JP2000193461A - Gyro and semiconductor device - Google Patents

Gyro and semiconductor device

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JP2000193461A
JP2000193461A JP11295311A JP29531199A JP2000193461A JP 2000193461 A JP2000193461 A JP 2000193461A JP 11295311 A JP11295311 A JP 11295311A JP 29531199 A JP29531199 A JP 29531199A JP 2000193461 A JP2000193461 A JP 2000193461A
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JP
Japan
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ring resonator
resonator type
laser diodes
laser diode
gyro
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JP11295311A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Nitta
淳 新田
Takaaki Numai
貴陽 沼居
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow detecting a different voltage change for the same angular speed using each laser diode by providing a plurality of ring resonator type laser diodes with different sensitivity on a single substrate or in a single case. SOLUTION: Related to a ring resonator laser diode, the light is confined in an active layer and circulates while repeating total reflections on a wall surface, with a wavelength meeting a phase condition after a single circulation while within a gain band of the active layer oscillating under current injection. The fluctuation in voltage change detected by the same rotational motion differs for respective first, second, and third ring resonator type laser diodes 2, 3, and 4. In theory, any change in angular speed is detected with a single diode. However, the frequency component of voltage change is actually detected, so there exist an upper and lower limits for a detected angular speed depending on a circuit performance. Since a different frequency change is caused with a different diode diameter A1 even in the same rotational motion, a wide angular speed range is coped with by using diodes of a plurality of diameters.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロに関す
る。より詳細には、角速度の検出範囲が広いジャイロに
関する。更にまた、本発明は、リング共振器型レーザー
ダイオードを有する半導体装置に関する。
[0001] The present invention relates to a gyro. More specifically, the present invention relates to a gyro having a wide angular velocity detection range. Furthermore, the present invention relates to a semiconductor device having a ring resonator type laser diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、移動する物体の角速度を検出する
ために用いるジャイロとしては、回転子や振動子をもつ
機械的なジャイロや、光ジャイロが知られている。特
に、光ジャイロは瞬間起動が可能でダイナミックレンジ
が広いため、ジャイロ技術分野に革新をもたらしつつあ
る。光ジャイロには、リング共振器型レーザージャイ
ロ、光ファイバージャイロ、受動型のリング共振器型ジ
ャイロなどがある。このうち、最も早く開発に着手され
たのが、ガスレーザーを用いたリング共振型レーザージ
ャイロであり、既に航空機用途などで実用化されてい
る。最近では、小型で高精度なリング共振型レーザージ
ャイロも提案されており、その一例としては特開平5−
288556号公報に開示されたものが挙げられる。こ
のような光ジャイロでは、半導体リング共振器型レーザ
を1つの基板の上に形成し、リング導波路から出力させ
た右回りと左回りの光をリング共振器の外側で1つの光
検出器で検出し、そのビート信号を検出することにより
角速度を検出していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a gyro used for detecting an angular velocity of a moving object, a mechanical gyro having a rotor and a vibrator and an optical gyro are known. In particular, the optical gyro is capable of instantaneous activation and has a wide dynamic range, and is thus bringing about innovation in the gyro technical field. The optical gyro includes a ring resonator type laser gyro, an optical fiber gyro, and a passive type ring resonator type gyro. Of these, the ring resonance type laser gyro using a gas laser was first developed, and has already been put to practical use in aircraft applications and the like. Recently, a compact and high-precision ring-resonant laser gyro has also been proposed.
No. 288556 is disclosed. In such an optical gyro, a semiconductor ring resonator type laser is formed on one substrate, and clockwise and counterclockwise lights output from the ring waveguide are detected by a single photodetector outside the ring resonator. Angular velocity is detected by detecting the beat signal.

【0003】図15は、特開平5−288556号公報
にあるリング共振器型レーザージャイロを、上から見た
平面図である。110は半導体基板、111は利得導波
路、112は反射面、113、114は出力面、11
8、119は出力面113、114から出力した光、1
17は光検出器、122は電極である。図15のジャイ
ロの場合、電流を注入することにより、反射面112を
有した利得導波路111中でレーザ発振光が生じ、角速
度に応じて、右回りと左回りの光の波長が異なり、光検
出器117上で2つの出力光118、119(それぞ
れ、右回りと左回りの光に対応)が干渉して、角速度が
電極123から電圧変化として出力される。
FIG. 15 is a plan view of a ring resonator type laser gyro disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-288556 as viewed from above. 110 is a semiconductor substrate, 111 is a gain waveguide, 112 is a reflection surface, 113 and 114 are output surfaces, 11
Reference numerals 8 and 119 denote lights output from the output surfaces 113 and 114, 1
17 is a photodetector, 122 is an electrode. In the case of the gyro shown in FIG. 15, by injecting a current, laser oscillation light is generated in the gain waveguide 111 having the reflection surface 112, and the clockwise and counterclockwise light wavelengths differ depending on the angular velocity. Two output lights 118 and 119 (corresponding to clockwise and counterclockwise light, respectively) interfere on the detector 117, and the angular velocity is output from the electrode 123 as a voltage change.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、リング導波路内を進行する右回りの光と左回
りの光を取り出して、光検出器上で干渉させビート信号
を検出していたので、素子サイズが大きくなってしま
う。更に、より検出感度の高い、あるいは角速度の検出
範囲の広いジャイロが求められていた。
However, in the above-mentioned conventional example, the clock signal and the counterclockwise light traveling in the ring waveguide are extracted and interfered on the photodetector to detect the beat signal. Therefore, the element size becomes large. Further, there has been a demand for a gyro having higher detection sensitivity or a wider detection range of angular velocity.

【0005】本発明は、角速度の検出範囲が広いジャイ
ロを提供することを目的とする。また、本発明は、角速
度検出の信頼性の高く、小型化の可能なジャイロを提供
することを目的とする。
[0005] An object of the present invention is to provide a gyro having a wide angular velocity detection range. Another object of the present invention is to provide a gyro that can detect angular velocity with high reliability and can be downsized.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係るジャイロ
は、リング共振器型レーザーダイオードを有し、回転に
伴い生じるビート信号を検出するジャイロであって、該
レーザーダイオードが同一の基板上に複数個設けられて
いることを特徴とする。
A gyro according to the present invention is a gyro having a ring resonator type laser diode and detecting a beat signal generated by rotation, wherein a plurality of the laser diodes are provided on the same substrate. It is characterized by being provided.

【0007】更に、該レーザーダイオードを構成する活
性層同士がそれぞれ分離して配置されていることを特徴
とする。
Further, the present invention is characterized in that the active layers constituting the laser diode are arranged separately from each other.

【0008】更にまた、本発明は該複数個のレーザーダ
イオードの大きさあるいは、該レーザーを構成する活性
層の種類が、2種以上であることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the size of the plurality of laser diodes or the type of the active layer constituting the laser is two or more.

【0009】本発明に係るジャイロは、該複数個のレー
ザーダイオードが、互いに同一基板の同一面上に形成さ
れていることを特徴とする。
The gyro according to the present invention is characterized in that the plurality of laser diodes are formed on the same surface of the same substrate.

【0010】また、本発明は、ビート信号を該レーザー
ダイオードにかかる電圧、又は該レーザーダイオードを
流れる電流又はインピーダンスの変化として検出するこ
とを特徴とする。より具体的には、それぞれの周波数変
化として検出することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that a beat signal is detected as a voltage applied to the laser diode, or a change in current or impedance flowing through the laser diode. More specifically, it is characterized in that each frequency change is detected.

【0011】本発明に係る半導体装置は、定電流駆動さ
せた際に、印加された角速度の大きさに伴い、所定の端
子間に電圧変化が生じるリング共振器型レーザーダイオ
ードを、一つの筐体内に、複数個設けたことを特徴とす
る。
In the semiconductor device according to the present invention, when driven at a constant current, a ring resonator type laser diode in which a voltage changes between predetermined terminals according to the magnitude of the applied angular velocity is provided in one housing. And a plurality thereof.

【0012】また、本発明に係る半導体装置は、定電圧
駆動させた際に、印加された角速度の大きさに伴い、駆
動電流の変化が生じるリング共振器型レーザーダイオー
ドを、一つの筐体内に、複数個設けたことを特徴とす
る。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, when driven at a constant voltage, a ring resonator type laser diode in which a drive current changes in accordance with the magnitude of the applied angular velocity is provided in one housing. , Provided in plurality.

【0013】また、本発明に係る半導体装置は、定電流
駆動させた際に、印加された角速度の大きさに伴い、電
圧変化が生じるリング共振器型レーザーダイオードを、
一つの基板上に、複数個設けていることを特徴とする半
導体装置。
Further, the semiconductor device according to the present invention includes a ring resonator type laser diode which generates a voltage change according to the magnitude of the applied angular velocity when driven at a constant current.
A semiconductor device, wherein a plurality of semiconductor devices are provided over one substrate.

【0014】また、本発明に係る半導体装置は、定電圧
駆動させた際に、印加された角速度の大きさに伴い、駆
動電流の変化が生じるリング共振器型レーザーダイオー
ドを、一つの基板に、複数個設けていることを特徴とす
る。
Further, the semiconductor device according to the present invention includes a ring resonator type laser diode in which a driving current changes in accordance with the magnitude of the applied angular velocity when driven at a constant voltage, on one substrate. It is characterized in that a plurality are provided.

【0015】本発明のように、リング共振器型レーザー
ダイオードが、一つの基板上に、複数個設けられている
ジャイロにおいては、それぞれのレーザダイオードの角
速度検出感度を異なるものとすることができるので、従
来より角速度の検出範囲が広いジャイロが得られる。
In a gyro in which a plurality of ring resonator type laser diodes are provided on one substrate as in the present invention, the angular velocity detection sensitivity of each laser diode can be different. A gyro having a wider angular velocity detection range than before can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下では、本発明に係るジャイロ
の構成及びその作用について、図面を参照して説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration and operation of a gyro according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
るジャイロを構成する素子の一例を示す斜視図であり、
リング共振器型レーザーダイオードを、一つの基板上
に、複数個設けた場合を示す。図1において、1は半導
体基板であり、2、3、4は、半導体基板1の表面側に
形成された径(図中に半径aiを示した)が異なる第
1、第2、第3リング共振器型レーザーダイオードであ
る。第1リング共振器型レーザーダイオード2、第2リ
ング共振器型レーザーダイオード3、第3リング共振器
型レーザーダイオード4は異なる径を有しており、ここ
では、各ダイオードの半径をa1、a2、a3と記した。
16は、半導体基板1の裏面側に設けた第1電極であ
る。もちろん、a1,a2,a3に示す半径は、すべて同
一であっても、2種以上の値が混在していてもよい。ま
た、図1では、3つのレーザーダイオードを示している
が、2つであっても4つ以上の複数であってもよい。
(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing an example of an element constituting a gyro according to the present invention.
A case where a plurality of ring resonator type laser diodes are provided on one substrate is shown. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, and reference numerals 2, 3, and 4 denote first, second, and third diameters formed on the front surface side of the semiconductor substrate 1 (the radius a i is shown in the drawing). This is a ring resonator type laser diode. The first ring resonator type laser diode 2, the second ring resonator type laser diode 3, and the third ring resonator type laser diode 4 have different diameters. Here, the radii of the respective diodes are a 1 , a It noted a 2, a 3.
Reference numeral 16 denotes a first electrode provided on the back surface side of the semiconductor substrate 1. Of course, the radii indicated by a 1 , a 2 , and a 3 may be the same, or two or more values may be mixed. FIG. 1 shows three laser diodes, but two or four or more laser diodes may be used.

