プラスチック光ファイバネットワーク用のトランシーバ
装置は、光送信機；光ファイバから光学信号を受信する光検知器；第１のポートと、光ファイバにより光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタ；並びに光検知器の出力に接続された二段増幅器システムを備える。光検知器の入力表面の直径は、光ファイバの芯の直径に略等しい。このような光検知器の入力表面の直径により、静電容量及び信号歪が低減する。光学スプリッタは、第１のポートで第１の光学信号を受信する。この光学スプリッタは、第１の光学信号を第２のポートに送信し、第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートに送信するように構成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してファイバオプティクスに関し、具体的には、光ファイバを介して光学信号を送信するための方法と装置に関する。さらに具体的には、本発明は、航空機のネットワークのプラスチック光ファイバに使用されるトランシーバのための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報は、任意の数の様々な媒体を使用して、信号の形態で送信することができる。光ファイバは、ネットワーク内で信号を送信するための媒体の一種である。特に、光ファイバは長距離通信網内で信号を送信するために使用することができる。光ファイバは、例えば金属線のような他の種類の媒体と比較して、長い距離及び広い帯域幅で信号を送信することができる。信号が光ファイバを伝わるときの電力損失は、金属線を伝わる場合より小さい。さらに、光ファイバは電磁干渉の影響を受けない。
【０００３】
光ファイバに用いられる材料は、典型的にはガラス及びプラスチックから選択されるいずれか一つである。ガラスの物理的特性により、ガラス光学繊維（ＧＯＦ）は、多くの場合において光ネットワークに使用するのに望ましい。例えば、ガラス光学繊維の一定の距離における信号損失はプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）より小さい。ガラス光学繊維を用いているネットワークは長距離通信網に望ましい。光学信号が伝播する距離が延びるほど、信号損失は大きな問題となる。
【０００４】
例えば、ガラス光学繊維を用いるネットワークを介して送られる光学信号は、約１３００ナノメートル〜１５５０ナノメートルの近赤外（ＩＲ）波長範囲で動作する。このような波長では、ガラス光学繊維は、１キロメートル当たり約０．２デシベルの損失を被る。これとは異なり、プラスチック光ファイバにより送信される光学信号は、約６５０ナノメートルの赤色波長範囲内で動作する。この波長において、プラスチック光ファイバを伝わる光学信号は、１キロメートル当たり約１５０デシベルの損失を被る。このように、プラスチック光ファイバを伝播する光学信号に生じる損失は、ガラス光学繊維の信号損失と比較して桁違いの大きさを有している。
【０００５】
このような利点はあるものの、ガラス光学繊維の使用には、プラスチック光ファイバにはない欠点も伴う。ガラス光学繊維はプラスチック光ファイバより脆弱である。また、ガラス光学繊維は、設置中に壊れやすい。
【０００６】
ガラス光学繊維はプラスチック光ファイバより高価である。さらに、ガラス光学繊維を用いるネットワーク内で使用されるコンポーネントは、プラスチック光ファイバを用いるネットワーク内で使用されるコンポーネントより高価である。結果として、ネットワークにガラス光学繊維を使用することにより、ガラス光学繊維の設置及び／又は交換の費用が増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上述の問題のうちの一又は複数と、その他の発生しうる問題とを考慮した方法と装置を有することが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光検知器、光学スプリッタ、及び二段増幅器システムを備えている。光検知器は、光ファイバから光学信号を受信する。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。光学スプリッタは、第１のポートと、光ファイバにより光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有している。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、また、第１の光学信号を第２のポートに送信し、且つ第３のポートにおいて受信した第２の光学信号を第１のポートに送信する。二段増幅器システムは光検知器の出力に接続される。
【０００９】
別の有利な実施形態では、装置は、プラスチック光ファイバから光学信号を受信する光検知器と、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する二段増幅器システムとを備えている。光検知器の入力表面は、プラスチック光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。光受信機は、約−３２デシベルミリワット以下の値の感度を有することができる。
【００１０】
また別の有利な実施形態では、光学信号の処理方法が提示される。第１の光学信号が、光検知器の入力表面において光ファイバから受信される。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。電気信号が、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに送信される。光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。光受信機は、約−３２デシベルミリワット以下の値の感度を有することができる。
【００１１】
また別の有利な実施形態では、装置は、略平面絶縁構造と、光学スプリッタと、光検知器と、光送信機とを備えている。光学スプリッタは、第１のポートと、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置する第２のポートと、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置する第３のポートとを有することができる。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、第１のポートで受信した第１の光学信号を第２のポートに送り、第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートに送る。光検知器は、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置して第２のポートに連結する。光送信機は、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置して第３のポートに連結する。第１の表面は、第２の表面の略反対側にある。
【００１２】
本発明の機構、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができる。これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び添付図面に見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
有利な実施形態の新規機構と考えられる特徴は、特許請求の範囲に規定される。しかしながら、有利な実施形態、並びにそれらの好ましい使用モード、そのさらなる目的及び利点は、後述する本発明の有利な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて読むことにより最もよく理解されるであろう。
【００１４】
【図１】図１は、有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。
【図２】図２は、有利な一実施形態が実施される航空機を示している。
【図３】図３は、有利な一実施形態による光学信号環境を示している。
【図４】図４は、有利な一実施形態が実施される光検知器を示している。
【図５】図５は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図６】図６は、有利な一実施形態が実施される光受信機を示している。
【図７】図７は、有利な一実施形態が実施される光送信機を示している。
【図８】図８は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図９】図９は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの上面図である。
【図１０】図１０は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの底面図である。
【図１１】図１１は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。
【図１２】図１２は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図１３】図１３は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの上面図である。
【図１４】図１４は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの底面図である。
【図１５】図１５は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１６】図１６は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１７】図１７は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１８】図１８は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１９】図１９は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２０】図２０は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２１】図２１は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２２】図２２は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。
【図２３】図２３は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。
【図２４】図２４は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【図２５】図２５は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【図２６】図２６は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を詳細に参照し、本発明の実施形態を、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００、及び図２に示す航空機２００に関して説明する。まず図１を参照する。図１は、有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１００は、図２の航空機２００の仕様及び設計１０２と、材料調達１０４とを含みうる。
【００１６】
製造段階では、図２の航空機２００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６と、システムインテグレーション１０８とが行われる。その後、図２の航空機２００は認可及び納品１１０を経て運航１１２される。顧客により運航される間に、図２の航空機２００は定期的な整備及び保守１１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守も含みうる）を受ける。
【００１７】
航空機の製造及び保守方法１００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーターによって実施又は実行されうる。このような実施例では、オペレーターは顧客である。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００１８】
図２は、有利な一実施形態が実施される航空機を示している。この実施例では、航空機２００は、図１の航空機の製造及び保守方法１００によって製造されたものであり、複数のシステム２０４及び内装２０６を有する機体２０２を含むことができる。システム２０４の例には、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４のうちの一又は複数と、光ネットワーク２１６とが含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業のような他の産業に他の有利な実施形態を適用することができる。
【００１９】
本明細書に具現化された装置は、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００の段階の少なくとも一つで採用することができる。本明細書でアイテムを列挙して「〜の少なくとも一つ」という表現を使用する場合、列挙されたアイテムの一又は複数からなる様々な組み合わせが使用可能であり、且つ列挙されたアイテムのいずれかが一つだけあればよいことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣの少なくとも一つ」には、例えば、限定しないが、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡとアイテムＢ」が含まれる。この例には、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含まれる。
【００２０】
一実施例において、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６において製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２００が図１の運航１１２段階にある間に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また別の実施例として、製造段階（例えば、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、並びにシステムインテグレーション１０８）において、任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを採用することができる。
【００２１】
アイテムに言及して「任意の数の」という場合、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、任意の数の装置の実施形態とは、一又は複数の装置の実施形態である。任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、航空機２００が図１の運行１１２段階、及び／又は整備及び保守１１４段階にある間に利用することができる。任意の数の種々の有利な実施形態を使用することにより、航空機２００の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２００のコストを削減することができる。
【００２２】
第１のコンポーネントは、固定、結合、締め付け、及び／又はその他何らかの適切な方式での接続により、第２のコンポーネントに関連付けられる。第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを使用することにより第２のコンポーネントに接続されてもよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより、第２のコンポーネントに関連付けられてもよい。
【００２３】
種々の有利な実施形態は、任意の数の様々な検討事項を認識し、考慮している。例えば、種々の有利な実施形態は、現在利用可能な多数の長距離ネットワークが情報を伝達するためにガラス光学繊維を使用していることを考慮している。しかしながら、これらの種々の有利な実施形態は、プラスチック光ファイバが、ガラス繊維と比較して耐久性に優れていることを認識している。一つの解決法は、ガラス光学繊維をプラスチック光ファイバで置き換えることである。しかしながら、プラスチック光ファイバの場合、信号の伝播距離が延びるにつれて信号損失が増大する。種々の有利な実施形態では、このような信号損失により、プラスチック光ファイバにより情報を伝達する間にエラーが生じうることを認識している。
【００２４】
さらに、種々の有利な実施形態は、ガラス光学繊維を使用するように構成されたネットワークに使用されるコンポーネントが、プラスチック光ファイバに使用するためには所望のレベルの感度を有さない場合があることを認識している。具体的には、プラスチック光ファイバをネットワークに使用するためには、ネットワーク内のコンポーネントが、ガラス光学繊維を使用する場合より高い感度を有することが必要である。一つの解決法は、現在プラスチック光ファイバに使用するように構成されたコンポーネントを使用することである。しかしながら、種々の有利な実施形態は、約３０メートル以上の距離に亘ってエラーを生じさせずに情報を送信するためには、このようなコンポーネントが所望のレベルの感度を呈さない場合があることを認識し、考慮している。
【００２５】
このようにして、種々の有利な実施形態により、プラスチック光ファイバを用いたネットワーク用のトランシーバのための方法と装置が提供される。有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光ファイバから光学信号光検知器を受け取る光検知器、第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタ、及び光検知器の出力に接続された二段増幅器システムを備えている。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有している。このような光検知器の入力表面の直径により、静電容量と符号歪とが低減される。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、第１の光学信号を第２のポートへ送り、第３のポートにおいて受信した第２の光学信号を第１のポートへ送る。
【実施例】
【００２６】
次に図３を参照する。図３は、有利な一実施形態による光学信号環境を示している。この実施例では、光学信号環境３００は、ネットワーク（例えば、図２の光ネットワーク２１６）で実施される。さらに、光学信号環境３００はプラットフォーム３０２において実施される。この実施例では、プラットフォーム３０２は、図２の航空機２００の形態をとる。光学信号環境３００は、情報伝達に使用される任意の数のコンポーネントから構成されている。この実施例では、光学信号環境３００はトランシーバ３０４を含む。トランシーバ３０４は、光受信機３０６と光送信機３０８とを含んでいる。図示のように、光受信機３０６は光送信機３０８に連結されている。
【００２７】
本明細書で使用される第１のコンポーネントは、固定、結合、締め付け、及び／又はその他何らかの適切な方式での接続により第２のコンポーネントに連結される。第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを使用することにより第２のコンポーネントに連結してもよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより第２のコンポーネントに連結されてもよい。また、本明細書で使用される光学コンポーネントは、他のコンポーネントに連結されてもよい。光学コンポーネントが他のコンポーネントに連結されるとき、これらのコンポーネント間に小さなギャップがあってもよい。
このような実施例では、光受信機３０６は、光検知器３１０と二段増幅器システム３１１とを含む。光検知器３１０は、ショットキーバリアダイオード３１３、ＰＩＮダイオード３１５、又はその他何らかの適切な種類の光検知器の形態をとることができる。例えば、ＰＩＮダイオード３１５は、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオードとすることができる。
【００２８】
光検知器３１０は、この実施例では、光ファイバ３１８を伝播する光学信号３１６を受信する。このような実施例では、光学信号３１６は、光検知器３１０によって直接に又は間接に受信される。本明細書で使用する「直接に受信」とは、追加のコンポーネントによって送信又は受信されないことを意味し、「間接に受信」とは、少なくとも一つの追加のコンポーネントによって送信又は受信されることを意味する。
【００２９】
このような実施例では、光ファイバ３１８は、プラスチック光ファイバ３１９の形態をとることができる。他の有利な実施形態では、光ファイバ３１８は、ガラス光学繊維及び／又はその他何らかの適切な種類の光ファイバの形態をとることができる。この実施例では、光ファイバ３１８は、第１の光ファイバ３２０と第２の光ファイバ３２２とを含んでいる。
光検知器３１０は、光検知器３１０の入力表面３２６の第１の光ファイバ３２０を伝播する第１の光学信号３２４を受信する。この実施例では、入力表面３２６は直径３２８を有している。直径３２８は、第１の光ファイバ３２０の芯３３２の直径３３０と略同じになるように選択される。芯３３２は第１の光ファイバ３２０の一部であり、これを伝わって第１の光学信号３２４が伝播する。
【００３０】
第１の光学信号３２４は、第１の光ファイバ３２０の芯３３２を伝わって伝播する光子として、光検知器３１０の入力表面３２６で受信される。これらの光子は、光検知器３１０の入力表面３２６に入り、光検知器３１０内で光電子を生じさせる。次いで、このような光電子は光検知器３１０の出力３３４において電流信号３３３を生成する。
【００３１】
入力表面３２６の直径３２８と芯３３２の直径３３０を略同じにすることにより、光検知器３１０における第１の光学信号３２４の信号損失を低減することができる。例えば、第１の光ファイバ３２０の芯３３２より小さな入力表面を有する光検知器は、第１の光学信号３２４中を伝播する光子のすべてを受信できない。このような小さな入力表面は、光検知器によって生じた電流信号３３３の歪も引き起こす。一方、第１の光ファイバ３２０の芯３３２の直径より大きな直径を有する入力表面を持つ光検知器を使用することにより、光検知器の静電容量が増大する。静電容量の増大は、光検知器が生じさせた信号の時間遅延及び歪を引き起こし、光検知器及び光受信機の感度を低下させる。
【００３２】
入力表面３２６の直径３２８と芯３３２の直径３３０を略同じにすることにより、電流信号３３３の信号歪と光検知器３１０の静電容量を低減することができる。その結果、光受信機３０６の感度のレベルが増大しうる。
【００３３】
