JPH0682863B2 - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH0682863B2 JPH0682863B2 JP24962788A JP24962788A JPH0682863B2 JP H0682863 B2 JPH0682863 B2 JP H0682863B2 JP 24962788 A JP24962788 A JP 24962788A JP 24962788 A JP24962788 A JP 24962788A JP H0682863 B2 JPH0682863 B2 JP H0682863B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
- G01M11/3172—Reflectometers detecting the back-scattered light in the frequency-domain, e.g. OFDR, FMCW, heterodyne detection
-
- H01L33/0045—
-
- H01L33/0062—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は光ファイバジャイロ，光ディスク等の光源とし
て有用な、インコヒーレント光を大きな強度と小さな放
射角で放射できるスーパールミネッセントダイオードに
関するものである。
て有用な、インコヒーレント光を大きな強度と小さな放
射角で放射できるスーパールミネッセントダイオードに
関するものである。
活性層端面から大出力のインコヒーレント光を取り出そ
うとする発光ダイオードでは、ファブリペロ（FP）モー
ドによるレーザ発振を抑圧することが重要であり、抑圧
のために、端面ARコートとか、非励起領域を形成すると
か、又は端面斜めエッチングとか、端面埋め込み等の活
性層端面での光の発射率を低下させる対策が実行されて
きた。しかし、ARコートだけではFPモード発振を充分に
抑圧することは困難である。又端面斜めエッチングと
か、端面埋め込み、もしくはこれらの併用によるFPモー
ドの抑圧においては、端面での屈性率差がいがい大き
く、反射率はヘキカイの時と比べ１％位に達する。特に
活性層を厚くすると、この影響が大きくなり、しかも反
射率も増加するため、これらの手法だけではFPモードを
抑圧しにくいという欠点があった。
うとする発光ダイオードでは、ファブリペロ（FP）モー
ドによるレーザ発振を抑圧することが重要であり、抑圧
のために、端面ARコートとか、非励起領域を形成すると
か、又は端面斜めエッチングとか、端面埋め込み等の活
性層端面での光の発射率を低下させる対策が実行されて
きた。しかし、ARコートだけではFPモード発振を充分に
抑圧することは困難である。又端面斜めエッチングと
か、端面埋め込み、もしくはこれらの併用によるFPモー
ドの抑圧においては、端面での屈性率差がいがい大き
く、反射率はヘキカイの時と比べ１％位に達する。特に
活性層を厚くすると、この影響が大きくなり、しかも反
射率も増加するため、これらの手法だけではFPモードを
抑圧しにくいという欠点があった。
第１図に、従来実施されてきた端面埋め込み11を併用す
る非励起領域10を形成した埋め込み型の発光ダイオード
の模式図を示す。９は電流注入領域、10は非励起領域、
11は端面埋め込み領域であり、３つの領域から形成され
ている。13は光取り出し面に形成されたARコートであ
る。非励起領域10の活性層３の幅は電流注入領域９の活
性層３の幅と同じである為に光が有効にガイドされる結
果，非励起領域10にもキャリアが励起され、これにより
吸収係数が小さくなってしまうことになる。従って、FP
モードを抑圧するために電流注入領域９と同程度以上の
長さが必要であり、非励起領域10を長くしなければなら
ないという欠点があった。
る非励起領域10を形成した埋め込み型の発光ダイオード
の模式図を示す。９は電流注入領域、10は非励起領域、
11は端面埋め込み領域であり、３つの領域から形成され
ている。13は光取り出し面に形成されたARコートであ
る。非励起領域10の活性層３の幅は電流注入領域９の活
性層３の幅と同じである為に光が有効にガイドされる結
果，非励起領域10にもキャリアが励起され、これにより
吸収係数が小さくなってしまうことになる。従って、FP
モードを抑圧するために電流注入領域９と同程度以上の
長さが必要であり、非励起領域10を長くしなければなら
ないという欠点があった。
又、第２図に第１図に示した発光ダイオードの欠点をあ
る程度解決した非励起領域を形成した埋め込み型の発光
ダイオードの平面図を示す。この発光ダイオードの特徴
は、ヘキカイ端面と電流注入領域９及び非励起領域10の
活性層の軸方位が垂直からずれており、両端面がレーザ
発振における共振器になりにくい点にある。両端面に対
する活性層の軸方向の垂直からのずれは、大きければ大
きい程FPモード発振の抑圧結果は大きくなるが、インコ
ヒーレント光の取り出しに当たって光ファイバとの結合
を考えると光の出射方向が端面に垂直でないため高い結
合効率を得るのに困難が大きいという欠点がある。
る程度解決した非励起領域を形成した埋め込み型の発光
ダイオードの平面図を示す。この発光ダイオードの特徴
は、ヘキカイ端面と電流注入領域９及び非励起領域10の
活性層の軸方位が垂直からずれており、両端面がレーザ
発振における共振器になりにくい点にある。両端面に対
する活性層の軸方向の垂直からのずれは、大きければ大
きい程FPモード発振の抑圧結果は大きくなるが、インコ
ヒーレント光の取り出しに当たって光ファイバとの結合