【0018】図2は、図1に示したリング共振器型レー
ザーダイオードの層構成の一例を説明する模式的な断面
図である。図1のリング共振器型レーザーダイオード
2、3、4は、それぞれ、同じ層構成で形成した場合を
示している。つまり、図2に示した構成が、第1、第
2、第3リング共振器型レーザーダイオードの構成とな
っている。図2において、1は半導体基板、12は半導
体基板1の表面上に形成されているバッファ層(兼クラ
ッド層)、13は活性層、14は第1クラッド層、15
はキャップ層、16は半導体基板1の裏面上に形成され
た第1電極、17はキャップ層15上に形成された第2
電極である。
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining an example of the layer configuration of the ring resonator type laser diode shown in FIG. Each of the ring resonator type laser diodes 2, 3, and 4 in FIG. 1 shows a case where they are formed in the same layer configuration. That is, the configuration shown in FIG. 2 is the configuration of the first, second, and third ring resonator type laser diodes. In FIG. 2, 1 is a semiconductor substrate, 12 is a buffer layer (also serving as a cladding layer) formed on the surface of the semiconductor substrate 1, 13 is an active layer, 14 is a first cladding layer, 15
Is a cap layer, 16 is a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate 1, and 17 is a second electrode formed on the cap layer 15.
Electrodes.

【0019】なお、図1に示すように、同一基板上に複
数個のレーザーダイオードを形成すれば、作製プロセス
も簡略化することができる。
If a plurality of laser diodes are formed on the same substrate as shown in FIG. 1, the manufacturing process can be simplified.

【0020】とくに、本実施形態例においては、同一基
板の同一面上に、レーザーダイオードを形成しているの
でより簡略化されたプロセスの構築が可能である。
In particular, in this embodiment, since a laser diode is formed on the same surface of the same substrate, a more simplified process can be constructed.

【0021】図3は、図1に示す素子を用いたジャイロ
の一例を示す斜視図である。上記のような工程により形
成した素子を使用するには、電流を注入あるいは、電圧
を印加しなければならないので、例えば図3に示した構
成が必要となる。以下、定電流駆動する場合を中心に説
明する。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a gyro using the element shown in FIG. In order to use an element formed by the above-described steps, a current must be injected or a voltage must be applied, and thus, for example, the configuration shown in FIG. 3 is required. Hereinafter, description will be made focusing on the case of constant current driving.

【0022】図3において、20はレーザーを実装する
台であるステムを、21はステムに接続された共通電
極、24は図1に示したリング共振器型レーザーダイオ
ード、23はリング共振器型レーザーダイオード24の
各素子に対応した電極、22は電極23とリング共振器
型レーザーダイオード24を接続するワイヤーである。
In FIG. 3, reference numeral 20 denotes a stem on which a laser is mounted, 21 denotes a common electrode connected to the stem, 24 denotes a ring resonator type laser diode shown in FIG. 1, and 23 denotes a ring resonator type laser. An electrode 22 corresponding to each element of the diode 24, and a wire 22 connecting the electrode 23 and the ring resonator type laser diode 24.

【0023】基板側を共通電極として、ステム21に半
田により接着し、キャップ層側の電極から、電極23に
ワイヤー22で接続した。図3のように素子に電流を流
せるように接続し、電流注入を行いながら、各リング共
振器型レーザーダイオードの第1電極16と第2電極1
7間の端子電圧の変化を検出する。また、電流の注入と
電圧の検出を同じ電極で行うため、図4に示したコンデ
ンサとインダクタンスから構成される回路を用いた。も
ちろん、電圧の検出が可能であれば、当該回路構成に限
定されるものではない。図4では、素子ヘの電気的な接
続だけを示し、図3に示したステム20、ワイヤー22
などは省略してある。このような構成にすることによ
り、インダクタンスを通して電流を注入し、コンデンサ
を介して第1電極16と第2電極17間の電圧の変化を
検出することができる。
The substrate side was used as a common electrode and bonded to the stem 21 by soldering, and the electrode on the cap layer side was connected to the electrode 23 by a wire 22. As shown in FIG. 3, the first electrode 16 and the second electrode 1 of each ring resonator type laser diode are connected while allowing current to flow through the element and performing current injection.
The change of the terminal voltage between 7 is detected. In addition, in order to perform current injection and voltage detection with the same electrode, the circuit shown in FIG. 4 including a capacitor and an inductance was used. Of course, the circuit configuration is not limited as long as the voltage can be detected. FIG. 4 shows only the electrical connection to the element, and the stem 20 and the wire 22 shown in FIG.
Etc. are omitted. With such a configuration, a current can be injected through the inductance, and a change in voltage between the first electrode 16 and the second electrode 17 can be detected via the capacitor.

【0024】また、上記構成において、リング共振器型
レーザーダイオードに電流注入を行いながら電圧変化を
検出する手段を備えることにより、該電圧変化を検出す
る手段は、電圧変化をモニタする端子を提供できるの
で、該モニタ端子に信号の処理回路を容易に接続するこ
とが可能となる。もちろんこの電圧変化を検出する手段
は、複数個設けたリング共振器型レーザーダイオード
に、個別に接続しても構わない。
Further, in the above-mentioned configuration, by providing a means for detecting a voltage change while injecting current into the ring resonator type laser diode, the means for detecting the voltage change can provide a terminal for monitoring the voltage change. Therefore, it is possible to easily connect a signal processing circuit to the monitor terminal. Of course, the means for detecting the voltage change may be individually connected to a plurality of ring resonator type laser diodes.

【0025】以下では、実際の動作について説明する。Hereinafter, the actual operation will be described.

【0026】リング共振器型レーザーダイオードでは、
光は活性層13内に閉じ込められ壁面(本実施形態で
は、円柱の側面)で全反射を繰り返しながら周回し、一
周したときの位相条件が合う波長で、かつ、活性層の利
得バンド内にある波長(活性層に電流を注入した時に、
増幅を示す波長範囲)が、電流注入により発振に至る。
該レーザーダイオードにおいては、互いに逆回りの周回
状に光が伝搬している。すなわち光は活性層13(円盤
状)の中を右回りと左回りの方向で周回している。pn
接合に水平な面内での回転運動(角速度Ωrad/s)
が加わると、左回りの光と右回りの光が感じる光路長が
変化し、それに応じて、左回りと右回りの光の波長(周
波数)が変化する。具体的には、右回りの回転運動をう
けると、右回りの光の波長は長くなり、一方左回りの光
の波長は短くなる。
In a ring resonator type laser diode,
The light is confined in the active layer 13 and circulates while repeating total reflection on the wall surface (in the present embodiment, the side surface of the cylinder). Wavelength (when current is injected into the active layer,
(Wavelength range indicating amplification) leads to oscillation by current injection.
In the laser diode, light propagates in a counterclockwise circuit. That is, the light circulates clockwise and counterclockwise in the active layer 13 (disk shape). pn
Rotational motion (angular velocity Ωrad / s) in the plane horizontal to the joint
Is added, the optical path length sensed by left-handed light and right-handed light changes, and the wavelength (frequency) of left-handed and right-handed light changes accordingly. Specifically, when subjected to clockwise rotation, the wavelength of clockwise light becomes longer, while the wavelength of counterclockwise light becomes shorter.

【0027】すなわち、本実施形態のリング共振器型レ
ーザーダイオード1つ1つでは、角速度Ω(rad/
s)に応じて、各デバイスの第1電極16と第2電極1
7間に表れる電圧が次式で表されるビート周波数(Δ
ω)で変動する。
That is, in each of the ring resonator type laser diodes of the present embodiment, the angular velocity Ω (rad /
s), the first electrode 16 and the second electrode 1 of each device
7 is a beat frequency (Δ
ω).

【0028】Δωi=(2πai/λi)Ω ここで、i=1、2、3である。電圧変化を検出する場
合には、電流は定電流注入動作とし、角速度Ωが0の時
に電圧変化が検出されないようにした。3つのリング共
振器型レーザーダイオードがあり、それぞれの径ai
異なる場合、発振波長も異なったものになる。なお、上
式では、波長をλiと表現した。
Δω i = (2πa i / λ i ) Ω Here, i = 1, 2, and 3. When detecting a voltage change, the current was set to a constant current injection operation, and no voltage change was detected when the angular velocity Ω was 0. If there are three ring resonator type laser diodes and their diameters ai are different, the oscillation wavelengths will also be different. It should be noted that in the above equation, the wavelength is expressed as λ i.

【0029】同じ回転運動(Ωrad/s)により検出
される電圧変化の変動は、第1、第2、第3リング共振
器型レーザーダイオード2、3、4それぞれで異なる。
The fluctuation of the voltage change detected by the same rotational movement (Ωrad / s) differs between the first, second and third ring resonator type laser diodes 2, 3 and 4.

【0030】原理的には、1つのリング共振器型レーザ
ーダイオードがあれば、どのような角速度の変化も検出
できる。
In principle, if there is one ring resonator type laser diode, any change in angular velocity can be detected.

【0031】しかしながら、実際は、電圧変化の周波数
成分を検出するので、検出回路の性能に依存して、検出
角速度には、上限と下限があることになる。上述したよ
うに、同じ回転運動であっても、リング共振器型レーザ
ーダイオードの径(ai)が異なれば、異なる周波数変
化になるので、複数の径のリング共振器型レーザーダイ
オードを用いることにより、電気回路(電圧の周波数成
分を検出する部分)の帯域幅の中で、1つのリング共振
器型レーザーダイオードで検出する時よりも、広い角速
度範囲に対応することが可能となる。
However, since the frequency component of the voltage change is actually detected, the detected angular velocity has an upper limit and a lower limit depending on the performance of the detection circuit. As described above, even if the rotational motion is the same, if the diameter (a i ) of the ring resonator type laser diode is different, the frequency changes differently. Therefore, by using a ring resonator type laser diode having a plurality of diameters, In the bandwidth of an electric circuit (a part for detecting a frequency component of a voltage), it is possible to cope with a wider angular velocity range than when detecting with a single ring resonator type laser diode.

