JP2002299760A - Air vehicle and optical communication system therefor - Google Patents

Air vehicle and optical communication system therefor

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JP2002299760A
JP2002299760A JP2001096158A JP2001096158A JP2002299760A JP 2002299760 A JP2002299760 A JP 2002299760A JP 2001096158 A JP2001096158 A JP 2001096158A JP 2001096158 A JP2001096158 A JP 2001096158A JP 2002299760 A JP2002299760 A JP 2002299760A
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layer
optical communication
refractive index
optical
communication system
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JP2001096158A
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Akihiro Ito
彰浩 伊藤
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Takashi Takahashi
孝志 高橋
Naoto Jikutani
直人 軸谷
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical communication system for an air vehicle, using a light source which has superior temperature characteristics, and which stably operates at a low power. SOLUTION: The optical communication system for the air vehicle comprises a communication equipment 11 connected to communications equipment 15 via an optical fiber 19. Here, the equipment 11 is provided corresponding to an apparatus 12 and has a signal control circuit 13 and a surface-emitting semiconductor laser/photodetector (14). The equipment 15 is provided corresponding to an apparatus 16 and has a signal control circuit 17 and a surface-emitting semiconductor laser/photodetector (18). As the surface-emitting semiconductor lasers of the laser/photodetectors (14), (18), long wavelength band surface- emitting semiconductor lasers are used.

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、飛行機(航空機)
や宇宙船などの飛行体に用いられる飛行体用光通信シス
テムおよび飛行体に関する。
[0001] The present invention relates to an airplane (aircraft).
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical communication system for an air vehicle and an air vehicle used for an air vehicle such as a spacecraft and a spacecraft.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、面発光型半導体レーザは、基板の
表面から垂直方向にレーザ光を放射するので、2次元並
列集積が可能であり、更に、その出力光の広がり角が比
較的狭い(10度前後)ので、光ファイバとの結合が容
易であり、さらには、素子の検査が容易であるという特
徴を有している。そのため、特に、並列伝送型の光送信
モジュール(光インタコネクション装置)を構成するの
に適した素子として注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface-emitting type semiconductor laser emits laser light in a vertical direction from the surface of a substrate, so that two-dimensional parallel integration is possible, and the spread angle of the output light is relatively narrow ( (Approximately 10 degrees), which facilitates coupling with an optical fiber and further facilitates inspection of an element. For this reason, attention has been paid particularly to elements suitable for configuring an optical transmission module (optical interconnection device) of the parallel transmission type.

【0003】一般に、面発光型半導体レーザは、GaA
s又はGaInAsからなる活性層と、活性層の上部に
配置された上部反射鏡と、活性層の下部(基板側)に配
置された下部反射鏡とからなる光共振器をもって構成さ
れるが、端面発光型半導体レーザの場合に比較して光共
振器の長さが著しく短いため、反射鏡の反射率を極めて
高い値(99%以上)に設定することによってレーザ発
振を起こし易くする必要がある。このため、上部反射鏡
および下部反射鏡には、通常は、AlAsからなる低屈
折率材料とGaAsからなる高屈折率材料を1/4波長
の周期で交互に積層することによって形成した半導体分
布ブラッグ反射鏡(DBR)が使用されている。
In general, a surface emitting semiconductor laser is made of GaAs.
An optical resonator comprising an active layer made of s or GaInAs, an upper reflector disposed above the active layer, and a lower reflector disposed below the active layer (substrate side) is provided. Since the length of the optical resonator is extremely short as compared with the case of the light emitting semiconductor laser, it is necessary to make the laser oscillation easy by setting the reflectance of the reflecting mirror to an extremely high value (99% or more). For this reason, a semiconductor distributed Bragg formed by alternately laminating a low-refractive-index material made of AlAs and a high-refractive-index material made of GaAs at a period of 1/4 wavelength is usually used for the upper reflecting mirror and the lower reflecting mirror. A reflector (DBR) is used.

【0004】ところで、発振波長が1.1μm以上の長
波長帯レーザ、例えば発振波長が1.3μm帯や1.5
5μm帯であるような長波長帯レーザを実現するのに、
従来では、基板にInPが用いられ、活性層にInGa
AsPが用いられているが、この場合には、基板のIn
Pの格子定数が大きく、これに整合する反射鏡材料では
屈折率差が大きく取れず、従って、DBRの積層数は4
0対以上とする必要があるという問題がある。また、I
nP基板上に形成される半導体レーザは、温度によって
特性が大きく変化するというも問題もあり、そのため、
温度を一定にする装置を付加して使用する必要がある。
このような積層数と温度特性の問題から、基板にInP
が用いられ、活性層にInGaAsPが用いられる長波
長帯面発光型半導体レーザは、実用化されていない。
By the way, a long-wavelength laser having an oscillation wavelength of 1.1 μm or more, for example, an oscillation wavelength of 1.3 μm or 1.5 μm.
In order to realize a long wavelength band laser that is 5 μm band,
Conventionally, InP is used for the substrate, and InGa is used for the active layer.
AsP is used. In this case, In
The lattice constant of P is large, and a large difference in the refractive index cannot be obtained with a reflecting mirror material matching the lattice constant.
There is a problem that it is necessary to set 0 or more pairs. Also, I
The semiconductor laser formed on the nP substrate also has a problem that the characteristics greatly change depending on the temperature.
It is necessary to use a device for keeping the temperature constant.
Due to the problems of the number of layers and temperature characteristics, InP
And a long wavelength surface emitting semiconductor laser using InGaAsP for the active layer has not been put to practical use.

【0005】これに対し、特開平9−237942号に
は、基板としてGaAs基板を用い、下部半導体分布ブ
ラッグ反射鏡,上部半導体分布ブラッグ反射鏡のうち少
なくとも一方の半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層
として、GaAs基板と格子整合が取れるAlInPか
らなる半導体層を用い、高屈折率層としてGaInNA
sからなる半導体層を用い、従来よりも大きい屈折率差
を得るようにし、少ない積層数で高反射率の半導体分布
ブラッグ反射鏡を実現することを意図した面発光型半導
体レーザが示されている。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-237942 discloses that a GaAs substrate is used as a substrate, and at least one of a lower semiconductor distributed Bragg reflector and an upper semiconductor distributed Bragg reflector has a low refractive index. As a layer, a semiconductor layer made of AlInP that can be lattice-matched with a GaAs substrate is used.
A surface-emitting type semiconductor laser using a semiconductor layer made of s to obtain a refractive index difference larger than that of the prior art and realizing a semiconductor distributed Bragg reflector having a high reflectance with a small number of layers is disclosed. .

【0006】また、上記面発光型半導体レーザでは、G
aInNAsを活性層の材料として使用している。これ
は、N組成を増加させることによってバンドギャップ
(禁制帯幅)を1.4eVから0eVへ向かって低下さ
せることができるので、0.85μmよりも長い波長を
発光する材料として用いることが可能となるからであ
る。しかも、GaAs基板と格子整合が可能なので、G
aInNAsからなる半導体層は、1.3μm帯及び
1.55μm帯の長波長帯面発光型半導体レーザのため
の材料として好ましい。
In the above-mentioned surface emitting semiconductor laser, G
aInNAs is used as a material for the active layer. This is because the band gap (forbidden band width) can be reduced from 1.4 eV to 0 eV by increasing the N composition, and therefore, it can be used as a material that emits a wavelength longer than 0.85 μm. Because it becomes. In addition, since lattice matching with the GaAs substrate is possible, G
A semiconductor layer made of aInNAs is preferable as a material for a long-wavelength surface emitting semiconductor laser in a 1.3 μm band and a 1.55 μm band.

【0007】しかしながら、従来は0.85μmよりも
長い波長帯の面発光型半導体レーザの可能性が示唆され
ているに過ぎず、実際にはそのようなものは実現してい
ない。
However, conventionally, only the possibility of a surface emitting semiconductor laser having a wavelength band longer than 0.85 μm has been suggested, and such a device has not been realized in practice.

【0008】一例を挙げると、上記のようにAlAsか
らなる低屈折率材料とGaAsからなる高屈折率材料を
1/4波長の周期で交互に積層することによって形成し
た半導体分布ブラッグ反射鏡を使用したものや、あるい
は特開平9−237942号に開示されたもののよう
に、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層にGaAs
基板と格子整合が取れるAlInPからなる半導体層を
用いたものにおいては、レーザ素子が全く発光しなかっ
たり、あるいは、発光してもその発光効率が低く、実用
レベルには程遠いものであった。これは、Alを含んだ
材料が化学的に非常に活性であり、Alに起因する結晶
欠陥が生じ易いためである。これを解決するため、特開
平8−340146号や特開平7−307525号に
は、Alを含まないGaInNPとGaAsとから半導
体分布ブラッグ反射鏡を構成することが提案されてい
る。しかしながら、GaInNPとGaAsとの屈折率
差はAlAsとGaAsとの屈折率差に比べて約半分で
あり、反射鏡の積層数が非常に多くなり、作製が困難と
なる。
As an example, a semiconductor distributed Bragg reflector formed by alternately laminating a low-refractive-index material made of AlAs and a high-refractive-index material made of GaAs at a period of 1/4 wavelength is used. GaAs is used for the low refractive index layer of the semiconductor distributed Bragg reflector as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 9-237942.
In the case of using a semiconductor layer made of AlInP that can be lattice-matched to the substrate, the laser element did not emit light at all, or even if it emitted light, its emission efficiency was low, far from a practical level. This is because a material containing Al is chemically very active and crystal defects caused by Al are likely to occur. In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-340146 and 7-307525 propose that a semiconductor distributed Bragg reflector is formed from GaInNP and GaAs that do not contain Al. However, the refractive index difference between GaInNP and GaAs is about half of the refractive index difference between AlAs and GaAs, and the number of stacked reflectors becomes very large, making fabrication difficult.

【0009】すなわち、現状では、コンピュータ・ネッ
トワークなどで光ファイバー通信が期待されているが、
それに使用できるレーザ波長が1.1μm〜1.7μm
の長波長帯面発光型半導体レーザおよびそれを用いた光
通信システムは存在せず、その実現が切望されている。
That is, at present, optical fiber communication is expected in computer networks and the like.
The laser wavelength that can be used for it is 1.1 μm to 1.7 μm
There is no long-wavelength band surface emitting semiconductor laser and an optical communication system using the same, and realization of the realization is eagerly desired.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】特に、近年、飛行機
(航空機)や宇宙船などの飛行体の機体に多数の電気機
器,電子機器が搭載され、高度な制御が行われるように
なっているのに伴い、各機器間の配線数が膨大になり、
且つ、多くの機器間では、高速で大容量のデータ伝送が
必要になってきている。このように、飛行体に多数の電
気機器,電子機器を搭載すると、機体の重量も増加し、
電磁ノイズ対策に多くの時間を必要としている。このた
め、各機器間の接続に光ファイバを用いた光配線の適用
が検討されてきている。
In particular, in recent years, many electric and electronic devices have been mounted on the body of a flying body such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, and advanced control has been performed. As a result, the number of wires between devices has become enormous,
In addition, high-speed, large-capacity data transmission is required between many devices. As described above, when a large number of electrical and electronic devices are mounted on a flying body, the weight of the aircraft also increases,
It takes a lot of time to take measures against electromagnetic noise. Therefore, application of optical wiring using an optical fiber for connection between devices has been studied.

【0011】光配線は、電磁ノイズの影響を受けないた
め、機体の設計が容易になり、設計変更と補修も容易に
なる。また、光配線は、電気配線よりも信号を高速に長
距離まで伝送できるので、機器間で大容量の情報を信頼
性よく伝達できる。さらに、光配線は電気配線と比較し
伝送速度と伝送距離が格段に大きいため、多数の電気配
線を用いて伝送していた信号を、少数の光配線でまとめ
て伝送する時分割多重伝送ができる。このため、配線数
を減らせ、機体の重量の低減が可能になる。
Since the optical wiring is not affected by electromagnetic noise, the design of the airframe is facilitated, and the design change and repair are also facilitated. In addition, since optical wiring can transmit signals over a long distance at a higher speed than electric wiring, large-capacity information can be transmitted between devices with high reliability. Further, since the transmission speed and transmission distance of optical wiring are much larger than those of electric wiring, time division multiplex transmission in which signals transmitted using a large number of electric wirings are collectively transmitted by a small number of optical wirings can be performed. . Therefore, the number of wires can be reduced, and the weight of the machine can be reduced.

【0012】しかし、次のような理由によって、飛行機
(航空機)や宇宙船などの飛行体の機体内の通信システ
ムへの光配線の適用が制限されている。すなわち、飛行
機(航空機)や宇宙船などの飛行体の光通信システムに
おける伝送媒体としては、高速・長距離に伝送でき耐熱
性もあるので石英系ファイバが望ましい。このファイバ
では、伝送損失が小さい波長帯は、1.3μm帯と1.
5μm帯である。従来、この波長帯の発光素子はInP
基板上のGaInAsP系のファブリペロー(FP)
型,分布帰還(DFB)型,分布ブラッグ反射器(DB
R)型等のレーザ素子が使用されている。しかし、この
材料系の素子は、前述のように環境温度が変化するのに
伴い発光特性が大きく変化する。このため、環境温度の
変動が大きい飛行機(航空機)や宇宙船などの飛行体の
光配線用光源として使用する場合、発光素子部にペルチ
ェ素子やヒ−タなどの温度制御機器の付加が必要にな
り、また、それらの温度制御機器を稼動させる電源又は
電池の付加が必要になる。このため、機体の重量が増加
してしまいう。これが、軽量化が最重要課題の一つであ
る飛行機(航空機)や宇宙船などの飛行体にとって、光
配線の導入の大きな障害になっている。
However, for the following reasons, the application of the optical wiring to the communication system in the body of a flying body such as an airplane (aircraft) or a spacecraft is limited. That is, as a transmission medium in an optical communication system for a flying object such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, a quartz-based fiber is desirable because it can be transmitted at high speed and long distance and has heat resistance. In this fiber, the wavelength band where the transmission loss is small is 1.3 μm band and 1.
5 μm band. Conventionally, the light emitting element in this wavelength band is InP
GaInAsP-based Fabry-Perot (FP) on substrate
Type, distributed feedback (DFB) type, distributed Bragg reflector (DB
R) type laser elements are used. However, as described above, the light emitting characteristics of this material-based device greatly change as the environmental temperature changes. For this reason, when used as a light source for optical wiring of a flying object such as an airplane (aircraft) or a spaceship having a large fluctuation in environmental temperature, it is necessary to add a temperature control device such as a Peltier element or a heater to the light emitting element portion. In addition, it is necessary to add a power supply or a battery for operating the temperature control devices. For this reason, the weight of the aircraft increases. This is a major obstacle to the introduction of optical wiring for airplanes (airplanes) and spacecraft, for which weight reduction is one of the most important issues.

【0013】以上の理由によって、特に飛行機(航空
機)や宇宙船などの飛行体用光通信システムにおいて、
温度特性に優れ低電力で安定に動作する光源の実現が望
まれている。
For the above reasons, especially in an optical communication system for air vehicles such as airplanes (aircraft) and spacecraft,
There is a demand for a light source that has excellent temperature characteristics and operates stably with low power.

【0014】本発明は、温度特性に優れ低電力で安定に
動作する光源を用いる飛行体用光通信システムおよび飛
行体を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an optical communication system for a flying object and a flying object that use a light source having excellent temperature characteristics and operating stably with low power.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、活性層と活性層の上部に設
けられている上部反射鏡と活性層の下部に設けられてい
る下部反射鏡とを共振器として少なくとも有する面発光
型半導体レーザが光源として用いられ、機器間が光ファ
イバによって接続されて、前記光源からの光信号によっ
て機器間で光通信がなされるようになっている飛行体用
光通信システムにおいて、前記面発光型半導体レーザ
は、発振波長が1.1μm〜1.7μmであり、活性層
には、主たる元素がGa,In,N,Asからなる層、
もしくは、主たる元素がGa,In,Asよりなる層が
用いられ、前記上部反射鏡および/または下部反射鏡
は、屈折率が小さな材料層と屈折率が大きな材料層とが
周期的に積層されている半導体分布ブラッグ反射鏡であ
って、屈折率が小さな材料層はAlxGa1-xAs(0<
x≦1)であり、屈折率が大きな材料層はAlyGa1-y
As(0≦y<x≦1)であり、屈折率が小さな材料層
と屈折率が大きな材料層との間には、屈折率が小と大の
間の値をとる材料層としてAlzGa1-zAs(0≦y<
z<x≦1)層が設けられていることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an active layer, an upper mirror provided above the active layer, and a lower mirror provided below the active layer. A surface-emitting type semiconductor laser having at least a lower reflector as a resonator is used as a light source, the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source. In an optical communication system for air vehicles, the surface emitting type semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm, and the active layer includes a layer whose main element is Ga, In, N, As.
Alternatively, a layer whose main element is Ga, In, or As is used, and the upper reflector and / or the lower reflector are formed by periodically stacking a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index. In the semiconductor distributed Bragg reflector, the material layer having a small refractive index is Al x Ga 1 -x As (0 <
x ≦ 1), and the material layer having a large refractive index is Al y Ga 1-y
As (0 ≦ y <x ≦ 1), between the material layer having a small refractive index and the material layer having a large refractive index, Al z Ga is used as a material layer having a value between a small refractive index and a large refractive index. 1-z As (0 ≦ y <
z <x ≦ 1) layer is provided.

【0016】また、請求項2記載の発明は、活性層と活
性層の上部に設けられている上部反射鏡と活性層の下部
に設けられている下部反射鏡とを共振器として少なくと
も有する面発光型半導体レーザが光源として用いられ、
機器間が光ファイバによって接続されて、前記光源から
の光信号によって機器間で光通信がなされるようになっ
ている飛行体用光通信システムにおいて、前記面発光型
半導体レーザは、発振波長が1.1μm〜1.7μmで
あり、活性層には、主たる元素がGa,In,N,As
からなる層、もしくは、主たる元素がGa,In,As
よりなる層が用いられ、前記上部反射鏡および/または
下部反射鏡は、屈折率が小さな材料層と屈折率が大きな
材料層とが周期的に積層されている半導体分布ブラッグ
反射鏡であって、屈折率が小さな材料層はAlxGa1-x
As(0<x≦1)であり、屈折率が大きな材料層はA
yGa1-yAs(0≦y<x≦1)であり、前記活性層
と前記上部反射鏡および/または下部反射鏡との間に
は、GaInPもしくはGaInPAsよりなる非発光
再結合防止層が設けられていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a surface emitting device having at least a resonator having an active layer, an upper reflector provided above the active layer, and a lower reflector provided below the active layer. Type semiconductor laser is used as a light source,
In an optical communication system for an air vehicle in which devices are connected by an optical fiber and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source, the surface emitting semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1 .1 .mu.m to 1.7 .mu.m, and the main element in the active layer is Ga, In, N, As.
Or a layer mainly composed of Ga, In, As
Wherein the upper reflector and / or the lower reflector are semiconductor distributed Bragg reflectors in which a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index are periodically laminated, The material layer having a small refractive index is Al x Ga 1-x
As (0 <x ≦ 1), the material layer having a large refractive index is A
l y Ga 1-y are As (0 ≦ y <x ≦ 1), between the active layer and the upper reflector and / or the lower reflector is made of GaInP or GaInPAs nonradiative recombination prevention layer Is provided.