を考えると光の出射方向が端面に垂直でないため高い結
合効率を得るのに困難が大きいという欠点がある。
以上説明した従来構造の発光ダイオードにおいて、特に
第１図の構造図に示したように光の取り出し効率を高く
するために、活性層に隣接して光ガイド層を形成した場
合には、非励起注入域の実効的な吸収係数は減少しFPモ
ードでのレーザ発振が生じ易い。
第１図の構造図に示したように光の取り出し効率を高く
するために、活性層に隣接して光ガイド層を形成した場
合には、非励起注入域の実効的な吸収係数は減少しFPモ
ードでのレーザ発振が生じ易い。
本発明は、これらの従来構造の欠点を解決するためにな
されたもので、素子長が短くても充分にFPモード発振を
抑圧し、合わせて光ファイバとの結合効率を低下させな
い発光ダイオードを提供することを目的とする。
されたもので、素子長が短くても充分にFPモード発振を
抑圧し、合わせて光ファイバとの結合効率を低下させな
い発光ダイオードを提供することを目的とする。
この目的達成のために、本発明の発光ダイオードは、非
励起領域設置の効果を大とし、FPモードを効果的に抑圧
するため非励起領域での活性層を電流注入部の延長軸と
は異なった方向に形成し、電流注入部で発光した光を電
流注入部の延長軸とは異なった方向に損失を与えながら
ガイドをすることにより、光の強度を低減させ、合わせ
て端面まで達した光に対しては、端面での全反射の方向
を利用して、端面からの発光部への光のもどりを防ぎ、
FPモード発振を抑圧することを特徴とする構成を有して
いる。
励起領域設置の効果を大とし、FPモードを効果的に抑圧
するため非励起領域での活性層を電流注入部の延長軸と
は異なった方向に形成し、電流注入部で発光した光を電
流注入部の延長軸とは異なった方向に損失を与えながら
ガイドをすることにより、光の強度を低減させ、合わせ
て端面まで達した光に対しては、端面での全反射の方向
を利用して、端面からの発光部への光のもどりを防ぎ、
FPモード発振を抑圧することを特徴とする構成を有して
いる。
以下図面により本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明の発光ダイオードの構造と原理を示した
平面図である。電流注入領域９の活性層はヘキカイ端面
に垂直で直線状に形成し、非励起領域10では電流注入領
域９で発光した光の大部分を小さな損失で電流注入部の
延長軸とは異なった方向にガイドをすることができるよ
うな小さな軸ずれ角θ1,θ2,θ３……θｎを多数回繰り
返すことにより形成してある。
平面図である。電流注入領域９の活性層はヘキカイ端面
に垂直で直線状に形成し、非励起領域10では電流注入領
域９で発光した光の大部分を小さな損失で電流注入部の
延長軸とは異なった方向にガイドをすることができるよ
うな小さな軸ずれ角θ1,θ2,θ３……θｎを多数回繰り
返すことにより形成してある。
図のような構成においては電流注入領域９で発光し、非
励起領域10へ向かう光は、非励起領域10でのガイドの曲
がりに起因してもれる部分（１）と、端面までのガイド
をうけて端面で反射される部分（２）と、それにガイド
の途中で吸収される部分（３）とに分けられる。
励起領域10へ向かう光は、非励起領域10でのガイドの曲
がりに起因してもれる部分（１）と、端面までのガイド
をうけて端面で反射される部分（２）と、それにガイド
の途中で吸収される部分（３）とに分けられる。
部分（１）でのもれる量はガイドの曲り角とガイド構造
における活性層と埋め込み層との屈折率差で決まり、曲
り角が小さく、屈折率差が大きい程もれる光は少ない。
もれた光は埋め込み層中で拡がり端面で反射されるので
電流注入領域９へもどって再び結合する量は少ない。
における活性層と埋め込み層との屈折率差で決まり、曲
り角が小さく、屈折率差が大きい程もれる光は少ない。
もれた光は埋め込み層中で拡がり端面で反射されるので
電流注入領域９へもどって再び結合する量は少ない。
軸ずれ角θ１〜θｎは小さい程殆んどの光をガイドして
逃すことができる。
逃すことができる。
部分（２）で端面までのガイドをうけた光は端面で反射
し、電流注入領域９とは全く結合しないような方向に逃
すことができる。
し、電流注入領域９とは全く結合しないような方向に逃
すことができる。
この場合大体のIII−Ｖ族系ではθ′＞16度以上なら全
反射させられる。部分（３）はガイド層が長ければ長い
程効果が大きい。
反射させられる。部分（３）はガイド層が長ければ長い
程効果が大きい。
又、光の取り出し端面にAR膜を形成することにより更に
FPモード発振を抑圧する効果が大きくなる。
FPモード発振を抑圧する効果が大きくなる。
第３図の例では非励起部分のガイドは多角形の一部とな
っているが、この考え方の延長線上にはガイドを円，楕
円，あるいは又２次,3次等の高次曲線の一部とすること
が当然に含まれる。ガイドを円とした場合の平面図を第
４図に示す。
っているが、この考え方の延長線上にはガイドを円，楕
円，あるいは又２次,3次等の高次曲線の一部とすること
が当然に含まれる。ガイドを円とした場合の平面図を第
４図に示す。
以下に本発明の効果を実施例をもって説明する。
〔実施例１〕 第５図はInP/GaInAsP系材料による本発明の実施例であ
る。本発明の発光ダイオードを得るには、１回目の成長
として液相成長法（LPE）及び気相成長法（VPE,MO−CV
D）又は分子線エピタキシー（MBE）法等により、ｎ形In
P基板上１上にｎ形GaInAsP光ガイド層（λ:1.1μｍ組
成）２、ノンドープGaInAsP活性層（λ:1.3μｍ組成）