この実施例に示すように、電流信号３３３は出力３３４から出力されて、光受信機３０６内の二段増幅器システム３１１によって受信される。このような実施例では、二段増幅器システム３１１は、受信した電流信号３３３を増幅することによりトランシーバ３０４の感度レベルを上昇させる。二段増幅器システム３１１は、第１の増幅器３３６、第２の増幅器３３８、及び／又はその他の適切なコンポーネントを含むことができる。第１の増幅器３３６は、光検知器３１０の出力３３４に接続された入力３４０を有している。電流信号３３３は、第１の増幅器３３６の入力３４０において受信される。第１の増幅器３３６の出力３４２は、第２の増幅器３３８の入力３４４に接続されている。本明細書で使用される第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを用いることにより第２のコンポーネントに接続されてよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより、第２のコンポーネントに接続されてもよい。さらに、コンポーネントは、結合、ハンダ付け、配線、及び／又はその他のいずれかの適切な電気接続を用いて電気的に接続されてもよい。
【００３４】
この実施例では、第１の増幅器３３６は、電流電圧変換器３４６の形態をとる。電流電圧変換器３４６は、相互インピーダンス増幅器とも呼ばれる。電流電圧変換器３４６は、フィードバック抵抗に等しい利得を有している。電流電圧変換器３４６の出力３４２は、第２の増幅器３３８の入力３４４に接続されている。
【００３５】
図示されるこの実施例では、第２の増幅器３３８は制限増幅器３４８の形態をとる。制限増幅器３４８は、出力３４２から入力３４４において受信される電圧信号のパワーの変動を低減及び／又は制限する。制限増幅器３４８は、制限増幅器３４８の出力３４９において、入力電圧信号の範囲に亘り略一定の出力信号を供給する。このような実施例では、電流電圧変換器３４６と制限増幅器３４８とは、光検知器３１０の利得及び雑音の要件に適合するように選択される。
【００３６】
このような実施例では、光送信機３０８は、発光ダイオード３５０と駆動増幅器３５２とを含んでいる。駆動増幅器３５２は、電流３５４を送って発光ダイオード３５０にバイアスをかける。発光ダイオード３５０は、第２の光学信号３５６を形成する光波を発する。第２の光学信号３５６は、光送信機３０８から送信されて、光ファイバ３１８中の第２の光ファイバ３２２を伝わる。図示されたこの実施例では、発光ダイオード３５０は、緑色、赤色、又は青色の発光ダイオードか、或いは光学信号を送信するのに適したその他何らかの種類の光源とすることができる。
【００３７】
このような実施例に示すように、トランシーバ３０４は光学スプリッタ３５８も含むことができる。光学スプリッタ３５８は、第１のポート３６０、第２のポート３６２、及び第３のポート３６４を有する。このような実施例では、光学スプリッタ３５８は双方向性である。すなわち、光学スプリッタ３５８は、光学信号の送信及び受信の両方を行うことができる。例えば、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０は双方向性である。すなわち、光学信号は、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０から送信され、且つ同ポートによって受信される。
【００３８】
このような実施例では、第１のポート３６０は、第１の光学ファイバ３２０を伝播する第１の光学信号３２４を受信する。第１のポート３６０は、また、第１の光学信号３２４を第２のポート３６２に送信する。第２のポート３６２は、第１の光ファイバ３２０中を伝播する第１の光学信号３２４を、光検知器３１０の入力表面３２６に送信する。第３のポート３６４は、光学スプリッタ３０８から第２の光学信号３５６を受信して、第２の光学信号３５６を第１のポート３６０に送信する。
【００３９】
図示されるこの実施例では、光学スプリッタ３５８はフィルタ３６１を含んでいる。フィルタ３６１は、第１の光ファイバ３２０中を伝播する第１の光学信号３２４を受信することができる。フィルタ３６１は、第１の波長範囲３６３を有する第１の光学信号３２４を、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０及び／又は第２のポート３６２に通過させる。さらに、フィルタ３６１は、第３のポート３６４から第２の光学信号３５６を受信することができる。フィルタ３６１は、第２の波長範囲３６５を有する第２の光学信号３５６を、第１のポート３６０及び／又は第２のポート３６２へと反射する。他の有利な実施形態では、フィルタ３６１は、第１の波長範囲３６３を有する第１の光学信号３２４を反射し、第２の波長範囲３６５を通過させることができる。
【００４０】
これらの実施例に示すように、トランシーバ３０４は、プリント基板３６６も含む。プリント基板３６６は、任意の数の導電性のライン３６８、略平面絶縁構造３７０、及び／又はその他の適切なコンポーネントから構成される。略平面絶縁構造３７０は、電気信号又は電流に対して実質的に非導電性の材料から作製された構造である。略平面絶縁構造３７０は、任意の数の表面３７５を有している。
【００４１】
任意の数の表面３７５は、第１の表面３７４と第２の表面３７６とを含んでいる。第１の表面３７４と第２の表面３７６とは、図示したこの実施例では、互いの略反対に位置している。このような実施例では、光検知器３１０は、略平面絶縁構造３７０の第１の表面３７４上に位置している。この実施例では、光検知器３１０は、略平面絶縁構造３７０に直接接続している。さらに、光送信機３０８は、略平面絶縁構造３７０の第２の表面３７６上に位置してもよい。光送信機３０８は、略平面絶縁構造３７０に直接に接続されてもよい。本明細書で使用する場合、「直接に接続する」とは、他のコンポーネントを用いずに取り付けられている、固定されている、結合されている、及び／又は接続されていることを意味し、「間接に接続する」とは、少なくとも一つの他のコンポーネントにより取り付けられている、固定されている、結合されている、及び／又は接続されていることを意味する。
【００４２】
幾つかの有利な実施形態では、光検知器３１０は第１のハウジング３７８内に配置される。第１のハウジング３７８は、直接に、又は第１の構造３８１により間接に、略平面絶縁構造３７０の第１の表面３７４に接続される。さらに、これらの有利な実施形態では、光送信機３０８は第２のハウジング３８０内に配置される。第２のハウジング３８０は、直接に、又は第２の構造３８２により間接に、略平面絶縁構造３７０の第２の表面３７６に接続される。第２の構造３８２は、このような実施例では、ヒートシンク３８３の形態をとることができる。第１のハウジング３７８及び第２のハウジング３８０はハーメチックシール容器とすることができる。例えば、限定しないが、第１のハウジング３７８及び第２のハウジング３８０は、ガラス窓又は半球形レンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ−１８又はＴＯ４６缶とすることができる。これらのコンポーネントは、Independent Business and Scientific Group Company Limitedから市販されている。
【００４３】
このような有利な実施形態では、第１のハウジング３７８は、二段増幅器システム３１１の第１の増幅器３３６を収容することもできる。二段増幅器システム３１１の第２の増幅器３３８は、略平面絶縁構造３７０の表面３８４上において第１のハウジング３７８の外側に位置してもよい。このような実施例では、表面３８４は第１の表面３７４である。他の実施例では、表面３８４は第２の表面３７６であるか、任意の数の表面３７５のうちの、その他何らかの適切な表面である。また別の有利な実施形態では、第１の増幅器３３６及び第２の増幅器３３８の両方が、略平面絶縁構造３７０の表面３８４上において第１のハウジング３７８の外側に位置してもよい。また別の有利な実施形態では、第１の増幅器３３６と第２の増幅器３３８とは、任意の数の表面３７５のうちの異なる表面上に位置してもよい。
【００４４】
図３に示す光学信号環境３００は、種々の有利な実施形態を実施する方式を物理的に又はアーキテクチャ的に限定するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、及び／又は同コンポーネントに代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかの有利な実施形態においては、幾つかのコンポーネントは不要でありうる。また、ブロックは、幾つかの機能的コンポーネントを説明するために提示されている。これらのブロックの一又は複数は、種々の有利な実施形態において実施されるとき、異なるブロックに統合及び／又は分割することができる。
【００４５】
例えば、他の有利な実施形態では、トランシーバ３０４は、光受信機３０６及び／又は光送信機３０８に加えて、追加の光受信機及び／又は光送信機を含むことができる。さらに、いくつかの有利な実施形態では、光学信号環境３００は、トランシーバ３０４に加えて追加のトランシーバ、又は任意の数の追加の光受信機、光送信機、光学スプリッタ、及び／又はその他の適切なコンポーネントを含むことができる。
【００４６】
また別の有利な実施形態では、光学信号環境３００は、第１の光ファイバ３２０及び第２の光ファイバ３２２に加えて、光ファイバ３１８上を伝播する光学信号３１６を有する。幾つかの実施例では、光学スプリッタ３５８はフィルタ３６１を含まない。また別の有利な実施形態では、第１のポート３６０及び／又は第３のポート３６４は、光ファイバ３１８以外の媒体を伝わって伝播する光学信号３１６を受信する。
【００４７】
他の有利な実施形態では、プラットフォーム３０２は他の形態をとることができる。図示の実施例では、プラットフォーム３０２は、可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造、水上構造、宇宙構造、航空機、潜水艦、バス、人員運搬車、戦車、列車、自動車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、橋、ダム、水上艦、及び／又はその他何らかの適切なプラットフォームとすることができる。光学信号環境３００は、任意の数のこのようなプラットフォームにおいて実施することができる。
【００４８】
ここで図４を参照する。図４は、有利な一実施形態が実施される光検知器を示している。この実施例では、光検知器４００は、図３の光検知器３１０の一実装態様の一実施例である。
【００４９】
光検知器４００は、この実施例では、ショットキーバリアダイオード４０２の形態をとる。ショットキーバリアダイオード４０２は、半導体材料層及び金属材料層によって形成される金属半導体デバイスである。これらの層には、基板４０４、真性領域４０６、第１の金属層４０８、第２の金属層４１０、及び第３の金属層４１２が含まれる。
【００５０】
この実施例では、基板４０４は半導体材料の層であり、その上にはショットキーバリアダイオード４０２が形成される。すなわち、基板４０４はショットキーバリアダイオード４０２の基層であり、ショットキーバリアダイオードの上に他の層が追加される。基板４０４のために選択される半導体材料には、例えば、限定しないが、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、リン化インジウム、及び／又はその他いずれかの適切な半導体材料が含まれる。
【００５１】
図示のように、基板４０４は第１の種類の導電性４１４を有している。第１の種類の導電性４１４は、基板４０４へのドーパントの導入によって決定される。このように、基板４０４はドープされる。このような実施例では、ドーパントは、ドーパントが添加される半導体材料と同じ原子構造を有さない任意の化学要素である。ドーパントには、例えば、限定されないが、リン、ホウ素、及び／又はその他の適切な物質が含まれる。
【００５２】
基板４０４にドーパントを導入することにより、基板４０４に電子又は孔が添加される。これらの電子及び／又は孔は、基板４０４の導電性を高める。ドーパントにより基板４０４に電子が添加されるとき、第１の種類の導電性４１４はｎ型４１５である。ドーパントにより基板４０４に孔が追加されるとき、第１の種類の導電性４１４はｐ型４１７である。すなわち、基板４０４に電子を添加するとき、ショットキーバリアダイオード４０２はｎ型半導体デバイスである。基板４０４に孔が追加されるとき、ショットキーバリアダイオード４０２はｐ型半導体デバイスである。このように、基板４０４は外因性半導体の形態をとる。外因性半導体は、実質的に異なる数の電子及び孔を有する。
【００５３】
このような実施例では、真性領域４０６は、基板４０４の上に位置する半導体材料の層である。真性領域４０６は表面４１６を有する。このような実施例では、真性領域４０６は、内部にドーパントを殆ど又は全く有さない。すなわち、真性領域４０６において、電子の数と孔の数は略等しい。特定の実施例として、真性領域４０６は、ドーパントを実質的に全く有さないシリコン４１８から構成される。例えば、真性領域４０６内のシリコン４１８のドーパント濃度４２０は、１立方センチメートル当たり約１×１０１５個のドーパント原子に略等しいか、又はそれよりも低い。
【００５４】
真性領域４０６は基板４０４上に形成される。真性領域４０６は、任意の数の異なる方法で基板４０４上に形成することができる。例えば、真性領域４０６は、いずれかの適切なプロセスを用いて基板４０４上に成長させる、堆積させる、又は形成することができる。さらに、真性領域４０６は厚み４２２を有する。一実施例では、真性領域４０６の厚み４２２は約１ミクロン以上である。
【００５５】
第１の金属層４０８は、真性領域４０６の表面４１６の一部４２４の上に形成される。第１の金属層４０８は、任意の数の異なる方法で形成することができる。例えば、第１の金属層４０８は、蒸着技術、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な技術を用いて真性領域４０６の上に堆積させることができる。
【００５６】
真性領域４０６と第１の金属層４０８との接合部は、表面４１６から真性領域４０６の中に延びる空乏領域４３０を形成する。空乏領域４３０は、ほぼすべての自由電子が除去された領域である。
【００５７】
第１の金属層４０８は厚み４３２を有している。厚み４３２は、複数の光子４３４が第１の金属層４０８を通過することができるように選択される。一実施例では、第１の金属層４０８の厚み４３２は、約５０オングストローム〜１００オングストロームの値を有するように選択される。
【００５８】
このように、第１の金属層４０８の厚み４３２は、複数の光子４３４が真性領域４０６に進入可能な大きさである。光検知器４００は、半導体検知器上の金属である。光検知器４００内の空乏領域４３０は、真性領域４０６の表面４１６から真性領域４０６内へ延びている。複数の光子４３４は第１の金属層４０８を通過して、真性領域４０６中の空乏領域４３０内へ直接進入する。このように、真性領域４０６の空乏領域４０８に進入する光子の割合は、半導体検知器上の半導体（例えば、ＰＩＮダイオード）のような第１の金属層４０８を持たない検知器と比べて大きい。さらに、空乏領域４３０に進入する複数の光子４３４は、真性領域４０６内で基板４０４に向かって移動する光電子を生成する。
【００５９】
第１の金属層４０８は、真性領域４０６との整流性接触４３６を形成する。整流性接触は、逆バイアス方向に流れる電流よりも、順バイアス方向に流れる電流の方が大きくなる接触である。この種の電流の流れは、ポテンシャル障壁の物理的現象であり、ショットキーバリアとも呼ばれる。この種の電流の流れは、第１の金属層４０８と真性領域４０６との境界面に形成される。
【００６０】
このような実施例では、第１の金属層４０８は、金４２６、酸化インジウムスズ４２８、及び／又はその他の適切な金属から構成される。金４２６及び酸化インジウムスズ４２８のような金属の化学特性により、厚み４３２を有する第１の金属層４０８の堆積が可能になる。
【００６１】
このような実施例では、第１の金属層４０８は、第１の金属層４０８の表面４３５の上に材料４３３からなる層４３１を有している。層４３１は、光ファイバを伝播する光学信号を受信することができる。層４３１は、図３の光検知器３１０の入力表面３２６の一実装態様の一実施例である。具体的には、複数の光子４３４は層４３１にぶつかる。層４３１の材料４３３は、層４３１で受け取られる複数の光子４３４の反射を低減させるように選択される。例えば、材料４３３の層４３１は反射防止コーティング４４６である。このような実施例では、反射防止コーティング４４６は、窒化シリコン、酸化シリコン、及びその他いずれかの適切な反射防止材料から選択された一つの材料からなる。
【００６２】
有利な一実施形態では、表面４１６の部分４２４の上に、第１の金属層４０８と接触する突出部分４４０を形成することができる。突出部分４４０は、真性領域４０６の表面４１６をエッチングすることにより形成することができる。表面４１６をエッチングして突出部分を形成することにより、電流４４４が減少する。電流４４４は、ショットキーバリアダイオード４０２のショット雑音源である。
【００６３】
この実施例では、光検知器４００はエリア４３８を含んでいる。エリア４３８は、表面４１６から真性領域４０６の中へ延びている。エリア４３８は、この実施例では、表面４１６の、第１の金属層４０８と接触する部分４２４の全部又は一部を取り囲んでいる。エリア４３８は真性領域４０６の表面４１６を横切る暗電流４４４の流れを減少させる。例えば、電流４４４は、光検知器４００のショット雑音源である暗電流である。
【００６４】
エリア４３８は、真性領域４０６の表面４１６を横切る電子の流れを減少させる。複数の光子４３４が真性領域４０６に進入するとき、エリア４３８は、エリア４３８が存在しない場合と比較して、大きな割合の電子を基板４０４の方へ移動させる。移動する電子の数のこのような増加は、真性領域４０６の表面４１６を横切る電子の流れが減少したことに起因している。
【００６５】
この実施例では、エリア４３８は第２の種類の導電性４４２を有する。第２の種類の導電性４４２は、基板４０４の第１の種類の導電性４１４とは反対の種類の導電性である。このような実施例では、第２の種類の導電性４４２はｐ型４４４である。他の実施例では、第２の種類の導電性４４２はｎ型４４５とすることができる。
【００６６】
エリア４３８の第２の種類の導電性４４２は、任意の数の異なる方法で真性領域４０６内に形成することができる。例えば、第２の種類の導電性４４２は、真性領域４０６中にドーパントを導入することにより形成される。幾つかの有利な実施形態では、亜鉛が真性領域４０６中に拡散される。他の有利な実施形態では、イオン注入法が使用される。
【００６７】
このような実施例では、ショットキーバリアダイオード４０２は第２の金属層４１０も含んでいる。第２の金属層４１０は、基板４０４の表面４５０と接触するように形成されてオーム接触部を形成する。第２の金属層４１０は、任意の数の異なる方法で形成することができる。例えば、第２の金属層４１０は、蒸着技術、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な種類の技術を用いて基板４０４の表面４５０上に堆積させることができる。この実施例では、表面４５０は真性領域４０６の表面４１６の略反対側に位置している。
【００６８】
加えて、第３の金属層４１２が、第１の金属層４０８の表面４３５の部分４５４と接触するように形成される。第３の金属層４１２も、蒸着技術、スパッタリング法、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な種類の技術を用いて第１の金属層４０８の表面４３５の部分４５４の上に堆積させることができる。
【００６９】
図４に示される光検知器４００は、種々の有利な実施形態を実施できる方法を物理的又はアーキテクチャ的に限定するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、及び／又は同コンポーネントに代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは、幾つかの有利な実施形態では不要である。また、何らかの機能的コンポーネントを説明するためにブロックが示されている。このようなブロックの一又は複数は、他の有利な実施形態で実施されるときは、異なるブロックに統合及び／又は分割することができる。
【００７０】
例えば、幾つかの有利な実施形態では、真性領域４０６は、シリコン以外の半導体材料から構成される。半導体材料は、例えば、限定しないが、ゲルマニウムとすることができる。他の有利な実施形態では、第１の金属層４０８は、金４２６及び／又は酸化インジウムスズ４２８に加えて、又はそれらに代えて、例えば、限定しないが、銀、プラチナ、銅、及び／又はニッケルといった材料から構成することができる。
【００７１】
ここで図５を参照する。図５は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ５００は、図３のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図示のように、トランシーバ５００は、光学スプリッタ５０２、発光ダイオード５０４、光検知器５０６、相互インピーダンス増幅器５０８、制限増幅器５０９、及び駆動増幅器５１１を含んでいる。
【００７２】
この実施例では、光学スプリッタ５０２は、図３の光学スプリッタ３５８の一実装態様の一実施例である。図示のように、光学スプリッタ５０２は、第１のポート５１０と、第２のポート５１２と、第３のポート５１４とを有するプラスチック光ファイバスプリッタである。光学スプリッタ５０２は、この実施例では、プラスチック光ファイバを伝播する光学信号を送信及び／又は受信する。
【００７３】
例えば、光学スプリッタ５０２は、第３のポート５１４で信号５１６を受信し、第１のポート５１０から信号５１６を送信する。信号５１６は、発光ダイオード５０４により第３のポート５１４に送信される。このような実施例では、発光ダイオード５０４は、赤色、青色、又は緑色の発光ダイオードとすることができる。光学スプリッタは、第１のポート５１０で信号５１８を受信し、第２のポート５１２から光検知器５０６へ信号５１８を送信する。他の有利な実施形態では、光学信号は、ガラス光学繊維のような、プラスチック光ファイバ以外の媒体を用いて送信及び／又は受信される。
【００７４】
図示されるこの実施例では、光検知器５０６は、図３の光検知器３１０及び／又は図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。光検知器５０６は、例えば、ショットキーバリアダイオード、ＰＩＮダイオード、又はその他何らかの適切な種類の光検知器の形態をとることができる。
【００７５】
図示のように、光検知器５０６は、相互インピーダンス増幅器５０８に接続される。このような実施例では、相互インピーダンス増幅器５０８は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭＡＸ３６５７相互インピーダンス増幅器を用いて実施される。さらに、相互インピーダンス増幅器５０８は、制限増幅器５０９に接続されている。図示されたこの実施例では、制限増幅器５０９は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭＡＸ３９６９制限増幅器を用いて実施される。
【００７６】
さらに、発光ダイオード５０４は、駆動増幅器５１１に接続されている。このような実施例では、駆動増幅器５１１は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭａｘｉｍ（登録商標）ＭＡＸ３９６７を用いて実施される。
【００７７】
