FR2589630A1 - Absorbant saturable a tres faibles temps de commutation - Google Patents

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Abstract

ABSORBANT SATURABLE A TRES FAIBLES TEMPS DE COMMUTATION. CET ABSORBANT EST DU GENRE DE CEUX QUI SONT CONSTITUES PAR UN SUPER-RESEAU FORME D'UN EMPILEMENT DE COUCHES DE DEUX MATERIAUX SEMI-CONDUCTEURS DIFFERENTS SC, SC AYANT DES BANDES INTERDITES G, G DE HAUTEURS DIFFERENTES. UN PUITS DE POTENTIEL EST AINSI CREE DANS CHAQUE COUCHE CORRESPONDANT AU SEMI-CONDUCTEUR SC AYANT LA PLUS FAIBLE BANDE INTERDITE ET UNE BARRIERE DE POTENTIEL DANS CHAQUE COUCHE CORRESPONDANT AU SEMI-CONDUCTEUR SC AYANT LA PLUS FORTE BANDE INTERDITE. CET ABSORBANT SATURABLE EST CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LES COUCHES CORRESPONDANT AU SEMI-CONDUCTEUR AYANT LA PLUS FAIBLE BANDE INTERDITE SC ONT UNE EPAISSEUR QUI PEUT PRENDRE DEUX VALEURS, L'UNE FAIBLE LP ET L'AUTRE FORTE LP. APPLICATION EN OPTIQUE A LA REALISATION DE LASERS A MODES BLOQUES ET DE PORTES LOGIQUES TOUT OPTIQUE.

Description

1 2589630
ABSORBANT SATURABLE A TRES FAIBLES TEMPS DE COMMUTATION
La présente invention a pour objet un absor-
bant saturabLe à très faibLes temps de commutation.
ELle trouve une application en optique, notamment dans La réaLisation de Lasers émettant des trains d'impuL-
sions très brèves et dans La réalisation de portes lo-
giques tout optique.
Un absorbant saturabLe est un matériau dont Le coefficient d'absorption diminue de façon sensible
Lorsqu'une quantité importante de lumière lui est ap-
pliquée. Ce type de matériau trouve de très nombreuses applications. On peut citer, à titre non Limitatif: - La réaLisation de Lasers fonctionnant dans
Le régime dit de verrouillage de modes (ou "mode-Loc-
king") et émettant des trains d'impuLsions de largeur
extrêmement courte situées en-dessous de La picosecon-
de,
- la réaLisation de portes Logiques tout op-
tique dans LesqueLLes un premier faisceau Lumineux de forte puissance commande Le passage ou L'arrêt d'un
second faisceau lumineux.
Les absorbants saturabLes ont Longtemps été
constitués par des matériaux amorphes comme les colo-
rants en solution. Mais depuis queLques années, on s'intéresse à une nouveLLe cLasse de matériaux appeLés
muLti-puits quantiques ("MuLtipLe Quantum Well" en ter-
minoLogie angLosaxonne ou MQW en abrégé) et à des va-
riantes de ces structures désignées par "super-réseaux"
("superLattices" en angLais).
Un puits quantique est obtenu en insérant
entre deux couches minces d'un premier matériau semi-
conducteur une couche mince d'un second matériau ayant
une bande interdite plus faible que celle du premier.
Un puits de potentieL est ainsi créé pour Les porteurs
2 2589630
de charges dans Le semiconducteur central qui a La plus faible bande interdite, ce puits étant encadré par deux barrières de potentiel correspondant aux deux couches
extrêmes. On obtient un multi-puits quantique en super-
posant de telles structures, sans qu'il existe de cou- plage entre les puits (ce qui s'obtient en donnant aux
barrières une épaisseur suffisante).
Un super-réseau est obtenu Lorsque Les bar-
rières de potentiel sont suffisamment minces pour qu'un
couplage existe entre les différents puits. Un super-
réseau est donc formé d'un empiLement de couches de deux matériaux semiconducteurs différents ayant des bandes interdites de hauteurs différentes. Des puits de potentieL sont créés dans les couches correspondant au semiconducteur ayant la plus faibLe bande interdite et une barrière de potentieL apparait dans chaque couche correspondant au semiconducteur ayant La plus forte
bande interdite.
