JP2002270960A - 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光モジュール - Google Patents
垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光モジュールInfo
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- JP2002270960A JP2002270960A JP2001062177A JP2001062177A JP2002270960A JP 2002270960 A JP2002270960 A JP 2002270960A JP 2001062177 A JP2001062177 A JP 2001062177A JP 2001062177 A JP2001062177 A JP 2001062177A JP 2002270960 A JP2002270960 A JP 2002270960A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 垂直共振器型発光ダイオードは、低注入電流
域での効率は高いが、電流の増大とともに効率が低下し
て、比較的低電流で光出力が飽和するため、十分な光出
力が得られない。 【解決手段】 発光領域を高い発光効率が得られるのに
適した複数の領域に分割して、それぞれ電流を分割して
注入することにより、それぞれの発光領域を効率の高い
状態で動作させてその光取り出し部１１２から光を取り
出し、全体として高い光出力の垂直共振器型発光ダイオ
ードを得る。
域での効率は高いが、電流の増大とともに効率が低下し
て、比較的低電流で光出力が飽和するため、十分な光出
力が得られない。 【解決手段】 発光領域を高い発光効率が得られるのに
適した複数の領域に分割して、それぞれ電流を分割して
注入することにより、それぞれの発光領域を効率の高い
状態で動作させてその光取り出し部１１２から光を取り
出し、全体として高い光出力の垂直共振器型発光ダイオ
ードを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の一主面と垂
直方向に光を出射する垂直共振器型発光ダイオード及び
この発光ダイオードを用いた光モジュールに関する。
直方向に光を出射する垂直共振器型発光ダイオード及び
この発光ダイオードを用いた光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型発光ダイオードは、垂直共
振器型面発光レーザと類似な構造をした発光素子で、光
出射側の反射率を低く設定することにより、レーザ発振
を抑えて動作させる発光素子であり、例えば、IEEE PHO
TONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.10, NO.12, pp.1685-
1687（１９９８年１２月発行）により開示されているも
のが知られている。
振器型面発光レーザと類似な構造をした発光素子で、光
出射側の反射率を低く設定することにより、レーザ発振
を抑えて動作させる発光素子であり、例えば、IEEE PHO
TONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.10, NO.12, pp.1685-
1687（１９９８年１２月発行）により開示されているも
のが知られている。
【０００３】垂直共振器型発光ダイオードは、通常のＬ
ＥＤと比べると、共振器構造を有するため、１）発光ス
ペクトル線幅が狭い、２）出射光の指向性が高い、３）
自然放出によるキャリア寿命が短い、４）電流−光変換
効率が高い、などの特徴がある。
ＥＤと比べると、共振器構造を有するため、１）発光ス
ペクトル線幅が狭い、２）出射光の指向性が高い、３）
自然放出によるキャリア寿命が短い、４）電流−光変換
効率が高い、などの特徴がある。
【０００４】このため、垂直共振器型発光ダイオード
は、光データリンク向けの送信光源として非常に適して
おり、特に伝送速度が数１００Ｍｂｐｓ程度において重
要な役割を果たす発光素子である。また、効率の高い発
光素子であることから表示ランプ用の光源としても期待
されている。しかしながら、図７に示すように、通常の
発光ダイオードでは電流の増大とともに直線的に光出力
が増大するのに対し、垂直共振器型発光ダイオードの電
流−光出力特性は電流の増加とも光出力が飽和する傾向
にあるのが大きな特徴である。このため、通常の発光ダ
イオードと比べると、垂直共振器型発光ダイオードで
は、低電流域においては効率が高く大きな光出力が得ら
れるが、ある程度以上の電流では逆に光出力が小さくな
ってしまうのが一般的である。したがって、従来の垂直
共振器型発光ダイオードでは、十分に大きな光出力を得
ることは難しい。
は、光データリンク向けの送信光源として非常に適して
おり、特に伝送速度が数１００Ｍｂｐｓ程度において重
要な役割を果たす発光素子である。また、効率の高い発
光素子であることから表示ランプ用の光源としても期待
されている。しかしながら、図７に示すように、通常の
発光ダイオードでは電流の増大とともに直線的に光出力
が増大するのに対し、垂直共振器型発光ダイオードの電
流−光出力特性は電流の増加とも光出力が飽和する傾向
にあるのが大きな特徴である。このため、通常の発光ダ
イオードと比べると、垂直共振器型発光ダイオードで
は、低電流域においては効率が高く大きな光出力が得ら
れるが、ある程度以上の電流では逆に光出力が小さくな
ってしまうのが一般的である。したがって、従来の垂直
共振器型発光ダイオードでは、十分に大きな光出力を得
ることは難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の垂直