ここで図６を参照する。図６は、有利な一実施形態が実施される光受信機を示している。このような実施例では、光受信機６００は、図３の光受信機３０６の一実装態様の一実施例である。図示のように、光検知器６０２は、二段増幅器システム６０４に接続されている。光検知器６０２は、図３の光検知器３１０及び／又は図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。二段増幅器は、図３の二段増幅器システム３１１の一実装態様の一実施例である。
【００７８】
光検知器６０２は光学信号６０６を受信する。プラスチック光ファイバを有するネットワークでは、光学信号６０６は可変スペクトルの波長を有する。例えば、光学信号６０６は、約６５０ナノメートルの波長を有する。この波長は、可視スペクトルの赤色波長に相当する。幾つかの実施例では、光学信号６０６は約５００ナノメートルの波長を有し、この波長は緑色波長である。他の実施例では、光学信号６０６は約４５０ナノメートルの波長を有し、この波長は青色波長である。
【００７９】
約６５０ナノメートルの波長を有する信号の場合、光検知器６０２は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＳ５９７１シリコンＰＩＮ検知器を用いて実施される。別の構成として、約５００ナノメートルの波長を有する信号の場合、光検知器６０２は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＳ５９７３シリコンＰＩＮ検知器を用いて実施される。
【００８０】
この実施例では、二段増幅器システム６０４は、制限増幅器６１０に接続された相互インピーダンス増幅器６０８を含んでいる。交流電流連結コンデンサ６１２が、相互インピーダンス増幅器６０８を制限増幅器６１０に接続するために使用されている。交流電流連結コンデンサ６１２は、約０．０１マイクロファラッドの静電容量を有するように選択することができる。
【００８１】
図示のように、可変抵抗器６１４が相互インピーダンス増幅器６０８に接続される。可変抵抗器６１４により、二段増幅器システム６０４を所望の信号検知（ＳＤ）感度にチューニングすることができる。プラスチック光ファイバネットワークの場合、光検知器６００の所望の信号検知感度レベルは、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値を有する感度とすることができる。
【００８２】
ここで図７を参照する。図７は、有利な一実施形態が実施される光学スプリッタを示している。この実施例では、光学スプリッタ７００は、図３の光送信機３１４の一実装態様の一実施例である。図示のように、光学スプリッタ７００は、駆動増幅器７０２と発光ダイオード７０４とを含む。
【００８３】
この実施例では、駆動増幅器７０２は、発光ダイオード７０４を駆動するための変調電流とバイアス電流とを送信する。送信される変調電流とバイアス電流の量は、発光ダイオード７０４が少なくとも約１ミリワットの平均光強度を生成できるように選択される。生成される光強度は、光ファイバ（例えば、図３の第２の光ファイバ３２２）に連結される。発光ダイオードからの光学信号は光パルスであるので、平均強度は、一定の時間に亘って平均されたこれらの出力光パルスの強度である。
【００８４】
図示されたこのような実施例では、発光ダイオード７０４が赤色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約６５０ナノメートルの波長を有している。別の構成では、発光ダイオード７０４が緑色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約５００ナノメートルの波長を有している。さらに、発光ダイオード７０４が青色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約４５０ナノメートルの波長を有している。このような実施例では、発光ダイオード７０４はＨａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＬＩ０７６２又はＬ８６２８発光ダイオードであるか、或いはＺａｒｌｉｎｋ（登録商標） Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社のＺ１６００３発光ダイオードである。
【００８５】
ここで図８を参照する。図８は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ８００は、図３の光学信号環境３００内のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図は、トランシーバ８００の側面図である。トランシーバ８００は、プリント基板８０１、光検知器８０２、発光ダイオード８０４、相互インピーダンス増幅器８０６、制限増幅器８０８、駆動増幅器８１０、及びプラスチック光ファイバスプリッタ８１２を含んでいる。
【００８６】
この実施例では、プリント基板８１０は、図３の略平面絶縁構造３７０の一実装態様の一実施例である。プリント基板８０１は、第１の表面８１４及び第２の表面８１６を有している。図示のように、光検知器８０２はハウジング８１８の中に位置している。ハウジング８１８は、プリント基板８０１の第１の表面８１４上に位置している。さらに、ハウジング８１８は、例えば、熱伝導性エポキシを用いて第１の表面８１４に接続される。このように、光検知器８０２は、プリント基板８０１の第１の表面８１４に接続される。ハウジング８１８は、この実施例では、ガラス窓キャップ又はレンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ１８缶の形態をとることができる。
【００８７】
図示のように、相互インピーダンス増幅器８０６及び制限増幅器８０８も、プリント基板８０１の第１の表面８１４に接続される。このような実施例では、相互インピーダンス増幅器８０６及び制限増幅器８０８は、ハウジング８１８の外側に位置している。相互インピーダンス増幅器８０６、制限増幅器８０８、及び光検知器８０２は、光受信機８１９を含んでいる。
【００８８】
発光ダイオード８０４は、駆動増幅器８１０に接続されて送信機８２５を形成している。図示のように、発光ダイオード８０４及び駆動増幅器８１０の両方は、プリント基板８０１の第２の表面８１６上に位置している。発光ダイオード８０４は、ハウジング８２０の中に位置している。ハウジング８２０及び駆動増幅器８１０は、プリント基板８０１の第２の表面８１６に接続している。ハウジング８２０は、熱伝導性エポキシを用いて第２の表面８１６に接続することができる。ハウジング８２０は、この実施例では、ガラス窓キャップ又はレンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ１８缶の形態をとることができる。
【００８９】
さらに、図示されたこの実施例では、ハウジング８２０は構造８２１を用いてプリント基板８０１に接続されている。構造８２１は、この実施例では金属ホルダの形態をとることができる。構造８２１によるハウジング８２０とプリント基板８０１との接続は、ヒートシンクを形成する。このヒートシンクにより、ハウジング８２０内の発光ダイオード８０４により生成される熱が低減される。すなわち、このヒートシンクは、発光ダイオード８０４により生じた熱を、発光ダイオード８０４からプリント基板８０１へと伝える。このように発光ダイオード８０４からから熱を逃がすことで、発光ダイオード８０４の過熱が避けられる。
【００９０】
この実施例では、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２は第１のアーム８２６と第２のアーム８２８とを有する。第１のアーム８２６は、第１の表面８１４上のハウジング８１８に接続される。第２のアーム８２８は、第２の表面８１６上のハウジング８２０に接続される。第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８のこのような構成により、プリント基板８０１上の表面空間が節約される。これらの実施例におけるこのような表面空間の節約は、プリント基板の同一表面上に受信機と送信機とを有するトランシーバと比較して、約５０％になりうる。このような構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８の屈曲も減少する。さらに、このような構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の信頼性及び光結合効率が向上する。例えば、この構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２のアームの屈曲が減少する。
【００９１】
例えば、トランシーバ８００は、表面空間が節約できるような寸法に形成することができる。トランシーバ８００のこのような寸法は、例えば、限定しないが、幅約０．３インチ、長さ約１．９インチ、及び高さ約０．５インチである。
【００９２】
プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第１のアーム８２６は、トランシーバ８００の入力を光検知器８０２に連結する。このような入力は、プラスチック光ファイバ８３０の出力である。例えば、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２は、プラスチック光ファイバ８３０を伝播する光学信号を受信する。
【００９３】
プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第２のアーム８２８は、送信機８２５をトランシーバ８００の出力に連結する。さらに、第２のアーム８２８は、発光ダイオード８０４により生成される信号電力をトランシーバ８００の出力に連結する。このような実施例では、第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８は共に約１ミリメートルの直径を有する。このような直径は、光検知器８０２の入力表面の直径と略同じである。
【００９４】
図９は、有利な一実施形態によるトランシーバの上面図である。この実施例では、トランシーバ８００の第１の表面８１４が見えている。
【００９５】
図１０は、有利な一実施形態によるトランシーバの底面図である。この実施例では、トランシーバ８００の第２の表面８１６が見えている。
【００９６】
ここで図１１を参照する。図１１は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ８００は、ハウジング８１８内に位置する光検知器８０２及び相互インピーダンス増幅器８０６の両方を有している。
【００９７】
このような構成により、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６との接続距離が短縮する。このような距離の短縮により、光受信機８１９の感度が向上する。さらに、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６との接続距離の短縮により、接続距離に沿って生じうる干渉が低減する。
【００９８】
さらに、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６が共にハウジング８１８内に位置していることにより、トランシーバ８００の表面空間が節約される。例えば、図１１のトランシーバ８００の構造の寸法は、図８、９、及び１０のトランシーバ８００の構造より小さい。図１１では、トランシーバ８００の寸法は、幅約０．３インチ、長さ約１．７インチ、及び高さ約０．５インチである。
【００９９】
ここで図１２を参照する。図１２は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ１２００は、図３の光学信号環境内のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図は、トランシーバ１２００の側面図である。トランシーバ１２００は、プリント基板１２０１と、光検知器１２０２と、発光ダイオード１２０４と、相互インピーダンス増幅器１２０６と、制限増幅器１２０８と、駆動増幅器１２１０と、フィルタ１２１２とを含んでいる。
【０１００】
この実施例では、プリント基板１２０１は、図３の略平面絶縁構造３７０の一実装態様の一実施例である。プリント基板１２０１は、第１の表面１２１４と第２の表面１２１６とを有している。図示のように、光検知器１２０２はハウジング１２１８内に位置している。ハウジング１２１８は、プリント基板１２０１の第１の表面１２１４上に位置している。さらに、ハウジング１２１８は、例えば熱伝導性エポキシを用いて第１の表面１２１４に接続することができる。このようにして、光検知器１２０２はプリント基板１２０１の第１の表面１２１４に接続される。
【０１０１】
図示のように、相互インピーダンス増幅器１２０６及び制限増幅器１２０８は、光検知器１２０２に接続される。この実施例では、相互インピーダンス増幅器１２０６及び制限増幅器１２０８は、プリント基板１２０１の第２の表面１２１６に接続されている。
【０１０２】
発光ダイオード１２０４は駆動増幅器１２１０に接続される。図示のように、発光ダイオード８０４及び駆動増幅器８１０は、共にプリント基板８０１の第１の表面１２１４上に位置している。発光ダイオード１２０４もハウジング１２１８内に位置している。
【０１０３】
この有利な実施形態では、スプリッタ（例えば、図８のプラスチック光ファイバスプリッタ８１２）の代わりにフィルタ１２１２が使用されている。フィルタ１２１２は、図３のフィルタ３６１の一実装態様の一実施例である。フィルタ１２１２は、一の波長を透過し、別の波長を反射する。例えば、フィルタ１２１２は、緑色波長を透過し、赤色波長を反射することができる。別の構成では、フィルタ１２１２は、赤色波長を透過し、緑色波長を反射する。
【０１０４】
このような実施例では、フィルタ１２１２は、プラスチック光ファイバ１２２０上で受信した、一定の範囲の波長を有する信号を、光検知器１２０２に向かって反射する。さらに、フィルタ１２１２によって、発光ダイオード１２０４からの一定の範囲の波長を有する信号が、プラスチック光ファイバ１２２０上で受け取られる。
【０１０５】
光検知器１２０２及び発光ダイオード１２０４が共にハウジング１２１８内に位置することにより、トランシーバ１２００の表面空間が節約される。例えば、トランシーバ１２００の構造の寸法は、図８〜１１のトランシーバ８００の構造より小さい。図１２では、トランシーバ１２００の寸法は、幅約０．５３インチ、長さ約１．４インチ、及び高さ約０．４５インチである。
【０１０６】
ここで図１３を参照する。図１３は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ１２００の第１の表面１２１４が見えている。
【０１０７】
ここで図１４を参照する。図１４は、有利な一実施形態によるトランシーバの底面図である。この実施例では、トランシーバ１２００の第２の表面１２１６が見えている。
【０１０８】
図１５〜２１について後述するプロセス、ステップ、及び構造は、集積回路を製造するための完全なプロセスを構成するものではない。本発明は、当技術分野で現在使用されている集積回路製造技術と併せて実施することができ、一般に実行されているプロセスのステップは、本開示内容の理解に必要な分しかここに含まない。これらの図面は、製造中の集積回路の部分断面図であり、原寸に比例してはおらず、種々の有利な実施形態の一又は複数の特徴を説明するために描画されている。
【０１０９】
図１５は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、製造中の、図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。この実施例では、集積回路１５００は、基板１５０２、真性領域１５０４、及び絶縁層１５０６を含んでいる。
【０１１０】
このような実施例では、基板１５０２は、一種の導電性を有する半導体材料である。基板１５０２は、ｎ型基板又はｐ型基板である。この実施例では、基板１５０２は、光検知器（例えば、図４の光検知器４００）をその上に形成するための材料として使用される。
【０１１１】
基板１５０２の上には真性領域１５０４が形成される。この実施例では、真性領域１５０４は、約１ミクロン以上の厚みを有するように形成される。真性領域１５０４は、エピタキシャル成長プロセスを用いて基板１５０２上に堆積又は成長させることができる。エピタキシャル成長は、基板の表面上に半導体材料の層又は膜を堆積させるプロセスである。エピタキシャル成長プロセスは、堆積される層又は膜のドーパント濃度、厚み、及び組成を制御するために使用される。
【０１１２】
例えば、真性領域１５０４は、単結晶シリコン半導体層の形態をとることができる。真性領域１５０４中のシリコンは、１立方センチメートル当たり約１×１０１５個のドーパント原子に略等しいか、又はそれ未満のドーパント濃度を有することができる。
【０１１３】
真性領域１５０４の上には絶縁層１５０６が形成される。絶縁層１５０６は、酸化のようなプロセスにより形成することができる。酸化は、酸素の存在下でシリコン層を約１０００〜約１２００℃の温度まで加熱するプロセスである。酸化により、シリコン層の表面上に二酸化シリコン絶縁材料の層が形成される。
【０１１４】
ここで図１６を参照する。図１６は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えてエリア１６００を有している。エリア１６００は真性領域１５０４内に形成されている。
【０１１５】
このような実施例では、エリア１６００は、真性領域１５０４の表面１６０４の一部を囲むリング形状に形成される。他の有利な実施形態では、エリア１６００は、表面１６０４の一部を部分的にのみ取り囲むように形成される。また別の有利な実施形態では、エリア１６００は、任意の数のあらゆる形状に形成することができ、そのような形状は、例えば、限定しないが、正方形、長方形、楕円形、ドーナツ形状、蹄鉄形状、又はその他何らかの適切な形状である。
【０１１６】
エリア１６００は、半導体材料からなり、真性領域１５０４の反対の種類の導電性を有している。例えば、エリア１６００はｐ型半導体材料である。エリア１６００はｎ型半導体材料でもよい。エリア１６００は、図４のエリア４３８の一実装態様の一実施例である。
【０１１７】
エリア１６００は、絶縁層１５０６から部分１６０２を除去することにより、真性領域１５０４内に形成される。部分１６０２は、エッチングにより除去するべき部分１６０２を画定するための写真平版マスクを用いて除去される。エッチングは、フォトレジストマスキングステップを援用して材料を除去する化学物質を用いて、半導体又は誘電材料の一部を除去するプロセスである。次いで、真性領域１５０４の表面１６０４中にドーパントを拡散させることにより、エリア１６００が形成される。例えば、エリア１６００は、真性領域１５０４の一つのエリアに亜鉛を拡散させることにより形成することができる。拡散は、ドーパントの存在下で半導体材料の表面を加熱することによりドーパントを添加することである。エリア１６００は、イオン注入プロセスを用いて形成することもできる。イオン注入は、粒子加速器からの原子を用いて半導体に衝撃を与えるプロセスである。
【０１１８】
ここで図１７を参照する。図１７は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、図１６の集積回路１５００の構造に加えて金属層１７００を有している。図示のように、金属層１７００は真性領域１５０４の上に形成される。
【０１１９】
金属層１７００は、真性層１５０４の表面の一部の上に形成される。金属層１７００は、図４の第１の金属層４０８の一実装態様の一実施例である。
【０１２０】
金属層１７００は、絶縁層１５０６の一部を除去することにより、真性領域１５０４上に形成することができる。絶縁層１５０６の一部は、金属層１７００を堆積させる真性領域１５０４の表面１６０４の部分を画定するための写真平版マスクを用いて除去することができる。次いで、蒸着により真性層の表面上に金属層１７００を堆積させることができる。蒸着は、真空中において金属をその沸点まで加熱するプロセスである。蒸着を用いて、金属層１７００を約５０オングストローム〜約１００オングストロームの厚みに堆積させることができる。
【０１２１】
ここで図１８を参照する。図１８は、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は光検知器１８００の形態をとる。
【０１２２】
この実施例では、光検知器１８００は、図１７の集積回路１５００の構成に加えて、第１の金属接触部１８０２、第２の金属接触部１８０４、及び材料層１８０６を有している。
【０１２３】
第１の金属接触部１８０２は、基板１５０２の表面１８２２の上に形成されている。第１の金属接触部１８０２は、上述のように、蒸着により基板１５０２の上に堆積させることができる。
【０１２４】
材料層１８０６は、金属層１７００の一部の上に形成される。例えば、材料層１８０６は反射防止コーティングである。この実施例では、材料層１８０６は、光学信号（例えば、図３の第１の光学信号３２４）を受信する光ファイバに連結される。例えば、スパッタリング又はプラズマ堆積プロセスにより材料を堆積させることにより、反射防止コーティングを形成することができる。
【０１２５】
第２の金属接触部１８０４は、絶縁層１５０６の上方に形成されて、金属層１７００の一部と接触する。第２の金属接触部１８０４は、蒸着及び／又はめっき技術により堆積される。加えて、写真平版マスク及び／又はエッチングを使用して、第２の金属接触部１８０４を堆積させるエリアを画定することができる。例えば、第２の金属接触部１８０４は、絶縁層１５０６上に堆積されて、金属層１７００の一部と接触する。
【０１２６】
エリア１６００は真性領域１５０４の表面１６０４から真性領域１５０４の中へ延びている。また、エリア１６００は、金属層１７００と接触する表面１６０４の一部を取り囲んでいる。
【０１２７】
複数の光子１８０８は、プラスチック光ファイバ１８１０を伝播し、光検知器１８００によって受信される。材料層１８０６は、金属層１７００からの複数の光子１８０８の反射を低減する。複数の光子１８０８は金属層１７００を通過して真性領域１５０４に進入する。複数の光子１８０８が真性領域１５０４中に吸収されることにより、真性領域１５０４中において、電気信号を生成する基板１５０２に向かって電子が押し下げられる。
【０１２８】
エリア１６００は、真性領域１５０４の、複数の光子１８０８の大多数が真性領域１５０４に進入するエリアを取り囲む。エリア１６００は、表面１６０４に沿って電子の流れを減少させる。表面１６０４に沿って移動する電子は余剰暗電流と呼ばれ、光検知器１８００内のショット雑音源である。表面１６０４に沿って流れる代わりに、エリア１６００は、電気信号を生成する基板１５０２に向かう電子の流れを増加させる。その結果、複数の光子１８０８の入力に対し、感度の高い電気信号が生成される。
【０１２９】
ここで図１９を参照する。図１９は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えて層１９００を有している。
【０１３０】
