JP2002374039A - Optical transmitting/receiving system and optical communication system - Google Patents

Optical transmitting/receiving system and optical communication system

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JP2002374039A
JP2002374039A JP2002050548A JP2002050548A JP2002374039A JP 2002374039 A JP2002374039 A JP 2002374039A JP 2002050548 A JP2002050548 A JP 2002050548A JP 2002050548 A JP2002050548 A JP 2002050548A JP 2002374039 A JP2002374039 A JP 2002374039A
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optical
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optical fiber
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Masayoshi Kato
正良 加藤
Takeshi Kanai
健 金井
Akira Sakurai
彰 桜井
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Shinji Sato
新治 佐藤
Naoto Jikutani
直人 軸谷
Satoru Sugawara
悟 菅原
Yukie Suzuki
幸栄 鈴木
Takashi Takahashi
孝志 高橋
Shuichi Hikiji
秀一 曳地
Teruyuki Furuta
輝幸 古田
Kazuya Miyagaki
一也 宮垣
Atsuyuki Watada
篤行 和多田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmitting/receiving system or optical communication system, using a plane light emitting laser diode to be operated over 1.1 to 1.7 μm bands. SOLUTION: In the construction of the optical transmitting/receiving system or optical communication system, this system is provided with an active layer emitting a light in the range of 1.1 to 1.7 μm, in a GaInNAs system or GaInAs system and a resonator structure composed of reflecting mirrors provided on the upper part and lower part of the active layer, each of reflecting mirrors is composed of a semiconductor distribution Bragg reflection mirror cyclically repeating the first material layer of small refraction factor in the AlGaAs system and the second material layer of large refraction factor in the AlGaAs system, the planar light-emitting laser diode provided with the hetero-spike buffer layer of the AlGaAs system having an intermediate composition of thickness 20 to 50 nm between the first and second material layers is used as a light source. Then, an optical fiber transmission line is coupled to the emitting light source, and a light-receiving unit is provided at the other end of the optical fiber transmission line.

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】本発明は一般に光通信に係
り、特に基板面に対して略垂直方向に出射するレーザビ
ームを形成する、いわゆる面発光レーザダイオード、お
よびかかる面発光レーザダイオードを用いた光送受信シ
ステムおよび光通信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to optical communications, and more particularly to a so-called surface emitting laser diode for forming a laser beam emitted in a direction substantially perpendicular to a substrate surface, and light using the surface emitting laser diode. The present invention relates to a transmission / reception system and an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】面発光レ−ザダイオ−ドは,基板の表面
から略垂直方向にレーザビームを放射するレ−ザダイオ
−ドであり、2次元並列集積が可能で、またその出力光
の広がり角が比較的狭い(10°前後)ため光ファイバ
との結合が容易である特徴を有し、さらに素子の検査が
容易であるという特徴をも有している。そのため、面発
光レ−ザダイオ−ドは、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
ており、研究・開発が盛んに行なわれている。光インタ
コネクション装置の当面の応用対象は,コンピュータ等
の筐体間やボード間の並列接続、また短距離の光ファイ
バ通信等であるが、将来には大規模なコンピュータ・ネ
ットワークや長距離大容量通信の幹線系への応用が期待
されている。
2. Description of the Related Art A surface-emitting laser diode emits a laser beam in a substantially vertical direction from the surface of a substrate, is capable of two-dimensional parallel integration, and has a spread angle of output light. Is relatively narrow (approximately 10 °) so that coupling with an optical fiber is easy, and further, there is a characteristic that element inspection is easy. Therefore, the surface emitting laser diode is particularly suitable for forming an optical transmission module (optical interconnection device) of a parallel transmission type, and research and development are being actively conducted. The immediate application of the optical interconnection device is parallel connection between housings of computers, etc. and between boards, short-distance optical fiber communication, etc. In the future, large-scale computer networks and long-distance large-capacity It is expected to be applied to telecommunication backbone systems.

【0003】一般に,面発光レ−ザダイオ−ドは,Ga
AsやGaInAsなどのIII−V族化合物半導体か
らなる活性層と、当該活性層を上下に挟んで配置された
上部半導体分布ブラッグ反射鏡と下部半導体分布ブラッ
グ反射鏡からなる光共振器をもって構成されるが、端面
発光レ−ザダイオ−ド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(9
9%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、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とを、
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が使用されている。
Generally, a surface emitting laser diode is Ga
An active layer composed of a III-V group compound semiconductor such as As or GaInAs, and an optical resonator composed of an upper semiconductor distributed Bragg reflector and a lower semiconductor distributed Bragg reflector arranged so as to sandwich the active layer vertically. However, since the length of the optical resonator is significantly shorter than that of the edge emitting laser diode, the reflectivity of the reflecting mirror is extremely high (9).
It is necessary to make laser oscillation easy by setting the value to 9% or more. For this reason, a low refractive index material usually made of AlAs and a high refractive index material
Semiconductor distributed Bragg reflectors formed by alternately laminating at quarter-wave periods are used.

【0004】しかしながら上述したような構造を有する
従来の半導体分布ブラッグ反射鏡では,バンドギャップ
の異なる物質を交互に成長させるため,ヘテロ界面での
バンドの不連続によりバンドにスパイクが生じ,これが
キャリアに対する障壁として作用し、半導体多層膜部分
での電気抵抗が非常に高くなってしまう問題が生じてい
た。このため、一般的なGaAsからなる面発光レーザ
を動作させるには2.5V程度の比較的高い動作電圧が
必要で、CMOSからなるレ−ザダイオ−ド駆動IC
(レ−ザダイオ−ド駆動電圧は2V以下)と組み合わせ
て用いる事はが困難であった。この動作電圧2.5Vの
内訳は、ダイオードの部分で1.5V、素子抵抗で1V
となっており、2V以下で動作させるためには素子抵抗
を半分以下にしなければならない。これは現状では非常
に困難な課題である。
[0004] However, in the conventional semiconductor distributed Bragg reflector having the above-described structure, spikes are generated in the band due to discontinuity of the band at the hetero interface because the materials having different band gaps are grown alternately. There has been a problem that it acts as a barrier and the electrical resistance in the semiconductor multilayer film portion becomes extremely high. For this reason, a relatively high operating voltage of about 2.5 V is required to operate a general GaAs surface emitting laser, and a laser diode driving IC made of CMOS is required.
(Laser diode driving voltage is 2 V or less). The breakdown of the operating voltage 2.5V is 1.5V in the diode part and 1V in the element resistance.
In order to operate at 2 V or less, the element resistance must be reduced to half or less. This is a very difficult task at present.

【0005】一方、光通信に使用されるようなレーザ波
長が1.1μm以上の長波長帯域のレーザ、例えばレー
ザ波長が1.3μm帯域や1.55μm帯域の長波長帯
域レーザの場合には、ダイオード部分に1V以下の電圧
しかかからないため低電圧動作が期待されるが,現実に
は低電圧動作は実現されていない。従来の長波長帯レー
ザでは製作基板にInPが用いられ,活性層にInGa
AsPが用いられているが,基板を構成するInP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,従って積層数を40対以上とするこ
とが必要になる。しかし、このように反射鏡の積層数を
増やすと反射鏡部分での抵抗が大きくなってしまい,や
はりCMOSからなるレ−ザダイオ−ド駆動ICと組み
合わせて用いるのは困難であった。
On the other hand, in the case of a laser having a long wavelength band having a laser wavelength of 1.1 μm or more, such as a laser used for optical communication, for example, a long wavelength band laser having a laser wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm, Since only a voltage of 1 V or less is applied to the diode portion, low-voltage operation is expected, but low-voltage operation is not actually realized. In a conventional long wavelength band laser, InP is used for a production substrate, and InGa is used for an active layer.
Although AsP is used, the lattice constant of InP constituting the substrate is large, and a large difference in the refractive index cannot be obtained with a reflecting mirror material that matches this. Therefore, it is necessary to increase the number of layers to 40 or more. However, when the number of stacked reflectors is increased as described above, the resistance in the reflector portion increases, and it is difficult to use the laser diode in combination with a laser diode drive IC composed of CMOS.

【0006】またInP基板上に形成される面発光レ−
ザダイオ−ドには,別の問題として,温度によって特性
が大きく変化する問題がある。このため、このようなI
nP基板を使ったレ−ザダイオ−ドでは温度を一定にす
る装置を付加して使用する必要があり、安価に形成でき
ることが厳しく要求される民生用の装置に使用すること
は困難であった。このように、InP基板を使った面発
光レ−ザダイオ−ドは、積層数と温度特性の問題から,
実用的な長波長面発光半導体は,未だ実用化されるに至
っていない。
A surface emitting laser formed on an InP substrate
Another problem with the diode is that the characteristics change significantly with temperature. Therefore, such I
In the case of a laser diode using an nP substrate, it is necessary to additionally use a device for keeping the temperature constant, and it has been difficult to use a laser diode for a consumer device which requires strict formation at low cost. As described above, the surface emitting laser diode using the InP substrate has a problem of the number of layers and the temperature characteristics.
Practical long-wavelength surface-emitting semiconductors have not yet been put to practical use.

【0007】上記問題を解決すべく,特開平9−237
942号公報にはGaAs基板を用い,上下少なくとも
一方の半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層にGaA
s基板と格子整合するAlInPからなる半導体層を用
い,さらに,前記上下少なくとも一方の半導体分布ブラ
ッグ反射鏡の高屈折率層にGaInNAsからなる半導
体層を用い,従来よりも大きい屈折率差を実現すること
で、より少ない積層数で高反射率を実現した半導体分布
ブラッグ反射鏡、およびかかる半導体分布ブラッグ反射
鏡を有する面発光レ−ザダイオ−ドが記載されている。
To solve the above problem, Japanese Patent Laid-Open No. 9-237
No. 942 discloses that a GaAs substrate is used, and that at least one of the upper and lower semiconductor distributed Bragg reflectors has a GaAs low refractive index layer.
A semiconductor layer made of AlInP lattice-matched to the s substrate is used, and a semiconductor layer made of GaInNAs is used as a high refractive index layer of at least one of the upper and lower semiconductor distributed Bragg reflectors, thereby realizing a larger refractive index difference than before. Thus, there are described a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror that achieves high reflectance with a smaller number of stacked layers, and a surface emitting laser diode having such a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror.

【0008】また、前記従来の面発光レ−ザダイオ−ド
では、GaInNAsを活性層の材料として使用してい
る。活性層を構成するGaInAs系のIII−V族化
合物半導体にNを導入することにより、活性層のバンド
ギャップ(禁制帯幅)を1.4eV減少させることがで
き、その結果、0.85μmよりも長い波長を発光する
ことが可能となる。上記従来技術においては、GaIn
NAs系の材料はGaAs基板と格子整合が可能であ
り、従ってGaInNAsからなる半導体層は1.3μ
m帯及び1.55μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−
ドのための材料として好ましい点についても記載されて
いる。
In the conventional surface emitting laser diode, GaInNAs is used as a material for the active layer. By introducing N into the GaInAs-based III-V compound semiconductor constituting the active layer, the band gap (forbidden band width) of the active layer can be reduced by 1.4 eV. It is possible to emit a long wavelength. In the above prior art, GaIn
An NAs-based material can be lattice-matched with a GaAs substrate, so that a semiconductor layer made of GaInNAs has a thickness of 1.3 μm.
m-band and 1.55 μm long-wavelength surface emitting laser diodes
Preferred points for the material for the metal are also described.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来よ
り、このような0.85μmよりも長い波長帯域の面発
光レ−ザダイオ−ドの可能性を示唆する記載はあって
も、実際にはそのようなものは実現していない。これ
は、基本的な構成は理論的にはほぼ決まってはいるもの
の、実際に安定したレーザ発光が得られるようにするた
めのより具体的な構成がまだ不明であるためと考えられ
る。
However, although there is a description suggesting the possibility of such a surface emitting laser diode having a wavelength band longer than 0.85 μm, such a device is actually used. Things have not been realized. This is presumably because, although the basic configuration has been almost theoretically determined, a more specific configuration for actually obtaining stable laser emission is still unknown.

【0010】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レ−ザダイオ−
ドや、あるいは特開平9−237942号公報に開示さ
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
層として基板と格子整合が取れるAlInPからなる半
導体層を用いたレ−ザダイオ−ドを実際に製作しても、
レーザ素子が全く発光しない、あるいは仮に発光しても
その発光効率が低く、実用レベルには程遠いものである
のが実情であった。
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 as described above is used. Laser laser
Or a laser diode using a semiconductor layer made of AlInP, which is lattice-matched to a substrate, as a low refractive index layer of a semiconductor distributed Bragg reflector, as disclosed in JP-A-9-237942. Even if you make it in
The actual situation is that the laser element does not emit light at all, or even if it emits light, its luminous efficiency is low, which is far from a practical level.

【0011】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
と考えられる。そこで、これを解決するために、特開平
8−340146号公報や特開平7−307525号公
報には、Alを含まないGaInNPとGaAsとによ
り半導体分布ブラッグ反射鏡を構成する技術が提案され
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、従ってこの提案では反射鏡の積層数を非常に
多くする必要があり、レ−ザダイオ−ドの抵抗低減は困
難である。
This is considered to be because the 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 a technique of forming a semiconductor distributed Bragg reflector using GaInNP and GaAs not containing Al. . However, the refractive index difference between GaInNP and GaAs is about half of the refractive index difference between AlAs and GaAs. Therefore, in this proposal, it is necessary to greatly increase the number of stacked reflectors. Is difficult to reduce.

【0012】すなわち現状では,コンピュータ・ネット
ワークなどで期待されている光ファイバ通信に使用でき
る、レーザ発振波長が1.1〜1.7μmの長波長面発
光レ−ザダイオ−ドが存在せず、従って、これを用いた
通信システムを構築することができない。
That is, at present, there is no long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm which can be used for optical fiber communication expected in computer networks and the like. However, a communication system using this cannot be constructed.

【0013】また従来の面発光レーザでは、先にも説明
したようにCMOS回路を使ったレ−ザダイオ−ド駆動
ICを使用する事が出来ず、そのため高価な特別な駆動
回路を使う必要があったが、量産の容易なCMOSレ−
ザダイオ−ド駆動ICが使えればシステムの低価格が容
易に実現できると考えられる。さらにCMOS回路を利
用できれば,レーザ駆動ICの電源電圧を5Vから3.
3Vに低減することも可能である。電源電圧をこのよう
に低減さっせることができれば、システムの消費電力は
およそ半分近くまで低減することが可能であり、非常に
大きな消費電力低減効果が得られる。
Further, in the conventional surface emitting laser, as described above, a laser diode drive IC using a CMOS circuit cannot be used, so that an expensive special drive circuit must be used. However, CMOS lasers that can be easily mass-produced
It is considered that if the diode drive IC can be used, a low-cost system can be easily realized. Further, if a CMOS circuit can be used, the power supply voltage of the laser driving IC is changed from 5V to 3.
It can be reduced to 3V. If the power supply voltage can be reduced in this way, the power consumption of the system can be reduced to nearly half, and a very large power consumption reduction effect can be obtained.

【0014】前述のように現状ではコンピュータ・ネッ
トワークなどで光ファイバ通信が期待されている。特に
一般への普及のためには低価格なシステムの実現が必要
とされている。しかし、この目的のために使用でき、C
MOSレ−ザダイオ−ド駆動ICと組み合わせて用いる
ことが可能で、1.1〜1.7μmの長波長帯域で発振
する発光レ−ザダイオ−ドは存在しておらず、それを
用いた通信システムも存在していない。
As described above, at present, optical fiber communication is expected in computer networks and the like. In particular, realization of a low-cost system is required for popularization. However, it can be used for this purpose, and C
It can be used in combination with a MOS laser diode drive IC, and there is no surface emitting laser diode that oscillates in a long wavelength band of 1.1 to 1.7 μm. There is no system.

【0015】また上述の半導体分布ブラッグ反射鏡で
は、バンドギャップの異なる物質を交互に成長させるた
め、ヘテロ界面でのバンド不連続によりバンドにスパイ
クが生じ、これがキャリアに対する障壁として作用し、
半導体多層膜部分で電気抵抗が非常に高くなる問題が生
じる。この効果もあって、一般的なGaAsからなる面
発光レーザでは動作電圧が先にも説明したように2.5
V程度と高く,CMOSからなるレ−ザダイオ−ド駆動
IC(レ−ザダイオ−ド駆動電圧は2V以下)による駆
動が困難となっていた。この動作電圧2.5Vの内訳
は,ダイオード部分で1.5V,素子抵抗で1Vとなる
ため,2V以下で動作させるためには素子抵抗を半分以
下にしなければならないが,これは現状では非常に困難
な課題である。
In the above-described semiconductor distributed Bragg reflector, substances having different band gaps are alternately grown, so that band discontinuity at the hetero interface causes a spike in the band, which acts as a barrier to carriers.
There arises a problem that the electric resistance becomes extremely high in the semiconductor multilayer film portion. Due to this effect, the operating voltage of a general GaAs surface emitting laser is set to 2.5 as described above.
As high as about V, it has been difficult to drive with a laser diode drive IC composed of CMOS (laser diode drive voltage is 2 V or less). Since the breakdown of the operating voltage of 2.5 V is 1.5 V in the diode portion and 1 V in the element resistance, the element resistance must be reduced to half or less in order to operate at 2 V or less. It is a difficult task.

【0016】近年では、構内光送受信システムも構築さ
れつつあり、このような構内光送受信システムも含め
て、コンピュータ・ネットワーク等における光ファイバ
通信が期待されている。特に一般への普及のためには低
価格なシステムの実現が必要とされるが、それに使用で
きるような、CMOSレ−ザダイオ−ド駆動ICと組み
合わせて用いることが可能で、レーザ波長が1.1〜
1.7μmの長波長帯域面発光レ−ザダイオ−ドは、先
にも説明したように存在しておらず、従ってそれを用い
た通信システムが存在していない。
In recent years, private optical transmission / reception systems are being constructed, and optical fiber communication in computer networks and the like, including such private optical transmission / reception systems, is expected. In particular, it is necessary to realize a low-cost system for widespread use. However, it can be used in combination with a CMOS laser diode drive IC that can be used for such a system. 1 to
As described above, a 1.7 μm long-wavelength band surface emitting laser diode does not exist, and therefore, a communication system using the same does not exist.

【0017】また,レーザ発振波長が1.1〜1.7μ
mの長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた光通信シス
テムにおいては、通常のSiからなる受光素子は1.1
〜1.7μmの波長を検出できないため、1.1〜1.
7μmの波長に感度を有する受光素子を使用しなければ
ならない。しかしながら比較的低価格なSi受光素子に
比べて1.1〜1.7μmの波長に感度を有する受光素
子は価格が高く、単純にSi受光素子を1.1〜1.7
μmの波長に感度を有する受光素子へ置き換えただけで
は,光通信システム全体の価格を上げてしまう原因とな
ってしまう.したがって1.1〜1.7μmの長波長面
発光レ−ザダイオ−ドを用いた光通信システムに対して
は,単純な受光素子の置き換えではないシステムの実現
が期待されている。
The laser oscillation wavelength is 1.1 to 1.7 μm.
In an optical communication system using a long-wavelength surface-emitting laser diode having a wavelength of m, the light receiving element made of ordinary Si is 1.1.
Since the wavelength of 1.7 to 1.7 μm cannot be detected, 1.1 to 1.
A light receiving element sensitive to a wavelength of 7 μm must be used. However, a light-receiving element having a sensitivity at a wavelength of 1.1 to 1.7 μm is more expensive than a relatively low-priced Si light-receiving element, and simply using a 1.1 to 1.7 Si light-receiving element.
Simply replacing the photodetector with a sensitivity to a wavelength of μm would increase the price of the entire optical communication system. Therefore, an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode of 1.1 to 1.7 μm is expected to realize a system that is not a simple replacement of a light receiving element.

【0018】さらに下記に示すように、GaInNAs
を使った長波長面発光型レーザにおいては、高歪のGa
InNAs活性層が使われることがあるが、このような
レーザでは、実装基板の線膨張係数との差によって発生
する熱応力により特性の劣化が生じることも懸念され
る。
Further, as shown below, GaInNAs
In long-wavelength surface emitting lasers using
Although an InNAs active layer is sometimes used, in such a laser, there is a concern that the characteristics may be degraded due to a thermal stress generated due to a difference from a linear expansion coefficient of the mounting substrate.

【0019】ところで面発光レ−ザダイオ−ドを用いた
光通信システムでは、面発光レ−ザダイオ−ドが高密度
に配列できるため、従来の端面発光レ−ザダイオ−ドを
使った場合よりも光ファイバの実装する距離すなわち光
ファイバ間の距離が短くなる。一般に光ケーブルに内蔵
されている光ファイバ心線には,通信線識別のための着
色層や識別符号(ID符号)を付与するためのプラスチ
ック製リング(マーカーバンド)が付されている.しか
し,光ファイバ間の距離が接近するとこれらの保護層や
リングを付与するスペースは小さくなり,実際上は形成
することは困難になる。しかし,光ファイバ間の距離が
接近すると、これらの保護層やリングを付与するスペー
スは小さくなり、実際上は形成することは困難である。
In an optical communication system using a surface emitting laser diode, since the surface emitting laser diodes can be arranged at a high density, the optical communication system is more luminous than when a conventional edge emitting laser diode is used. The distance at which the fibers are mounted, that is, the distance between the optical fibers, is reduced. Generally, an optical fiber core wire incorporated in an optical cable is provided with a colored layer for identifying a communication line and a plastic ring (marker band) for giving an identification code (ID code). However, as the distance between the optical fibers becomes shorter, the space for providing these protective layers and rings becomes smaller, and it becomes practically difficult to form them. However, as the distance between the optical fibers becomes shorter, the space for providing these protective layers and rings becomes smaller, and it is practically difficult to form them.

【0020】また,面発光レ−ザダイオ−ドのアレイ配
列を有するモジュールを製品として製造する製造プロセ
スにおいては、アレイを構成する所定数のレーザについ
て品質が確保できなければ,該アレイは不良品扱いとな
り、製品としての価値を失う。このことは、レ−ザダイ
オ−ド製造プロセスにおける歩留りに関連しており、特
にアレイ配列を必要とするモジュール製品の製造プロセ
スにおいて、正常に機能するモジュールの有効活用およ
び製造プロセス全体の歩留り向上を実現できる製造プロ
セスの確立が切望されている。
In a manufacturing process for manufacturing a module having an array of surface emitting laser diodes as a product, if the quality of a predetermined number of lasers constituting the array cannot be ensured, the array is treated as a defective product. And loses its value as a product. This is related to the yield in the laser diode manufacturing process. Particularly, in the manufacturing process of a module product that requires an array arrangement, it is possible to effectively use a module that functions normally and to improve the yield of the entire manufacturing process. There is a strong need to establish a manufacturing process that can be performed.

【0021】以上要約すると、現状ではレーザ発振波長
が1.1〜1.7μmの長波長面発光レ−ザダイオ−
ド、およびそれを用いた光送受信システムは存在せず、
その出現が切望されている。
In summary, at present, a long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm.
And optical transmission and reception systems using it do not exist,
Its appearance is longing.

【0022】そこで本発明は上記の課題を解決した、新
規で有用な面発光レ−ザダイオ−ド素子を使った光送受
信システムおよび光通信システムを提供することを概括
的課題とする。
Accordingly, it is a general object of the present invention to provide an optical transmission / reception system and an optical communication system using a new and useful surface emitting laser diode element which have solved the above-mentioned problems.

【0023】本発明のより具体的な課題は、レーザ発振
波長が1.1〜1.7μmの長波長面発光レ−ザダイオ
−ドを使った光送受信システムにおいて、動作電圧,発
振閾値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子
チップを使うことにより、構築が容易な光送受信システ
ムを提供することにある。
A more specific object of the present invention is to provide an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm in which an operating voltage, an oscillation threshold current and the like are controlled. It is an object of the present invention to provide an optical transmission / reception system that can be easily constructed by using a surface emitting laser diode element chip that can be reduced.

【0024】本発明の第2の課題は、動作電圧,発振閾
値電流等を低減できる面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プを発光光源として使うことにより、特に建物内におい
て容易に構築できる光送受信システムを提供することに
ある。
A second object of the present invention is to provide an optical transmission / reception system which can be easily constructed especially in a building by using a surface emitting laser diode element chip capable of reducing an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light source. Is to provide.

【0025】本発明の第3の課題は、1.1〜1.7μ
mのレーザ発振波長帯域で安定に動作する長波長面発光
レ−ザダイオ−ド素子チップを発光光源として使うこと
により、安定に動作させることができる光送受信システ
ムを提供することにある。
[0025] A third object of the present invention is to provide an image processing apparatus comprising:
An object of the present invention is to provide an optical transmission / reception system that can operate stably by using a long wavelength surface emitting laser diode element chip that operates stably in a laser oscillation wavelength band of m as a light emitting light source.

【0026】本発明の第4の課題は、このような光送受
信システムを実際に機器内に組み込んだ場合に発生する
特有な課題を解決することにある。
A fourth object of the present invention is to solve a specific problem which occurs when such an optical transmission / reception system is actually incorporated in a device.

