DE3415576A1 - Halbleiterduennschichtlinse - Google Patents
HalbleiterduennschichtlinseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine aus Halbleitern gebildete Dünnschichtlinse und insbesondere eine Dünnschichtlinse,
die zum Verdichten bzw. Sammeln eines Laserlichts geeignet ist, das von einem Halbleiterlaser emittiert wird.
Im allgemeinen ist das von einem Halbleiterlaser emittierte Licht ein asymmetrisches elliptisches Strahlenbündel
mit einem großen Ausbreitungswinkel von 30° bis 60 in einer Richtung senkrecht zur Verbindungsfläche und von 4 bis 10 in einer Richtung parallel zur
Verbindungsfläche. Wenn daher das Lichtstrahlenbündel aus einem Halbleiterlaser beispielsweise direkt an einen
Lichtwellenleiter oder einen Lichtleiter angeschlossen wird/ist der Ankopplungswirkungsgrad beträchtlich vermindert.
Daher wurde bisher ein Ankopplungssystem verwendet, wie es in den Fig. IA und IB der beiliegenden
Zeichnung gezeigt ist. Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Ankopplungssystems und Fig. IB
VII/13
Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844 Bayer Voreinsbank (München) Kto. 508 941
Postscheck (München) Kto 6?f' -'3 Φ'·
- 5 - DE 3898
zeigt eine Grundrißansicht des Ankopplungssysterris. Das
von einem Halbleiterlaser 1 emittierte asymmetrische Strahlenbündel 4 wird zu einem symmetrischen Strahlenbündel
4' durch eine Zylinderlinse 2 mit sehr kleiner Abmessung gemacht und zu dem Lichtleiter 3 geleitet. Die
Bezugsziffer 5 bedeutet einen Kühlkörper und die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen Träger. Um einen ausreichenden
Ankopplungswirkungsgrad in einem solchen Ankopplungssystem zu erreichen , müssen die optischen Achsen der
Linse und des Lichtleiters genau mit dem Lichtstrahlenbündel zusammenfallen.
Jedoch ist der Durchmesser der Zylinderlinse mit sehr kleinem .Durchmesser nur etwa 0,2 bis 0,3 mm und der
Ankopplungswirkungsgrad wird durch eine Abweichung der' optischen Achsen erheblich vermindert und dies führt zu
dem Nachteil, daß die Lageeinstellung der Linse sehr schwierig ist.
Wenn eine Linse in e-ine integrierte optische Schaltung
unter Einschluß eines Halbleiterlasers oder dergleichen eingebaut werden soll, ist die Justierung bzw. Einstellung
seiner optischen Achse und die Befestigung der Linsen schwierig, was dazu geführt hat, daß die Integration
behindert ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Halbleiterdünnschichtlinse
in der Weise zu verbessern, daß sie kompakt aufgebaut ist und die Lageeinstellung bezüglich
des einfallenden Lichtes einfach ist.' Ferner.soll eine
Halblßiterdünnschichtlinse geschaffen werden, die mit einem Halbleiterelement integriert werden kann.
Die Aufgabe wird mit der im kennzeichnenden Teil vom Patentanspruch 1 spezifizierten Halbleiterdünnsehichtlinse
gelöst.
Die erfindungsgemäße Halbloiterdünnschichtlinse besteht
aus einem Halbleiter A und einem Halbleiter B, die alternierend mit Dicken aufgeschichtet sind, die ausreichend
kleiner als die der Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters A entsprechenden Wellenlänge sind, wobei
die Halbleiter A und B die folgenden Bedingungen erfüllen:
A ^ B' gA gB'
worin E . die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters
A, n. der Brechungsindex des Halbleiters A, E die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters B und n„
der Brechungsindex des Halbleiters B ist.
15
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert.
Die Fig. IA und IB zeigen schematisch ein optisches
System unter Verwendung einer herkömmlichen Zylinderlinse mit sehr kleinem Durchmesser.
Die Fig. 2A und 2B zeigen den Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterdünnschichtlinse.
Die Fig. 3A und'3B zeigen die Verunreinigungs-Dotierungsmenge
und den Brechungsindexgradienten bei der ersten Ausführungsform.
30
30
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Anwendungsfalls der ersten Ausführungsform für die Strahlenbündelformung
des Laserlichtes aus einem Halbleiterlaser.