【0017】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載の飛行体用光通信システムにおいて、
前記光ファイバは、石英系シングルモードファイバであ
ることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical communication system for an air vehicle according to the first or second aspect,
The optical fiber is a silica-based single mode fiber.

【0018】また、請求項4記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載の飛行体用光通信システムにおいて、
機器間の光通信には、複数本の光ファイバを用いる並列
伝送方式が用いられることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical communication system for an air vehicle according to the first or second aspect,
The optical communication between the devices is characterized in that a parallel transmission system using a plurality of optical fibers is used.

【0019】また、請求項5記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載の飛行体用光通信システムにおいて、
機器間の光通信には、1本の光ファイバ中に波長が異な
る複数の光信号を同時に送る多波長伝送方式が用いられ
ることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical communication system for a flying object according to the first or second aspect,
The optical communication between the devices is characterized in that a multi-wavelength transmission system for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths in one optical fiber is used.

【0020】また、請求項6記載の発明は、請求項1乃
至請求項5のいずれか一項に記載の飛行体用光通信シス
テムが搭載されていることを特徴とする飛行体である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flying object equipped with the optical communication system for a flying object according to any one of the first to fifth aspects.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本発明の飛行体用光通信システム
は、発光光源として、伝送ロスの少ないレーザ発振波長
が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光型半導体レ
ーザを用いている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The optical communication system for an airplane according to the present invention uses a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm with a small transmission loss as a light emitting light source.

【0022】このような面発光型半導体レーザは、本願
の発明者により新規に案出されたものである。
Such a surface emitting semiconductor laser is newly devised by the present inventor.

【0023】すなわち、前述のように、レーザ発振波長
が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光型半導体レ
ーザに関しては、その可能性の示唆があるのみで、実現
されていなかった。本願の発明者は、活性層としてGa
InNAs等の材料を用いて、レーザ発振波長が1.1
μm〜1.7μmの長波長帯面発光型半導体レーザを実
現した。
That is, as described above, a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm has not been realized because there is only a suggestion of the possibility. The inventor of the present application has proposed that Ga is used as an active layer.
The laser oscillation wavelength is set to 1.1 using a material such as InNAs.
A long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a wavelength of from μm to 1.7 μm was realized.

【0024】図1(a),(b)は本発明の飛行体用光
通信システムに用いられる面発光型半導体レーザの構成
例を示す図である。なお、図1(b)は図1(a)の活
性層の部分の拡大図である。図1(a),(b)を参照
すると、この面発光型半導体レーザは、レーザ発振波長
が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光型半導体レ
ーザであって、面方位(100)のn−GaAs基板1
01上に、それぞれの媒質内における発振波長λの1/
4倍の厚さ(λ/4の厚さ)でn−AlxGa1 -xAs
(x=1.0)(低屈折率層,すなわち屈折率が小の
層)とn−AlyGa1-yAs(y=0)(高屈折率層,
すなわち屈折率が大の層)を交互に35周期積層したn
−半導体分布ブラッグ反射鏡(AlAs/GaAs下部
半導体分布ブラッグ反射鏡)102が形成され、その上
に、λ/4の厚さのn−GaxIn1 -xyAs1-y(x=
0.5、y=1)層103が積層されている。この例で
は、n−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y=
1)層103も下部反射鏡104の一部であり低屈折率
層(屈折率が小の層)となっている。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show light for a flying object according to the present invention.
Configuration of surface emitting semiconductor laser used for communication system
It is a figure showing an example. FIG. 1 (b) is an activity of FIG. 1 (a).
It is an enlarged view of the part of an active layer. See FIGS. 1 (a) and 1 (b)
Then, this surface emitting semiconductor laser has a laser oscillation wavelength
Has a long wavelength band surface emitting semiconductor laser of 1.1 μm to 1.7 μm.
N-GaAs substrate 1 having a plane orientation of (100)
01, 1/1 of the oscillation wavelength λ in each medium.
N-Al with 4 times the thickness (thickness of λ / 4)xGa1 -xAs
(X = 1.0) (low-refractive-index layer, that is, low refractive index
Layer) and n-AlyGa1-yAs (y = 0) (high refractive index layer,
That is, n in which 35 layers are alternately laminated with a layer having a large refractive index).
-Semiconductor distributed Bragg reflectors (AlAs / GaAs lower part)
A semiconductor distributed Bragg reflector 102 is formed, and
N-Ga having a thickness of λ / 4xIn1 -xPyAs1-y(X =
0.5, y = 1) The layer 103 is laminated. In this example
Is n-GaxIn1-xPyAs1-y(X = 0.5, y =
1) The layer 103 is also a part of the lower reflector 104 and has a low refractive index
(A layer having a small refractive index).

【0025】そして、下部反射鏡104上には、アンド
ープ下部GaAsスペーサ層105と、3層のGax
1-xAs量子井戸層である活性層(量子井戸活性層)
106aとGaAsバリア層106b(厚さ20nm)
からなる多重量子井戸活性層106と、アンドープ上部
GaAsスペーサ層107とが積層されて、媒質内にお
ける発振波長λの1波長分の厚さ(λの厚さ)の共振器
が形成されている。
On the lower reflector 104, an undoped lower GaAs spacer layer 105 and three layers of Ga x I
Active layer as n 1-x As quantum well layer (quantum well active layer)
106a and GaAs barrier layer 106b (20 nm thick)
Are stacked and an undoped upper GaAs spacer layer 107 is laminated to form a resonator having a thickness of one oscillation wavelength λ (thickness of λ) in the medium.

【0026】また、共振器上には、C(炭素)ドープの
p−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y=1)層
108とZnドープp−AlxGa1-xAs(x=0)を
それぞれの媒質内における発振波長λの1/4倍の厚さ
で交互に積層した周期構造(1周期)が形成され、その
上にCドープのp−AlxGa1-xAs(x=0.9)と
Znドープp−AlxGa1-xAs(x=0)をそれぞれ
の媒質内における発振波長λの1/4倍の厚さで交互に
積層した周期構造(25周期)が形成されている半導体
分布ブラッグ反射鏡(Al0.9Ga0.1As/GaAs上
部半導体分布ブラッグ反射鏡)109が形成されてい
る。この例では、p−GaxIn1-xyAs1-y(x=
0.5、y=1)層108も上部反射鏡109の一部で
あり、低屈折率層(屈折率が小の層)となっている。
On the resonator, a C (carbon) -doped p-Ga x In 1 -x Py As 1 -y (x = 0.5, y = 1) layer 108 and a Zn-doped p-Al x Ga 1 -x As (x = 0) is alternately laminated with a thickness of 1 / of the oscillation wavelength λ in each medium to form a periodic structure (one period), on which C-doped p is formed. -Al x Ga 1-x As (x = 0.9) and Zn-doped p-Al x Ga 1-x As (x = 0) in each medium at a thickness of 1 / times the oscillation wavelength λ. A semiconductor distributed Bragg reflector (Al 0.9 Ga 0.1 As / GaAs upper semiconductor distributed Bragg reflector) 109 having an alternately laminated periodic structure (25 periods) is formed. In this example, p-Ga x In 1- x P y As 1-y (x =
0.5, y = 1) The layer 108 is also a part of the upper reflecting mirror 109 and is a low refractive index layer (a layer having a small refractive index).

【0027】なお、ここで、上部反射鏡104,下部反
射鏡109とも、それぞれ低屈折率層(屈折率が小の
層)と高屈折率層(屈折率が大の層)を交互に積層して
形成するが、本発明では、低屈折率層(屈折率が小の
層)と高屈折率層(屈折率が大の層)との間に、屈折率
が小と大の間の値をとる材料層AlzGa1-zAs(0≦
y<z<x≦1)を設けるようにしている。
Here, both the upper and lower reflecting mirrors 104 and 109 are formed by alternately laminating a low refractive index layer (a layer having a small refractive index) and a high refractive index layer (a layer having a large refractive index). In the present invention, a value between a small refractive index and a large refractive index is provided between a low refractive index layer (a layer having a small refractive index) and a high refractive index layer (a layer having a large refractive index). Material layer Al z Ga 1 -z As (0 ≦
y <z <x ≦ 1).

【0028】図2は、低屈折率層(屈折率が小の層)と
高屈折率層(屈折率が大の層)との間に、屈折率が小と
大の間の値をとる材料層AlzGa1-zAs(0≦y<z
<x≦1)が設けられている半導体分布ブラッグ反射鏡
の一部を示す図である(なお、図1では、屈折率が小と
大の間の値をとる材料層の図示を省略している)。
FIG. 2 shows a material having a refractive index between a low refractive index and a high refractive index between a low refractive index layer (a layer having a low refractive index) and a high refractive index layer (a layer having a high refractive index). Layer Al z Ga 1 -z As (0 ≦ y <z
FIG. 2 is a diagram illustrating a part of a semiconductor distributed Bragg reflector provided with <x ≦ 1 (in FIG. 1, illustration of a material layer whose refractive index takes a value between small and large is omitted. There).

【0029】屈折率が小と大の間の値をとる材料層を設
けることは、レーザ発振波長が1.1μm〜1.7μm
の長波長帯面発光半導体レーザでは全く検討されていな
い。本願の発明者は、いち早くこの分野(レーザ発振波
長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レ
ーザおよびそれを用いた光通信)の有用性に気付き、そ
れを実現するために鋭意検討を行った。
The provision of a material layer having a refractive index between a small value and a large value can be achieved by providing a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm.
No studies have been made on long-wavelength surface emitting semiconductor lasers. The inventor of the present application has immediately noticed the usefulness of this field (a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm and optical communication using the same), and is keen to realize it. Study was carried out.

【0030】屈折率が小と大の間の値をとる材料層は、
形成時にガス流量をコントロールするなどして、そのA
l組成を連続的もしくは段階的に変えるようにして、そ
の材料層の屈折率が連続的もしくは段階的に変化するよ
うにして形成される。
The material layer whose refractive index takes a value between low and high is
By controlling the gas flow rate during formation,
It is formed such that the refractive index of the material layer is changed continuously or stepwise by changing the composition continuously or stepwise.

【0031】より具体的には、AlzGa1-zAs(0≦
y<z<x≦1)層のzの値が0から1.0まで変わる
ように、つまりGaAs〜AlGaAs〜AlAsとい
う具合にAlとGaの比率が徐々に変わるようにして形
成される。これは、前述のように、層形成時にガス流量
をコントロールすることによって作製される。また、A
lとGaの比率が前述のように連続的に変わるようにし
て形成しても良いし、段階的にその比率が変わるように
しても同等の効果がある。
More specifically, Al z Ga 1 -z As (0 ≦
y <z <x ≦ 1) The layer is formed such that the value of z of the layer changes from 0 to 1.0, that is, the ratio of Al to Ga gradually changes, such as GaAs to AlGaAs to AlAs. This is produced by controlling the gas flow rate during layer formation, as described above. Also, A
The same effect can be obtained by changing the ratio between 1 and Ga continuously as described above, or by changing the ratio stepwise.

【0032】屈折率が小と大の間の値をとる材料層を設
ける理由は、半導体分布ブラッグ反射鏡の持つ問題点の
一つであるp−半導体分布ブラッグ反射鏡の電気抵抗が
高いという課題を解決するためである。これは半導体分
布ブラッグ反射鏡を構成する2種類の半導体層の界面に
生じるヘテロ障壁が原因であるが、屈折率が小と大の間
の値をとる材料層を設け低屈折率層と高屈折率層の界面
に一方の組成から他方の組成へ次第にAl組成が変化す
るようにして、屈折率も変化させることによって、ヘテ
ロ障壁の発生を抑制することが可能となる。
The reason for providing a material layer having a refractive index between a small value and a large value is that the p-semiconductor distributed Bragg reflector, which is one of the problems of the distributed Bragg reflector, has a high electric resistance. It is to solve. This is due to a hetero-barrier generated at the interface between the two types of semiconductor layers constituting the semiconductor distributed Bragg reflector. However, by providing a material layer having a refractive index between a small value and a large value, a low refractive index layer and a high refractive index layer are provided. By making the Al composition change gradually from one composition to the other at the interface of the refractive index layer and changing the refractive index, it becomes possible to suppress the generation of the hetero barrier.

【0033】またこのような屈折率が小と大の間の値を
とる材料層AlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)
は、レーザ発振波長が1.1μm〜1.7μmの長波長
帯面発光半導体レーザの場合、5nm〜50nmの厚さ
とするのが良く、5nmよりも薄いと、抵抗が大となり
電流が流れにくく、素子が発熱したり、駆動エネルギー
が高くなるという不具合がある。また、50nmよりも
厚いと、抵抗が小となり、素子の発熱や、駆動エネルギ
ーの面で有利になるが、今度は大きな反射率がとれない
という不具合があり、5nm〜50nmの範囲の厚さと
する必要がある。
A material layer Al z Ga 1 -z As having a refractive index between a small value and a large value (0 ≦ y <z <x ≦ 1)
In the case of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm, it is preferable to set the thickness to 5 nm to 50 nm. There are disadvantages that the element generates heat and the driving energy increases. On the other hand, if the thickness is more than 50 nm, the resistance becomes small, which is advantageous in terms of heat generation of the element and driving energy. However, there is a problem that a large reflectivity cannot be obtained this time, so that the thickness is in the range of 5 nm to 50 nm. There is a need.

【0034】このような材料層(屈折率が小と大の間の
値をとる材料層)を設けることは、レーザ発振波長が
1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光型半導体レー
ザにおいて、特に、効果的である。なぜなら、例えば同
等の反射率(例えば99.5%以上)を得るためには、
例えば0.85μm帯よりも1.1μm帯〜1.7μm
帯の場合、このような材料層を約2倍程度にすることが
できるので、半導体分布ブラッグ反射鏡の抵抗値を低減
させることができ、動作電圧,発振閾値電流等が低くな
り、レーザ素子の発熱防止ならびに安定発振、少エネル
ギー駆動の面で有利となる。
The provision of such a material layer (a material layer having a refractive index between a small value and a large value) is necessary for a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm. Especially effective. Because, for example, to obtain the same reflectance (for example, 99.5% or more),
For example, 1.1 μm to 1.7 μm rather than 0.85 μm
In the case of a band, such a material layer can be approximately doubled, so that the resistance value of the semiconductor distributed Bragg reflector can be reduced, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like are reduced, and the laser device This is advantageous in terms of preventing heat generation, stable oscillation, and low energy driving.

【0035】つまり、半導体分布ブラッグ反射鏡にこの
ような材料層(屈折率が小と大の間の値をとる材料層)
を設けることは、レーザ発振波長が1.1μm〜1.7
μmの長波長帯面発光型半導体レーザの場合に特に効果
的である。
That is, such a material layer (a material layer having a refractive index between a small value and a large value) is used for a semiconductor distributed Bragg reflector.
Means that the laser oscillation wavelength is 1.1 μm to 1.7 μm.
This is particularly effective in the case of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser of μm.

【0036】なお、効果的な反射率を得るためのより詳
細な検討結果の一例を挙げると、例えば1.3μm帯面
発光型半導体レーザでは、AlxGa1-xAs(x=1.
0)(低屈折率層,すなわち屈折率が小の層)とAly
Ga1-yAs(y=0)(高屈折率層,すなわち屈折率
が大の層)を20周期積層した場合においては、半導体
分布ブラッグ反射鏡の反射率が99.7%以下となるA
zGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)層の厚さは30
nmである。また、反射率が99.5%以上となる波長
帯域は53nmであり、反射率を99.5%以上と設計
した場合、±2%の膜厚制御ができればよい。そこでこ
れと同等およびこれより薄い10nm,20nm,30
nmのものを試作したところ、反射率を実用上問題のな
い程度に保つことができ、半導体分布ブラッグ反射鏡の
抵抗値を低減させることができた1.3μm帯面発光型
レーザ素子を実現でき、レーザ発振に成功した。なお試
作したレーザ素子の他の構成は後述のとおりである。
As an example of a more detailed examination result for obtaining an effective reflectance, for example, in a 1.3 μm band surface emitting semiconductor laser, Al x Ga 1 -x As (x = 1.
0) (low refractive index layer, that is, a layer having a low refractive index) and Al y
In the case where Ga 1-y As (y = 0) (high refractive index layer, that is, a layer having a large refractive index) is laminated for 20 periods, the reflectivity of the semiconductor distributed Bragg reflector becomes 99.7% or less.
The thickness of the l z Ga 1 -z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) layer is 30
nm. The wavelength band in which the reflectance is 99.5% or more is 53 nm. When the reflectance is designed to be 99.5% or more, it is only necessary to control the film thickness by ± 2%. Therefore, 10 nm, 20 nm, 30
As a result, a 1.3 μm band surface emitting laser device that can maintain the reflectance at a level that does not cause a practical problem and reduce the resistance value of the semiconductor distributed Bragg reflector can be realized. And succeeded in laser oscillation. Other configurations of the prototyped laser element are as described below.