【0032】図5は、角速度Ωとビート周波数Δωとの
関係を示すグラフであり、リング共振器型レーザーダイ
オードの径(ai)が異なる場合を示した。上式を見れ
ばわかるように、角速度Ωとビート周波数Δωは、比例
関係にある。例えば、径がa2のリング共振器型レーザ
ーダイオードのみを用いる場合、検出回路で検出可能な
周波数範囲をAとする。径a2の1つのリング共振器型
レーザーダイオードしかない場合、図5中の角速度範囲
Bだけしか検知できないことになる。これに対して、本
発明のように、複数のリング共振器型レーザーダイオー
ドを有するジャイロであると、図5中にCで示した角速
度範囲を検知することができるので、1つのリング共振
型レーザーダイオードを用いた場合より広い角速度範囲
を検出することが可能となる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angular velocity Ω and the beat frequency Δω, and shows the case where the diameter (a i ) of the ring resonator type laser diode is different. As can be seen from the above equation, the angular velocity Ω and the beat frequency Δω are in a proportional relationship. For example, when only a ring resonator type laser diode having a diameter of a 2 is used, the frequency range that can be detected by the detection circuit is A. If there is only one ring resonator type laser diode having a diameter a 2 , only the angular velocity range B in FIG. 5 can be detected. In contrast, a gyro having a plurality of ring resonator type laser diodes as in the present invention can detect the angular velocity range indicated by C in FIG. A wider angular velocity range can be detected than when a diode is used.

【0033】このように、角速度の変化に対するビート
周波数の変化の割合(すなわち図5にいう傾き)の異な
る複数個のレーザーダイオードでジャイロを構成するこ
とが望ましい。そして、その傾きの異なるレーザーダイ
オードは、それぞれの大きさを変えることにより実現さ
れる。ここでいう大きさとは、例えばレーザーダイオー
ドの径のことである。
As described above, it is desirable that the gyro is constituted by a plurality of laser diodes having different ratios of the change of the beat frequency to the change of the angular velocity (ie, the inclination shown in FIG. 5). The laser diodes having different inclinations are realized by changing their sizes. The size here refers to, for example, the diameter of a laser diode.

【0034】また、径が同じリング共振器型レーザーダ
イオードが複数ある場合には、それぞれのレーザーダイ
オードから検出される角速度を平均化するなどして角速
度検出の信頼性を高めることも好ましいものである。
When there are a plurality of ring resonator type laser diodes having the same diameter, it is preferable to improve the reliability of angular velocity detection by averaging the angular velocities detected from the respective laser diodes. .

【0035】もっとも、径が同一であっても活性層の種
類を異ならせ、発振周波数を変えることで、径の異なる
レーザーダイオードを配置したときと同様に広いレンジ
で角速度検出が可能になる。
However, even if the diameter is the same, the type of the active layer is made different and the oscillation frequency is changed, so that the angular velocity can be detected in a wide range as in the case where the laser diodes having different diameters are arranged.

【0036】さらに、複数個設けたリング共振器型レー
ザーダイオードを構成する活性層の構成を互いに異なら
せ、互いに異なる発振波長を有する形態と、互いに同じ
発振波長を有する形態とを、所望の設定に併せて適宜作
製することができる。
Further, the configurations of the active layers constituting the plurality of ring resonator type laser diodes are made different from each other, and a configuration having different oscillation wavelengths and a configuration having the same oscillation wavelength are set to desired settings. In addition, it can be appropriately manufactured.

【0037】そして、異なる活性層を有し、個々のリン
グ共振器型レーザーダイオードを互いに異なる発振波長
とした場合には、同一基板上に、角速度の異なる検出感
度を備えたリング共振器型レーザーダイオードを形成で
きる。この場合、個々のリング共振器型レーザーダイオ
ードの径は同じ径としても構わないので、例えばダイオ
ードを構成する薄膜の堆積工程やエッチング工程等にお
ける作製条件が容易となる。
When different ring resonator type laser diodes having different active layers have different oscillation wavelengths, ring resonator type laser diodes having different detection sensitivities with different angular velocities on the same substrate. Can be formed. In this case, since the diameters of the individual ring resonator type laser diodes may be the same, manufacturing conditions in, for example, a deposition step and an etching step of a thin film constituting the diode become easy.

【0038】また、異なる活性層を有し、個々のリング
共振器型レーザーダイオードを互いに同じ発振波長とし
た場合には、複数個により角速度の検出が行えることか
ら、信頼性の高い光ジャイロが得られる。この場合、個
々のリング共振器型レーザーダイオードの径を互いに異
ならせることによって、同一基板上に、角速度の異なる
検出感度を備えたリング共振型レーザーダイオードを形
成することも可能である。
When different ring resonator type laser diodes having different active layers have the same oscillation wavelength, the angular velocities can be detected by a plurality of laser diodes, so that a highly reliable optical gyro can be obtained. Can be In this case, by making the diameters of the individual ring resonator type laser diodes different from each other, it is also possible to form ring resonance type laser diodes having detection sensitivities with different angular velocities on the same substrate.

【0039】本実施態様では、個々のリング共振器型レ
ーザーダイオードをそれぞれ定電流駆動し、該レーザー
ダイオードにかかる電圧を検出する例を示したが、定電
流の電流値は、個々の素子で同じであっても、異なって
もよい。意図的に、異なる注入電流量として、内部発振
波長を変化させ、同じ角速度(Ω)に対する電圧の周波
数変化(Δω)の割合(すなわち、比例係数)を調整す
ることも可能である。もちろん、定電流駆動ではなくそ
れぞれの素子を分離して構成し、定電圧駆動とし、リン
グレーザーダイオードに流れる電流変化によりビートを
検出することもできる。複数個のレーザーダイオードそ
れぞれを異なる電圧で駆動することも可能である。更に
また、定電圧あるいは定電流駆動し、インピーダンスメ
ーターで直接レーザーダイオードのインピーダンスの変
化を検出し、角速度を求めることもできる。
In this embodiment, each ring resonator type laser diode is driven at a constant current, and the voltage applied to the laser diode is detected. However, the current value of the constant current is the same for each element. Or may be different. It is also possible to intentionally adjust the ratio of the frequency change (Δω) of the voltage to the same angular velocity (Ω) (that is, the proportional coefficient) by changing the internal oscillation wavelength as a different injection current amount. Of course, instead of the constant current drive, each element may be separated and configured to be a constant voltage drive, and the beat may be detected by a change in current flowing through the ring laser diode. It is also possible to drive each of the plurality of laser diodes with a different voltage. Further, the angular velocity can be obtained by driving at a constant voltage or a constant current and directly detecting a change in the impedance of the laser diode with an impedance meter.

【0040】本実施形態においては、複数個のレーザー
ダイオードは、円形の形状をしたものを例に挙げ説明し
たが、三角形、四角形などの多角形、あるいは、図6に
示すように筒状の構造をもつ、導波路型のリングレーザ
ーとしてもよい。図6は上面からレーザーダイオードを
見た図である、図7は図6のリングレーザー100をA
A′での断面図を示したものである。なお、1は基板、
16及び17は電極、15はキャップ層、14及び72
はクラッド層、73及び74は光ガイド層であるが、レ
ーザーダイオードの構成はこれに限定されるものではな
い。
In the present embodiment, the plurality of laser diodes have been described as having a circular shape as an example. However, a polygon such as a triangle or a quadrangle, or a cylindrical structure as shown in FIG. And a waveguide-type ring laser having the following. FIG. 6 is a view of the laser diode as viewed from above, and FIG. 7 shows the ring laser 100 of FIG.
FIG. 3 shows a cross-sectional view at A ′. In addition, 1 is a substrate,
16 and 17 are electrodes, 15 is a cap layer, 14 and 72
Is a cladding layer, and 73 and 74 are light guide layers, but the configuration of the laser diode is not limited to this.

【0041】なお、図6、7においてはレーザーダイオ
ードを1つしか図示していないが、実際には複数個すな
わち2以上のレーザーダイオードでジャイロを構成する
ことにより、角速度検出範囲を広げ、感度を向上させ
る。
Although only one laser diode is shown in FIGS. 6 and 7, actually, a gyro is constituted by a plurality of laser diodes, that is, two or more laser diodes, so that the angular velocity detection range can be expanded and the sensitivity can be increased. Improve.

【0042】具体的なリング共振器型レーザーダイオー
ドの構成の一例を示す。
An example of a specific configuration of a ring resonator type laser diode is shown.

【0043】図1において、たとえば半導体基板1とし
てn型InPを、その表面にn型InPからなるバッフ
ァ層を、活性層13としてInGaAsPを、第1クラ
ッド層としてp型InPを、キャップ層15としてp型
InGaAsを用いることができる。
In FIG. 1, for example, n-type InP is used as the semiconductor substrate 1, a buffer layer made of n-type InP is provided on the surface thereof, InGaAsP is used as the active layer 13, p-type InP is used as the first cladding layer, and the cap layer 15 is used as the cap layer 15. p-type InGaAs can be used.

【0044】なお、複数個のレーザーダイオードに個別
に接続されている端子からそれぞれの端子電圧の変化を
検出してもよいし、また、複数個のレーザーダイオード
のうち1つは、定電流駆動し回転に伴う電圧変化を検出
し、別の1つは定電圧駆動し、電流変化を検出してもよ
い。もちろんインピーダンス変化を検出してもよく、3
種の変化検出手段を様々に組み合わせてもよい。
Note that changes in terminal voltages may be detected from terminals individually connected to the plurality of laser diodes, and one of the plurality of laser diodes may be driven at a constant current. A voltage change accompanying rotation may be detected, and another may be driven at a constant voltage to detect a current change. Of course, the impedance change may be detected.
Various kinds of change detection means may be combined.

【0045】なお、図1に示すように、第1、第2、第
3リング共振器型レーザーダイオード2、3、4は、レ
ーザーダイオードを構成する活性層同士が、それぞれ分
離して配置される。互いの光が結合しないように、配慮
して、間隔を空けて配置することが好ましい。この場
合、エバネッセント光の影響を避けるため、およそ5μ
m以上より好ましくは、15μm以上の間隔をとること
が望ましい。さらに、各リング共振器型レーザーダイオ
ード間に、吸収体を形成してもよい。吸収体により、リ
ング共振器型レーザーダイオードから、漏れ光などによ
る相互影響を低減させることが可能となる。なお、吸収
体として遮蔽膜を用いてもよい。
As shown in FIG. 1, the first, second, and third ring resonator type laser diodes 2, 3, and 4 have their active layers constituting the laser diodes separated from each other. . It is preferable to arrange them at intervals so as not to couple light with each other. In this case, to avoid the influence of evanescent light, approximately 5 μm
m or more, more preferably, 15 μm or more. Further, an absorber may be formed between each ring resonator type laser diode. The absorber makes it possible to reduce the mutual influence of leaked light from the ring resonator type laser diode. Note that a shielding film may be used as the absorber.