３、ｐ形InPクラッド層４、ｐ形GaInAsP電極層（λ:1.1
μｍ組成）５を成長する。次に、RF2極スパッタ又はCVD
法等によりSiO2もしくはSiN等の薄膜をｐ形GaInAsP電極
層５の全表面に形成する。その後フォトエッチング技術
により活性層を埋め込むために、電流注入領域９は直線
状に＜110＞方向に沿ってストライプ状に幅４〜５μ
ｍ、長さ400μｍ、非励起領域10では半径R0.8mmについ
て非励起領域10の長さが200μｍとなるように電流注入
領域９のストライプ幅と同じ幅で形成した後、このSiO2
ストライプ薄膜もしくはSiNストライプ薄膜をマスクと
して利用し、ブロムメタノール４％溶液により5,4,3,2
の各層を基板１に達するまでエッチングして逆メサ状の
積層体を形成する。次に、２回目の成長としてLPEによ
り、エッチングにより取り除いた部分にｐ形InP層６、
及びｎ形InP層７の電流狭搾用埋め込み成長を行った。
こうして得たウェハの上面にはAu−Znを蒸着してｐ形オ
ーミック電極８をフォトエッチング技術を用いて電流注
入領域９にのみ形成し、また基板１側には全体の厚みが
80μｍ程度になるまで研磨したのちAu−Ge−Niを蒸着
し、ｎ形オーミック電極12を全面に形成した。こうして
得た素子の各層の構成は第５図の状態において、次の通
りであり、各結晶層はInP格子定数に合致している。
る。本発明の発光ダイオードを得るには、１回目の成長
として液相成長法（LPE）及び気相成長法（VPE,MO−CV
D）又は分子線エピタキシー（MBE）法等により、ｎ形In
P基板上１上にｎ形GaInAsP光ガイド層（λ:1.1μｍ組
成）２、ノンドープGaInAsP活性層（λ:1.3μｍ組成）
３、ｐ形InPクラッド層４、ｐ形GaInAsP電極層（λ:1.1
μｍ組成）５を成長する。次に、RF2極スパッタ又はCVD
法等によりSiO2もしくはSiN等の薄膜をｐ形GaInAsP電極
層５の全表面に形成する。その後フォトエッチング技術
により活性層を埋め込むために、電流注入領域９は直線
状に＜110＞方向に沿ってストライプ状に幅４〜５μ
ｍ、長さ400μｍ、非励起領域10では半径R0.8mmについ
て非励起領域10の長さが200μｍとなるように電流注入
領域９のストライプ幅と同じ幅で形成した後、このSiO2
ストライプ薄膜もしくはSiNストライプ薄膜をマスクと
して利用し、ブロムメタノール４％溶液により5,4,3,2
の各層を基板１に達するまでエッチングして逆メサ状の
積層体を形成する。次に、２回目の成長としてLPEによ
り、エッチングにより取り除いた部分にｐ形InP層６、
及びｎ形InP層７の電流狭搾用埋め込み成長を行った。
こうして得たウェハの上面にはAu−Znを蒸着してｐ形オ
ーミック電極８をフォトエッチング技術を用いて電流注
入領域９にのみ形成し、また基板１側には全体の厚みが
80μｍ程度になるまで研磨したのちAu−Ge−Niを蒸着
し、ｎ形オーミック電極12を全面に形成した。こうして
得た素子の各層の構成は第５図の状態において、次の通
りであり、各結晶層はInP格子定数に合致している。
1:Snドープｎ形InP基板、厚み80μｍ、キャリア密度３
×1018cm-3、EPD5×104cm-2 2:n形GaInAsP光ガイド層、厚み0.2μｍ、Snドープ、キ
ャリア密度５×1017cm-3 3:n形GaInAsP活性層、厚み0.2〜0.3μｍ、ノンドープ 4:p形InP結晶層、厚み1.5μｍ、Znドープ、キャリア密
度５×1017cm-3 5:p形GaInAsP電極層、厚み0.7μｍ、Znドープ、キャリ
ア密度５×1018cm-3 6:p形InP電流狭搾層、厚み−1.5μｍ、Znドープ、キャ
リア密度１×1017cm-3 7:n形InP電流狭搾層、厚み−1.5μｍ、Snドープ、キャ
リア密度１×1017cm-3 光出射端面には1.3μｍの波長の光に対して反射率が0.5
％以下となるようなSiO2とTiO2の多層膜からなる反射防
止膜を施した。この素子を全長600μｍ、幅は400μｍ一
定のペレットに分割して、AuSnハンダによりヒートシン
ク上にマウントし、電流，波長1.3μｍの光出力特性を
測定したところ、25℃連続動作において電流注入に従っ
て光出力は発振することなく増加し、200mAにおいて12m
Wのインコヒーレント光出力を得ることができた。従来
の素子と比較すると、非励起領域10で注入光を電流注入
部の延長軸とは異なった方向にガイドをすることにより
端面での軸ずれを利用して、端面からの発光部への光の
もどりを効率良く防止することが出来たので、全体の素
子長を従来の素子よりも1/4程度以下に短くすることが
可能となり、充分FPモード発振を抑圧することが出来
た。
×1018cm-3、EPD5×104cm-2 2:n形GaInAsP光ガイド層、厚み0.2μｍ、Snドープ、キ
ャリア密度５×1017cm-3 3:n形GaInAsP活性層、厚み0.2〜0.3μｍ、ノンドープ 4:p形InP結晶層、厚み1.5μｍ、Znドープ、キャリア密
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ア密度５×1018cm-3 6:p形InP電流狭搾層、厚み−1.5μｍ、Znドープ、キャ
リア密度１×1017cm-3 7:n形InP電流狭搾層、厚み−1.5μｍ、Snドープ、キャ
リア密度１×1017cm-3 光出射端面には1.3μｍの波長の光に対して反射率が0.5
％以下となるようなSiO2とTiO2の多層膜からなる反射防
止膜を施した。この素子を全長600μｍ、幅は400μｍ一
定のペレットに分割して、AuSnハンダによりヒートシン