共振器型発光ダイオードは、注入電流を高くすると光出
力が飽和して、十分な光出力が得られないという課題が
あった。
共振器型発光ダイオードは、注入電流を高くすると光出
力が飽和して、十分な光出力が得られないという課題が
あった。
【０００６】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、高電流でも光出力が飽和せず、十分大き
な光出力の得られる垂直共振器型発光ダイオードを提供
することを目的とする。
されたもので、高電流でも光出力が飽和せず、十分大き
な光出力の得られる垂直共振器型発光ダイオードを提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、基板と、その基板の上部
に形成された半導体発光層と、その発光層を内側に含む
基板と垂直方向の共振器を形成するための、一対の反射
鏡と、前記発光層に電流を注入するための一対の電極
と、その一対の電極から注入された電流を、前記発光層
の発光領域へ絞り込むための、電流狭窄部とを有し、前
記一対の電極から注入された電流が、前記電流狭窄部に
より、複数の領域に分割されて、複数の発光領域に注入
されるように構成されている垂直共振器型発光ダイオー
ドを提供する。
に、請求項１に係る発明では、基板と、その基板の上部
に形成された半導体発光層と、その発光層を内側に含む
基板と垂直方向の共振器を形成するための、一対の反射
鏡と、前記発光層に電流を注入するための一対の電極
と、その一対の電極から注入された電流を、前記発光層
の発光領域へ絞り込むための、電流狭窄部とを有し、前
記一対の電極から注入された電流が、前記電流狭窄部に
より、複数の領域に分割されて、複数の発光領域に注入
されるように構成されている垂直共振器型発光ダイオー
ドを提供する。
【０００８】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、発光領域が複数の領域に分割されているために、注
入された電流もそれぞれの発光領域に分割されて流れ
る。したがって、それぞれの発光領域では効率の高い状
態で動作させることが可能である。その結果、それぞれ
の発光領域からの合計できまる素子の光出力を非常に大
きくすることが可能となる。
は、発光領域が複数の領域に分割されているために、注
入された電流もそれぞれの発光領域に分割されて流れ
る。したがって、それぞれの発光領域では効率の高い状
態で動作させることが可能である。その結果、それぞれ
の発光領域からの合計できまる素子の光出力を非常に大
きくすることが可能となる。
【０００９】次に、請求項２に係る発明では、分割され
た発光領域の面積が等しいので、それぞれの発光領域に
均等に電流が分割されるので、各領域の発光強度が均等
であるとともに、全体として効率よく光出力を取り出す
ことが可能である。
た発光領域の面積が等しいので、それぞれの発光領域に
均等に電流が分割されるので、各領域の発光強度が均等
であるとともに、全体として効率よく光出力を取り出す
ことが可能である。
【００１０】また、請求項３に係る発明のように、発光
領域を直径が50μｍから100μｍの円板形状にすれば、
特に効率の高い状態で素子を動作させることが可能であ
る。
領域を直径が50μｍから100μｍの円板形状にすれば、
特に効率の高い状態で素子を動作させることが可能であ
る。
【００１１】次に、請求項４に係る発明では、前記分割
された発光領域の上部の電極、すなわち光出射側の電極
に透明性電極を用いた垂直共振器型発光ダイオードを提
供する。この構成の垂直共振器型発光ダイオードにおい
ては、分割された発光領域に均一に電流を注入できると
ともに、複数の発光領域から発光した光は、活性層上部
に設けた電極により遮蔽されることなく外部に取り出せ
るため出力をさらに大きくすることが可能である。
された発光領域の上部の電極、すなわち光出射側の電極
に透明性電極を用いた垂直共振器型発光ダイオードを提
供する。この構成の垂直共振器型発光ダイオードにおい
ては、分割された発光領域に均一に電流を注入できると
ともに、複数の発光領域から発光した光は、活性層上部
に設けた電極により遮蔽されることなく外部に取り出せ
るため出力をさらに大きくすることが可能である。
【００１２】次に、請求項５に係る発明では、前記分割
された発光領域の上部の電極、すなわち光出射部に位置
する電極に細線電極を用いた垂直共振器型発光ダイオー
ドを提供する。この構成の垂直共振器型発光ダイオード
においても、分割された発光領域に均一に電流を注入で
きるとともに、複数の発光領域から発光した光は、活性
層上部に設けた電極によりあまり遮蔽されることなく外
部に取り出せるため出力をさらに大きくすることが可能
である。
された発光領域の上部の電極、すなわち光出射部に位置
する電極に細線電極を用いた垂直共振器型発光ダイオー
ドを提供する。この構成の垂直共振器型発光ダイオード
においても、分割された発光領域に均一に電流を注入で
きるとともに、複数の発光領域から発光した光は、活性
層上部に設けた電極によりあまり遮蔽されることなく外
部に取り出せるため出力をさらに大きくすることが可能
である。
【００１３】請求項６に係る発明では、前記半導体発光
層が、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-yＡｌy)xＰ系材料の活性層を有
し、発光波長が６２０〜６９０ｎｍである垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
層が、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-yＡｌy)xＰ系材料の活性層を有