【0046】活性層13は、光ガイド層と反転分布を形
成する活性領域とからなる構成としてもよい。活性領域
は、例えば、量子井戸構造(例えば、量子井戸の数3)
とし、ここでは、井戸層に厚さ6nmのノンドープのI
nGaAsを、障壁層に厚さ15nmのInGaAsP
(バンドギャップに対応する波長1.3μm)を用いる
ことができる。
The active layer 13 may be constituted by a light guide layer and an active region forming a population inversion. The active region has, for example, a quantum well structure (for example, quantum well number 3).
Here, a 6-nm-thick non-doped I
nGaAs is formed on the barrier layer by using InGaAsP having a thickness of 15 nm.
(A wavelength of 1.3 μm corresponding to the band gap) can be used.

【0047】また、光ガイド層は、厚さ0.05μm程
のノンドープのInGaAsP(バンドギャップに対応
する波長1.15μm)を活性領域の両側に形成する。
このように、活性領域が2つの光ガイド層で挟まれた構
成をとることもできる。
In the light guide layer, non-doped InGaAsP (wavelength 1.15 μm corresponding to a band gap) having a thickness of about 0.05 μm is formed on both sides of the active region.
As described above, a configuration in which the active region is sandwiched between the two light guide layers can be adopted.

【0048】上述した層構成からなる素子は、従来の半
導体レーザーを形成するための技術、すなわち、結晶成
長技術、誘電体などの成膜技術(例えば、SiNx、S
iO2など)、半導体加工技術(フォトリソグラフィ技
術、エッチング技術など)、電極形成技術等を用いて形
成することができる。例えば、その作製手順は以下に示
す通りである。
The element having the above-described layer structure is formed by a conventional technique for forming a semiconductor laser, that is, a crystal growth technique, a film forming technique such as a dielectric material (for example, SiN x , S
iO 2 ), semiconductor processing technology (photolithography technology, etching technology, and the like), electrode formation technology, and the like. For example, the manufacturing procedure is as follows.

【0049】半導体基板上に、MOCVDやMBE等
の既存の結晶成長技術で、図2に示した層構成になるよ
うに、結晶成長を行い元ウエハを作製する。
On a semiconductor substrate, a crystal is grown by an existing crystal growth technique such as MOCVD or MBE so as to have a layer structure shown in FIG. 2 to produce an original wafer.

【0050】この元ウエハにフォトリソグラフィの技
術を用いて、エッチング用のマスクを形成する(レジス
トをマスクにしてもよいし、SiNxなどをマスクとし
てもよいし、レジストとSiNxなど、両者を併用して
もよい)。
An etching mask is formed on the original wafer by using a photolithography technique (a resist may be used as a mask, SiN x may be used as a mask, or both a resist and SiN x may be used as a mask. May be used together).

【0051】このマスクを元に、エッチング(ドライ
エッチング、または、ウェットエッチング、あるいは、
ドライエッチングとウェットエッチングの併用)を行う
ことによって、元ウエハが円柱状(もちろん、三角柱、
四角柱、六角柱などの多角形の柱状構造でもよい。)に
加工された状態の基板を得る。
Based on this mask, etching (dry etching, wet etching, or
By performing both dry etching and wet etching, the original wafer becomes cylindrical (of course, triangular prism,
A polygonal columnar structure such as a quadrangular prism or hexagonal prism may be used. ) To obtain a substrate processed.

【0052】半導体基板1側、キャップ層側に電極を
形成する。
Electrodes are formed on the semiconductor substrate 1 side and the cap layer side.

【0053】その後、熱処理による電極のアロイ処理
を行い、図2の層構成からなるリング共振器型レーザー
ダイオードを複数個有する、図1に示す素子が完成す
る。
Thereafter, the electrodes are alloyed by a heat treatment to complete the device shown in FIG. 1 having a plurality of ring resonator type laser diodes having the layer structure of FIG.

【0054】また、上記作製手順で用いる半導体基板
1は、必要に応じて研磨を行ってもよい。また、塩素ガ
スや臭素ガスを用いた反応性イオンビームエッチングを
用いることもできる。
The semiconductor substrate 1 used in the above-mentioned manufacturing procedure may be polished as required. Alternatively, reactive ion beam etching using chlorine gas or bromine gas can be used.

【0055】なお、本発明に適用可能な活性層の材料の
例としては、GaAs、InP、ZnSe、AlGaA
s、InGaAsP、InGaAlP、InGaAs
P、GaAsP、InGaAsSb、AlGaAsS
b、InAsSbP、PbSnTe、GaN、GaAl
N、InGaN、InAlGaN、GaInP、GaI
nAs、SiGe系等が挙げられる。
Examples of the material of the active layer applicable to the present invention include GaAs, InP, ZnSe, and AlGaAs.
s, InGaAsP, InGaAlP, InGaAs
P, GaAsP, InGaAsSb, AlGaAsS
b, InAsSbP, PbSnTe, GaN, GaAl
N, InGaN, InAlGaN, GaInP, GaI
Examples include nAs and SiGe.

【0056】活性層とクラッド層の組み合わせとして
は、例えば、PbSnTe(活性層)/PbSeTe
(クラッド層)、PbSnSeTe(活性層)/PbS
eTe(クラッド層)、PbEuSeTe(活性層)/
PbEuSeTe、PbEuSeTe(活性層)/Pb
Te(クラッド層)、InGaAsSb(活性層)/G
aSb(クラッド層)、AlInAsSb(活性層)/
GaSb(クラッド層)、InGaAsP(活性層)/
InP(クラッド層)、AlGaAs(活性層)/Al
GaAs(クラッド層)、AlGaInP(活性層)/
AlGaInP(クラッド層)等を用いることができ
る。
As a combination of the active layer and the cladding layer, for example, PbSnTe (active layer) / PbSeTe
(Cladding layer), PbSnSeTe (active layer) / PbS
eTe (cladding layer), PbEuSeTe (active layer) /
PbEuSeTe, PbEuSeTe (active layer) / Pb
Te (cladding layer), InGaAsSb (active layer) / G
aSb (cladding layer), AlInAsSb (active layer) /
GaSb (cladding layer), InGaAsP (active layer) /
InP (cladding layer), AlGaAs (active layer) / Al
GaAs (cladding layer), AlGaInP (active layer) /
AlGaInP (cladding layer) or the like can be used.

【0057】また、半導体レーザーの構造としては、活
性層はバルク構造に限らず、単一量子井戸構造(SQ
W)、多重量子井戸構造(MQW)などの構造を用いる
こともできる。
Further, the structure of the semiconductor laser is not limited to the active layer having a bulk structure, but may be a single quantum well structure (SQ).
W) and a multiple quantum well structure (MQW).

【0058】量子井戸型レーザーを用いる場合には、歪
量子井戸型構造をとることも好ましいものである。例え
ば、約1%の圧縮歪みを持つInGaAsP量子井戸8
層と、InGaAsPの障壁層により活性層を形成す
る。
When a quantum well laser is used, it is also preferable to adopt a strained quantum well structure. For example, an InGaAsP quantum well 8 having a compression strain of about 1%
The active layer is formed by the layer and the barrier layer of InGaAsP.

【0059】もちろんMIS構造を用いることもでき
る。
Of course, an MIS structure can also be used.

【0060】また、基板としては、所望の材料を成長さ
せることができる基板であれば良く、GaAs基板、I
nP基板、GaSb基板、InAs基板、PbTe基
板、GaN基板、ZnSe基板、ZnS基板などの化合
物半導体や、SiC基板、4H−SiC基板、6H−S
iC基板、サファイア基板、シリコン基板、SOI基板
等を用いることができる。
The substrate may be any substrate on which a desired material can be grown.
Compound semiconductors such as nP substrate, GaSb substrate, InAs substrate, PbTe substrate, GaN substrate, ZnSe substrate, ZnS substrate, SiC substrate, 4H-SiC substrate, 6H-S
An iC substrate, a sapphire substrate, a silicon substrate, an SOI substrate, or the like can be used.

【0061】半導体レーザーの活性層等の形成には、液
相エピタキシ(LPE方法)、分子線エピタキシ(MB
E法)、有機金属気相成長法(MOCVD法、MOVP
E法)、原子層成長法(ALE法)、有機金属分子線エ
ピタキシ(MOMBE)、化学ビームエピタキシ(CB
E)など用いることができる。
For forming an active layer of a semiconductor laser or the like, liquid phase epitaxy (LPE method), molecular beam epitaxy (MB
E method), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD, MOVP)
E method), atomic layer growth method (ALE method), metalorganic molecular beam epitaxy (MOMBE), chemical beam epitaxy (CB)
E) can be used.

【0062】また、アノード電極としては、Cr/A
u、Ti/Pt/Au、AuZn/Ti/Pt/Au等
を用いることができる。カソード電極としては、AuG
e/Ni/AuやAuSn/Mo/Au等を用いること
ができる。
The anode electrode was made of Cr / A
u, Ti / Pt / Au, AuZn / Ti / Pt / Au or the like can be used. AuG is used as the cathode electrode.
e / Ni / Au or AuSn / Mo / Au can be used.

【0063】レーザーダイオードを構成する組成物の材
料等に関して例示したが、所望の性能を発揮できるジャ
イロが作製できれば、これらに限定されるものではな
い。
Although the material of the composition constituting the laser diode and the like have been exemplified, the invention is not limited thereto as long as a gyro capable of exhibiting desired performance can be manufactured.

【0064】なお、レーザーダイオードの熱に対する影
響を防止するため、放熱材料(ヒートシンク)上に半導
体レーザーチップをマウントすることも好ましいもので
ある。ヒートシンク材料としては、Cu、Si、Si
C、AlN、ダイヤモンドなどを用いることができる。
もちろん、これらに限定されるものではない。また、必
要に応じて温度制御用としてペルチェ素子を用いること
もできる。
It is preferable to mount a semiconductor laser chip on a heat radiating material (heat sink) in order to prevent the laser diode from affecting the heat. Cu, Si, Si
C, AlN, diamond and the like can be used.
Of course, it is not limited to these. Further, if necessary, a Peltier element can be used for temperature control.

【0065】また、半導体レーザーが、確実に全反射面
となるように、あるいは劣化防止等のため、半導体レー
ザーの側面(光が存在している領域の側面)に、絶縁膜
(コーティング膜)を形成することも好ましいものであ
る。このコーティング材料としては、SiO2、Si
N、Al2O3、Si3N4などの絶縁膜やアモルファ
スシリコン(α−Si)等を用いることができる。
In order to ensure that the semiconductor laser becomes a total reflection surface or to prevent deterioration, an insulating film (coating film) is provided on the side surface (side surface of the region where light exists) of the semiconductor laser. The formation is also preferable. As the coating material, SiO2, Si
An insulating film such as N, Al2O3, Si3N4, amorphous silicon (α-Si), or the like can be used.

【0066】なお、本発明にかかる半導体装置と、光フ
ァイバージャイロや、振動ジャイロを組合わせて、ジャ
イロを構成することもできる。
A gyro can be formed by combining the semiconductor device according to the present invention with an optical fiber gyro or a vibrating gyro.