ク上にマウントし、電流，波長1.3μｍの光出力特性を
測定したところ、25℃連続動作において電流注入に従っ
て光出力は発振することなく増加し、200mAにおいて12m
Wのインコヒーレント光出力を得ることができた。従来
の素子と比較すると、非励起領域10で注入光を電流注入
部の延長軸とは異なった方向にガイドをすることにより
端面での軸ずれを利用して、端面からの発光部への光の
もどりを効率良く防止することが出来たので、全体の素
子長を従来の素子よりも1/4程度以下に短くすることが
可能となり、充分FPモード発振を抑圧することが出来
た。
以下にこの素子の特性についてさらに詳しく述べる。
第６図に示すのは第５図に示した構造の発光ダイオード
の光出力の温度依存性である。50℃の高温下でも200mA
で3mWの光出力が可能である。
の光出力の温度依存性である。50℃の高温下でも200mA
で3mWの光出力が可能である。
第７図に示すのはやはり第５図に示した発光ダイオード
のスペクトルである。10mWという高出力の場合でもファ
ブリ・ペローモードは充分に抑えられていることがわか
る。干渉計を用いた測定によれば出力10mWの場合でもコ
ヒーレンス長は約30μｍと極めて短い。又、光の放射角
を決めるファーフィールド・パターンを測定したとこ
ろ、活性層に垂直方向で52度、水平方向で48度とせま
く、鋭い指向性を示した。
のスペクトルである。10mWという高出力の場合でもファ
ブリ・ペローモードは充分に抑えられていることがわか
る。干渉計を用いた測定によれば出力10mWの場合でもコ
ヒーレンス長は約30μｍと極めて短い。又、光の放射角
を決めるファーフィールド・パターンを測定したとこ
ろ、活性層に垂直方向で52度、水平方向で48度とせま
く、鋭い指向性を示した。
これらのすぐれた特性の結果、シングルモードファイバ
ーへの高い光入力が可能となった。
ーへの高い光入力が可能となった。
第８図に示すのはコア径10μｍのシングルモードファイ
バーへのレンズ結合による光入力実験の結果であり、25
℃、150mAで800μＷという高い入力を得ている。
バーへのレンズ結合による光入力実験の結果であり、25
℃、150mAで800μＷという高い入力を得ている。
さらに結合効率の高い先球ファイバーによる結合実験で
は200mAで1.8mWという結果を得た。
は200mAで1.8mWという結果を得た。
尚、本発明はｎ形InP基板を用いた例について説明した
がｐ形InP基板を使用しても効果は同じであり、その場
合は各構造においてｎ形領域とｐ形領域を入れ替えれば
良い。又、実施例ではBHタイプ、埋め込み形発光ダイオ
ードにいて述べたがDCDBHもしくはVSB等のタイプでも同
様の効果を得ることが出来る。
がｐ形InP基板を使用しても効果は同じであり、その場
合は各構造においてｎ形領域とｐ形領域を入れ替えれば
良い。又、実施例ではBHタイプ、埋め込み形発光ダイオ
ードにいて述べたがDCDBHもしくはVSB等のタイプでも同
様の効果を得ることが出来る。
〔実施例２〕 第９図はGaAs/AlGaAs系材料による本発明の実施例であ
る。本発明の発光ダイオードを得るには実施例１と同様
に種々成長方法が可能である。本実施例では１回目の成
長としてLPE法により、ｎ形GaAs基板上14にｎ形GaAsバ
ッファ層15、厚み〜0.5μｍ、次にｎ形Al0.35Ga0.65As
クラッド層16、厚み〜１μｍ、次にノンドープAl0.05Ga
0.95As活性層17、厚み〜0.5μｍ、次にｐ形Al0.20Ga
0.80As光ガイド層18、厚み0.10μｍ、次にｐ形Al0.35Ga
0.65Asクラッド層19、厚み２μｍ、次にｐ形GaAs電極層
20、厚み〜0.5μｍを成長した。次に実施例１と同様の
方法により埋め込み成長をするための逆メサ積層体を形
成する。次に２回目の成長として同じくLPEにより、エ
ッチングにより取り除いた部分にｐ形Al0.35Ga0.65As層
21、及びｎ形Al0.35Ga0.65As層22の電流狭搾及び光とじ
込め用の埋め込み成長を行った。こうして得た素子の各
層の構成は第９図の状態において次のとおりであり、各
結晶層はGaAsの格子定数に合致している。
る。本発明の発光ダイオードを得るには実施例１と同様
に種々成長方法が可能である。本実施例では１回目の成
長としてLPE法により、ｎ形GaAs基板上14にｎ形GaAsバ
ッファ層15、厚み〜0.5μｍ、次にｎ形Al0.35Ga0.65As
クラッド層16、厚み〜１μｍ、次にノンドープAl0.05Ga
0.95As活性層17、厚み〜0.5μｍ、次にｐ形Al0.20Ga
0.80As光ガイド層18、厚み0.10μｍ、次にｐ形Al0.35Ga
0.65Asクラッド層19、厚み２μｍ、次にｐ形GaAs電極層
20、厚み〜0.5μｍを成長した。次に実施例１と同様の
方法により埋め込み成長をするための逆メサ積層体を形
成する。次に２回目の成長として同じくLPEにより、エ
ッチングにより取り除いた部分にｐ形Al0.35Ga0.65As層
21、及びｎ形Al0.35Ga0.65As層22の電流狭搾及び光とじ
込め用の埋め込み成長を行った。こうして得た素子の各
層の構成は第９図の状態において次のとおりであり、各
結晶層はGaAsの格子定数に合致している。
14:Siドープｎ形GaAs基板、厚み80μｍ、キャリア密度
５×1018cm-3、EPD500cm-2 15:Siドープｎ形GaAsバッファ層、キャリア密度１×10
18cm-3 16:Siドープｎ形Al0.35Ga0.65Asクラッド層、キャリア