La figure 1 illustre schématiquement cette structure et ces propriétés. On y voit, sur la partie
(a), un empilement de couches de deux matériaux semi-
conducteurs SC1 et SC2; Le diagramme énergétique est représenté sur la partie (b) o G1 et 62 représentent les bandes interdites ("gap") qui séparent la bande de valence (en bas) de la bande conduction (en haut). Sur la figure 1, il a été supposé que le semiconducteur SC1 avait la plus faible bande interdite. C'est donc dans ce matériau que se forment les puits de potentiel. Ces puits ont La largeur Lp qui correspond à L'épaisseur des couches correspondantes. Dans les couches de semi-' conducteur SC2 qui ont une épaisseur Lb, se forment au contraire des barrières de potentiel. Ces puits sont occupés par des électrons dans la bande de conduction
et par des trous dans la bande de valence.
De telles superstructures ont fait l'objet de nombreuses publications. On peut citer par exempLe deux articles généraux intitulés, Le premier: "Solid State Superlattices" pubLié par G.H. DOHLER dans Scientific American, Novembre 1983, volume 249, n 5, pp 144-151, et le second: "Les super-réseaux artificiels" publié par J.F. Palmer dans "L'Echo des Recherches", nO105, Juillet 1981, pp 41-48. Pour les puits quantiques, on
peut citer encore l'article de R.M. KOLBAS et al. inti-
tulé "Man-made quantum wells: a new perspective on the
finite square-well probLem" publié dans American Jour-
nal of Physics, 52(5) May 1984, p 431-437.
De tels matériaux présentent une double pé-
riodicité de structure, L'une due à La structure cris-
taLLine propre aux semiconducteurs empLoyés, L'autre due à l'empilement réguLier de couches. IL en résuLte que, aussi bien dans la bande de valence que dans La bande de conduction, iL apparaît des niveaux discrets d'énergie (ou des microbandes) qui sont offertCes) aux
trous et aux électrons. Sur la figure 1, on a représen-
té à titre schématique un niveau Ee dans La bande de conduction, qui peut être occupé par un éLectron (e) et un niveau Eh situé dans La bande de valence, qui peut
être occupé par un trou Ch).
La position de ces niveaux d'énergie dépend évidemment des matériaux utiLisés et de L'épaisseur des couches.
L'intérêt de ces structures est considéra-
ble. Il s'est encore accru depuis qu'on a observé
qu'elles présentaient des raies d'absorption satura-
ble. L'absorption a lieu dans Les couches 'correspondant au semiconducteur de plus faibLe bande interdite, o se
trouvent les puits. Dès cette découverte, ces disposi-
tifs ont été utilisés: - dans les lasers à verrouillage de modes:
on a pu ainsi réaliser un Laser à semiconducteur émet-
4 2589630
tant un train d'impuLsions de Largeur égale à 1,3 ps avec un taux de répétition égaL à 16Hz; Le processus de verrouillage passif est obtenu grâce à une cavité résonnante extérieure et à une super-structure du genre muLtipLuits quantique collée sur L'un des miroirs de La cavité; cette expérience est décrite dans L'articLe de Y. SILBERBERG et aL. intitulé "Passive mode Locking of
a semiconductor diode Laser" pubLié dans Optics Let-
ters, Novembre 1984, vol.9, n 11, pp 507-509; - dans La Logique optique: on a pu réaLiser une porte Logique de type NOR présentant un temps de
commutation inférieur à La picoseconde; une teLLe ap-
plication est décrite dans L'articLe de A. MIGUS et at., intitulé "Onepicosecond optical NOR gate at room temperature with a GaAs-ALGaAs multiple-quantum-well non Linear Fabry-Perot etaLon" pubLié dans Applied
Physics Letters, 46(1), Janvier 1985, pp 70-72.