【0067】(第2の実施の形態)図8は、本発明に係
るジャイロを構成する素子の他の一例を示す斜視図であ
り、半径の異なるリング共振器型レーザーダイオード
を、同軸状に配置した場合を示す。図8では、リング径
の小さいものから、第1、第2、第3リング共振器型レ
ーザーダイオードとし、それぞれに31、32、33と
番号をつけた。
(Second Embodiment) FIG. 8 is a perspective view showing another example of an element constituting a gyro according to the present invention, in which ring resonator type laser diodes having different radii are arranged coaxially. The following shows the case. In FIG. 8, the first, second, and third ring resonator type laser diodes are designated as 31, 32, and 33, respectively, from the smallest ring diameter.

【0068】図9は、図8に示した同軸状に配置した複
数個のリング共振器型レーザーダイオード30の層構成
の一例を説明する模式的な断面図である。基本的な構造
は、第1の実施の形態(図2)と同じである。すなわ
ち、図9において、1は半導体基板、12は半導体基板
1の表面上に形成したバッファ層(兼クラッド層)、1
3は活性層、14は第1クラッド層、15はキャップ
層、16は半導体基板1の裏面上に形成された第1電
極、17はキャップ層15上に形成された第2電極であ
る。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the layer configuration of a plurality of ring resonator type laser diodes 30 arranged coaxially as shown in FIG. The basic structure is the same as in the first embodiment (FIG. 2). That is, in FIG. 9, 1 is a semiconductor substrate, 12 is a buffer layer (also serving as a cladding layer) formed on the surface of the semiconductor substrate 1, 1.
Reference numeral 3 denotes an active layer, 14 denotes a first cladding layer, 15 denotes a cap layer, 16 denotes a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate 1, and 17 denotes a second electrode formed on the cap layer 15.

【0069】図9に示すように、第1、第2、第3リン
グ共振器型レーザーダイオード31、32、33は、互
いの光が結合しないように、間隔をあけることが望まし
い。具体的には、5μm以上、好ましくは15μm以上
である。
As shown in FIG. 9, it is desirable that the first, second, and third ring resonator type laser diodes 31, 32, and 33 be spaced apart from each other so that light does not couple with each other. Specifically, it is 5 μm or more, preferably 15 μm or more.

【0070】活性層13は、光ガイド層と反転分布を形
成する活性領域からなる構成としているがもちろん、こ
れに限定されるものではない。
The active layer 13 is composed of the light guide layer and the active region forming the population inversion, but is not limited to this.

【0071】この様な構成の素子を、第1の実施の形態
と同様に電気的に接続することにより(図4の配線)、
各リング共振器型レーザーダイオードは、角速度Ω(r
ad/s)に対応した電圧の周波数変化(ビート信号Δ
ω)を検出することができる。
By electrically connecting the elements having such a configuration in the same manner as in the first embodiment (wiring in FIG. 4),
Each ring resonator type laser diode has an angular velocity Ω (r
ad / s) (the beat signal Δ
ω) can be detected.

【0072】リング共振器型レーザーダイオードの動作
に関しては、第1の実施の形態と同様なのでここでは簡
単に説明をする。
The operation of the ring resonator type laser diode is the same as that of the first embodiment, and therefore will be briefly described here.

【0073】素子自体は、第1の実施の形態に示したよ
うに、定電流駆動とし、端子間の電圧変化を検出する構
成としてある。各リング共振器型レーザーダイオード
は、定常状態では、左回りと右回りの光が独立に形成さ
れ、共に同じ発振周波数となる。素子に角速度(Ωra
d/s)が加わると、第1の実施の形態で説明したよう
に、右回りの光と左回りの光の波長がそれぞれ変化し、
端子間の電圧がそれらの発振周波数の差の周波数(Δ
ω)で変化する。この周波数を測定することにより、角
速度を知ることができる。もちろん、定電圧駆動とし、
レーザーダイオードを流れる電流変化を検出したり、あ
るいは、直接インピーダンス変化を測定してもよい。
As shown in the first embodiment, the element itself is driven at a constant current and detects a change in voltage between terminals. In each ring resonator type laser diode, in the steady state, left-handed and right-handed light are independently formed, and both have the same oscillation frequency. Angular velocity (Ωra
d / s), the wavelength of clockwise light and the wavelength of counterclockwise light change as described in the first embodiment, respectively.
The voltage between the terminals is equal to the frequency (Δ
ω). By measuring this frequency, the angular velocity can be known. Of course, constant voltage drive,
A change in current flowing through the laser diode may be detected, or a change in impedance may be directly measured.

【0074】本形態(図8及び図9)の構成とした場合
は、第1の実施の形態に記載した特徴(検出する電気回
路との組み合わせによって検出できる角速度範囲が広が
る)に加えて、より一層の素子の小型化が図れる。
In the case of the configuration of the present embodiment (FIGS. 8 and 9), in addition to the features described in the first embodiment (the range of angular velocity that can be detected is widened by the combination with the electric circuit to be detected), furthermore, Further downsizing of the element can be achieved.

【0075】図9において、例えば、1はn型InP基
板、12はn型InPからなるバッファ層、14はp型
InPからなる第1クラッド層、15はp型InGaA
sからなるキャップ層で形成することができる。
In FIG. 9, for example, 1 is an n-type InP substrate, 12 is a buffer layer made of n-type InP, 14 is a first cladding layer made of p-type InP, and 15 is p-type InGaAs.
s can be formed with a cap layer.

【0076】なお、活性領域は、例えば、量子井戸構造
(量子井戸数3)とし、井戸層に厚さ6nmのノンドー
プのInGaAsを、障壁層に厚さ15nmのInGa
AsP(バンドギャップに対応する波長1.3μm)を
用いることもできる。光ガイド層は、厚さ0.05μm
程のノンドープのInGaAsP(バンドギャップに対
応する波長1.15μm)を活性領域の両側に形成す
る。このように、活性領域が2つの光ガイド層で挟まれ
た構成を、活性層13としてもよい。もちろん、この活
性層の構造は、バルクとしても構わない。
The active region has, for example, a quantum well structure (the number of quantum wells is 3). The well layer is made of non-doped InGaAs with a thickness of 6 nm, and the barrier layer is made of InGa with a thickness of 15 nm.
AsP (wavelength 1.3 μm corresponding to the band gap) can also be used. The light guide layer is 0.05 μm thick
A moderately non-doped InGaAsP (wavelength 1.15 μm corresponding to the band gap) is formed on both sides of the active region. The active layer 13 may be configured such that the active region is sandwiched between the two light guide layers. Of course, the structure of this active layer may be bulk.

【0077】なお、活性層や基板等の材料に関して、あ
るいは、レーザーダイオードの形成方法、電極等に関し
ても第1の実施形態で示したものを用いることができる
ことはいうまでもない。
It goes without saying that the materials shown in the first embodiment can be used for the material of the active layer and the substrate, or for the method of forming the laser diode and the electrodes.

【0078】(第3の実施の形態)図10は、本発明に
係るジャイロを構成する素子の他の一例を示す斜視図で
あり、図8の構成(半径の異なるリング共振器型レーザ
ーダイオードを、同軸状に配置した場合)において、リ
ング共振器型レーザーダイオード間の光結合を減少させ
るための工夫を盛り込んだ点が第2の実施の形態と異な
る。すなわち、図10の構成では、半導体基板1上にリ
ング共振器型レーザーダイオードが縦に積み重ねられて
いる。
(Third Embodiment) FIG. 10 is a perspective view showing another example of the element constituting the gyro according to the present invention. The configuration shown in FIG. 8 (a ring resonator type laser diode having a different radius) is used. The second embodiment differs from the second embodiment in that an arrangement for reducing optical coupling between ring resonator type laser diodes is incorporated. That is, in the configuration shown in FIG. 10, ring resonator type laser diodes are vertically stacked on the semiconductor substrate 1.

【0079】図10において、41は第1リング共振器
型レーザーダイオード、42は第2リング共振器型レー
ザーダイオード、43は第3リング共振器型レーザーダ
イオードである。このような構成により、リング側面か
らの光の漏れが他のリング共振器型レーザーダイオード
に結合し、状態を乱すことを防止できる。
In FIG. 10, 41 is a first ring resonator type laser diode, 42 is a second ring resonator type laser diode, and 43 is a third ring resonator type laser diode. With such a configuration, it is possible to prevent light leakage from the side surface of the ring from being coupled to another ring resonator type laser diode and disturbing the state.

【0080】このような構成とするためには、各素子に
電流が注入できかつ電圧変化が検出できるような構造に
する必要がある。図11は、図10に示した同軸状で且
つ積み重ねて配置した複数個のリング共振器型レーザー
ダイオードの層構成の一例を説明する模式的な断面図で
ある。
In order to make such a configuration, it is necessary to have a structure that can inject current into each element and detect a voltage change. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a plurality of ring resonator type laser diodes arranged coaxially and stacked as shown in FIG.

【0081】図10において、各リング共振器型レーザ
ーダイオードは、第1及び第2の実施の形態とほぼ同じ
層構成としているが、これに限定されるものではない。
各素子間を電気的に分離する為に、逆バイアス層を追加
した点が異なる。
In FIG. 10, each ring resonator type laser diode has substantially the same layer configuration as the first and second embodiments, but is not limited to this.
The difference is that a reverse bias layer is added to electrically isolate each element.

【0082】基本的な構造は、第1及び第2の実施の形
態と同じとすることができる。図11において、1は半
導体基板、121はバッファ層(兼クラッド層)、13
1は活性層、141は第1クラッド層、151はキャッ
プ層、161,162,163は各リング共振器型レー
ザーダイオードの基板に相当する部位に形成された第1
電極、171,172,173は各リング共振器型レー
ザーダイオードのキャップ層151,152,153上
に形成された第2電極である。
The basic structure can be the same as in the first and second embodiments. In FIG. 11, 1 is a semiconductor substrate, 121 is a buffer layer (also serving as a cladding layer), 13
1 is an active layer, 141 is a first cladding layer, 151 is a cap layer, and 161, 162 and 163 are formed on portions corresponding to the substrates of the respective ring resonator type laser diodes.
The electrodes 171, 172, 173 are second electrodes formed on the cap layers 151, 152, 153 of each ring resonator type laser diode.

【0083】161,1,121,131,141,1
51,171で第1リング共振器型レーザーダイオード
41を構成し、162,122,132,142,15
2,172で第2リング共振器型レーザーダイオード4
2が構成され、163,133,143,153,17
3で第3リング共振器型レーザーダイオード43を構成
している。また、181、182は第1、第2逆バイア
ス層である。なお、半導体基板としてn型InP、バッ
ファ層としてn型InP、第1クラッド層としてp型I
nP、キャップ層としてp型InGaAsを用いること
ができる。もちろん、実施形態1で例示したものも用い
ることができる。
161, 1, 121, 131, 141, 1
51, 171 constitute a first ring resonator type laser diode 41, and 162, 122, 132, 142, 15
2,172, the second ring resonator type laser diode 4
163, 133, 143, 153, 17
3 constitutes a third ring resonator type laser diode 43. Reference numerals 181 and 182 denote first and second reverse bias layers. The semiconductor substrate is n-type InP, the buffer layer is n-type InP, and the first cladding layer is p-type IP.
nP and p-type InGaAs can be used as the cap layer. Of course, those exemplified in the first embodiment can also be used.