図示のように、層１９００は、真性領域１５０４の上に形成される。層１９００は、真性領域１５０４の表面の一部をエッチングにより除去し、次いで真性領域１５０４の残りの表面又はエッチング表面の上に絶縁層を堆積させることにより形成することができる。層１９００はパッシベーション層とすることができる。パッシベーション層は、エッチングした表面が保護されずに原子が露出したままとなることを防止するために使用される。層１９００は、真性領域１５０４の表面がエッチングされた後、真性領域１５０４の表面の露出した原子と結合することにより、エッチングされた表面を保護する。エッチングは、フォトレジストマスキングステップを援用し、化学薬品除去を用いて、半導体材料の表面の一部を除去するプロセスである。例えば、層１９００は、真性領域１５０４のエッチングされたシリコン表面をパッシベートするための二酸化シリコンの層である。エッチングにより層１９００を形成すると、真性領域１５０４の表面に突出部分１９０２が形成される。突出部分１９０２は、図４の突出部分４４０の一実装態様の一実施例である。
【０１３１】
ここで図２０を参照する。図２０は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えて、金属層２０００を有している。金属層２０００は真性領域１５０４の上に形成されている。
【０１３２】
金属層２０００は、真性層１５０４の表面の一部の上に形成されている。金属層２０００は、図４の第１の金属層４０８の一実装態様の一実施例である。
【０１３３】
金属層２０００は、層１９００から一部を除去することにより真性領域１５０４の上に形成することができる。層１９００の一部は、真性領域１５０４の表面２００２上の、金属層２０００を堆積させる部分を画定するための写真平版マスクを用いて除去することができる。次いで、上述のように、蒸着技術により真性層１５０４の上に金属層２０００を堆積させることができる。蒸着技術を使用して、金属層２０００を約５０オングストローム〜約１００オングストロームの厚みに堆積させることができる。
【０１３４】
ここで図２１を参照する。図２１は、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、光検知器２１００の形態をとっている。図示のように、光検知器２１００は、図２０の集積回路１５００の構成に加えて、第１の金属接触部２１０２、第２の金属接触部２１０４、及び材料層２１０６を有している。
【０１３５】
この実施例では、第１の金属接触部２１０２、第２の金属接触部２１０４、及び材料層２１０６は、図１８の第１の金属接触部１８０２、第２の金属接触部１８０４、及び材料層１８０６により示したように形成される。
複数の光子２１０８は、プラスチック光ファイバ２１０９を伝播して、光検知器２１００によって受信される。複数の光子２１０８は、金属層２０００を通過して真性領域１５０４内に進入する。複数の光子２１０８が真性領域１５０４に吸収されることにより、真性領域１５０４内の電子が、電気信号を生成する基板１５０２中に押し下げられる。
【０１３６】
突出部分１９０２は、真性領域１５０４の厚み２１１０を低減する。金属層２０００の真下に位置する真性領域１５０４の厚みは、厚み２１１０より大きい。層１９００は、表面２１１２に沿った電子の流れを減少させる。層１９００により、真性領域１５０４の、金属層２０００の真下に位置する部分の外側の面積が減少する。表面２１１２に沿って電子が流れる面積が縮小することにより、基板１５０２に向かう電子の流れが増大する。その結果、複数の光子２１０８の入力に高い感度を有する電気信号が生成される。
【０１３７】
図１５〜２１は、種々の有利な実施形態を実施可能な方法を、物理的又はアーキテクチャ的に限定するものではない。例えば、図１５〜２１に示される大きさ及び寸法は、実装態様に応じて増大又は縮小することができる。別の実施例として、図１５の真性領域１５０４は、縮小サイズのチップ全体について１ミクロン未満のレベルまで成長させることができる。加えて、半導体デバイスにはあらゆる種類の半導体材料を使用することができる。例えば、限定しないが、真性領域１５０４及び／又は基板１５０２は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、リン化インジウム、及び／又はその他いずれかの適切な半導体材料から構成することができる。
【０１３８】
ここで図２２を参照する。図２２は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。図２２に示すプロセスは、図３の光学信号環境３００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１３９】
このプロセスは、光検知器の入力表面において、光ファイバから第１の光学信号を受信することにより開始される（工程２２００）。工程２２００では、光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有する。これら二つの直径を略等しくすることにより、信号歪及び静電容量が低減される。
【０１４０】
プロセスは、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信し（工程２２０２）、その後終了する。工程２２０２では、光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。この光受信機は、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値の感度を有する。
【０１４１】
ここで図２３を参照する。図２３は、有利な一実施形態による光学信号処理プロセスのフロー図である。図２３に示すプロセスは、図３の光学信号環境３００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１４２】
このプロセスは、光学スプリッタの第１のポートにおいて第１の光学信号を受信したことに応答して、光検知器に第１の光学信号を送信することにより開始される（工程２３００）。工程２３００では、光学スプリッタは、光検知器に連結された第２のポートを有している。光学スプリッタは、第１のポートから第２のポートへ第１の光学信号を送信する。
【０１４３】
その後、プロセスは、光検知器の入力表面において光ファイバからの第１の光学信号を受信する（工程２３０２）。工程２３０２では、光検知器の入力表面は、プラスチック光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有する。これら二つの直径を略等しくすることにより、信号歪及び静電容量が低減される。
【０１４４】
プロセスは、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信し（工程２３０４）、その後終了する。工程２３０４では、光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。この光受信機は、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値の感度を有する。
【０１４５】
次いで、このプロセスは、光送信機から第２の光学信号を受信したことに応答して、光学スプリッタの第１のポートに第２の光学信号を送信し（工程２３０６）、その後終了する。工程２３０６では、光学スプリッタは光学スプリッタの第３のポートに連結される。第２の光学信号は、光送信機の発光ダイオードによって生成される。
【０１４６】
ここで図２４を参照する。図２４は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２４に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１４７】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２４００）。工程２４００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。その後、プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２４０２）。
【０１４８】
工程２４０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１４９】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２４０４）、その後プロセスは終了する。工程２４０４では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域との整流性接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１５０】
ここで図２５を参照する。図２５は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２５に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１５１】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２５００）。工程２５００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２５０２）。
【０１５２】
工程２５０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１５３】
その後、このプロセスでは、表面から第２の種類の導電性を有する真性領域中に延びるエリアを形成する（工程２５０４）。工程２５０４では、このエリアは金属層の周りの真性領域の一部を取り囲む。エリアはｐ型の導電性を有することができる。このエリアは、エリアが取り囲む真性領域の外側の表面を移動する電流を減少させる。エリアは、真性領域の表面中に亜鉛を拡散させることによって形成することができる。エリアは、粒子加速器を用いて真性領域中にイオンを注入することによって形成することもできる。
【０１５４】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２５０６）、その後プロセスは終了する。工程２５０６では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域との整流性接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１５５】
ここで図２６を参照する。図２６は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２６に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１５６】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２６００）。工程２６００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２６０２）。
【０１５７】
工程２６０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１５８】
その後、このプロセスでは、表面の突出部分を形成する（工程２６０４）。この突出部分は、突出部分の外側の表面上を移動する電流を減少させる。突出部分は、真性領域の表面をエッチングすることによって形成することができる。
【０１５９】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２６０６）、その後プロセスは終了する。工程２６０６では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域とのオーム接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１６０】
図示された種々の実施形態のフロー図及びブロック図は、種々の有利な実施形態の装置及び方法の幾つかの可能な実装態様の、アーキテクチャ、機能性、及び動作を説明している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は工程又はステップの一部を示している。
【０１６１】
幾つかの有利な実装態様では、ブロックに記載れた一又は複数の機能は、図示の順序とは異なる順序で発行われてもよい。例えば、幾つかの事例では、連続して示された二つのブロックは、関連する機能性によっては、ほぼ同時に実行されてよく、又は時には逆の順序で実行されてもよい。また、フロー図又はブロック図に示されるブロックに、他のブロックが追加されてもよい。
【０１６２】
このように、種々の有利な実施形態により、プラスチック光ファイバを有するネットワーク用のトランシーバのための方法と装置が提供される。有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光ファイバから光学信号を受信する光検知器、第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタ、及び光検知器の出力に接続された二段増幅器システムを備えている。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有している。
【０１６３】
種々の有利な実施形態に示された光検知器により、プラスチック光ファイバを有するネットワーク用のトランシーバの感度レベルが向上する。例えば、光検知器の入力表面の直径の構成は、信号歪及び静電容量を減少させる。光検知器の真性領域の突出部分及び／又はエリアにより、基板に向かう電子の流れが増大する。このような流れの増大により、光検知器から生成される出力信号の、受信した入力信号に対する感度が上昇する。さらに、このようなトランシーバの構成は表面空間を節約し、光ファイバの屈曲を低減する。
【０１６４】
種々の有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されたのであって、包括的なものであること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。多数の修正及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。さらに、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供する。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理と現実的な用途を最もよく説明するため、並びに考慮される特定の用途に適した様々な変形例と共に種々の実施形態の開示内容を当業者が理解できるように、選ばれ、説明されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してファイバオプティクスに関し、具体的には、光ファイバを介して光学信号を送信するための方法と装置に関する。さらに具体的には、本発明は、航空機のネットワークのプラスチック光ファイバに使用されるトランシーバのための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報は、任意の数の様々な媒体を使用して、信号の形態で送信することができる。光ファイバは、ネットワーク内で信号を送信するための媒体の一種である。特に、光ファイバは長距離通信網内で信号を送信するために使用することができる。光ファイバは、例えば金属線のような他の種類の媒体と比較して、長い距離及び広い帯域幅で信号を送信することができる。信号が光ファイバを伝わるときの電力損失は、金属線を伝わる場合より小さい。さらに、光ファイバは電磁干渉の影響を受けない。
【０００３】
光ファイバに用いられる材料は、典型的にはガラス及びプラスチックから選択されるいずれか一つである。ガラスの物理的特性により、ガラス光学繊維（ＧＯＦ）は、多くの場合において光ネットワークに使用するのに望ましい。例えば、ガラス光学繊維の一定の距離における信号損失はプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）より小さい。ガラス光学繊維を用いているネットワークは長距離通信網に望ましい。光学信号が伝播する距離が延びるほど、信号損失は大きな問題となる。
【０００４】
例えば、ガラス光学繊維を用いるネットワークを介して送られる光学信号は、約１３００ナノメートル〜１５５０ナノメートルの近赤外（ＩＲ）波長範囲で動作する。このような波長では、ガラス光学繊維は、１キロメートル当たり約０．２デシベルの損失を被る。これとは異なり、プラスチック光ファイバにより送信される光学信号は、約６５０ナノメートルの赤色波長範囲内で動作する。この波長において、プラスチック光ファイバを伝わる光学信号は、１キロメートル当たり約１５０デシベルの損失を被る。このように、プラスチック光ファイバを伝播する光学信号に生じる損失は、ガラス光学繊維の信号損失と比較して桁違いの大きさを有している。
【０００５】
このような利点はあるものの、ガラス光学繊維の使用には、プラスチック光ファイバにはない欠点も伴う。ガラス光学繊維はプラスチック光ファイバより脆弱である。また、ガラス光学繊維は、設置中に壊れやすい。
【０００６】
ガラス光学繊維はプラスチック光ファイバより高価である。さらに、ガラス光学繊維を用いるネットワーク内で使用されるコンポーネントは、プラスチック光ファイバを用いるネットワーク内で使用されるコンポーネントより高価である。結果として、ネットワークにガラス光学繊維を使用することにより、ガラス光学繊維の設置及び／又は交換の費用が増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上述の問題のうちの一又は複数と、その他の発生しうる問題とを考慮した方法と装置を有することが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光検知器、光学スプリッタ、及び二段増幅器システムを備えている。光検知器は、光ファイバから光学信号を受信する。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。光学スプリッタは、第１のポートと、光ファイバにより光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有している。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、また、第１の光学信号を第２のポートに送信し、且つ第３のポートにおいて受信した第２の光学信号を第１のポートに送信する。二段増幅器システムは光検知器の出力に接続される。
【０００９】
別の有利な実施形態では、装置は、プラスチック光ファイバから光学信号を受信する光検知器と、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する二段増幅器システムとを備えている。光検知器の入力表面は、プラスチック光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。光受信機は、約−３２デシベルミリワット以下の値の感度を有することができる。
【００１０】
また別の有利な実施形態では、光学信号の処理方法が提示される。第１の光学信号が、光検知器の入力表面において光ファイバから受信される。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有することができる。光検知器の入力表面のこのような直径により、静電容量と符号歪とを小さくすることができる。電気信号が、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに送信される。光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。光受信機は、約−３２デシベルミリワット以下の値の感度を有することができる。
【００１１】
また別の有利な実施形態では、装置は、略平面絶縁構造と、光学スプリッタと、光検知器と、光送信機とを備えている。光学スプリッタは、第１のポートと、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置する第２のポートと、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置する第３のポートとを有することができる。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、第１のポートで受信した第１の光学信号を第２のポートに送り、第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートに送る。光検知器は、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置して第２のポートに連結する。光送信機は、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置して第３のポートに連結する。第１の表面は、第２の表面の略反対側にある。
【００１２】
本発明の機構、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができる。これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び添付図面に見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
有利な実施形態の新規機構と考えられる特徴は、特許請求の範囲に規定される。しかしながら、有利な実施形態、並びにそれらの好ましい使用モード、そのさらなる目的及び利点は、後述する本発明の有利な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて読むことにより最もよく理解されるであろう。
【００１４】
【図１】図１は、有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。
【図２】図２は、有利な一実施形態が実施される航空機を示している。
【図３】図３は、有利な一実施形態による光学信号環境を示している。
【図４】図４は、有利な一実施形態が実施される光検知器を示している。
【図５】図５は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図６】図６は、有利な一実施形態が実施される光受信機を示している。
【図７】図７は、有利な一実施形態が実施される光送信機を示している。
【図８】図８は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図９】図９は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの上面図である。
【図１０】図１０は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの底面図である。
【図１１】図１１は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。
【図１２】図１２は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。
【図１３】図１３は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの上面図である。
【図１４】図１４は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバの底面図である。