し、発光波長が６２０〜６９０ｎｍである垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
【００１４】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、プラスチック光ファイバの伝送損失が小さい赤色波
長帯で発光が得られるので、プラスチックファイバを使
った光伝送用の送信光源に適した光源を得ることが可能
である。
は、プラスチック光ファイバの伝送損失が小さい赤色波
長帯で発光が得られるので、プラスチックファイバを使
った光伝送用の送信光源に適した光源を得ることが可能
である。
【００１５】請求項７に係る発明では、本発明の垂直共
振器型発光ダイオードと、その分割された複数の発光領
域からの光を入射させる光ファイバーと有する光モジュ
ールを提供する。
振器型発光ダイオードと、その分割された複数の発光領
域からの光を入射させる光ファイバーと有する光モジュ
ールを提供する。
【００１６】本発明の垂直共振器型発光ダイオードの発
光面積は非常に大きいが、プラスチックファイバによれ
ばコア径が非常に大きな光ファイバを得ることができる
ため、すべての発光領域からの光を効率よく光ファイバ
に結合させることが可能である。
光面積は非常に大きいが、プラスチックファイバによれ
ばコア径が非常に大きな光ファイバを得ることができる
ため、すべての発光領域からの光を効率よく光ファイバ
に結合させることが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。 （第１の実施形態）本発明の第１の実施形態は、活性層
にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸構造を用いた、発光波
長が約６６０ｎｍの赤色垂直共振器型発光ダイオードで
ある。
面を用いて説明する。 （第１の実施形態）本発明の第１の実施形態は、活性層
にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸構造を用いた、発光波
長が約６６０ｎｍの赤色垂直共振器型発光ダイオードで
ある。
【００１８】図１は、本実施形態に係わる垂直共振器型
ダイオードの概略構成を示す断面図である。また、図２
は、図１により示される垂直共振器型発光ダイオードの
素子上面の概略構成を示す。尚、図２に示される一点鎖
線Ａ−Ａ'における断面が図１に相当する。
ダイオードの概略構成を示す断面図である。また、図２
は、図１により示される垂直共振器型発光ダイオードの
素子上面の概略構成を示す。尚、図２に示される一点鎖
線Ａ−Ａ'における断面が図１に相当する。
【００１９】本実施形態に係わる垂直共振器型ダイオー
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系分布反射型ミラー（以下、分布反射型ミ
ラーをＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラー
と称する。）１０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、発光ピーク波長が６５０ｎｍとなるように調整さ
れたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性層１０５、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型
ＤＢＲミラー１０３、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２
がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長される。
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系分布反射型ミラー（以下、分布反射型ミ
ラーをＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラー
と称する。）１０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、発光ピーク波長が６５０ｎｍとなるように調整さ
れたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性層１０５、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型
ＤＢＲミラー１０３、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２
がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長される。
【００２０】また、ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラーには、
光学膜厚が共振波長(６６０ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ０．９８Ｇａ０．０２ＡｓとＡｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓとを交互に積層した構造が用られる。
光学膜厚が共振波長(６６０ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ０．９８Ｇａ０．０２ＡｓとＡｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓとを交互に積層した構造が用られる。
【００２１】ｎ側ＤＢＲミラーには、Ａｌ０．９８Ｇａ
０．０２Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返され、最