Fig. 5 zeigt den Aufbau einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgernäßen Halble iterdünnschi chtl inse .
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Fig. 6 zeigt eine schematiche Ansicht eines AnwcndungK-falls,
bei der die erfindungsgemäße Halbleiterdünnschichtlinse
auf dem gleichen Substrat wie der Halbleiterlaser ausgebildet ist.
5
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Fig. 2A und 2B zeigen schematise!! den Aufbau der ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Fig. 2A
eine Seitenansicht und die Fig. 2B eine Vorderansicht ist. Eine Schicht 12 aus GaAs mit einer Dicke von 10 nm
wird auf einem Substrat 11 aus GaAs gebildet und eine Schicht 13 aus Gan yAln „As mit einer Dicke von 3 nm
wird hierauf ausgebildet. Ferner werden die Schichten 12 aus GaAs mit der gleichen Dicke wie die vorstehend
erwähnte Schicht und die Schichten 13 aus Gan yAln „As
mit der gleichen Dicke wie die vorstehend erwähnte-Schicht alternierend darauf ausgebildet, so daß insgesamt
ein Schichtteil bzw. Schichtelernent mit einer Dicke
von einigen pm bis zu 10 um und einigen jum darüber
gebildet wird. Ferner wird Si in jede der Schichten 12 aus GaAs und der Sch.ichten 13 aus Gan Aln „As des
Schichtteils dotiert, wobei dessen Dotierungsmenge allmählieh,
variiert wird, wodurch eine Halbleiterdünnschichtlinse 10 aufgebaut wird.
Bevor die Funktionsweise der Halbleiterdünnschichtlinse 10 beschrieben wird / wird das Verhalten des Halbleiterschichtelementes
für den Fall beschrieben, bei der keine Dotierung erfolgt ist. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt
die Breite des verbotenen Bandes, den Brechungsindex und
die Dicke der vorstehend beschriebenen Hallilei terschicht.
Brechungsindex
Breite des verbotenen Bandes (eV)
Dicke (nm)
GaAs-Schicht
3,655
1,428
10,0
DE 3898
Al As-Schicht
Jj/ UjO
3,38
1,79
3,0
Falls die Breite des verbotenen Bandes, der 'Brechungsindex
und die Dicke der Schicht 12 aus GaAs als E ., n. bzw.
Brechungsindex und
Brechungsindex und
d. und 'die Breite des verbotenen Bandes, der
die
Dicke der Schicht 13 aus „ bezeichnet werden, sind
die folgenden Bedingungen erfüllt:
Ga~ r,Al_ _As als E π, ηπ bzw.
U, / U, ο go rs
n,
gB' "A
(D
Auch die Dicken el. und d der einzelnen Schichten haben
einen Wert νο,η einigen Zehntel bis einigen Hundertstel
der Wellenlängen ^. . (=1,24/E ., Einheit ^m) und /\
(=1,24/E _, Einheit μτα) , die den Breiten des verbotenen Bandes entsprechen.
(=1,24/E _, Einheit μτα) , die den Breiten des verbotenen Bandes entsprechen.
Somit verlieren die Schichten 12 aus GaAs und die Schichten 13 aus Gan 7A1 „As>
die mit den entsprechenden
Dicken d. und du aufgeschichtet sind, welche ausreichend
dünner sind als
A'
ihre Halbleitereigenschaften und
verhalten sich annähernd wie ein homogenes Material, in welchem die Breite des verbotenen Bandes E1 = 1,464 eV
und der Brechungsindex η ·- 3,58 beträgt. Das heißt es
werden die folgenden Beziehungen aufgestellt:
gA
gB'
(2)
- 9 - DK 3898
und Licht mit einer geringeren Energie al:; K wird nicht
absorbiert,sondern durch da."· Schi ch te leinen I aus den
GaAs-Schichten 12 und den Gan „AL. „As-Schichten 13 hindurchgelassen. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch aufgebaut worden, daß ein solches Schichtelement mit einem Brechungsindexgradienten oder einer Verteilung so ausgestattet wurde, daß eine Linsenwirkung für das Durchlaßlicht hervorgerufen wird.