【0027】本発明の第5の課題は,動作電圧,発振閾
値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プを発光光源として利用した、エネルギ消費量が低く、
安価な費用で製造できる光送受信システムを提供するこ
とにある。
A fifth object of the present invention is to use a surface emitting laser diode element chip capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light emitting light source, to reduce energy consumption,
An object of the present invention is to provide an optical transmitting and receiving system that can be manufactured at low cost.

【0028】本発明の第6の課題は、動作電圧,発振閾
値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子を発
光光源として利用し、さらに前記面発光レ−ザダイオ−
ド素子,あるいは前記素子を収容するモジュールパッケ
ージから引き出される光ファイバケーブルの長さを一定
長以上とすることにより、前記パッケージの組み立て時
における生産性を向上でき、また容易に構築できる光通
信システムを提供することにある。
A sixth object of the present invention is to use a surface-emitting laser diode device capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light-emitting light source, and to further use the surface-emitting laser diode.
An optical communication system that can improve productivity during assembly of the package and can be easily constructed by setting the length of an optical fiber cable drawn out of a packaged device or a module package containing the device to a certain length or more. To provide.

【0029】本発明の第7の課題は,動作電圧,発振閾
値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子を発
光光源として利用した、低コストで大容量の光送信を可
能とする光通信システムを提供することにある。
A seventh object of the present invention is to provide a low-cost, large-capacity light transmission device using a surface-emitting laser diode device capable of reducing operating voltage, oscillation threshold current, and the like as a light-emitting light source. A communication system is provided.

【0030】本発明の第8の課題は、動作電圧,発振閾
値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子を発
光光源として利用することにより、消費電力が小さく、
レ−ザダイオ−ドの特性変動を低減でき、さらに寿命低
下を防止することによって高い信頼性を有する光通信シ
ステムを提供することにある。
An eighth object of the present invention is to reduce the power consumption by using a surface-emitting laser diode device capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light-emitting light source.
It is an object of the present invention to provide a highly reliable optical communication system which can reduce fluctuations in the characteristics of a laser diode and prevent a reduction in life.

【0031】本発明の第9の課題は、動作電圧,発振閾
値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子を発
光光源として利用することで,前記レーザ素子と光ファ
イバとの間に良好な光学的カップリングを実現できる光
通信システムを提供することにある。
A ninth object of the present invention is to use a surface emitting laser diode device capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light emitting light source, thereby providing a good space between the laser device and the optical fiber. Another object of the present invention is to provide an optical communication system capable of realizing an optical coupling.

【0032】本発明の第10の課題は、動作電圧,発振
閾値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子チ
ップを発光光源として利用することで、消費電力が小さ
く、部品点数が少なく,良好な光学的結合効率が可能な
光通信システムを提供することにある。
A tenth object of the present invention is to use a surface-emitting laser diode element chip capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current, and the like as a light-emitting light source, thereby reducing power consumption and the number of parts. An object of the present invention is to provide an optical communication system capable of achieving good optical coupling efficiency.

【0033】本発明の第11の課題は、動作電圧,発振
閾値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子チ
ップを発光光源として利用することにより、レーザビー
ムが光ファイバに高い効率でカップリングする光通信シ
ステムを提供することにある。
An eleventh object of the present invention is to use a surface emitting laser diode element chip capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as a light emitting light source so that a laser beam can be efficiently coupled to an optical fiber. An object of the present invention is to provide a ring optical communication system.

【0034】本発明の第12の課題は、動作電圧,発振
閾値電流等を低くできる面発光レ−ザダイオ−ド素子を
発光光源として使うことにより、レーザ素子を破損させ
ることなく使用できる光通信システムを提供することに
ある。
A twelfth object of the present invention is to provide an optical communication system which can be used without damaging a laser element by using a surface emitting laser diode element capable of lowering an operating voltage, an oscillation threshold current and the like as an emission light source. Is to provide.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子と、前記発光光源に一端を光学的にカッ
プリングされた光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝
送路の他端に光学的にカップリングさせた受光ユニット
とを備え、前記発光光源を設置した場所Aと前記受光ユ
ニットを設置した場所Bとの間において、前記光ファイ
バ伝送路の方向変換を、前記光ファイバ伝送路そのもの
を、局所的な角度が形成されないように屈曲させること
で行うことを特徴とする光送受信システムにより、解決
する。
The present invention solves the above problems,
A surface emitting laser diode including an active layer and a resonator structure including a reflector provided above and below the active layer.
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
A surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, and one end optically coupled to the light emitting light source. A ringed optical fiber transmission line, and a light receiving unit optically coupled to the other end of the optical fiber transmission line, wherein a light emitting light source is installed at a location A and a light receiving unit is installed at a location B. In the meantime, the optical transmission / reception system solves the problem by changing the direction of the optical fiber transmission line by bending the optical fiber transmission line itself so that a local angle is not formed.

【0036】本発明はまた上記の課題を、活性層と、前
記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡よりなる共
振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子チップ
であって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以上で屈
折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2の材料
層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反射鏡よ
りなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層との間に
は、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料層の間
の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以上で前
記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μm]とし
て、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設けた構成
を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザダイオ−ド素
子と、前記発光光源に一端を光学的にカップリングされ
た光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路の他端に
光学的にカップリングさせた受光ユニットとを備え、前
記発光光源を設けた建物内のA地点と前記受光ユニット
を設けた建物内のB地点との間に反射部材を設け、前記
光ファイバ伝送路の方向変換を、前記反射部材で行うこ
とを特徴とする光送受信システムにより、解決する。
The present invention also provides a surface-emitting laser diode device chip comprising an active layer and a resonator structure comprising a reflector provided above and below the active layer. The reflecting mirror comprises a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror in which a first material layer having a reflection wavelength of not less than 1.1 μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated. Between the first material layer and the second material layer, a hetero-spike buffer layer having a refractive index between the first material layer and the second material layer having a refractive index of 5 nm or more. A surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, having a configuration in which the design reflection wavelength of the reflecting mirror is set to λ [μm] and (50λ−15) [nm] or less, Optical fiber transmission line optically coupled at one end to a light source A light receiving unit optically coupled to the other end of the optical fiber transmission line, between a point A in the building provided with the light emitting source and a point B in the building provided with the light receiving unit. The problem is solved by an optical transmitting and receiving system, wherein a reflecting member is provided, and the direction change of the optical fiber transmission line is performed by the reflecting member.

【0037】本発明はまた上記の課題を、装置内部にお
ける通信を行う光送受信システムであって、装置と、前
記装置内に設けられ、光信号を形成するレーザ発光光源
と、前記装置内に設けられ、前記光信号を受光する受光
ユニットと、前記レーザ発光光源および受光ユニットの
それぞれの発光素子部および受光素子部をカバーするカ
バー部材とを備え、前記レーザ発光光源は、活性層と、
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡よりなる
共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プであって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以上で
屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2の材
料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反射鏡
よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層との間
には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料層の
間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以上で
前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μm]と
して、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設けた構
成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザダイオ−ド
素子よりなることを特徴とする光送受信システムによ
り、解決する。
The present invention also provides an optical transmission / reception system for performing communication within an apparatus, comprising: an apparatus; a laser light source provided in the apparatus for forming an optical signal; A light receiving unit that receives the optical signal, and a cover member that covers the light emitting element unit and the light receiving element unit of the laser light source and the light receiving unit, wherein the laser light source is an active layer,
A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising reflectors provided above and below the active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a refractive index of not less than 1.1 μm. A semiconductor distributed Bragg reflector in which a small first material layer and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, and a semiconductor distributed Bragg reflector is provided between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a refractive index between the first material layer and the second material layer having a value of 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector being λ [μm] (50λ− 15) An optical transmission / reception system having a structure provided with a thickness of [nm] or less and comprising a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source.

【0038】本発明はまた上記の課題を、かかる発光素
子部および受光素子部をカバーするカバー部材を備えた
光送受信システムを、電子写真原理を用いた記録装置に
適用することで解決する。
The present invention also solves the above-mentioned problem by applying an optical transmission / reception system provided with a cover member for covering the light emitting element section and the light receiving element section to a recording apparatus using the principle of electrophotography.

【0039】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に結合され、前記レーザ素子で形成
されたレーザビームを受光する第1の光ファイバと、前
記第1の光ファイバに結合され、前記第1の光ファイバ
中の光信号を伝送する第2の光ファイバと、前記第2の
光ファイバに結合され、前記第2の光ファイバ中の光を
受光する第3の光ファイバと、前記第3の光ファイバに
結合され、前記第3の光ファイバ中の光を受光する受光
素子とよりなる光通信システムにおいて、前記レーザ素
子は、活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられ
た反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダ
イオ−ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が
1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率
が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分
布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第
2の材料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前
記第2の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層
を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波
長をλ[μm]として、(50λ−15)[nm]以下
の厚さに設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光
レ−ザダイオ−ド素子よりなることを特徴とする光送受
信システムにより、解決する。
The present invention also provides a laser device, a first optical fiber coupled to the laser device and receiving a laser beam formed by the laser device, and a first optical fiber coupled to the first optical fiber. A second optical fiber that transmits an optical signal in the first optical fiber; and a third optical fiber that is coupled to the second optical fiber and receives light in the second optical fiber. A light receiving element coupled to the third optical fiber and receiving light in the third optical fiber, the laser element comprises: an active layer; and an upper part and a lower part of the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising a reflecting mirror provided, wherein said reflecting mirror has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a first material layer having a small refractive index and a refractive index. Second material with high rate And a periodically distributed semiconductor Bragg reflector, and a refractive index between the first material layer and the second material layer between the first material layer and the second material layer. The hetero-spike buffer layer having a value of 5 nm or more is provided at a thickness of (50λ−15) [nm] or less, where the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is 5 nm or more and λ [μm]. The problem is solved by an optical transmission / reception system comprising a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source.

【0040】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に結合され、前記レーザ素子で形成
されたレーザビームを受光する第1の光ファイバと、前
記第1の光ファイバに結合され、前記第1の光ファイバ
中の光信号を伝送する第2の光ファイバと、前記第2の
光ファイバに結合され、前記第2の光ファイバ中の光を
受光する第3の光ファイバと、前記第3の光ファイバに
結合され、前記第3の光ファイバ中の光を受光する受光
素子とよりなる光通信システムにおいて、前記レーザ素
子は、活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられ
た反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダ
イオ−ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が
1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率
が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分
布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第
2の材料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前
記第2の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層
を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波
長をλ[μm]として、(50λ−15)[nm]以下
の厚さに設けた構成を有し、前記第1の光ファイバは1
mm以上の長さを有することを特徴とする光通信システ
ムにより、解決する。
The present invention also provides a laser device, a first optical fiber coupled to the laser device and receiving a laser beam formed by the laser device, and a first optical fiber coupled to the first optical fiber. A second optical fiber that transmits an optical signal in the first optical fiber; and a third optical fiber that is coupled to the second optical fiber and receives light in the second optical fiber. A light receiving element coupled to the third optical fiber and receiving light in the third optical fiber, the laser element comprises: an active layer; and an upper part and a lower part of the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising a reflecting mirror provided, wherein said reflecting mirror has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a first material layer having a small refractive index and a refractive index. Second material with high rate And a periodically distributed semiconductor Bragg reflector, and a refractive index between the first material layer and the second material layer between the first material layer and the second material layer. The hetero-spike buffer layer having a value of 5 nm or more is provided at a thickness of (50λ−15) [nm] or less, where the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is 5 nm or more and λ [μm]. The first optical fiber is 1
The problem is solved by an optical communication system having a length of at least mm.

【0041】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に結合された光伝送路とよりなる光
通信システムにおいて、前記レーザ素子は、活性層と、
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡よりなる
共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プであって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以上で
屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2の材
料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反射鏡
よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層との間
には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料層の
間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以上で
前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μm]と
して、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設けた構
成を有し、前記光伝送路は、コアとクラッドとからなる
光ファイバよりなり、前記コアの径をD,光ファイバの
長さをLとしたとき、関係10≦L/D≦10が成
立することを特徴とする光通信システムにより、解決す
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical communication system including a laser element and an optical transmission line coupled to the laser element, wherein the laser element includes an active layer,
A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising reflectors provided above and below the active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a refractive index of not less than 1.1 μm. A semiconductor distributed Bragg reflector in which a small first material layer and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, and a semiconductor distributed Bragg reflector is provided between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a refractive index between the first material layer and the second material layer having a value of 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector being λ [μm] (50λ− 15) The optical transmission line is composed of an optical fiber having a core and a clad, and has a diameter of D and a length of the optical fiber L. when, characterized in that the relationship 10 5 ≦ L / D ≦ 10 9 is established The optical communication system, resolve.

【0042】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子が実装される実装基板と、前記レー
ザ素子に結合される光導波路とよりなる光通信システム
において、前記レーザ素子は、活性層と、前記活性層の
上部及び下部に設けられた反射鏡よりなる共振器構造と
を備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子チップであって,
前記反射鏡は反射波長が1.1μm以上で屈折率が小さ
い第1の材料層と屈折率が大きい第2の材料層とを周期
的に繰り返した半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前
記第1の材料層と前記第2の材料層との間には、屈折率
が前記第1の材料層と前記第2の材料層の間の値を有す
るヘテロスパイク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラ
ッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μm]として、(50
λ−15)[nm]以下の厚さに設けた構成を有し、発
光光源を構成する面発光レ−ザダイオ−ド素子とよりな
り、前記レーザ素子と前記基板材料との間の線膨張係数
の差が2×10−6/K以内であることを特徴とする光
通信システムにより、解決する。
According to the present invention, there is provided an optical communication system comprising a laser element, a mounting substrate on which the laser element is mounted, and an optical waveguide coupled to the laser element, wherein the laser element has an active state. A surface emitting laser diode element chip comprising a layer and a resonator structure comprising a reflector provided above and below said active layer,
The reflecting mirror comprises a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror in which a first material layer having a reflection wavelength of 1.1 μm or more and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated. A hetero-spike buffer layer having a refractive index having a value between the first material layer and the second material layer is provided between the material layer and the second material layer. Assuming that the design reflection wavelength of the mirror is λ [μm], (50
.lambda.-15) a surface emitting laser diode element having a thickness of not more than [nm], comprising a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, and having a linear expansion coefficient between the laser element and the substrate material. Is within 2 × 10 −6 / K.

【0043】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に結合された光ファイバとよりなる
光通信システムにおいて、前記レーザ素子は、活性層
と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡より
なる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子
チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以
上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2
の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反
射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層と
の間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料
層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以
上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μ
m]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設
けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザダイ
オ−ド素子とよりなり、前記光ファイバは,前記レーザ
素子の発光部の方向にファイバ軸方向が押圧状態にされ
て機械的に接続されていることを特徴とする光通信シス
テムにより、解決する。
According to the present invention, there is provided an optical communication system comprising a laser device and an optical fiber coupled to the laser device, wherein the laser device includes an active layer, and an upper portion and a lower portion of the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising a reflecting mirror provided, wherein said reflecting mirror has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a first material layer having a small refractive index and a refractive index. 2nd with high rate
And a semiconductor distributed Bragg reflector in which the material layer is periodically repeated. The refractive index between the first material layer and the second material layer is between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a value between the material layers of the distributed Bragg reflector having a value of λ [μ
m] and a thickness of (50λ−15) [nm] or less, comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source, wherein the optical fiber is the laser element of the laser element. The problem is solved by an optical communication system in which the fiber axis direction is pressed toward the light emitting unit and mechanically connected.

【0044】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に光学的に結合された光ファイバま
たは光導波路とを備えた光通信システムにおいて、前記
レーザ素子は、活性層と、前記活性層の上部及び下部に
設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光
レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反射鏡は反
射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材料層
と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返した
半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層
と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記第1の材
料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテロスパイ
ク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設
計反射波長をλ[μm]として、(50λ−15)[n
m]以下の厚さに設けた構成を有し、発光光源を構成す
る面発光レ−ザダイオ−ド素子とよりなり、前記光ファ
イバまたは光導波路のコア径をX,レ−ザダイオ−ドの
開口径をd,レ−ザダイオ−ドの光放射角をθとする
と,レ−ザダイオ−ドから光ファイバまたは光導波路端
までの光路長lが、関係d+2ltan(θ/2)≦X
が成立することを特徴とする光通信システムにより、解
決する。
The present invention also provides an optical communication system comprising a laser element and an optical fiber or an optical waveguide optically coupled to the laser element, wherein the laser element includes an active layer, A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising reflectors provided above and below an active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a small refractive index. A semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, and a refractive index is provided between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a ratio between the first material layer and the second material layer having a value of 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector being λ [μm] (50λ−15) ) [N
m] and a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, wherein the core diameter of the optical fiber or the optical waveguide is X, and the opening of the laser diode is Assuming that the aperture is d and the light emission angle of the laser diode is θ, the optical path length l from the laser diode to the end of the optical fiber or the optical waveguide is expressed by the relation d + 2 tan (θ / 2) ≦ X
Is solved by an optical communication system characterized by the following.

【0045】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザ素子に結合される光導波路とよりなる光
通信システムにおいて、前記レーザ素子は、活性層と、
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡よりなる
共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プであって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以上で
屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2の材
料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反射鏡
よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層との間
には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料層の
間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以上で
前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μm]と
して、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設けた構
成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザダイオ−ド
素子とよりなり、該面発光レ−ザダイオ−ド素子中の光
出射部に内接する円の直径をd,光ファイバのコア直径
をFとすると、関係0.5≦F/d≦2が成立すること
を特徴とする光通信システムにより、解決する。
According to the present invention, there is provided an optical communication system comprising a laser device and an optical waveguide coupled to the laser device, wherein the laser device comprises: an active layer;
A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising reflectors provided above and below the active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a refractive index of not less than 1.1 μm. A semiconductor distributed Bragg reflector in which a small first material layer and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, and a semiconductor distributed Bragg reflector is provided between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a refractive index between the first material layer and the second material layer having a value of 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector being λ [μm] (50λ− 15) A surface-emitting laser diode element having a thickness of not more than [nm] and comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source, and having a light emitting portion in the surface-emitting laser diode element. Assuming that the diameter of the tangent circle is d and the core diameter of the optical fiber is F, the relationship is The optical communication system .5 ≦ F / d ≦ 2, characterized in that the established, resolve.

【0046】本発明はまた上記の課題を、レーザ素子
と、前記レーザチップに結合された光導波路とよりなる
光通信システムにおいて、前記レーザ素子は、活性層
と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡より
なる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−ド素子
チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1μm以
上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大きい第2
の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラッグ反
射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材料層と
の間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2の材料
層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5nm以
上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ[μ
m]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さに設
けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザダイ
オ−ド素子とよりなり、前記面発光レ−ザダイオ−ド素
子チップの光射出部の面積をS(mm),レーザ素子
動作電圧をV(V)として、V/Sを15000〜30
000の範囲にしたことを特徴とする光通信システムに
より、解決する。
According to the present invention, there is provided an optical communication system comprising a laser element and an optical waveguide coupled to the laser chip, wherein the laser element includes an active layer, and an upper portion and a lower portion of the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising a reflecting mirror provided, wherein said reflecting mirror has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a first material layer having a small refractive index and a refractive index. 2nd with high rate
And a semiconductor distributed Bragg reflector in which the material layer is periodically repeated. The refractive index between the first material layer and the second material layer is between the first material layer and the second material layer. A hetero-spike buffer layer having a value between the material layers of the distributed Bragg reflector having a value of λ [μ
m] (50λ−15) [nm] or less, comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source, wherein the surface-emitting laser diode element is provided. Assuming that the area of the light emitting portion of the chip is S (mm 2 ) and the operating voltage of the laser element is V (V), V / S is 15000 to 30
The problem is solved by an optical communication system having a range of 000.

【0047】本発明によれば、コンピュータ・ネットワ
ークや長距離大容量通信の幹線系など、光ファイバ通信
に適した1.1〜1.7μm帯域の波長において発振
し、動作電圧,発振閾値電流等が低く、発熱が小さく、
安定した発振を行うことができる面発光レ−ザダイオ−
ドが従来は存在しなかったが、本発明によれば、半導体
分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、上記波長域
でレーザ発振し、動作電圧および発振閾値電流等を低減
でき、レーザ素子の発熱も低減でき、安定した発振を行
う面発光レーザダイオードが実現され、このような面発
光レーザダイオードを使うことにより、低い費用で実用
的な2地点間光送受信システムを実現することが可能に
なった。
According to the present invention, the laser oscillates at a wavelength in the 1.1 to 1.7 μm band suitable for optical fiber communication, such as a computer network or a trunk system of long-distance large-capacity communication. Low heat generation
Surface emitting laser diode capable of performing stable oscillation
However, according to the present invention, by devising a semiconductor distributed Bragg reflector, laser oscillation can be performed in the above-mentioned wavelength range, the operating voltage and oscillation threshold current can be reduced, and the heat generated by the laser element can be reduced. A surface-emitting laser diode that achieves stable oscillation has been realized, and by using such a surface-emitting laser diode, it has become possible to realize a practical point-to-point optical transmission / reception system at low cost. .

【0048】さらに,このような2地点間光送受信シス
テムを構築するにあたり、本実施例では伝送路の方向変
換を、光ファイバを局所的な角度が形成されないように
曲げて行っているので、光ファイバを破損することな
く、容易かつ安い費用で2地点間を接続する光送受信シ
ステムが実現できる。
In constructing such a point-to-point optical transmission / reception system, in this embodiment, the direction of the transmission line is changed by bending the optical fiber so that a local angle is not formed. An optical transmission / reception system that connects two points easily and at low cost can be realized without damaging the fiber.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】[第1実施例]最初に本発明の光
通信システムに適用される発光素子であり、伝送損失の
少ない1.1〜1.7μmの波長で発振する長波長面発
光レ−ザダイオ−ドの一例を、図1を参照しながら説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] First, a light emitting element applied to an optical communication system according to the present invention, which emits light at a wavelength of 1.1 to 1.7 .mu.m with a small transmission loss. An example of a laser diode will be described with reference to FIG.

【0050】前述のように,従来は本発明が適用しよう
としている1.1〜1.7μmの波長で発振する長波長
面発光レ−ザダイオ−ドに関しては、その可能性の示唆
があるのみで、実現のための材料や具体的で詳細な構成
は不明であった。
As described above, a long-wavelength surface-emitting laser diode that oscillates at a wavelength of 1.1 to 1.7 μm to which the present invention is applied conventionally has only a suggestion of the possibility. However, the materials and the specific and detailed configuration for realization were unknown.

【0051】これに対し、本発明では,活性層としてG
aInNAs等の材料を使用した長波長面発光レ−ザダ
イオ−ドの明確で具体的な構成を提供する。
On the other hand, in the present invention, G is used as the active layer.
A clear and specific configuration of a long wavelength surface emitting laser diode using a material such as aInNAs is provided.

【0052】本発明では,面方位(100)のn−Ga
As基板11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)で組成がAl
−xAs(x=1.0)で表されるn型AlGaA
sよりなる低屈折率層と、組成がAlGa1−yAs
(y=0)で表されるn型AlGaAsよりなる高屈折
率層とを交互に35周期積層したn型半導体分布ブラッ
グ反射鏡(AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ
反射鏡)12を形成し、その上に前記λ/4の厚さで組
成がGaIn1−xAs1−y(x=0.5,y
=1)で表されるn型GaInPAs層13を積層し
た.この例では前記n型GaIn1−xAs
1−y(x=0.5,y=1)層13も下部反射鏡を構
成する低屈折率層の一つとなっている。
In the present invention, n-Ga having a plane orientation of (100) is used.
On the As substrate 11, the composition is Al x G with a thickness of 1/4 (λ / 4 thickness) of the oscillation wavelength λ in each medium.
n-type AlGaAs represented by a 1 -x As (x = 1.0)
and a low refractive index layer made of s, composition Al y Ga 1-y As
An n-type semiconductor distributed Bragg reflector (AlAs / GaAs lower semiconductor distributed Bragg reflector) 12 is formed by alternately stacking high-refractive-index layers of n-type AlGaAs represented by (y = 0) for 35 periods. composition in a thickness of the above lambda / 4 is Ga x in 1-x P y As 1-y (x = 0.5, y
= 1), an n-type GaInPAs layer 13 was stacked. Wherein in this example n-type Ga x In 1-x P y As
The 1-y (x = 0.5, y = 1) layer 13 is also one of the low-refractive index layers constituting the lower reflecting mirror.

