schichten gebildete Senderstruktur (H1) umfasst, die nacheinander die untere dotierte Schicht (6), eine nicht dotierte Schicht (8) und die obere dotierte Schicht (10) umfasst, wobei die nicht dotierte Schicht aus einem Material mit einer charakteristischen Wellenlänge gleich der ersten Wellenlänge gebildet ist, wobei diese nicht dotierte Schicht das erste Verarbeitungssegment des Wellenleiters (4) umfasst, wobei der Chip ferner in diesem Segment Reflektormittel (12) zum Einschließen des ersten Verarbeitungssegments des Wellenleiters in einem longitudinalen optischen Hohlraum aufweist und die Vorrichtung ferner Versorgungsmittel (14Q) zum gleichsinnigen Vorspannen der Senderstruktur umfasst, um den Versorgungsstrom des Lasersenders zu liefern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Chip in seinem zweiten Verarbeitungssegment eine zweite Verarbeitungsstruktur (H2) aufweist, die aus den besagten Schichten gebildet ist und nacheinander in der vertikalen Richtung (DV) umfasst:

- die untere dotierte Schicht (6),

- eine nicht dotierte Schicht (16), und

- die obere dotierte Schicht (10),

wobei die nicht dotierte Schicht eine charakteristische Wellenlänge wenigstens gleich der zweiten Wellenlänge hat, wobei die Vorrichtung ferner Mittel (14, 18) zum elektrischen Vorspannen dieser zweiten Verarbeitungsstruktur umfasst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Mittel zum elektrischen Vorspannen der zweiten Verarbeitungsstruktur diese gegensinning vorspannen, so dass sie eine Empfängerstruktur (H2) bildet, wobei die Vorrichtung ferner Mittel zum Liefern eines Empfangssignals (SR) umfasst, das für Schwankungen der Intensität eines Stroms iR repräsentativ ist, der zwischen der unteren (6) und der oberen (10) dotierten Schicht dieser Struktur in Reaktion auf eine Eingangswelle (WR) mit der zweiten Wellenlänge fließt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Eingangswelle (WR) sich gleichsinnig zu der Längsrichtung (DL) ausbreitet, so dass die Eingangswelle (WE) und die Ausgangswelle (WR) eine gleiche Verbindungsfläche (22) des Chips durchqueren.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Chip (2) auf Grundlage von Galliumarsenid gebildet ist und die erste und zweite Wellenlänge jeweils bei 1300 und 1550 nm liegen.