L'établissement des phénomènes mis en jeu dans ces applications est extrêmement court et de l'ordre de ou inférieur à La picoseconde, qui est Le temps de commutation que l'on peut quaLifier de "on" et
qui traduit L'apparition de La saturation de L'absorp-
tion. Mais le retour à L'équiLibre, qui caractérise un temps de commutation que L'on peut quaLifier de "off"
est beaucoup plus Long et de L'ordre de la nanoseconde.
IL est communément admis que c'est ce dernier temps qui limite essentieLLement les performances de ces dispositifs. Diverses soLutions ont été proposées pour éviter ce défaut et notamment L'irradiation de L'absorbant par des électrons, ce qui réduit La durée de vie radiative dans La structure et donc Le temps de
retour à l'équiLibre. Mais ces palliatifs sont comple-
xes de mise en oeuvre.
L'invention poursuit le même objectif, qui est de réduire le temps de commutation "off", mais par
2589630
un moyen entièrement différent et beaucoup plus simple.
SeLon l'invention, au Lieu de donner aux différents puits des Largeurs toutes identiques, on Leur donne des Largeurs différentes: certains puits sont Larges, d'autres sont étroits. Un certain nombre de puits Lar- ges peuvent alterner avec un certain nombre de puits étroits. Dans une variante avantageuse, un puits sur deux est Large, et un sur deux étroit. L'absorption saturabLe est obtenue dans Les puits étroits tandis que
Les puits Larges servent à recueiLlir Les porteurs pho-
toexcités qui ont été créés dans Les puits étroits adjacents.
L'introduction d'un puits éLargi dans un su-
per-réseau a déjà fait L'objet de travaux et de pubLi-
cations. On peut citer par exempLe L'articLe de A. CHOMETTE et aL. intituLé "Enlarged Wells as Probes for Study SuperLattices" pubLié dans "SupperLattices and
Microstructures", vol.1, n 3, 1985, Academic Press.
L'introduction d'un puits éLargi a pour effet de créer, dans ce puits, un ou des niveaux d'énergie situés en-dessous du niveau d'énergie Le plus bas de la bande de conduction et au-dessus du niveau d'énergie Le plus haut de La bande de valence. Les porteurs ont donc tendance à s'accumuLer dans Le ou Les puits Large(s)
sur ces niveaux d'énergie faibLe.
L'appLication seLon L'invention de ce phéno-
mène à La réduction du temps de recouvrement de L'ab-
sorption saturabLe peut aLors être expLiquée de La ma-
nière suivante.
Ce qui empêche La restauration de L'absorp-
tion dans un dispositif seLon L'art antérieur, c'est La présence d'un nombre important de porteurs chauds. Ces porteurs en excès ne se thermaLisent que Lentement avant de se recombiner encore plus Lentement. Dans La
structure objet de L'invention, Les porteurs sont pié-
gés extrêmement rapidement dans Les puits Larges. Si L'on prend La précaution de faire en sorte que Les puits Larges soient nettement plus Larges (au moins 1,5
6 2589650
fois et de préférence 2,5 fois) que Les puits étroits, on aboutira à une différence d'énergie importante (de L'ordre de 50 meV) entre Les niveaux de confinement électronique dans ces deux types de puits (de même pour Les niveaux offerts aux trous). Bien que La thermalisa-
tion et La recombinaison radiative dans Les puits Lar-
ges ne soient pas plus rapides que dans Les puits étroits, Les porteurs chauds seront maintenant dans Les
puits Larges et n'empêcheront plus La formation d'exci-
tons dans Les puits étroits.
La conséquence importante est que Le temps moyen de restauration de L'absorption excitonique après L'arrêt de L'excitation de commande sera Limité par La sonnmme de deux temps caractéristiques:
- Le temps de piégeage dans Les puits élar-
gis, qui sera, dans une structure du type de L'inven-
tion, extrêmement court: il n'y a aucune difficulté à obtenir des temps très inférieurs à 1 ps, - Le temps de refroidissement des porteurs piégés à une température (électronique) inférieure à ceLLe à LaqueLLe ils pourraient être rédmis dans Les
puits étroits.