終層をＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓとした構造が採用
される。一方、ｐ側ＤＢＲミラーには、Ａｌ０．９８Ｇ
ａ０．０２Ａｓから１２周期の積層が繰り返され、最終
層をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓとした構造が採用され
る。これにより、活性層の上下のＤＢＲミラーによる共
振器構造の共振波長は約６６０５ｎｍとなるように構成
される。
０．０２Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返され、最
終層をＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓとした構造が採用
される。一方、ｐ側ＤＢＲミラーには、Ａｌ０．９８Ｇ
ａ０．０２Ａｓから１２周期の積層が繰り返され、最終
層をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓとした構造が採用され
る。これにより、活性層の上下のＤＢＲミラーによる共
振器構造の共振波長は約６６０５ｎｍとなるように構成
される。
【００２２】また、発光領域となる直径７０μｍの４個
の円形領域を除いた領域には、選択的にプロトンがイオ
ン注入され高抵抗領域１１０が形成され、電流狭窄部が
設けられる。このとき、イオン注入条件は加速電圧２０
０ｋＶ、ドーズ量１×１０１５ｃｍ−２である。このよ
うな半導体層の最上層であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０２の表面に、ｐ側電極１０１が形成される。図示さ
れるように、ｐ側電極１０１においては、光を取り出す
ために、発光領域の直上に直径６５μｍの円形の開口部
が光取り出し部１１２として設けられる。図２に示すよ
うにチップ中央部に位置する４個の光取り出し部から、
発光領域で発光した光は外部に取り出される。また、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０８の下面には、裏面研磨が施され、
全面にｎ側電極１０９が形成される。
の円形領域を除いた領域には、選択的にプロトンがイオ
ン注入され高抵抗領域１１０が形成され、電流狭窄部が
設けられる。このとき、イオン注入条件は加速電圧２０
０ｋＶ、ドーズ量１×１０１５ｃｍ−２である。このよ
うな半導体層の最上層であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０２の表面に、ｐ側電極１０１が形成される。図示さ
れるように、ｐ側電極１０１においては、光を取り出す
ために、発光領域の直上に直径６５μｍの円形の開口部
が光取り出し部１１２として設けられる。図２に示すよ
うにチップ中央部に位置する４個の光取り出し部から、
発光領域で発光した光は外部に取り出される。また、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０８の下面には、裏面研磨が施され、
全面にｎ側電極１０９が形成される。
【００２３】分割した発光領域のサイズはそれぞれ同じ
になるように設定しておけば、注入した電流はそれぞれ
の発光領域に均等に流れるので、個々の発光部での光出
力もほぼ同じ大きさとなり効率よく光を取り出すことが
可能である。
になるように設定しておけば、注入した電流はそれぞれ
の発光領域に均等に流れるので、個々の発光部での光出
力もほぼ同じ大きさとなり効率よく光を取り出すことが
可能である。
【００２４】なお、本実施例では分割された個々の発光
領域の大きさを直径７０μｍとした。これは、図３に示
すように、垂直共振器型発光ダイオードの変換効率は素
子のサイズに依存し、その極大が概ね直径７０μｍ付近
に位置するためである。分割された発光領域の大きさを
直径５０〜１００μｍの間に設定しておくことで、より
効率が高く光出力の高い素子が得られる。
領域の大きさを直径７０μｍとした。これは、図３に示
すように、垂直共振器型発光ダイオードの変換効率は素
子のサイズに依存し、その極大が概ね直径７０μｍ付近
に位置するためである。分割された発光領域の大きさを
直径５０〜１００μｍの間に設定しておくことで、より
効率が高く光出力の高い素子が得られる。
【００２５】図４は、図１に示した本発明の垂直共振器
型発光ダイオードと、７０μｍの円形領域に電流を狭窄
させた従来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性
を示したものである。太い実線が本発明、細い実線が従
来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性である。
従来の素子は電流１００ｍＡ付近で光出力が飽和してし
まうが、本発明の素子では電流が２００ｍＡを超えても
光出力は飽和せず、非常に大きな光出力が得られてい
る。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態も、前記第
１の実施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重
量子井戸構造を用いた、発光波長が約６６０ｎｍの赤色
垂直共振器型発光ダイオードである。
型発光ダイオードと、７０μｍの円形領域に電流を狭窄
させた従来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性
を示したものである。太い実線が本発明、細い実線が従
来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性である。
従来の素子は電流１００ｍＡ付近で光出力が飽和してし