【0053】前記GaInPAs層13上にはアンドー
プGaAsよりなる下部スペーサ層14が形成され、前
記下部スペーサ層14上には、組成がGaIn1−x
Asで表される量子井戸層15aを、厚さが20nmの
GaAsバリア層15bを介して3回積層した多重量子
井戸構造を有する活性層15が形成され、前記活性層1
5上にはアンドープGaAsよりなる上部スペーサ層1
6が積層され、前記活性層15は、上下のスペーサ層1
4,16と共に、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15Rを形成する。前記共
振器15Rは、面発光レーザダイオードの活性領域を構
成する。
A lower spacer layer 14 of undoped GaAs is formed on the GaInPAs layer 13, and the lower spacer layer 14 has a composition of Ga x In 1 -x
An active layer 15 having a multiple quantum well structure is formed by laminating a quantum well layer 15a represented by As three times via a GaAs barrier layer 15b having a thickness of 20 nm.
5 is an upper spacer layer 1 made of undoped GaAs.
6 are laminated, and the active layer 15 is
Together with 4 and 16, a resonator 15R having a thickness of one oscillation wavelength λ (thickness of λ) in the medium is formed. The resonator 15R forms an active region of the surface emitting laser diode.

【0054】図1の構成ではさらに前記スペーサ層16
上に、C(炭素)をドープされた組成がGaIn
1−xAs1−y(x=0.5,y=1)で表され
るp型GaInPAs層17が形成され、さらに前記p
型GaInPAs層17上にはZnをドープされ組成が
AlGa1−xAs(x=0)で表されるGaAs層
とZnをドープされ組成がAlGa1−xAs(x=
1.0)で表されるAlAs層と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)を積層し、その上には、Cでドープさ
れ組成がAlGa 1−xAs(x=0.9)で表され
るp型AlGaAs層と、Znでドープされ組成がAl
Ga1−xAs(x=0)で表されるp型GaAsと
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)を有する半
導体分布ブラッグ反射鏡18が形成されている。この例
では、前記p型GaInPAs層17も上部反射鏡の一
部であり,低屈折率層の一つを構成している。
In the structure shown in FIG.
On top, the composition doped with C (carbon) is GaxIn
1-xPyAs1-y(X = 0.5, y = 1)
A p-type GaInPAs layer 17 is formed.
Zn is doped on the GaInPAs layer 17 and the composition is
AlxGa1-xGaAs layer represented by As (x = 0)
And Zn doped and the composition is AlxGa1-xAs (x =
1.0) in each medium.
Layers alternately stacked with a thickness of 1/4 of the lasing wavelength λ
The periodic structure (one period) is stacked, and C-doped
The composition is AlxGa 1-xAs (x = 0.9)
P-type AlGaAs layer and Zn-doped Al
xGa1-xP-type GaAs represented by As (x = 0)
Is 1/4 times the oscillation wavelength λ in each medium.
A half having a periodic structure (25 periods) alternately stacked with a thickness
A conductor distributed Bragg reflector 18 is formed. This example
Then, the p-type GaInPAs layer 17 is also a part of the upper reflecting mirror.
And constitutes one of the low refractive index layers.

【0055】図2は、AlAs/GaAs構造単位を2
4ペア積層して形成した反射鏡の反射スペクトルを示
す。図2の例では、AlAs層の厚さを93.8nm
に、GaAs層の厚さを79.3nmに設定している
が、これらはいずれも、それぞれの層中における、真空
中での波長が1.1μmの光の1/4n波長に対応して
いる。ただし、nは前記AlAs層あるいはGaAs層
中における屈折率を示す。このように、分布ブラッグ反
射鏡の各層の厚さをある波長λの1/4n倍とすること
により、前記波長λ近傍の広い帯域において、高い反射
率を実現できる。本発明では、前記λを設計反射波長と
よぶ。
FIG. 2 shows that the AlAs / GaAs structural unit is composed of 2
4 shows a reflection spectrum of a reflecting mirror formed by stacking four pairs. In the example of FIG. 2, the thickness of the AlAs layer is 93.8 nm.
The thickness of the GaAs layer is set to 79.3 nm, and each of them corresponds to a nn wavelength of light having a wavelength in vacuum of 1.1 μm in each layer. . Here, n indicates the refractive index in the AlAs layer or the GaAs layer. Thus, by setting the thickness of each layer of the distributed Bragg reflector to 1 / 4n times the wavelength λ, a high reflectance can be realized in a wide band near the wavelength λ. In the present invention, the λ is called a design reflection wavelength.

【0056】ここで、分布ブラッグ反射鏡の半導体材料
の例として、AlGaAs系半導体材料を示した理由
は、特にこの材料系が分布ブラッグ反射鏡の材料として
次のような点で優れた性質を有しているからである。す
なわち、AlGaAs系半導体材料は、安価に且つ容易
に入手なGaAs基板上に略格子整合して結晶成長が可
能であり、他の半導体材料系に比べて優れた放熱性を有
している。また、混晶を形成する元になる2元材料のG
aAsとAlAsとの間の屈折率差が、例えば1.3μ
m帯において0.5程度と大きく、他の半導体材料系に
比べて少ない積層ペア数で高い反射率を得ることができ
る。
Here, the reason why the AlGaAs-based semiconductor material is shown as an example of the semiconductor material of the distributed Bragg reflector is that this material system has the following excellent properties as the material of the distributed Bragg reflector. Because they do. That is, the AlGaAs-based semiconductor material is capable of crystal growth on a GaAs substrate that is inexpensive and easily available, with substantially lattice matching, and has excellent heat dissipation as compared with other semiconductor material systems. In addition, G of a binary material that forms a mixed crystal
The refractive index difference between aAs and AlAs is, for example, 1.3 μm.
In the m band, it is as large as about 0.5, and a high reflectance can be obtained with a smaller number of stacked pairs than other semiconductor material systems.

【0057】図3は、前記上部反射鏡18あるいは下部
反射鏡12を構成する分布ブラッグ反射光の構成を示
す。
FIG. 3 shows the configuration of the distributed Bragg reflected light constituting the upper reflecting mirror 18 or the lower reflecting mirror 12.

【0058】図3を参照する。Referring to FIG.

【0059】本実施例では前記上部反射鏡18および下
部反射鏡12のいずれもが、低屈折率層18aと高屈折
率層18bとを交互に積層した構成を有するが、本発明
では、これらの間に,図3に示すように、屈折率が低屈
折率層18aと高屈折率層18bとの間の値をとるAl
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)よりなるヘテ
ロスパイク緩衝層18cを設けている。
In this embodiment, each of the upper reflecting mirror 18 and the lower reflecting mirror 12 has a configuration in which the low refractive index layers 18a and the high refractive index layers 18b are alternately laminated. In the meantime, as shown in FIG. 3, Al having a refractive index between the low refractive index layer 18a and the high refractive index layer 18b.
A hetero-spike buffer layer 18c made of zGa1 - zAs (0≤y <z <x≤1) is provided.

【0060】以下、図3を参照しながら、本発明に適用
される面発光レ−ザダイオ−ドの反射波長が1.1μm
以上の反射鏡の構成についてより具体的に説明する。
Referring now to FIG. 3, the reflection wavelength of the surface emitting laser diode applied to the present invention is 1.1 μm.
The configuration of the above reflecting mirror will be described more specifically.

【0061】図3は前記半導体分布ブラッグ反射鏡18
の一部を示したものである。ただし、同様な構成は半導
体分布ブラッグ反射鏡12についても形成されるが、半
導体分布ブラッグ反射鏡12の構成は前記半導体分布ブ
ラッグ反射鏡18の構成と実質的に同じであり、説明を
省略する。
FIG. 3 shows the semiconductor distributed Bragg reflector 18.
Are shown. However, although a similar configuration is also formed for the semiconductor distributed Bragg reflector 12, the configuration of the semiconductor distributed Bragg reflector 12 is substantially the same as the configuration of the semiconductor distributed Bragg reflector 18, and a description thereof will be omitted.

【0062】図3を参照するに、本発明に適用される反
射波長が1.1μm以上の反射鏡では,低屈折率層18
aと高屈折率層18bの間に、屈折率が前記低屈折率層
18aと高屈折率層18bの中間の値をとるヘテロスパ
イク緩衝層AlGa1−zAs(0≦y<z<x≦
1)18cを設けている。
Referring to FIG. 3, in the reflecting mirror having a reflection wavelength of 1.1 μm or more applied to the present invention, the low refractive index layer 18 is used.
between a high refractive index layer 18b, hetero spike buffer layer Al z Ga 1-z As ( 0 ≦ y the refractive index takes an intermediate value of the low-refractive index layer 18a and the high refractive index layer 18b <z < x ≦
1) 18c is provided.

【0063】従来レーザ波長が0.85μm帯のレ−ザ
ダイオ−ドに関して,このようなヘテロスパイク緩衝層
を設けることも検討はされているが,まだ検討段階であ
り、その材料や厚さなどは、詳細には検討されていな
い。また本発明のようなレーザ発振波長が1.1〜1.
7μmの長波長面発光レ−ザダイオ−ドに関してこのよ
うなヘテロスパイク緩衝層を設ける提案は、全くなされ
ていない。これは、発振波長が1.1〜1.7μm帯域
の長波長面発光レ−ザダイオ−ドが新しい分野であり、
まだほとんど研究が進んでいないからであると考えられ
る。
Conventionally, it has been studied to provide such a hetero-spike buffer layer for a laser diode having a laser wavelength of 0.85 μm band. , Has not been considered in detail. Further, the laser oscillation wavelength as in the present invention is 1.1 to 1.
No proposal has been made to provide such a heterospike buffer layer for a long-wavelength surface emitting laser diode of 7 μm. This is a new field of long-wavelength surface-emitting laser diodes having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm.
This is probably because little research has been conducted yet.

【0064】本発明者は、いち早くこの分野、すなわち
発振波長が1.1〜1.7μm帯域の長波長面発光レ−
ザダイオ−ドおよびそれを用いた光通信技術)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 present inventor has swiftly recognized that this field, that is, a long-wavelength surface emitting laser having an oscillation wavelength band of 1.1 to 1.7 μm.
He noticed the usefulness of the diode and the optical communication technology using it, and made intensive studies to realize it.

【0065】このようなヘテロスパイク緩衝層18c
は、半導体分布ブラッグ反射鏡12あるいは18の形成
時に、とくにMOCVD法を使う場合に原料ガス流量を
コントロールするなどして、前記へテロスパイク緩衝層
18cを構成するAlGaAs膜中のAl組成を連続的
もしくは段階的に変化させる。これに伴い、膜の屈折率
も、連続的もしくは段階的に変化する。
Such a hetero spike buffer layer 18c
In the formation of the semiconductor distributed Bragg reflector 12 or 18, the Al composition in the AlGaAs film constituting the hetero-spike buffer layer 18c is continuously adjusted by controlling the flow rate of the source gas, particularly when using the MOCVD method. Or change it step by step. Along with this, the refractive index of the film also changes continuously or stepwise.

【0066】より具体的には、前記AlGaAs膜18
cの形成時に、AlGa1−zAs(0≦y<z<x
≦1)層中の組成パラメータzの値が0から1.0まで
変化するように、すなわち膜組成がGaAs→AlGa
As→AlAsと徐々に変化するように、GaとAlの
供給速度を変化させる。このような供給速度の変化は、
前述のように膜12cの形成時にガス流量をコントロー
ルすることによって作成される。その際、AlとGaの
比率を前述のように連続的に変化させることでも、また
段階的に変化させることでも、同等の効果が得られる。
More specifically, the AlGaAs film 18
c during the formation of, Al z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x
≦ 1) The value of the composition parameter z in the layer changes from 0 to 1.0, that is, the film composition is GaAs → AlGa
The supply rates of Ga and Al are changed so as to gradually change from As to AlAs. Such a change in the supply speed
It is created by controlling the gas flow rate during the formation of the film 12c as described above. At this time, the same effect can be obtained by changing the ratio of Al and Ga continuously or stepwise as described above.

【0067】このようなヘテロスパイク緩衝層を設ける
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、特にp型半導体分布ブラッグ反射鏡18におい
て電気抵抗が増大しやすい課題を解決するためである。
この電気抵抗の増大は、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、本発明のように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である。
The reason for providing such a hetero-spike buffer layer is to solve one of the problems of the semiconductor distributed Bragg reflector, in particular, the problem that the electrical resistance tends to increase in the p-type semiconductor distributed Bragg reflector 18. That's why.
This increase in electric resistance is caused by a hetero barrier at the interface between the two types of semiconductor layers constituting the semiconductor distributed Bragg reflector. It is possible to suppress the generation of the hetero-barrier by changing the Al composition gradually from the composition to the other composition and also changing the refractive index.

【0068】このようなヘテロスパイク緩衝層につい
て、図4を参照しながらより具体的に説明する。
Such a hetero spike buffer layer will be described more specifically with reference to FIG.

【0069】図4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18a,18bの間にヘテロスパ
イク緩衝層18cを設けた半導体分布ブラッグ反射鏡1
8の例を示す。図4は,半導体分布ブラッグ反射鏡の材
料の例としてAlGaAs系半導体材料(AlGa
1−zAs(0≦y<z<x≦1))を使った場合につ
いて示している。
FIG. 4 shows a semiconductor distributed Bragg reflector 1 in which a hetero-spike buffer layer 18c is provided between two types of semiconductor layers 18a and 18b constituting a semiconductor distributed Bragg reflector.
8 is shown. 4, AlGaAs-based semiconductor material as an example of the material of the semiconductor distributed Bragg reflector (Al z Ga
The case where 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) is used is shown.

【0070】図4の半導体分布ブラッグ反射鏡18を構
成する2種類の半導体層18a,18bはAlAsおよ
びGaAsであり,AlAs,GaAsの中間の価電子
帯エネルギを持つヘテロスパイク緩衝層として,これの
間にAl組成を変化させた組成傾斜層を設けている。す
なわち、AlGa1−zAs(0≦y<z<x≦1)
層のzの値を0から1.0まで変わるように、すなわち
GaAs→AlGaAs→AlAsと、AlとGaの比
率を徐々に変化させている。
The two types of semiconductor layers 18a and 18b constituting the distributed Bragg reflector 18 of FIG. 4 are AlAs and GaAs, and serve as a hetero-spike buffer layer having a valence band energy intermediate between AlAs and GaAs. A composition gradient layer in which the Al composition is changed is provided between them. That, Al z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1)
The ratio of Al and Ga is gradually changed so that the value of z of the layer changes from 0 to 1.0, that is, GaAs → AlGaAs → AlAs.

【0071】AlGaAs系半導体材料では、Al組成
の増加と伴にバンドギャップエネルギが増大し、屈折率
が低下する。またこの際、伝導帯ではAl組成xが0.
43に達するまでエネルギが増加した後、減少を始める
が、価電子帯では単調に、前記Al組成xの増加量に略
比例して、価電子帯エネルギが低下する。全体トータル
としては、バンドギャップエネルギは組成に対して増加
している。
In an AlGaAs-based semiconductor material, the band gap energy increases as the Al composition increases, and the refractive index decreases. At this time, in the conduction band, the Al composition x is 0.1.
After the energy increases until reaching 43, the energy starts decreasing, but in the valence band, the valence band energy decreases monotonically in substantially proportion to the increase amount of the Al composition x. As a whole, the band gap energy increases with respect to the composition.

【0072】AlGaInP系4元材料の場合には、A
lInP組成の増加に伴い,AlGaAs系におけるA
l組成の増加と同様の傾向を示す。伝導帯エネルギは,
AlInP組成0.7まで増加した後減少を始める。し
かし価電子帯エネルギは,AlInP組成の増加に対し
同様に単調に減少する。
In the case of an AlGaInP-based quaternary material, A
As the lInP composition increases, the A
1 shows the same tendency as the increase in the composition. The conduction band energy is
After the AlInP composition increases to 0.7, it begins to decrease. However, the valence band energy monotonically decreases as the AlInP composition increases.

【0073】図4の例では,GaAs層の近くの領域で
の(図4では,領域I)組成傾斜率(バンドギャップエ
ネルギの増加率)を、AlAs層の近くの領域(図4で
は領域II)での組成傾斜率に比べて大きく設定してい
る。比較のために,単に線形にAl組成を変化させた線
形組成傾斜層をヘテロスパイク緩衝層18cとした構造
を図5に示す。
In the example of FIG. 4, the composition gradient (band-gap energy increase rate) in the region near the GaAs layer (region I in FIG. 4) is calculated using the region gradient near the AlAs layer (region II in FIG. 4). ) Is set to be larger than the composition gradient in ()). For comparison, FIG. 5 shows a structure in which a linear composition gradient layer in which the Al composition is simply changed linearly is used as the hetero-spike buffer layer 18c.

【0074】図6は,反射波長1.3μmのAlAs層
18aとGaAs層18bとの間の界面に厚さが20n
mのヘテロスパイク緩衝層を設け、前記AlAs層18
aとGaAs層18bの積層を4回繰り返した場合(4
対の積層)のp型分布ブラッグ反射鏡18の電気抵抗を
見積った結果である。
FIG. 6 shows that the interface between the AlAs layer 18a and the GaAs layer 18b having a reflection wavelength of 1.3 μm has a thickness of 20 nm.
m, and the AlAs layer 18 is provided.
a and the GaAs layer 18b are repeated four times (4
It is a result of estimating the electric resistance of the p-type distributed Bragg reflector 18 (stacked pair).

【0075】図6では、ヘテロスパイク緩衝層を含む分
布ブラッグ反射鏡18の各層18a〜18cのキャリア
密度を1×1018cm−3のp型としており,縦軸にゼ
ロバイアス付近における微分シート抵抗値を示してい
る。一方、図6中横軸は領域IのAl組成傾斜率を示
し、前記領域Iの厚さを様々に変化させた場合について
示している。ただし前記領域Iと前記領域IIの和は常
に20nmであり,領域IIの厚さ及び組成傾斜率は,
領域Iの厚さと組成傾斜率から決まる。単純にGaAs
層とAlAs層間に線形組成傾斜層を設けた場合のAl
組成傾斜率は0.05nm−1であり、これは図のA点
に当たる。
In FIG. 6, the carrier density of each layer 18a to 18c of the distributed Bragg reflector 18 including the hetero-spike buffer layer is 1 × 10 18 cm −3 of p-type, and the vertical axis represents the differential sheet resistance near zero bias. Indicates the value. On the other hand, the horizontal axis in FIG. 6 shows the Al composition gradient in the region I, and shows the case where the thickness of the region I is variously changed. However, the sum of the region I and the region II is always 20 nm, and the thickness and the composition gradient of the region II are
It is determined from the thickness of the region I and the composition gradient. Simply GaAs
When a linear composition gradient layer is provided between the AlAs layer and the AlAs layer
The composition gradient is 0.05 nm −1 , which corresponds to point A in the figure.

【0076】図6より、領域IのAl組成傾斜度を大き
くしていくことにより、図5のように単に組成傾斜率を
線形とした場合に比べ,抵抗値をより低減できることが
わかる。また,極小となる最適なAl組成傾斜率が存在
していることが分かる。例えば領域Iの厚さが10nm
(領域IIと同じ厚さ)では、Al組成傾斜率0.09
nm−1において、従来の80%程度まで抵抗が低減し
ている(また、この傾向は印加電圧に依存しない。) 次にこの理由について説明する。
FIG. 6 shows that the resistance value can be further reduced by increasing the Al composition gradient in the region I as compared with the case where the composition gradient is simply made linear as shown in FIG. It can also be seen that there is an optimum Al composition gradient that is minimal. For example, the thickness of the region I is 10 nm.
(The same thickness as the region II), the Al composition gradient was 0.09.
In nm −1 , the resistance is reduced to about 80% of the conventional resistance (and this tendency does not depend on the applied voltage). Next, the reason will be described.

【0077】図7は,AlAs/GaAs構造を有する
分布ブラッグ反射鏡におけるヘテロ界面近傍の熱平衡状
態におけるバンド構造を示す。
FIG. 7 shows a band structure in a thermal equilibrium state near a heterointerface in a distributed Bragg reflector having an AlAs / GaAs structure.

【0078】図7を参照するに、バンド不連続に起因す
るヘテロスパイクは主に禁則帯幅の広いAlAs層側で
顕著に現れており、GaAs層側ではノッチの発生はわ
ずかである。このようなGaAs層側に発生するノッチ
は高抵抗化の原因とはならないので、主にAlAs層側
に発生するスパイクを、限られたヘテロスパイク緩衝層
の厚さで効率良く平坦化することが、分布ブラッグ反射
鏡の抵抗低減にとって重要である。
Referring to FIG. 7, heterospikes caused by band discontinuity mainly appear conspicuously on the AlAs layer side having a wide bandgap, and the occurrence of notches is slight on the GaAs layer side. Since the notch generated on the GaAs layer side does not cause a high resistance, it is necessary to efficiently flatten spikes mainly generated on the AlAs layer side with a limited thickness of the hetero spike buffer layer. It is important for reducing the resistance of the distributed Bragg reflector.

【0079】図4の構造では、ノッチが発生するGaA
s側で急激に組成を増加させており、これはスパイクが
発生するAlAs側の組成傾斜を緩やかに変化させたこ
とに対応している。これによって、ヘテロスパイク緩衝
層の組成変化を単純に線形とした場合に比べて、スパイ
クの発生を低減させる事ができる。逆に、領域IのAl
組成傾斜率を、領域IIよりも小さくすると、抵抗値は
かえって増加する。
In the structure shown in FIG.
The composition is rapidly increased on the s side, which corresponds to a gradual change in the composition gradient on the AlAs side where spikes occur. This makes it possible to reduce the occurrence of spikes as compared with the case where the composition change of the hetero spike buffer layer is simply linear. Conversely, Al in region I
When the composition gradient is smaller than that in the region II, the resistance value is rather increased.

【0080】図8は、図4,5の構造の、熱平衡状態に
おけるバンド構造を概略的に示す。
FIG. 8 schematically shows the band structure of the structure of FIGS. 4 and 5 in a state of thermal equilibrium.

【0081】図8を参照するに、図3の組成傾斜プロフ
ァイルを採用することにより、図5に示す単純な組成傾
斜層を使った場合に比べ,同じ厚さでAlAs側の組成
傾斜率を緩やかにすることができる。以上より、領域I
の組成傾斜率を大きくすることで、従来よりも電気抵抗
を低減することができることがわかる。
Referring to FIG. 8, by adopting the composition gradient profile of FIG. 3, the composition gradient rate on the AlAs side can be reduced with the same thickness as compared with the case of using the simple composition gradient layer shown in FIG. Can be From the above, region I
It can be understood that the electrical resistance can be reduced as compared with the conventional one by increasing the composition gradient of the sample.

【0082】図4では、Al組成は線形に変化されてお
り、ヘテロスパイク緩衝層18cは領域IおよびIIよ
り構成されているとみなすことができるが、図9に示す
ように、Al組成を非線形に変化させることも可能であ
る。このような場合には、領域IおよびIIの境界は、
図9に示すように、前記へテロスパイク緩衝層18cと
GaAs層18bとの境界における価電子帯への接線
と、前記へテロスパイク緩衝層18cとAlAs層18
aとの境界における価電子帯への接線との交点により定
義することができる。
In FIG. 4, the Al composition is changed linearly, and it can be considered that the hetero-spike buffer layer 18c is composed of the regions I and II. However, as shown in FIG. It is also possible to change to. In such a case, the boundaries of regions I and II are:
As shown in FIG. 9, the tangent line to the valence band at the boundary between the hetero spike buffer layer 18c and the GaAs layer 18b, the hetero spike buffer layer 18c and the AlAs layer 18
It can be defined by the intersection with the tangent to the valence band at the boundary with a.

【0083】また前記へテロスパイク緩衝層18cにお
いてAl組成は連続的に変化する必要はなく、また図1
0に示すように、領域Iと領域IIとの間に別の領域が
介在してもよい。
In the hetero spike buffer layer 18c, the Al composition does not need to change continuously.
As shown in FIG. 0, another region may be interposed between the region I and the region II.

【0084】ところで、図6によれば、ブラッグ反射鏡
の微分シート抵抗は、領域Iの厚さが減少するにつれて
減少している。最も微分シート抵抗の値が減少するの
は、図11に示すように前記領域Iを設けない場合、あ
るいは図12に示すように領域Iの厚さが十分に小さ
く、GaAs層18b(ナローバンドギャップ層)とヘ
テロスパイクバッファ層18c(ワイドバンドギャップ
層)との間に価電子帯エネルギの不連続が生じている、
あるいは生じているとみなせるような場合であることが
わかる。
According to FIG. 6, the differential sheet resistance of the Bragg reflector decreases as the thickness of the region I decreases. The value of the differential sheet resistance is most reduced when the region I is not provided as shown in FIG. 11 or when the thickness of the region I is sufficiently small as shown in FIG. ) And the hetero-spike buffer layer 18c (wide band gap layer) have discontinuous valence band energy.
Or, it can be understood that this is the case where it can be regarded as having occurred.

【0085】図13は、図6と同様な分布ブラッグ反射
鏡の微分シート抵抗を、領域IIにおけるAl組成傾斜
率の関数として示す。ただし領域IIにおけるAl組成
傾斜率は、ヘテロスパイク緩衝層18cの厚さ、領域I
の厚さおよび領域IにおけるAl組成傾斜率から一意的
に決定される。
FIG. 13 shows the differential sheet resistance of a distributed Bragg reflector similar to FIG. 6 as a function of the Al composition gradient in region II. However, the Al composition gradient in the region II depends on the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c and the region I
And the Al composition gradient in the region I.