A ce sujet iL faut noter que Le refroidisse-
ment des porteurs chauds se fait par deux mécanismes qui ont des temps caractéristiques très différents: a) diffusion par Les phonons optiques: cette diffusion est extrêmement rapide (inférieure à 1 ps) mais ne peut se produire que Lorsque Les porteurs ont une énergie supérieure à 36 meV;
b) Lorsque Les porteurs ont une énergie infé-
rieure à 36 meV, La relaxation est gouvernée par in-
teraction avec Les phonons acoustiques et eLle est
beaucoup plus Lente.
IL faut donc, pour que te temps de refroidis-
sement ne soit pas préjudiciabLe, que Les niveaux éLec-
troniques dans Les puits de chacune des Largeurs soient
7 2589630
distants de plus de 40 meV environ. C'est Le cas dans
La structure de l'invention.
On aboutit ainsi, en utiLisant Le dispositif proposé par L'invention, à des temps de commutation "on et "off" extrêmement courts (typiquement 1 ps), ce qui
ouvre la porte à des applications très importantes.
De façon précise, L'invention a donc pour objet un absorbant saturabLe, du genre de ceux qui sont constitués par un super-réseau formé d'un empiLement de couches de deux matériaux semiconducteurs différents, ayant des bandes interdites de hauteurs différentes, un
puits de potentieL étant créé dans chaque couche cor-
respondant au semiconducteur ayant La plus faibLe bande interdite et une barrière de potentieL dans chaque couche correspondant au semiconducteur ayant La plus forte bande interdite, cet absorbant saturable étant caractérisé par le fait que les couches correspondant au semiconducteur ayant la plus faible bande interdite ont une épaisseur qui aLterne régulièrement entre une
vaLeur faible et une valeur forte.
De préférence, l'épaisseur forte et l'épais-
seur faible dés puits sont dans un rapport R supérieur
à 1,5.
De manière avantageuse, ce rapport R est
compris entre 2 et 3 (par exemple 2,5).
Les caractéristiques de l'invention apparai-
tront mieux à la lumière de la description qui suit,
d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et
nullement Limitatif. Cette description se réfère à des
dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1, déjà décrite, représente sché-
matiquement un super-réseau selon l'art antérieur, - la figure 2 représente un super-réseau
selon l'invention.
Sur la figure 2 on voit (partie a) un empiLe-
8 2589630
ment de couches de deux matériaux semiconducteurs SC1 et SC2, L'épaisseur des couches de SC2 étant toujours La même, mais L'épaisseur des couches de SC1 étant égale soit à une faibLe vaLeur Lp1, soit à une forte valeur Lp2. Sur la partie b) on voit Le diagramme
d'énergie de La bande de conduction (La bande de valen-
ce n'est pas représentée mais elle a une allure simi-
Laire quoique symétrique). Des barrières de Largeur Lb séparent des puits de Largeur alternativement LP1 et
LP2. Dans les puits larges, le plus bas niveau d'éner-
gie E1 est situé en-dessous du niveau E'1 qui est le
plus bas niveau dans Les puits étroits.
Les matériaux utilisabLes dans L'invention sont ceux que l'on rencontre dans La réalisation des muttipuits quantiques et autres superstructures. Des
matériaux privilégiés sont GaAs, ALAs et Ga1_xAlxAs.
Dans ce dernier cas, le paramètre x (qui est compris entre 0 et 1) permet de régler La hauteur de la bande interdite sachant que plus x augmente plus la bande s'élargit. En général x est compris entre 0,2 et 0,4. Les demandeurs ont réalisé et étudié des absorbants seton ce principe dans deux cas:
Exemple 1:
Lb 5 nm Lp1 = 5 nm Lp2 = 12,7 nm SC1 = GaAs SC2 = Ga_xALxAs avec x = 0,30
Exemple 2:
Lb = 7 nm Lp1 = 6,5 nm Lp2 = 15,5 nm SC1 = GaAs SC2 = Ga1_xALxAs avec x = 0,30
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Des échantiLLons selon ces deux exempLes ont été étudiés par Les Demandeurs à L'aide de diverses techniques expérimentales et Les caractères suivants ont pu être vérifiés: - comme prévu, Le temps de piégeage dans Les puits Larges est extrêmement court; dans Les deux échantiLLons, L'absorption excitonique correspondant au puits étroit persiste à 300 K; eLLe est plus faibLe
cependant dans l'échantillon N01, mais celui-ci présen-
te un temps de piégeage plus court. IL faut donc pré-
voir un effet de balance entre La qualité de l'absorp-
tion à 300 K et Le temps de commutation "off".