GaAs-Schichten 12 und den Gan „AL. „As-Schichten 13 hindurchgelassen. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch aufgebaut worden, daß ein solches Schichtelement mit einem Brechungsindexgradienten oder einer Verteilung so ausgestattet wurde, daß eine Linsenwirkung für das Durchlaßlicht hervorgerufen wird.
Die Fig. 3A zeigt die Verteilung der Dotierungsmenge eines in die GaAs-Schichten 12 und die Gan 7A1Q „As-Schichten
13 dotierten Frerndstoffs Si in der z-Richtung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. Wenn die Dotierungsmenge
des Fremdstoffs im Mittenbereich und im Randbereich des Schichtelementes allmählich variiert wird,·
wie es in Fig. 3A gezeigt wird, wird sein Brechungsindex in seinem Mittenbereich allmählich höher und in seinem
Randbereich allmählich niedriger, d. h. auf dem Substrat und den oberen Schichtseiten, wie es in Fig. 3B gezeigt
ist. Demgemäß wird w.ie bei einem lichtkonvergierenden Leiter Licht mit einer geringeren Energie als Εγ, das
durch die Halbleiterdünnschichtlinse hindurchgeht t in der
y-Richtung in den Fig. 2A und 2B konvergiert, so daß sich in der z-Richtung eine Sinuskurve ergibt.
Wenn insbesondere die Dotierungsmenge von Si in der Schicht aus GaAs im Mittenbereich der Ilalble i terdünnschichtlinse
10 beispielsweise 6,7 χ 10 οΐτΓν und die
17 — 3
Dotierungsmenge in deren Randbereich 5,9 χ 10 cm beträgt, liegen die Brechungsindizes im -Mittenbereich und im Randbereich bei 3,73 bzw. 3,68 für ein Licht mit einer Energie von 1,5 eV. Somit kann durch allmähliches Variieren der Dotierungsmenge zwischen dem Mittenbereich und dem Randbereich eine ausreichende Linsenwirkung erzielt werden. Die in den Fig. 2A und 2B gezeigten Dicken sind in einem beliebigen Maßstab angegeben, wobei die
Dotierungsmenge in deren Randbereich 5,9 χ 10 cm beträgt, liegen die Brechungsindizes im -Mittenbereich und im Randbereich bei 3,73 bzw. 3,68 für ein Licht mit einer Energie von 1,5 eV. Somit kann durch allmähliches Variieren der Dotierungsmenge zwischen dem Mittenbereich und dem Randbereich eine ausreichende Linsenwirkung erzielt werden. Die in den Fig. 2A und 2B gezeigten Dicken sind in einem beliebigen Maßstab angegeben, wobei die
- If.» - DE 3898
Dicke der HaLbleiterdünnschichtlinse JO in der /,-Richtung
D ist und S in Fig. 2B den Substratteil bezeichnet.
Jedoch wird die Beziehung zwischen der Menge des Dotierungsmittels
und des Brechungsindex durch die Wellenlänge des angewandten Lichtes verändert und selbst wenn
Si bei Licht mit einer Energie von 1,4 eV verwendet wird, wird der Brechungsindex höher, sobald die
Dotierungsmittelmenge kleiner wird. Eine solche Beziehung ist bei Halbleiterelementen allgemein bekannt und
es ist daher notwendig, daß die Verteilung der Dotierungsmitte lmenge entsprechend den Anforderungen an die
hergestellte Linse und der verwendeten Wellenlänge eingestellt wird. Das Dotierungamittel ist nicht auf Si beschränkt,
welches eine Verunreinigung bzw. ein Störstoff' vom η-Typ ist, sondern es kann auch eine andere Verunreinigung
vom η-Typ oder Be verwendet werden, das eine Verunreinigung vom p-Typ ist.
Die Schichten 12 aus GaAs und die Schichten 13 aus Gan r,Aln „As und die vorstehend beschriebene Ausführungsform
können durch Aufwachsen von Dünnschichtkristallen unter Anwendung der Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder
der Gasphasenepitaxie (VPE) gebildet werden, wie es für die Herstellung eines Halbleiterelements bekannt ist.
Die Dotierung kann in diesem Falle durchgeführt werden, indem man eine Verunreinigung mit der Atmosphäre vermischt
und je nachdem in welchem Bereich (Mittenbereich oder Randbereich) der Halbleiterdünnschichtlinse die
Kristallseh Lebten aufwachsen , werden di-e Waehstumsbedingungen
(beispielsweise im Falle von MBE die Temperatur der Zellen, welche den Molekularstrahl von Bi erzeugen)
variiert, wodurch die gewünschte Dotierungsmengenverteilung erhalten wird, wie sie in Fig. 2A gezeigt ist.