【0086】図13より、領域I,IIの厚さに関わら
ず、領域II中における特定の組成傾斜率の場合に、微
分シート抵抗が最小になることがわかる。
FIG. 13 shows that, regardless of the thicknesses of the regions I and II, the differential sheet resistance is minimized when the specific composition gradient is within the region II.

【0087】また図14は、図13と同様な関係を、領
域Iと領域IIの和が40nmである場合について示し
たものであるが、図13と同様な極小値が、特定のAl
組成傾斜率において生じることがわかる。
FIG. 14 shows the same relationship as in FIG. 13 when the sum of the region I and the region II is 40 nm.
It can be seen that this occurs at the composition gradient.

【0088】図13あるいは図14から、ヘテロスパイ
ク緩衝層を有する分布ブラッグ反射鏡において、反射鏡
を構成するナローギャップ層(図3の場合はGaAs層
18b)とヘテロスパイク緩衝層18cとの間の、最適
な価電子帯エネルギの不連続量を求めることができる。
As shown in FIG. 13 or FIG. 14, in the distributed Bragg reflector having a hetero-spike buffer layer, the gap between the narrow gap layer (GaAs layer 18b in FIG. 3) and the hetero-spike buffer layer 18c constituting the reflector is shown. , The optimum valence band energy discontinuity can be determined.

【0089】以上より、ヘテロスパイク緩衝層を有する
半導体分布ブラッグ反射鏡では、ナローギャップ層18
bとヘテロスパイクバッファ層18cとの間において価
電子帯エネルギが不連続になる、あるいは不連続とみな
せるように領域IにおけるAl組成を急激に変化させる
ことにより、また領域IIにおけるAl組成傾斜率を最
適化することにより、抵抗率を最小化することができ
る。例えば、厚さが20nmのヘテロスパイク緩衝層中
における領域Iの厚さを1nmとすることにより、同じ
厚さを有し、Al組成が線形に変化するヘテロスパイク
緩衝層を有する分布ブラッグ反射鏡に対して、抵抗値を
75%も低減することが可能である。
As described above, in the semiconductor distributed Bragg reflector having the hetero-spike buffer layer, the narrow gap layer 18
By rapidly changing the Al composition in the region I so that the valence band energy becomes discontinuous or can be regarded as discontinuous between the region b and the hetero-spike buffer layer 18c, the Al composition gradient in the region II is reduced. By optimizing, the resistivity can be minimized. For example, by setting the thickness of the region I in the hetero spike buffer layer having a thickness of 20 nm to 1 nm, the distributed Bragg reflector having the same thickness and a hetero spike buffer layer in which the Al composition changes linearly is obtained. On the other hand, the resistance value can be reduced by as much as 75%.

【0090】さらに、このような場合でもヘテロスパイ
ク緩衝層18c中におけるAl組成の変化は直線的であ
る必要はなく、図15に示すように非線形であってもよ
い。
Further, even in such a case, the change in the Al composition in the hetero-spike buffer layer 18c need not be linear, but may be non-linear as shown in FIG.

【0091】なお、以上の考察は、AlGaAs系の分
布ブラッグ反射鏡に限られるものではなく、他の材料
系、例えばAlGaInP系の材料よりなる分布ブラッ
グ反射鏡についても当てはまる。AlGaInP系の分
布ブラッグ反射鏡では、ヘテロスパイク緩衝層中におい
てAlInP組成を変化させることで同様な効果を得る
ことができる。
The above consideration is not limited to the distributed Bragg reflector of the AlGaAs type, but also applies to the distributed Bragg reflector made of another material, for example, the AlGaInP type material. In an AlGaInP-based distributed Bragg reflector, a similar effect can be obtained by changing the AlInP composition in the hetero-spike buffer layer.

【0092】次に、このようなヘテロスパイク緩衝層A
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)の最適厚さ
について検討する。
Next, such a hetero-spike buffer layer A
The optimum thickness of l z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) will be discussed.

【0093】図16は、図5に示す線形組成傾斜ヘテロ
スパイク緩衝層18cを有する分布ブラッグ反射鏡につ
いて、0.88μm帯と1.3μm帯における反射率と
層18cとの関係を示す。ここで、反射鏡の設計反射波
長を従来と同じ0.88μmとしたのは、それぞれの帯
域で同じ反射鏡を構成することにより、特性比較を行う
ためである。GaAsは0.87μmよりも短波の光を
吸収してしまう。図16では、高屈折率層にGaAs層
を用い、低屈折率層にAlAs層を用いている。それぞ
れの波長帯で、反射率値が99.9%を超える積層ペア
数は、0.88μm帯が18ペア以上、1.3μm帯が
23ペア以上であり、図16には前述のペア数を有し、
それぞれの帯域にチューニングされた分布ブラッグ反射
鏡についての組成傾斜層の厚さと反射率との関係が示さ
れている。
FIG. 16 shows the relationship between the reflectivity and the layer 18c in the 0.88 μm band and the 1.3 μm band of the distributed Bragg reflector having the linear composition gradient hetero spike buffer layer 18c shown in FIG. Here, the reason why the designed reflection wavelength of the reflecting mirror is set to 0.88 μm, which is the same as the conventional one, is to compare the characteristics by configuring the same reflecting mirror in each band. GaAs absorbs light having a wavelength shorter than 0.87 μm. In FIG. 16, a GaAs layer is used for the high refractive index layer, and an AlAs layer is used for the low refractive index layer. In each wavelength band, the number of laminated pairs whose reflectance value exceeds 99.9% is 18 pairs or more in the 0.88 μm band and 23 pairs or more in the 1.3 μm band, and FIG. Have
The relationship between the composition gradient layer thickness and the reflectance for a distributed Bragg reflector tuned to each band is shown.

【0094】表1は、図16の反射率値を示す。Table 1 shows the reflectance values of FIG.

【0095】[0095]

【表1】 このように、1.3μm帯では組成傾斜層18cの厚さ
5nmまでは、殆ど反射率の低下は見られない。しか
し、0.88μm帯では、組成傾斜層18cの厚さが5
nmに達したあたりから反射率値の低下が見られ始め
る。面発光レーザ素子は共振器長が短く、ミラーによる
反射損失の影響が非常に大きいので、僅かな反射率値の
低下であっても閾値電流値に大きな影響が及ぶ。
[Table 1] As described above, in the 1.3 μm band, the reflectance is hardly reduced until the thickness of the composition gradient layer 18c reaches 5 nm. However, in the 0.88 μm band, the thickness of the composition gradient layer 18c is 5 mm.
From around nm, a decrease in the reflectivity value begins to be seen. Since the surface-emitting laser element has a short cavity length and is greatly affected by the reflection loss due to the mirror, even a slight decrease in the reflectance value has a large effect on the threshold current value.

【0096】図17,18は、図5と同様の線形組成傾
斜層ヘテロスパイク緩衝層18cを有する、1.3μm
の反射波長にチューニングされたAlAs/GaAs分
布ブラッグ反射鏡の、ゼロバイアス付近における抵抗率
(dV/dJ:電圧V[V]の電流密度J[A/c
2]による微分と定義)[Ωcm2]を示す。但し、図
示の例では、積層ペア数は4ペアである。なお、図17
は対数表示、図18は線形表示である。図17,図18
において、破線は、バンド不連続の影響を考慮しないで
バルクの抵抗値から見積もった抵抗率を示している。分
布ブラッグ反射鏡のp型ドーピング密度は、それぞれの
層に対し1×1018[cm-3]としている。
FIGS. 17 and 18 show 1.3 μm having the same linear composition gradient layer hetero-spike buffer layer 18c as in FIG.
Near the zero bias of the AlAs / GaAs distributed Bragg reflector tuned to the reflection wavelength (dV / dJ: current density J [A / c] of voltage V [V])
m 2 ]] [Ωcm 2 ]. However, in the illustrated example, the number of stacked pairs is four. Note that FIG.
Is a logarithmic display, and FIG. 18 is a linear display. FIG. 17, FIG.
In, the broken line indicates the resistivity estimated from the bulk resistance value without considering the effect of band discontinuity. The p-type doping density of the distributed Bragg reflector is 1 × 10 18 [cm −3 ] for each layer.

【0097】図17では組成傾斜層18cの厚さと共に
抵抗率が低減する様子が示されているが、1.3μm帯
では組成傾斜層18cの相対的な割合が小さいので、表
1及び図17のように、組成傾斜層の厚さが5nmであ
れば反射率へ殆ど影響を及ぼすことなく、電気抵抗を2
桁程度低減することが可能である。反射波長が更に長い
場合には、より厚い組成傾斜層を設けることができるの
で、反射率に影響を与えることなく抵抗低減を行うこと
ができる。しかし、これより薄い場合は図17よりわか
るように抵抗低減効果が殆ど得られないので、組成傾斜
層としては不十分である。
FIG. 17 shows that the resistivity decreases with the thickness of the composition gradient layer 18c. However, since the relative proportion of the composition gradient layer 18c is small in the 1.3 μm band, Table 1 and FIG. When the thickness of the composition gradient layer is 5 nm, the electric resistance is 2 without substantially affecting the reflectance.
It can be reduced by an order of magnitude. When the reflection wavelength is longer, a thicker composition gradient layer can be provided, so that the resistance can be reduced without affecting the reflectance. However, when the thickness is smaller than this, as can be seen from FIG. 17, the effect of reducing the resistance is hardly obtained, so that the composition gradient layer is insufficient.

【0098】図17に示すように、組成傾斜層18cを
設けない分布ブラッグ反射鏡(組成傾斜層の厚さが0n
m)では、抵抗率が1Ωcm2と非常に高く、現実的な
問題として、例えば面発光レーザ素子の反射鏡ミラーと
して用いた場合に、20ペア以上積層した分布ブラッグ
反射鏡を介してレーザダイオードを駆動することは困難
である。また、非常に高い駆動電圧が必要となる。従っ
て、このような分布ブラッグ反射鏡を、面発光レーザ素
子等の電流駆動光素子に応用することは困難である。
As shown in FIG. 17, a distributed Bragg reflector having no composition gradient layer 18c (the composition gradient layer has a thickness of 0n).
m), the resistivity is as high as 1 Ωcm 2, and as a practical problem, for example, when used as a reflector mirror of a surface emitting laser element, a laser diode is connected via a distributed Bragg reflector stacked in 20 pairs or more. It is difficult to drive. Also, a very high drive voltage is required. Therefore, it is difficult to apply such a distributed Bragg reflector to a current driven optical device such as a surface emitting laser device.

【0099】しかしながら、上述のように5nmの厚さ
の組成傾斜層を設けた場合には、組成傾斜層を設けない
場合に比べて電気抵抗率を約2桁程度低減する。その結
果レーザダイオードへの通電が容易になり、レーザ発振
が可能となる。また通電に必要な電圧も低減するので、
素子の破壊,故障等の、信頼性に関する諸問題も大きく
改善する。さらに表1に示す様に、反射率の低下は殆ど
無いので、低い閾値電流密度で発振を得ることが可能と
なる。
However, when the composition gradient layer having a thickness of 5 nm is provided as described above, the electric resistivity is reduced by about two digits as compared with the case where the composition gradient layer is not provided. As a result, energization of the laser diode becomes easy, and laser oscillation becomes possible. Also, since the voltage required for energization is reduced,
Various problems related to reliability, such as destruction and failure of elements, are also greatly improved. Further, as shown in Table 1, since there is almost no decrease in reflectance, oscillation can be obtained with a low threshold current density.

【0100】このように、この5nmという厚さは、長
波長帯域で反射特性に影響を与えないで低抵抗化が行え
る組成傾斜層厚さの下限と考えることができる。従っ
て、ヘテロスパイク緩衝層18cの厚さは5nm以上と
することが適切である。
As described above, the thickness of 5 nm can be considered as the lower limit of the thickness of the composition gradient layer that can reduce the resistance without affecting the reflection characteristics in the long wavelength band. Therefore, it is appropriate that the thickness of the hetero spike buffer layer 18c be 5 nm or more.

【0101】組成傾斜層の厚さをさらに増加させると抵
抗率は急激に低減し、これに伴って素子の動作電圧およ
び素子発熱も減少する。従って、発振を維持できる温
度、及び得られる出力が増加する。
When the thickness of the composition gradient layer is further increased, the resistivity sharply decreases, and accordingly, the operating voltage of the device and the heat generation of the device also decrease. Therefore, the temperature at which oscillation can be maintained and the output obtained are increased.

【0102】例えば、99.8%を反射率の許容値とす
る場合、0.88μm帯域にチューニングされた分布ブ
ラッグ反射鏡では設けることのできる組成傾斜層の厚さ
は20nmに限られる。これに対し、1.3μm帯域に
チューニングされた分布ブラッグ反射鏡では、組成傾斜
層の厚さを50nmの厚さにすることができる。
For example, when 99.8% is taken as the allowable value of the reflectance, the thickness of the composition gradient layer that can be provided in the distributed Bragg reflector tuned to the 0.88 μm band is limited to 20 nm. On the other hand, in the distributed Bragg reflector tuned to the 1.3 μm band, the thickness of the composition gradient layer can be set to 50 nm.

【0103】ところで、図6に示すように分布ブラッグ
反射鏡の抵抗値は、ヘテロ緩衝層18cの厚さが50n
mまでは、層18cの厚さと共に効果的に減少し、層1
8cの厚さが50nmで抵抗率がバルク抵抗率の1.0
5倍程度となるが、これ以上ヘテロ緩衝層18cの厚さ
を増大させても抵抗率は飽和傾向を示しはじめる。
As shown in FIG. 6, the resistance value of the distributed Bragg reflector is 50 n in thickness of the hetero buffer layer 18c.
m, effectively decreasing with the thickness of layer 18c,
8c is 50 nm thick and the resistivity is 1.0 of the bulk resistivity.
Although it is about five times, even if the thickness of the hetero buffer layer 18c is further increased, the resistivity starts to show a saturation tendency.

【0104】ところが、分布ブラッグ反射鏡の反射率
は、前記へテロスパイク緩衝層18cの厚さが増すにつ
れて急激に低下を始め、50nm以上では99.8%以
下にまで低下してしまう。従って、これら両方の特性を
同時に良好に満たすヘテロスパイク緩衝層18cの厚さ
として、50nm以内が実用上の意味を持つと考えられ
る。
However, the reflectivity of the distributed Bragg reflector starts to decrease rapidly as the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c increases, and drops to 99.8% or less when the thickness is 50 nm or more. Therefore, it is considered that the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c that satisfies both of these characteristics at the same time has a practical significance within 50 nm.

【0105】図19は、この反射率の減少の様子を詳し
く示す。ただし図19は、ヘテロスパイク緩衝層18c
の厚さtに対する反射率Rの変化(|dR/dt|)を
示す。
FIG. 19 shows how the reflectivity decreases in detail. However, FIG. 19 shows the hetero spike buffer layer 18c.
Of the reflectivity R (| dR / dt |) with respect to the thickness t of FIG.

【0106】図19に示した接線と比較すると、ヘテロ
スパイク緩衝層の厚さが50nmを超えたあたりから、
急激に反射率が変化する様子が分かる。レーザダイオー
ドの発振閾値電流は、これに対応して急激に増加し始め
る。
As compared with the tangent line shown in FIG. 19, when the thickness of the hetero spike buffer layer exceeds about 50 nm,
It can be seen that the reflectance changes abruptly. The oscillation threshold current of the laser diode starts to increase correspondingly sharply.

【0107】以上のように、例えば、5nm以上、50
nm以下の厚さのヘテロスパイク緩衝層を設けた設計反
射波長1.3μmの分布ブラッグ反射鏡では、ヘテロ界
面の影響による抵抗を有効に低減することが可能であ
り、また、高い反射率を同時に得ることができる。これ
を用いた面発光レーザ素子では、現実的な駆動条件にお
いて、容易に低閾値電流での発振を得ることが可能であ
る。
As described above, for example, 5 nm or more, 50
In a distributed Bragg reflector having a designed reflection wavelength of 1.3 μm provided with a hetero-spike buffer layer having a thickness of not more than nm, it is possible to effectively reduce the resistance due to the influence of the hetero interface, and to simultaneously achieve a high reflectance. Obtainable. In a surface emitting laser element using this, it is possible to easily obtain oscillation at a low threshold current under realistic driving conditions.

【0108】また、例えば、面発光レーザの高出力化に
は、光出力側のミラー反射率を小さく設定し、光出力を
得やすく設計する必要がある。また、高出力(高注入領
域)まで、安定に発振させるためには、素子発熱を抑え
て、熱による出力飽和点を出来るだけ高く設定する必要
がある。50nmのように比較的厚い材料層(本例では
ヘテロスパイク緩衝層)を設けた分布ブラッグ反射鏡
は、これらの条件を満たしているので、高出力用途に適
している。
Further, for example, in order to increase the output of a surface emitting laser, it is necessary to set the mirror reflectivity on the light output side to a small value and to design the light output easily. In addition, in order to stably oscillate up to a high output (high injection region), it is necessary to suppress heat generation of the element and set an output saturation point due to heat as high as possible. A distributed Bragg reflector provided with a relatively thick material layer such as 50 nm (in this example, a heterospike buffer layer) satisfies these conditions and is suitable for high-power applications.

【0109】このように、本実施例の長波長面発行レー
ザダイオードでは、ヘテロスパイク緩衝層18cの厚さ
を5nm〜50nmの範囲で、目的に応じて適切に選ぶ
ことで、反射鏡の反射特性および電気特性を最適化する
ことができる。
As described above, in the long-wavelength surface emitting laser diode of the present embodiment, by appropriately selecting the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c in the range of 5 nm to 50 nm according to the purpose, the reflection characteristics of the reflector can be improved. And electrical properties can be optimized.

【0110】なお、上述の図3の例では、低屈折率層1
8aをAlAs層、高屈折率層18bをGaAs層とし
たが、Al組成の異なる2種類のAlGaAs層を使う
こともできる。ただし、分布ブラッグ反射鏡では、反射
鏡を構成する低屈折率層と高屈折率層の間の屈折率差が
大きい程、少ない積層ペア数で高いの反射率を得ること
ができるので、高い反射率を得るためには、前記低屈折
率層と高屈折率層とで、Al組成の違いを可能な限り大
きくするのが好ましい。図3の構造は、AlAsとGa
Asによる最も屈折率差が大きくなる組合わせを示した
ものである。
In the example shown in FIG. 3, the low refractive index layer 1
Although 8a is an AlAs layer and the high refractive index layer 18b is a GaAs layer, two types of AlGaAs layers having different Al compositions can be used. However, in the distributed Bragg reflector, the higher the refractive index difference between the low refractive index layer and the high refractive index layer constituting the reflecting mirror, the higher the reflectance can be obtained with a smaller number of laminated pairs. In order to obtain the refractive index, it is preferable to make the difference in Al composition between the low refractive index layer and the high refractive index layer as large as possible. The structure of FIG.
FIG. 9 shows a combination in which the difference in refractive index is largest due to As.

【0111】ところで、このようなAl組成の違いが大
きな組合わせでは、先にも説明したように、ヘテロスパ
イクの原因となる価電子帯バンド不連続量も大きくなる
ので、良好な反射特性が得られる反面、素子抵抗の増大
を招きやすいという問題がある。特に高屈折率層と低屈
折率層との間にこのような大きな屈折率差を実現できる
場合は、価電子帯バンド不連続量も大きいので、反射鏡
の低抵抗低減のためには、十分な厚さのヘテロスパイク
緩衝層を設けることが必要となる。しかし、従来の0.
85μm帯域にチューニングされた分布ブラッグ反射鏡
では、これが困難であった。これに対し、本発明の分布
ブラッグ反射鏡では、GaAs/AlAs系のような材
料を用いた場合でも、高い反射率と低い抵抗値とを同時
に得ることができる。
By the way, in such a combination having a large difference in Al composition, as described above, the amount of valence band discontinuity that causes a hetero-spike also increases, so that good reflection characteristics can be obtained. On the other hand, there is a problem that the element resistance is likely to increase. In particular, when such a large refractive index difference can be realized between the high refractive index layer and the low refractive index layer, the valence band discontinuity is large. It is necessary to provide a hetero spike buffer layer having a large thickness. However, the conventional 0.
This was difficult with a distributed Bragg reflector tuned to the 85 μm band. On the other hand, in the distributed Bragg reflector of the present invention, even when a material such as GaAs / AlAs is used, a high reflectance and a low resistance can be obtained at the same time.

【0112】なお、図3の分布ブラッグ反射鏡におい
て、特に反射鏡が1.1μm以上の長波長帯域にチュー
ニングされている場合に、ヘテロスパイク緩衝層18c
の厚さを20nm以上、50nm以下の範囲に設定する
ことが可能である。
In the distributed Bragg reflector shown in FIG. 3, especially when the reflector is tuned to a long wavelength band of 1.1 μm or more, the hetero-spike buffer layer 18c
Can be set in a range from 20 nm to 50 nm.

【0113】ところで図17を詳細に見ると、分布ブラ
ッグ反射鏡の抵抗率は、初めはヘテロスパイク緩衝層1
8cの厚さの増加とともに急激に低減し、やがてバルク
抵抗率に次第に漸近していく様子が分かる。図17の例
では、抵抗率の減少が飽和し始める組成傾斜層の厚さは
約20nmである。ヘテロスパイク緩衝層18cの厚さ
が20nmの場合、抵抗率はバルク抵抗値のおおよそ2
倍程度まで低減されている。従って、このように組成傾
斜層の厚さを20nm以上、50nm以下の範囲とする
ことによって、ほぼバルク程度に抵抗率が低減された分
布ブラッグ反射鏡を得ることができる。
By the way, when looking at FIG. 17 in detail, the resistivity of the distributed Bragg reflector initially shows that the hetero-spike buffer layer 1
It can be seen that the thickness rapidly decreases with an increase in the thickness of 8c, and then gradually approaches the bulk resistivity. In the example of FIG. 17, the thickness of the composition gradient layer at which the decrease in resistivity starts to saturate is about 20 nm. When the thickness of the hetero spike buffer layer 18c is 20 nm, the resistivity is about 2 times the bulk resistance value.
It has been reduced to about twice. Therefore, by setting the thickness of the composition gradient layer in the range of 20 nm or more and 50 nm or less, it is possible to obtain a distributed Bragg reflector whose resistivity is reduced to about the bulk.

【0114】図20は本発明の別の分布ブラッグ反射鏡
の構成例を示すバンド構造図である。
FIG. 20 is a band structure diagram showing a configuration example of another distributed Bragg reflector according to the present invention.

【0115】図20の例では、図3の構成の分布ブラッ
グ反射鏡において、高屈折率層18bとしてGaAs層
が使われ、低屈折率層18aとしてAl0.8Ga0.2As
層が用いられ、さらにヘテロスパイク緩衝層18cとし
て、厚さが30nmの組成傾斜層が用いられる。図20
の例では、組成傾斜層は、価電子帯エネルギが厚さと共
に放物線的に変化する、放物線形状組成傾斜層(例えば
AlGaAs放物線形状組成傾斜層)として形成されて
いる。すなわち、前記放物線形状組成傾斜層は、価電子
帯側エネルギが禁則帯幅の広いAl0.8Ga0.2As層に
向けて、下に凸となるように変化する。
In the example shown in FIG. 20, in the distributed Bragg reflector having the structure shown in FIG. 3, a GaAs layer is used as the high refractive index layer 18b, and Al 0.8 Ga 0.2 As is used as the low refractive index layer 18a.
A layer having a composition gradient of 30 nm in thickness is used as the hetero-spike buffer layer 18c. FIG.
In the example, the composition gradient layer is formed as a parabolic composition gradient layer (for example, an AlGaAs parabolic composition gradient layer) in which the valence band energy changes parabolically with the thickness. That is, the parabolic composition gradient layer changes so that the valence band side energy becomes convex downward toward the Al 0.8 Ga 0.2 As layer having a wide band gap.

【0116】図20の構成において、分布ブラッグ反射
鏡の設計反射波長(λ)、すなわちチューニング波長は
1.5μmであり、波長1.5μmに対するAl0.8
0.2As層およびGaAs層のλ/4n(実効波長)
および厚さは、それぞれ、110.8nmおよび12
5.5nmである。ここで、nは、波長1.5μmに対
する、夫々の半導体層の屈折率である。図20の分布ブ
ラッグ反射鏡では各半導体層の厚さを、各半導体層が、
上述の放物線形状組成傾斜層18c(厚さ50nm)の
光学長を減じた光学的厚さ有するように、調整してい
る。また、ここで、低屈折率層を例えばAl0.6Ga0.4
As層とすると、後述の実施例に相当するものとなる。
この場合、1.5μmに対するAl0.6Ga0.4As層の
λ/4n厚さは121.7nmである。
In the configuration shown in FIG. 20, the design reflection wavelength (λ) of the distributed Bragg reflector, that is, the tuning wavelength is 1.5 μm, and Al 0.8 G for a wavelength of 1.5 μm.
a 0.2 n / 4 (effective wavelength) of As layer and GaAs layer
And thickness were 110.8 nm and 12 mm, respectively.
5.5 nm. Here, n is the refractive index of each semiconductor layer for a wavelength of 1.5 μm. In the distributed Bragg reflector of FIG. 20, the thickness of each semiconductor layer is
The optical length of the parabolic composition gradient layer 18c (50 nm in thickness) is adjusted so as to have an optical thickness reduced. Here, the low refractive index layer is formed, for example, of Al 0.6 Ga 0.4
If it is an As layer, it will be equivalent to an example described later.
In this case, the λ / 4n thickness of the Al 0.6 Ga 0.4 As layer with respect to 1.5 μm is 121.7 nm.