【0037】なお、多層膜反射鏡においては設計波長
(膜厚制御が完全にできたとして)を含んで反射率の高
い帯域がある。この帯域は、高反射率の帯域(反射率が
狙いの波長に対して必要値以上である領域を含む)と呼
ばれ、設計波長の反射率が最も高く、波長が離れるにし
たがってごくわずかずつ低下している領域である。これ
は、ある領域から急激に低下する。そして狙いの波長に
対して必要な反射率以上となるように、本来、多層膜反
射鏡の膜厚を原子層レベルで完全に制御する必要があ
る。しかし実際には±1%程度の膜厚誤差は生じるの
で、狙いの波長と最も反射率の高い波長はずれてしま
う。例えば狙いの波長が1.3μmの場合、膜厚制御が
1%ずれたとき、最も反射率の高い波長は13nmずれ
てしまう。よって、この高反射率の帯域(ここでは反射
率が狙いの波長に対して必要値以上である領域)は広い
方が望ましい。しかし中間層を厚くするとこの帯域が狭
くなる傾向にある。
In the multilayer reflector, there is a band having a high reflectance including the design wavelength (assuming that the film thickness can be completely controlled). This band is called the high-reflectance band (including the region where the reflectivity is higher than the required value for the target wavelength). The reflectivity at the design wavelength is the highest, and decreases slightly as the wavelength increases. Area. This drops off sharply from some area. Originally, it is necessary to completely control the film thickness of the multilayer mirror at the atomic layer level so that the reflectance is higher than the required reflectance for the target wavelength. However, since a film thickness error of about ± 1% actually occurs, the target wavelength deviates from the wavelength having the highest reflectance. For example, when the target wavelength is 1.3 μm, when the film thickness control is shifted by 1%, the wavelength having the highest reflectance is shifted by 13 nm. Therefore, it is desirable that the band of high reflectivity (a region where the reflectivity is equal to or more than a required value with respect to a target wavelength) is wide. However, thickening the intermediate layer tends to narrow this band.

【0038】このように、レーザ発振波長が1.1μm
〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レーザにおいて、
このような半導体分布ブラッグ反射鏡の構成を工夫し、
最適化することにより、反射率を高く維持したまま抵抗
値を低減させることができるので、動作電圧,発振閾値
電流等を低くでき、レーザ素子の発熱防止ならびに安定
発振、少エネルギー駆動が可能となる。
As described above, the laser oscillation wavelength is 1.1 μm
In a long wavelength band surface emitting semiconductor laser of ~ 1.7 μm,
By devising the configuration of such a semiconductor distributed Bragg reflector,
By optimizing, it is possible to reduce the resistance value while keeping the reflectance high, so that the operating voltage, the oscillation threshold current, etc. can be reduced, and the prevention of heat generation of the laser element, stable oscillation, and low energy driving can be achieved. .

【0039】再び図1を参照すると、最上部の、p−A
xGa1-xAs(x=0)層110は、p側電極112
とコンタクトを取るためのコンタクト層(p−コンタク
ト層)としての機能も有している。
Referring again to FIG. 1, the top, pA
The l x Ga 1-x As (x = 0) layer 110 is a p-side electrode 112
It also has a function as a contact layer (p-contact layer) for making contact with the substrate.

【0040】また、図1の例では、電流経路外の部分を
プロトン(H+)照射によって絶縁層(高抵抗部)11
1を作って、電流狭さく部が形成されている。
In the example shown in FIG. 1, a portion outside the current path is irradiated with protons (H + ) to form an insulating layer (high resistance portion) 11.
1, the current narrowing portion is formed.

【0041】そして、図1の例では、上部反射鏡109
の最上部の層であるp−コンタクト層110上には、光
出射部114を除いて、p側電極112が形成され、ま
た、基板101の裏面にはn側電極113が形成されて
いる。
In the example shown in FIG.
The p-side electrode 112 is formed on the p-contact layer 110, which is the uppermost layer of the substrate 101, except for the light emitting portion 114, and the n-side electrode 113 is formed on the back surface of the substrate 101.

【0042】このようして、図1の面発光型半導体レー
ザは形成されている。
Thus, the surface emitting semiconductor laser shown in FIG. 1 is formed.

【0043】図1の面発光型半導体レーザにおいて、具
体的に、量子井戸活性層106のIn組成xは39%
(Ga0.61In0.39As)とした。また量子井
戸活性層106の厚さは7nmとした。なお量子井戸活
性層106は、GaAs基板に対して約2.8%の圧縮
歪を有していた。
In the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG. 1, specifically, the In composition x of the quantum well active layer 106 is 39%.
(Ga0.61In0.39As). The thickness of the quantum well active layer 106 was 7 nm. The quantum well active layer 106 had a compressive strain of about 2.8% with respect to the GaAs substrate.

【0044】また、図1の面発光型半導体レーザ全体の
成長方法はMOCVD法で行った。この場合、格子緩和
は見られなかった。半導体レーザの各層を構成する原料
には、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMG(ト
リメチルガリウム)、TMI(トリメチルインジウ
ム)、AsH3(アルシン)、PH3(フォスフィン)を
用いた。また、キャリアガスにはH2を用いた。図1に
示した面発光型半導体レーザの活性層(量子井戸活性
層)106のように歪が大きい場合は、非平衡となる低
温成長が好ましい。ここでは、GaInAs層(量子井
戸活性層)106は550℃で成長させている。ここで
使用したMOCVD法は過飽和度が高く高歪活性層の結
晶成長に適している。またMBE法のような高真空を必
要とせず、原料ガスの供給流量や供給時間を制御すれば
良いので量産性にも優れている。
The whole surface emitting semiconductor laser shown in FIG. 1 was grown by MOCVD. In this case, no lattice relaxation was observed. The material constituting the layers of the semiconductor laser, TMA (trimethyl aluminum), TMG (trimethyl gallium), TMI (trimethyl indium), AsH 3 (arsine) were used PH 3 a (phosphine). H 2 was used as a carrier gas. When the strain is large as in the active layer (quantum well active layer) 106 of the surface emitting semiconductor laser shown in FIG. Here, the GaInAs layer (quantum well active layer) 106 is grown at 550 ° C. The MOCVD method used here has a high degree of supersaturation and is suitable for crystal growth of a high strain active layer. In addition, high vacuum is not required as in the MBE method, and the supply flow rate and supply time of the source gas may be controlled.

【0045】また、図1の例では、上下反射鏡104,
109に挟まれた、キャリアが注入され再結合する活性
領域(上部スペーサ層107,下部スペーサ層105と
多重量子井戸活性層106とからなる共振器)におい
て、活性領域内にはAlを含んだ材料(III族に占める
割合が1%以上)を用いず、さらに、下部反射鏡10
4,上部反射鏡109の低屈折率層の最も活性層106
に近い層をGaxIn1-x yAs1-y(0<x<1,0<
y≦1)の非発光再結合防止層103,108としてい
る。キャリアは、活性層106に最も近くワイドギャッ
プである上部反射鏡109,下部反射鏡104の低屈折
率層間に閉じ込められるので、活性領域のみをAlを含
まない層(III族に占める割合が1%以下)で構成して
も、活性領域に接する反射鏡109,104の低屈折率
層(ワイドギャップ層)にAlを含んだ構造としたので
は、キャリアが注入され再結合する時、この界面で非発
光再結合が生じ発光効率は低下してしまう。よって、非
発光再結合防止層103,108はAlを含まない層で
構成することが望ましい。
In the example of FIG. 1, the upper and lower reflectors 104,
Activity between carrier injection and recombination between 109
Region (upper spacer layer 107, lower spacer layer 105
Resonator composed of the multiple quantum well active layer 106)
In the active region, a material containing Al (occupied in group III)
(The ratio is 1% or more).
4, the most active layer 106 of the low refractive index layer of the upper reflecting mirror 109
Layer close to GaxIn1-xP yAs1-y(0 <x <1,0 <
y ≦ 1) non-radiative recombination preventing layers 103 and 108
You. The carrier has a wide gap closest to the active layer 106.
Low refraction of the upper reflecting mirror 109 and the lower reflecting mirror 104
Confined between the active layers, only the active region contains Al.
Layer (less than 1% of group III)
Also, the low refractive index of the reflecting mirrors 109 and 104 in contact with the active region
Layer (wide gap layer) containing Al
Are not emitted at this interface when carriers are injected and recombine.
Light recombination occurs and the luminous efficiency decreases. Therefore, non
The light-emitting recombination preventing layers 103 and 108 are layers containing no Al.
It is desirable to configure.

【0046】また、このGaxIn1-xyAs1-y(0<
x<1、0<y≦1)層よりなる非発光再結合防止層1
03,108は、その格子定数がGaAs基板よりも小
さく、引張り歪を有している。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <
x <1, 0 <y ≦ 1) Non-radiative recombination preventing layer 1 composed of layers
Nos. 03 and 108 have a smaller lattice constant than the GaAs substrate and have a tensile strain.

【0047】エピタキシャル成長では下地の情報を反映
して成長するので、基板表面に欠陥があると成長層へ這
い上がっていく。しかし、歪層があるとそのような欠陥
の這い上がりが抑えられ効果があることが知られてい
る。
In the epitaxial growth, since the growth is performed by reflecting the information of the base, if there is a defect on the surface of the substrate, it goes up to the growth layer. However, it is known that the presence of a strained layer is effective in preventing such defects from climbing.

【0048】上記欠陥が活性層に達すると発光効率を低
減させてしまう。また、歪を有する活性層では臨界膜厚
が低減し必要な厚さの層を成長できないなどの問題が生
じる。特に活性層の圧縮歪量が例えば2%以上と大きい
場合や、歪層の厚さ臨界膜厚より厚く成長する場合、低
温成長などの非平衡成長を行っても欠陥の存在で成長で
きないなど、特に問題となる。歪層があるとそのような
欠陥の這い上がりが抑えられるので、発光効率を改善し
たり、活性層の圧縮歪量が例えば2%以上の層を成長で
きたり、歪層の厚さを臨界膜厚より厚く成長することが
可能となる。
When the defect reaches the active layer, the luminous efficiency is reduced. In the case of an active layer having a strain, there arises a problem that the critical thickness is reduced and a layer having a required thickness cannot be grown. In particular, when the amount of compressive strain of the active layer is large, for example, 2% or more, or when the thickness of the strained layer is larger than the critical thickness, even if non-equilibrium growth such as low-temperature growth is performed, growth cannot be performed due to the presence of defects. This is particularly problematic. If a strained layer is present, such a defect can be prevented from climbing up, so that the luminous efficiency can be improved, a layer having a compressive strain of 2% or more of the active layer can be grown, or the thickness of the strained layer can be reduced to a critical film. It becomes possible to grow thicker than thick.

【0049】このGaxIn1-xyAs1-y(0<x<
1,0<y≦1)層103,108は活性領域に接して
おり活性領域にキャリアを閉じ込める役割も持っている
が、GaxIn1-xyAs1-y(0<x<1,0<y≦
1)層103,108は格子定数が小さくなるほどバン
ドギャップエネルギーを大きく取り得る。例えばGax
In1-xP(y=1の場合)の場合、xが大きくなりG
aPに近づくと格子定数が大きくなり、バンドギャップ
は大きくなる。バンドギャップEgは、直接遷移でEg
(Γ)=1.351+0.643x+0.786x2
間接遷移でEg(X)=2.24+0.02xと与えら
れている。よって、活性領域とGaxIn1-xyAs1-y
(0<x<1、0<y≦1)層103,108のヘテロ
障壁は大きくなるので、キャリア閉じ込めが良好とな
り、しきい値電流低減,温度特性改善などの効果があ
る。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <
1,0 <y ≦ 1) layer 103 and 108 is also has the role of carrier confinement and the active region in contact with the active region, Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <x <1 , 0 <y ≦
1) As the lattice constant of the layers 103 and 108 decreases, the band gap energy can be increased. For example, Ga x
In the case of In 1-x P (when y = 1), x increases and G
As approaching aP, the lattice constant increases and the band gap increases. The band gap Eg is Eg by direct transition.
(Γ) = 1.351 + 0.643x + 0.786x 2 ,
Indirect transition gives Eg (X) = 2.24 + 0.02x. Therefore, the active region and Ga x In 1-x Py As 1-y
(0 <x <1, 0 <y ≦ 1) Since the hetero barriers of the layers 103 and 108 are large, carrier confinement is good, and there are effects such as reduction in threshold current and improvement in temperature characteristics.

【0050】さらに、このGaxIn1-xyAs1-y(0
<x<1,0<y≦1)層よりなる非発光再結合防止層
103,108は、その格子定数がGaAs基板よりも
大きく、圧縮歪を有しており、かつ前記活性層106の
格子定数が前記GaxIn1-xyAs1-y(0<x<1,
0<y≦1)層103,108よりも大きく圧縮歪を有
している。
Further, the Ga x In 1-x Py As 1-y (0
<X <1, 0 <y ≦ 1) The non-radiative recombination prevention layers 103 and 108 have a larger lattice constant than the GaAs substrate, have a compressive strain, and have a lattice constant of the active layer 106. The constant is Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1,
0 <y ≦ 1) The layers 103 and 108 have a larger compressive strain.

【0051】また、このGaxIn1-xyAs1-y(0<
x<1,0<y≦1)層103,108の歪の方向が活
性層106と同じ方向なので、活性層106が感じる実
質的な圧縮歪量を低減する方向に働く。歪が大きいほど
外的要因の影響を受けやすいので、活性層106の圧縮
歪量が例えば2%以上と大きい場合や、臨界膜厚を超え
た場合に特に有効である。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <
(x <1, 0 <y ≦ 1) Since the directions of strain of the layers 103 and 108 are the same as the direction of the active layer 106, the layers 103 and 108 work to reduce the substantial amount of compressive strain felt by the active layer 106. The larger the strain, the more easily affected by external factors. Therefore, it is particularly effective when the amount of compressive strain of the active layer 106 is large, for example, 2% or more, or when it exceeds the critical film thickness.

【0052】例えば発振波長が1.3μm帯の面発光型
半導体レーザはGaAs基板上に形成するのが好まし
く、共振器には半導体多層膜反射鏡を用いる場合が多
く、トータル厚さが5〜8μmで50〜80層の半導体
層を活性層成長前に成長する必要がある。(一方、端面
発光型レーザの場合、活性層成長前のトータル厚さは2
μm程度で3層程度の半導体層を成長するだけで良
い。)この場合、高品質のGaAs基板を用いてもさま
ざまな原因(一度発生した欠陥は基本的には結晶成長方
向に這い上がるし、ヘテロ界面での欠陥発生などがあ
る)でGaAs基板表面の欠陥密度に比べて活性層成長
直前の表面の欠陥密度はどうしても増えてしまう。活性
層成長以前に、歪層の挿入や、活性層が感じる実質的な
圧縮歪量が低減すると、活性層成長直前の表面にある欠
陥の影響を低減できるようになる。
For example, a surface emitting semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.3 μm is preferably formed on a GaAs substrate, and a semiconductor multilayer mirror is often used as a resonator, and the total thickness is 5 to 8 μm. Therefore, it is necessary to grow 50 to 80 semiconductor layers before growing the active layer. (On the other hand, in the case of the edge emitting laser, the total thickness before growing the active layer is 2
It is only necessary to grow about three semiconductor layers of about μm. In this case, even if a high-quality GaAs substrate is used, defects on the surface of the GaAs substrate are caused by various causes (defects once generated basically crawl in the crystal growth direction and defects are generated at a hetero interface). The defect density on the surface immediately before the growth of the active layer is inevitably higher than the density. If the insertion of a strained layer or the substantial amount of compressive strain felt by the active layer is reduced before the growth of the active layer, the influence of defects on the surface immediately before the growth of the active layer can be reduced.

【0053】図1の例では、活性領域内及び反射鏡と活
性領域との界面にAlを含まない構成としたので、キャ
リア注入時にAlに起因していた結晶欠陥が原因となる
非発光再結合がなくなり、非発光再結合が低減した。
In the example shown in FIG. 1, since the Al is not contained in the active region and at the interface between the reflector and the active region, non-radiative recombination caused by crystal defects caused by Al at the time of carrier injection. Disappeared and non-radiative recombination was reduced.

【0054】前述のように、反射鏡と活性領域との界面
にAlを含まない構成とすること、すなわち非発光再結
合防止層103,108を設けることを、上下反射鏡1
09,104ともに適用することが好ましいが、一方の
反射鏡に適用するだけでも効果がある。また、図1の例
では、上下反射鏡とも半導体分布ブラッグ反射鏡10
9,104としたが、一方の反射鏡を半導体分布ブラッ
グ反射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡としても良
い。また、図1の例では、反射鏡の低屈折率層の最も活
性層に近い層のみをGaxIn1-xyAs1-y(0<x<
1,0<y≦1)の非発光再結合防止層としているが、
複数層のGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1,0<y
≦1)を非発光再結合防止層としても良い。
As described above, the configuration in which the interface between the reflecting mirror and the active region does not contain Al, that is, the provision of the non-radiative recombination preventing layers 103 and 108, means that the upper and lower reflecting mirrors 1 are used.
Although it is preferable to apply both to the mirrors 09 and 104, it is effective to apply the mirror to only one of the reflecting mirrors. In the example of FIG. 1, both the upper and lower reflecting mirrors are semiconductor distributed Bragg reflecting mirrors 10.
9, 104, one of the reflectors may be a semiconductor distributed Bragg reflector and the other may be a dielectric reflector. Further, in the example of FIG. 1, only the layer closest to the active layer of the low refractive index layer of the reflection mirror Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <x <
1,0 <y ≦ 1) as a non-radiative recombination preventing layer,
Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y
<1) may be used as a non-radiative recombination preventing layer.

【0055】さらに、図1の例では、GaAs基板10
1と活性層106との間の下部反射鏡104にこの考え
を適用することで、活性層106の成長時に問題とな
る、Alに起因する結晶欠陥の活性層への這い上がりに
よる悪影響を抑えることができ、活性層106を高品質
に結晶成長することができる。これらにより、発光効率
は高く、実用上十分な信頼性の面発光型半導体レーザが
得られた。また、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率
層のすべてではなく、少なくとも活性領域に最も近い部
分をAlを含まないGaxIn1-xyAs1-y(0<x<
1,0<y≦1)層としただけなので、反射鏡の積層数
を特に増加させることなく、上記効果を得ることができ
る。
Further, in the example of FIG.
By applying this idea to the lower reflector 104 between the first active layer 106 and the active layer 106, it is possible to suppress the adverse effect of crystal defects caused by Al on the active layer, which is a problem when growing the active layer 106. Accordingly, crystal growth of the active layer 106 with high quality can be achieved. As a result, a surface emitting semiconductor laser having high luminous efficiency and sufficient reliability for practical use was obtained. In addition, not all of the low refractive index layers of the semiconductor distributed Bragg reflector but at least a portion closest to the active region is Ga x In 1 -x Py As 1 -y (0 <x <
Since only 1,0 <y ≦ 1) layers are provided, the above effect can be obtained without particularly increasing the number of stacked reflectors.