- en revanche, La résonance excitonique per-
siste à 300K dans Les échantiLLons du second exempLe qui sont un plus grand pas, et Le temps de piégeage
reste encore extrêmement court.
En utilisant L'absorbant saturabLe de L'in-
vention, on peut améliorer considérabLement des dispo-
sitifs décrits dans L'introduction: - dans Le cas d'un Laser à verrouiLLage de modes, on peut travailLer à des fréquences supérieures à 100 GHz (ce qui nécessite de réaLiser une cavité de moins de 3 mm de Long) , - dans Le cas d'une porte optique, il est possible d'atteindre un taux de répétition pouvant
aLLer jusqu'à 1000 Gbit/sec.
D'autres structures peuvent bien sûr être utilisées pour donner Le même effet: par exempLe Le
nombre de puits Larges peut ne pas être égal à La moi-
tié des puits, mais on peut envisager des proportions de 1/3, 1/4,... On peut aussi réaliser des structures o Le puits étroit est composé d'un alLiage Gal_xALxAs avec un x faible (Le puits pourrait alors être plus Large). On peut aussi améliorer L'efficacité du transfert en mettant en résonance Le niveau fondamental
2589630
E' du puits étroit et un des niveaux du puits Large E2
par exempLe. C'est ce qui a été réaLisé dans les échan-
tiLLons et représenté sur La figure 2.
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Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Absorbant saturable, du genre de ceux qui
sont constitués par un super-réseau formé d'un empile-
ment de couches d'au moins deux matériaux semiconduc-
teurs différents (SC1, SC2,...), ayant des bandes in- terdites (G1, G2,... ) de hauteurs différentes, un puits
de potentiel étant créé dans chaque couche correspon-
dant à un semiconducteur ayant une faible bande inter-
dite et une barrière de potentiel dans chaque couche correspondant à un semiconducteur ayant une forte bande interdite, cet absorbant saturable étant caractérisé
par le fait que les couches correspondant au semicon-
ducteur ayant une faible bande interdite (SC1) ont une épaisseur qui peut prendre deux valeurs, l'une faible
(Lp1) et l'autre forte (Lp2).
2. Absorbant saturable selon la revendica-
tion 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un cer-
tain nombre de puits de largeur faible alternant avec
un certain nombre de puits de largeur forte.
3. Absorbant saturable selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce qu'un puits sur deux a une
largeur faible et un puits sur deux une largeur forte.
4. Absorbant saturable selon la revendica-
tion 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur forte (Lp2) et l'épaisseur faible (Lp1) sont dans un rapport
R supérieur à 1,5.
5. Absorbant saturable selon La revendica-
tion 4, caractérisé par le fait que le rapport R est
compris entre 2 et 3.
6. Absorbant saturable selon la revendica-
tion 1, caractérisé par le fait que l'un des semicon-
ducteurs (SC1) est en GaAs.
7. Absorbant saturable selon la revendica-
tion 1, caractérisé par le fait que l'un des semicon-
ducteurs (SC2) est en AlAs.
12 2589630
8. Absorbant saturabLe seLon La revendica-
tion 1, caractérisé par Le fait que L'un des semicon-
ducteurs est en Ga1_xAlxAs avec x compris entre 0 et 1.
9. Absorbant saturabLe selon La revendica-
tion 8, caractérisé par Le fait que x est voisin de 0,30.