- 11 - DE 3898
Die Halbleiterdünnschichtlinse gernäß der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform kann in der in Fig. 4 gezeigten Weise verwendet werden. Das au:; einem Halbleiterlaser
-15 ausgesandte asymmetrische Strahlenbündel tritt
in die Halbleiterdünnschichtlinse 10 ein und wird lediglich in der z-Richtung einer Konvergenzwirkung ausgesetzt.
Demgemäß wird durch geeignete Wahl der Linsenlänge 1 der Divergenzwinkel des Strahlenbündels in der
z-Richtung mit dem Diverge.nzwinkel des Strahlenbündels in der x-Richtung gleichgemacht, so daß das aus dem
Halbleiterlaser ausgesandte asymmetrische Strahlenbündel geformt werden kann und als ein symmetrischer Zirkularstrahlenbündel
16 herauskommt. Das auf diese Weise durch die Dünnschichtlinse hindurchtretende Licht kann mit
einem Lichtleiter oder mit einem Dünnschichtwellenlei-' ter optisch angekoppelt werden. Die Halbleiterdünnschichtlinse
gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auf einem Substrat unter Verwendung der bei Halbleiterelementen
üblichen Herstellungstechnik hergestellt und kann daher sehr kompakt und genau geformt werden und die
Einstellung seiner optischen Achsen kann in einfacher Weise durchgeführt werden, indem die Lagebeziehung
zwischen . dem Substrat und dem Halbleiterlaser justiert wird.
Bei der Halbleiterdünnschichtlinse 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können Beugungsgitter 14 an den
gegenüberliegenden Enden der Linse vorgesehen sein, wie es in de'r Fig. 2B gezeigt ist, um die Linse ferner in
der x-Richtung mit einer Linsenwirküng auszustatten, jedoch sind die Beugungsgitter 14 nicht immer notwendig,
wenn die Linsenwirkung nur in der z-Richtung ausreicht.
Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht, die den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
- 1." - DE 3898
zeigt. Bei dieser Ausführung; Γυπιι werden im wcGcnl L i ohen
in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform
Schichten 22 aus GaAs und .schichten 23 aus Oan νΛ1π As
auf einem Substrat 21 aus GaAs alternierend aufgeschichtet, wodurch eine Dünnschichtlinse 20 mit insgesamt
einer Dicke von einigen pm bis zu 10 ,um und einigen μτη
darüber gebildet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch keine Verunreinigung in die Halbleiterschichten
dotiert und ein Brechungsindexgradienh mit
einer Linsenwirkung wird erhalten, indem die Dicke jeder Halbleiterschicht allmählich variiert wird. Auch bei dieser
Ausfuhrungsform erfüllt jede Halbleiterschicht die
Formel (1) und die Dicken dA1, dA2, ... dAn+1, dßl, dß2,
... dn der einzelnen Schichten haben einen Wert von
ün ·
einigen Zehntel bis einigen Hundertstel von Λ , oder·
A „. Wie bei der ersten Ausführungsform läßt demgemäß
die Dünnschichtlinse gemäß der vorliegenden Ausführungsform Licht mit einer geringeren Energie als ein vorneroestimrnter
Pegel hindurch, jedoch wird der effektive Brechungsindex in der .z-Richtung durch eine Variation in
der Dicke der Halbleiterschichten verändert und die Dünnschichtlinse
als Ganze verhält sich wie eine Substanz, die einen bestimmten Brechungsindexgradienten aufweist.