【図１５】図１５は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１６】図１６は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１７】図１７は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１８】図１８は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図１９】図１９は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２０】図２０は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２１】図２１は、製造中の、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。
【図２２】図２２は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。
【図２３】図２３は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。
【図２４】図２４は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【図２５】図２５は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【図２６】図２６は、有利な一実施形態による光検知器の形成プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を詳細に参照し、本発明の実施形態を、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００、及び図２に示す航空機２００に関して説明する。まず図１を参照する。図１は、有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１００は、図２の航空機２００の仕様及び設計１０２と、材料調達１０４とを含みうる。
【００１６】
製造段階では、図２の航空機２００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６と、システムインテグレーション１０８とが行われる。その後、図２の航空機２００は認可及び納品１１０を経て運航１１２される。顧客により運航される間に、図２の航空機２００は定期的な整備及び保守１１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守も含みうる）を受ける。
【００１７】
航空機の製造及び保守方法１００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーターによって実施又は実行されうる。このような実施例では、オペレーターは顧客である。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００１８】
図２は、有利な一実施形態が実施される航空機を示している。この実施例では、航空機２００は、図１の航空機の製造及び保守方法１００によって製造されたものであり、複数のシステム２０４及び内装２０６を有する機体２０２を含むことができる。システム２０４の例には、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４のうちの一又は複数と、光ネットワーク２１６とが含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業のような他の産業に他の有利な実施形態を適用することができる。
【００１９】
本明細書に具現化された装置は、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００の段階の少なくとも一つで採用することができる。本明細書でアイテムを列挙して「〜の少なくとも一つ」という表現を使用する場合、列挙されたアイテムの一又は複数からなる様々な組み合わせが使用可能であり、且つ列挙されたアイテムのいずれかが一つだけあればよいことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣの少なくとも一つ」には、例えば、限定しないが、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡとアイテムＢ」が含まれる。この例には、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含まれる。
【００２０】
一実施例において、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６において製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２００が図１の運航１１２段階にある間に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また別の実施例として、製造段階（例えば、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、並びにシステムインテグレーション１０８）において、任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを採用することができる。
【００２１】
アイテムに言及して「任意の数の」という場合、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、任意の数の装置の実施形態とは、一又は複数の装置の実施形態である。任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、航空機２００が図１の運行１１２段階、及び／又は整備及び保守１１４段階にある間に利用することができる。任意の数の種々の有利な実施形態を使用することにより、航空機２００の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２００のコストを削減することができる。
【００２２】
第１のコンポーネントは、固定、結合、締め付け、及び／又はその他何らかの適切な方式での接続により、第２のコンポーネントに関連付けられる。第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを使用することにより第２のコンポーネントに接続されてもよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより、第２のコンポーネントに関連付けられてもよい。
【００２３】
種々の有利な実施形態は、任意の数の様々な検討事項を認識し、考慮している。例えば、種々の有利な実施形態は、現在利用可能な多数の長距離ネットワークが情報を伝達するためにガラス光学繊維を使用していることを考慮している。しかしながら、これらの種々の有利な実施形態は、プラスチック光ファイバが、ガラス繊維と比較して耐久性に優れていることを認識している。一つの解決法は、ガラス光学繊維をプラスチック光ファイバで置き換えることである。しかしながら、プラスチック光ファイバの場合、信号の伝播距離が延びるにつれて信号損失が増大する。種々の有利な実施形態では、このような信号損失により、プラスチック光ファイバにより情報を伝達する間にエラーが生じうることを認識している。
【００２４】
さらに、種々の有利な実施形態は、ガラス光学繊維を使用するように構成されたネットワークに使用されるコンポーネントが、プラスチック光ファイバに使用するためには所望のレベルの感度を有さない場合があることを認識している。具体的には、プラスチック光ファイバをネットワークに使用するためには、ネットワーク内のコンポーネントが、ガラス光学繊維を使用する場合より高い感度を有することが必要である。一つの解決法は、現在プラスチック光ファイバに使用するように構成されたコンポーネントを使用することである。しかしながら、種々の有利な実施形態は、約３０メートル以上の距離に亘ってエラーを生じさせずに情報を送信するためには、このようなコンポーネントが所望のレベルの感度を呈さない場合があることを認識し、考慮している。
【００２５】
このようにして、種々の有利な実施形態により、プラスチック光ファイバを用いたネットワーク用のトランシーバのための方法と装置が提供される。有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光ファイバから光学信号光検知器を受け取る光検知器、第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタ、及び光検知器の出力に接続された二段増幅器システムを備えている。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有している。このような光検知器の入力表面の直径により、静電容量と符号歪とが低減される。光学スプリッタは、第１のポートにおいて第１の光学信号を受信する。光学スプリッタは、第１の光学信号を第２のポートへ送り、第３のポートにおいて受信した第２の光学信号を第１のポートへ送る。
【実施例】
【００２６】
次に図３を参照する。図３は、有利な一実施形態による光学信号環境を示している。この実施例では、光学信号環境３００は、ネットワーク（例えば、図２の光ネットワーク２１６）で実施される。さらに、光学信号環境３００はプラットフォーム３０２において実施される。この実施例では、プラットフォーム３０２は、図２の航空機２００の形態をとる。光学信号環境３００は、情報伝達に使用される任意の数のコンポーネントから構成されている。この実施例では、光学信号環境３００はトランシーバ３０４を含む。トランシーバ３０４は、光受信機３０６と光送信機３０８とを含んでいる。図示のように、光受信機３０６は光送信機３０８に連結されている。
【００２７】
本明細書で使用される第１のコンポーネントは、固定、結合、締め付け、及び／又はその他何らかの適切な方式での接続により第２のコンポーネントに連結される。第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを使用することにより第２のコンポーネントに連結してもよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより第２のコンポーネントに連結されてもよい。また、本明細書で使用される光学コンポーネントは、他のコンポーネントに連結されてもよい。光学コンポーネントが他のコンポーネントに連結されるとき、これらのコンポーネント間に小さなギャップがあってもよい。
このような実施例では、光受信機３０６は、光検知器３１０と二段増幅器システム３１１とを含む。光検知器３１０は、ショットキーバリアダイオード３１３、ＰＩＮダイオード３１５、又はその他何らかの適切な種類の光検知器の形態をとることができる。例えば、ＰＩＮダイオード３１５は、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオードとすることができる。
【００２８】
光検知器３１０は、この実施例では、光ファイバ３１８を伝播する光学信号３１６を受信する。このような実施例では、光学信号３１６は、光検知器３１０によって直接に又は間接に受信される。本明細書で使用する「直接に受信」とは、追加のコンポーネントによって送信又は受信されないことを意味し、「間接に受信」とは、少なくとも一つの追加のコンポーネントによって送信又は受信されることを意味する。
【００２９】
このような実施例では、光ファイバ３１８は、プラスチック光ファイバ３１９の形態をとることができる。他の有利な実施形態では、光ファイバ３１８は、ガラス光学繊維及び／又はその他何らかの適切な種類の光ファイバの形態をとることができる。この実施例では、光ファイバ３１８は、第１の光ファイバ３２０と第２の光ファイバ３２２とを含んでいる。
光検知器３１０は、光検知器３１０の入力表面３２６の第１の光ファイバ３２０を伝播する第１の光学信号３２４を受信する。この実施例では、入力表面３２６は直径３２８を有している。直径３２８は、第１の光ファイバ３２０の芯３３２の直径３３０と略同じになるように選択される。芯３３２は第１の光ファイバ３２０の一部であり、これを伝わって第１の光学信号３２４が伝播する。
【００３０】
第１の光学信号３２４は、第１の光ファイバ３２０の芯３３２を伝わって伝播する光子として、光検知器３１０の入力表面３２６で受信される。これらの光子は、光検知器３１０の入力表面３２６に入り、光検知器３１０内で光電子を生じさせる。次いで、このような光電子は光検知器３１０の出力３３４において電流信号３３３を生成する。
【００３１】
入力表面３２６の直径３２８と芯３３２の直径３３０を略同じにすることにより、光検知器３１０における第１の光学信号３２４の信号損失を低減することができる。例えば、第１の光ファイバ３２０の芯３３２より小さな入力表面を有する光検知器は、第１の光学信号３２４中を伝播する光子のすべてを受信できない。このような小さな入力表面は、光検知器によって生じた電流信号３３３の歪も引き起こす。一方、第１の光ファイバ３２０の芯３３２の直径より大きな直径を有する入力表面を持つ光検知器を使用することにより、光検知器の静電容量が増大する。静電容量の増大は、光検知器が生じさせた信号の時間遅延及び歪を引き起こし、光検知器及び光受信機の感度を低下させる。
【００３２】
入力表面３２６の直径３２８と芯３３２の直径３３０を略同じにすることにより、電流信号３３３の信号歪と光検知器３１０の静電容量を低減することができる。その結果、光受信機３０６の感度のレベルが増大しうる。
【００３３】
この実施例に示すように、電流信号３３３は出力３３４から出力されて、光受信機３０６内の二段増幅器システム３１１によって受信される。このような実施例では、二段増幅器システム３１１は、受信した電流信号３３３を増幅することによりトランシーバ３０４の感度レベルを上昇させる。二段増幅器システム３１１は、第１の増幅器３３６、第２の増幅器３３８、及び／又はその他の適切なコンポーネントを含むことができる。第１の増幅器３３６は、光検知器３１０の出力３３４に接続された入力３４０を有している。電流信号３３３は、第１の増幅器３３６の入力３４０において受信される。第１の増幅器３３６の出力３４２は、第２の増幅器３３８の入力３４４に接続されている。本明細書で使用される第１のコンポーネントは、第３のコンポーネントを用いることにより第２のコンポーネントに接続されてよい。第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部及び／又は延長部として形成されることにより、第２のコンポーネントに接続されてもよい。さらに、コンポーネントは、結合、ハンダ付け、配線、及び／又はその他のいずれかの適切な電気接続を用いて電気的に接続されてもよい。
【００３４】
この実施例では、第１の増幅器３３６は、電流電圧変換器３４６の形態をとる。電流電圧変換器３４６は、相互インピーダンス増幅器とも呼ばれる。電流電圧変換器３４６は、フィードバック抵抗に等しい利得を有している。電流電圧変換器３４６の出力３４２は、第２の増幅器３３８の入力３４４に接続されている。
【００３５】
図示されるこの実施例では、第２の増幅器３３８は制限増幅器３４８の形態をとる。制限増幅器３４８は、出力３４２から入力３４４において受信される電圧信号のパワーの変動を低減及び／又は制限する。制限増幅器３４８は、制限増幅器３４８の出力３４９において、入力電圧信号の範囲に亘り略一定の出力信号を供給する。このような実施例では、電流電圧変換器３４６と制限増幅器３４８とは、光検知器３１０の利得及び雑音の要件に適合するように選択される。
【００３６】
このような実施例では、光送信機３０８は、発光ダイオード３５０と駆動増幅器３５２とを含んでいる。駆動増幅器３５２は、電流３５４を送って発光ダイオード３５０にバイアスをかける。発光ダイオード３５０は、第２の光学信号３５６を形成する光波を発する。第２の光学信号３５６は、光送信機３０８から送信されて、光ファイバ３１８中の第２の光ファイバ３２２を伝わる。図示されたこの実施例では、発光ダイオード３５０は、緑色、赤色、又は青色の発光ダイオードか、或いは光学信号を送信するのに適したその他何らかの種類の光源とすることができる。
【００３７】
このような実施例に示すように、トランシーバ３０４は光学スプリッタ３５８も含むことができる。光学スプリッタ３５８は、第１のポート３６０、第２のポート３６２、及び第３のポート３６４を有する。このような実施例では、光学スプリッタ３５８は双方向性である。すなわち、光学スプリッタ３５８は、光学信号の送信及び受信の両方を行うことができる。例えば、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０は双方向性である。すなわち、光学信号は、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０から送信され、且つ同ポートによって受信される。
【００３８】
このような実施例では、第１のポート３６０は、第１の光学ファイバ３２０を伝播する第１の光学信号３２４を受信する。第１のポート３６０は、また、第１の光学信号３２４を第２のポート３６２に送信する。第２のポート３６２は、第１の光ファイバ３２０中を伝播する第１の光学信号３２４を、光検知器３１０の入力表面３２６に送信する。第３のポート３６４は、光学スプリッタ３０８から第２の光学信号３５６を受信して、第２の光学信号３５６を第１のポート３６０に送信する。
【００３９】
図示されるこの実施例では、光学スプリッタ３５８はフィルタ３６１を含んでいる。フィルタ３６１は、第１の光ファイバ３２０中を伝播する第１の光学信号３２４を受信することができる。フィルタ３６１は、第１の波長範囲３６３を有する第１の光学信号３２４を、光学スプリッタ３５８の第１のポート３６０及び／又は第２のポート３６２に通過させる。さらに、フィルタ３６１は、第３のポート３６４から第２の光学信号３５６を受信することができる。フィルタ３６１は、第２の波長範囲３６５を有する第２の光学信号３５６を、第１のポート３６０及び／又は第２のポート３６２へと反射する。他の有利な実施形態では、フィルタ３６１は、第１の波長範囲３６３を有する第１の光学信号３２４を反射し、第２の波長範囲３６５を通過させることができる。
【００４０】
これらの実施例に示すように、トランシーバ３０４は、プリント基板３６６も含む。プリント基板３６６は、任意の数の導電性のライン３６８、略平面絶縁構造３７０、及び／又はその他の適切なコンポーネントから構成される。略平面絶縁構造３７０は、電気信号又は電流に対して実質的に非導電性の材料から作製された構造である。略平面絶縁構造３７０は、任意の数の表面３７５を有している。
【００４１】
任意の数の表面３７５は、第１の表面３７４と第２の表面３７６とを含んでいる。第１の表面３７４と第２の表面３７６とは、図示したこの実施例では、互いの略反対に位置している。このような実施例では、光検知器３１０は、略平面絶縁構造３７０の第１の表面３７４上に位置している。この実施例では、光検知器３１０は、略平面絶縁構造３７０に直接接続している。さらに、光送信機３０８は、略平面絶縁構造３７０の第２の表面３７６上に位置してもよい。光送信機３０８は、略平面絶縁構造３７０に直接に接続されてもよい。本明細書で使用する場合、「直接に接続する」とは、他のコンポーネントを用いずに取り付けられている、固定されている、結合されている、及び／又は接続されていることを意味し、「間接に接続する」とは、少なくとも一つの他のコンポーネントにより取り付けられている、固定されている、結合されている、及び／又は接続されていることを意味する。
【００４２】
幾つかの有利な実施形態では、光検知器３１０は第１のハウジング３７８内に配置される。第１のハウジング３７８は、直接に、又は第１の構造３８１により間接に、略平面絶縁構造３７０の第１の表面３７４に接続される。さらに、これらの有利な実施形態では、光送信機３０８は第２のハウジング３８０内に配置される。第２のハウジング３８０は、直接に、又は第２の構造３８２により間接に、略平面絶縁構造３７０の第２の表面３７６に接続される。第２の構造３８２は、このような実施例では、ヒートシンク３８３の形態をとることができる。第１のハウジング３７８及び第２のハウジング３８０はハーメチックシール容器とすることができる。例えば、限定しないが、第１のハウジング３７８及び第２のハウジング３８０は、ガラス窓又は半球形レンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ−１８又はＴＯ４６缶とすることができる。これらのコンポーネントは、Independent Business and Scientific Group Company Limitedから市販されている。
【００４３】
このような有利な実施形態では、第１のハウジング３７８は、二段増幅器システム３１１の第１の増幅器３３６を収容することもできる。二段増幅器システム３１１の第２の増幅器３３８は、略平面絶縁構造３７０の表面３８４上において第１のハウジング３７８の外側に位置してもよい。このような実施例では、表面３８４は第１の表面３７４である。他の実施例では、表面３８４は第２の表面３７６であるか、任意の数の表面３７５のうちの、その他何らかの適切な表面である。また別の有利な実施形態では、第１の増幅器３３６及び第２の増幅器３３８の両方が、略平面絶縁構造３７０の表面３８４上において第１のハウジング３７８の外側に位置してもよい。また別の有利な実施形態では、第１の増幅器３３６と第２の増幅器３３８とは、任意の数の表面３７５のうちの異なる表面上に位置してもよい。
【００４４】
図３に示す光学信号環境３００は、種々の有利な実施形態を実施する方式を物理的に又はアーキテクチャ的に限定するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、及び／又は同コンポーネントに代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかの有利な実施形態においては、幾つかのコンポーネントは不要でありうる。また、ブロックは、幾つかの機能的コンポーネントを説明するために提示されている。これらのブロックの一又は複数は、種々の有利な実施形態において実施されるとき、異なるブロックに統合及び／又は分割することができる。
【００４５】
例えば、他の有利な実施形態では、トランシーバ３０４は、光受信機３０６及び／又は光送信機３０８に加えて、追加の光受信機及び／又は光送信機を含むことができる。さらに、いくつかの有利な実施形態では、光学信号環境３００は、トランシーバ３０４に加えて追加のトランシーバ、又は任意の数の追加の光受信機、光送信機、光学スプリッタ、及び／又はその他の適切なコンポーネントを含むことができる。
【００４６】
また別の有利な実施形態では、光学信号環境３００は、第１の光ファイバ３２０及び第２の光ファイバ３２２に加えて、光ファイバ３１８上を伝播する光学信号３１６を有する。幾つかの実施例では、光学スプリッタ３５８はフィルタ３６１を含まない。また別の有利な実施形態では、第１のポート３６０及び／又は第３のポート３６４は、光ファイバ３１８以外の媒体を伝わって伝播する光学信号３１６を受信する。
【００４７】
他の有利な実施形態では、プラットフォーム３０２は他の形態をとることができる。図示の実施例では、プラットフォーム３０２は、可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造、水上構造、宇宙構造、航空機、潜水艦、バス、人員運搬車、戦車、列車、自動車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、橋、ダム、水上艦、及び／又はその他何らかの適切なプラットフォームとすることができる。光学信号環境３００は、任意の数のこのようなプラットフォームにおいて実施することができる。