【0056】このようにして作製した面発光型半導体レ
ーザの発振波長は約1.2μmであった。GaAs基板
上のGaInAsは、In組成の増加で長波長化するが
歪み量の増加をともない、従来1.1μmまでが長波長
化の限界と考えられていた(文献「IEEE Phot
onics.Technol.Lett.Vol.9
(1997)pp.1319−1321」参照)。しか
しながら、今回本願の発明者が作製したように、600
℃以下の低温成長などの非平衡度の高い成長法により高
歪のGaInAs量子井戸活性層を従来より厚くコヒー
レント成長することが可能となり、発振波長は1.2μ
mまで到達できた。なお、この波長はSi半導体基板に
対して透明である。従って、Si基板上に電子素子と光
素子を集積した回路チップにおいてSi基板を通した光
伝送が可能となる。
The oscillation wavelength of the surface emitting semiconductor laser fabricated in this manner was about 1.2 μm. GaInAs on a GaAs substrate has a longer wavelength due to an increase in the In composition, but with an increase in the amount of strain. Conventionally, up to 1.1 μm has been considered to be the limit of a longer wavelength (see the document “IEEE Photo”).
onics. Technol. Lett. Vol. 9
(1997) p. 1319-1321 "). However, as created by the inventor of the present application, 600
A high strain GaInAs quantum well active layer can be grown coherently thicker than before by a growth method with a high degree of non-equilibrium, such as low-temperature growth at a temperature of less than or equal to ℃.
m. This wavelength is transparent to the Si semiconductor substrate. Therefore, light transmission through the Si substrate becomes possible in a circuit chip in which an electronic element and an optical element are integrated on the Si substrate.

【0057】以上の説明より明らかなように、In組成
が大きい高圧縮歪のGaInAsを活性層に用いること
により、GaAs基板上に長波長帯の面発光型半導体レ
ーザを形成できることがわかった。
As is clear from the above description, it was found that a long-wavelength surface-emitting type semiconductor laser can be formed on a GaAs substrate by using GaInAs having a high In composition and a high compression strain for the active layer.

【0058】なお、前述のように、このような面発光型
半導体レーザは、MOCVD法で成長させることができ
るが、MBE法等の他の成長方法を用いることもでき
る。また活性層106の積層構造として、3重量子井戸
構造(TQW)の例を示したが、他の井戸数の量子井戸
を用いた構造(SQW,MQW)等を用いることもでき
る。
As described above, such a surface emitting semiconductor laser can be grown by MOCVD, but other growth methods such as MBE can also be used. Although the triple quantum well structure (TQW) has been described as an example of the stacked structure of the active layer 106, a structure (SQW, MQW) using quantum wells of another number of wells may be used.

【0059】レーザの構造も他の構造にしてもかまわな
い。また共振器長はλの厚さとしたがλ/2の整数倍と
することができる。望ましくはλの整数倍である。また
半導体基板101としてGaAsを用いた例を示した
が、InPなどの他の半導体基板を用いた場合でも上記
の考え方を適用できる。また、反射鏡104,109の
周期は、上述した例のものに限らず、他の周期でも良
い。
The structure of the laser may be another structure. Although the length of the resonator is set to the thickness of λ, it can be set to an integral multiple of λ / 2. Desirably, it is an integral multiple of λ. Although an example in which GaAs is used as the semiconductor substrate 101 has been described, the above concept can be applied even when another semiconductor substrate such as InP is used. Further, the cycle of the reflecting mirrors 104 and 109 is not limited to the above-described example, and may be another cycle.

【0060】また、上述の例では、活性層106とし
て、主たる元素がGa、In、Asよりなる層、すなわ
ちGaxIn1-xAs(GaInAs活性層)の例を示し
たが、より長波長のレーザ発振を行うためには、活性層
106を、Nを添加し主たる元素がGa、In、N、A
sからなる層(GaInNAs活性層)とすればよい。
In the above-described example, the active layer 106 is an example in which the main element is a layer composed of Ga, In, and As, that is, Ga x In 1 -x As (GaInAs active layer). In order to carry out the laser oscillation, the active layer 106 is formed by adding N and adding Ga, In, N, A
s (GaInNAs active layer).

【0061】実際にGaInNAs活性層の組成を変え
ることにより、1.3μm帯,1.55μm帯のそれぞ
れにおいて、レーザ発振を行うことが可能であった。組
成を検討することにより、さらに長波長の例えば1.7
μm帯の面発光レーザも可能となる。
By actually changing the composition of the GaInNAs active layer, it was possible to perform laser oscillation in each of the 1.3 μm band and the 1.55 μm band. By studying the composition, a longer wavelength, for example, 1.7
A surface emitting laser in the μm band is also possible.

【0062】また、活性層106にGaAsSbを用い
ても、GaAs基板101上に1.3μm帯面発光レー
ザを実現できる。このように波長1.1μm〜1.7μ
mの半導体レーザは従来適した材料がなかったが、活性
層106に高歪のGaInAs,GaInNAs,Ga
AsSbを用い、かつ、非発光再結合防止層103,1
08を設けることにより、従来安定発振が困難であった
波長1.1μm〜1.7μm帯の長波長領域において、
高性能な面発光型半導体レーザを実現できるようになっ
た。
Further, even if GaAsSb is used for the active layer 106, a 1.3 μm band surface emitting laser can be realized on the GaAs substrate 101. Thus, the wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm
Although the conventional semiconductor laser has no suitable material, the active layer 106 has high strain GaInAs, GaInNAs, and GaInAs.
Non-radiative recombination preventing layers 103, 1 using AsSb
In the long wavelength region of the wavelength range of 1.1 μm to 1.7 μm where stable oscillation has conventionally been difficult,
High-performance surface-emitting semiconductor lasers can now be realized.

【0063】また、図3(a),(b)は本発明の飛行
体用光通信システムに用いられる長波長帯面発光型半導
体レーザの他の構成例を示す図である。なお、図3
(b)は図3(a)の活性層の部分の拡大図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing another example of the configuration of the long-wavelength band surface emitting semiconductor laser used in the optical communication system for air vehicles according to the present invention. Note that FIG.
FIG. 3B is an enlarged view of an active layer portion of FIG.

【0064】図3(a),(b)の面発光型半導体レー
ザも図1(a),(b)の面発光型半導体レーザと同様
に、面方位(100)のn−GaAs基板201を使用
している。そして、この基板201上に、それぞれの媒
質内における発振波長λの1/4倍の厚さ(λ/4の厚
さ)でn−AlxGa1-xAs(x=0.9)とn−Al
xGa1-xAs(x=0)を交互に35周期積層したn−
半導体分布ブラッグ反射鏡(Al0.9Ga0.1As/Ga
As下部反射鏡)202が形成され、その上にλ/4の
厚さのn−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5,y=
1)層(非発光再結合防止層)203が形成されてい
る。この例では、n−GaxIn1-xyAs1-y(x=
0.5,y=1)層203も下部反射鏡204の一部で
あり低屈折率層となっている。
The surface emitting semiconductor lasers of FIGS. 3A and 3B also use the n-GaAs substrate 201 having a plane orientation of (100) similarly to the surface emitting semiconductor lasers of FIGS. 1A and 1B. I'm using Then, on this substrate 201, n-Al x Ga 1 -x As (x = 0.9) with a thickness (thickness of λ / 4) of 発 振 of the oscillation wavelength λ in each medium. n-Al
x− Ga 1−x As (x = 0) is alternately stacked for 35 periods.
Semiconductor distributed Bragg reflector (Al 0.9 Ga 0.1 As / Ga
As lower reflector) 202 is formed, thereon in the thickness of λ / 4 n-Ga x In 1-x P y As 1-y (x = 0.5, y =
1) A layer (non-radiative recombination preventing layer) 203 is formed. In this example, n-Ga x In 1- x P y As 1-y (x =
0.5, y = 1) The layer 203 is also a part of the lower reflecting mirror 204 and is a low refractive index layer.

【0065】そして、下部反射鏡204上には、アンド
ープ下部GaAsスペーサ層205と、3層のGax
1-xyAs1-y量子井戸層である活性層(量子井戸活
性層)206aとGaAsバリア層206b(厚さ15
nm)から構成される多重量子井戸活性層206(この
例では3重量子井戸(TQW))と、アンドープ上部G
aAsスペーサ層207とが積層されて、媒質内におけ
る発振波長の1波長分の厚さ(λの厚さ)の共振器を形
成している。
The undoped lower GaAs spacer layer 205 and the three Ga x I
n 1-x N y As 1 -y quantum well layer in which the active layer (quantum well active layer) 206a and a GaAs barrier layer 206 b (thickness of 15
nm), a triple quantum well (TQW) in this example, and an undoped upper G
The aAs spacer layer 207 is laminated to form a resonator having a thickness (λ thickness) of one oscillation wavelength in the medium.

【0066】また、共振器上には、p−半導体分布ブラ
ッグ反射鏡(上部反射鏡)209が形成されている。
A p-semiconductor distributed Bragg reflector (upper reflector) 209 is formed on the resonator.

【0067】上部反射鏡209は、被選択酸化層となる
AlAs層230を、GaInP層とAlGaAs層で
挟んだ3λ/4の厚さの低屈折率層(厚さが(λ/4−
15nm)のCドープp−GaxIn1-xyAs1-y(x
=0.5,y=1)層(非発光再結合防止層)208、
Cドープp−AlzGa1-zAs(z=1)被選択酸化層
230(厚さ30nm)、厚さが(2λ/4−15n
m)のCドープp−Al xGa1-xAs層(x=0.
9))と、厚さがλ/4のGaAs層(1周期)と、C
ドープのp−AlxGa1-xAs層(x=0.9)とp−
AlxGa1-xAs(x=0)層をそれぞれの媒質内にお
ける発振波長の1/4倍の厚さで交互に積層した周期構
造(22周期)とから構成されている半導体分布ブラッ
グ反射鏡(Al 0.9Ga0.1As/GaAs上部反射鏡)
である。
The upper reflecting mirror 209 becomes a layer to be selectively oxidized.
The AlAs layer 230 is composed of a GaInP layer and an AlGaAs layer.
A low refractive index layer having a thickness of 3λ / 4 (thickness of (λ / 4-
15 nm) C-doped p-GaxIn1-xPyAs1-y(X
= 0.5, y = 1) layer (non-radiative recombination preventing layer) 208,
C-doped p-AlzGa1-zAs (z = 1) selective oxidation layer
230 (thickness 30 nm) and thickness (2λ / 4-15n
m) C-doped p-Al xGa1-xAs layer (x = 0.
9)), a GaAs layer having a thickness of λ / 4 (one period), and C
Doped p-AlxGa1-xAs layer (x = 0.9) and p-
AlxGa1-xAs (x = 0) layer in each medium
Periodic structure laminated alternately with a thickness of 1/4 times the oscillation wavelength
Structure (22 cycles)
Reflector (Al 0.9Ga0.1As / GaAs upper reflector)
It is.

【0068】なお、図3の例においても(図3では図示
が省略されているが)、半導体分布ブラッグ反射鏡20
4,209は、図2に示したように低屈折率層(屈折率
が小の層)と高屈折率層(屈折率が大の層)との間に、
屈折率が小と大の間の値をとる材料層AlzGa1-zAs
(0≦y<z<x≦1)が設けられたものとなってい
る。
In the example of FIG. 3 (not shown in FIG. 3), the semiconductor distributed Bragg reflector 20
4, 209, between the low refractive index layer (layer having a small refractive index) and the high refractive index layer (layer having a large refractive index) as shown in FIG.
Material layer Al z Ga 1 -z As with refractive index between small and large
(0 ≦ y <z <x ≦ 1) is provided.

【0069】また、上部反射鏡209の最上部には、p
−AlxGa1-xAs(x=0)層210が形成されてお
り、この層210は、p側電極212とコンタクトを取
るためのコンタクト層(p−コンタクト層)としての機
能も有している。
The uppermost part of the upper reflecting mirror 209 has p
An Al x Ga 1 -x As (x = 0) layer 210 is formed, and this layer 210 also has a function as a contact layer (p-contact layer) for making contact with the p-side electrode 212. ing.

【0070】図3の面発光型半導体レーザにおいて、量
子井戸活性層206のIn組成xは37%、N(窒素)
組成は0.5%とした。また量子井戸活性層206の厚
さは7nmとした。
In the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG. 3, the quantum well active layer 206 has an In composition x of 37% and N (nitrogen).
The composition was 0.5%. The thickness of the quantum well active layer 206 was 7 nm.

【0071】また、図3の面発光型半導体レーザの成長
方法はMOCVD法で行った。半導体レーザの各層を構
成する原料には、TMA(トリメチルアルミニウム),
TMG(トリメチルガリウム),TMI(トリメチルイ
ンジウム),AsH3(アルシン),PH3(フォスフィ
ン)、そして、窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒド
ラジン)を用いた。DMHyは低温で分解するので60
0℃以下のような低温成長に適しており、特に低温成長
の必要な歪みの大きい量子井戸層を成長する場合に好ま
しい。なおキャリアガスにはH2を用いた。
The growth method of the surface emitting semiconductor laser shown in FIG. 3 was performed by MOCVD. The raw materials constituting each layer of the semiconductor laser include TMA (trimethylaluminum),
TMG (trimethyl gallium), TMI (trimethyl indium), AsH 3 (arsine), PH 3 (phosphine), and the raw material of nitrogen was used DMHy (dimethylhydrazine). DMHy decomposes at low temperatures, so
It is suitable for low-temperature growth of 0 ° C. or lower, and is particularly preferable when growing a quantum well layer having a large strain that requires low-temperature growth. Note that H 2 was used as a carrier gas.

【0072】また、図3の例では、GaInNAs層
(量子井戸活性層)は540℃で成長した。MOCVD
法は過飽和度が高くNと他のV族を同時に含んだ材料の
結晶成長に適している。またMBE法のような高真空を
必要とせず、原料ガスの供給流量や供給時間を制御すれ
ば良いので量産性にも優れている。
In the example of FIG. 3, the GaInNAs layer (quantum well active layer) was grown at 540 ° C. MOCVD
The method is suitable for crystal growth of a material having a high degree of supersaturation and simultaneously containing N and another V group. In addition, high vacuum is not required as in the MBE method, and the supply flow rate and supply time of the source gas may be controlled.

【0073】さらに、図3の例では、所定の大きさのメ
サ部分をp−GaxIn1-xyAs1 -y(x=0.5,y
=1)層(非発光再結合防止層)208に達するまで、
p−AlzGa1-zAs(z=1)被選択酸化層230の
側面を露出させて形成し、側面の現れたAlzGa1-z
s(z=1)層230を水蒸気で側面から酸化してAl
xy電流狭さく層220が形成されている。
Further, in the example of FIG.
P-GaxIn1-xPyAs1 -y(X = 0.5, y
= 1) until the layer (non-radiative recombination preventing layer) 208 is reached
p-AlzGa1-zAs (z = 1) of the selectively oxidized layer 230
Formed by exposing the side surface,zGa1-zA
s (z = 1) layer 230 is oxidized from the side with water vapor to form Al
xOyA current narrowing layer 220 is formed.

【0074】そして、メサエッチングで除去した部分は
ポリイミド(絶縁膜)221で埋め込まれて平坦化さ
れ、上部反射鏡209上のポリイミドが除去されて、p
−コンタクト層210上には光出射部214を除いてp
側電極212が形成され、GaAs基板201の裏面に
はn側電極213が形成されている。
The portion removed by the mesa etching is buried with polyimide (insulating film) 221 to be flattened, and the polyimide on the upper reflecting mirror 209 is removed.
-P on the contact layer 210 except for the light emitting portion 214
A side electrode 212 is formed, and an n-side electrode 213 is formed on the back surface of the GaAs substrate 201.

【0075】図3の例においては、被選択酸化層230
の下部に上部反射鏡209の一部としてGaxIn1-x
yAs1-y(0<x<1,0<y≦1)層(非発光再結合
防止層)208が挿入されている。例えばウェットエッ
チングの場合では、硫酸系エッチャントを用いれば、A
lGaAs系に対してGaInPAs系はエッチング停
止層として用いることができるため、GaxIn1-xy
As1-y(0<x<1,0<y≦1)層208が挿入さ
れていることで、選択酸化のためのメサエッチングの高
さを厳密に制御できる。このため、均一性,再現性を高
められ、低コスト化が図れる。
In the example of FIG. 3, the selectively oxidized layer 230
Ga x In 1-x P
y As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦ 1) layer (non-radiative recombination preventing layer) 208 is inserted. For example, in the case of wet etching, if a sulfuric acid-based etchant is used, A
Since GaInPAs system can be used as an etching stop layer as compared to lGaAs system, Ga x In 1-x P y
By inserting the As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦ 1) layer 208, the height of mesa etching for selective oxidation can be strictly controlled. Therefore, uniformity and reproducibility can be improved, and cost reduction can be achieved.

【0076】また、図3の例の面発光型半導体レーザ
(素子)を一次元または二次元に集積した場合、素子製
作時における制御性が良好になることにより、アレイ内
の各素子の素子特性の均一性,再現性も極めて良好にな
るという効果がある。
When the surface-emitting type semiconductor laser (element) shown in FIG. 3 is integrated one-dimensionally or two-dimensionally, the controllability at the time of manufacturing the element is improved, and the element characteristics of each element in the array are improved. This has the effect that the uniformity and reproducibility of the film become extremely good.

【0077】なお、この例では、エッチングストップ層
を兼ねるGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1,0<y
≦1)層208を上部反射鏡209側に設けたが、下部
反射鏡204側に設けても良い。
In this example, Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y
<1) Although the layer 208 is provided on the upper reflecting mirror 209 side, it may be provided on the lower reflecting mirror 204 side.

【0078】また、図3の例においても、上下反射鏡2
04,209に挟まれた、キャリアが注入され再結合す
る活性領域(上部スペーサ層207と下部スペーサ層2
05と多重量子井戸活性層206とからなる共振器)に
おいて、活性領域内にはAlを含んだ材料を用いず、さ
らに下部反射鏡204,上部反射鏡209の低屈折率層
の最も活性層206に近い層をGaxIn1-xyAs1-y
(0<x<1,0<y≦1)の非発光再結合防止層20
3,208としている。つまり、図3の例では、活性領
域内及び反射鏡と活性領域との界面に、Alを含まない
構成としているので、キャリア注入時に、Alに起因し
ていた結晶欠陥が原因となる非発光再結合を低減させる
ことができる。
Also, in the example shown in FIG.
Active regions (upper spacer layer 207 and lower spacer layer 2) into which carriers are injected and recombined
05 and a multi-quantum well active layer 206), a material containing Al is not used in the active region, and the lower reflective mirror 204 and the upper reflective mirror 209 are the most active layers of the low refractive index layers. Layer close to Ga x In 1-x Py As 1-y
(0 <x <1, 0 <y ≦ 1) Non-radiative recombination preventing layer 20
3,208. In other words, in the example of FIG. 3, since the structure is such that Al is not contained in the active region and at the interface between the reflector and the active region, non-emission repetition caused by crystal defects caused by Al is caused at the time of carrier injection. Coupling can be reduced.