密度５×1017cm-3 17:n形Al0.05Ga0.95As活性層、ノンドープ 18:Znドープｐ形Al0.20Ga0.80As光ガイド層、キャリア
密度５×1017cm-3 19:Znドープｐ形Al0.35Ga0.65Asクラッド層、キャリア
密度５×1017cm-3 20:Znドープｐ形GaAs電極層、キャリア密度５×1018cm
-3 21:Znドープｐ形Al0.35Ga0.65As埋め込み層、キャリア
密度１×1017cm-3 22:Siドープ形ｎ形Al0.35Ga0.65As埋め込み層、キャリ
ア密度１×1017cm-3 素子各部分のサイズは実施例１と全く同様である。
５×1018cm-3、EPD500cm-2 15:Siドープｎ形GaAsバッファ層、キャリア密度１×10
18cm-3 16:Siドープｎ形Al0.35Ga0.65Asクラッド層、キャリア
密度５×1017cm-3 17:n形Al0.05Ga0.95As活性層、ノンドープ 18:Znドープｐ形Al0.20Ga0.80As光ガイド層、キャリア
密度５×1017cm-3 19:Znドープｐ形Al0.35Ga0.65Asクラッド層、キャリア
密度５×1017cm-3 20:Znドープｐ形GaAs電極層、キャリア密度５×1018cm
-3 21:Znドープｐ形Al0.35Ga0.65As埋め込み層、キャリア
密度１×1017cm-3 22:Siドープ形ｎ形Al0.35Ga0.65As埋め込み層、キャリ
ア密度１×1017cm-3 素子各部分のサイズは実施例１と全く同様である。
こうして得たウェハはやはり実施例１と同様にｐ形オー
ミック電極の形成、基板研磨、ｎ形オーミック電極の形
成をおこなった後にヒートシンク上にマウントレ、電流
−光出力特性及び発光スペクトルを測定した。注入電流
の増加と共に光出力も増加し、150mAで18mWの光出力を
得ることが出来た。又、この素子の光取り出し面にARコ
ートを形成した素子はさらに２〜３倍の光出力が得ら
れ、150mAで38mWを記録した。発光スペクトルは実施例
１同様にFPモードが抑圧された半値巾200Åのインコヒ
ーレントな光出力が得られ、発光中心波長は0.83μｍで
あった。
ミック電極の形成、基板研磨、ｎ形オーミック電極の形
成をおこなった後にヒートシンク上にマウントレ、電流
−光出力特性及び発光スペクトルを測定した。注入電流
の増加と共に光出力も増加し、150mAで18mWの光出力を
得ることが出来た。又、この素子の光取り出し面にARコ
ートを形成した素子はさらに２〜３倍の光出力が得ら
れ、150mAで38mWを記録した。発光スペクトルは実施例
１同様にFPモードが抑圧された半値巾200Åのインコヒ
ーレントな光出力が得られ、発光中心波長は0.83μｍで
あった。
又、実施例では波長1.3μｍのInP−GaInAsP系及びGaAs
−GaAlAs系の波長0.83μｍの素子について説明したが、
他の波長域及びこの例とは異なる半導体を用いたインコ
ヒーレント発光素子についても本発明が応用できること
は明らかである。
−GaAlAs系の波長0.83μｍの素子について説明したが、
他の波長域及びこの例とは異なる半導体を用いたインコ
ヒーレント発光素子についても本発明が応用できること
は明らかである。
更に埋め込み構造としては、III−Ｖ族単結晶エピタキ
シャル層で埋め込む構造だけでなく、活性部を含むメサ
構造をポリイミド等の有機物質や低融点ガラス等で埋め
込む構造も有用である。これらの場合には、活性部と埋
め込み部との屈折率差が大きいので曲がりガイド部の角
度θが又はガイド部の曲り角が大きくても損失が小さ
く、非励起部分において光を有効に端面に導き大きな入
射角度で全反射させ活性部へもどらぬように構成するこ
とができる。
シャル層で埋め込む構造だけでなく、活性部を含むメサ
構造をポリイミド等の有機物質や低融点ガラス等で埋め
込む構造も有用である。これらの場合には、活性部と埋
め込み部との屈折率差が大きいので曲がりガイド部の角
度θが又はガイド部の曲り角が大きくても損失が小さ
く、非励起部分において光を有効に端面に導き大きな入
射角度で全反射させ活性部へもどらぬように構成するこ
とができる。
又、第10図に示すように非励起部で活性層を先細りにし
てその先を端面埋め込みとした構造も有効である。
てその先を端面埋め込みとした構造も有効である。
又、第11図に示すように非励起部分の大部分は直線状で
励起部分との接続部に所定の曲り角を有して光軸をずら
しても同様の効果が得られる。
励起部分との接続部に所定の曲り角を有して光軸をずら
しても同様の効果が得られる。
以上述べたごとく、本発明によれば直線状の電流注入部
に続いて電流注入部の延長軸上とは異なった方向に光を
ガイドする非電流注入部を形成したことにより、端面か
らの発光部への光のもどりを充分に防ぐことが可能とな
り、FPモード発振を充分に抑圧することができた。FPモ
ード発振の抑圧効果は非電流注入部での光の吸収効果と
光を発光部の延長軸方向と全く異なった方向にガイドす
ることの２点を特徴とし、効率良くFPモード発振を抑圧
できるため全体の素子長を短くすることができた。この
ためウェハの利用効率が大きくなり素子の生産性が向上
した。
に続いて電流注入部の延長軸上とは異なった方向に光を
ガイドする非電流注入部を形成したことにより、端面か
らの発光部への光のもどりを充分に防ぐことが可能とな
り、FPモード発振を充分に抑圧することができた。FPモ
ード発振の抑圧効果は非電流注入部での光の吸収効果と
光を発光部の延長軸方向と全く異なった方向にガイドす
ることの２点を特徴とし、効率良くFPモード発振を抑圧
できるため全体の素子長を短くすることができた。この