【００４８】
ここで図４を参照する。図４は、有利な一実施形態が実施される光検知器を示している。この実施例では、光検知器４００は、図３の光検知器３１０の一実装態様の一実施例である。
【００４９】
光検知器４００は、この実施例では、ショットキーバリアダイオード４０２の形態をとる。ショットキーバリアダイオード４０２は、半導体材料層及び金属材料層によって形成される金属半導体デバイスである。これらの層には、基板４０４、真性領域４０６、第１の金属層４０８、第２の金属層４１０、及び第３の金属層４１２が含まれる。
【００５０】
この実施例では、基板４０４は半導体材料の層であり、その上にはショットキーバリアダイオード４０２が形成される。すなわち、基板４０４はショットキーバリアダイオード４０２の基層であり、ショットキーバリアダイオードの上に他の層が追加される。基板４０４のために選択される半導体材料には、例えば、限定しないが、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、リン化インジウム、及び／又はその他いずれかの適切な半導体材料が含まれる。
【００５１】
図示のように、基板４０４は第１の種類の導電性４１４を有している。第１の種類の導電性４１４は、基板４０４へのドーパントの導入によって決定される。このように、基板４０４はドープされる。このような実施例では、ドーパントは、ドーパントが添加される半導体材料と同じ原子構造を有さない任意の化学要素である。ドーパントには、例えば、限定されないが、リン、ホウ素、及び／又はその他の適切な物質が含まれる。
【００５２】
基板４０４にドーパントを導入することにより、基板４０４に電子又は孔が添加される。これらの電子及び／又は孔は、基板４０４の導電性を高める。ドーパントにより基板４０４に電子が添加されるとき、第１の種類の導電性４１４はｎ型４１５である。ドーパントにより基板４０４に孔が追加されるとき、第１の種類の導電性４１４はｐ型４１７である。すなわち、基板４０４に電子を添加するとき、ショットキーバリアダイオード４０２はｎ型半導体デバイスである。基板４０４に孔が追加されるとき、ショットキーバリアダイオード４０２はｐ型半導体デバイスである。このように、基板４０４は外因性半導体の形態をとる。外因性半導体は、実質的に異なる数の電子及び孔を有する。
【００５３】
このような実施例では、真性領域４０６は、基板４０４の上に位置する半導体材料の層である。真性領域４０６は表面４１６を有する。このような実施例では、真性領域４０６は、内部にドーパントを殆ど又は全く有さない。すなわち、真性領域４０６において、電子の数と孔の数は略等しい。特定の実施例として、真性領域４０６は、ドーパントを実質的に全く有さないシリコン４１８から構成される。例えば、真性領域４０６内のシリコン４１８のドーパント濃度４２０は、１立方センチメートル当たり約１×１０１５個のドーパント原子に略等しいか、又はそれよりも低い。
【００５４】
真性領域４０６は基板４０４上に形成される。真性領域４０６は、任意の数の異なる方法で基板４０４上に形成することができる。例えば、真性領域４０６は、いずれかの適切なプロセスを用いて基板４０４上に成長させる、堆積させる、又は形成することができる。さらに、真性領域４０６は厚み４２２を有する。一実施例では、真性領域４０６の厚み４２２は約１ミクロン以上である。
【００５５】
第１の金属層４０８は、真性領域４０６の表面４１６の一部４２４の上に形成される。第１の金属層４０８は、任意の数の異なる方法で形成することができる。例えば、第１の金属層４０８は、蒸着技術、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な技術を用いて真性領域４０６の上に堆積させることができる。
【００５６】
真性領域４０６と第１の金属層４０８との接合部は、表面４１６から真性領域４０６の中に延びる空乏領域４３０を形成する。空乏領域４３０は、ほぼすべての自由電子が除去された領域である。
【００５７】
第１の金属層４０８は厚み４３２を有している。厚み４３２は、複数の光子４３４が第１の金属層４０８を通過することができるように選択される。一実施例では、第１の金属層４０８の厚み４３２は、約５０オングストローム〜１００オングストロームの値を有するように選択される。
【００５８】
このように、第１の金属層４０８の厚み４３２は、複数の光子４３４が真性領域４０６に進入可能な大きさである。光検知器４００は、半導体検知器上の金属である。光検知器４００内の空乏領域４３０は、真性領域４０６の表面４１６から真性領域４０６内へ延びている。複数の光子４３４は第１の金属層４０８を通過して、真性領域４０６中の空乏領域４３０内へ直接進入する。このように、真性領域４０６の空乏領域４０８に進入する光子の割合は、半導体検知器上の半導体（例えば、ＰＩＮダイオード）のような第１の金属層４０８を持たない検知器と比べて大きい。さらに、空乏領域４３０に進入する複数の光子４３４は、真性領域４０６内で基板４０４に向かって移動する光電子を生成する。
【００５９】
第１の金属層４０８は、真性領域４０６との整流性接触４３６を形成する。整流性接触は、逆バイアス方向に流れる電流よりも、順バイアス方向に流れる電流の方が大きくなる接触である。この種の電流の流れは、ポテンシャル障壁の物理的現象であり、ショットキーバリアとも呼ばれる。この種の電流の流れは、第１の金属層４０８と真性領域４０６との境界面に形成される。
【００６０】
このような実施例では、第１の金属層４０８は、金４２６、酸化インジウムスズ４２８、及び／又はその他の適切な金属から構成される。金４２６及び酸化インジウムスズ４２８のような金属の化学特性により、厚み４３２を有する第１の金属層４０８の堆積が可能になる。
【００６１】
このような実施例では、第１の金属層４０８は、第１の金属層４０８の表面４３５の上に材料４３３からなる層４３１を有している。層４３１は、光ファイバを伝播する光学信号を受信することができる。層４３１は、図３の光検知器３１０の入力表面３２６の一実装態様の一実施例である。具体的には、複数の光子４３４は層４３１にぶつかる。層４３１の材料４３３は、層４３１で受け取られる複数の光子４３４の反射を低減させるように選択される。例えば、材料４３３の層４３１は反射防止コーティング４４６である。このような実施例では、反射防止コーティング４４６は、窒化シリコン、酸化シリコン、及びその他いずれかの適切な反射防止材料から選択された一つの材料からなる。
【００６２】
有利な一実施形態では、表面４１６の部分４２４の上に、第１の金属層４０８と接触する突出部分４４０を形成することができる。突出部分４４０は、真性領域４０６の表面４１６をエッチングすることにより形成することができる。表面４１６をエッチングして突出部分を形成することにより、電流４４４が減少する。電流４４４は、ショットキーバリアダイオード４０２のショット雑音源である。
【００６３】
この実施例では、光検知器４００はエリア４３８を含んでいる。エリア４３８は、表面４１６から真性領域４０６の中へ延びている。エリア４３８は、この実施例では、表面４１６の、第１の金属層４０８と接触する部分４２４の全部又は一部を取り囲んでいる。エリア４３８は真性領域４０６の表面４１６を横切る暗電流４４４の流れを減少させる。例えば、電流４４４は、光検知器４００のショット雑音源である暗電流である。
【００６４】
エリア４３８は、真性領域４０６の表面４１６を横切る電子の流れを減少させる。複数の光子４３４が真性領域４０６に進入するとき、エリア４３８は、エリア４３８が存在しない場合と比較して、大きな割合の電子を基板４０４の方へ移動させる。移動する電子の数のこのような増加は、真性領域４０６の表面４１６を横切る電子の流れが減少したことに起因している。
【００６５】
この実施例では、エリア４３８は第２の種類の導電性４４２を有する。第２の種類の導電性４４２は、基板４０４の第１の種類の導電性４１４とは反対の種類の導電性である。このような実施例では、第２の種類の導電性４４２はｐ型４４４である。他の実施例では、第２の種類の導電性４４２はｎ型４４５とすることができる。
【００６６】
エリア４３８の第２の種類の導電性４４２は、任意の数の異なる方法で真性領域４０６内に形成することができる。例えば、第２の種類の導電性４４２は、真性領域４０６中にドーパントを導入することにより形成される。幾つかの有利な実施形態では、亜鉛が真性領域４０６中に拡散される。他の有利な実施形態では、イオン注入法が使用される。
【００６７】
このような実施例では、ショットキーバリアダイオード４０２は第２の金属層４１０も含んでいる。第２の金属層４１０は、基板４０４の表面４５０と接触するように形成されてオーム接触部を形成する。第２の金属層４１０は、任意の数の異なる方法で形成することができる。例えば、第２の金属層４１０は、蒸着技術、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な種類の技術を用いて基板４０４の表面４５０上に堆積させることができる。この実施例では、表面４５０は真性領域４０６の表面４１６の略反対側に位置している。
【００６８】
加えて、第３の金属層４１２が、第１の金属層４０８の表面４３５の部分４５４と接触するように形成される。第３の金属層４１２も、蒸着技術、スパッタリング法、写真平版マスク、及び／又はその他の適切な種類の技術を用いて第１の金属層４０８の表面４３５の部分４５４の上に堆積させることができる。
【００６９】
図４に示される光検知器４００は、種々の有利な実施形態を実施できる方法を物理的又はアーキテクチャ的に限定するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、及び／又は同コンポーネントに代えて、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかのコンポーネントは、幾つかの有利な実施形態では不要である。また、何らかの機能的コンポーネントを説明するためにブロックが示されている。このようなブロックの一又は複数は、他の有利な実施形態で実施されるときは、異なるブロックに統合及び／又は分割することができる。
【００７０】
例えば、幾つかの有利な実施形態では、真性領域４０６は、シリコン以外の半導体材料から構成される。半導体材料は、例えば、限定しないが、ゲルマニウムとすることができる。他の有利な実施形態では、第１の金属層４０８は、金４２６及び／又は酸化インジウムスズ４２８に加えて、又はそれらに代えて、例えば、限定しないが、銀、プラチナ、銅、及び／又はニッケルといった材料から構成することができる。
【００７１】
ここで図５を参照する。図５は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ５００は、図３のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図示のように、トランシーバ５００は、光学スプリッタ５０２、発光ダイオード５０４、光検知器５０６、相互インピーダンス増幅器５０８、制限増幅器５０９、及び駆動増幅器５１１を含んでいる。
【００７２】
この実施例では、光学スプリッタ５０２は、図３の光学スプリッタ３５８の一実装態様の一実施例である。図示のように、光学スプリッタ５０２は、第１のポート５１０と、第２のポート５１２と、第３のポート５１４とを有するプラスチック光ファイバスプリッタである。光学スプリッタ５０２は、この実施例では、プラスチック光ファイバを伝播する光学信号を送信及び／又は受信する。
【００７３】
例えば、光学スプリッタ５０２は、第３のポート５１４で信号５１６を受信し、第１のポート５１０から信号５１６を送信する。信号５１６は、発光ダイオード５０４により第３のポート５１４に送信される。このような実施例では、発光ダイオード５０４は、赤色、青色、又は緑色の発光ダイオードとすることができる。光学スプリッタは、第１のポート５１０で信号５１８を受信し、第２のポート５１２から光検知器５０６へ信号５１８を送信する。他の有利な実施形態では、光学信号は、ガラス光学繊維のような、プラスチック光ファイバ以外の媒体を用いて送信及び／又は受信される。
【００７４】
図示されるこの実施例では、光検知器５０６は、図３の光検知器３１０及び／又は図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。光検知器５０６は、例えば、ショットキーバリアダイオード、ＰＩＮダイオード、又はその他何らかの適切な種類の光検知器の形態をとることができる。
【００７５】
図示のように、光検知器５０６は、相互インピーダンス増幅器５０８に接続される。このような実施例では、相互インピーダンス増幅器５０８は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭＡＸ３６５７相互インピーダンス増幅器を用いて実施される。さらに、相互インピーダンス増幅器５０８は、制限増幅器５０９に接続されている。図示されたこの実施例では、制限増幅器５０９は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭＡＸ３９６９制限増幅器を用いて実施される。
【００７６】
さらに、発光ダイオード５０４は、駆動増幅器５１１に接続されている。このような実施例では、駆動増幅器５１１は、Ｍａｘｉｍ（登録商標） Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．社のＭａｘｉｍ（登録商標）ＭＡＸ３９６７を用いて実施される。
【００７７】
ここで図６を参照する。図６は、有利な一実施形態が実施される光受信機を示している。このような実施例では、光受信機６００は、図３の光受信機３０６の一実装態様の一実施例である。図示のように、光検知器６０２は、二段増幅器システム６０４に接続されている。光検知器６０２は、図３の光検知器３１０及び／又は図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。二段増幅器は、図３の二段増幅器システム３１１の一実装態様の一実施例である。
【００７８】
光検知器６０２は光学信号６０６を受信する。プラスチック光ファイバを有するネットワークでは、光学信号６０６は可変スペクトルの波長を有する。例えば、光学信号６０６は、約６５０ナノメートルの波長を有する。この波長は、可視スペクトルの赤色波長に相当する。幾つかの実施例では、光学信号６０６は約５００ナノメートルの波長を有し、この波長は緑色波長である。他の実施例では、光学信号６０６は約４５０ナノメートルの波長を有し、この波長は青色波長である。
【００７９】
約６５０ナノメートルの波長を有する信号の場合、光検知器６０２は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＳ５９７１シリコンＰＩＮ検知器を用いて実施される。別の構成として、約５００ナノメートルの波長を有する信号の場合、光検知器６０２は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＳ５９７３シリコンＰＩＮ検知器を用いて実施される。
【００８０】
この実施例では、二段増幅器システム６０４は、制限増幅器６１０に接続された相互インピーダンス増幅器６０８を含んでいる。交流電流連結コンデンサ６１２が、相互インピーダンス増幅器６０８を制限増幅器６１０に接続するために使用されている。交流電流連結コンデンサ６１２は、約０．０１マイクロファラッドの静電容量を有するように選択することができる。
【００８１】
図示のように、可変抵抗器６１４が相互インピーダンス増幅器６０８に接続される。可変抵抗器６１４により、二段増幅器システム６０４を所望の信号検知（ＳＤ）感度にチューニングすることができる。プラスチック光ファイバネットワークの場合、光検知器６００の所望の信号検知感度レベルは、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値を有する感度とすることができる。
【００８２】
ここで図７を参照する。図７は、有利な一実施形態が実施される光学スプリッタを示している。この実施例では、光学スプリッタ７００は、図３の光送信機３１４の一実装態様の一実施例である。図示のように、光学スプリッタ７００は、駆動増幅器７０２と発光ダイオード７０４とを含む。
【００８３】
この実施例では、駆動増幅器７０２は、発光ダイオード７０４を駆動するための変調電流とバイアス電流とを送信する。送信される変調電流とバイアス電流の量は、発光ダイオード７０４が少なくとも約１ミリワットの平均光強度を生成できるように選択される。生成される光強度は、光ファイバ（例えば、図３の第２の光ファイバ３２２）に連結される。発光ダイオードからの光学信号は光パルスであるので、平均強度は、一定の時間に亘って平均されたこれらの出力光パルスの強度である。
【００８４】
図示されたこのような実施例では、発光ダイオード７０４が赤色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約６５０ナノメートルの波長を有している。別の構成では、発光ダイオード７０４が緑色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約５００ナノメートルの波長を有している。さらに、発光ダイオード７０４が青色発光ダイオードであるとき、発せられる光は約４５０ナノメートルの波長を有している。このような実施例では、発光ダイオード７０４はＨａｍａｍａｔｓｕ（登録商標） Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＬＩ０７６２又はＬ８６２８発光ダイオードであるか、或いはＺａｒｌｉｎｋ（登録商標） Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ， Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社のＺ１６００３発光ダイオードである。
【００８５】
ここで図８を参照する。図８は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ８００は、図３の光学信号環境３００内のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図は、トランシーバ８００の側面図である。トランシーバ８００は、プリント基板８０１、光検知器８０２、発光ダイオード８０４、相互インピーダンス増幅器８０６、制限増幅器８０８、駆動増幅器８１０、及びプラスチック光ファイバスプリッタ８１２を含んでいる。
【００８６】
この実施例では、プリント基板８１０は、図３の略平面絶縁構造３７０の一実装態様の一実施例である。プリント基板８０１は、第１の表面８１４及び第２の表面８１６を有している。図示のように、光検知器８０２はハウジング８１８の中に位置している。ハウジング８１８は、プリント基板８０１の第１の表面８１４上に位置している。さらに、ハウジング８１８は、例えば、熱伝導性エポキシを用いて第１の表面８１４に接続される。このように、光検知器８０２は、プリント基板８０１の第１の表面８１４に接続される。ハウジング８１８は、この実施例では、ガラス窓キャップ又はレンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ１８缶の形態をとることができる。
【００８７】
図示のように、相互インピーダンス増幅器８０６及び制限増幅器８０８も、プリント基板８０１の第１の表面８１４に接続される。このような実施例では、相互インピーダンス増幅器８０６及び制限増幅器８０８は、ハウジング８１８の外側に位置している。相互インピーダンス増幅器８０６、制限増幅器８０８、及び光検知器８０２は、光受信機８１９を含んでいる。
【００８８】
発光ダイオード８０４は、駆動増幅器８１０に接続されて送信機８２５を形成している。図示のように、発光ダイオード８０４及び駆動増幅器８１０の両方は、プリント基板８０１の第２の表面８１６上に位置している。発光ダイオード８０４は、ハウジング８２０の中に位置している。ハウジング８２０及び駆動増幅器８１０は、プリント基板８０１の第２の表面８１６に接続している。ハウジング８２０は、熱伝導性エポキシを用いて第２の表面８１６に接続することができる。ハウジング８２０は、この実施例では、ガラス窓キャップ又はレンズ付きキャップを有するハーメチックシールＴＯ１８缶の形態をとることができる。
【００８９】
さらに、図示されたこの実施例では、ハウジング８２０は構造８２１を用いてプリント基板８０１に接続されている。構造８２１は、この実施例では金属ホルダの形態をとることができる。構造８２１によるハウジング８２０とプリント基板８０１との接続は、ヒートシンクを形成する。このヒートシンクにより、ハウジング８２０内の発光ダイオード８０４により生成される熱が低減される。すなわち、このヒートシンクは、発光ダイオード８０４により生じた熱を、発光ダイオード８０４からプリント基板８０１へと伝える。このように発光ダイオード８０４からから熱を逃がすことで、発光ダイオード８０４の過熱が避けられる。
【００９０】
この実施例では、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２は第１のアーム８２６と第２のアーム８２８とを有する。第１のアーム８２６は、第１の表面８１４上のハウジング８１８に接続される。第２のアーム８２８は、第２の表面８１６上のハウジング８２０に接続される。第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８のこのような構成により、プリント基板８０１上の表面空間が節約される。これらの実施例におけるこのような表面空間の節約は、プリント基板の同一表面上に受信機と送信機とを有するトランシーバと比較して、約５０％になりうる。このような構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８の屈曲も減少する。さらに、このような構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の信頼性及び光結合効率が向上する。例えば、この構成により、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２のアームの屈曲が減少する。
【００９１】
例えば、トランシーバ８００は、表面空間が節約できるような寸法に形成することができる。トランシーバ８００のこのような寸法は、例えば、限定しないが、幅約０．３インチ、長さ約１．９インチ、及び高さ約０．５インチである。
【００９２】
プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第１のアーム８２６は、トランシーバ８００の入力を光検知器８０２に連結する。このような入力は、プラスチック光ファイバ８３０の出力である。例えば、プラスチック光ファイバスプリッタ８１２は、プラスチック光ファイバ８３０を伝播する光学信号を受信する。
【００９３】
プラスチック光ファイバスプリッタ８１２の第２のアーム８２８は、送信機８２５をトランシーバ８００の出力に連結する。さらに、第２のアーム８２８は、発光ダイオード８０４により生成される信号電力をトランシーバ８００の出力に連結する。このような実施例では、第１のアーム８２６及び第２のアーム８２８は共に約１ミリメートルの直径を有する。このような直径は、光検知器８０２の入力表面の直径と略同じである。
【００９４】
図９は、有利な一実施形態によるトランシーバの上面図である。この実施例では、トランシーバ８００の第１の表面８１４が見えている。
【００９５】
