日立製作所 中央研究所（所長：西野壽一）は、このたび、伝送容量10ギガビット／秒のメトロ系光通信システムの低コスト化を実現する発光素子（InGaAlAs埋め込みヘテロ型半導体レーザ）および受光素子（InAlAsメサ型^＊1）アバランシェフォトダイオード^＊2））の開発に成功しました。今回の開発技術は、発光素子用“温度調整冷却器”および受光素子用“光信号増幅器”の部品削減を可能にし、メトロ系光通信の大幅な低コスト化に道を拓くものです。
　また、今回開発したアバランシェフォトダイオードにシリコンゲルマニウム(SiGe)集積回路プリアンプを組み合わせた光受信モジュールは、-29.8dBmという世界最高感度を達成しました。

　インターネットの急速な普及に伴い、これまで大都市間を結ぶ幹線系ネットワークを中心に、データ伝送ネットワークの高速・大容量化が進められてきました。しかし、近年、携帯電話をはじめとするユーザアクセスの増大に対応するため、都市間を結ぶいわゆるメトロ系ネットワークにおいても高速・大容量化が重要になりつつあります。これにより、これまで幹線系が中心であった10ギガビット／秒の大容量光通信システムのメトロ系への導入が加速されています。
　また、幹線系ネットワーク端末内では、半導体レーザを安定的に動作させるための温度調整冷却器や、光ファイバ伝送後の微弱光信号を増幅する光ファイバアンプが必要でした。しかし、低コスト化要求が厳しいメトロ系ネットワークでは、これらの部品を削減することが必須となっており、それを可能とする発光・受光素子の開発が望まれていました。

　このような背景から、今回、日立中央研究所では、構成部品の削減によるメトロ系ネットワークの低コスト化の実現をめざして、高温特性の良好な発光素子ならびに高感度の受光素子を開発しました。
　開発技術の特徴は次の通りです。
(１) InGaAlAs埋め込みヘテロ型半導体レーザ
　光源用半導体レーザの活性層材料として、高温特性が良好なInGaAlAs結晶を用いるとともに、省電力化に適した埋め込みヘテロ構造（BH構造）^＊3）としました。また、結晶材料に含まれるAlの酸化を抑制するプロセス技術を開発し、世界で初めて85℃で5,000時間を越える安定動作を確認しました。この結果、InGaAlAs系 BH型レーザの実用化の目処が得られました。
(２) InAlAsメサ型アバランシェフォトダイオード
　 受光用フォトダイオードの増倍層材料として、増幅効率が高く、かつ検出感度を阻害する漏れ電流が小さいInAlAsを用いました。また、不純物濃度を精密に制御できる分子線エピタキシ^＊4）を用いて結晶を作製し、メサ型素子構造を形成しました。さらに、信頼性を向上するため、今回のメサ型素子を埋め込む保護構造を形成しています。これらの結果、利得帯域積^＊5）120ギガヘルツを達成し、増倍率が2から12の広い範囲で10ギガビット／秒の動作を確認しました。

　今回開発した半導体レーザとフォトダイオードを用いることにより、メトロ系光送受信モジュールの構成が簡略化され、低コスト化が可能となります。

　なお、これらの技術の詳細は、9月8日から開催されるヨーロッパ光通信国際会議(ECOC'02)にて発表する予定です。