まうが、本発明の素子では電流が２００ｍＡを超えても
光出力は飽和せず、非常に大きな光出力が得られてい
る。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態も、前記第
１の実施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重
量子井戸構造を用いた、発光波長が約６６０ｎｍの赤色
垂直共振器型発光ダイオードである。
【００２６】図５は、本発明の第２の実施形態に係わる
の垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断面図
である。前記第１の実施形態と同様に、発光領域は４つ
の領域に均等に分割されている。本実施形態に係わる垂
直共振器型ダイオードは、前記第１の実施形態と比較す
ると、発光領域の上部に透明性の電極を配置したこと
と、ｐ側電極２０１中の開口部が大きいことが異なって
いるが、他の構成は前記第１の実施形態と同様である。
の垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断面図
である。前記第１の実施形態と同様に、発光領域は４つ
の領域に均等に分割されている。本実施形態に係わる垂
直共振器型ダイオードは、前記第１の実施形態と比較す
ると、発光領域の上部に透明性の電極を配置したこと
と、ｐ側電極２０１中の開口部が大きいことが異なって
いるが、他の構成は前記第１の実施形態と同様である。
【００２７】従って、本実施形態に係わる垂直共振器型
ダイオードにおいても、ｎ型ＧａＡｓ基板２０８の一主
面上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０７、ｎ
型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０６、ＩｎＧａＡｌＰ系
多重量子井戸活性層２０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層２０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー２０３、
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２、高抵抗領域２１０に
よる電流狭窄部が存在し、更に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０
８の研磨された下面全面には、ｎ側電極２０９が前記第
１の実施形態と同様に設けられている。また、最後に裏
面研磨の上ｎ側電極２０９が形成されるのも前記第１の
実施形態と同様である。
ダイオードにおいても、ｎ型ＧａＡｓ基板２０８の一主
面上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０７、ｎ
型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０６、ＩｎＧａＡｌＰ系
多重量子井戸活性層２０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層２０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー２０３、
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２、高抵抗領域２１０に
よる電流狭窄部が存在し、更に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０
８の研磨された下面全面には、ｎ側電極２０９が前記第
１の実施形態と同様に設けられている。また、最後に裏
面研磨の上ｎ側電極２０９が形成されるのも前記第１の
実施形態と同様である。
【００２８】本実施形態では、前記ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０２に接触して、発光波長を透過する透明性電
極２１１が設けてある。透明性電極材料としてはＩＴＯ
を用いた。電流注入はこの透明性電極を介して行われる
ため、Ａｕなどの金属材料で構成されるｐ側電極２０１
は素子の周辺部にのみ配置している。このため、発光し
た光は金属電極に遮蔽されることなく発光領域である分
割された光取り出し部２１２から外部に取り出すことが
可能となる。さらに、素子の前面に透明性電極が設けて
あることから、電流も均一に注入することも可能であ
る。したがって、本実施形態では、キャリア注入の均一
性が高いことと、光取り出し効率が高いことにより、よ
りいっそう高出力の垂直共振器型発光ダイオードを得る
ことが可能である。 （第３の実施形態）本発明の第３の実施形態は、発光領
域を複数の領域に分割した赤色垂直共振器型発光ダイオ
ードとプラスチック光ファイバとを組合せた光送信モジ
ュールである。
クト層２０２に接触して、発光波長を透過する透明性電
極２１１が設けてある。透明性電極材料としてはＩＴＯ
を用いた。電流注入はこの透明性電極を介して行われる
ため、Ａｕなどの金属材料で構成されるｐ側電極２０１
は素子の周辺部にのみ配置している。このため、発光し
た光は金属電極に遮蔽されることなく発光領域である分
割された光取り出し部２１２から外部に取り出すことが
可能となる。さらに、素子の前面に透明性電極が設けて
あることから、電流も均一に注入することも可能であ
る。したがって、本実施形態では、キャリア注入の均一
性が高いことと、光取り出し効率が高いことにより、よ
りいっそう高出力の垂直共振器型発光ダイオードを得る
ことが可能である。 （第３の実施形態）本発明の第３の実施形態は、発光領
域を複数の領域に分割した赤色垂直共振器型発光ダイオ