【0117】また、分布ブラッグ反射鏡を構成する各半
導体層は、Al0.8Ga0.2As層、GaAs層、放物線
形状組成傾斜層のそれぞれが5×1017cm-3のキャリ
ア密度を有するように、一様にp型ドーピングがなされ
ている。
Further, each semiconductor layer constituting the distributed Bragg reflector has an Al 0.8 Ga 0.2 As layer, a GaAs layer, and a parabolic composition gradient layer each having a carrier density of 5 × 10 17 cm -3 . P-type doping is performed uniformly.

【0118】図20の実施例では、分布ブラッグ反射鏡
のドーピング密度は5×1017cm -3と従来の分布ブラ
ッグ反射鏡と比べ低い値としたが、比較的厚い、50n
mの組成傾斜層をヘテロスパイク緩衝層18cとして設
けたことにより、抵抗値は略バルク層の抵抗値程度まで
減少されている。また、ドーピング密度を低く設定した
ことによって、価電子帯間による光吸収も少なく、吸収
損失の少ない分布ブラッグ反射鏡を得ることができる。
また設計反射波長が1.5μmと従来の0.85μm帯
の分布ブラッグ反射鏡に比べ非常に長波であるので、反
射率を高く保ったまま容易に50nmと非常に厚い放物
線形状組成傾斜層を設けることができる。この結果、光
学特性も良好なものとなる。以上のように、従来に比べ
て低抵抗で高反射率な分布ブラッグ反射鏡を得ることが
できる。
In the embodiment shown in FIG. 20, a distributed Bragg reflector is used.
Doping density is 5 × 1017cm -3And conventional distribution bra
The value is lower than that of the mirror, but is relatively thick, 50n.
m as a hetero-spike buffer layer 18c.
The resistance value is reduced to about the resistance value of the bulk layer
Has been reduced. Also, the doping density was set low.
As a result, light absorption between valence bands is small,
A distributed Bragg reflector with low loss can be obtained.
In addition, the design reflection wavelength is 1.5 μm and the conventional 0.85 μm band
Is very long compared to a distributed Bragg reflector,
Very thick parabola of 50nm easily with high emissivity
A linear composition gradient layer can be provided. As a result, the light
The chemical characteristics are also good. As described above,
To obtain a distributed Bragg reflector with low resistance and high reflectivity
it can.

【0119】図20の実施例ではヘテロスパイク緩衝層
18cとして、放物線形状組成傾斜層を用いたが、層1
8cは、他のものであっても良い。また、分布ブラッグ
反射鏡の設計反射波長も、1.5μm以外であって良い
し、低屈折率層のAl組成も他の値であっても良い。ま
た、半導体層毎に、異なったドーピング密度としても良
い。
In the embodiment of FIG. 20, a parabolic composition gradient layer is used as the hetero-spike buffer layer 18c.
8c may be another one. Further, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector may be other than 1.5 μm, and the Al composition of the low refractive index layer may be another value. Further, a different doping density may be set for each semiconductor layer.

【0120】本実施例では、設計反射波長が1.1μm
以上の長波長帯分布ブラッグ反射鏡において、このよう
にヘテロスパイク緩衝層18cの厚さを、30nm乃至
50nmとしている。図17のように層18cの厚さを
増していくと、分布ブラッグ反射鏡の抵抗率はある厚さ
までは急激に低減する。この急激な抵抗率の減少が見ら
れる組成傾斜層の厚さは、分布ブラッグ反射鏡のドーピ
ング密度にも関係している。
In this embodiment, the designed reflection wavelength is 1.1 μm
In the long-wavelength band distributed Bragg reflector described above, the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c is set to 30 nm to 50 nm. As the thickness of the layer 18c increases as shown in FIG. 17, the resistivity of the distributed Bragg reflector rapidly decreases to a certain thickness. The thickness of the composition gradient layer where the sharp decrease in resistivity is observed is related to the doping density of the distributed Bragg reflector.

【0121】例えば、図21は図20のAlAs/Ga
As分布ブラッグ反射鏡において、各層のドーピング濃
度を7×1017cm-3とした場合を示す。
For example, FIG. 21 shows AlAs / Ga of FIG.
The case where the doping concentration of each layer is set to 7 × 10 17 cm −3 in the As distributed Bragg reflector is shown.

【0122】図21のようにドーピング密度が低い場合
には、ヘテロスパイク緩衝層18cの抵抗率が急激に減
少する範囲が30nm程度と大きくなっており、これを
超えるとバルク抵抗率の値へと直線的に変化している。
特に、p型分布ブラッグ反射鏡では、自由キャリア吸収
に加えて、価電子帯間の光吸収により、正孔密度(ドー
ピング密度)が高くなると光吸収が増加し、レーザダイ
オードに適用した場合、発振閾値電流の増加等の原因と
なる。このため、光学特性的にはキャリア密度が低い方
が好ましい。また、価電子帯間吸収は長波長の光に対し
て顕著となるので、特に1.1μm以上の波長帯では、
吸収損失を低く抑えることが重要である。更に、従来の
1×1018cm-3を超えるドーピング密度を有した層を
含んだ分布ブラッグ反射鏡では、吸収損失を低減させる
ことが難しい。
When the doping density is low as shown in FIG. 21, the range in which the resistivity of the hetero-spike buffer layer 18c rapidly decreases is as large as about 30 nm. It changes linearly.
In particular, in a p-type distributed Bragg reflector, light absorption increases as the hole density (doping density) increases due to light absorption between valence bands in addition to free carrier absorption. This may cause an increase in the threshold current. Therefore, it is preferable that the carrier density is low in terms of optical characteristics. In addition, since absorption between valence bands becomes remarkable for light having a long wavelength, particularly in a wavelength band of 1.1 μm or more,
It is important to keep absorption losses low. Further, in a conventional distributed Bragg reflector including a layer having a doping density exceeding 1 × 10 18 cm −3 , it is difficult to reduce absorption loss.

【0123】このような理由から、分布ブラッグ反射鏡
を構成する第1の半導体層(屈折率が大)、及び第2の
半導体層(屈折率が小)、又は材料層(組成傾斜層)の
いずれか、又は全ての層のドーピング密度を、意図して
低く(1×1018cm-3以下)とする場合がある。しか
し、このようにドーピング密度を低減した分布ブラッグ
反射鏡では、空欠層の広がりが大きくなることによりヘ
テロ界面の影響がより顕著となって、電気抵抗が増加す
る傾向にある。例えばこのような理由からドーピング密
度をやや低めとした場合に、ヘテロ界面の影響を緩和し
抵抗値を低減するには、より厚い組成傾斜層が必要であ
り、図10の結果を参照すると、特に30nm以上の厚
さからその効果が顕著に現れるものである。更にドーピ
ング密度を低減した場合には、厚さのより厚い組成傾斜
層が必要となるが、40nm,50nm等の上記の範囲
内の厚さを有した組成傾斜層を設けることにより、ヘテ
ロ界面の影響を効果的に低減することが可能となる。ま
た、分布ブラッグ反射鏡を構成する層をAlAsの他に
AlGaAs等とした場合にも同様のことがいえる。
For such a reason, the first semiconductor layer (having a large refractive index) and the second semiconductor layer (having a small refractive index) or a material layer (compositionally graded layer) constituting a distributed Bragg reflector are used. In some cases, the doping density of any or all of the layers may be intentionally low (1 × 10 18 cm −3 or less). However, in the distributed Bragg reflector having the reduced doping density, the effect of the hetero interface becomes more remarkable due to the increase in the width of the vacancy layer, and the electric resistance tends to increase. For example, when the doping density is slightly lowered for such a reason, a thicker composition gradient layer is necessary to reduce the influence of the hetero interface and reduce the resistance value. The effect is remarkably exhibited from a thickness of 30 nm or more. In the case where the doping density is further reduced, a composition gradient layer having a larger thickness is required. However, by providing a composition gradient layer having a thickness within the above range such as 40 nm or 50 nm, the hetero interface can be reduced. The effect can be effectively reduced. The same can be said for the case where the layer constituting the distributed Bragg reflector is made of AlGaAs or the like in addition to AlAs.

【0124】図22は、Al0.8Ga0.2As/GaAs
の4ペア分布ブラッグ反射鏡の抵抗値を図21と同様に
計算した図である。図22では、各層のドーピング密度
を更に低く設定し、5×1017cm-3としている。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between Al 0.8 Ga 0.2 As / GaAs.
22 is a diagram in which the resistance value of the four-pair distributed Bragg reflector is calculated in the same manner as in FIG. In FIG. 22, the doping density of each layer is set further lower, and is set to 5 × 10 17 cm −3 .

【0125】この場合もヘテロスパイク緩衝層18cの
厚さが30m以上で、分布ブラッグ反射鏡の抵抗率はバ
ルク抵抗率と同程度となることが分かる。例えば前述の
ような理由から、分布ブラッグ反射鏡を構成する高屈折
率層18b、低屈折率層18a、およびヘテロスパイク
緩衝層18c(組成傾斜層)のいずれか、又は全てのド
ーピング密度を従来に比べて小さく(1×1018cm-3
以下に)設定した分布ブラッグ反射鏡では、ヘテロスパ
イク緩衝層18cの厚さが30nmにおいて、分布ブラ
ッグ反射鏡の抵抗率が飽和し始める。従って、分布ブラ
ッグ反射鏡を構成する少なくとも一層のドーピング密度
が1×1018cm-3以下であるような場合は、上述のよ
うに、厚さが30nm乃至50nmの範囲の組成傾斜層
を用いることにより、抵抗値を効果的に低減することが
できる。
Also in this case, when the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c is 30 m or more, the resistivity of the distributed Bragg reflector is almost equal to the bulk resistivity. For example, for the above-described reason, the doping density of one or all of the high refractive index layer 18b, the low refractive index layer 18a, and the hetero-spike buffer layer 18c (composition gradient layer) constituting the distributed Bragg reflector is conventionally reduced. Smaller (1 × 10 18 cm -3
In the distributed Bragg reflector set below, when the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c is 30 nm, the resistivity of the distributed Bragg reflector starts to saturate. Therefore, when the doping density of at least one layer constituting the distributed Bragg reflector is 1 × 10 18 cm −3 or less, as described above, the composition gradient layer having a thickness in the range of 30 nm to 50 nm should be used. Thereby, the resistance value can be effectively reduced.

【0126】もちろん、上記範囲のヘテロスパイク緩衝
層18cの厚さは、ドーピング密度をこれよりも高くし
た分布ブラッグ反射鏡においても効果的に低抵抗化でき
る厚さであり、分布ブラッグ反射鏡を含む全ての層が1
×1018cm-3以上にドーピングされている場合に用い
られていても良い。しかし、特に、1×1018cm-3
下のドーピング密度、及び30nm乃至50nmのヘテ
ロスパイク緩衝層の厚さの範囲で、これらを適切に選択
することによって、吸収損失と電気抵抗との両方を同時
に低減させることが可能となる。
Of course, the thickness of the hetero-spike buffer layer 18c in the above range is such that the resistance can be effectively reduced even in a distributed Bragg reflector having a higher doping density, and includes the distributed Bragg reflector. All layers are 1
It may be used when it is doped to at least × 10 18 cm −3 . However, especially with a doping density of 1 × 10 18 cm −3 or less and a heterospike buffer layer thickness of 30 nm to 50 nm, by properly selecting them, both absorption loss and electrical resistance can be reduced. At the same time, it can be reduced.

【0127】また、この図22の実施例の分布ブラッグ
反射鏡を面発光レーザ素子の反射鏡ミラーとして用いる
ことによって、素子特性の優れた面発光レーザ素子を得
ることができる。また、前述のように、30nm乃至5
0nmというヘテロスパイク緩衝層の厚さは、従来の
0.85μm帯等において用いられる分布ブラッグ反射
鏡では実現することが困難であり、本発明の目的とする
波長が1.1μm以上の長波長帯における分布ブラッグ
反射鏡において、初めて光学的特性を低下させることな
く設けることが可能となるものである。
Further, by using the distributed Bragg reflector of the embodiment shown in FIG. 22 as a reflector mirror of a surface emitting laser element, a surface emitting laser element having excellent element characteristics can be obtained. Also, as described above, 30 nm to 5 nm
The thickness of the hetero-spike buffer layer of 0 nm is difficult to realize with the conventional distributed Bragg reflector used in the 0.85 μm band or the like, and the wavelength targeted by the present invention is 1.1 μm or longer. For the first time, the distributed Bragg reflector can be provided without deteriorating the optical characteristics.

【0128】本発明分布ブラッグ反射鏡において、分布
ブラッグ反射鏡を構成する低屈折率層18aと高屈折率
層18bを、AlAs,GaAs,またはAlGaAs
混晶で形成し、高屈折率層と低屈折率層との間のAl組
成差を0.8未満とすることも可能である。
In the distributed Bragg reflector of the present invention, the low refractive index layer 18a and the high refractive index layer 18b constituting the distributed Bragg reflector are made of AlAs, GaAs, or AlGaAs.
It is also possible to form a mixed crystal and make the Al composition difference between the high refractive index layer and the low refractive index layer less than 0.8.

【0129】このような、AlGaAs系半導体材料に
よって構成された分布ブラッグ反射鏡において、高屈折
率層と低屈折率層との間のAl組成差が0.8未満であ
るような場合、1.1μmよりも長波長帯に設計反射波
長を有する半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率を高く保
ったまま、電気抵抗を効果的に低減することができる。
In such a distributed Bragg reflector made of an AlGaAs-based semiconductor material, if the Al composition difference between the high refractive index layer and the low refractive index layer is less than 0.8: The electrical resistance can be effectively reduced while keeping the reflectance of the semiconductor distributed Bragg reflector having a designed reflection wavelength in a wavelength band longer than 1 μm high.

【0130】AlGaAs混晶半導体では、Al組成の
増加に対し、価電子帯エネルギが単調に減少し、Al組
成の大きなAlGaAs混晶ほどGaAs単結晶とのバ
ンド不連続が大きく、ヘテロ界面に大きなポテンシャル
障壁が形成される。これが高抵抗化の原因となってい
る。また、価電子帯エネルギの減少は、Al組成に対し
略比例しており、Al組成の異なる半導体層間のバンド
不連続量は、Al組成差に対応している。
In an AlGaAs mixed crystal semiconductor, the valence band energy decreases monotonously with an increase in the Al composition. The AlGaAs mixed crystal having a larger Al composition has a larger band discontinuity with the GaAs single crystal, and has a larger potential at the hetero interface. A barrier is formed. This causes a high resistance. The decrease in valence band energy is substantially proportional to the Al composition, and the band discontinuity between semiconductor layers having different Al compositions corresponds to the Al composition difference.

【0131】図23,24は、1.3μmを設計反射波
長とした4ペアのp型分布ブラッグ反射鏡の抵抗率を、
ヘテロスパイク緩衝層の厚さを変えて示した図である。
図23,24において、分布ブラッグ反射鏡は、高屈折
率層18bをGaAsとし、低屈折率層18aをAlA
s,Al0.8Ga0.2As,Al0.6Ga0.4Asとした3
種のものについて示した。また、各半導体層の厚さは材
料の屈折率に応じて設計波長の1/4光学厚さになるよ
うにしている。また、半導体層のドーピング密度は、全
ての層に対し、図23で5×1017cm-3、図24で1
×1018cm-3としている。なお、1×1018cm-3
いうドーピング濃度は、p型分布ブラッグ反射鏡のドー
ピングに用いられている典型的な値である。
FIGS. 23 and 24 show the resistivity of four pairs of p-type distributed Bragg reflectors whose design reflection wavelength is 1.3 μm.
It is the figure which changed and showed the thickness of the hetero spike buffer layer.
23 and 24, in the distributed Bragg reflector, the high refractive index layer 18b is made of GaAs, and the low refractive index layer 18a is made of AlA.
s, Al 0.8 Ga 0.2 As, Al 0.6 Ga 0.4 As
Seed for species. The thickness of each semiconductor layer is set to 1 / optical thickness of the design wavelength according to the refractive index of the material. The doping density of the semiconductor layer was 5 × 10 17 cm −3 in FIG. 23 and 1 in FIG.
× 10 18 cm -3 . The doping concentration of 1 × 10 18 cm −3 is a typical value used for doping a p-type distributed Bragg reflector.

【0132】図23,24より、AlGaAs層のAl
組成の大きな分布ブラッグ反射鏡ほど、ヘテロスパイク
緩衝層が薄い場合に抵抗率が高く、またバルク程度の低
抵抗値を実現するにも厚いヘテロスパイク緩衝層が必要
であることがわかる。例えば、Al0.6Ga0.4As層と
GaAs層とをそれぞれ低屈折率層18aおよび高屈折
率層18bとして使った分布ブラッグ反射鏡では、価電
子帯でのバンド不連続が300meV程度であり、ま
た、Al0.8Ga0.2AsとGaAsとでは、価電子帯の
バンド不連続量が400meV程度である。
FIGS. 23 and 24 show that the AlGaAs layer
It can be seen that a distributed Bragg reflector having a larger composition has a higher resistivity when the heterospike buffer layer is thinner, and also requires a thicker heterospike buffer layer to realize a low resistance value such as bulk. For example, in a distributed Bragg reflector using an Al 0.6 Ga 0.4 As layer and a GaAs layer as the low refractive index layer 18a and the high refractive index layer 18b, respectively, the band discontinuity in the valence band is about 300 meV, The band discontinuity of the valence band is about 400 meV between Al 0.8 Ga 0.2 As and GaAs.

【0133】AlAsとGaAsからなる分布ブラッグ
反射鏡の場合に抵抗率を効果的に低減するのに必要なヘ
テロスパイク緩衝層の厚さは、ドーピング密度による依
存もあるが、図23,24の結果を併せて考えると、2
0nm以上の厚さのヘテロスパイク緩衝層を設ければ良
いことが分かる。このように分布ブラッグ反射鏡を構成
する半導体材料のバンド不連続に注目して見た場合に、
バンド不連続量が400meV未満、つまりAl組成差
が0.8未満の場合においては、ヘテロスパイク緩衝層
の厚さを20nm以上とすることで、分布ブラッグ反射
鏡の抵抗率を効果的に低減できる。
In the case of a distributed Bragg reflector made of AlAs and GaAs, the thickness of the hetero-spike buffer layer required to effectively reduce the resistivity depends on the doping density, but the results shown in FIGS. When considered together, 2
It can be seen that a heterospike buffer layer having a thickness of 0 nm or more may be provided. Looking at the band discontinuity of the semiconductor material forming the distributed Bragg reflector in this way,
When the band discontinuity is less than 400 meV, that is, when the Al composition difference is less than 0.8, the resistivity of the distributed Bragg reflector can be effectively reduced by setting the thickness of the hetero-spike buffer layer to 20 nm or more. .

【0134】実際には、バンド不連続による分布ブラッ
グ反射鏡の抵抗増加は、障壁の高さおよび厚さ以外に
も、キャリアである正孔の有効質量にも依存する。しか
し、重い正孔の有効質量は、通常分布ブラッグ反射鏡と
して用いられるAlGaAs,AlGaInP,GaI
nAsP系材料間では、電子の有効質量ほどの大きな差
は無く、バンド不連続量がヘテロ界面の抵抗の目安と考
えることができる。従って、価電子帯のバンド不連続量
が400meV未満、つまりAl組成差が0.8未満で
あるような場合には、厚さ20nm以上のヘテロスパイ
ク緩衝層を用いることによって、より効果的に電気抵抗
率を低減することが可能となる。
In practice, the increase in the resistance of the distributed Bragg reflector due to the band discontinuity depends not only on the height and thickness of the barrier but also on the effective mass of holes as carriers. However, the effective mass of heavy holes is limited by AlGaAs, AlGaInP, GaI, which are usually used as distributed Bragg reflectors.
There is no significant difference between nAsP-based materials as much as the effective mass of electrons, and the band discontinuity can be considered as a measure of the resistance at the heterointerface. Therefore, when the band discontinuity of the valence band is less than 400 meV, that is, when the Al composition difference is less than 0.8, the use of a hetero-spike buffer layer having a thickness of 20 nm or more enables more effective electric power. It is possible to reduce the resistivity.

【0135】また、組成傾斜層の上限の厚さについて
は、前述したように、分布ブラッグ反射鏡の設計反射波
長を考慮して、反射率の減少が顕著とならない範囲の厚
さに選ぶことによって、電気的,光学的に特性の優れた
分布ブラッグ反射鏡を得ることができる。
As described above, the upper limit thickness of the composition gradient layer is selected in a range where the reflectance does not decrease significantly in consideration of the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector. In addition, a distributed Bragg reflector having excellent electrical and optical characteristics can be obtained.

【0136】図3に示す構造を有する分布ブラッグ反射
鏡において、分布ブラッグ反射鏡を構成する屈折率が小
なる第2の半導体層と屈折率が大なる第1の半導体層
は、AlAs,GaAs,またはAlGaAs混晶で形
成され、屈折率が大なる第1の半導体層と屈折率が小な
る第2の半導体層とのAl組成の差が0.8以上である
ことを特徴としている。
In the distributed Bragg reflector having the structure shown in FIG. 3, the second semiconductor layer constituting the distributed Bragg reflector having a small refractive index and the first semiconductor layer having a large refractive index are composed of AlAs, GaAs, Alternatively, a difference in Al composition between a first semiconductor layer having a large refractive index and a second semiconductor layer having a small refractive index, which is formed of an AlGaAs mixed crystal, is 0.8 or more.

【0137】この実施形態では、AlGaAs系半導体
材料によって構成された分布ブラッグ反射鏡において、
分布ブラッグ反射鏡を構成する低屈折率層18aと高屈
折率層18bとの間でAl組成差を0.8以上とするこ
とも可能である。この場合にも、1.1μmよりも長波
長帯に設計反射波長を有する半導体分布ブラッグ反射鏡
において、反射率を高く保ったまま、抵抗を効果的に低
減することができる。
In this embodiment, in a distributed Bragg reflector made of an AlGaAs-based semiconductor material,
The Al composition difference between the low-refractive-index layer 18a and the high-refractive-index layer 18b constituting the distributed Bragg reflector can be set to 0.8 or more. Also in this case, in a semiconductor distributed Bragg reflector having a design reflection wavelength in a wavelength band longer than 1.1 μm, the resistance can be effectively reduced while keeping the reflectance high.

【0138】AlAsとGaAsでは価電子帯のバンド
不連続は500meV程度であり、AlAs層とGaA
s層とからなる分布ブラッグ反射鏡において抵抗率を効
果的に低減するには、(ドーピング密度による依存もあ
るが)厚いヘテロスパイク緩衝層が必要となる。このよ
うな場合には、図23,24の結果を併せて考えると、
30nm以上の厚さの組成傾斜層を設ければ良いことが
分かる。このように分布ブラッグ反射鏡を構成する半導
体材料のバンド不連続に注目して見た場合に、バンド不
連続量が400meV以上の場合には、ヘテロスパイク
緩衝層の厚さを30nm以上とすることにより、効果的
に抵抗を低減することができる。
In AlAs and GaAs, the band discontinuity of the valence band is about 500 meV, and the AlAs layer and the GaAs
To effectively reduce the resistivity of a distributed Bragg reflector consisting of an s layer, a thick heterospike buffer layer is required (depending on the doping density). In such a case, considering the results of FIGS.
It is understood that a composition gradient layer having a thickness of 30 nm or more may be provided. When attention is paid to the band discontinuity of the semiconductor material constituting the distributed Bragg reflector, if the band discontinuity is 400 meV or more, the thickness of the hetero-spike buffer layer should be 30 nm or more. Thereby, the resistance can be effectively reduced.

【0139】Al組成差と価電子帯バンド不連続量との
間には、図23,24の実施例において述べた関係があ
り、価電子帯不連続量400meVは、Al組成差0.
8以上に対応する。従って、Al組成差が0.8以上で
あるような場合には、ヘテロスパイク緩衝層の厚さが3
0nm以上の場合に効果的に抵抗を低減できる厚さであ
る。この厚さの組成傾斜層を設けることによって、効果
的に抵抗率を低減することが可能となる。
The relationship between the Al composition difference and the valence band discontinuity has the relationship described in the embodiments of FIGS. 23 and 24. The valence band discontinuity of 400 meV corresponds to the Al composition difference of 0.1 meV.
8 or more. Therefore, when the Al composition difference is 0.8 or more, the thickness of the hetero-spike buffer layer is 3
When the thickness is 0 nm or more, the thickness can effectively reduce the resistance. By providing the composition gradient layer having this thickness, the resistivity can be effectively reduced.