【0084】上記逆バイアス層181、182は、pn
接合より形成されており、例えば、第1リング共振器型
レーザーダイオード41のキャップ層151と第2リン
グ共振器型レーザーダイオード42のバッファ層122
との間に生じた電位差が、逆バイアス層181のpn接
合に対して、逆バイアス状態となるようにしてあり、第
1リング共振器型レーザーダイオード41のキャップ層
151と第2リング共振器型レーザーダイオード42の
バッファ層122との間に電流が流れることを防いでい
る。
The reverse bias layers 181 and 182 are made of pn
For example, the cap layer 151 of the first ring resonator type laser diode 41 and the buffer layer 122 of the second ring resonator type laser diode 42 are formed.
Between the pn junction of the reverse bias layer 181 and the cap layer 151 of the first ring resonator type laser diode 41 and the second ring resonator type. The current is prevented from flowing between the laser diode 42 and the buffer layer 122.

【0085】このように、各リング共振器型レーザーダ
イオードの間の電気的な分離は、この逆バイアス層18
1、182によって実現することができる。また、各リ
ング共振器型レーザーダイオードへ電流を注入あるい
は、電圧印加するために、n型のクラッド層とp型キャ
ップ層でワイヤーが接続できるように段差を設けてい
る。
As described above, the electrical isolation between the ring resonator type laser diodes is achieved by the reverse bias layer 18.
1, 182. Further, in order to inject a current or apply a voltage to each ring resonator type laser diode, a step is provided so that a wire can be connected between an n-type cladding layer and a p-type cap layer.

【0086】本実施形態で示したように、複数個のリン
グ共振器型レーザーダイオードを互いに同軸上に形成す
ることによって、レーザーダイオードの設置に要する基
板面積を狭くできるので素子の小型化が図れる。又、大
きな径を有するリング共振器型レーザーダイオードの消
費電力を低く抑えることも可能となる。
As shown in this embodiment, by forming a plurality of ring resonator type laser diodes coaxially with each other, the substrate area required for installing the laser diodes can be reduced, so that the size of the device can be reduced. In addition, the power consumption of the ring resonator type laser diode having a large diameter can be reduced.

【0087】(第4の実施の形態)図12は、本発明に
係るジャイロを構成する素子の他の一例を示す斜視図で
ある。一つの基板の同一面上に、複数個のリング共振器
型レーザーダイオードを設ける際に、各リング共振器型
レーザーダイオードを構成する活性層を、利得のピーク
波長(利得が一番大きい波長)が異なるように形成した
点が第1の実施の形態と異なる。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 is a perspective view showing another example of the element constituting the gyro according to the present invention. When a plurality of ring resonator type laser diodes are provided on the same surface of one substrate, an active layer constituting each ring resonator type laser diode is provided with a peak wavelength of gain (a wavelength having the largest gain). The difference from the first embodiment lies in the point that it is formed differently.

【0088】本実施形態では、図12において、各リン
グ共振器型レーザーダイオードが、同じリング径で、か
つ、内部の波長を異ならせた場合を説明する。すなわ
ち、図12において、1は半導体基板であり、52、5
3、54は、半導体基板1上に形成されたリング径(図
中に示したai、i=1、2、3)が異なる第1、第
2、第3リング共振器型レーザーダイオードを示してい
るが、本実施形態では、第1リング共振器型レーザーダ
イオード52、第2リング共振器型レーザダイオード5
3、第3リング共振器型レーザーダイオード54は、同
じリング径を有したものを用い、ここでは、半径をa1
とする。
In this embodiment, the case where each ring resonator type laser diode has the same ring diameter and a different internal wavelength will be described with reference to FIG. That is, in FIG. 12, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate;
Reference numerals 3 and 54 denote first, second, and third ring resonator type laser diodes formed on the semiconductor substrate 1 and having different ring diameters (a i , i = 1, 2, 3 shown in the figure). However, in the present embodiment, the first ring resonator type laser diode 52 and the second ring resonator type laser diode 5
3, the third ring resonator type laser diode 54 is used as having the same ring size, here, the radius a 1
And

【0089】図13は、図12に示したリング共振器型
レーザーダイオードの層構成の一例を説明する模式的な
断面図である。図12のリング共振器型レーザーダイオ
ード52、53、54は、それぞれ、活性層を除いて同
じ層構成で形成したので、図13に示した構成が第1、
第2、第3リング共振器型レーザーダイオードの構成と
なっている。図13において、1は半導体基板、12は
半導体基板1の表面上に形成したバッファ層(兼クラッ
ド層)、133iは活性層(i=1、2、3でそれぞれ
第1、第2、第3リング共振器型レーザーダイオードに
対応した活性層を表す)、14は第1クラッド層、15
はキャップ層、16は半導体基板1の裏面上に形成され
た第1電極、17はキャップ層15上に形成された第2
電極である。
FIG. 13 is a schematic sectional view for explaining an example of the layer structure of the ring resonator type laser diode shown in FIG. The ring resonator type laser diodes 52, 53, 54 of FIG. 12 are formed in the same layer configuration except for the active layer, respectively, so that the configuration shown in FIG.
The second and third ring resonator type laser diodes are configured. In FIG. 13, 1 is a semiconductor substrate, 12 is a buffer layer (also serving as a cladding layer) formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and 133i is an active layer (i = 1, 2, 3 for the first, second, and third layers, respectively). An active layer corresponding to a ring resonator type laser diode), a first cladding layer, 15
Is a cap layer, 16 is a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate 1, and 17 is a second electrode formed on the cap layer 15.
Electrodes.

【0090】図12に示すように、第1、第2、第3リ
ング共振器型レーザーダイオード52、53、54は、
互いの光が結合しないように、配慮して、間隔を空けて
配置することが望ましい。さらに、各リング共振器型レ
ーザーダイオード間に、吸収体を形成してもよい。吸収
体により、リング共振器型レーザーダイオードから、漏
れ光などによる相互影響を低減させることが可能とな
る。半導体基板としてn型InPを、バッファ層として
n型InP、第1クラッド層としてp型InP、キャッ
プ層としてp型InGaAsをたとえば用いることがで
きる。もちろん、他にも第1の実施形態で示したものを
用いることができる。
As shown in FIG. 12, first, second and third ring resonator type laser diodes 52, 53 and 54 are
It is desirable to arrange them at intervals so as not to combine light with each other. Further, an absorber may be formed between each ring resonator type laser diode. The absorber makes it possible to reduce the mutual influence of leaked light from the ring resonator type laser diode. For example, n-type InP can be used as a semiconductor substrate, n-type InP can be used as a buffer layer, p-type InP can be used as a first cladding layer, and p-type InGaAs can be used as a cap layer. Of course, other than those described in the first embodiment can be used.

【0091】活性層133iは、光ガイド層と反転分布
を形成する活性領域からなる構成とした。活性領域は、
例えば、量子井戸構造とすることができる。ここでは、
第1、第2、第3リング共振器型レーザーダイオード5
2、53、54に対応した活性層133iとして、それ
ぞれ、利得のピーク波長がλ1μm、λ2μm、λ3μm
となるような量子井戸とする。ここでλ1≠λ2、λ1
λ3である。λ1=1.55、λ2=1.4、λ3=1.3
である。また、光ガイド層は、厚さ0.05μm程のノ
ンドープのInGaAsP(バンドギャップに対応する
波長1.15μm)を活性領域の両側に形成した。すな
わち、活性領域が2つの光ガイド層で挟まれた構成を、
図11では活性層133iとして表していることにな
る。
The active layer 133i was constituted by a light guide layer and an active region forming a population inversion. The active area is
For example, a quantum well structure can be used. here,
First, second, and third ring resonator type laser diodes 5
The active layers 133i corresponding to 2, 53 and 54 have gain peak wavelengths of λ 1 μm, λ 2 μm and λ 3 μm, respectively.
Quantum wells such that Where λ 1 ≠ λ 2 , λ 1
λ 3 . λ 1 = 1.55, λ 2 = 1.4, λ 3 = 1.3
It is. The light guide layer was formed of non-doped InGaAsP (wavelength corresponding to a band gap of 1.15 μm) having a thickness of about 0.05 μm on both sides of the active region. That is, the configuration in which the active region is sandwiched between the two light guide layers,
In FIG. 11, it is represented as an active layer 133i.

【0092】この様な構成の素子を実際に使用する場合
には、第1の実施の形態において図3に示した構成と
し、図4に示した方法等を用いて電気的な接続を行う。
このような構成とすることにより、インダクタンスを通
して定電流を注入し、コンデンサを介して第1電極16
と第2電極17間の電圧の変化を検出することができ
る。動作は、第1の実施の形態で示したように、角速度
(Ω)の影響により、電圧変化を検出することにより行
うことができる。電圧の変化(Δω)は、第1の実施の
形態で説明した式に従う。この式から分かるように、同
じ角速度(Ω)に対して、リングの半径が異なっても、
波長が異なっても異なるビート周波数(Δω)を出力で
きる。すなわち、同じ径のリング共振器型レーザーダイ
オードごとに活性層133iが異なることにより、同じ
角速度(Ω)を異なる電圧の周波数変化(Δω)に対応
させることができる。
When an element having such a configuration is actually used, the configuration shown in FIG. 3 is used in the first embodiment, and electrical connection is performed using the method shown in FIG.
With this configuration, a constant current is injected through an inductance, and the first electrode 16 is connected through a capacitor.
A change in the voltage between the second electrode 17 and the second electrode 17 can be detected. The operation can be performed by detecting a voltage change under the influence of the angular velocity (Ω), as described in the first embodiment. The change in voltage (Δω) follows the equation described in the first embodiment. As can be seen from this equation, for the same angular velocity (Ω), even if the radius of the ring is different,
Even if the wavelength is different, a different beat frequency (Δω) can be output. That is, since the active layer 133i is different for each ring resonator type laser diode having the same diameter, the same angular velocity (Ω) can be made to correspond to a frequency change (Δω) of a different voltage.

【0093】この結果、リング共振器型レーザーダイオ
ードの径に制限がある場合(制限は、大きい方にも、小
さい方にもあり得る)でも、個々のリング共振器型レー
ザーダイオードの波長を調整することにより、第1の実
施の形態と同じ効果を得ることができる。
As a result, even when the diameter of the ring resonator type laser diode is limited (the limit may be larger or smaller), the wavelength of each ring resonator type laser diode is adjusted. Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0094】(第5の実施の形態)第4の実施の形態で
は、図12及び図13に示した素子構成において、同じ
リング径で内部の波長を異ならせた例を示したが、逆
に、同じ波長で異なるリング径とした複数個のリング共
振器型レーザーダイオードでジャイロを構成しても、同
様の効果が得られる。
(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment, an example was shown in which the inside wavelength was made different with the same ring diameter in the element configuration shown in FIGS. 12 and 13. The same effect can be obtained even if the gyro is constituted by a plurality of ring resonator type laser diodes having the same wavelength and different ring diameters.