図１０は、有利な一実施形態によるトランシーバの底面図である。この実施例では、トランシーバ８００の第２の表面８１６が見えている。
【００９６】
ここで図１１を参照する。図１１は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ８００は、ハウジング８１８内に位置する光検知器８０２及び相互インピーダンス増幅器８０６の両方を有している。
【００９７】
このような構成により、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６との接続距離が短縮する。このような距離の短縮により、光受信機８１９の感度が向上する。さらに、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６との接続距離の短縮により、接続距離に沿って生じうる干渉が低減する。
【００９８】
さらに、光検知器８０２と相互インピーダンス増幅器８０６が共にハウジング８１８内に位置していることにより、トランシーバ８００の表面空間が節約される。例えば、図１１のトランシーバ８００の構造の寸法は、図８、９、及び１０のトランシーバ８００の構造より小さい。図１１では、トランシーバ８００の寸法は、幅約０．３インチ、長さ約１．７インチ、及び高さ約０．５インチである。
【００９９】
ここで図１２を参照する。図１２は、有利な一実施形態が実施されるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ１２００は、図３の光学信号環境内のトランシーバ３０４の一実装態様の一実施例である。図は、トランシーバ１２００の側面図である。トランシーバ１２００は、プリント基板１２０１と、光検知器１２０２と、発光ダイオード１２０４と、相互インピーダンス増幅器１２０６と、制限増幅器１２０８と、駆動増幅器１２１０と、フィルタ１２１２とを含んでいる。
【０１００】
この実施例では、プリント基板１２０１は、図３の略平面絶縁構造３７０の一実装態様の一実施例である。プリント基板１２０１は、第１の表面１２１４と第２の表面１２１６とを有している。図示のように、光検知器１２０２はハウジング１２１８内に位置している。ハウジング１２１８は、プリント基板１２０１の第１の表面１２１４上に位置している。さらに、ハウジング１２１８は、例えば熱伝導性エポキシを用いて第１の表面１２１４に接続することができる。このようにして、光検知器１２０２はプリント基板１２０１の第１の表面１２１４に接続される。
【０１０１】
図示のように、相互インピーダンス増幅器１２０６及び制限増幅器１２０８は、光検知器１２０２に接続される。この実施例では、相互インピーダンス増幅器１２０６及び制限増幅器１２０８は、プリント基板１２０１の第２の表面１２１６に接続されている。
【０１０２】
発光ダイオード１２０４は駆動増幅器１２１０に接続される。図示のように、発光ダイオード８０４及び駆動増幅器８１０は、共にプリント基板８０１の第１の表面１２１４上に位置している。発光ダイオード１２０４もハウジング１２１８内に位置している。
【０１０３】
この有利な実施形態では、スプリッタ（例えば、図８のプラスチック光ファイバスプリッタ８１２）の代わりにフィルタ１２１２が使用されている。フィルタ１２１２は、図３のフィルタ３６１の一実装態様の一実施例である。フィルタ１２１２は、一の波長を透過し、別の波長を反射する。例えば、フィルタ１２１２は、緑色波長を透過し、赤色波長を反射することができる。別の構成では、フィルタ１２１２は、赤色波長を透過し、緑色波長を反射する。
【０１０４】
このような実施例では、フィルタ１２１２は、プラスチック光ファイバ１２２０上で受信した、一定の範囲の波長を有する信号を、光検知器１２０２に向かって反射する。さらに、フィルタ１２１２によって、発光ダイオード１２０４からの一定の範囲の波長を有する信号が、プラスチック光ファイバ１２２０上で受け取られる。
【０１０５】
光検知器１２０２及び発光ダイオード１２０４が共にハウジング１２１８内に位置することにより、トランシーバ１２００の表面空間が節約される。例えば、トランシーバ１２００の構造の寸法は、図８〜１１のトランシーバ８００の構造より小さい。図１２では、トランシーバ１２００の寸法は、幅約０．５３インチ、長さ約１．４インチ、及び高さ約０．４５インチである。
【０１０６】
ここで図１３を参照する。図１３は、有利な一実施形態によるトランシーバを示している。この実施例では、トランシーバ１２００の第１の表面１２１４が見えている。
【０１０７】
ここで図１４を参照する。図１４は、有利な一実施形態によるトランシーバの底面図である。この実施例では、トランシーバ１２００の第２の表面１２１６が見えている。
【０１０８】
図１５〜２１について後述するプロセス、ステップ、及び構造は、集積回路を製造するための完全なプロセスを構成するものではない。本発明は、当技術分野で現在使用されている集積回路製造技術と併せて実施することができ、一般に実行されているプロセスのステップは、本開示内容の理解に必要な分しかここに含まない。これらの図面は、製造中の集積回路の部分断面図であり、原寸に比例してはおらず、種々の有利な実施形態の一又は複数の特徴を説明するために描画されている。
【０１０９】
図１５は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、製造中の、図４の光検知器４００の一実装態様の一実施例である。この実施例では、集積回路１５００は、基板１５０２、真性領域１５０４、及び絶縁層１５０６を含んでいる。
【０１１０】
このような実施例では、基板１５０２は、一種の導電性を有する半導体材料である。基板１５０２は、ｎ型基板又はｐ型基板である。この実施例では、基板１５０２は、光検知器（例えば、図４の光検知器４００）をその上に形成するための材料として使用される。
【０１１１】
基板１５０２の上には真性領域１５０４が形成される。この実施例では、真性領域１５０４は、約１ミクロン以上の厚みを有するように形成される。真性領域１５０４は、エピタキシャル成長プロセスを用いて基板１５０２上に堆積又は成長させることができる。エピタキシャル成長は、基板の表面上に半導体材料の層又は膜を堆積させるプロセスである。エピタキシャル成長プロセスは、堆積される層又は膜のドーパント濃度、厚み、及び組成を制御するために使用される。
【０１１２】
例えば、真性領域１５０４は、単結晶シリコン半導体層の形態をとることができる。真性領域１５０４中のシリコンは、１立方センチメートル当たり約１×１０１５個のドーパント原子に略等しいか、又はそれ未満のドーパント濃度を有することができる。
【０１１３】
真性領域１５０４の上には絶縁層１５０６が形成される。絶縁層１５０６は、酸化のようなプロセスにより形成することができる。酸化は、酸素の存在下でシリコン層を約１０００〜約１２００℃の温度まで加熱するプロセスである。酸化により、シリコン層の表面上に二酸化シリコン絶縁材料の層が形成される。
【０１１４】
ここで図１６を参照する。図１６は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えてエリア１６００を有している。エリア１６００は真性領域１５０４内に形成されている。
【０１１５】
このような実施例では、エリア１６００は、真性領域１５０４の表面１６０４の一部を囲むリング形状に形成される。他の有利な実施形態では、エリア１６００は、表面１６０４の一部を部分的にのみ取り囲むように形成される。また別の有利な実施形態では、エリア１６００は、任意の数のあらゆる形状に形成することができ、そのような形状は、例えば、限定しないが、正方形、長方形、楕円形、ドーナツ形状、蹄鉄形状、又はその他何らかの適切な形状である。
【０１１６】
エリア１６００は、半導体材料からなり、真性領域１５０４の反対の種類の導電性を有している。例えば、エリア１６００はｐ型半導体材料である。エリア１６００はｎ型半導体材料でもよい。エリア１６００は、図４のエリア４３８の一実装態様の一実施例である。
【０１１７】
エリア１６００は、絶縁層１５０６から部分１６０２を除去することにより、真性領域１５０４内に形成される。部分１６０２は、エッチングにより除去するべき部分１６０２を画定するための写真平版マスクを用いて除去される。エッチングは、フォトレジストマスキングステップを援用して材料を除去する化学物質を用いて、半導体又は誘電材料の一部を除去するプロセスである。次いで、真性領域１５０４の表面１６０４中にドーパントを拡散させることにより、エリア１６００が形成される。例えば、エリア１６００は、真性領域１５０４の一つのエリアに亜鉛を拡散させることにより形成することができる。拡散は、ドーパントの存在下で半導体材料の表面を加熱することによりドーパントを添加することである。エリア１６００は、イオン注入プロセスを用いて形成することもできる。イオン注入は、粒子加速器からの原子を用いて半導体に衝撃を与えるプロセスである。
【０１１８】
ここで図１７を参照する。図１７は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。集積回路１５００は、図１６の集積回路１５００の構造に加えて金属層１７００を有している。図示のように、金属層１７００は真性領域１５０４の上に形成される。
【０１１９】
金属層１７００は、真性層１５０４の表面の一部の上に形成される。金属層１７００は、図４の第１の金属層４０８の一実装態様の一実施例である。
【０１２０】
金属層１７００は、絶縁層１５０６の一部を除去することにより、真性領域１５０４上に形成することができる。絶縁層１５０６の一部は、金属層１７００を堆積させる真性領域１５０４の表面１６０４の部分を画定するための写真平版マスクを用いて除去することができる。次いで、蒸着により真性層の表面上に金属層１７００を堆積させることができる。蒸着は、真空中において金属をその沸点まで加熱するプロセスである。蒸着を用いて、金属層１７００を約５０オングストローム〜約１００オングストロームの厚みに堆積させることができる。
【０１２１】
ここで図１８を参照する。図１８は、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は光検知器１８００の形態をとる。
【０１２２】
この実施例では、光検知器１８００は、図１７の集積回路１５００の構成に加えて、第１の金属接触部１８０２、第２の金属接触部１８０４、及び材料層１８０６を有している。
【０１２３】
第１の金属接触部１８０２は、基板１５０２の表面１８２２の上に形成されている。第１の金属接触部１８０２は、上述のように、蒸着により基板１５０２の上に堆積させることができる。
【０１２４】
材料層１８０６は、金属層１７００の一部の上に形成される。例えば、材料層１８０６は反射防止コーティングである。この実施例では、材料層１８０６は、光学信号（例えば、図３の第１の光学信号３２４）を受信する光ファイバに連結される。例えば、スパッタリング又はプラズマ堆積プロセスにより材料を堆積させることにより、反射防止コーティングを形成することができる。
【０１２５】
第２の金属接触部１８０４は、絶縁層１５０６の上方に形成されて、金属層１７００の一部と接触する。第２の金属接触部１８０４は、蒸着及び／又はめっき技術により堆積される。加えて、写真平版マスク及び／又はエッチングを使用して、第２の金属接触部１８０４を堆積させるエリアを画定することができる。例えば、第２の金属接触部１８０４は、絶縁層１５０６上に堆積されて、金属層１７００の一部と接触する。
【０１２６】
エリア１６００は真性領域１５０４の表面１６０４から真性領域１５０４の中へ延びている。また、エリア１６００は、金属層１７００と接触する表面１６０４の一部を取り囲んでいる。
【０１２７】
複数の光子１８０８は、プラスチック光ファイバ１８１０を伝播し、光検知器１８００によって受信される。材料層１８０６は、金属層１７００からの複数の光子１８０８の反射を低減する。複数の光子１８０８は金属層１７００を通過して真性領域１５０４に進入する。複数の光子１８０８が真性領域１５０４中に吸収されることにより、真性領域１５０４中において、電気信号を生成する基板１５０２に向かって電子が押し下げられる。
【０１２８】
エリア１６００は、真性領域１５０４の、複数の光子１８０８の大多数が真性領域１５０４に進入するエリアを取り囲む。エリア１６００は、表面１６０４に沿って電子の流れを減少させる。表面１６０４に沿って移動する電子は余剰暗電流と呼ばれ、光検知器１８００内のショット雑音源である。表面１６０４に沿って流れる代わりに、エリア１６００は、電気信号を生成する基板１５０２に向かう電子の流れを増加させる。その結果、複数の光子１８０８の入力に対し、感度の高い電気信号が生成される。
【０１２９】
ここで図１９を参照する。図１９は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えて層１９００を有している。
【０１３０】
図示のように、層１９００は、真性領域１５０４の上に形成される。層１９００は、真性領域１５０４の表面の一部をエッチングにより除去し、次いで真性領域１５０４の残りの表面又はエッチング表面の上に絶縁層を堆積させることにより形成することができる。層１９００はパッシベーション層とすることができる。パッシベーション層は、エッチングした表面が保護されずに原子が露出したままとなることを防止するために使用される。層１９００は、真性領域１５０４の表面がエッチングされた後、真性領域１５０４の表面の露出した原子と結合することにより、エッチングされた表面を保護する。エッチングは、フォトレジストマスキングステップを援用し、化学薬品除去を用いて、半導体材料の表面の一部を除去するプロセスである。例えば、層１９００は、真性領域１５０４のエッチングされたシリコン表面をパッシベートするための二酸化シリコンの層である。エッチングにより層１９００を形成すると、真性領域１５０４の表面に突出部分１９０２が形成される。突出部分１９０２は、図４の突出部分４４０の一実装態様の一実施例である。
【０１３１】
ここで図２０を参照する。図２０は、有利な一実施形態が実施される、製造中の集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、図１５の集積回路１５００の構成に加えて、金属層２０００を有している。金属層２０００は真性領域１５０４の上に形成されている。
【０１３２】
金属層２０００は、真性層１５０４の表面の一部の上に形成されている。金属層２０００は、図４の第１の金属層４０８の一実装態様の一実施例である。
【０１３３】
金属層２０００は、層１９００から一部を除去することにより真性領域１５０４の上に形成することができる。層１９００の一部は、真性領域１５０４の表面２００２上の、金属層２０００を堆積させる部分を画定するための写真平版マスクを用いて除去することができる。次いで、上述のように、蒸着技術により真性層１５０４の上に金属層２０００を堆積させることができる。蒸着技術を使用して、金属層２０００を約５０オングストローム〜約１００オングストロームの厚みに堆積させることができる。
【０１３４】
ここで図２１を参照する。図２１は、有利な一実施形態が実施される集積回路の部分断面図である。この実施例では、集積回路１５００は、光検知器２１００の形態をとっている。図示のように、光検知器２１００は、図２０の集積回路１５００の構成に加えて、第１の金属接触部２１０２、第２の金属接触部２１０４、及び材料層２１０６を有している。
【０１３５】
この実施例では、第１の金属接触部２１０２、第２の金属接触部２１０４、及び材料層２１０６は、図１８の第１の金属接触部１８０２、第２の金属接触部１８０４、及び材料層１８０６により示したように形成される。
複数の光子２１０８は、プラスチック光ファイバ２１０９を伝播して、光検知器２１００によって受信される。複数の光子２１０８は、金属層２０００を通過して真性領域１５０４内に進入する。複数の光子２１０８が真性領域１５０４に吸収されることにより、真性領域１５０４内の電子が、電気信号を生成する基板１５０２中に押し下げられる。
【０１３６】
突出部分１９０２は、真性領域１５０４の厚み２１１０を低減する。金属層２０００の真下に位置する真性領域１５０４の厚みは、厚み２１１０より大きい。層１９００は、表面２１１２に沿った電子の流れを減少させる。層１９００により、真性領域１５０４の、金属層２０００の真下に位置する部分の外側の面積が減少する。表面２１１２に沿って電子が流れる面積が縮小することにより、基板１５０２に向かう電子の流れが増大する。その結果、複数の光子２１０８の入力に高い感度を有する電気信号が生成される。
【０１３７】
図１５〜２１は、種々の有利な実施形態を実施可能な方法を、物理的又はアーキテクチャ的に限定するものではない。例えば、図１５〜２１に示される大きさ及び寸法は、実装態様に応じて増大又は縮小することができる。別の実施例として、図１５の真性領域１５０４は、縮小サイズのチップ全体について１ミクロン未満のレベルまで成長させることができる。加えて、半導体デバイスにはあらゆる種類の半導体材料を使用することができる。例えば、限定しないが、真性領域１５０４及び／又は基板１５０２は、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、リン化インジウム、及び／又はその他いずれかの適切な半導体材料から構成することができる。
【０１３８】
ここで図２２を参照する。図２２は、有利な一実施形態による光学信号の処理プロセスのフロー図である。図２２に示すプロセスは、図３の光学信号環境３００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１３９】
このプロセスは、光検知器の入力表面において、光ファイバから第１の光学信号を受信することにより開始される（工程２２００）。工程２２００では、光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有する。これら二つの直径を略等しくすることにより、信号歪及び静電容量が低減される。
【０１４０】
プロセスは、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信し（工程２２０２）、その後終了する。工程２２０２では、光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。この光受信機は、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値の感度を有する。
【０１４１】
ここで図２３を参照する。図２３は、有利な一実施形態による光学信号処理プロセスのフロー図である。図２３に示すプロセスは、図３の光学信号環境３００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１４２】
このプロセスは、光学スプリッタの第１のポートにおいて第１の光学信号を受信したことに応答して、光検知器に第１の光学信号を送信することにより開始される（工程２３００）。工程２３００では、光学スプリッタは、光検知器に連結された第２のポートを有している。光学スプリッタは、第１のポートから第２のポートへ第１の光学信号を送信する。
【０１４３】
その後、プロセスは、光検知器の入力表面において光ファイバからの第１の光学信号を受信する（工程２３０２）。工程２３０２では、光検知器の入力表面は、プラスチック光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有する。これら二つの直径を略等しくすることにより、信号歪及び静電容量が低減される。
【０１４４】
プロセスは、光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信し（工程２３０４）、その後終了する。工程２３０４では、光検知器及び二段増幅器システムは、光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する。この光受信機は、約−３２デシベルミリワットに略等しいか、又はそれ未満の値の感度を有する。
【０１４５】
次いで、このプロセスは、光送信機から第２の光学信号を受信したことに応答して、光学スプリッタの第１のポートに第２の光学信号を送信し（工程２３０６）、その後終了する。工程２３０６では、光学スプリッタは光学スプリッタの第３のポートに連結される。第２の光学信号は、光送信機の発光ダイオードによって生成される。
【０１４６】
ここで図２４を参照する。図２４は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２４に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１４７】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２４００）。工程２４００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。その後、プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２４０２）。
【０１４８】
工程２４０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１４９】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２４０４）、その後プロセスは終了する。工程２４０４では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域との整流性接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１５０】
ここで図２５を参照する。図２５は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２５に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１５１】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２５００）。工程２５００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２５０２）。
【０１５２】
工程２５０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１５３】
その後、このプロセスでは、表面から第２の種類の導電性を有する真性領域中に延びるエリアを形成する（工程２５０４）。工程２５０４では、このエリアは金属層の周りの真性領域の一部を取り囲む。エリアはｐ型の導電性を有することができる。このエリアは、エリアが取り囲む真性領域の外側の表面を移動する電流を減少させる。エリアは、真性領域の表面中に亜鉛を拡散させることによって形成することができる。エリアは、粒子加速器を用いて真性領域中にイオンを注入することによって形成することもできる。
【０１５４】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２５０６）、その後プロセスは終了する。工程２５０６では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域との整流性接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１５５】
ここで図２６を参照する。図２６は、有利な一実施形態による、光検知器の形成プロセスのフロー図である。図２６に示すプロセスは、図４の光学信号環境４００のような光学信号環境において実施することができる。
【０１５６】