【0140】また、組成傾斜層の上限の厚さについて
は、前述したように、分布ブラッグ反射鏡の設計反射波
長を考慮して、反射率の減少が顕著とならない範囲の厚
さに選ぶことにより、電気的,光学的に特性の優れた分
布ブラッグ反射鏡を得ることができる。
Further, as described above, the upper limit thickness of the composition gradient layer is selected by taking the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector into consideration and selecting a thickness within a range where the reflectance does not decrease significantly. In addition, a distributed Bragg reflector having excellent electrical and optical characteristics can be obtained.

【0141】本発明の分布ブラッグ反射鏡において、設
計反射波長は1.1μmよりも長波である場合に、ヘテ
ロスパイク緩衝層の厚さを、分布ブラッグ反射鏡の設計
反射波長λ[μm]に対して、(50λ−15)[n
m]以下と設定することも可能である。このような場合
でも、前記ヘテロスパイク緩衝層は、分布ブラッグ反射
鏡の反射率を高く保ったまま、抵抗を効果的に低減する
機能を有している。
In the distributed Bragg reflector of the present invention, when the designed reflection wavelength is longer than 1.1 μm, the thickness of the hetero-spike buffer layer is adjusted to the designed reflection wavelength λ [μm] of the distributed Bragg reflector. And (50λ-15) [n
m] or less. Even in such a case, the heterospike buffer layer has a function of effectively reducing the resistance while keeping the reflectance of the distributed Bragg reflector high.

【0142】図25には、設計反射波長が1.1μm乃
至1.7μmの分布ブラッグ反射鏡についてヘテロスパ
イク緩衝層の厚さと反射率の関係が示されている。分布
ブラッグ反射鏡は先に説明した図3の構造を有し、高屈
折率層18bとしてGaAsが用いられ、低屈折率層1
8aとしてAlAs層が用いられている。また、分布ブ
ラッグ反射鏡のペア数は、夫々の波長において反射率が
始めて99.9%を超えるペア数としている。すなわ
ち、0.88μmでは18ペア、1.1μmでは22ペ
ア、1.3μmでは23ペア、1.5μmでは23ペ
ア、1.7μmでは24ペアである。
FIG. 25 shows the relationship between the thickness of the hetero-spike buffer layer and the reflectivity for a distributed Bragg reflector having a designed reflection wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm. The distributed Bragg reflector has the structure of FIG. 3 described above, and GaAs is used as the high refractive index layer 18b, and the low refractive index layer 1
An AlAs layer is used as 8a. Further, the number of pairs of the distributed Bragg reflector is such that the reflectance at each wavelength exceeds 99.9% for the first time. That is, there are 18 pairs at 0.88 μm, 22 pairs at 1.1 μm, 23 pairs at 1.3 μm, 23 pairs at 1.5 μm, and 24 pairs at 1.7 μm.

【0143】また、図26には、図25の反射率のヘテ
ロスパイク緩衝層の厚さに対する変化率(|dR/dt
|)が示されている。図25から、ヘテロスパイク緩衝
層の厚さが厚くなるに従い、反射鏡の反射率が減少して
いく様子が分かる。また、図26からは、反射率の減少
率は、ヘテロスパイク緩衝層のある厚さを境に、急激に
増加する様子が分かる。図26には、この様子を分かり
易くするために、反射率変化率の傾きを直線で示してい
る。すなわち、図26中の直線は、反射率が減少し始め
る厚さに対して引いた接線を表す。例えば、設計反射波
長1.3μmの分布ブラッグ反射鏡に注目すると、図2
6より、反射率の変化率はヘテロスパイク緩衝層の厚さ
が50nmを超えたところで急激に大きくなることが分
かる。図25では、これに対応して、分布ブラッグ反射
鏡の反射率が急激に減少を始める。従って、このような
分布ブラッグ反射鏡を反射鏡とした面発光レーザ素子で
は、この点を境に、発振閾値電流が急激に増加する。ま
た、図26中に示すように、この反射率の変化率が急激
に増加するヘテロスパイク緩衝層の厚さは、半導体分布
ブラッグ反射鏡の設計波長帯によって異なっている。つ
まり、より長波の設計反射波長の分布ブラッグ反射鏡ほ
ど、反射器を構成する各半導体層の厚さが厚くなるの
で、ヘテロスパイク緩衝層の厚さの影響は少なくなる。
FIG. 26 shows the change rate (| dR / dt) of the reflectance of FIG. 25 with respect to the thickness of the hetero-spike buffer layer.
|) Are indicated. From FIG. 25, it can be seen that the reflectance of the reflecting mirror decreases as the thickness of the hetero-spike buffer layer increases. FIG. 26 also shows that the rate of decrease in reflectance sharply increases at a certain thickness of the hetero-spike buffer layer. In FIG. 26, the slope of the reflectance change rate is indicated by a straight line in order to make this situation easier to understand. That is, the straight line in FIG. 26 represents a tangent drawn to the thickness at which the reflectance starts to decrease. For example, focusing on a distributed Bragg reflector having a designed reflection wavelength of 1.3 μm, FIG.
6, it can be seen that the rate of change of the reflectance sharply increases when the thickness of the hetero-spike buffer layer exceeds 50 nm. In FIG. 25, in response to this, the reflectance of the distributed Bragg reflector starts to decrease sharply. Therefore, in a surface emitting laser device using such a distributed Bragg reflector as a reflector, the oscillation threshold current sharply increases at this point. Further, as shown in FIG. 26, the thickness of the hetero-spike buffer layer at which the rate of change of the reflectance sharply increases differs depending on the design wavelength band of the semiconductor distributed Bragg reflector. That is, the longer the distributed Bragg reflector having the designed reflection wavelength of longer wavelength, the thickness of each semiconductor layer constituting the reflector becomes thicker, so that the influence of the thickness of the hetero-spike buffer layer is reduced.

【0144】このように、この変化率が急激に増加し始
めるヘテロスパイク緩衝層の厚さ(閾値厚さ)は分布ブ
ラッグ反射鏡の設計反射波長によって異なるが、急激に
増加し始める変化率の閾値は波長にあまり依存せず、図
26中に示すように、およそ0.09程度であることが
分かる。
As described above, the thickness (threshold thickness) of the hetero-spike buffer layer at which the rate of change starts to increase sharply differs depending on the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector, but the threshold of the rate of change at which the rate of change starts to increase sharply. Does not depend much on the wavelength, and is approximately 0.09 as shown in FIG.

【0145】また、図25に示した各波長に対して閾値
厚さを示すと表2のようになる。
Table 2 shows the threshold thickness for each wavelength shown in FIG.

【0146】[0146]

【表2】 表2から、設計反射波長と閾厚さとは、略線形の関係に
あり、閾厚さt[nm]と分布ブラッグ反射鏡の設計反
射波長λ[μm]との関係を求めると、式 t=50λ−15 (式1) の関係があることが分かる。
[Table 2] From Table 2, the design reflection wavelength and the threshold thickness have a substantially linear relationship, and when the relationship between the threshold thickness t [nm] and the design reflection wavelength λ [μm] of the distributed Bragg reflector is obtained, the equation t = It can be seen that there is a relationship of 50λ-15 (Equation 1).

【0147】従って、波長1.1μm以上の設計反射波
長λを有する分布ブラッグ反射鏡に対して、式1で決ま
る厚さt以下の厚さの材料層をヘテロスパイク緩衝層と
して設けることにより、高い反射率を保った低抵抗な分
布ブラッグ反射鏡を得ることができる。なお、上述の例
では、ヘテロスパイク緩衝層は線形組成傾斜層であると
しているが、先に説明した非線形なものを用いても良
い。この場合においても、同様な結果,効果を得ること
ができる。
Therefore, for a distributed Bragg reflector having a design reflection wavelength λ of not less than 1.1 μm, a material layer having a thickness of not more than t determined by the equation 1 is provided as a hetero-spike buffer layer, thereby increasing the height. It is possible to obtain a low-resistance distributed Bragg reflector having a low reflectance. In the above-described example, the hetero-spike buffer layer is assumed to be a linear composition gradient layer, but the above-described nonlinear layer may be used. Also in this case, similar results and effects can be obtained.

【0148】本発明においては、設計反射波長が1.1
μmよりも長波の分布ブラッグ反射鏡において、ヘテロ
スパイク緩衝層の厚さを20nm以上とすることも可能
である。この場合においても、材料層は、反射率を高く
保ったまま、反射鏡の抵抗を効果的に低減することがで
きる。
In the present invention, the designed reflection wavelength is 1.1.
In a distributed Bragg reflector having a wavelength longer than μm, the thickness of the hetero-spike buffer layer can be set to 20 nm or more. Also in this case, the material layer can effectively reduce the resistance of the reflector while keeping the reflectance high.

【0149】先にも説明したように、分布ブラッグ反射
鏡の反射率を高く保つことができるヘテロスパイク緩衝
層と設計反射波長との間には式1の関係がある。
As described above, there is a relationship represented by the following equation (1) between the heterospike buffer layer that can keep the reflectance of the distributed Bragg reflector high and the designed reflection wavelength.

【0150】分布ブラッグ反射鏡の電気的特性について
は、前述したようにヘテロスパイク緩衝層の厚さを厚く
するほど、半導体へテロ界面の影響を低減することが可
能であり、より低抵抗な分布ブラッグ反射鏡を得ること
ができる。また、ヘテロスパイク緩衝層による抵抗低減
効果は、分布ブラッグ反射鏡の材料と、ドーピング密
度、およびびプロファイルとによって決まり、本質的に
反射波長帯域には依存しない。従って、低抵抗化の効果
が十分に得られる組成傾斜層には下限があり、十分に低
抵抗な分布ブラッグ反射鏡を得るためには、ある厚さ以
上の組成傾斜層を設ける必要がある。
Regarding the electrical characteristics of the distributed Bragg reflector, as described above, as the thickness of the hetero-spike buffer layer is increased, the influence of the semiconductor hetero interface can be reduced, and the distribution of the distributed resistance is lower. A Bragg reflector can be obtained. Further, the resistance reduction effect of the hetero-spike buffer layer is determined by the material of the distributed Bragg reflector, the doping density and the profile, and is essentially independent of the reflection wavelength band. Therefore, there is a lower limit to the composition gradient layer from which the effect of lowering the resistance can be sufficiently obtained. In order to obtain a distributed Bragg reflector having sufficiently low resistance, it is necessary to provide a composition gradient layer having a certain thickness or more.

【0151】例えば、図24のような、1×1018cm
-3の密度に一様にドープされた分布ブラッグ反射鏡で
は、ヘテロスパイク緩衝層の厚さが20nm未満では、
分布ブラッグ反射鏡の抵抗率はバルク抵抗率に対し桁違
いに大きいが、20nm以上では、バルク抵抗率と同じ
オーダーにまで低減することが分かる。従って、上述の
ようなドーピング密度の場合には、ヘテロスパイク緩衝
層の厚さを20nm以上とするのが電気特性的に好まし
い。
For example, as shown in FIG. 24, 1 × 10 18 cm
For a distributed Bragg reflector uniformly doped to a density of -3 , if the thickness of the heterospike buffer layer is less than 20 nm,
It can be seen that the resistivity of the distributed Bragg reflector is orders of magnitude larger than the bulk resistivity, but that it decreases to the same order as the bulk resistivity above 20 nm. Therefore, when the doping density is as described above, it is preferable in terms of electrical characteristics that the thickness of the hetero-spike buffer layer be set to 20 nm or more.

【0152】以上の結果から、分布ブラッグ反射鏡の設
計反射波長λ[μm]に対して、ヘテロスパイク緩衝層
の厚さt[nm]を20≦t≦50λ−15の範囲に選
ぶことにより、電気的に十分に低抵抗で、光学的にも高
い反射率を保った特性の優れた分布ブラッグ反射鏡を得
ることができることがわかる。
From the above results, by selecting the thickness t [nm] of the hetero-spike buffer layer within the range of 20 ≦ t ≦ 50λ−15 with respect to the design reflection wavelength λ [μm] of the distributed Bragg reflector, It can be seen that a distributed Bragg reflector excellent in characteristics having sufficiently low electrical resistance and high optical reflectivity can be obtained.

【0153】本発明の分布ブラッグ反射鏡において、ヘ
テロスパイク緩衝層の厚さを30nm以上とすることも
可能である。このような場合でも、ヘテロスパイク緩衝
層は、設計反射波長が1.1μmより長波長の分布ブラ
ッグ反射鏡の反射率を高く保ったまま、反射鏡の抵抗を
効果的に低減する機能を有している。
In the distributed Bragg reflector of the present invention, the thickness of the hetero-spike buffer layer can be set to 30 nm or more. Even in such a case, the heterospike buffer layer has a function of effectively reducing the resistance of the distributed Bragg reflector while maintaining the reflectance of the distributed Bragg reflector having a design reflection wavelength longer than 1.1 μm high. ing.

【0154】半導体材料では、禁則帯幅よりもエネルギ
の小さな光子に対しても、自由キャリアの増加とともに
光吸収が増加する傾向があるが、加えて、p型半導体で
はキャリアである正孔の増加に従い価電子帯間吸収によ
る光吸収が顕著に生じる。また、この価電子帯間吸収
は、長波になるほど増加するので、設計反射波長が1.
1μmより長波であるような分布ブラッグ反射鏡では特
に問題であり、これらの光吸収は分布ブラッグ反射鏡の
反射率を低減させる原因となる。更に、これを反射鏡と
したレーザダイオードでは、光吸収によって閾値電流の
増加、効率の低下等が生じる。従って、光吸収の低減と
いう点においては、半導体層のドーピング密度は可能な
限り低いことが好ましい。しかしながら、ドーピング密
度を低減するに従ってヘテロ界面の空乏層厚さが増加す
るので、界面のポテンシャル障壁の影響が大きくなり、
抵抗率を増加させる原因となる。
In a semiconductor material, even for a photon having an energy smaller than the forbidden band width, light absorption tends to increase with an increase in free carriers. In addition, in a p-type semiconductor, an increase in holes as carriers is caused. Accordingly, light absorption due to valence band absorption occurs remarkably. Further, since the valence band absorption increases as the wavelength becomes longer, the designed reflection wavelength becomes 1.
This is a particular problem with distributed Bragg reflectors having longer wavelengths than 1 μm, and their light absorption causes a reduction in the reflectivity of the distributed Bragg reflector. Further, in a laser diode using this as a reflecting mirror, an increase in threshold current, a decrease in efficiency, and the like occur due to light absorption. Therefore, in terms of reducing light absorption, it is preferable that the doping density of the semiconductor layer be as low as possible. However, as the doping density is reduced, the thickness of the depletion layer at the hetero interface increases, so that the influence of the potential barrier at the interface increases,
This causes the resistivity to increase.

【0155】従って、例えば上述のような目的によって
ドーピング密度を低減した半導体分布ブラッグ反射鏡に
おいて、抵抗率を低減させるためには、より厚いヘテロ
スパイク緩衝層が必要となる。このような分布ブラッグ
反射鏡として、例えば5×1017cm-3程度にドーピン
グを行った場合には、図23の結果を見ると、ヘテロス
パイク緩衝層の厚さが30nm以上で、抵抗率がバルク
と同程度まで低減することが分かる。
Therefore, for example, in a semiconductor distributed Bragg reflector in which the doping density is reduced for the purpose described above, a thicker heterospike buffer layer is required to reduce the resistivity. When such a distributed Bragg reflector is doped to, for example, about 5 × 10 17 cm −3 , the results of FIG. 23 show that the heterospike buffer layer has a thickness of 30 nm or more and a resistivity of 30 nm or more. It can be seen that it is reduced to the same level as bulk.

【0156】また、半導体層のドーピング密度,プロフ
ァイルとしては、様々な組合せが考えられ、その種類は
膨大である。しかしながら、少なくとも1つの半導体層
のドーピング密度が1×1018cm-3未満である場合に
は、同様な傾向が現れる。何故ならば、ヘテロ界面にで
きるポテンシャル障壁は、ヘテロ界面に接する半導体層
のドーピング密度によりその高さ,障壁厚さが決まり、
ドーピング密度が例えば1×1018cm-3など、低い場
合ほどヘテロ界面の影響が大きくなる。また、主にドー
ピング密度が低いヘテロ界面により電気的特性が決まる
からである。本発明は、このように分布ブラッグ反射鏡
を構成する半導体層のうち、少なくとも1つの半導体層
のドーピング密度が1×1018cm-3未満であるような
ものに対し、大きな作用,効果を生じる。
Various combinations are conceivable as the doping density and profile of the semiconductor layer, and the types are enormous. However, when the doping density of at least one semiconductor layer is less than 1 × 10 18 cm −3 , a similar tendency appears. This is because the height and barrier thickness of the potential barrier formed at the hetero interface are determined by the doping density of the semiconductor layer in contact with the hetero interface.
The lower the doping density is, for example, 1 × 10 18 cm −3 , the greater the influence of the hetero interface. In addition, the electrical characteristics are mainly determined by the hetero interface having a low doping density. The present invention has a great effect on the semiconductor layer constituting at least one of the distributed Bragg reflectors in which the doping density of at least one semiconductor layer is less than 1 × 10 18 cm −3. .

【0157】更に、ここでは例として上述のドーピング
密度の結果を示したが、1×1017cm-3のオーダーに
ドーピングされた分布ブラッグ反射鏡では、これと略同
様の結果を示す。勿論、ドーピング密度はこれよりも更
に低い範囲であっても良く、その場合にはヘテロスパイ
ク緩衝層の厚さを上記上限の範囲内で30nm以上とす
ることで、同様に低抵抗化を行うことができる。
Further, here, the results of the above-described doping densities are shown as an example, but a distributed Bragg reflector doped in the order of 1 × 10 17 cm −3 shows substantially the same results. Of course, the doping density may be in a lower range, and in this case, the resistance can be similarly reduced by setting the thickness of the hetero-spike buffer layer to 30 nm or more within the above upper limit. Can be.

【0158】以上のように、分布ブラッグ反射鏡の設計
反射波長λ[μm]に対して、材料(組成傾斜層)の厚
さt[nm]を30≦t≦50λ−15の範囲に選ぶこ
とにより、電気的に十分に低抵抗で、光学的にも高い反
射率を保った特性の優れた分布ブラッグ反射鏡を得るこ
とができる。
As described above, with respect to the design reflection wavelength λ [μm] of the distributed Bragg reflector, the thickness t [nm] of the material (gradient composition layer) is selected in the range of 30 ≦ t ≦ 50λ−15. Accordingly, it is possible to obtain a distributed Bragg reflector excellent in characteristics having sufficiently low electrical resistance and high optically high reflectance.

【0159】なお、前述のように従来の波長が0.85
μm帯のレ−ザダイオ−ドに関してこのようなヘテロス
パイク緩衝層を設けることも検討されているが、本発明
のようなレーザ発振波長が1.1〜1.7μmの長波長
面発光レ−ザダイオ−ドの場合はより効果的である。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,0.85μm帯よりも1.1〜1.7
μm帯の場合、このような材料層の厚さを約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る。その結果、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,さらに低エネルギ駆動の面で利点が得ら
れる。
As described above, the conventional wavelength is 0.85.
The provision of such a hetero-spike buffer layer for a laser diode in the .mu.m band has been studied. However, a long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 .mu.m as in the present invention is proposed. -Is more effective in the case of. Because, for example, the equivalent reflectance (for example, 99.5% or more)
In order to obtain a value of 1.1 to 1.7 from the 0.85 μm band,
In the case of the μm band, the thickness of such a material layer can be approximately doubled, so that the resistance value of the semiconductor distributed Bragg reflector can be reduced. As a result, the operating voltage,
The oscillation threshold current and the like are reduced, and advantages can be obtained in terms of prevention of heat generation of the laser element, stable oscillation, and low-energy driving.

【0160】このように、半導体分布ブラッグ反射鏡に
このようなヘテロスパイク緩衝層を設けることは、本発
明のようなレーザ発振波長が1.1〜1.7μmの長波
長面発光レ−ザダイオ−ドの場合に特に効果的な工夫と
いえる。
As described above, the provision of such a hetero-spike buffer layer in a semiconductor distributed Bragg reflector requires a long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm as in the present invention. Can be said to be an especially effective device.

【0161】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
光型レーザ素子では、低屈折率層としてAlGa
1−xAs(x=1.0)を、また高屈折率層としてA
Ga1−yAs(y=0)を20周期積層した場
合、半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率が99.7%以
下となるAlGa1−zAs(0≦y<z<x≦1)
層の厚さは30nmである。また,反射率が99.5%
以上となるヘテロスパイク緩衝層の厚さは53nmであ
る。従って反射率を99.5%以上と設計した場合、±
2%の膜厚制御ができれば十分である。そこでこれと同
等およびこれより薄い、膜厚が10nm,20nmおよ
び30nm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、これにより、半導体分
布ブラッグ反射鏡の抵抗値を低減した1.3μm帯面発
光型レーザ素子を実現でき、またレーザ発振にも成功し
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.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
存在する。これは高反射率帯域(反射率が目標の波長に
対して必要値以上である領域を含む)と呼ばれる。高反
射率帯域では設計波長で反射率が最も高く,波長が離れ
るに従って、反射率がごくわずかずつ低下する。ある領
域を超えると、反射率は急激に低下する。
As an example of a more detailed examination result for obtaining an effective reflectivity, for example, in a 1.3 μm band surface emitting laser device, Al x Ga is used as a low refractive index layer.
1-x As (x = 1.0) and A as a high refractive index layer
l y Ga 1-y As ( y = 0) when the 20-period stacking, the reflectivity of the semiconductor distributed Bragg reflector is 99.7% or less Al z Ga 1-z As ( 0 ≦ y <z <x ≦ 1)
The thickness of the layer is 30 nm. The reflectivity is 99.5%
The thickness of the hetero spike buffer layer described above is 53 nm. Therefore, when the reflectance is designed to be 99.5% or more, ±
It is sufficient if the film thickness can be controlled by 2%. Then, when prototypes having a film thickness of 10 nm, 20 nm and 30 nm which are equivalent to and thinner than this were produced, it was possible to keep the reflectivity to a practically negligible level. A 1.3 μm band surface emitting laser device with reduced laser emission was realized, and laser oscillation was also successful. Other configurations of the prototyped laser device are as described below. In the multilayer mirror, there is a band having a high reflectance including the design wavelength (assuming that the film thickness control is completely performed). This is called a high reflectance band (including a region where the reflectance is equal to or higher than a required value for a target wavelength). In the high reflectance band, the reflectance is the highest at the design wavelength, and the reflectance decreases very little as the wavelength increases. Beyond a certain area, the reflectivity drops sharply.

【0162】そこで、多層膜反射鏡では目標波長おいて
必要な反射率以上の反射率が得られるように、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、目標波長と最も反射率の高い波長とは、ずれてしま
うのが普通である。例えば目標波長が1.3μmの場
合、膜厚制御が1%ずれると、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帯域(ここ
では反射率が目標波長に対して必要値以上である領域と
規定)は広い方が望ましい。
Therefore, it is necessary to completely control the thickness of the multilayer mirror at the atomic layer level so that the reflectance higher than the required reflectance is obtained at the target wavelength. However, actually, since a film thickness error of about ± 1% occurs, the target wavelength and the wavelength having the highest reflectance usually shift. For example, when the target wavelength is 1.3 μm, if 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 high reflectivity band (here, defined as a region where the reflectivity is equal to or more than a required value with respect to the target wavelength) is wide.

【0163】このように、本発明の発振波長が1.1〜
1.7μmの長波長面発光レ−ザダイオ−ドにおいて
は、このような半導体分布ブラッグ反射鏡の構成を工夫
および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
振閾値電流等を低減でき、レーザ素子の発熱防止ならび
に安定発振,低エネルギ駆動が可能となる。
As described above, the oscillation wavelength of the present invention is 1.1 to 1.0.
In a 1.7 μm long-wavelength surface emitting laser diode, by devising and optimizing the configuration of such a semiconductor distributed Bragg reflector, it is possible to reduce the resistance value while maintaining a high reflectance. Therefore, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like can be reduced, and the heat generation of the laser element can be prevented, and stable oscillation and low-energy driving can be performed.

【0164】再び図1を参照するに、前記上部半導体分
布ブラッグ反射鏡18上には組成がAlGa1−x
s(x=0)で表されるp型GaAs層19が、p側電
極電極20とのコンタクトを取るため、コンタクト層
(p−コンタクト層)として形成されている。
Referring again to FIG. 1, the composition is Al x Ga 1 -x A on the upper semiconductor distributed Bragg reflector 18.
The p-type GaAs layer 19 represented by s (x = 0) is formed as a contact layer (p-contact layer) for making contact with the p-side electrode electrode 20.

【0165】図1の構成では、前記量子井戸活性層のI
n組成xは39%(Ga0.61In0.39As)と
した。また量子井戸活性層の厚さは7nmとした。なお
量子井戸活性層は、GaAs基板に対して約2.8%の
圧縮歪を有している。
In the structure shown in FIG. 1, the I
The n composition x was 39% (Ga 0.61 In 0.39 As). The thickness of the quantum well active layer was 7 nm. The quantum well active layer has a compressive strain of about 2.8% with respect to the GaAs substrate.