10. Absorbant saturabLe seLon La revendica-
tion 1, caractérisé par Le fait que Le niveau fondamen-
taL (E1) d'un puits de faible Largeur est en résonance
avec un des niveaux d'un puits de forte Largeur.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989009425A2 (fr) * 1988-03-24 1989-10-05 Martin Marietta Corporation Dispositif a vallee quantique electro-optique
EP0506049A2 (fr) * 1991-03-27 1992-09-30 Fujitsu Limited Dispositif optique non-linéaire à semi-conducteur avec un rapport signal/bruit amélioré

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821708B2 (ja) * 1985-11-14 1996-03-04 株式会社豊田中央研究所 半導体素子
US5185647A (en) * 1988-12-12 1993-02-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Long wavelength infrared detector
CA1299719C (fr) * 1989-01-13 1992-04-28 Hui Chun Liu Source infrarouge a super-reseau semiconducteur
US5132981A (en) * 1989-05-31 1992-07-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor optical device
US5005176A (en) * 1990-04-04 1991-04-02 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for Q-switching a laser
US5031190A (en) * 1990-05-17 1991-07-09 Cornell Research Foundation, Inc. Optical logic using semiconductor ring lasers
US5132983A (en) * 1990-05-17 1992-07-21 Cornell Research Foundation, Inc. Optical logic using semiconductor ring lasers
EP0461042B1 (fr) * 1990-06-06 1995-08-23 Fujitsu Limited Dispositif à semi-conducteur à haute vitesse avec des puits quantiques multiples
US5965899A (en) * 1990-10-31 1999-10-12 Lockheed Martin Corp. Miniband transport quantum well detector
JPH05173199A (ja) * 1990-12-20 1993-07-13 Fujitsu Ltd 非線形光学装置
US5132746A (en) * 1991-01-04 1992-07-21 International Business Machines Corporation Biaxial-stress barrier shifts in pseudomorphic tunnel devices
US5345454A (en) * 1991-11-06 1994-09-06 At&T Bell Laboratories Antiresonant Fabry-Perot p-i-n modulator
US5237577A (en) * 1991-11-06 1993-08-17 At&T Bell Laboratories Monolithically integrated fabry-perot saturable absorber
US5265107A (en) * 1992-02-05 1993-11-23 Bell Communications Research, Inc. Broadband absorber having multiple quantum wells of different thicknesses
US5278855A (en) * 1992-05-11 1994-01-11 At&T Bell Laboratories Broadband semiconductor saturable absorber
US5374831A (en) * 1993-04-14 1994-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Quantum well phonon modulator
US5421910A (en) * 1994-02-10 1995-06-06 Northwestern University Intermetallic compound semiconductor thin film
DE19581630T1 (de) * 1994-04-26 1997-04-17 Ericsson Telefon Ab L M Optischer Absorber mit Überstruktur
US5410178A (en) * 1994-08-22 1995-04-25 Northwestern University Semiconductor films
US5668395A (en) * 1994-11-22 1997-09-16 Northwestern University Composition for InSB and GaAs thin film on silicon substrate for use in photodetectors
US5650635A (en) * 1995-07-14 1997-07-22 Northwestern University Multiple stacked Sb-based heterostructures

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4163237A (en) * 1978-04-24 1979-07-31 Bell Telephone Laboratories, Incorporated High mobility multilayered heterojunction devices employing modulated doping
US4205329A (en) * 1976-03-29 1980-05-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Periodic monolayer semiconductor structures grown by molecular beam epitaxy
JPS58207684A (ja) * 1982-05-28 1983-12-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ダブルヘテロ接合型半導体発光装置
GB2131610A (en) * 1982-12-07 1984-06-20 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Semiconductor laser
EP0124924A1 (fr) * 1983-04-07 1984-11-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositif semi-conducteur pour la production de rayonnement électromagnétique
EP0133342A1 (fr) * 1983-06-24 1985-02-20 Nec Corporation Structure de semi-conducteur avec supraréseau à haute densité de porteurs de charge

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3993963A (en) * 1974-06-20 1976-11-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Heterostructure devices, a light guiding layer having contiguous zones of different thickness and bandgap and method of making same