ードとプラスチック光ファイバとを組合せた光送信モジ
ュールである。
【００２９】図６は、本実施形態に係わる光モジュール
特に光送信モジュールの概念図である。第１および第２
の実施形態で詳述したような、サブマウント３０３上に
実装した発光領域３１２を複数の領域に分割した赤色垂
直共振器型発光ダイオード３０４を、パッケージフレー
ム３０２の中に組み込み、放射される光がプラスチック
光ファイバ３０１に結合されるように光送信モジュール
が構成さている。赤色垂直共振器型発光ダイオード３０
４のチップサイズは約４００μｍ×４００μｍとし、個
々の分割された発光領域の直径を７０μｍとした。全発
光領域の大きさは約２００μｍ×２００μｍ程度であ
る。一方、プラスチック光ファイバ３０１にはマルチス
テップ型のファイバを採用した。使用したマルチステッ
プ型プラスチック光ファイバのコア径は７００μｍであ
りクラッド径は７５０μｍである。赤色垂直共振器型発
光ダイオード３０４の全発光領域に対して、プラスチッ
ク光ファイバのコア径は十分に大きく、通常の赤色垂直
共振器型発光ダイオードを用いた場合と比べて、光結合
に大きな問題は生じない。このような構成の本実施形態
の光送信モジュールでは、通常の赤色垂直共振器型発光
ダイオードを用いた従来の光送信モジュールと比べて、
光源の光出力が増大した分だけ、伝送距離を長くするこ
とが可能である。なお、図７の概念図では、モジュール
としての基本構成要素のみを記載したが、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において、駆動用のＩＣ、レンズンな
どの光部品、モールド用樹脂等を構成要素に追加するこ
とはもちろん可能である。
特に光送信モジュールの概念図である。第１および第２
の実施形態で詳述したような、サブマウント３０３上に
実装した発光領域３１２を複数の領域に分割した赤色垂
直共振器型発光ダイオード３０４を、パッケージフレー
ム３０２の中に組み込み、放射される光がプラスチック
光ファイバ３０１に結合されるように光送信モジュール
が構成さている。赤色垂直共振器型発光ダイオード３０
４のチップサイズは約４００μｍ×４００μｍとし、個
々の分割された発光領域の直径を７０μｍとした。全発
光領域の大きさは約２００μｍ×２００μｍ程度であ
る。一方、プラスチック光ファイバ３０１にはマルチス
テップ型のファイバを採用した。使用したマルチステッ
プ型プラスチック光ファイバのコア径は７００μｍであ
りクラッド径は７５０μｍである。赤色垂直共振器型発
光ダイオード３０４の全発光領域に対して、プラスチッ
ク光ファイバのコア径は十分に大きく、通常の赤色垂直
共振器型発光ダイオードを用いた場合と比べて、光結合
に大きな問題は生じない。このような構成の本実施形態
の光送信モジュールでは、通常の赤色垂直共振器型発光
ダイオードを用いた従来の光送信モジュールと比べて、
光源の光出力が増大した分だけ、伝送距離を長くするこ
とが可能である。なお、図７の概念図では、モジュール
としての基本構成要素のみを記載したが、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において、駆動用のＩＣ、レンズンな
どの光部品、モールド用樹脂等を構成要素に追加するこ
とはもちろん可能である。
【００３０】上述の本願の実施形態においては、何れ
も、赤色の垂直共振器型発光ダイオードについて説明し
たが、赤色に限らず種々の発光波長の垂直共振器型発光
ダイオードを用いることができる。また、本発明は各実
施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
も、赤色の垂直共振器型発光ダイオードについて説明し
たが、赤色に限らず種々の発光波長の垂直共振器型発光
ダイオードを用いることができる。また、本発明は各実
施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、垂直共振器型発光ダイオードの発光領域を、複数
の領域に分割することにより、高電流注入時にもそれぞ
れの領域を効率の高い状態で動作させることが可能とな
る。これにより、垂直共振器型発光ダイオードの光出力
の飽和を抑えることが可能となり、光出力が増大する。
れば、垂直共振器型発光ダイオードの発光領域を、複数
の領域に分割することにより、高電流注入時にもそれぞ
れの領域を効率の高い状態で動作させることが可能とな
る。これにより、垂直共振器型発光ダイオードの光出力
の飽和を抑えることが可能となり、光出力が増大する。
【図１】第１の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダイ
オードの概略構成を示す断面図。
オードの概略構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダイ
オードの素子用面の概略構成図。
オードの素子用面の概略構成図。
【図３】垂直共振器型発光ダイオードの最大効率の素子
発光径依存性を示す図。
発光径依存性を示す図。
【図４】従来構造の素子と本発明を用いた素子の光出力
の比較した図。
の比較した図。
【図５】第２の実施形態に係わる垂直共振器型半導体発
光素子の概略構成を示す断面図。
光素子の概略構成を示す断面図。
【図６】第３の実施形態に係わる光取り出し溝付き赤色
垂直共振器型発光ダイオード搭載光送信モジュールの概
念図。
垂直共振器型発光ダイオード搭載光送信モジュールの概
念図。
【図７】垂直共振器型発光ダイオードと通常の発光ダイ
オードの光出力特性比較図。
オードの光出力特性比較図。