ためウェハの利用効率が大きくなり素子の生産性が向上
した。
このようにインコヒーレントな、スペクトル巾の広い光
を強くシングルモードファイバーに結合できることか
ら、本発明の発光ダイオードは様々な光計測のための光
源として応用可能である。
を強くシングルモードファイバーに結合できることか
ら、本発明の発光ダイオードは様々な光計測のための光
源として応用可能である。
そのひとつの例として、微少な光導波路構造中の障害点
を高い位置精度で探索できる。光導波路障害探索装置へ
の応用について述べる。
を高い位置精度で探索できる。光導波路障害探索装置へ
の応用について述べる。
第12図に示すのがその装置であってこの装置の原理はス
ペクトル幅の広い光源を用い、該光源からの出射光を被
測定用光導波路に入射させ、当該光導波路内の各点に存
在する障害点で後方に散乱されて入射方向に伝搬する後
方散乱光と前記光源からの出射光の一部による参照光と
を干渉させ、前記後方散乱光と前記参照光とに遅延時間
または光路差を与え、各遅延時間に対する干渉部分を測
定することによって、前記光導波路内で散乱される光の
パワーを検出して障害点の位置を求めることにある。
ペクトル幅の広い光源を用い、該光源からの出射光を被
測定用光導波路に入射させ、当該光導波路内の各点に存
在する障害点で後方に散乱されて入射方向に伝搬する後
方散乱光と前記光源からの出射光の一部による参照光と
を干渉させ、前記後方散乱光と前記参照光とに遅延時間
または光路差を与え、各遅延時間に対する干渉部分を測
定することによって、前記光導波路内で散乱される光の
パワーを検出して障害点の位置を求めることにある。
第12図において33は集光レンズ、34はファイバー形のホ
トカプラー、35は円筒型電歪振動子、36は全反射鏡、37
はコリメートレンズ、38は全反射鏡である。
トカプラー、35は円筒型電歪振動子、36は全反射鏡、37
はコリメートレンズ、38は全反射鏡である。
発光ダイオード23からの出射光は、コリメートレンズ24
で平行光となった後に、集光レンズ33によりファイバー
型のホトカプラー34に入射する。ファイバー型ホトカプ
ラー34は、一方の分岐部C1側から入射した光を、分岐部
C2とC3の２方向に分配することができる。ホトカプラー
34の分岐部C2の出射端は、被測定用の光導波路28の伝搬
モードを励起するように配置しており、分岐部C2に入射
した光は分岐部C2のファイバーの出射端より光導波路28
に入射する。この光導波路内で生じた後方散乱光は再び
分岐部C2のファイバーに入射し、分岐部C4を通って、分
岐部C4のファイバーより出射する。また、分岐部C1より
入射して分岐部C3に分配された光は、分岐部C3のファイ
バー出射端に配設された全反射鏡31で全反射されて再び
分岐部C3へ伝搬する。この光は、光導波路28内で散乱さ
れ分岐部C2を戻って来た後方散乱光と合波される。その
合波光は分岐部C4を通って出射し、コリメートレンズ37
で平行光束となり、さらにビームスプリッター25で２方
向に分割される。ビームスプリッター25を通過した光は
全反射鏡26で反射された後、ビームスプリッター25で反
射される。その反射光は、ビームスプリッター25で反射
されてから全反射鏡38で反射されて再びビームスプリッ
ター25に戻った光と合波されて光検出器29に入射する。
で平行光となった後に、集光レンズ33によりファイバー
型のホトカプラー34に入射する。ファイバー型ホトカプ
ラー34は、一方の分岐部C1側から入射した光を、分岐部
C2とC3の２方向に分配することができる。ホトカプラー
34の分岐部C2の出射端は、被測定用の光導波路28の伝搬
モードを励起するように配置しており、分岐部C2に入射
した光は分岐部C2のファイバーの出射端より光導波路28
に入射する。この光導波路内で生じた後方散乱光は再び
分岐部C2のファイバーに入射し、分岐部C4を通って、分
岐部C4のファイバーより出射する。また、分岐部C1より
入射して分岐部C3に分配された光は、分岐部C3のファイ
バー出射端に配設された全反射鏡31で全反射されて再び
分岐部C3へ伝搬する。この光は、光導波路28内で散乱さ
れ分岐部C2を戻って来た後方散乱光と合波される。その
合波光は分岐部C4を通って出射し、コリメートレンズ37
で平行光束となり、さらにビームスプリッター25で２方
向に分割される。ビームスプリッター25を通過した光は
全反射鏡26で反射された後、ビームスプリッター25で反
射される。その反射光は、ビームスプリッター25で反射
されてから全反射鏡38で反射されて再びビームスプリッ
ター25に戻った光と合波されて光検出器29に入射する。
第12図において、ファイバー型ホトカプラー34の分岐部
C2のファイバーは、円筒型の電歪振動子35に巻付けられ
ている。電歪振動子35は共振周波数20KHzの交流で駆動
されており、分岐部C3のファイバー内を伝搬する光は位
相変調を受ける。従って、分岐部C2を通る後方散乱光も
また位相変調を受ける。従って、かかる位相変調を受け
た後方散乱光と、分岐部C3を伝搬し全反射鏡36で反射し
て再び分岐部C3を伝搬する参照光が干渉する場合には、
干渉強度の振幅は20KHzで振動する。そこで、本実施例
では、この20KHz成分を選択レベルメータ31で検波す
る。
C2のファイバーは、円筒型の電歪振動子35に巻付けられ
ている。電歪振動子35は共振周波数20KHzの交流で駆動
されており、分岐部C3のファイバー内を伝搬する光は位
相変調を受ける。従って、分岐部C2を通る後方散乱光も
また位相変調を受ける。従って、かかる位相変調を受け
た後方散乱光と、分岐部C3を伝搬し全反射鏡36で反射し