【0095】この場合、リングの周回距離を大体波長の
整数倍で変化させたり、リング共振器型レーザーダイオ
ードごとに電流注入条件を変化させたり、素子の動作温
度を変化させることにより、実現できる。
In this case, it can be realized by changing the orbital distance of the ring at an integer multiple of the wavelength, changing the current injection condition for each ring resonator type laser diode, or changing the operating temperature of the element.

【0096】このような構成は、第1の実施の形態で示
した角速度(Ω)と電圧の変化(Δω)の間の比例係数
に影響する2つの変数、すなわち、波長とリング径のど
ちらかを一方だけを変化させることを意味しており、所
定の角速度(Ω)から得られる電圧変化の周波数成分
(Δω)を素子作製時に固定できる効果がある。このよ
うな制御を行わないと、波長とリング径が一度に変化し
てしまった素子を作製した場合でも、動作させるまでに
角速度(Ω)とビート周波数(Δω)の関係を知ること
ができる。
Such a configuration has two variables that affect the proportional coefficient between the angular velocity (Ω) and the change in voltage (Δω) shown in the first embodiment, that is, one of the wavelength and the ring diameter. Means that only one of them is changed, and there is an effect that the frequency component (Δω) of the voltage change obtained from the predetermined angular velocity (Ω) can be fixed at the time of manufacturing the element. If such control is not performed, the relationship between the angular velocity (Ω) and the beat frequency (Δω) can be known before the device is operated, even when an element whose wavelength and ring diameter are changed at once is manufactured.

【0097】(第6の実施の形態)図14は、本発明に
係る光ジャイロの一例を示す斜視図であり、定電流駆動
させた際に、印加された角速度の大きさに伴い、所定の
端子間に電圧変化が生じる、リング共振器型レーザーダ
イオードを、一つの筐体内に、複数個設けた場合を示
す。
(Sixth Embodiment) FIG. 14 is a perspective view showing an example of an optical gyro according to the present invention. When the optical gyro is driven at a constant current, a predetermined value is set according to the magnitude of the applied angular velocity. A case where a plurality of ring resonator type laser diodes in which a voltage change occurs between terminals is provided in one housing is shown.

【0098】図14において、20は筐体として用いた
ステム、21はステム20に接続された共通電極、6
1、62、63は、それぞれリング径の異なるリング共
振器型レーザーダイオード、23はリング共振器型レー
ザーダイオード61、62、63の各素子に対応した電
極、22は各電極23とリング共振器型レーザーダイオ
ード61、62、63とを接続するワイヤーである。
In FIG. 14, reference numeral 20 denotes a stem used as a housing, 21 denotes a common electrode connected to the stem 20, 6
1, 62 and 63 are ring resonator type laser diodes having different ring diameters, 23 is an electrode corresponding to each element of the ring resonator type laser diodes 61, 62 and 63, and 22 is each electrode 23 and the ring resonator type. These wires connect the laser diodes 61, 62, and 63.

【0099】ここで、リング径の異なるリング共振器型
レーザーダイオード61、62、63の個々の構成は、
第1の実施の形態で示したリング共振器型レーザーダイ
オードと同じ構成(図2)とすることができる。
Here, the individual configurations of the ring resonator type laser diodes 61, 62 and 63 having different ring diameters are as follows.
The same configuration (FIG. 2) as the ring resonator type laser diode shown in the first embodiment can be used.

【0100】上記構成では、各リング共振器型レーザー
ダイオード61、62、63の基板側を共通電極とし
て、ステム20に半田により個別に接着するとともに、
各リング共振型レーザーダイオード61、62、63の
キャップ層側の電極は、各ワイヤー22によって個別の
電極23に接続している。
In the above configuration, the substrate side of each of the ring resonator type laser diodes 61, 62 and 63 is used as a common electrode and individually bonded to the stem 20 by soldering.
The electrodes on the cap layer side of each of the ring resonance type laser diodes 61, 62, 63 are connected to individual electrodes 23 by respective wires 22.

【0101】図14のように素子に電流が流せるように
接続し、電流注入を行いながら、各リング共振器型レー
ザダイオードの電極間の電圧の変化を検出する。電流の
注入と電圧の検出を同じ電極で行うので、図4に示した
ようにコンデンサとインダクタンスから構成されるデバ
イスを用いることができる。
As shown in FIG. 14, the elements are connected so that a current can flow, and a change in voltage between the electrodes of each ring resonator type laser diode is detected while current is injected. Since the current injection and the voltage detection are performed by the same electrode, a device including a capacitor and an inductance as shown in FIG. 4 can be used.

【0102】動作は、第1の実施の形態と同じである。
すなわち、各リング共振器型レーザーダイオードを定電
流駆動を行い、角速度(Ω)に応じて素子内で右回りの
光と左回りの光の周波数(波長)が若干変化して、その
差周波で電圧が変化する。この電圧変化を検出すること
により、角速度の大きさを測定できる。
The operation is the same as in the first embodiment.
That is, each ring resonator type laser diode is driven by constant current, and the frequency (wavelength) of clockwise light and counterclockwise light slightly changes in the element according to the angular velocity (Ω). The voltage changes. By detecting this voltage change, the magnitude of the angular velocity can be measured.

【0103】上記構成によれば、複数個のリング共振器
型レーザーダイオードを、一つの筐体(例えばステム、
ケース等)内に、ハイブリッド実装することが可能とな
る。その際、個々のリング共振器型レーザーダイオード
が例えば異なるリング径を有する形態とすることによっ
て、角速度の異なる検出感度をもつことができるので、
従来より該検出感度の広いジャイロが得られる。
According to the above configuration, a plurality of ring resonator type laser diodes are connected to one housing (for example, a stem,
Case) can be implemented in a hybrid manner. At this time, since each ring resonator type laser diode has a different ring diameter, for example, it is possible to have different detection sensitivities of angular velocity,
A gyro having a wider detection sensitivity than before can be obtained.

【0104】前述の説明では筐体としてステムを用いた
場合を例示したが、本発明に係る筐体は、複数個のリン
グ共振器型レーザーダイオードをハイブリッド実装する
ことができればどのような形態のものでもよく、例えば
ケース等でも構わない。
In the above description, the case where the stem is used as the housing is exemplified. However, the housing according to the present invention may have any form as long as a plurality of ring resonator type laser diodes can be hybrid-mounted. However, for example, a case or the like may be used.

【0105】また、上記説明ではリング径の異なるリン
グ共振器型レーザーダイオードを用いて説明したが、前
述したように、個々のリング共振器型レーザーダイオー
ドの活性層の構成を互いに異ならせ、互いの発振波長を
同じにしても同様の効果が期待できることは言うまでも
ない。
In the above description, the ring resonator type laser diodes having different ring diameters have been described. However, as described above, the configuration of the active layer of each ring resonator type laser diode is different from each other, and It goes without saying that the same effect can be expected even if the oscillation wavelength is the same.

【0106】以上説明した5つの実施の形態では、レー
ザーダイオードを構成する材料としてInP系の材料を
用いた例を示したが、その他GaAsなど半導体レーザ
を形成できるものであれば、どのような材料でもよい。
In the above-described five embodiments, an example in which an InP-based material is used as a material for forming a laser diode has been described. However, any other material that can form a semiconductor laser such as GaAs can be used. May be.

【0107】また、第1及び第3〜5の実施の形態で
は、リング共振器型レーザダイオードの形状として円盤
型のものを示したが、もちろん第2の実施の形態に示し
たリング形状のものを適用しても構わない。さらに、周
回していれば、円内の経路でなくてもよい。
Further, in the first and third to fifth embodiments, the disk resonator type laser diode is shown as a disk-shaped laser diode, but it is needless to say that the ring-shaped laser diode shown in the second embodiment is used. May be applied. Furthermore, the route does not have to be within the circle as long as it is orbiting.

【0108】上述した実施の形態では、定電流駆動を行
い、素子に加わる角速度に応じた電圧変化を検出する場
合を示したが、本素子では、駆動時に素子に加わる角速
度によって素子インピーダンスが変化するものとして扱
える。したがって、例えば、定電圧動作を加え、電流変
化を検出することにより、角速度の変化を検出したり、
他にインピーダンスの変化を知ることができる方法でイ
ンピーダンス変化を知り、その角速度の変化を知ること
もできる。
In the above-described embodiment, the case where the constant current drive is performed to detect a voltage change according to the angular velocity applied to the element has been described. However, in the present element, the element impedance changes according to the angular velocity applied to the element during driving. Can be treated as something. Therefore, for example, by applying a constant voltage operation and detecting a change in current, a change in angular velocity can be detected,
In addition, it is possible to know the impedance change by a method capable of knowing the impedance change, and also to know the angular velocity change.

【0109】また、複数あるリング共振器型レーザダイ
オードの駆動、角速度の検知の仕方は、どれか1種類に
限らず、各々別々のものでもよい。
The method of driving the plurality of ring resonator type laser diodes and detecting the angular velocity are not limited to any one type, but may be different from each other.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の感度の異なるリング共振器型レーザーダイオード
を、一つの基板上に又は一つの筐体内に、設けたことに
より、各リング共振器型レーザダイオードを用いて、同
じ角速度に対して異なる電圧変化を検知することが可能
となるので、従来に比べて、角速度の検出範囲が広くジ
ャイロを提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By providing a plurality of ring resonator type laser diodes with different sensitivities on one substrate or in one housing, different voltage changes can be obtained for the same angular velocity using each ring resonator type laser diode. Since it is possible to detect the gyro, it is possible to provide a gyro having a wider angular velocity detection range as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るジャイロを構成する素子の一例を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an element constituting a gyro according to the present invention.

【図2】図1に示したリング共振器型レーザーダイオー
ドの層構成の一例を説明する模式的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating an example of a layer configuration of the ring resonator type laser diode shown in FIG.

【図3】図1に示す素子を用いたジャイロの一例を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a gyro using the element shown in FIG.

【図4】電流の注入と電圧の検出を同じ電極で行うため
に用いた、コンデンサとインダクタンスから構成される
回路を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit composed of a capacitor and an inductance, which is used for performing current injection and voltage detection on the same electrode.

【図5】角速度Ωとビート周波数Δωとの関係を示すグ
ラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between an angular velocity Ω and a beat frequency Δω.

【図6】本発明に係るジャイロを構成するレーザーダイ
オードの一例の上面図である。
FIG. 6 is a top view of an example of a laser diode constituting the gyro according to the present invention.

【図7】図6に示されるレーザーダイオードの断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of the laser diode shown in FIG. 6;

【図8】本発明に係るジャイロを構成する素子の他の一
例を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing another example of the element constituting the gyro according to the present invention.