Durch allmähliche Variation der Dicken dA = 2,5 nm
und d-,. = 2,8 nm der Halbleiterschichten nahe dem Substrat
und der Dicken cL, = 5,3 nm und d = 7,3 nm der
Halbleiterschichten im Mittenbereich wird ein effektiver Brechungsindex von 3,22 in der Nähe des Substrats und
ein effektiver Brechungsindex von 3,48 in der Nähe des
Mittenbereichs für eine Lichtenergie von 1,5 eV erhalten. In ähnlicher Weise wird durch allmähliche:;·. Variieren
der Dicken d. , - 2,5 nm und d„ --= 2,8 nm der HaLb-
An+1 Bn
leiterschichten im oberen Endbereioh der Diinnseh i chtlinse
ein effektiver Brechungsindex von 3,22 nahe dem
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1 oberen Endbereich erhalten. In gleicher Wci:;e hat die
Halbleiterdünnschichtlinse gemäß der vorl Legenden Ausführungsform
wie bei der ersten Au:;führungr,iOrm einen
Brechungsindexgradienten in der z-Riehtung, wie es in
Fig. 3B gezeigt ist, und das durch diene Dünnsohiehtlinse
in der y-Richtung hindurchgehende Licht wird in der z-Richtung konvergiert.
Die Halbleiterdünnschichtlinse gemäß dieser Ausführungsform
wird wie bei der ersten Ausführungsform durch Aufwachsen von Halbleiterschichten in Form von Dünnschichtkristallen
auf dem Substrat unter Verwendung von MBE oder VPE gebildet. Die Dicke jeder Halbleiterschicht kann beispielsweise
im Falle von MBE im Angstromberei ch durch
Einstellung der Wachstumszeit genau reguliert werden.
Die vorliegende Ausführungsform kann ferner in Kombination
mit einem Halbleiterlaser verwendet werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Beispiel gezeigt ist, bei der keine Dotierung erfolgt ist, kann der Brechungsindexgradient
unter Verwendung der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Dotierung in Kombination mit der Variation
des Brechungsindex durch Einstellung der Schichtdicke, steil gemacht werden und somit kann eine Linse mit einer
kürzeren Linsenlänge 1 erhalten werden.
Die in der ersten und zwei.ten Ausführung:; Turm j^e/.ei^ten
erfindungsgemäßen Halbleiterdünnschicht1inaen können
monolithisch mit einem Halbleiterlaser zusammengebaut
werden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann beispielsweise ein gewöhnlicher Halbleiterlaser 35 aus GaAs-GaAlAs auf
einem Substrat 31 aus GaAs unter Verwendung der bei Halbleitern üblichen Herstellungstechnik hergestellt werden
und dieser Halbleiterlaser wird maskiert, wonach die
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Schichten 32 aus GaAs und die Schichten 33 aus Gan -Aln QAs alternierend auf dem gleichen Substrat aufgeschichtet
werden und danach wird die Maske entfernt, wodurch eine Halbleiterdünnschichtlinse 30 gebildet
wird. Der Halbleiterlaser 35 und die Halbleiterdünnschichtlinse 30 werden miteinander als eine Einheit ausgebildet
und daher ist die gegenseitige Lageeinstellung unnötig und ein kompaktes Lichtquellensystem, das ein
symmetrisches Strahlenbündel aussendet, wird aufgebaut. Ferner kann ein Lichtwellenleiter oder dergleichen auf
dem gleichen Substrat hybrid aufgebaut werden, wodurch es als ein integriertes, optisches Verbindungselement
Anwendung findet.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausfiihrungsformen sind·
GaAs und GaAlAs als Halbleiter verwendet worden, jedoch kann die erfindungsgemäße Halbleiterdünnschichtlinse
auch unter Verwendung einer Vielzahl von Zusammensetzungen bzw. Konglomeraten von anderen Halbleitern der
Gruppe III-V oder Halbleitern der Gruppe H-VI aufgebaut werden.
- Leerseite -
Claims (9)
1. Halbleiterdünnschichtlinse, gekennzeichnet durch
einen Schicht- bzw. Laminatteil aus einem Halbleiter A
und einem Halbleiter B, die alternierend aufgeschichtet sind, wobei die Halbleiter A und B die folgenden Bedin-
20 gungen erfüllen:
nA>
worin E . die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters
A, n. der Brechungsindex des Halbleiters A, E
die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters B und nß der Brechungsindex des Halbleiters B ist, wobei die Dicken der Schichten des Halbleiters A bzw. des Halbleiters B ausreichend kleiner sind als die Wellenlänge, die der Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters A entspricht, wobei verschiedene Verunreinigungs- bzw. Störstoffmengen in den einzelnen Schichten dotiert sind, so daß der Schichtteil als Ganzes einen Brechungsindexgradienten aufweist, der eine Linsenwirkung hervorruft.
die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters B und nß der Brechungsindex des Halbleiters B ist, wobei die Dicken der Schichten des Halbleiters A bzw. des Halbleiters B ausreichend kleiner sind als die Wellenlänge, die der Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters A entspricht, wobei verschiedene Verunreinigungs- bzw. Störstoffmengen in den einzelnen Schichten dotiert sind, so daß der Schichtteil als Ganzes einen Brechungsindexgradienten aufweist, der eine Linsenwirkung hervorruft.