【0079】なお、反射鏡と活性領域との界面にAlを
含まない構成を、図3の例のように上下反射鏡204,
209に適用することが好ましいが、いずれか一方の反
射鏡に適用するだけでも効果がある。また、この例で
は、上下反射鏡204,209とも半導体分布ブラッグ
反射鏡としたが、一方の反射鏡を半導体分布ブラッグ反
射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡としても良い。
The configuration in which Al is not contained at the interface between the reflecting mirror and the active region is changed to the upper and lower reflecting mirrors 204 and 204 as shown in FIG.
209 is preferably applied, but it is effective to apply it to only one of the reflecting mirrors. In this example, both the upper and lower reflectors 204 and 209 are semiconductor distributed Bragg reflectors, but one reflector may be a semiconductor distributed Bragg reflector and the other reflector may be a dielectric reflector.

【0080】さらに、図3の例でも、GaAs基板20
1と活性層206との間の下部反射鏡204に図1の例
の場合と同様の考えを適用したので、活性層206の成
長時に問題となるAlに起因する結晶欠陥の活性層20
6への這い上がりによる悪影響が押さえられ、活性層2
06を高品質に結晶成長することができる。
Further, in the example shown in FIG.
1 is applied to the lower reflector 204 between the first active layer 206 and the active layer 206, the active layer 20 having crystal defects caused by Al, which is a problem when the active layer 206 is grown, is used.
6. The negative effect of crawling to 6 is suppressed, and the active layer 2
06 can be grown with high quality.

【0081】なお、このような非発光再結合防止層は、
図1,図3のいずれの構成においても半導体分布ブラッ
グ反射鏡の一部を構成するので、その厚さは、媒質内に
おける発振波長λの1/4倍の厚さ(λ/4の厚さ)と
している。あるいはそれを複数層も設けても良い。
Incidentally, such a non-radiative recombination preventing layer is
1 and 3 constitute a part of the semiconductor distributed Bragg reflector, the thickness thereof is 、 of the oscillation wavelength λ in the medium (thickness of λ / 4). ). Alternatively, a plurality of layers may be provided.

【0082】以上の説明より明らかなように、図3のよ
うな構成により、発光効率が高く、実用上十分な信頼性
の面発光型半導体レーザが得られる。また、半導体分布
ブラッグ反射鏡204,209の低屈折率層のすべてで
はなく、少なくとも活性領域に最も近い部分をAlを含
まないGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦
1)の非発光再結合防止層203,208としただけな
ので、反射鏡204,209の積層数を特に増加させる
ことなく、上記効果を得ることができた。
As is clear from the above description, a surface emitting semiconductor laser having high luminous efficiency and sufficient reliability for practical use can be obtained with the configuration as shown in FIG. Moreover, not all of the low refractive index layer of the semiconductor distributed Bragg reflector 204,209, Ga x In 1-x P y As 1-y (0 not containing Al and closest to the least active region <x <1 , 0 <y ≦
Since only the non-emission recombination prevention layers 203 and 208 of 1) were used, the above-described effect was obtained without particularly increasing the number of stacked reflecting mirrors 204 and 209.

【0083】またこのような構成にしても、ポリイミド
の埋め込みは容易であるので、配線(この例ではp側電
極)が段切れしにくく、素子の信頼性は高いものが得ら
れる。
Even with such a configuration, since the polyimide can be easily embedded, the wiring (p-side electrode in this example) is hardly disconnected, and a device having high reliability can be obtained.

【0084】このように作製した面発光型半導体レーザ
の発振波長は約1.3μmであった。
The oscillation wavelength of the surface-emitting type semiconductor laser manufactured as described above was about 1.3 μm.

【0085】図3の例では、主たる元素がGa,In,
N,Asからなる層を活性層206に用いた(GaIn
NAs活性層)ので、GaAs基板201上に長波長帯
の面発光型半導体レーザを形成できた。またAlとAs
を主成分とした被選択酸化層230の選択酸化により電
流狭さくを行ったので、しきい値電流は低かった。
In the example of FIG. 3, the main elements are Ga, In,
A layer made of N and As was used for the active layer 206 (GaIn
Therefore, a surface-emitting semiconductor laser in a long wavelength band could be formed on the GaAs substrate 201. Al and As
The threshold current was low because the current was narrowed by the selective oxidation of the selectively oxidized layer 230 mainly containing.

【0086】被選択酸化層230を選択酸化したAl酸
化膜からなる電流狭さく層230を用いた電流狭さく構
造によると、電流狭さく層230を活性層206に近づ
けて形成することで電流の広がりを抑えられ、大気に触
れない微小領域に効率良くキャリアを閉じ込めることが
できる。更に酸化してAl酸化膜となることで屈折率が
小さくなり凸レンズの効果でキャリアの閉じ込められた
微小領域に効率良く光を閉じ込めることができ、極めて
効率が良くなり、しきい値電流は低減できる。また容易
に電流狭さく構造を形成できることから、製造コストを
低減できる。
According to the current narrowing structure using the current narrowing layer 230 composed of the Al oxide film obtained by selectively oxidizing the selectively oxidized layer 230, the current spreading is suppressed by forming the current narrowing layer 230 close to the active layer 206. As a result, carriers can be efficiently confined in a minute region that does not come into contact with the atmosphere. Further, by oxidizing to form an Al oxide film, the refractive index is reduced, light can be efficiently confined in a minute region in which carriers are confined by the effect of a convex lens, the efficiency is extremely improved, and the threshold current can be reduced. . In addition, since the current narrowing structure can be easily formed, the manufacturing cost can be reduced.

【0087】以上の説明から明らかなように、図3のよ
うな構成においても図1の場合と同様に、1.3μm帯
の面発光型半導体レーザを実現でき、しかも低消費電力
で低コストの素子が得られる。
As is clear from the above description, a surface emitting semiconductor laser in the 1.3 μm band can be realized in the configuration as shown in FIG. 3, as in the case of FIG. An element is obtained.

【0088】なお、図3の面発光型半導体レーザも図1
の場合と同様にMOCVD法で成長させることができる
が、MBE法等の他の成長方法を用いることもできる。
また窒素の原料に、DMHyを用いたが、活性化した窒
素やNH3等他の窒素化合物を用いることもできる。
The surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG.
The growth can be performed by the MOCVD method as in the case of the above, but another growth method such as the MBE method can also be used.
Although DMHy is used as a nitrogen source, activated nitrogen and other nitrogen compounds such as NH 3 can be used.

【0089】さらに、図3の例では、活性層206の積
層構造として3重量子井戸構造(TQW)の例を示した
が、他の井戸数の量子井戸を用いた構造(SQW、DQ
W、MQW)等を用いることもできる。レーザの構造も
他の構造にしてもかまわない。
Further, in the example of FIG. 3, a triple quantum well structure (TQW) is shown as an example of a stacked structure of the active layer 206. However, a structure (SQW, DQW) using quantum wells of other well numbers is used.
W, MQW) and the like can also be used. The structure of the laser may be another structure.

【0090】また、図3の面発光型半導体レーザにおい
て、GaInNAs活性層の組成を変えることで、1.
55μm帯,更にはもっと長波長の1.7μm帯の面発
光型半導体レーザも可能となる。GaInNAs活性層
にTl,Sb,Pなど他のIII−V族元素が含まれてい
てもかまわない。また、活性層にGaAsSbを用いて
も、GaAs基板上に1.3μm帯の面発光型半導体レ
ーザを実現できる。
In the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG. 3, by changing the composition of the GaInNAs active layer, 1.
A surface emitting semiconductor laser in the 55 μm band, and even in the longer wavelength 1.7 μm band, is also possible. The GaInNAs active layer may contain other III-V elements such as Tl, Sb, and P. Further, even if GaAsSb is used for the active layer, a surface emitting semiconductor laser in a 1.3 μm band can be realized on a GaAs substrate.

【0091】なお、活性層にGaInAsを用いた場
合、従来1.1μmまでが長波長化の限界と考えられて
いたが、600℃以下の低温成長により高歪のGaIn
As量子井戸活性層を従来よりも厚く成長することが可
能となり、波長は1.2μmまで到達できる。
In the case where GaInAs is used for the active layer, conventionally, it has been considered that the maximum wavelength of 1.1 μm is used as a limit for increasing the wavelength.
It becomes possible to grow the As quantum well active layer thicker than before, and the wavelength can reach up to 1.2 μm.

【0092】このように、波長1.1μm〜1.7μm
の半導体レーザは従来適した材料がなかったが、活性層
に高歪のGaInAs,GaInNAs,GaAsSb
を用い、かつ非発光再結合防止層を設けることにより、
従来安定発振が困難であった波長1.1μm〜1.7μ
m帯の長波長領域において、安定に発振する長波長帯面
発光型半導体レーザが実現できた。
As described above, the wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm
Although the semiconductor laser of the prior art did not have a suitable material, the active layer has a high strain of GaInAs, GaInNAs, and GaAsSb.
By using a non-radiative recombination prevention layer,
Wavelength of 1.1 μm to 1.7 μ for which stable oscillation has conventionally been difficult
A long-wavelength band surface emitting semiconductor laser that oscillates stably in the m-band long wavelength region has been realized.

【0093】図4はこのような長波長帯面発光半導体レ
ーザ素子を、面方位(100)のn−GaAsウエハに
多数のチップとして形成した例、ならびにレーザ素子チ
ップを示したものである。ここで示したレーザ素子チッ
プには、1〜n個のレーザ素子が形成されているが、そ
の個数nはその用途に応じて、数ならびに配列方法が決
められる。
FIG. 4 shows an example in which such a long wavelength band surface emitting semiconductor laser device is formed as a large number of chips on an n-GaAs wafer having a (100) plane orientation, and a laser device chip. In the laser element chip shown here, 1 to n laser elements are formed, and the number n and the arrangement method are determined according to the application.

【0094】以上のように、実用的な特性を持ち安定に
発振する発振波長1.1μm〜1.7μmの長波長帯面
発光半導体レーザが実現できた。
As described above, a long-wavelength surface-emitting semiconductor laser having practical characteristics and an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm that stably oscillates can be realized.

【0095】このような面発光型半導体レーザを飛行機
(航空機)や宇宙船などの飛行体光通信システムに適用
することができる。
Such a surface emitting semiconductor laser can be applied to an airborne optical communication system such as an airplane (aircraft) and a spacecraft.

【0096】すなわち、本発明の第1の実施形態の飛行
体光通信システムは、活性層と活性層の上部に設けられ
ている上部反射鏡と活性層の下部に設けられている下部
反射鏡とを共振器として少なくとも有する面発光型半導
体レーザが光源として用いられ、機器間が光ファイバに
よって接続されて、前記光源からの光信号によって機器
間で光通信がなされるようになっている。ここで、上記
面発光型半導体レーザは、発振波長が1.1μm〜1.
7μmであり、活性層には、主たる元素がGa,In,
N,Asからなる層、もしくは、主たる元素がGa,I
n,Asよりなる層が用いられ、前記上部反射鏡および
/または下部反射鏡は、屈折率が小さな材料層と屈折率
が大きな材料層とが周期的に積層されている半導体分布
ブラッグ反射鏡であって、屈折率が小さな材料層はAl
xGa1-xAs(0<x≦1)であり、屈折率が大きな材
料層はAlyGa1-yAs(0≦y<x≦1)であり、屈
折率が小さな材料層と屈折率が大きな材料層との間に
は、屈折率が小と大の間の値をとる材料層としてAlz
Ga1-zAs(0≦y<z<x≦1)層が設けられてい
る。
That is, the airborne optical communication system according to the first embodiment of the present invention comprises an active layer, an upper reflector provided above the active layer, and a lower reflector provided below the active layer. A surface-emitting type semiconductor laser having at least a resonator as a light source is used as a light source, and the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source. Here, the surface emitting semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.
7 μm, and the main element is Ga, In,
A layer composed of N and As, or a main element composed of Ga and I
The upper reflector and / or the lower reflector are semiconductor distributed Bragg reflectors in which a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index are periodically laminated. The material layer with a small refractive index is Al
x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1), the material layer having a large refractive index is Al y Ga 1-y As (0 ≦ y <x ≦ 1), and the material layer having a small refractive index is refracted. between the rate is large material layer, Al z as a material layer having a refractive index takes a value between the small and large
A Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) layer is provided.

【0097】前述のように、発振波長が光ファイバーと
整合性が得られる1.1μm帯〜1.7μm帯で実用的
な特性を持ち安定に発振する面発光型半導体レーザは従
来存在しなかったが、本発明のように半導体分布ブラッ
グ反射鏡を工夫することにより、温度特性の良い活性層
材料をもち、動作電圧,発振閾値電流等を低くでき、レ
ーザ素子の発熱も少なく、安定した発振ができ、また低
コストで実用的な長波長帯面発光型半導体レーザが実現
できる。
As described above, there has not been a surface emitting semiconductor laser which has practical characteristics in the 1.1 μm band to 1.7 μm band where the oscillation wavelength is compatible with the optical fiber and stably oscillates. By devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention, an active layer material having good temperature characteristics can be obtained, the operating voltage, the oscillation threshold current, etc. can be reduced, the laser element generates less heat, and stable oscillation can be achieved. In addition, a low-cost and practical long-wavelength band surface emitting semiconductor laser can be realized.

【0098】さらに、従来軽量化が困難なため光配線化
に制限があった飛行体(航空機)や宇宙船などの飛行体
内の機器間の光通信システムにこの長波長帯面発光型半
導体レーザを用いることにより、温度制御機器及びそれ
らを稼動させる電源,電池が不必要か極小型のもので済
むようになり、大幅に軽量化され、且つ信頼性良く高速
で信号の伝送が可能な飛行体用光通信システムが実現で
きる。
Further, this long-wavelength band surface emitting semiconductor laser is used in an optical communication system between devices in a flying body such as an airplane (aircraft) and a spacecraft, which has conventionally been limited in optical wiring due to the difficulty in weight reduction. By using it, the temperature control equipment and the power supply and battery for operating them are unnecessary or extremely small, so that it is greatly reduced in weight and can be used for aircraft that can transmit signals at high speed with high reliability. An optical communication system can be realized.

【0099】また、本発明の第2の実施形態の飛行体光
通信システムは、活性層と活性層の上部に設けられてい
る上部反射鏡と活性層の下部に設けられている下部反射
鏡とを共振器として少なくとも有する面発光型半導体レ
ーザが光源として用いられ、機器間が光ファイバによっ
て接続されて、前記光源からの光信号によって機器間で
光通信がなされるようになっている。ここで、上記面発
光型半導体レーザは、発振波長が1.1μm〜1.7μ
mであり、活性層には、主たる元素がGa,In,N,
Asからなる層、もしくは、主たる元素がGa,In,
Asよりなる層が用いられ、前記上部反射鏡および/ま
たは下部反射鏡は、屈折率が小さな材料層と屈折率が大
きな材料層とが周期的に積層されている半導体分布ブラ
ッグ反射鏡であって、屈折率が小さな材料層はAlx
1-xAs(0<x≦1)であり、屈折率が大きな材料
層はAlyGa1-yAs(0≦y<x≦1)であり、前記
活性層と前記上部反射鏡および/また下部反射鏡との間
には、GaInPもしくはGaInPAsよりなる非発
光再結合防止層が設けられている。
Further, the flying object optical communication system according to the second embodiment of the present invention comprises an active layer, an upper reflector provided above the active layer, and a lower reflector provided below the active layer. A surface-emitting type semiconductor laser having at least a resonator as a light source is used as a light source, and the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source. Here, the surface emitting semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm.
m, and the main elements in the active layer are Ga, In, N,
As layer or the main element is Ga, In,
A layer made of As is used, and the upper reflector and / or the lower reflector are semiconductor distributed Bragg reflectors in which a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index are periodically laminated. The material layer having a small refractive index is Al x G
a 1-x is As (0 <x ≦ 1) , a large material layer whose refractive index is Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein the upper reflector and the active layer and A non-radiative recombination preventing layer made of GaInP or GaInPAs is provided between the lower reflector and the lower reflector.

【0100】前述のように、発振波長が光ファイバーと
整合性が得られる1.1μm帯〜1.7μm帯で安定し
て使用できる面発光型半導体レーザは従来存在しなかっ
たが、本発明のように非発光再結合防止層を設けてなる
面発光型半導体レーザとすることにより、温度特性の良
い活性層材料をもち、安定に発振する長波長帯面発光型
半導体レーザが実現できる。
As described above, there has been no surface-emitting type semiconductor laser which can be used stably in the 1.1 μm to 1.7 μm band where the oscillation wavelength is compatible with the optical fiber, but as in the present invention. By using a surface emitting semiconductor laser provided with a non-light emitting recombination preventing layer, a long wavelength band surface emitting semiconductor laser having an active layer material having good temperature characteristics and oscillating stably can be realized.

【0101】さらに、従来軽量化が困難なため光配線化
に制限があった飛行機(航空機)や宇宙船などの飛行体
内の機器間の光通信システムにこの長波長帯面発光型半
導体レーザを用いることにより、温度制御機器及びそれ
らを稼動させる電源,電池が不必要か極小型のもので済
むようになり、大幅に軽量化され、且つ信頼性良く高速
で信号の伝送が可能な飛行体用光通信システムが実現で
きる。
Furthermore, this long-wavelength surface emitting semiconductor laser is used in an optical communication system between devices in an airplane such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, which has conventionally been limited in terms of optical wiring due to the difficulty in weight reduction. As a result, the temperature control devices and the power supply and batteries for operating them are unnecessary or extremely small, so that the weight of the light is greatly reduced, and the light for the aircraft that can transmit signals at high speed with high reliability can be obtained. A communication system can be realized.