【0166】図1の面発光レ−ザダイオ−ドでは、各半
導体層の成膜は、MOCVD法で行っている。この場
合、格子緩和現象は見られなかった。レ−ザダイオ−ド
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),AsH(アルシン),PH
(フォスフィン)を用いた。また,キャリアガスにはH
を用いた。図1の素子のように活性層(量子井戸活性
層)の歪が大きい場合には、非平衡となる低温成長が好
ましい。今の場合には、GaInAs層15a(量子井
戸活性層)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。
In the surface emitting laser diode shown in FIG. 1, each semiconductor layer is formed by MOCVD. In this case, no lattice relaxation phenomenon was observed. Raw materials constituting each layer of the laser diode include TMA (trimethyl aluminum), TMG (trimethyl gallium), TMI (trimethyl indium), AsH 3 (arsine), PH 3
(Phosphine) was used. The carrier gas is H
2 was used. In the case where the active layer (quantum well active layer) has a large strain as in the device of FIG. In this case, the GaInAs layer 15a (quantum well active layer) 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.

【0167】図示のレ−ザダイオ−ドでは、電流経路外
の部分はプロトン(H)のイオン注入によって高抵抗
領域15Fを形成し、電流狭さく構造を形成している。
In the illustrated laser diode, a portion outside the current path forms a high-resistance region 15F by proton (H + ) ion implantation to form a structure in which the current is narrowed.

【0168】さらに図1の構成では、上部反射鏡18の
最上部の層上に形成され上部反射鏡18の一部を構成す
るp型コンタクト層上に光出射部20Aを除いて前記p
側電極20を形成してあり、また基板の裏面にn側電極
21を形成してある。
Further, in the structure of FIG. 1, the p-type contact layer formed on the uppermost layer of the upper reflecting mirror 18 and constituting a part of the upper reflecting mirror 18 except for the light emitting portion 20A has the p-type structure.
A side electrode 20 is formed, and an n-side electrode 21 is formed on the back surface of the substrate.

【0169】本実施例では、上下反射鏡12および18
により挟まれ、キャリアが注入され再結合が生じる活性
領域(本実施例では上部及び下部スペーサ層16,14
と多重量子井戸活性層15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12及
び上部反射鏡18の低屈折率層の最も活性層に近い層を
GaIn1−xAs1−y(0<x≦1,0<y
≦1)よりなる非発光再結合防止層13あるいは17と
している。すなわちxあるいはyの値を適宜選ぶことに
より,GaInPもしくはGaInPAsもしくはGa
PAsが非発光再結合防止層として使われる。なおこの
層には,Al以外の他の材料を微量添加する場合もある
が、主たる材料は,GaIn1−xAs
1−y(0<x≦1,0<y≦1)である。
In this embodiment, the upper and lower reflecting mirrors 12 and 18 are used.
Active region (in this embodiment, upper and lower spacer layers 16 and 14) in which carriers are injected and recombination occurs.
And a multiple quantum well active layer 15), do not use a material containing Al (1% or more of the group III) in the active region, and further use the lower reflector 12 and the upper reflector 18 most layer near the active layer Ga x an in of the low refractive index layer of 1-x P y As 1- y (0 <x ≦ 1,0 <y
.Ltoreq.1). That is, by appropriately selecting the value of x or y, GaInP, GaInPAs, or GaInP
PAs are used as a non-radiative recombination prevention layer. Note that this layer, there is a case where a material other than Al is added small amount, the main material, Ga x In 1-x P y As
1-y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1).

【0170】このような構造では、キャリアは活性層に
最も近くワイドギャップである上部及び下部反射鏡の低
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族元素に占める割合が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にこの界面で非発
光再結合が生じ発光効率は低下してしまう。よって前記
活性領域のみならず、これに接する低屈折率層も、Al
を含まない層で構成することが望ましい。
In such a structure, carriers are confined between the low-refractive index layers of the upper and lower reflectors, which are closest to the active layer and have a wide gap, so that only the active region is made of Al.
Not containing (1% or less of group III elements)
However, if the low refractive index layer (wide gap layer) of the reflector in contact with the active region is made to contain Al, non-radiative recombination occurs at this interface when carriers are injected and recombined. Luminous efficiency is reduced. Therefore, not only the active region, but also the low refractive index layer in contact with
Is desirably constituted by a layer containing no.

【0171】また、この主たる組成がGaIn1−x
As1−y(0<x≦1,0<y≦1)よりなる非
発光再結合防止層は、その格子定数がGaAs基板より
も小さく、従って引張り歪を蓄積している。
The main composition is Ga x In 1 -x
P y As 1-y (0 <x ≦ 1,0 <y ≦ 1) non-radiative recombination prevention layer made of are accumulated small and thus tensile strain than the lattice constant GaAs substrate.

【0172】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。欠陥が活性層に達すると発光効率を低減
させてしまう。しかしこのような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, the growth is performed by reflecting the information of the base, and if there is a defect on the substrate surface, it goes up to the growth layer. When the defect reaches the active layer, the luminous efficiency is reduced. However, it is known that the presence of such a strained layer is effective in suppressing the rise of such defects.

【0173】一方、歪を有する活性層では臨界膜厚が低
減し、必要な厚さに層を成長できないなどの問題が生じ
やすい。特に活性層の圧縮歪量が例えば2%以上と大き
い場合や、歪層を臨界膜厚より厚く成長する場合には、
低温成長などの非平衡成長を行っても欠陥の存在で膜成
長が生じないなどの問題が生じることがある。これに対
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。
On the other hand, in the case of an active layer having a strain, problems such as a decrease in the critical thickness and an inability to grow the layer to a required thickness are likely to occur. In particular, when the amount of compressive strain of the active layer is large, for example, 2% or more, or when the strained layer is grown thicker than the critical film thickness,
Even when non-equilibrium growth such as low-temperature growth is performed, problems may occur such that film growth does not occur due to defects. On the other hand, the presence of the strained layer can suppress such defects 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 increased. The thickness can be grown to be larger than the critical film thickness.

【0174】前記GaIn1−xAs1−y(0
<x≦1,0<y≦1)層13あるいは17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
担っているが、前記GaIn1−xAs
1−y(0<x≦1,0<y≦1)層13あるいは17
は、格子定数が小さくなるほどバンドギャップエネルギ
を大きく取り得る特徴を有している。例えばGaIn
1−xP(y=1の場合)膜の場合、組成パラメータx
が大きくなり、膜組成がGaPに近づくと格子定数が大
きくなり、バンドギャップも増大する。バンドギャップ
エネルギEgは,直接遷移でEg(Γ)=1.351+
0.643x+0.786x,間接遷移でEg(X)
=2.24+0.02xと与えられている。よって前記
活性領域と前記GaIn1−xAs1−y(0<
x≦1,0<y≦1)層13あるいは17との間でのヘ
テロ障壁の高さは大きくなり、キャリア閉じ込めが向上
し、しきい値電流が低減し、温度特性が改善される。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0
<X ≦ 1, 0 <y ≦ 1) The layer 13 or 17 is in contact with the active region and also has a role of confining carriers in the active region, but the Ga x In 1-x P y As
1-y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) layer 13 or 17
Have a feature that the band gap energy can be increased as the lattice constant decreases. For example, Ga x In
In the case of a 1-x P (when y = 1) film, the composition parameter x
Increases, and as the film composition approaches GaP, the lattice constant increases and the band gap also increases. The band gap energy Eg is Eg (Γ) = 1.351 +
0.643x + 0.786x 2, Eg by indirect transition (X)
= 2.24 + 0.02x. Therefore the said active region Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <
x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) The height of the hetero-barrier between the layer 13 and the layer 13 or 17 is increased, the carrier confinement is improved, the threshold current is reduced, and the temperature characteristics are improved.

【0175】さらに前記GaIn1−xAs
1−y(0<x≦1,0<y≦1)層よりなる非発光再
結合防止層13あるいは17は格子定数がGaAs基板
よりも大きく、また前記活性層の格子定数が前記Ga
In1−xAs1−y(0<x≦1,0<y≦1)
層13あるいは17よりも大きく、圧縮歪を蓄積してい
る。前記GaIn1−xAs1−y(0<x≦
1,0<y≦1)層に蓄積される歪の方向は活性層に蓄
積される歪みの方向と同じなので、活性層が感じる実質
的な圧縮歪量は低減される。歪が大きいほど外的要因の
影響を受けやすいので、本発明の構成は、特に活性層の
圧縮歪量が例えば2%以上と大きい場合や、臨界膜厚を
超えた場合に特に効果的である。
Further, the Ga x In 1-x P y As
The non-radiative recombination preventing layer 13 or 17 composed of 1-y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) layers has a lattice constant larger than that of a GaAs substrate, and the active layer has a lattice constant of Ga x.
In 1−x Py As 1−y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1)
It is larger than the layer 13 or 17 and stores compressive strain. The Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <x ≦
1,0 <y ≦ 1) Since the direction of the strain accumulated in the layer is the same as the direction of the strain accumulated in the active layer, the substantial amount of compressive strain felt by the active layer is reduced. Since the larger the strain is, the more easily the external factors are affected, the configuration of the present invention is particularly effective when the amount of compressive strain of the active layer is, for example, as large as 2% or more, or when the critical thickness is exceeded. .

【0176】発振波長が1.3μm帯の面発光レーザダ
イオードは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い。この
場合、トータルの厚さが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(これに対
し、端面発光レーザダイオードの場合には、活性層成長
前のトータルの厚さは2μm程度で、3層程度の半導体
層を成長するだけで十分である。)このように活性層形
成に先立って多数の半導体層を成長させる場合、高品質
のGaAs基板を用いてもさまざまな原因で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。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
の新たに欠陥が生じることもある。これに対し、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
歪量の低減処理を行うと、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。
A surface emitting laser diode having an oscillation wavelength of 1.3 μm band is preferably formed on a GaAs substrate, and a semiconductor multilayer reflector is often used as a resonator. In this case, it is necessary to grow 50 to 80 semiconductor layers having a total thickness of 5 to 8 μm before growing the active layer (in contrast, in the case of the edge emitting laser diode, the total thickness before growing the active layer is required). Is about 2 μm, and it is sufficient to grow about three semiconductor layers.) In this way, when a large number of semiconductor layers are grown before forming the active layer, a high-quality GaAs substrate is used. For various reasons, the defect density on the surface immediately before the active layer growth is inevitably higher than the defect density on the GaAs substrate surface. Once a defect has occurred,
Basically, it rises in the crystal growth direction, and a new defect may occur at the hetero interface. On the other hand, if a strained layer is inserted before the active layer is grown or a process of substantially reducing the amount of compressive strain felt by the active layer is performed, the influence of defects on the surface immediately before the active layer is grown can be reduced.

【0177】本実施例では,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に起因して生じる結晶欠陥が原因の非
発光再結合が除去され、非発光再結合が低減される。
In this embodiment, Al is not contained in the active region and at the interface between the reflecting mirror and the active region. Therefore, non-radiative recombination caused by crystal defects caused by Al during carrier injection is eliminated. And non-radiative recombination is reduced.

【0178】前述のように、反射鏡と活性領域との界面
にAlを含まない非発光再結合防止層を設ける構成は、
上下の反射鏡12および18の双方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は得ら
れる。また図示の例では上下反射鏡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することも
可能である。
As described above, the configuration in which the non-radiative recombination preventing layer containing no Al is provided at the interface between the reflector and the active region is as follows.
Although it is preferable to apply to both the upper and lower reflecting mirrors 12 and 18, the effect can be obtained by applying to only one of the reflecting mirrors. In the illustrated example, the upper and lower reflectors are semiconductor Bragg reflectors, but it is also possible to use one semiconductor reflector as a semiconductor Bragg reflector and the other reflector as a dielectric reflector.

【0179】また前述の例では,反射鏡12あるいは1
8において最も活性層に近い低屈折率層のみをGa
1−xAs1−y(0<x≦1,0<y≦1)非
発光再結合防止層13あるいは17としているが、複数
のGaIn1−xAs 1−y(0<x≦1,0<
y≦1)層により前記非発光再結合防止層13あるいは
17を構成しても良い。
In the above example, the reflecting mirror 12 or 1
8, only the low refractive index layer closest to the active layer was GaxI
n1-xPyAs1-y(0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1)
Although the light-emitting recombination preventing layer 13 or 17 is used,
GaxIn1-xPyAs 1-y(0 <x ≦ 1,0 <
y ≦ 1) the non-radiative recombination preventing layer 13 or
17 may be configured.

【0180】本実施例では、GaAs基板と活性層との
間の下部反射鏡12にこの考えを適用し,活性層の成長
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制することができる。その
結果、活性層を高品質に結晶成長することができ、発光
効率が高く、信頼性が実用上十分な面発光レ−ザダイオ
−ドを得ることが可能になる。また、本実施例では前記
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GaIn1−xAs1−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。
In this embodiment, this concept is applied to the lower reflector 12 between the GaAs substrate and the active layer, and crystal defects caused by Al, which are problematic at the time of growing the active layer, crawl into the active layer. The adverse effects caused by this can be suppressed. As a result, it is possible to grow a crystal of the active layer with high quality, to obtain a surface emitting laser diode having high luminous efficiency and sufficient reliability for practical use. Moreover, not all in this embodiment of the low refractive index layer of the semiconductor distributed Bragg reflector, the closest to the at least the active region does not include the Al Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <x ≤1,0 <
Since only y ≦ 1) layers, the above effect can be obtained without particularly increasing the number of stacked reflectors.

【0181】このようにして製作した面発光レ−ザダイ
オ−ドは、約1.2μmの波長でレーザ発振した。Ga
As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うため、従来は1.1
μmまでが長波長化の限界と考えられていた(文献「I
EEE Photonics.Technol.Let
t.Vol.9(1997)pp.1319−132
1」参照)。しかし、今回発明者が製作したように、6
00℃以下の低温成長などの非平衡度の高い成長法を使
うことにより、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、そ
の結果、1.2μmの発振波長を達成できたと考えられ
る。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
路チップを形成した場合、Si基板を通した光伝送が可
能となる。
The surface emitting laser diode thus manufactured oscillated at a wavelength of about 1.2 μm. Ga
Although the wavelength of GaInAs on an As substrate increases with an increase in the In composition, it is accompanied by an increase in the amount of strain.
μm was considered to be the limit of longer wavelengths (see “I
EEE Photonics. Technol. Let
t. Vol. 9 (1997) pp. 1319-132
1)). However, as the inventor made this time, 6
By using a growth method with a high degree of non-equilibrium, such as a low-temperature growth of 00 ° C. or less, a GaInAs quantum well active layer with a high strain can be grown coherently thicker than before. It is considered that this was achieved. This wavelength is transparent to the Si semiconductor substrate. Therefore, when a circuit chip in which an electronic element and an optical element are integrated on a Si substrate is formed, light transmission through the Si substrate becomes possible.

【0182】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レ−ザダイオ
−ドを形成できることが見出された。
As is clear from the above description, it has been found that a surface emitting laser diode in a long wavelength band can be formed on a GaAs substrate by using GaInAs having a high In composition and a high compression strain as the active layer. Was.

【0183】なお前述のように,このような面発光レ−
ザダイオ−ドは,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.また活性層の積層構造として実施例では3重量子井
戸構造(TQW)の例を示したが、量子井戸数の異なる
様々な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 laser
The diode can be grown by MOCVD, but other growth methods such as MBE can also be used. In the embodiment, the triple quantum well structure (TQW) has been described as an example of the stacked structure of the active layer. However, a structure (SQW, MQW) using various quantum wells having different numbers of quantum wells may be used.

【0184】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
半導体基板としてGaAsを用いた例を示したが,In
P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.反射鏡の周期は他の周期でも良い。
The structure of the laser may be another structure. Although the resonator length 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. Also, an example in which GaAs is used as the semiconductor substrate has been described.
The above concept can be applied even when another semiconductor substrate such as P is used. The period of the reflecting mirror may be another period.

【0185】なおこの例では活性層として主たる元素が
Ga,In,Asよりなる層、すなわちGaIn
1−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,Nを添加し主た
る元素がGa,In,N,Asからなる層(GaInN
As活性層)とすればよい。
In this example, a layer mainly composed of Ga, In and As, ie, Ga x In, is used as the active layer.
Although an example of 1- xAs (GaInAs active layer) is shown, in order to perform laser oscillation of a longer wavelength, a layer (GaInN) in which N is added and the main element is Ga, In, N, As is used.
(As active layer).

【0186】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。
また活性層の組成を選ぶことにより、さらに長波長の例
えば1.7μm帯の面発光レーザも可能であると考えら
れる。
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 selecting the composition of the active layer, a surface emitting laser having a longer wavelength, for example, in the 1.7 μm band is considered to be possible.

【0187】また,活性層にGaAsSbを用いても、
GaAs基板上に1.3μm帯面発光レーザを実現でき
る。このように波長1.1〜1.7μmのレ−ザダイオ
−ドは従来適した材料がなかったが、活性層に高歪のG
aInAs,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1.1〜1.7μm帯の長波長
領域において、高性能な面発光レーザを実現できるよう
になった。 [第2実施例]次に本発明の光送受信システムに適用さ
れる発光素子である長波長面発光レ−ザダイオ−ドの他
の構成について、図27を用いて説明する。ただし図1
0中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
Also, even if GaAsSb is used for the active layer,
A 1.3 μm band surface emitting laser can be realized on a GaAs substrate. As described above, a laser diode having a wavelength of 1.1 to 1.7 .mu.m has not been conventionally suitable, but the active layer has a G layer having a high strain.
By using aInAs, GaInNAs, and GaAsSb, and providing a non-radiative recombination prevention layer, a high-performance surface emitting laser in a long wavelength region of 1.1 to 1.7 μm band where stable oscillation has conventionally been difficult. Can be realized. Second Embodiment Next, another configuration of a long-wavelength surface emitting laser diode which is a light emitting element applied to the optical transmitting / receiving system of the present invention will be described with reference to FIG. However, FIG.
In FIG. 2, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description is omitted.

【0188】図27を参照するに、本実施例においても
図1の場合と同様に、面方位(100)のn型GaAs
基板11を使用している。前記GaAs基板11上に
は、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)で組成がAlGa1−xAs
(x=0.9)のn型AlGaAsと組成がAlGa
−xAs(x=0)のn型GaAsとを交互に35周
期積層したn型半導体分布ブラッグ反射鏡(Al0.9
Ga0.1As/GaAs下部反射鏡)12を形成し,
その上にλ/4の厚さの、組成がGaIn1−x
As1−y(x=0.5,y=1)で与えられるn型I
nGaP層13を積層した。この例ではn型GaIn
1−xAs1−y(x=0.5,y=1)層13も
下部反射鏡12の一部であり低屈折率層の一つを構成し
ている。
Referring to FIG. 27, in this embodiment, similarly to the case of FIG. 1, n-type GaAs of (100) plane orientation is used.
The substrate 11 is used. On the GaAs substrate 11, the composition is Al x Ga 1-x As with a thickness of の times the thickness of the oscillation wavelength λ (thickness of λ / 4) in each medium.
(X = 0.9) n-type AlGaAs and a composition of Al x Ga
An n-type semiconductor distributed Bragg reflector (Al 0.9 ) in which n-type GaAs of 1− x As (x = 0) is alternately stacked for 35 periods.
Ga 0.1 As / GaAs lower reflector) 12 is formed,
The thickness of lambda / 4 thereon composition Ga x In 1-x P y
N-type I given by As 1-y (x = 0.5, y = 1)
An nGaP layer 13 was stacked. In this example, n-type Ga x In
The 1-x Py As 1-y (x = 0.5, y = 1) layer 13 is also a part of the lower reflecting mirror 12 and constitutes one of the low refractive index layers.

【0189】前記InGaP層13上には、アンドープ
下部GaAsスペーサ層14と、3層のGaIn
1−xAs1−y量子井戸活性層15a、間に膜厚
が15nmのGaAsバリア層15bを介在させて積層
することにより形成される多重量子井戸活性層15と、
前記多重量子井戸活性層15上に形成されたアンドープ
上部GaAsスペーサ層16とにより、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15R
が形成されている。図示の例では、前記多重量子井戸活
性層15は、3重量子井戸(TQW)構造を形成してい
る。前記共振器15Rは、面発光レーザダイオードの活
性領域を構成する。
On the InGaP layer 13, an undoped lower GaAs spacer layer 14 and three layers of Ga x In
And 1-x N y As 1- y MQW active layer 15 quantum well active layer 15a, is the thickness between is formed by laminating with intervening GaAs barrier layer 15b of 15 nm,
The undoped upper GaAs spacer layer 16 formed on the multiple quantum well active layer 15 forms a resonator 15R having a thickness (λ thickness) corresponding to one oscillation wavelength in the medium.
Are formed. In the illustrated example, the multiple quantum well active layer 15 has a triple quantum well (TQW) structure. The resonator 15R forms an active region of the surface emitting laser diode.

【0190】前記共振器15R上には、p型半導体分布
ブラッグ反射鏡(上部反射鏡)18が形成される。
A p-type semiconductor distributed Bragg reflector (upper reflector) 18 is formed on the resonator 15R.

【0191】前記上部反射鏡18は、被選択酸化層とな
るAlAs層181を前記GaInP層17とAlGa
As層とで挟んだ構成の、3λ/4の厚さを有する低屈
折率層を含む。ここで前記GaInP層17はCでドー
プされ組成がGaIn1− As1−y(x=
0.5,y=1)で表されるGaInP層よりなり、λ
/4−15nmの厚さを有する。これに対し、前記被選
択酸化層を構成するAlAs層はCドープされ組成がA
Ga1−zAs(z=1)で表される膜厚が30n
mの層であり、前記AlGaAs層は、厚さが(2λ/
4−15nm)で組成がAlGa1−xAs(x=
0.9))で表されるCドープAlGaAs層よりな
る。
[0191] The upper reflector 18, and the GaInP layer 17 AlAs layer 18 1 serving as the selective oxidation layer AlGa
Including a low refractive index layer having a thickness of 3λ / 4 sandwiched between As layers. Wherein the GaInP layer 17 is doped with C composition Ga x In 1- x P y As 1-y (x =
0.5, y = 1).
/ 4-15 nm thick. On the other hand, the AlAs layer constituting the selective oxidation layer is C-doped and has a composition of A.
thickness represented by l z Ga 1-z As ( z = 1) is 30n
m, and the AlGaAs layer has a thickness of (2λ /
Composition in 4-15Nm) is Al x Ga 1-x As ( x =
0.9)).

【0192】さらに、前記低屈折率層上には厚さがλ/
4のGaAs層が1周期形成され、さらに前記GaAs
層上にはCでドープされ組成がAlGa1−xAs
(x=0.9)で表されるp型AlGaAs層と、Cで
ドープされ組成がAlGa −xAs(x=0)であ
らわされるp型GaAs層とが、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22周期積
層され、前記上部反射鏡18の要部を構成する周期的積
層構造が形成される。
Further, a thickness of λ /
4 GaAs layers are formed for one period.
Al the composition doped with C in the layer x Ga 1-x As
A p-type AlGaAs layer represented by (x = 0.9) and a p-type GaAs layer doped with C and having a composition represented by Al x Ga 1 -x As (x = 0) are formed in each medium. Twenty-two periods are alternately laminated with a thickness of 1/4 times the oscillation wavelength to form a periodic laminated structure constituting a main part of the upper reflecting mirror 18.

【0193】なおこの例においても,図27では複雑に
なるので図示することは省略しているが、半導体分布ブ
ラッグ反射鏡18には、図2に示したような低屈折率層
18aと高屈折率層18bとの間に,屈折率が中間の値
をとるAlGa1−zAs(0≦y<z<x≦1)層
よりなるヘテロスパイク緩衝層18cを設けている。
Also in this example, although it is not shown in FIG. 27 because it becomes complicated in FIG. 27, the semiconductor distributed Bragg reflector 18 has a low refractive index layer 18a and a high refractive index as shown in FIG. between the rate layer 18b, the refractive index is provided Al z Ga 1-z as ( 0 ≦ y <z <x ≦ 1) hetero spike buffer layer 18c made of a layer that takes an intermediate value.

【0194】本実施例では、前記半導体分布ブラッグ反
射鏡18最上部の組成がAlGa 1−xAs(x=
0)で表されるp型GaAs層は、電極とのコンタクト
を確保するためのコンタクト層(p−コンタクト層)と
しての役割を担っている。
In the present embodiment, the semiconductor distributed Bragg
The composition at the top of the mirror 18 is AlxGa 1-xAs (x =
The p-type GaAs layer represented by 0)
Contact layer (p-contact layer) for securing
And play a role.

【0195】本実施例の面発光レーザダイオードでは、
前記量子井戸活性層15aのIn組成xは37%,N
(窒素)組成は0.5%としている。また量子井戸活性
層の厚さは7nmとしている。
In the surface emitting laser diode of this embodiment,
The In composition x of the quantum well active layer 15a is 37%, N
(Nitrogen) composition is set to 0.5%. The thickness of the quantum well active layer is 7 nm.