101,201…ｐ側電極 102,202…ｐ型GaAsコンタクト層 103,203…AlGaAs系ｐ型DBRミラー 104,204…ｐ型InGaAlPクラッド層 105,205…InGaAlP系ＭＱＷ活性層 106,206…ｎ型InGaAlPクラッド層 107,207…AlGaAs系ｎ型DBRミラー 108,208…ｎ型GaAs基板 109,209…ｎ側電極 110,210…高抵抗領域 112,212…光取り出し部 211…透明性電極 301…プラスチック光ファイバ 301a…コア部 301b…クラッド部 302…パッケージケース 303…サブマウント 304…発光領域を複数の領域に分割した赤色共振器型発
光ダイオード
光ダイオード
Claims (7)
- 【請求項１】 基板と、 この基板の上部に形成された半導体発光層と、 この発光層を内側に含む基板と垂直方向の共振器を形成
するための一対の反射鏡と、 前記発光層に電流を注入するための一対の電極と、 この一対の電極から注入された電流を、前記発光層の発
光領域へ絞り込むための電流狭窄部とを有し、 前記一対の電極から注入された電流が、前記電流狭窄部
により、複数の領域に分割されて、複数の発光領域に注
入されるように構成したことを特徴とする垂直共振器型
発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記複数の発光領域の面積が、それぞれ
概略等しいことを特徴とする請求項１記載の垂直共振器
型発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記分割された複数の発光領域が概略円
板状の形状であり、その直径Ｄが50μｍ≦Ｄ≦100μｍ
であることを特徴とする請求項２記載の垂直共振器型発
光ダイオード。 - 【請求項４】 前記一対の電極のうち、発光領域の上部
に位置する電極の一部が、発光波長に対して透明性の電
極よりなることを特徴とする請求項１または２記載の垂
直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項５】 前記一対の電極のうち、発光領域の上部
に位置する電極の一部が、細線上の形状をしていること
を特徴とする請求項１または２に記載の垂直共振器型発
光ダイオード。 - 【請求項６】 前記半導体発光層は、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-y
Ａｌy)xＰ系材料が用いられた活性層を有し、発光波長
が６２０〜６９０ｎｍであることを特徴とする請求項１
または２記載の垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項７】 請求項１または２記載の垂直共振器型発
光ダイオードと、前記複数の発光領域から取り出された
光を入射させる光ファイバーと有することを特徴とする
光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062177A JP2002270960A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062177A JP2002270960A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270960A true JP2002270960A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18921357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001062177A Pending JP2002270960A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270960A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289163A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Eastman Kodak Co | 有機ファイバーレーザーシステムおよび方法 |
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| JP2010080974A (ja) * | 2009-12-01 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
-
2001
- 2001-03-06 JP JP2001062177A patent/JP2002270960A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004289163A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Eastman Kodak Co | 有機ファイバーレーザーシステムおよび方法 |
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| JP4515949B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | 面型光半導体素子 |
| US7830937B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-11-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface emitting type optical semiconductor device |
| JP2010080974A (ja) * | 2009-12-01 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
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