【0102】図5は上述した長波長帯面発光型半導体レ
ーザを用いた本発明の飛行体用光通信システムの基本構
成例を示す図である。図5を参照すると、この飛行体用
光通信システムは、通信装置11と通信装置15とが光
ファイバ19によって接続されている。ここで、通信装
置11は、機器12に対応して設けられ、信号制御回路
13と、面発光型半導体レーザ/受光素子(14)とを
有している。また、通信装置15は、機器16に対応し
て設けられ、信号制御回路17と、面発光型半導体レー
ザ/受光素子(18)とを有している。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a basic configuration of an optical communication system for a flying object according to the present invention using the above-described long wavelength band surface emitting semiconductor laser. Referring to FIG. 5, in this optical communication system for a vehicle, a communication device 11 and a communication device 15 are connected by an optical fiber 19. Here, the communication device 11 is provided corresponding to the device 12, and has a signal control circuit 13 and a surface emitting semiconductor laser / light receiving element (14). The communication device 15 is provided corresponding to the device 16 and includes a signal control circuit 17 and a surface emitting semiconductor laser / light receiving element (18).

【0103】そして、面発光型半導体レーザ/受光素子
(14),(18)の面発光型半導体レーザには、上述
した第1または第2の実施形態の長波長帯面発光型半導
体レーザが用いられている。
As the surface emitting semiconductor lasers of the surface emitting semiconductor laser / light receiving elements (14) and (18), the above-described long-wavelength band surface emitting semiconductor laser of the first or second embodiment is used. Have been.

【0104】また、光ファイバ19には、石英系シング
ルモードファイバが用いられる。
The optical fiber 19 is a quartz single mode fiber.

【0105】図5の構成の飛行体用光通信システムで
は、機器12から電気信号が出力されると、機器12か
らの電気信号は、通信装置11の信号制御回路13に入
力し、信号制御回路13は、機器12からの電気信号に
応じて面発光型半導体レーザ/受光素子(14)の面発
光型半導体レーザの発光を駆動制御する。これにより、
面発光型半導体レーザ/受光素子(14)の面発光型半
導体レーザからは、光信号が出力され、この光信号は、
光ファイバ19を介して、通信装置15に光伝送され
る。通信装置15においては、面発光型半導体レーザ/
受光素子(18)の受光素子で、通信装置11の面発光
型半導体レーザから伝送された光信号を受光して光信号
を電気信号に変換し、信号制御回路17を介して機器1
6に与える。これにより、機器12からの信号を機器1
6に伝送できる。
In the optical communication system for a vehicle having the configuration shown in FIG. 5, when an electric signal is output from the device 12, the electric signal from the device 12 is input to the signal control circuit 13 of the communication device 11, and the signal control circuit Reference numeral 13 controls the light emission of the surface emitting semiconductor laser of the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (14) according to an electric signal from the device 12. This allows
An optical signal is output from the surface emitting semiconductor laser of the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (14).
The light is transmitted to the communication device 15 via the optical fiber 19. In the communication device 15, a surface emitting semiconductor laser /
The light receiving element of the light receiving element (18) receives the optical signal transmitted from the surface emitting semiconductor laser of the communication device 11, converts the optical signal into an electric signal, and transmits the signal to the device 1 via the signal control circuit 17.
Give to 6. Thereby, the signal from the device 12 is transmitted to the device 1
6 can be transmitted.

【0106】また、機器16から電気信号が出力される
と、機器16からの電気信号は、通信装置15の信号制
御回路17に入力し、信号制御回路17は、機器16か
らの電気信号に応じて面発光型半導体レーザ/受光素子
(18)の面発光型半導体レーザの発光を駆動制御す
る。これにより、面発光型半導体レーザ/受光素子(1
8)の面発光型半導体レーザからは、光信号が出力さ
れ、この光信号は、光ファイバ19を介して、通信装置
11に光伝送される。通信装置11においては、面発光
型半導体レーザ/受光素子(14)の受光素子で、通信
装置15の面発光型半導体レーザから伝送された光信号
を受光して光信号を電気信号に変換し、信号制御回路1
3を介して機器12に与える。これにより、機器16か
らの信号を機器12に伝送できる。
When an electric signal is output from the device 16, the electric signal from the device 16 is input to a signal control circuit 17 of the communication device 15, and the signal control circuit 17 responds to the electric signal from the device 16. The light emission of the surface emitting semiconductor laser of the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (18) is controlled. Thereby, the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (1
An optical signal is output from the surface-emitting type semiconductor laser 8), and the optical signal is optically transmitted to the communication device 11 via the optical fiber 19. In the communication device 11, the light receiving element of the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (14) receives the optical signal transmitted from the surface emitting semiconductor laser of the communication device 15, converts the optical signal into an electric signal, Signal control circuit 1
3 to the device 12. Thereby, the signal from the device 16 can be transmitted to the device 12.

【0107】このようにして、機器12と機器16との
間で光通信を行なうことができる。
In this way, optical communication can be performed between the device 12 and the device 16.

【0108】前述のように、GaInAs系あるいはG
aInNAs系の材料を活性層に含む面発光型半導体レ
ーザは、温度特性に優れている。例えばGaInNAs
を活性層とする発光波長1.3μmの端面発光型レーザ
では、室温でのレーザ発振の閾値電流密度が80℃でも
1.3倍にしかならない。これに対し、従来のInP基
板上に作製したGaInPAsを活性層に含む端面発光
型レーザでは、閾値電流密度が20℃から80℃で3倍
に増加する。このことから、GaInNAs系半導体を
活性層に含む発光素子は格段に温度特性が良好であるこ
とがわかる。
As described above, GaInAs or G
A surface emitting semiconductor laser including an aInNAs-based material in an active layer has excellent temperature characteristics. For example, GaInNAs
In the case of an edge-emitting laser having an emission wavelength of 1.3 μm and using an active layer as the active layer, the threshold current density of laser oscillation at room temperature is only 1.3 times even at 80 ° C. On the other hand, in the case of a conventional edge-emitting laser including GaInPAs in an active layer manufactured on an InP substrate, the threshold current density is tripled from 20 ° C. to 80 ° C. This indicates that the light emitting element including the GaInNAs-based semiconductor in the active layer has much better temperature characteristics.

【0109】図5のシステムでは、このようなGaIn
As系あるいはGaInNAs系を活性層とする長波長
帯面発光型半導体レーザ(上述した第1または第2の実
施形態の長波長帯面発光型半導体レーザ)を光源(発光
素子)に用いているので、従来のInP基板上に作製し
たGaInPAsを活性層に含む発光素子を使用する光
伝送システムと異なり、発光素子部にペルチェ素子やヒ
−タなどの温度制御機器及びそれらを稼動させる電源が
不必要か極小型のもので済み、格段に機体の軽量化がな
される。
In the system of FIG. 5, such a GaIn
Since a long-wavelength surface-emitting semiconductor laser using the As or GaInNAs-based active layer (the long-wavelength surface-emitting semiconductor laser of the first or second embodiment described above) is used as a light source (light emitting element). Unlike the conventional optical transmission system using a light emitting element containing GaInPAs in an active layer manufactured on an InP substrate, the light emitting element portion does not require a temperature control device such as a Peltier element or a heater and a power supply for operating them. Only a very small one is required, and the weight of the aircraft is significantly reduced.

【0110】また、上述した第1または第2の実施形態
の長波長帯面発光型半導体レーザは、従来のInP基板
上に作製したGaInPAsを活性層に含む端面発光型
等の発光素子と異なり、低消費電力で駆動できるので、
小型の電源で済むようになる。また、高速伝送に適して
いるので配線数を減らすことができる。また、高密度ア
レイ化できるので単位発光素子当りの重量を小さくでき
る。
The long-wavelength surface-emitting type semiconductor laser according to the first or second embodiment described above is different from an edge-emitting type light-emitting device including a GaInPAs formed in an active layer on a conventional InP substrate in an active layer. Because it can be driven with low power consumption,
Only a small power supply is needed. In addition, since it is suitable for high-speed transmission, the number of wirings can be reduced. Further, since a high-density array can be realized, the weight per unit light emitting element can be reduced.

【0111】よって、本発明の長波長帯面発光型半導体
レーザを用いる光伝送システム(光通信システム)を飛
行機(航空機)や宇宙船などの飛行体に搭載した場合
は、軽量化の効果が極めて大きい。
Therefore, when an optical transmission system (optical communication system) using the long-wavelength surface emitting semiconductor laser of the present invention is mounted on an airplane such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, the effect of weight reduction is extremely large. large.

【0112】また、石英系ファイバは伝送損失が小さく
光配線の媒体として最も広く用いられている。特に1.
3μm帯又は1.5μm帯の波長領域において伝送損失
が最も小さい。本発明の長波長帯面発光半導体レーザ
は、組成を変化させることにより発光波長を1.1μm
以上の波長領域で変化させることができる。よって、G
aNAs系面発光レーザの発光波長を1.3μm帯又は
1.5μm帯にし石英系ファイバと光結合させることに
より、より信頼性良く高い伝送速度で信号の伝達が可能
になる。
Further, the silica-based fiber has a small transmission loss and is most widely used as a medium for optical wiring. Especially 1.
The transmission loss is the smallest in the 3 μm band or 1.5 μm band wavelength region. The long-wavelength surface emitting semiconductor laser of the present invention has an emission wavelength of 1.1 μm by changing the composition.
It can be changed in the above wavelength range. Therefore, G
By making the emission wavelength of the aNAs surface emitting laser 1.3 μm band or 1.5 μm band and optically coupling with a quartz fiber, a signal can be transmitted more reliably and at a higher transmission rate.

【0113】光ファイバは、石英系マルチモードファイ
バの場合もあり、石英系シングルモードファイバの場合
もあるが、石英系シングルモードファイバが好ましい。
これは次の理由による。すなわち、石英系マルチモード
ファイバの径は100〜300μm程度であるが、石英
系シングルモードファイバの径は50〜100μm程度
であり単位長さ当りの重量が小さい。また、石英系シン
グルモードファイバは、マルチモードファイバと比較し
て、伝送帯域が広く、伝送距離も長いので、信頼性良く
高速でデータの伝送が可能となり、時分割多重伝送方式
による配線の集約化がより可能となって配線数を減らす
ことができる。つまり、光伝送システム(光通信システ
ム)を大幅に軽量化することができる。よって、光伝送
システム(光通信システム)を飛行機(航空機)や宇宙
船などの飛行体に搭載した場合、極めて軽量化の効果が
大きい。また、より信頼性良く高速で信号の伝送が可能
になる。
The optical fiber may be a silica-based multimode fiber or a silica-based single mode fiber, but a silica-based single-mode fiber is preferred.
This is for the following reason. That is, the diameter of the silica-based multimode fiber is about 100 to 300 μm, while the diameter of the silica-based single mode fiber is about 50 to 100 μm, and the weight per unit length is small. In addition, quartz single-mode fiber has a wider transmission band and longer transmission distance than multi-mode fiber, so it is possible to transmit data at high speed with high reliability. And the number of wirings can be reduced. That is, the weight of the optical transmission system (optical communication system) can be significantly reduced. Therefore, when the optical transmission system (optical communication system) is mounted on a flying object such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, the effect of reducing the weight is extremely large. In addition, signal transmission can be performed more reliably and at high speed.

【0114】また、図6は上述した長波長帯面発光型半
導体レーザを用いた本発明の飛行体用光通信システム
(並列伝送方式の飛行体用光通信システム)の一例を示
す図である。図6を参照すると、この飛行体用光通信シ
ステムは、通信装置21と通信装置25とが光ファイバ
29−1,29−2,29−3,29−4によって接続
されている。ここで、通信装置21は、機器22に対応
して設けられ、信号制御回路23と、複数の面発光型半
導体レーザ/受光素子(24−1,24−2,24−
3,24−4)とを有している。また、通信装置25
は、機器26に対応して設けられ、信号制御回路27
と、複数の面発光型半導体レーザ/受光素子(28−
1,28−2,28−3,28−4)とを有している。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an optical communication system for a flying object (an optical communication system for a flying object of a parallel transmission system) according to the present invention using the above-described long wavelength band surface emitting semiconductor laser. Referring to FIG. 6, in this optical communication system for a vehicle, a communication device 21 and a communication device 25 are connected by optical fibers 29-1, 29-2, 29-3, and 29-4. Here, the communication device 21 is provided corresponding to the device 22, and includes a signal control circuit 23 and a plurality of surface emitting semiconductor laser / light receiving elements (24-1, 24-2, 24-
3, 24-4). In addition, the communication device 25
Is provided corresponding to the device 26, and the signal control circuit 27
And a plurality of surface emitting semiconductor lasers / light receiving elements (28-
1, 28-2, 28-3, 28-4).

【0115】そして、面発光型半導体レーザ/受光素子
(24−1,24−2,24−3,24−4),(28
−1,28−2,28−3,28−4)の面発光型半導
体レーザには、上述した第1または第2の実施形態の長
波長帯面発光型半導体レーザが用いられている。
Then, the surface emitting semiconductor laser / light receiving elements (24-1, 24-2, 24-3, 24-4), (28)
For the surface emitting semiconductor lasers of (-1, 28-2, 28-3, 28-4), the long-wavelength band surface emitting semiconductor laser according to the first or second embodiment described above is used.

【0116】また、光ファイバ29−1,29−2,2
9−3,29−4には、石英系シングルモードファイバ
が用いられる。
The optical fibers 29-1, 29-2, 2
For 9-3 and 29-4, a silica-based single mode fiber is used.

【0117】図6の構成の飛行体用光通信システムで
は、機器22から電気信号が出力されると、機器22か
らの電気信号は、通信装置21の信号制御回路23に入
力し、信号制御回路23は、機器22からの電気信号に
応じて面発光型半導体レーザ/受光素子(24−1,2
4−2,24−3,24−4)の複数の面発光型半導体
レーザの発光を駆動制御する。これにより、面発光型半
導体レーザ/受光素子(24−1,24−2,24−
3,24−4)の複数の面発光型半導体レーザからは、
光信号が出力され、この光信号は、光ファイバ29−
1,29−2,29−3,29−4を介して、通信装置
25に光伝送される。通信装置25においては、面発光
型半導体レーザ/受光素子(28−1,28−2,28
−3,28−4)の複数の受光素子で、通信装置21の
複数の面発光型半導体レーザから伝送された光信号を受
光して光信号を電気信号に変換し、信号制御回路27を
介して機器26に与える。これにより、機器22からの
信号を機器26に伝送できる。
In the optical communication system for a vehicle having the configuration shown in FIG. 6, when an electric signal is output from the equipment 22, the electric signal from the equipment 22 is input to the signal control circuit 23 of the communication device 21, and the signal control circuit Reference numeral 23 denotes a surface emitting semiconductor laser / light receiving element (24-1, 2-2) according to an electric signal from the device 22.
4-2, 24-3, and 24-4) to drive and control the emission of the plurality of surface emitting semiconductor lasers. Thereby, the surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (24-1, 24-2, 24-
From the plurality of surface emitting semiconductor lasers of 3, 24-4),
An optical signal is output, and this optical signal is
The light is transmitted to the communication device 25 via 1, 29-2, 29-3, and 29-4. In the communication device 25, the surface emitting type semiconductor laser / light receiving element (28-1, 28-2, 28
-3, 28-4) receive the optical signals transmitted from the plurality of surface-emitting type semiconductor lasers of the communication device 21 and convert the optical signals into electrical signals, via the signal control circuit 27. To the device 26. Thereby, the signal from the device 22 can be transmitted to the device 26.

【0118】また、機器22から電気信号が出力される
と、機器22からの電気信号は、通信装置25の信号制
御回路27に入力し、信号制御回路27は、機器26か
らの電気信号に応じて面発光型半導体レーザ/受光素子
(28−1,28−2,28−3,28−4)の複数の
面発光型半導体レーザの発光を駆動制御する。これによ
り、面発光型半導体レーザ/受光素子(28−1,28
−2,28−3,28−4)の複数の面発光型半導体レ
ーザからは、光信号が出力され、この光信号は、光ファ
イバ29−1,29−2,29−3,29−4を介し
て、通信装置21に光伝送される。通信装置21におい
ては、面発光型半導体レーザ/受光素子(24−1,2
4−2,24−3,24−4)の複数の受光素子で、通
信装置25の複数の面発光型半導体レーザから伝送され
た光信号を受光して光信号を電気信号に変換し、信号制
御回路23を介して機器22に与える。これにより、機
器26からの信号を機器22に伝送できる。
When an electric signal is output from the device 22, the electric signal from the device 22 is input to a signal control circuit 27 of the communication device 25, and the signal control circuit 27 responds to the electric signal from the device 26. The drive of the plurality of surface emitting semiconductor lasers of the surface emitting semiconductor lasers / light receiving elements (28-1, 28-2, 28-3, 28-4) is controlled. Thereby, the surface emitting type semiconductor laser / light receiving element (28-1, 28)
-2, 28-3, 28-4), an optical signal is output from the plurality of surface emitting semiconductor lasers, and the optical signal is output to optical fibers 29-1, 29-2, 29-3, 29-4. Is optically transmitted to the communication device 21 via the. In the communication device 21, the surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (24-1, 2-2)
4-2, 24-3, and 24-4) receive the optical signals transmitted from the plurality of surface emitting semiconductor lasers of the communication device 25, convert the optical signals into electric signals, and This is given to the device 22 via the control circuit 23. Thereby, the signal from the device 26 can be transmitted to the device 22.

【0119】このようにして、機器22と機器26との
間で光通信を行なうことができる。このように、図6の
飛行体用光通信システムは、機器22,26間の光通信
には、複数本の光ファイバを用いる並列伝送方式が用い
られる。すなわち、複数の長波長帯面発光型半導体レー
ザからの信号を複数の光ファイバを用いて同時に伝送す
るようになっている。飛行体(航空機)や宇宙船などの
飛行体では、複数のコンピュータにより分散処理システ
ムが必要になっている。また、複数のモジュールが結合
する宇宙船の場合は、各モジュールでコンピュータを搭
載する場合がある。また、宇宙船単独でも、同一の構成
の複数のコンピュータを搭載し同一演算処理を行わせて
演算処理の信頼性を高める場合がある。これらのコンピ
ュータ間の伝送は高速大容量であることが必要であり、
時分割多重伝送では対応が不充分になる。図6のように
複数の光ファイバを用いた並列伝送方式をとれば、高速
大容量の伝送が可能になり上記複数のコンピュータシス
テムを連結することができる。
Thus, optical communication can be performed between the device 22 and the device 26. As described above, in the optical communication system for a vehicle shown in FIG. 6, a parallel transmission method using a plurality of optical fibers is used for optical communication between the devices 22 and 26. That is, signals from a plurality of long wavelength band surface emitting semiconductor lasers are simultaneously transmitted using a plurality of optical fibers. 2. Description of the Related Art In an air vehicle such as an air vehicle (aircraft) and a spacecraft, a distributed processing system is required by a plurality of computers. In the case of a spacecraft in which a plurality of modules are combined, a computer may be mounted on each module. In some cases, the spacecraft alone may be equipped with a plurality of computers having the same configuration and perform the same arithmetic processing to increase the reliability of the arithmetic processing. Transmission between these computers needs to be fast and large,
In the case of the time division multiplex transmission, the correspondence becomes insufficient. If a parallel transmission method using a plurality of optical fibers is adopted as shown in FIG. 6, high-speed and large-capacity transmission becomes possible, and the above-mentioned plurality of computer systems can be connected.