US4205331A (en) * 1978-06-09 1980-05-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Infrared optical devices of layered structure
JPS57176785A (en) * 1981-04-22 1982-10-30 Hitachi Ltd Semiconductor laser device
US4450463A (en) * 1981-06-29 1984-05-22 Rockwell International Corporation Multiple-quantum-layer photodetector
US4553317A (en) * 1981-11-09 1985-11-19 Canon Kabushiki Kaisha Method of obtaining an impact ionization coefficient rate by junction of different kinds of semiconductors
JPS5929484A (ja) * 1982-08-12 1984-02-16 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
US4546480A (en) * 1983-08-19 1985-10-08 Xerox Corporation Injection lasers with quantum size effect transparent waveguiding
US4637122A (en) * 1983-09-19 1987-01-20 Honeywell Inc. Integrated quantum well lasers for wavelength division multiplexing
JPS60145678A (ja) * 1984-01-10 1985-08-01 Toshiba Corp 低温真空断熱配管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4205329A (en) * 1976-03-29 1980-05-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Periodic monolayer semiconductor structures grown by molecular beam epitaxy
US4163237A (en) * 1978-04-24 1979-07-31 Bell Telephone Laboratories, Incorporated High mobility multilayered heterojunction devices employing modulated doping
JPS58207684A (ja) * 1982-05-28 1983-12-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ダブルヘテロ接合型半導体発光装置
GB2131610A (en) * 1982-12-07 1984-06-20 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Semiconductor laser
EP0124924A1 (fr) * 1983-04-07 1984-11-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dispositif semi-conducteur pour la production de rayonnement électromagnétique
EP0133342A1 (fr) * 1983-06-24 1985-02-20 Nec Corporation Structure de semi-conducteur avec supraréseau à haute densité de porteurs de charge

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 42, no. 7, avril 1983, pages 615-617, American Institute of Physics, New York, US; T.J.DRUMMOND et al.: "Use of a superlattice to enhance the interface properties between two bulk heterolayers" *
APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 43, no. 6, septembre 1983, pages 585-587, American Institute of Physics, New York, US; M.RAZEGHI et al.: "Growth of Ga0.47 In0.53 As-InP quantum wells by low pressure metalorganic chemical vapor deposition" *
APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 44, no. 1, janvier 1984, pages 1-3, American Institute of Physics, New York, US; R.FISCHER et al.: "Improved AlxGa1-xAs bulk lasers with superlattice interfaces" *
ELECTRONIC LETTERS, vol. 20, no. 8, 12 avril 1984, pages 320-322, Londres, GB; H.SAKAKI et al.: "Superlattice optical-cavity multiple-quantum-well (SOC-MQW) lasers grown by molecular-beam epitaxy" *
PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 8, no. 53 (E-231)[1490], 9 mars 1984; & JP - A - 58 207 684 (NIPPON DENSHIN DENWA KOSHA) 03-12-1983 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989009425A2 (fr) * 1988-03-24 1989-10-05 Martin Marietta Corporation Dispositif a vallee quantique electro-optique
WO1989009425A3 (fr) * 1988-03-24 1989-11-16 Martin Marietta Corp Dispositif a vallee quantique electro-optique
US5047822A (en) * 1988-03-24 1991-09-10 Martin Marietta Corporation Electro-optic quantum well device
EP0506049A2 (fr) * 1991-03-27 1992-09-30 Fujitsu Limited Dispositif optique non-linéaire à semi-conducteur avec un rapport signal/bruit amélioré
EP0506049A3 (en) * 1991-03-27 1993-02-24 Fujitsu Limited Non-linear semiconductor optical device having an improved signal-to-noise ratio
US5225692A (en) * 1991-03-27 1993-07-06 Fujitsu Limited Non-linear quantum semiconductor optical device having a signal-to-noise ratio

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Publication number Publication date
FR2589630B1 (fr) 1988-06-17
US4720309A (en) 1988-01-19

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