このプロセスは、一種の導電性を有する基板を形成することにより開始される（工程２６００）。工程２６００では、半導体材料から基板を形成する。基板はｎ型の導電性を有することができる。プロセスは、基板の上に一表面を有する真性領域を形成する（工程２６０２）。
【０１５７】
工程２６０２では、真性領域は一表面を有する。真性領域は、基板の上に、半導体材料の層を成長させることにより形成することができる。真性領域は、基板の上に半導体材料の層を堆積させることにより、及び／又はその他何らかの適切な方法により形成することもできる。
【０１５８】
その後、このプロセスでは、表面の突出部分を形成する（工程２６０４）。この突出部分は、突出部分の外側の表面上を移動する電流を減少させる。突出部分は、真性領域の表面をエッチングすることによって形成することができる。
【０１５９】
次いで、このプロセスでは、真性領域の表面の一部の上に金属層を形成し（工程２６０６）、その後プロセスは終了する。工程２６０６では、金属層は、複数の光子を通過させて真性領域に進入させることができる厚みを有し、真性領域とのオーム接触を形成する。金属層は、写真平版マスクを用いて、真性領域の表面の一部の上に金属層を堆積させることにより形成することができる。
【０１６０】
図示された種々の実施形態のフロー図及びブロック図は、種々の有利な実施形態の装置及び方法の幾つかの可能な実装態様の、アーキテクチャ、機能性、及び動作を説明している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は工程又はステップの一部を示している。
【０１６１】
幾つかの有利な実装態様では、ブロックに記載れた一又は複数の機能は、図示の順序とは異なる順序で発行われてもよい。例えば、幾つかの事例では、連続して示された二つのブロックは、関連する機能性によっては、ほぼ同時に実行されてよく、又は時には逆の順序で実行されてもよい。また、フロー図又はブロック図に示されるブロックに、他のブロックが追加されてもよい。
【０１６２】
このように、種々の有利な実施形態により、プラスチック光ファイバを有するネットワーク用のトランシーバのための方法と装置が提供される。有利な一実施形態では、装置は、光送信機、光ファイバから光学信号を受信する光検知器、第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタ、及び光検知器の出力に接続された二段増幅器システムを備えている。光検知器の入力表面は、光ファイバの芯の直径に略等しい直径を有している。
【０１６３】
種々の有利な実施形態に示された光検知器により、プラスチック光ファイバを有するネットワーク用のトランシーバの感度レベルが向上する。例えば、光検知器の入力表面の直径の構成は、信号歪及び静電容量を減少させる。光検知器の真性領域の突出部分及び／又はエリアにより、基板に向かう電子の流れが増大する。このような流れの増大により、光検知器から生成される出力信号の、受信した入力信号に対する感度が上昇する。さらに、このようなトランシーバの構成は表面空間を節約し、光ファイバの屈曲を低減する。
【０１６４】
種々の有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されたのであって、包括的なものであること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。多数の修正及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。さらに、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供する。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理と現実的な用途を最もよく説明するため、並びに考慮される特定の用途に適した様々な変形例と共に種々の実施形態の開示内容を当業者が理解できるように、選ばれ、説明されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信機、
光ファイバから光学信号を受信する光検知器であって、光ファイバの芯の直径と略等しい直径の入力表面を有することにより、静電容量及び信号歪が小さい光検知器、
第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタであって、第１のポートで第１の光学信号を受信し、第１の光学信号を第２のポートへ送信し、且つ第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートへ送信する光学スプリッタ、並びに
光検知器の出力に接続された二段増幅器システム
を備えた装置。
【請求項２】
光検知器と、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムとが光受信機を形成しており、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光学スプリッタが発光ダイオードと増幅器とを含み、増幅器が発光ダイオードにバイアス電流と変調電流とを送る、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
発光ダイオードが少なくとも平均約１ミリワットの光強度を有する信号を生成し、この信号が光ファイバに連結される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
発光ダイオードが、約６５０ナノメートル、約５００ナノメートル、及び約４５０ナノメートルから選択された一つの波長を有する信号を発信する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
光学スプリッタが第２の光学信号を第３のポートに送信する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
光ファイバが第１の光ファイバであり、第１のポートが第２の光ファイバを受けるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
第１の光ファイバ及び第２の光ファイバが、プラスチック光ファイバ及びガラス光学ファイバから選択される一つである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
光検知器が、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオード、及び光子を検知するように構成されたショットキーバリアダイオードから選択される一つである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
二段増幅器システムが、制限増幅器に接続された相互インピーダンス増幅器を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
光検知器と、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムとが光受信機を形成しており；光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下であり；光送信機が発光ダイオードと増幅器とを含んでおり；増幅器がバイアス電流と変調電流とを発光ダイオードに送るように構成されており；発光ダイオードが少なくとも平均約１ミリワットの光強度を有する信号を生成し；信号が光ファイバに連結されており；発光ダイオードが、約６５０ナノメートル、約５００ナノメートル、及び約４５０ナノメートルから選択された一つの波長を有する信号を発信し；光送信機が第３のポートに第２の光学信号を送信するように構成されており；光ファイバが第１の光ファイバであり；第１のポートが第２の光ファイバを受けるように構成されており；第１の光ファイバ及び第２の光ファイバが、プラスチック光ファイバ及びガラス光学繊維から選択された一つであり；光検知器が、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオード、及び光子を検知するように構成されたショットキーバリアダイオードから選択された一つであり；且つ二弾指揮増幅器システムが、制限増幅器に接続された相互インピーダンス増幅器を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
プラスチック光ファイバから光学信号を受信する光検知器であって、入力表面の直径がプラスチック光ファイバの芯の直径と略等しいことにより、静電容量と信号歪とが小さい光検知器、並びに
光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する二段増幅器システムであって、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下である二段増幅器システム
を備えた装置。
【請求項１３】
光学信号の処理方法であって、
光検知器の入力表面において光ファイバから第１の光学信号を受け取るステップであって、光検知器の入力表面の直径が光ファイバの芯の直径と略等しいことにより、静電容量と信号歪とが低減されるステップ、並びに
光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信するステップであって、光検知器及び二段増幅器獅子テムが光検知器の出力に接続されて光受信機を形成し、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下であるステップ
を含む方法。
【請求項１４】
光検知器に連結された第２のポートと光学スプリッタに連結された第３のポートとを有する光学スプリッタの第１のポートにおいて第１の光学信号を受信すると、第１の光学信号を第２のポートに送信するステップ
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第３のポートにおいて光送信機から第２の光学信号を受信すると、第２の光学信号を第１のポートに送信し、バイアス電流と変調電流とを発光ダイオードに送り、且つ発光ダイオードによって第２の光学信号を生成するステップ
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
略平面絶縁構造、
第１のポートと、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置する第２のポートと、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置する第３のポートとを有する光学スプリッタであって、第１のポートで第１の光学信号を受信し、第１のポートで受信した第１の光学信号を第２のポートへ送信し、且つ第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートへ送信する光学スプリッタ、
略平面絶縁構造の第１の表面上に位置して第２のポートに連結される光検知器、並びに
略平面絶縁構造の、第１の表面の略反対側の第２の表面上に位置して第３のポートに連結される光送信機
を備えた装置。
【請求項１７】
光検知器及び光送信機が略平面絶縁構造に直接接続されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１のハウジングが第１の構造によって略平面絶縁構造に接続されており、且つ第２のハウジングが、光送信機のヒートシンクとして機能する第２の構造によって略平面絶縁体に接続されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
光検知器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジング内に配置されている第１の増幅器、並びに
第１の増幅器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第２の増幅器
をさらに備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
光検知器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第１の増幅器、並びに
第１の増幅器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第２の増幅器
をさらに備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
光送信機が発光ダイオードと増幅器とを含んでおり、増幅器が発光ダイオードにバイアス電流と変調電流とを送るように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
光ファイバが第１の光ファイバであり、光検知器が第２の光ファイバ上で第１の光学信号を受信するように構成されており、且つ光検知器の入力表面の直径が第２の光ファイバの芯の直径に略等しい、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
光学スプリッタが、第１の範囲の波長を有する第１の光学信号を通過させて、第１のポート及び第２のポートのうちの一方により受信させることができるように構成されたフィルタを有し、且つこのフィルタが、さらに、第２の範囲の波長を有する第２の光学信号を反射させて第１のポート及び第２のポートのうちの一方により受信させるように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１】
光送信機、
光ファイバから光学信号を受信する光検知器であって、光ファイバの芯の直径と略等しい直径の入力表面を有することにより、静電容量及び信号歪が小さい光検知器、
第１のポートと、光ファイバによって光検知器に連結された第２のポートと、光送信機に連結された第３のポートとを有する光学スプリッタであって、第１のポートで第１の光学信号を受信し、第１の光学信号を第２のポートへ送信し、且つ第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートへ送信する光学スプリッタ、並びに
光検知器の出力に接続された二段増幅器システム
を備えた装置。
【請求項２】
光検知器と、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムとが光受信機を形成しており、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光学スプリッタが発光ダイオードと増幅器とを含み、増幅器が発光ダイオードにバイアス電流と変調電流とを送る、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
発光ダイオードが少なくとも平均約１ミリワットの光強度を有する信号を生成し、この信号が光ファイバに連結される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
発光ダイオードが、約６５０ナノメートル、約５００ナノメートル、及び約４５０ナノメートルから選択された一つの波長を有する信号を発信する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
光学スプリッタが第２の光学信号を第３のポートに送信する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
光ファイバが第１の光ファイバであり、第１のポートが第２の光ファイバを受けるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
第１の光ファイバ及び第２の光ファイバが、プラスチック光ファイバ及びガラス光学ファイバから選択される一つである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
光検知器が、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオード、及び光子を検知するように構成されたショットキーバリアダイオードから選択される一つである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
二段増幅器システムが、制限増幅器に接続された相互インピーダンス増幅器を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
光検知器と、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムとが光受信機を形成しており；光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下であり；光送信機が発光ダイオードと増幅器とを含んでおり；増幅器がバイアス電流と変調電流とを発光ダイオードに送るように構成されており；発光ダイオードが少なくとも平均約１ミリワットの光強度を有する信号を生成し；信号が光ファイバに連結されており；発光ダイオードが、約６５０ナノメートル、約５００ナノメートル、及び約４５０ナノメートルから選択された一つの波長を有する信号を発信し；光送信機が第３のポートに第２の光学信号を送信するように構成されており；光ファイバが第１の光ファイバであり；第１のポートが第２の光ファイバを受けるように構成されており；第１の光ファイバ及び第２の光ファイバが、プラスチック光ファイバ及びガラス光学繊維から選択された一つであり；光検知器が、ｎ型層の上の真性層の上にｐ型層を有するダイオード、及び光子を検知するように構成されたショットキーバリアダイオードから選択された一つであり；且つ二弾指揮増幅器システムが、制限増幅器に接続された相互インピーダンス増幅器を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
プラスチック光ファイバから光学信号を受信する光検知器であって、入力表面の直径がプラスチック光ファイバの芯の直径と略等しいことにより、静電容量と信号歪とが小さい光検知器、並びに
光検知器の出力に接続されて光受信機を形成する二段増幅器システムであって、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下である二段増幅器システム
を備えた装置。
【請求項１３】
光学信号の処理方法であって、
光検知器の入力表面において光ファイバから第１の光学信号を受け取るステップであって、光検知器の入力表面の直径が光ファイバの芯の直径と略等しいことにより、静電容量と信号歪とが低減されるステップ、並びに
光検知器から、光検知器の出力に接続された二段増幅器システムに電気信号を送信するステップであって、光検知器及び二段増幅器獅子テムが光検知器の出力に接続されて光受信機を形成し、光受信機の感度の値が約−３２デシベルミリワット以下であるステップ
を含む方法。
【請求項１４】
光検知器に連結された第２のポートと光学スプリッタに連結された第３のポートとを有する光学スプリッタの第１のポートにおいて第１の光学信号を受信すると、第１の光学信号を第２のポートに送信するステップ
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第３のポートにおいて光送信機から第２の光学信号を受信すると、第２の光学信号を第１のポートに送信し、バイアス電流と変調電流とを発光ダイオードに送り、且つ発光ダイオードによって第２の光学信号を生成するステップ
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
略平面絶縁構造、
第１のポートと、略平面絶縁構造の第１の表面上に位置する第２のポートと、略平面絶縁構造の第２の表面上に位置する第３のポートとを有する光学スプリッタであって、第１のポートで第１の光学信号を受信し、第１のポートで受信した第１の光学信号を第２のポートへ送信し、且つ第３のポートで受信した第２の光学信号を第１のポートへ送信する光学スプリッタ、
略平面絶縁構造の第１の表面上に位置して第２のポートに連結される光検知器、並びに
略平面絶縁構造の、第１の表面の略反対側の第２の表面上に位置して第３のポートに連結される光送信機
を備えた装置。
【請求項１７】
光検知器及び光送信機が略平面絶縁構造に直接接続されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１のハウジングが第１の構造によって略平面絶縁構造に接続されており、且つ第２のハウジングが、光送信機のヒートシンクとして機能する第２の構造によって略平面絶縁体に接続されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
光検知器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジング内に配置されている第１の増幅器、並びに
第１の増幅器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第２の増幅器
をさらに備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
光検知器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第１の増幅器、並びに
第１の増幅器の出力に接続された入力を有し、且つ第１のハウジングの外側で略平面絶縁構造の表面上に位置する第２の増幅器
をさらに備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
光送信機が発光ダイオードと増幅器とを含んでおり、増幅器が発光ダイオードにバイアス電流と変調電流とを送るように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
光ファイバが第１の光ファイバであり、光検知器が第２の光ファイバ上で第１の光学信号を受信するように構成されており、且つ光検知器の入力表面の直径が第２の光ファイバの芯の直径に略等しい、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
光学スプリッタが、第１の範囲の波長を有する第１の光学信号を通過させて、第１のポート及び第２のポートのうちの一方により受信させることができるように構成されたフィルタを有し、且つこのフィルタが、さらに、第２の範囲の波長を有する第２の光学信号を反射させて第１のポート及び第２のポートのうちの一方により受信させるように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公表番号】特表２０１３−５１０４６８（Ｐ２０１３−５１０４６８Ａ）
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３６８３３（Ｐ２０１２−５３６８３３）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５１５２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６３３９
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５１５２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６３３９
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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