【0120】従って、図6のような構成では、より高速
大容量のデータの光信号伝送が可能で、コンピュータ間
のデータ伝送に向く、飛行機(航空機)や宇宙船などの
飛行体用光通信用システムを提供することが可能にな
る。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 6, optical signal transmission of high-speed and large-capacity data is possible, which is suitable for data transmission between computers, and is suitable for optical communication for air vehicles such as airplanes (aircraft) and spacecraft. It becomes possible to provide a system.

【0121】また、図7は上述した長波長帯面発光型半
導体レーザを用いた本発明の飛行体用光通信システム
(多波長伝送方式の飛行体用光通信システム)の一例を
示す図である。図7を参照すると、この飛行体用光通信
システムは、通信装置31と通信装置36とが光ファイ
バ45によって接続されている。ここで、通信装置31
は、機器32に対応して設けられ、信号制御回路33
と、面発光型半導体レーザ/受光素子(34−1,34
−2,34−3,34−4)と、合波器/分波器(3
5)とを有している。また、通信装置36は、機器37
に対応して設けられ、信号制御回路38と、面発光型半
導体レーザ/受光素子(39−1,39−2,39−
3,39−4)と、合波器/分波器(40)とを有して
いる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a flying object optical communication system (multi-wavelength transmission type flying object optical communication system) of the present invention using the above-described long-wavelength band surface emitting semiconductor laser. . Referring to FIG. 7, in this optical communication system for a vehicle, a communication device 31 and a communication device 36 are connected by an optical fiber 45. Here, the communication device 31
Are provided corresponding to the device 32, and the signal control circuit 33
And a surface emitting semiconductor laser / light receiving element (34-1, 34)
−2, 34-3, 34-4) and a multiplexer / demultiplexer (3
5). Further, the communication device 36 includes a device 37.
And a signal control circuit 38 and a surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (39-1, 39-2, 39-
3, 39-4) and a multiplexer / demultiplexer (40).

【0122】そして、面発光型半導体レーザ/受光素子
(34−1,34−2,34−3,34−4),(39
−1,39−2,39−3,39−4)の面発光型半導
体レーザには、上述した第1または第2の実施形態の長
波長帯面発光型半導体レーザが用いられている。
Then, the surface emitting semiconductor laser / light receiving elements (34-1, 34-2, 34-3, 34-4), (39)
-1, 39-2, 39-3, and 39-4) use the long-wavelength band surface-emitting semiconductor laser of the first or second embodiment described above.

【0123】また、面発光型半導体レーザ/受光素子
(34−1,34−2,34−3,34−4)と合波器
/分波器(35)とは、光ファイバ41−1,41−
2,41−3,41−4によって接続され、面発光型半
導体レーザ/受光素子(39−1,39−2,39−
3,39−4)と合波器/分波器(40)とは、光ファ
イバ42−1,42−2,42−3,42−4によって
接続されている。
The surface emitting type semiconductor laser / light receiving element (34-1, 34-2, 34-3, 34-4) and the multiplexer / demultiplexer (35) are connected to the optical fiber 41-1. 41-
2, 41-3, 41-4, and a surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (39-1, 39-2, 39-
3, 39-4) and the multiplexer / demultiplexer (40) are connected by optical fibers 42-1, 42-2, 42-3, 42-4.

【0124】また、光ファイバ45,41−1,41−
2,41−3,41−4,42−1,42−2,42−
3,42−4には、石英系シングルモードファイバが用
いられる。
The optical fibers 45, 41-1, 41-
2,41-3,41-4,42-1,42-2,42-
For 3, 42-4, a silica-based single mode fiber is used.

【0125】図7の構成の飛行体用光通信システムで
は、機器32から複数の電気信号が出力されると、機器
32からの複数の電気信号は、通信装置31の信号制御
回路33に入力し、信号制御回路33は、機器32から
の複数の電気信号のそれぞれに応じて面発光型半導体レ
ーザ/受光素子(34−1,34−2,34−3,34
−4)の複数の面発光型半導体レーザの発光を駆動制御
する。これにより、面発光型半導体レーザ/受光素子
(34−1,34−2,34−3,34−4)の複数の
面発光型半導体レーザからは、それぞれ波長の異なる光
信号が出力され、これらの光信号は、光ファイバ41−
1,41−2,41−3,41−4を介して合波器/分
波器(35)の合波器に加わり、合波器で合波され、光
ファイバ45を介して、通信装置36に光伝送される。
通信装置36においては、光ファイバ45からの光信号
を合波器/分波器(40)の分波器で分波し、光ファイ
バ42−1,42−2,42−3,42−4を介して面
発光型半導体レーザ/受光素子(39−1,39−2,
39−3,39−4)の複数の受光素子に入力させる。
各受光素子では、分波された波長の異なる光信号を受光
して、各光信号を電気信号に変換し、信号制御回路38
を介して機器37に与える。これにより、機器32から
の信号を機器37に伝送できる。
In the optical communication system for a vehicle having the configuration shown in FIG. 7, when a plurality of electric signals are output from the device 32, the plurality of electric signals from the device 32 are input to the signal control circuit 33 of the communication device 31. , The signal control circuit 33 responds to each of a plurality of electric signals from the device 32 by using a surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (34-1, 34-2, 34-3, 34).
And 4) driving and controlling the light emission of the plurality of surface emitting semiconductor lasers. Thus, a plurality of surface emitting semiconductor lasers of the surface emitting semiconductor laser / light receiving element (34-1, 34-2, 34-3, 34-4) output optical signals having different wavelengths, respectively. The optical signal of the optical fiber 41-
1, 41-2, 41-3, and 41-4, add to the multiplexer of the multiplexer / demultiplexer (35), are multiplexed by the multiplexer, and are transmitted through the optical fiber 45 to the communication device. The light is transmitted to 36.
In the communication device 36, the optical signal from the optical fiber 45 is demultiplexed by the demultiplexer of the multiplexer / demultiplexer (40), and the optical fibers 42-1, 42-2, 42-3, and 42-4 are demultiplexed. Surface emitting semiconductor laser / light receiving element (39-1, 39-2,
39-3, 39-4).
Each light receiving element receives the divided optical signals having different wavelengths, converts each optical signal into an electric signal, and generates a signal.
To the device 37 via the. Thus, a signal from the device 32 can be transmitted to the device 37.

【0126】また、機器37から複数の電気信号が出力
されると、機器37からの複数の電気信号は、通信装置
36の信号制御回路38に入力し、信号制御回路38
は、機器37からの複数の電気信号のそれぞれに応じて
面発光型半導体レーザ/受光素子(39−1,39−
2,39−3,39−4)の複数の面発光型半導体レー
ザの発光を駆動制御する。これにより、面発光型半導体
レーザ/受光素子39−1,39−2,39−3,39
−4の複数の面発光型半導体レーザからは、それぞれ波
長の異なる光信号が出力され、これらの光信号は、光フ
ァイバ42−1,42−2,42−3,42−4を介し
て合波器/分波器40の合波器に加わり、合波器で合波
され、光ファイバ45を介して、通信装置31に光伝送
される。通信装置31においては、光ファイバ45から
の光信号を合波器/分波器(35)の分波器で分波し、
光ファイバ41−1,41−2,41−3,41−4を
介して面発光型半導体レーザ/受光素子(34−1,3
4−2,34−3,34−4)の複数の受光素子に入力
される。各受光素子では、分波された波長の異なる光信
号を受光して、各光信号を電気信号に変換し、信号制御
回路33を介して機器32に与える。これにより、機器
37からの信号を機器32に伝送できる。
When a plurality of electric signals are output from the device 37, the plurality of electric signals from the device 37 are input to the signal control circuit 38 of the communication device 36, and the signal control circuit 38
Are surface emitting semiconductor lasers / light receiving elements (39-1, 39-
2, 39-3, 39-4) to drive and control the emission of the plurality of surface emitting semiconductor lasers. Thereby, the surface-emitting type semiconductor laser / light receiving elements 39-1, 39-2, 39-3, 39
-4 output light signals having different wavelengths from each other, and these light signals are combined via optical fibers 42-1, 42-2, 42-3, and 42-4. The light is added to the multiplexer of the optical multiplexer / demultiplexer 40, is multiplexed by the optical multiplexer, and is optically transmitted to the communication device 31 via the optical fiber 45. In the communication device 31, the optical signal from the optical fiber 45 is split by the splitter of the multiplexer / demultiplexer (35).
A surface-emitting type semiconductor laser / light-receiving element (34-1, 3
4-2, 34-3, and 34-4). Each light receiving element receives the separated optical signals having different wavelengths, converts each optical signal into an electric signal, and supplies the electric signal to the device 32 via the signal control circuit 33. Thereby, the signal from the device 37 can be transmitted to the device 32.

【0127】このようにして、機器32と機器37との
間で光通信を行なうことができる。
Thus, optical communication can be performed between the device 32 and the device 37.

【0128】すなわち、図7のシステムでは、1つ又は
複数の機器から出力される複数の電気信号のそれぞれ
が、複数の面発光型半導体レーザにより波長の異なる複
数の光信号に変換され、それぞれ、光ファイバを介して
合波器に導入され、波長の異なる複数の光信号は合波器
で合波され、1本の光ファイバ中に導入され伝送され
る。伝送された光信号は伝送先の機器に接続されている
分波器を通って波長の異なる元の複数の光信号に分離さ
れ、それぞれ光ファイバを介して複数の受光素子に入力
して電気信号に変換され、この別の機器に信号が伝達さ
れる。
That is, in the system of FIG. 7, each of a plurality of electric signals output from one or a plurality of devices is converted into a plurality of optical signals having different wavelengths by a plurality of surface emitting semiconductor lasers. A plurality of optical signals having different wavelengths are introduced into the multiplexer through an optical fiber, multiplexed by the multiplexer, introduced into one optical fiber, and transmitted. The transmitted optical signal is separated into a plurality of original optical signals having different wavelengths through a demultiplexer connected to a transmission destination device, and is input to a plurality of light receiving elements via optical fibers, respectively, and the electric signal is transmitted. And the signal is transmitted to this other device.

【0129】このように、図7の飛行体用光通信システ
ムでは、機器間の光通信には、1本の光ファイバ中に波
長が異なる複数の光信号を同時に送る多波長伝送方式が
用いられるようになっており、1本の光ファイバで複数
の波長の光信号を送るので、光配線の本数を減らすこと
ができる。これにより、光通信システムを大幅に軽量化
することが可能となり、飛行体(航空機)や宇宙船など
の飛行体にこの光通信システムを搭載する場合、極めて
効果が大きい。また、高速大容量の伝送が可能で、コン
ピュータ間のデータ伝送に向く、飛行機(航空機)や宇
宙船などの飛行体用光通信用システム提供することが可
能になる。
As described above, in the optical communication system for air vehicles shown in FIG. 7, a multi-wavelength transmission system for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths through one optical fiber is used for optical communication between devices. Since optical signals of a plurality of wavelengths are transmitted by one optical fiber, the number of optical wirings can be reduced. This makes it possible to significantly reduce the weight of the optical communication system, and is extremely effective when the optical communication system is mounted on a flying object such as a flying object (aircraft) or a spacecraft. Further, it is possible to provide an optical communication system for a flying object such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, which is capable of high-speed large-capacity transmission and suitable for data transmission between computers.

【0130】図5,図6,図7の例では、2つの通信装
置間で光信号を送受信する本発明の飛行体用光通信シス
テムの最も単純な光配線形態が示されているが、本発明
の飛行体用光通信システムでは、任意の光配線形態をと
ることができる。例えば、光配線形態としては、LAN
(Local Area Network)における配
線形態のように、バス型,スター型,ツリー型,リング
型などをとることもできる。
In the examples of FIGS. 5, 6, and 7, the simplest optical wiring configuration of the optical communication system for a flying object of the present invention for transmitting and receiving an optical signal between two communication devices is shown. In the optical communication system for air vehicles according to the present invention, any optical wiring form can be adopted. For example, as an optical wiring form, LAN
Like a wiring form in (Local Area Network), a bus type, a star type, a tree type, a ring type, and the like can be adopted.

【0131】図8は飛行体用光通信システムが設けられ
ている飛行体の構成例を示す図であり、図8の例では、
飛行体は航空機となっている。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a flying object provided with an optical communication system for a flying object. In the example of FIG.
The flying object is an aircraft.

【0132】図8を参照すると、この飛行体(航空機)
では、航行制御コンピュータ60に、マニュアル操縦装
置61,翼駆動用サーボ装置62,推進装置制御装置6
3,レーダ装置64,機体監視装置65などの機器が光
ファイバによってスター型に光配線されている。
Referring to FIG. 8, this flying object (aircraft)
In the navigation control computer 60, the manual control device 61, the wing drive servo device 62, the propulsion device control device 6
3. Devices such as a radar device 64 and an airframe monitoring device 65 are optically wired in a star shape by optical fibers.

【0133】ここで、航空制御コンピュータ60とマニ
ュアル操作装置61との間、航空制御コンピュータ60
と翼制御用サーボ装置62との間、航空制御コンピュー
タ60と推進装置制御装置63との間、航空制御コンピ
ュータ60とレーダ装置54との間、航空制御コンピュ
ータ60と機体監視装置65との間には、図5,図6あ
るいは図7の形態の光通信システムが構築されているの
で、軽量で、信頼性よく、高い伝送速度で、大容量化に
も対応し、信号の伝送ができる光通信システムが搭載さ
れた航空機を実現できる。
Here, between the aviation control computer 60 and the manual operation device 61, the aviation control computer 60
Between the aviation control computer 60 and the propulsion device control device 63, between the aviation control computer 60 and the radar device 54, and between the aviation control computer 60 and the airframe monitoring device 65. Since the optical communication system of the embodiment shown in FIG. 5, FIG. 6 or FIG. 7 has been constructed, the optical communication system capable of transmitting signals is lightweight, highly reliable, has a high transmission speed, can cope with a large capacity, and can transmit signals. An aircraft equipped with the system can be realized.

【0134】また、図9は飛行体用光通信システムが設
けられている飛行体の他の構成例を示す図であり、図9
の例では、飛行体は宇宙船となっている。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the configuration of the flying object provided with the optical communication system for the flying object.
In the example, the vehicle is a spacecraft.

【0135】図9を参照すると、この飛行体(宇宙船)
では、中心モジュール71中の3台の飛行制御装置72
−1,72−2,72−3が光ファイバによって互いに
リング型に光配線されている。
Referring to FIG. 9, this flying object (spacecraft)
Now, the three flight controllers 72 in the central module 71
-1, 72-2, and 72-3 are optically wired to each other by an optical fiber in a ring shape.

【0136】また、中心モジュール71中の中央コンピ
ュータ73に小型モジュール74−1,74−2,74
−3中の小型コンピュータ75−1,75−2,75−
3が光ファイバによってスター型に光配線されている。
The small-sized modules 74-1, 74-2, 74 are provided to the central computer 73 in the central module 71.
Small computers 75-1, 75-2, 75-
3 is optically wired in a star shape by an optical fiber.

【0137】ここで、3台の飛行制御装置72−1,7
2−2,72−3間、中央コンピュータ73と小型コン
ピュータ75−1,75−2,75−3との間には、図
5,図6あるいは図7の形態の光通信システムが構築さ
れているので、軽量で、信頼性よく、高い伝送速度で、
大容量化にも対応し、信号の伝送ができる光通信システ
ムが搭載された宇宙船を実現できる。
Here, the three flight controllers 72-1, 7
An optical communication system of the form shown in FIG. 5, FIG. 6, or FIG. 7 is constructed between 2-2 and 72-3 and between the central computer 73 and the small computers 75-1, 75-2 and 75-3. So it is lightweight, reliable, with high transmission speeds,
It is possible to realize a spacecraft equipped with an optical communication system capable of transmitting signals, which can cope with an increase in capacity.

【0138】[0138]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
発明によれば、活性層と活性層の上部に設けられている
上部反射鏡と活性層の下部に設けられている下部反射鏡
とを共振器として少なくとも有する面発光型半導体レー
ザが光源として用いられ、機器間が光ファイバによって
接続されて、前記光源からの光信号によって機器間で光
通信がなされるようになっている飛行体用光通信システ
ムにおいて、前記面発光型半導体レーザは、発振波長が
1.1μm〜1.7μmであり、活性層には、主たる元
素がGa,In,N,Asからなる層、もしくは、主た
る元素がGa,In,Asよりなる層が用いられ、前記
上部反射鏡および/または下部反射鏡は、屈折率が小さ
な材料層と屈折率が大きな材料層とが周期的に積層され
ている半導体分布ブラッグ反射鏡であって、屈折率が小
さな材料層はAlxGa1-xAs(0<x≦1)であり、
屈折率が大きな材料層はAlyGa1-yAs(0≦y<x
≦1)であり、屈折率が小さな材料層と屈折率が大きな
材料層との間には、屈折率が小と大の間の値をとる材料
層としてAlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)層が
設けられているので、大幅に軽量化され、且つ信頼性良
く高速で信号の伝送が可能な飛行体用光通信システムが
実現できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the active layer, the upper reflector provided above the active layer, and the lower reflector provided below the active layer. A surface emitting semiconductor laser having at least a resonator as a light source is used as a light source, the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source. In the optical communication system for use, the surface-emitting type semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm, and the active layer mainly includes a layer made of Ga, In, N, or As, or a main element. A layer made of Ga, In, and As is used, and the upper reflector and / or the lower reflector is a semiconductor distribution board in which a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index are periodically laminated. The material layer having a small refractive index in the Ragg reflector is Al x Ga 1 -x As (0 <x ≦ 1),
The material layer having a large refractive index is Al y Ga 1 -y As (0 ≦ y <x
≦ 1), and between a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index, Al z Ga 1 -z As (0 ≦ Since the y <z <x ≦ 1) layer is provided, it is possible to realize an optical communication system for a vehicle that is significantly reduced in weight and can transmit signals at high speed with high reliability.