て再び分岐部C3を伝搬する参照光が干渉する場合には、
干渉強度の振幅は20KHzで振動する。そこで、本実施例
では、この20KHz成分を選択レベルメータ31で検波す
る。
第12図の装置において23の発光ダイオードとして第５図
に示した素子を使用したところ、ファイバ中へ強くイン
コヒーレント光を結合させることができ、1.8cmの長さ
のSiO2ガラス導波路の障害点探索を行ったところ第13図
のA,B,C,Dに示すように高い位置精度で検出することが
できた。
に示した素子を使用したところ、ファイバ中へ強くイン
コヒーレント光を結合させることができ、1.8cmの長さ
のSiO2ガラス導波路の障害点探索を行ったところ第13図
のA,B,C,Dに示すように高い位置精度で検出することが
できた。
なお本装置の機能の詳細については特願昭62−27346を
照合されたい。
照合されたい。
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の発光ダイオード
の構造例を示す平面図、ストライプ方向に沿う断面図及
び横断面図、第２図は他の従来例の平面図、第３図，第
４図は本発明の原理を説明するための平面図、第５図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施例を示す平面
図、光ガイド層の断面図及び発光部断面図、第６図は発
光ダイオードの光出力の温度依存性、第７図は発光ダイ
オードのスペクトル、第８図はシングルファイバーへの
光入力特性、第９図（ａ），（ｂ）（ｃ）は本発明の別
の実施例を示す平面図、光ガイド層の断面図及び発光部
断面図、第10図および第11図は本発明の別の実施例の平
面図、第12図は本発明の発光ダイオードを光源として利
用した光導波路の障害点探索装置の構成図、第13図は第
12図の装置によるSiO2光導波路の障害点探索の結果であ
る。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形GaInAsP光ガイド層、３
……ノンドープGaInAsP活性層、４……ｐ形InPクラッド
層、５……ｐ形GaInAsP電極層、６……ｐ形InP電流狭搾
層、７……ｎ形InP電流狭搾層、８……ｐ形オーミック
電極、９……電流注入領域、10……非励起領域、11……
端面埋め込み領域、12……ｎ形オーミク電極、13……AR
膜、14……ｎ形GaAs基板、15……ｎ形GaAsバッファ層、
16……ｎ形AlGaAsクラッド層、17……ノンドープAlGaAs
活性層、18……ｐ形AlGaAs光ガイド層、19……ｐ形AlGa
Asクラッド層、20……ｐ形GaAs電極層、21……ｐ形AlGa
As埋め込み層、22……ｎ形AlGaAs埋め込み層、23……発
光ダイオード、24……コリメートレンズ、25……ビーム
スプリッター、26……全反射鏡、27……ステージ、28…
…被測定用光導波路、29……ホト・ダイオード、30……
電流増幅器、31……選択レベルメータ、32……コンピュ
ータ、33……集光レンズ、34……ファイバー型ホトカプ
ラー、35……円筒型電歪振動子、36……全反射鏡、37…
…コリメートレンズ、38……全反射鏡、39……マイケル
ソン干渉計。
の構造例を示す平面図、ストライプ方向に沿う断面図及
び横断面図、第２図は他の従来例の平面図、第３図，第
４図は本発明の原理を説明するための平面図、第５図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施例を示す平面
図、光ガイド層の断面図及び発光部断面図、第６図は発
光ダイオードの光出力の温度依存性、第７図は発光ダイ
オードのスペクトル、第８図はシングルファイバーへの
光入力特性、第９図（ａ），（ｂ）（ｃ）は本発明の別
の実施例を示す平面図、光ガイド層の断面図及び発光部
断面図、第10図および第11図は本発明の別の実施例の平
面図、第12図は本発明の発光ダイオードを光源として利
用した光導波路の障害点探索装置の構成図、第13図は第
12図の装置によるSiO2光導波路の障害点探索の結果であ
る。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形GaInAsP光ガイド層、３
……ノンドープGaInAsP活性層、４……ｐ形InPクラッド
層、５……ｐ形GaInAsP電極層、６……ｐ形InP電流狭搾
層、７……ｎ形InP電流狭搾層、８……ｐ形オーミック
電極、９……電流注入領域、10……非励起領域、11……
端面埋め込み領域、12……ｎ形オーミク電極、13……AR
膜、14……ｎ形GaAs基板、15……ｎ形GaAsバッファ層、
16……ｎ形AlGaAsクラッド層、17……ノンドープAlGaAs
活性層、18……ｐ形AlGaAs光ガイド層、19……ｐ形AlGa
Asクラッド層、20……ｐ形GaAs電極層、21……ｐ形AlGa
As埋め込み層、22……ｎ形AlGaAs埋め込み層、23……発
光ダイオード、24……コリメートレンズ、25……ビーム
スプリッター、26……全反射鏡、27……ステージ、28…
…被測定用光導波路、29……ホト・ダイオード、30……
電流増幅器、31……選択レベルメータ、32……コンピュ
ータ、33……集光レンズ、34……ファイバー型ホトカプ
ラー、35……円筒型電歪振動子、36……全反射鏡、37…
…コリメートレンズ、38……全反射鏡、39……マイケル
ソン干渉計。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層の上下左右を活性層よりもバンドキ
ャップが大きく、屈折率の小さい物質で囲んだ埋め込み