VII/13
- 2 - DE 3898
2. HalbleiterdUnnschichtlinse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiter A und der Halbleiter B aus GaAs bzw. Gan -Aln As bestehen.
3. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung Si ist.
4. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halbleiterdünnschichtlinse auf dem gleichen Substrat wie ein Halbleiterlaser ausgebildet
ist und daß ein von einem Halbleiterlaser emittiertes Laserlicht in die Halbleiterdünnschichtlinse
eintritt.
5. Halbleiterdünnschichtlinse gekennzeichnet durcheinen Schichtteil aus einem Halbleiter A und einem Halbleiter
B, die alternierend aufgeschichtet sind, wobei die Halbleiter A und B die folgenden Bedingungen erfüllen:
. nA> v
worin E . die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters
A, n. der Brechungsindex des Halbleiters A, E die Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters B und n_
der Brechungsindex des Halbleiters B ist, wobei die Dicken der Schichten des Halbleiters A bzw. des Halbleiters
B ausreichend kleiner sind als diejeriige Wellenlänge,
die der Breite des verbotenen Bandes des Halbleiters A entspricht, wobei die Schichten des Halbleiters A
und die Schichten des Halbleiters B mit verschiedenen Dicken gebildet sind, wodurch der . Schichtteil einen
Brechungsindexgradienten aufweist, der eine Linsenwirkung hervorruft.
- 3 - DE 3898
6. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Schicht des
Halbleiters A und des Halbleiters B im Mitten be reich des
Schichtteils größer ist und zu dem Randbereich des
Schichtteils allmählich kleiner wird.
7. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter A und der Halbleiter
B aus GaAs bzw. Gan r,Al As bestehen.
8. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halbleiterdünnschichtlinse auf dem gleichen Substrat wie ein Halbleiterlaser ausgebildet
ist! und daß ein aus dem Halbleiterlaser ausgesandtes
Laserlicht in die Halbleiterdünnschichtlinse ein-, tritt.
9. Halbleiterdünnschichtlinse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verunreinigung in den
Schichten des Halbleiters A und des Halbleiters B dotiert ist und daß deren Verunreinigungsmenge im Mittenbereich
der Halbleiterdünnschichtlinse größer ist und allmählich zum Randbereich der Halbleiterdünnschichtlinse
abnimmt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7583283A JPS59201003A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 半導体薄膜レンズ |
JP59073817A JPS60216301A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 半導体薄膜レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3415576A1 true DE3415576A1 (de) | 1984-10-31 |
DE3415576C2 DE3415576C2 (de) | 1992-05-07 |
Family
ID=26414968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843415576 Granted DE3415576A1 (de) | 1983-04-28 | 1984-04-26 | Halbleiterduennschichtlinse |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4640585A (de) |
DE (1) | DE3415576A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0783711A1 (de) * | 1995-03-08 | 1997-07-16 | Lightpath Technologies, Inc. | Grin-linse und ihr herstellungsverfahren |
US6633705B2 (en) | 2000-08-11 | 2003-10-14 | Alcatel | Modal field converter for a highly efficient coupling in optical modules |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3503203A1 (de) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Optischer multiplexer/demultiplexer |
JPS61107207A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光結合器 |
US4953947A (en) * | 1986-08-08 | 1990-09-04 | Corning Incorporated | Dispersion transformer having multichannel fiber |
US4762395A (en) * | 1986-09-02 | 1988-08-09 | Amp Incorporated | Lens assembly for optical coupling with a semiconductor laser |
US4818053A (en) * | 1986-09-02 | 1989-04-04 | Amp Incorporated | Optical bench for a semiconductor laser and method |
US4762386A (en) * | 1986-09-02 | 1988-08-09 | Amp Incorporated | Optical fiber assembly including means utilizing a column load to compensate for thermal effects |
US4752109A (en) * | 1986-09-02 | 1988-06-21 | Amp Incorporated | Optoelectronics package for a semiconductor laser |
JPH01292875A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光増幅モジュール |
US5080739A (en) * | 1990-06-07 | 1992-01-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for making a beam splitter and partially transmitting normal-incidence mirrors for soft x-rays |