【0139】すなわち、発振波長が光ファイバーと整合
性が得られる1.1μm帯〜1.7μm帯で実用的な特
性を持ち安定に発振する面発光型半導体レーザは従来存
在しなかったが、請求項1の発明のように半導体分布ブ
ラッグ反射鏡を工夫することにより、温度特性の良い活
性層材料をもち、動作電圧,発振閾値電流等を低くで
き、レーザ素子の発熱も少なく、安定した発振ができ、
また低コストで実用的な長波長帯面発光型半導体レーザ
が実現できる。
That is, there has not been a surface emitting type semiconductor laser which has practical characteristics in the 1.1 μm band to 1.7 μm band where the oscillation wavelength is compatible with the optical fiber and oscillates stably. By devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the invention of the first aspect, it is possible to use an active layer material having good temperature characteristics, reduce operating voltage, oscillation threshold current, etc., generate less heat from the laser element, and achieve stable oscillation. ,
In addition, a low-cost and practical long-wavelength band surface emitting semiconductor laser can be realized.

【0140】さらに、従来軽量化が困難なため光配線化
に制限があった飛行機(航空機)や宇宙船などの飛行体
内の機器間の光通信システムにこの長波長帯面発光型半
導体レーザを用いることにより、温度制御機器及びそれ
らを稼動させる電源,電池が不必要か極小型のもので済
むようになり、大幅に軽量化され、且つ信頼性良く高速
で信号の伝送が可能な飛行体用光通信システムが実現で
きる。
In addition, this long-wavelength surface emitting semiconductor laser is used in an optical communication system between devices in a flying body such as an airplane (aircraft) and a spacecraft, which has conventionally been limited in optical wiring due to the difficulty in weight reduction. As a result, the temperature control devices, the power supply for operating them, and the batteries required for operation are unnecessary or extremely small. A communication system can be realized.

【0141】また、請求項2記載の発明によれば、活性
層と活性層の上部に設けられている上部反射鏡と活性層
の下部に設けられている下部反射鏡とを共振器として少
なくとも有する面発光型半導体レーザが光源として用い
られ、機器間が光ファイバによって接続されて、前記光
源からの光信号によって機器間で光通信がなされるよう
になっている飛行体用光通信システムにおいて、前記面
発光型半導体レーザは、発振波長が1.1μm〜1.7
μmであり、活性層には、主たる元素がGa,In,
N,Asからなる層、もしくは、主たる元素がGa,I
n,Asよりなる層が用いられ、前記上部反射鏡および
/または下部反射鏡は、屈折率が小さな材料層と屈折率
が大きな材料層とが周期的に積層されている半導体分布
ブラッグ反射鏡であって、屈折率が小さな材料層はAl
xGa1-xAs(0<x≦1)であり、屈折率が大きな材
料層はAlyGa1-yAs(0≦y<x≦1)であり、前
記活性層と前記上部反射鏡および/または下部反射鏡と
の間には、GaInPもしくはGaInPAsよりなる
非発光再結合防止層が設けられているので、大幅に軽量
化され、且つ信頼性良く高速で信号の伝送が可能な飛行
体用光通信システムが実現できる。
According to the second aspect of the present invention, at least the active layer, the upper reflector provided above the active layer and the lower reflector provided below the active layer are provided as resonators. A surface-emitting type semiconductor laser is used as a light source, the devices are connected by an optical fiber, and an optical communication system for a flying object in which optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source, The surface-emitting type semiconductor laser has an oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm.
μm, and the main element is Ga, In,
A layer composed of N and As, or a main element composed of Ga and I
The upper reflector and / or the lower reflector are semiconductor distributed Bragg reflectors in which a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index are periodically laminated. The material layer with a small refractive index is Al
an x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1), a large material layer whose refractive index is Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein the upper reflector and the active layer And / or a non-light-emitting recombination preventing layer made of GaInP or GaInPAs is provided between the lower reflector and the lower reflecting mirror, so that the weight of the vehicle is significantly reduced, and the aircraft can transmit signals at high speed with high reliability. An optical communication system for use can be realized.

【0142】すなわち、発振波長が光ファイバーと整合
性が得られる1.1μm帯〜1.7μm帯で安定して使
用できる面発光型半導体レーザは従来存在しなかった
が、請求項2の発明のように非発光再結合防止層を設け
てなる面発光型半導体レーザとすることにより、温度特
性の良い活性層材料をもち、安定に発振する長波長帯面
発光型半導体レーザが実現できる。
That is, there has been no surface emitting semiconductor laser which can be used stably in the 1.1 μm band to 1.7 μm band in which the oscillation wavelength is compatible with the optical fiber. By using a surface emitting semiconductor laser provided with a non-light emitting recombination preventing layer, a long wavelength band surface emitting semiconductor laser having an active layer material having good temperature characteristics and oscillating stably can be realized.

【0143】さらに、従来軽量化が困難なため光配線化
に制限があった飛行機(航空機)や宇宙船などの飛行体
内の機器間の光通信システムにこの長波長帯面発光型半
導体レーザを用いることにより、温度制御機器及びそれ
らを稼動させる電源,電池が不必要か極小型のもので済
むようになり、大幅に軽量化され、且つ信頼性良く高速
で信号の伝送が可能な飛行体用光通信システムが実現で
きる。
In addition, this long-wavelength surface emitting semiconductor laser is used in an optical communication system between devices in a flying body such as an airplane (aircraft) or a spacecraft, which has conventionally been limited in optical wiring due to the difficulty in weight reduction. As a result, the temperature control devices, the power supply for operating them, and the batteries required for operation are unnecessary or extremely small. A communication system can be realized.

【0144】また、請求項3記載の発明によれば、請求
項1または請求項2記載の飛行体用光通信システムにお
いて、前記光ファイバは、石英系シングルモードファイ
バであり、通信媒体として石英系シングルモードファイ
バを用いているので、光通信システムがさらに軽量化さ
れ、且つより信頼性良く高速で信号の伝送が可能な飛行
体用光通信システムが実現できる。
According to a third aspect of the present invention, in the optical communication system for an air vehicle according to the first or second aspect, the optical fiber is a silica-based single mode fiber, and a silica-based single mode fiber is used as a communication medium. Since the single mode fiber is used, the weight of the optical communication system can be further reduced, and an optical communication system for an airplane capable of transmitting a signal with higher reliability and higher speed can be realized.

【0145】また、請求項4記載の発明によれば、請求
項1または請求項2記載の飛行体用光通信システムにお
いて、機器間の光通信には、複数本の光ファイバを用い
る並列伝送方式が用いられるようになっており、伝送方
式を並列化しているので、より高密度大容量のデータの
光通信が可能で、コンピュータ間のデータ伝送に向く、
飛行体用光通信システムが実現できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical communication system for an air vehicle according to the first or second aspect, a parallel transmission system using a plurality of optical fibers for optical communication between devices. Is used, and the transmission method is parallelized, so that high-density, large-capacity data optical communication is possible, suitable for data transmission between computers.
An optical communication system for a flying object can be realized.

【0146】また、請求項5記載の発明によれば、請求
項1または請求項2記載の飛行体用光通信システムにお
いて、機器間の光通信には、1本の光ファイバ中に波長
が異なる複数の光信号を同時に送る多波長伝送方式が用
いられるようになっており、伝送方式を多波長伝送化し
ているので、光配線の本数を減らすことができ、光伝送
装置が大幅に軽量化され、また、高速大容量の伝送を可
能にする飛行体用光通信システムが実現できる。
According to the fifth aspect of the present invention, in the optical communication system for an air vehicle according to the first or second aspect, for optical communication between devices, wavelengths are different in one optical fiber. A multi-wavelength transmission method for simultaneously transmitting a plurality of optical signals has been used, and since the transmission method is multi-wavelength transmission, the number of optical wirings can be reduced, and the optical transmission device is greatly reduced in weight. In addition, an optical communication system for a flying object capable of high-speed and large-capacity transmission can be realized.

【0147】また、請求項6記載の発明によれば、請求
項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の飛行体用光通
信システムが搭載されていることを特徴とする飛行体で
あり、軽量で、信頼性よく、高い伝送速度で、大容量化
にも対応して信号の伝送ができる光通信システムが搭載
されているので、軽量化された機体の、高度で信頼性の
高い制御システムを搭載した飛行体が実現できる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flying object equipped with the optical communication system for a flying object according to any one of the first to fifth aspects. It is equipped with an optical communication system that is lightweight, reliable, has a high transmission speed, and can transmit signals in response to large capacity, so advanced and reliable control of the lightweight aircraft A flying object equipped with the system can be realized.

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

【図1】本発明の飛行体用光通信システムに用いられる
面発光型半導体レーザの構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a surface emitting semiconductor laser used in an optical communication system for a flying object according to the present invention.

【図2】本発明の飛行体用光通信システムに用いられる
面発光型半導体レーザの半導体分布ブラッグ反射鏡の部
分構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a partial configuration of a semiconductor distributed Bragg reflector of a surface emitting semiconductor laser used in an optical communication system for a vehicle according to the present invention.

【図3】本発明の飛行体用光通信システムに用いられる
長波長帯面発光型半導体レーザの他の構成例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration example of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser used in the optical communication system for a flying object according to the present invention.

【図4】長波長帯面発光半導体レーザ素子を形成したウ
エハ基板ならびにレーザ素子チップを示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view showing a wafer substrate and a laser element chip on which a long wavelength band surface emitting semiconductor laser element is formed.

【図5】長波長帯面発光型半導体レーザを用いた本発明
の飛行体用光通信システムの基本構成例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a basic configuration of an optical communication system for a flying object of the present invention using a long-wavelength band surface emitting semiconductor laser.

【図6】長波長帯面発光型半導体レーザを用いた本発明
の飛行体用光通信システム(並列伝送方式の飛行体用光
通信システム)の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an optical communication system for a flying object (an optical communication system for a flying object of a parallel transmission system) of the present invention using a long wavelength band surface emitting semiconductor laser.

【図7】長波長帯面発光型半導体レーザを用いた本発明
の飛行体用光通信システム(多波長伝送方式)の飛行体
用光通信システムの一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an optical communication system for a flying object of an optical communication system for a flying object (multi-wavelength transmission system) of the present invention using a long-wavelength band surface emitting semiconductor laser.

【図8】飛行体用光通信システムが設けられている飛行
体の構成例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a flying body provided with an optical communication system for a flying body.

【図9】飛行体用光通信システムが設けられている飛行
体の他の構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the flying object provided with the optical communication system for the flying object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,15 通信装置 12,16 機器 13,17 信号制御回路 14,18 面発光型半導体レーザ/受光素子 19 光ファイバ 21,25 通信装置 22,26 機器 23,27 信号制御回路 24,28 面発光型半導体レーザ/受光素子 29 光ファイバ 31,36 通信装置 32,37 機器 33,38 信号制御回路 34,39 面発光型半導体レーザ/受光素子 35,40 合波器/分波器 41,42,45 光ファイバ 60 航行制御コンピュータ 61 マニュアル操縦装置 62 翼駆動用サーボ装置 63 推進装置制御装置 64 レーダ装置 65 機体監視装置 71 中心モジュール 72 飛行制御装置 73 中央コンピュータ 74 小型モジュール 75 小型コンピュータ 11,15 communication device 12,16 equipment 13,17 signal control circuit 14,18 surface emitting semiconductor laser / light receiving element 19 optical fiber 21,25 communication device 22,26 equipment 23,27 signal control circuit 24,28 surface emission type Semiconductor laser / light receiving element 29 Optical fiber 31, 36 Communication device 32, 37 Equipment 33, 38 Signal control circuit 34, 39 Surface emitting semiconductor laser / light receiving element 35, 40 Multiplexer / demultiplexer 41, 42, 45 Light Fiber 60 Navigation control computer 61 Manual control device 62 Wing drive servo device 63 Propulsion device control device 64 Radar device 65 Aircraft monitoring device 71 Central module 72 Flight control device 73 Central computer 74 Small module 75 Small computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/02 (72)発明者 高橋 孝志 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 軸谷 直人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 5F045 AA04 AB09 AB10 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AD09 AF04 AF13 BB08 BB16 CA12 DA52 DA55 DA64 5F073 AA08 AA63 AA74 AB17 BA02 CA05 CA17 CB02 DA05 EA29 5K002 BA13 BA21 GA07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/02 (72) Inventor Takashi Takashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Naoto Ashitani 1-36 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. 5F045 AA04 AB09 AB10 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AD09 AF04 AF13 BB08 BB16 CA12 DA52 DA55 DA64 5F073 AA08 AA63 AA74 AB17 BA02 CA05 CA17 CB02 DA05 EA29 5K002 BA13 BA21 GA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層と活性層の上部に設けられている
上部反射鏡と活性層の下部に設けられている下部反射鏡
とを共振器として少なくとも有する面発光型半導体レー
ザが光源として用いられ、機器間が光ファイバによって
接続されて、前記光源からの光信号によって機器間で光
通信がなされるようになっている飛行体用光通信システ
ムにおいて、前記面発光型半導体レーザは、発振波長が
1.1μm〜1.7μmであり、活性層には、主たる元
素がGa,In,N,Asからなる層、もしくは、主た
る元素がGa,In,Asよりなる層が用いられ、前記
上部反射鏡および/または下部反射鏡は、屈折率が小さ
な材料層と屈折率が大きな材料層とが周期的に積層され
ている半導体分布ブラッグ反射鏡であって、屈折率が小
さな材料層はAlxGa1-xAs(0<x≦1)であり、
屈折率が大きな材料層はAlyGa1-yAs(0≦y<x
≦1)であり、屈折率が小さな材料層と屈折率が大きな
材料層との間には、屈折率が小と大の間の値をとる材料
層としてAlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)層が
設けられていることを特徴とする飛行体用光通信システ
ム。
1. A surface-emitting type semiconductor laser having at least an active layer, an upper reflector provided above the active layer and a lower reflector provided below the active layer as a resonator is used as a light source. In an optical communication system for a vehicle, the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source, the surface emitting semiconductor laser has an oscillation wavelength. The active layer is a layer whose main element is made of Ga, In, N, As or a layer whose main element is made of Ga, In, As. and / or the lower reflector, a semiconductor distributed Bragg reflector having a refractive index smaller material layer and the refractive index is a large material layer are periodically stacked, the refractive index is small material layer Al x a a 1-x As (0 < x ≦ 1),
The material layer having a large refractive index is Al y Ga 1 -y As (0 ≦ y <x
≦ 1), and between a material layer having a small refractive index and a material layer having a large refractive index, Al z Ga 1 -z As (0 ≦ An optical communication system for a flying object, comprising a layer of y <z <x ≦ 1).
【請求項2】 活性層と活性層の上部に設けられている
上部反射鏡と活性層の下部に設けられている下部反射鏡
とを共振器として少なくとも有する面発光型半導体レー
ザが光源として用いられ、機器間が光ファイバによって
接続されて、前記光源からの光信号によって機器間で光
通信がなされるようになっている飛行体用光通信システ
ムにおいて、前記面発光型半導体レーザは、発振波長が
1.1μm〜1.7μmであり、活性層には、主たる元
素がGa,In,N,Asからなる層、もしくは、主た
る元素がGa,In,Asよりなる層が用いられ、前記
上部反射鏡および/または下部反射鏡は、屈折率が小さ
な材料層と屈折率が大きな材料層とが周期的に積層され
ている半導体分布ブラッグ反射鏡であって、屈折率が小
さな材料層はAlxGa1-xAs(0<x≦1)であり、
屈折率が大きな材料層はAlyGa1-yAs(0≦y<x
≦1)であり、前記活性層と前記上部反射鏡および/ま
たは下部反射鏡との間には、GaInPもしくはGaI
nPAsよりなる非発光再結合防止層が設けられている
ことを特徴とする飛行体用光通信システム。
2. A surface emitting semiconductor laser having at least an active layer, an upper reflector provided above the active layer and a lower reflector provided below the active layer as a resonator is used as a light source. In an optical communication system for a vehicle, the devices are connected by an optical fiber, and optical communication is performed between the devices by an optical signal from the light source, the surface emitting semiconductor laser has an oscillation wavelength. 1.1 μm to 1.7 μm, and a layer whose main element is Ga, In, N, As or a layer whose main element is Ga, In, As is used for the active layer. and / or the lower reflector, a semiconductor distributed Bragg reflector having a refractive index smaller material layer and the refractive index is a large material layer are periodically stacked, the refractive index is small material layer Al x a a 1-x As (0 < x ≦ 1),
The material layer having a large refractive index is Al y Ga 1 -y As (0 ≦ y <x
≤1), and GaInP or GaI is provided between the active layer and the upper and / or lower reflectors.
An optical communication system for a flying object, comprising a non-radiative recombination prevention layer made of nPAs.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の飛行体用
光通信システムにおいて、前記光ファイバは、石英系シ
ングルモードファイバであることを特徴とする飛行体用
光通信システム。
3. The optical communication system for a vehicle according to claim 1, wherein the optical fiber is a silica-based single mode fiber.
【請求項4】 請求項1または請求項2記載の飛行体用
光通信システムにおいて、機器間の光通信には、複数本
の光ファイバを用いる並列伝送方式が用いられることを
特徴とする飛行体用光通信システム。
4. The flying object optical communication system according to claim 1, wherein a parallel transmission method using a plurality of optical fibers is used for optical communication between the devices. Optical communication system.
【請求項5】 請求項1または請求項2記載の飛行体用
光通信システムにおいて、機器間の光通信には、1本の
光ファイバ中に波長が異なる複数の光信号を同時に送る
多波長伝送方式が用いられることを特徴とする飛行体用
光通信システム。
5. An optical communication system for an air vehicle according to claim 1, wherein multi-wavelength transmission for simultaneously transmitting a plurality of optical signals having different wavelengths in one optical fiber is used for optical communication between devices. An optical communication system for a flying object, wherein a system is used.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に
記載の飛行体用光通信システムが搭載されていることを
特徴とする飛行体。
6. A flying object equipped with the optical communication system for a flying object according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007097111A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Nec Corporation Vehicle-mounted optical communication system and vehicle-mounted optical transmitter
WO2013111972A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 (주)미코씨엔씨 Flying object observation assembly and flying object provided with same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097111A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Nec Corporation Vehicle-mounted optical communication system and vehicle-mounted optical transmitter
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