型の発光素子であって、直線状の電流注入部につづけて
電流注入部の延長軸上とは異った方向に光をガイドする
ように非電流注入部を形成したことを特徴とする発光ダ
イオード。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24962788A JPH0682863B2 (ja) | 1987-12-02 | 1988-10-03 | 発光ダイオード |
| US07/277,088 US4901123A (en) | 1987-12-02 | 1988-11-28 | Superluminescent diode |
| EP88119963A EP0318947B1 (en) | 1987-12-02 | 1988-11-30 | Superluminescent diode |
| DE3887840T DE3887840T2 (de) | 1987-12-02 | 1988-11-30 | Superlumineszierende Diode. |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-303296 | 1987-12-02 | ||
| JP30329687 | 1987-12-02 | ||
| JP20602488 | 1988-08-19 | ||
| JP63-206024 | 1988-08-19 | ||
| JP24962788A JPH0682863B2 (ja) | 1987-12-02 | 1988-10-03 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146778A JPH02146778A (ja) | 1990-06-05 |
| JPH0682863B2 true JPH0682863B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=27328575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24962788A Expired - Lifetime JPH0682863B2 (ja) | 1987-12-02 | 1988-10-03 | 発光ダイオード |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4901123A (ja) |
| EP (1) | EP0318947B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0682863B2 (ja) |
| DE (1) | DE3887840T2 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02150079A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | スーパールミネッセントダイオード |
| US5008889A (en) * | 1989-11-06 | 1991-04-16 | Wilson Keith E | High-accuracy wavelength stabilization of angled-stripe super luminescent laser diode sources |
| FR2663435B1 (fr) * | 1990-06-13 | 1992-09-11 | Commissariat Energie Atomique | Filtre optique spatial monomode integre et son procede de fabrication. |
| JPH04296067A (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-20 | Mitsubishi Precision Co Ltd | スーパー・ルミネッセント・ダイオード |
| JPH05129720A (ja) * | 1991-11-07 | 1993-05-25 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US5329134A (en) * | 1992-01-10 | 1994-07-12 | International Business Machines Corporation | Superluminescent diode having a quantum well and cavity length dependent threshold current |
| US5252839A (en) * | 1992-06-10 | 1993-10-12 | Hewlett-Packard Company | Superluminescent light-emitting diode with reverse biased absorber |
| JPH0645642A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Mitsubishi Precision Co Ltd | スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法 |
| CN1147041C (zh) * | 1995-03-07 | 2004-04-21 | 英国电讯公司 | 激光器 |
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