【図9】図8に示した同軸状に配置した複数個のリング
共振器型レーザーダイオードの層構成の一例を説明する
模式的な断面図である。
9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a plurality of ring resonator type laser diodes arranged coaxially as shown in FIG.

【図10】本発明に係るジャイロを構成する素子の他の
一例を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing another example of the element constituting the gyro according to the present invention.

【図11】図10に示した同軸状で且つ積み重ねて配置
した複数個のリング共振器型レーザーダイオードの層構
成の一例を説明する模式的な断面図である。
11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a layer configuration of a plurality of ring resonator type laser diodes arranged coaxially and stacked as shown in FIG.

【図12】本発明に係るジャイロを構成する素子の他の
一例を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing another example of the element constituting the gyro according to the present invention.

【図13】図12に示したリング共振器型レーザーダイ
オードの層構成の一例を説明する模式的断面図である。
13 is a schematic sectional view illustrating an example of a layer configuration of the ring resonator type laser diode illustrated in FIG.

【図14】本発明に係るジャイロの他の一例を示す斜視
図であり、定電流駆動させた際に、印加された角速度の
大きさに伴い、所定の端子間に電圧変化が生じる、リン
グ共振器型レーザーダイオードを、一つの筐体内に、複
数個設けた場合を示す。
FIG. 14 is a perspective view showing another example of the gyro according to the present invention, and when a constant current drive is performed, a voltage change occurs between predetermined terminals according to the magnitude of the applied angular velocity, and ring resonance is performed. The case where a plurality of container laser diodes are provided in one housing is shown.

【図15】従来のリング共振器型レーザージャイロを、
上から見た平面図である。
FIG. 15 shows a conventional ring resonator type laser gyro;
It is the top view seen from above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 第1リング共振器型レーザーダイオード 3 第2リング共振器型レーザーダイオード 4 第3リング共振器型レーザーダイオード 12 バッファ層(兼クラッド層) 13 活性層、 14 第1クラッド層 15 キャップ層 16 第1電極 17 第2電極 20 ステム 21 共通電極 22 ワイヤー 23 電極 24 リング共振器型レーザーダイオード 31 第1リング共振器型レーザーダイオード 32 第2リング共振器型レーザーダイオード 33 第3リング共振器型レーザーダイオード 41 第1リング共振器型レーザーダイオード 42 第2リング共振器型レーザーダイオード 43 第3リング共振器型レーザーダイオード 52 第1リング共振器型レーザーダイオード 53 第2リング共振器型レーザーダイオード 54 第3リング共振器型レーザーダイオード 110 半導体基板 111 利得導波路 112 反射面 113114 光出力面 115 右回りのレーザー光 116 左周りのレーザー光 117 光検出器 118119 出力面113114から出力した光 122 電極 123 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 1st ring resonator type laser diode 3 2nd ring resonator type laser diode 4 3rd ring resonator type laser diode 12 Buffer layer (also clad layer) 13 Active layer, 14 1st clad layer 15 Cap layer Reference Signs List 16 first electrode 17 second electrode 20 stem 21 common electrode 22 wire 23 electrode 24 ring resonator type laser diode 31 first ring resonator type laser diode 32 second ring resonator type laser diode 33 third ring resonator type laser Diode 41 First ring resonator type laser diode 42 Second ring resonator type laser diode 43 Third ring resonator type laser diode 52 First ring resonator type laser diode 53 Second ring resonator type laser diode 54 Third phosphorus Light 122 electrode 123 electrode outputted from the laser beam 117 photodetector 118 119 output face 113,114 of the cavity laser diode 110 semiconductor substrate 111 gain waveguide 112 reflecting surfaces 113,114 of the light output surface 115 clockwise laser beam 116 counterclockwise

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リング共振器型レーザーダイオードを有
し、回転に伴い生じるビート信号を検出するジャイロで
あって、 該リング共振器型レーザーダイオードが同一の基板上に
複数個設けられていることを特徴とするジャイロ。
1. A gyro having a ring resonator type laser diode and detecting a beat signal generated by rotation, wherein a plurality of the ring resonator type laser diodes are provided on the same substrate. A gyro that features.
【請求項2】 該リング共振器型レーザーダイオードを
構成する活性層同士がそれぞれ分離して配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のジャイロ。
2. The gyro according to claim 1, wherein the active layers constituting the ring resonator type laser diode are arranged separately from each other.
【請求項3】 該リング共振器型レーザーダイオード
は、互いに逆回りの周回状に光が伝搬するリング共振器
型である請求項1あるいは2記載のジャイロ。
3. The gyro according to claim 1, wherein the ring resonator type laser diode is of a ring resonator type in which light propagates in a reciprocating circular shape.
【請求項4】 該ビート信号を、該レーザーダイオード
を流れる電流、該レーザーダイオードにかかる電圧、あ
るいは該レーザーダイオードのインピーダンスの変化と
して検出する請求項1あるいは2記載のジャイロ。
4. The gyro according to claim 1, wherein the beat signal is detected as a change in a current flowing through the laser diode, a voltage applied to the laser diode, or a change in impedance of the laser diode.
【請求項5】 該ビート信号は、該レーザーダイオード
に備えられた端子電圧の周波数変化、該端子を流れる電
流の周波数変化、あるいは該レーザーダイオードのイン
ピーダンスの周波数変化として検出する請求項1あるい
は2記載のジャイロ。
5. The laser device according to claim 1, wherein the beat signal is detected as a frequency change of a terminal voltage provided in the laser diode, a frequency change of a current flowing through the terminal, or a frequency change of an impedance of the laser diode. Gyro.
【請求項6】 該ジャイロは、該リング共振器型レーザ
ーダイオードを有する光ジャイロである請求項1あるい
は2記載のジャイロ。
6. The gyro according to claim 1, wherein the gyro is an optical gyro having the ring resonator type laser diode.
【請求項7】 該複数個のレーザーダイオードの大きさ
が、2種以上である請求項1あるいは2記載のジャイ
ロ。
7. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes have two or more sizes.
【請求項8】 該複数個のレーザーダイオードの大きさ
が互いに異なることを特徴とする請求項1あるいは2記
載のジャイロ。
8. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes have different sizes.
【請求項9】 該複数個のレーザーダイオードは、2種
以上の発振波長を有している請求項1あるいは2記載の
ジャイロ。
9. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes have two or more kinds of oscillation wavelengths.
【請求項10】 該複数個のレーザーダイオードが、互
いに同一基板の同一面上に形成されている請求項1ある
いは2記載のジャイロ。
10. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes are formed on the same surface of the same substrate.
【請求項11】 該複数個のレーザーダイオードが、互
いに同軸上に形成されている請求項1あるいは2記載の
ジャイロ。
11. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes are formed coaxially with each other.
【請求項12】 該検出は、該複数個のレーザーダイオ
ードに個別に接続されている端子からそれぞれの端子電
圧の周波数変化を検出する請求項1あるいは2記載のジ
ャイロ。
12. The gyro according to claim 1, wherein the detection detects a frequency change of each terminal voltage from terminals individually connected to the plurality of laser diodes.
【請求項13】 該複数個のレーザーダイオードを構成
する活性層の組成が互いに異なる請求項1あるいは2記
載のジャイロ。
13. The gyro according to claim 1, wherein the active layers constituting the plurality of laser diodes have different compositions.
【請求項14】 該複数個のレーザーダイオードを構成
する活性層の組成が互いに同一である請求項1あるいは
2記載のジャイロ。
14. The gyro according to claim 1, wherein the active layers constituting the plurality of laser diodes have the same composition.
【請求項15】 該複数個設けられているレーザーダイ
オードの発振波長が互いに異なる請求項1あるいは2記
載のジャイロ。
15. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes have different oscillation wavelengths.
【請求項16】 該複数個のレーザーダイオードを構成
する活性層の組成が異なり、かつ発振波長も互いに異な
る請求項1あるいは2記載のジャイロ。
16. A gyro according to claim 1, wherein the active layers constituting the plurality of laser diodes have different compositions and have different oscillation wavelengths.
【請求項17】 該複数個のレーザーダイオードを構成
する活性層の組成が異なり、かつ発振波長が互いに同一
である請求項1あるいは2記載のジャイロ。
17. The gyro according to claim 1, wherein the active layers constituting the plurality of laser diodes have different compositions and have the same oscillation wavelength.
【請求項18】 該レーザーダイオードのリング径が互
いに同じである請求項1あるいは2記載のジャイロ。
18. The gyro according to claim 1, wherein the laser diodes have the same ring diameter.
【請求項19】 該複数個のレーザーダイオードは、そ
れぞれ15μm以上離れて配置されている請求項1記載
のジャイロ。
19. The gyro according to claim 1, wherein the plurality of laser diodes are arranged at a distance of at least 15 μm.
【請求項20】 定電流駆動させた際に、印加された角
速度の大きさに伴い電圧変化が生じるリング共振器型レ
ーザーダイオードを、一つの筐体内に、複数個設けたこ
とを特徴とする半導体装置。
20. A semiconductor device comprising: a plurality of ring resonator type laser diodes in which a voltage change occurs in accordance with the magnitude of an applied angular velocity when driven at a constant current; apparatus.
【請求項21】 定電圧駆動させた際に、印加された角
速度の大きさに伴い駆動電流の変化が生じるリング共振
型レーザーダイオードを、一つの筐体内に、複数個設け
たことを特徴とする半導体装置。
21. A plurality of ring-resonant laser diodes in which a drive current changes in accordance with the magnitude of an applied angular velocity when driven at a constant voltage, is provided in a single housing. Semiconductor device.
【請求項22】 定電流駆動させた際に、印可された角
速度の大きさに伴い、電圧変化が生じるリング共振器型
レーザーダイオードを、一つの基板上に、複数個設けて
いることを特徴とする半導体装置。
22. A plurality of ring resonator type laser diodes, on which voltage changes according to the magnitude of the applied angular velocity when driven at a constant current, are provided on a single substrate. Semiconductor device.
【請求項23】 定電圧駆動させた際に、印加された角
速度の大きさに伴い、駆動電流の変化が生じるリング共
振器型レーザーダイオードを、一つの基板に、複数個設
けていることを特徴とする半導体装置。
23. A single substrate is provided with a plurality of ring resonator type laser diodes in which a drive current changes in accordance with the magnitude of an applied angular velocity when driven at a constant voltage. Semiconductor device.
【請求項24】 該リング共振器型レーザーダイオード
は、一つの基板の同一面上に設けられている請求項22
あるいは23記載の半導体装置。
24. The ring resonator type laser diode is provided on the same surface of one substrate.
Alternatively, the semiconductor device according to item 23.
【請求項25】 該リング共振器型レーザーダイオード
を構成する活性層同士がそれぞれ分離して配置されてい
る請求項20〜24記載の半導体装置。
25. The semiconductor device according to claim 20, wherein the active layers constituting the ring resonator type laser diode are arranged separately from each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008197058A (en) * 2007-02-15 2008-08-28 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Ring laser gyro

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