US5689374A (en) * | 1995-03-08 | 1997-11-18 | Lightpath Technologies, Inc. | GRIN lens and method of manufacturing |
JP2002169052A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 異方導光性部材を有する光学装置 |
US20020089758A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-07-11 | Nikon Corporation | Optical component thickness adjustment method, optical component, and position adjustment method for optical component |
US6888984B2 (en) * | 2002-02-28 | 2005-05-03 | Sarnoff Corporation | Amorphous silicon alloy based integrated spot-size converter |
US7426328B2 (en) * | 2002-08-28 | 2008-09-16 | Phosistor Technologies, Inc. | Varying refractive index optical medium using at least two materials with thicknesses less than a wavelength |
US8538208B2 (en) * | 2002-08-28 | 2013-09-17 | Seng-Tiong Ho | Apparatus for coupling light between input and output waveguides |
US7303339B2 (en) * | 2002-08-28 | 2007-12-04 | Phosistor Technologies, Inc. | Optical beam transformer module for light coupling between a fiber array and a photonic chip and the method of making the same |
EP1687664B1 (de) * | 2003-11-14 | 2016-06-29 | Eric Baer | Mehrschichtige polymerlinsen mit gradientenindex (grin) |
MD2646G2 (ro) * | 2004-04-28 | 2005-08-31 | Ион ТИГИНЯНУ | Procedeu de obţinere a lentilelor în baza semiconductoarelor cu gradient al indicelui de refracţie |
US20130057959A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Theodore D. Fay | Highly dispersive optical element with binary transmissibility |
CN113285000B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-08-26 | 衢州职业技术学院 | 薄膜、安装结构、led芯片结构、led灯和光束角度调节方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4025157A (en) * | 1975-06-26 | 1977-05-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Gradient index miniature coupling lens |
US4152044A (en) * | 1977-06-17 | 1979-05-01 | International Telephone And Telegraph Corporation | Galium aluminum arsenide graded index waveguide |
US4176208A (en) * | 1978-11-24 | 1979-11-27 | Honeywell Inc. | Production of inhomogeneous films by sequential layers of homogeneous films |
DE3329510A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-02-28 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren zur herstellung eines lichtbeugenden bauelementes |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL81638C (de) * | 1948-10-01 | |||
US3427627A (en) * | 1966-06-13 | 1969-02-11 | Armstrong Cork Co | Stacked dielectric disc lens having differing radial dielectric gradations |
JPS5041559A (de) * | 1973-08-02 | 1975-04-16 | ||
JPS5269643A (en) * | 1975-12-08 | 1977-06-09 | Toshiba Corp | Optical lens |
-
1984
- 1984-04-25 US US06/603,757 patent/US4640585A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-26 DE DE19843415576 patent/DE3415576A1/de active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4025157A (en) * | 1975-06-26 | 1977-05-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Gradient index miniature coupling lens |
US4152044A (en) * | 1977-06-17 | 1979-05-01 | International Telephone And Telegraph Corporation | Galium aluminum arsenide graded index waveguide |
US4176208A (en) * | 1978-11-24 | 1979-11-27 | Honeywell Inc. | Production of inhomogeneous films by sequential layers of homogeneous films |
DE3329510A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-02-28 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren zur herstellung eines lichtbeugenden bauelementes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US-B.: J.I. Pankove, "Optical Processes in Semiconductors", Dover Publ., Inc., New York, 1975, S. 88,89 u. 99 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0783711A1 (de) * | 1995-03-08 | 1997-07-16 | Lightpath Technologies, Inc. | Grin-linse und ihr herstellungsverfahren |
EP0783711A4 (de) * | 1995-03-08 | 1998-10-14 | Lightpath Tech Inc | Grin-linse und ihr herstellungsverfahren |
US6633705B2 (en) | 2000-08-11 | 2003-10-14 | Alcatel | Modal field converter for a highly efficient coupling in optical modules |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4640585A (en) | 1987-02-03 |
DE3415576C2 (de) | 1992-05-07 |
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