【0196】本実施例では、前記面発光レ−ザダイオ−
ドを構成する各半導体層の成長は、MOCVD法で行っ
た。レ−ザダイオ−ドの各層を構成する原料としては、
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),As
(アルシン)およびPH(フォスフィン)を、そ
れぞれAl,Ga,In,AsおよびPの原料として使
い、窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラジン)を
使った。DMHyは低温で分解するので600℃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Hを用いた。またGaInNAs層
(量子井戸活性層)の成長は、540℃で行った。
In this embodiment, the surface emitting laser diode is used.
The growth of each semiconductor layer constituting the gate was performed by the MOCVD method. As a raw material constituting each layer of the laser diode,
TMA (trimethylaluminum), TMG (trimethylgallium), TMI (trimethylindium), As
H 3 (arsine) and PH 3 (phosphine) were used as raw materials for Al, Ga, In, As, and P, respectively, and DMHy (dimethylhydrazine) was used as a nitrogen raw material. Since DMHy decomposes at low temperature, it is suitable for low-temperature growth at a temperature of 600 ° 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. The growth of the GaInNAs layer (quantum well active layer) was performed at 540 ° C.

【0197】MOCVD法は過飽和度が高く、Nと他の
V族元素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。
The MOCVD method has a high degree of supersaturation and is suitable for crystal growth of a material containing both N and other group V elements.
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.

【0198】本実施例では、さらにこのようにして形成
された積層構造のうちの所定の部分を前記p型Ga
1−xAs1−y(x=0.5,y=1)層17
に達するまでエッチングし、前記p−AlGa1−z
As(z=1)被選択酸化層181を側面上に露出さる
メサ構造を形成する。さらにこのようにメサ構造側壁面
上に露出された前記AlGa1−zAs(z=1)層
181を水蒸気で側面から酸化して、組成がAl
で表される電流狭窄層182を形成する。
In this embodiment, a predetermined portion of the thus-formed laminated structure is replaced with the p-type Ga x I
n 1-x P y As 1 -y (x = 0.5, y = 1) layer 17
Etched to reach the p-Al z Ga 1-z
As the (z = 1) the selective oxidation layer 181 to form the exposed monkey mesa structure on the side surface. Further this way the exposed mesa structure side on the walls Al z Ga 1-z As the (z = 1) layer 18 1 is oxidized from the side surface with water vapor, the composition is Al x O y
In forming the current confining layer 18 2 represented.

【0199】最後にポリイミド膜などの絶縁膜により、
先にメサエッチングで除去された部分を埋め込んで平坦
化し、上部反射鏡上のポリイミドを除去することによ
り、ポリイミド領域183を形成する。さらに前記p型
コンタクト層上に光出射部を除いてp側電極20を形成
し、GaAs基板11の裏面にn側電極21を形成す
る。
Finally, using an insulating film such as a polyimide film,
It flattened by embedding the previously removed in the mesa etching portion, by removing the polyimide on the top mirror, to form a polyimide region 18 3. Further, a p-side electrode 20 is formed on the p-type contact layer except for the light emitting portion, and an n-side electrode 21 is formed on the back surface of the GaAs substrate 11.

【0200】本実施例においては、被選択酸化層181
の下部に、前記上部反射鏡18の一部として、前記Ga
In1−xAs1−y(0<x≦1,0<y≦
1)層17が挿入されている。GaInPAs系材料
は、硫酸系エッチャントを使った場合、AlGaAs系
材料に対してエッチング停止層として用いることができ
るため、前記メサ構造の形成工程においてウェットエッ
チングを使う場合、硫酸系エッチャントを使うことによ
り、GaIn1−xAs1−y(0<x≦1,0
<y≦1)層17においてエッチングが自発的に停止
し、メサ構造の高さを厳密に制御できる。このため、基
板上に同時に形成される面発光レーザダイオードの均一
性および再現性が向上し、また製造費用を低下すること
が可能になる。特に本実施例の面発光レ−ザダイオ−ド
(素子)を一次元または二次元に集積したレーザダイオ
ードアレイを製造する場合、素子製造の際の御性が良好
になることにより、アレイ内における各素子の素子特性
の均一性および再現性が向上する。
In this embodiment, the selectively oxidized layer 18 1
Below the Ga as a part of the upper reflecting mirror 18.
x In 1−x Py As 1−y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦
1) Layer 17 is inserted. When a GaInPAs-based material uses a sulfuric acid-based etchant, it can be used as an etching stop layer for an AlGaAs-based material. Therefore, when a wet etching is used in the step of forming the mesa structure, a sulfuric acid-based etchant is used. Ga x In 1-x P y As 1-y (0 <x ≦ 1,0
<Y ≦ 1) Etching stops spontaneously in the layer 17, and the height of the mesa structure can be strictly controlled. Therefore, the uniformity and reproducibility of the surface emitting laser diode simultaneously formed on the substrate are improved, and the manufacturing cost can be reduced. In particular, in the case of manufacturing a laser diode array in which the surface emitting laser diodes (elements) of this embodiment are integrated one-dimensionally or two-dimensionally, the controllability at the time of manufacturing the elements is improved. The uniformity and reproducibility of element characteristics of the element are improved.

【0201】なお図27の本実施例では、エッチングス
トップ層を兼ねるGaIn1−xAs1−y(0
<x≦1,0<y≦1)層17が上部反射鏡18の側に
設けられているが、その他に、同様なGaInP層13
が、下部反射鏡12の側にも設けられている。
In the present embodiment shown in FIG. 27, Ga x In 1-x Py As 1-y (0
<X ≦ 1, 0 <y ≦ 1) A layer 17 is provided on the side of the upper reflecting mirror 18.
Is also provided on the lower reflecting mirror 12 side.

【0202】本実施例においても、上下反射鏡12,1
8に挟まれて形成されキャリアを注入されて再結合を生
じる活性領域15において、前記活性領域15内にはA
lを含んだ材料を用いていない。さらに前記下部反射鏡
12及び上部反射鏡18の低屈折率層のうち、最も活性
層15に近い層を組成がGaIn1−xAs
−y(0<x≦1,0<y≦1)で表される非発光再結
合防止層13あるいは17としている。従って、本実施
例では活性領域15内、及び反射鏡12あるいは18と
活性領域15との間の界面にAlが含まれることがな
く、キャリア注入時にAlに起因する結晶欠陥により生
じる非発光再結合を低減させることができる。
Also in this embodiment, the upper and lower reflecting mirrors 12, 1
In the active region 15 formed by being sandwiched between the active regions 8 and undergoing recombination by injecting carriers, A
No material containing l is used. Further among the low refractive index layer of the lower reflector 12 and the upper reflecting mirror 18, the composition of the layer closest to the active layer 15 is Ga x In 1-x P y As 1
The non-radiative recombination preventing layer 13 or 17 represented by −y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1). Therefore, in this embodiment, Al is not contained in the active region 15 and in the interface between the reflecting mirror 12 or 18 and the active region 15, and non-radiative recombination caused by crystal defects caused by Al during carrier injection. Can be reduced.

【0203】なお、このような反射鏡と活性領域との界
面にAlを含まない構成は、本実施例のように上下の反
射鏡12,18の双方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は得られ
る。またこの例では、上下の反射鏡12,18のいずれ
もが半導体分布ブラッグ反射鏡としたが、一方の反射鏡
のみ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。
Incidentally, such a configuration in which Al is not contained in the interface between the reflecting mirror and the active region is preferably applied to both the upper and lower reflecting mirrors 12 and 18 as in the present embodiment, but either one is preferable. The effect can be obtained simply by applying the present invention to a reflector. In this example, both the upper and lower reflectors 12 and 18 are semiconductor distributed Bragg reflectors, but only one reflector may be a semiconductor distributed Bragg reflector and the other reflector may be a dielectric reflector. .

【0204】さらに、本実施例において、GaAs基板
11と活性層15との間に設けられる下部反射鏡12を
図1の例の場合と同様に構成したので、前記活性層15
の成長時に問題となるAlに起因する結晶欠陥の活性層
15中への這い上がりによる悪影響は効果的に抑制さ
れ、活性層15を高品質に形成することができる。
Further, in this embodiment, since the lower reflector 12 provided between the GaAs substrate 11 and the active layer 15 is constructed in the same manner as in the example of FIG.
The adverse effect of the crystal defects caused by Al, which is a problem during the growth of Al, caused by creeping into active layer 15 can be effectively suppressed, and active layer 15 can be formed with high quality.

【0205】なお、このような非発光再結合防止層13
あるいは17は、図1,図27のいずれの構成において
も半導体分布ブラッグ反射鏡12あるいは18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。これらの
非発光再結合防止層は、複数層も設けることも可能であ
る。
The non-radiative recombination preventing layer 13
Alternatively, 17 constitutes a part of the semiconductor distributed Bragg reflector 12 or 18 in any of the configurations shown in FIGS. 1 and 27, and its thickness is 1 / of the oscillation wavelength λ in the medium ( (thickness of λ / 4). It is also possible to provide a plurality of these non-radiative recombination preventing layers.

【0206】以上の説明では,半導体ブラッグ反射鏡1
2あるいは18の一部に非発光再結合防止層13あるい
は17を設けた例を示したが、このような非発光再結合
防止層を共振器15中に設けることも可能である。例え
ば、前記共振器15をGaInNAs量子井戸層15a
とGaAs障壁層15bとからなる活性層15とした構
造において、GaAs層を第1の障壁層として使い、G
aInPAs,GaAsPあるいはGaInPからなる
非発光再結合防止層を第二の障壁層として使う構造があ
げられる。その際、共振器部の厚さは1波長分の厚さと
することができる。この場合、非発光再結合防止層はG
aAs第1の障壁層よりバンドギャップが大きいのでキ
ャリアが注入される活性領域は、実質的にGaAs障壁
層までとなる。
In the above description, the semiconductor Bragg reflector 1
Although the example in which the non-radiative recombination preventing layer 13 or 17 is provided on a part of 2 or 18 has been described, such a non-radiative recombination preventing layer may be provided in the resonator 15. For example, the resonator 15 may be replaced with a GaInNAs quantum well layer 15a.
And a GaAs barrier layer 15b, the GaAs layer is used as a first barrier layer.
There is a structure in which a non-radiative recombination preventing layer made of aInPAs, GaAsP or GaInP is used as the second barrier layer. At that time, the thickness of the resonator portion can be set to a thickness for one wavelength. In this case, the non-radiative recombination preventing layer is G
Since the band gap is larger than that of the aAs first barrier layer, the active region into which carriers are injected substantially extends to the GaAs barrier layer.

【0207】また、残留したAl原料やAl反応物,A
l化合物あるいはAlを除去する工程をレーザダイオー
ドの製造工程中に設ける場合には、非発光再結合防止層
の形成工程の途中に設けるのが、あるいはAlを含んだ
層と非発光再結合防止層との間にGaAs層を形成する
工程を設け、このGaAs層形成工程の途中などで行う
ことができる。
Further, the remaining Al raw material, Al reactant,
In the case where the step of removing the compound or Al is provided during the manufacturing process of the laser diode, the step of forming the non-radiative recombination preventing layer may be provided in the middle of the step of forming the non-radiative recombination preventing layer. And a step of forming a GaAs layer is provided between them, and the step can be performed in the middle of the GaAs layer forming step.

【0208】本実施例の構成により、発光効率が高く、
信頼性の高い面発光レ−ザダイオ−ドが得られた。その
際、半導体分布ブラッグ反射鏡12あるいは18のう
ち、低屈折率層の全てではなく、少なくとも活性領域に
最も近い部分を、Alを含まないGaIn1−x
As1−y(0<x≦1,0<y≦1)よりなる非発光
再結合防止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た。
According to the structure of this embodiment, the luminous efficiency is high,
A highly reliable surface emitting laser diode was obtained. At that time, among the semiconductor distributed Bragg reflector 12 or 18, not all of the low refractive index layer, the closest to the least active regions, not including Al Ga x In 1-x P y
Since only the non-radiative recombination preventing layer composed of As 1-y (0 <x ≦ 1, 0 <y ≦ 1) was obtained, the above-described effect was able to be obtained without particularly increasing the number of laminated mirrors. .

【0209】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,p側電極を構成する配線
を形成する際にも配線が段部等において断線することが
なく、素子の信頼性はさらに向上する。
Even with such a structure, since the polyimide can be easily embedded, the wiring does not break at the step portion or the like when forming the wiring forming the p-side electrode. Is further improved.

【0210】このように製作した面発光レ−ザダイオ−
ドは、約1.3μmの波長でレーザ発振するのが確認さ
れた。
The surface emitting laser diode manufactured as described above
The laser was confirmed to oscillate at a wavelength of about 1.3 μm.

【0211】本実施例では、主たる元素がGa,In,
N,Asからなる、GaInNAs層を活性層に用いた
ので、GaAs基板11上に長波長帯の面発光レ−ザダ
イオ−ドを形成することが可能になった。またAlとA
sを主成分とした被選択酸化層181の選択酸化により
電流狭さくを行ったので、レーザ発振の際のしきい値電
流も、十分に抑制された。前記被選択酸化層181を選
択酸化したAl酸化膜182からなる電流狭さく層を用
いた電流狭さく構造によると、電流狭さく層182を活
性層に近づけて形成することで電流の拡散を抑えられ,
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
ることが可能になる。また、前記電流狭搾層182は酸
化の結果Al酸化膜となるが、Al酸化膜は屈折率が小
さく、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可能になる。その結果、レーザダイ
オードの効率がさらに改善され、しきい値電流が低減さ
れる。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。
In this embodiment, the main elements are Ga, In,
Since a GaInNAs layer made of N and As was used for the active layer, it was possible to form a long-wavelength surface emitting laser diode on the GaAs substrate 11. Al and A
s has performed the current constriction by the selected selective oxidation of oxide layer 18 1 as a main component, the threshold current at the time of laser oscillation was also sufficiently suppressed. According the current constriction structure using the current constriction layer formed of the selective oxidation layer 18 1 Al oxide film 18 2 selected oxidized, suppress the diffusion of electric current by forming close the current constriction layer 182 to the active layer And
Carriers can be efficiently confined in a minute region that does not come into contact with the atmosphere. Further, the current confinement layer 18 2 is the result Al oxide film of oxide, Al oxide film has a small refractive index, it becomes possible to confine light efficiently to the small area that is confined with the carrier. As a result, the efficiency of the laser diode is further improved, and the threshold current is reduced. In addition, since the current narrowing structure can be easily formed, the manufacturing cost can be reduced.

【0212】以上の説明から明らかなように、図10の
ような構成においても図1の場合と同様に、1.3μm
帯で発振し、消費電力が小さく、安価に製造できる面発
光レ−ザダイオ−ドを実現できる。
As is apparent from the above description, even in the configuration as shown in FIG. 10, 1.3 μm
A surface emitting laser diode which oscillates in a band, consumes little power, and can be manufactured at low cost can be realized.

【0213】なお図27の面発光レ−ザダイオ−ドも、
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。また上記の実施例では、窒素の原料にDMHyを用
いたが、活性化した窒素やNH等他の窒素化合物を用
いることもできる。
The surface emitting laser diode shown in FIG.
Although growth can be performed by MOCVD as in the case of FIG. 1, other growth methods such as MBE can be used. In the above embodiment, DMHy was used as a nitrogen source, but activated nitrogen or another nitrogen compound such as NH 3 may be used.

【0214】さらに本実施例では活性層15の積層構造
として3重量子井戸構造(TQW)の例を示したが,量
子井戸層の数が異なる他の構造、例えばSQW構造やD
QW構造、あるいはMQW構造等を用いることもでき
る。さらにレーザ構造も、他の構造を使うことが可能で
ある。
Further, in this embodiment, an example of a triple quantum well structure (TQW) has been described as a laminated structure of the active layer 15, but another structure having a different number of quantum well layers, for example, an SQW structure or a DQW structure has been proposed.
A QW structure, an MQW structure, or the like can also be used. Further, other structures can be used for the laser structure.

【0215】図27の面発光レ−ザダイオ−ドにおい
て、GaInNAs活性層15aの組成を調整すること
で、1.55μm帯,更にはもっと長波長の1.7μm
帯の面発光レ−ザダイオ−ドを実現することも可能であ
る。その際、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を用いた場合でも、GaAs基
板上に1.3μm帯の面発光レ−ザダイオ−ドを構成す
ることができる。
In the surface emitting laser diode of FIG. 27, by adjusting the composition of the GaInNAs active layer 15a, the 1.55 μm band, and further, the longer wavelength 1.7 μm.
It is also possible to realize a band surface emitting laser diode. At that time, the GaInNAs active layer may contain other III-V elements such as Tl, Sb, and P. Also, even when GaAsSb is used for the active layer, a 1.3 μm band surface emitting laser diode can be formed on a GaAs substrate.

【0216】なお以上の説明では、活性層として、主た
る元素がGa,In,Asよりなる層(GaInAs活
性層)、あるいはNを添加し、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層(GaInNAs活性層)を用
いる場合を説明をしてきたが、他にGaNAs,GaP
N,GaNPAs,GaInNP,GaNAsSb,G
aInNAsSb等も使用できる。特にこれらの例のよ
うに、活性層中に窒素が含まれる場合、本発明の非発光
再結合防止層は特に効果的である。
In the above description, as the active layer, the main element is a layer made of Ga, In, As (GaInAs active layer) or N is added, and the main element is Ga, I
Although the case of using a layer made of n, N, and As (GaInNAs active layer) has been described, other than GaNAs, GaP
N, GaNPAs, GaInNP, GaNASSb, G
aInNAsSb can also be used. In particular, when nitrogen is contained in the active layer as in these examples, the non-radiative recombination preventing layer of the present invention is particularly effective.

【0217】図28は、MOCVD法により作製した、
GaInNAs量子井戸層とGaAsバリア層とからな
るGaInNAs/GaAs2重量子井戸構造を有する
活性層について、室温フォトルミネッセンススペクトル
を測定した結果を示す。また図29は試料の構造を示
す。
FIG. 28 is a view showing a structure produced by the MOCVD method.
The result of measuring the room temperature photoluminescence spectrum of an active layer having a GaInNAs / GaAs double quantum well structure including a GaInNAs quantum well layer and a GaAs barrier layer is shown. FIG. 29 shows the structure of the sample.

【0218】図29を参照するに、GaAs基板201
上には下部クラッド層202と、中間層203Aと、窒
素を含む活性層204と、別の中間層203Bと、上部
クラッド層205とが順次積層されている。
Referring to FIG. 29, a GaAs substrate 201
A lower clad layer 202, an intermediate layer 203A, an active layer 204 containing nitrogen, another intermediate layer 203B, and an upper clad layer 205 are sequentially stacked thereon.

【0219】図28を参照するに、曲線AはAlGaA
s層をクラッド層202として使い、GaAs中間層2
03Aあるいは203Bをはさんで2重量子井戸構造を
形成した試料についての結果を示し、対し曲線Bは、G
aInP層をクラッド層202として使い、GaAs中
間層をはさんで2重量子井戸構造を連続的に形成した試
料についての測定結果を示す。
Referring to FIG. 28, the curve A shows the AlGaAs
The s layer is used as the cladding layer 202, and the GaAs intermediate layer 2
The results are shown for a sample in which a double quantum well structure was formed by sandwiching 03A or 203B.
The measurement results are shown for a sample in which a double quantum well structure is continuously formed by using an aInP layer as the cladding layer 202 and sandwiching a GaAs intermediate layer.

【0220】図28に示すように、試料Aでは試料Bに
比べてフォトルミネッセンス強度が半分以下に低下して
いるのがわかる。これは、1台のMOCVD装置を用い
てAlGaAs等のAlを構成元素として含む半導体層
上に、GaInNAs等の窒素を含む活性層を連続的に
形成すると、活性層の発光強度が劣化してしまうという
問題が生ることを示している。このため、AlGaAs
クラッド層上に形成したGaInNAs系レーザダイオ
ードの閾電流密度は、同じレーザダイオードをGaIn
Pクラッド層上に形成した場合に比べて2倍以上高くな
ってしまう。
As shown in FIG. 28, it can be seen that the photoluminescence intensity of sample A is lower than that of sample B by less than half. This is because, when a single MOCVD apparatus is used to continuously form an active layer containing nitrogen such as GaInNAs on a semiconductor layer containing Al as a constituent element such as AlGaAs, the emission intensity of the active layer deteriorates. It shows that the problem arises. For this reason, AlGaAs
The threshold current density of the GaInNAs-based laser diode formed on the cladding layer
It is more than twice as high as when formed on the P clad layer.

【0221】本発明の発明者は、この問題の原因解明を
行い、以下に説明する知見を得た。
The inventor of the present invention has clarified the cause of this problem and has obtained the following knowledge.

【0222】図30は、クラッド層202および205
をAlGaAs層により形成し、中間層203Aおよび
203BとしてGaAs層を使い、活性層がGaInN
As/GaAs2重量子井戸構造により形成されている
構成の素子を、1台のMOCVD成膜装置を用いて形成
したときの、素子中における窒素と酸素濃度の深さ方向
分布を示す。ただし図30の測定はSIMSにより、表
3に示す測定条件で行った。
FIG. 30 shows cladding layers 202 and 205.
Is formed of an AlGaAs layer, a GaAs layer is used as the intermediate layers 203A and 203B, and the active layer is GaInN.
FIG. 5 shows the depth distribution of nitrogen and oxygen concentrations in an element having an As / GaAs double quantum well structure formed using a single MOCVD film forming apparatus. FIG. However, the measurement in FIG. 30 was performed by SIMS under the measurement conditions shown in Table 3.

【0223】[0223]

【表3】 図30を参照するに、GaInNAs/GaAs2重量
子井戸構造に対応して、活性層204中に2つの窒素ピ
ークが出現しているのがわかる。一方図13の結果で
は、活性層204においても酸素のピークが検出されて
いるのがわかる。これに対し、NとAlを含まない中間
層203A,203B中における酸素濃度は、活性層2
04中の酸素濃度よりも約1桁低い濃度となっている。
[Table 3] Referring to FIG. 30, it can be seen that two nitrogen peaks appear in the active layer 204 corresponding to the GaInNAs / GaAs double quantum well structure. On the other hand, the results in FIG. 13 show that an oxygen peak is also detected in the active layer 204. On the other hand, the oxygen concentration in the intermediate layers 203A and 203B containing no N and Al
The concentration is about one order of magnitude lower than the oxygen concentration in FIG.

【0224】一方、クラッド層202としてGaInP
を使い、中間層203A,203BとしてGaAsを使
い、活性層204としてGaInNAs/GaAs2重
量子井戸構造を使った構成の素子について、酸素濃度の
深さ方向分布を測定したところ、活性層204中の酸素
濃度はバックグラウンドレベルであることが見出され
た。
On the other hand, as the cladding layer 202, GaInP
When the element in which the GaAs is used as the intermediate layers 203A and 203B and the GaInNAs / GaAs double quantum well structure is used as the active layer 204 is used to measure the oxygen concentration in the depth direction, the oxygen concentration in the active layer 204 is measured. Concentrations were found to be background levels.

【0225】すなわち、窒素化合物原料と有機金属Al
原料を用いて1台のエピタキシャル成長装置により、基
板201と窒素を含む活性層204との間にAlを含む
半導体層202を設けた半導体発光素子を連続的に結晶
成長した場合、活性層204中に酸素が取りこまれるこ
とが実験的に立証された。活性層に取りこまれた酸素は
非発光再結合準位を形成するため、活性層の発光効率を
低下させてしまう。このように、図30の結果から、活
性層中に取りこまれた酸素が,基板と窒素を含む活性層
との間にAlを含む半導体層を設けた半導体発光素子に
おける発光効率を低下させる原因であることが新たに判
明した。この酸素の起源は、装置内に残留している酸素
を含んだ物質や、窒素化合物原料中に不純物として含ま
れる酸素を含んだ物質であると考えられる。
That is, the nitrogen compound raw material and the organic metal Al
When a semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer 202 containing Al is provided between a substrate 201 and an active layer 204 containing nitrogen is continuously grown by one epitaxial growth apparatus using a raw material, the active layer 204 It has been experimentally demonstrated that oxygen is incorporated. Oxygen incorporated in the active layer forms a non-radiative recombination level, which lowers the luminous efficiency of the active layer. Thus, from the results of FIG. 30, it can be seen from the results of FIG. 30 that the oxygen taken in the active layer causes a reduction in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting device having the semiconductor layer containing Al between the substrate and the active layer containing nitrogen. Was newly found to be. The origin of this oxygen is considered to be a substance containing oxygen remaining in the apparatus or a substance containing oxygen contained as an impurity in the nitrogen compound raw material.

【0226】次に、活性層204中に酸素が取りこまれ
る原因について検討する。
Next, the cause of oxygen being taken into active layer 204 will be discussed.

【0227】図31は、図30と同じ試料について求め
たAlの深さ方向分布を示す図である。測定は、図30
と同様にSIMSによって行った。表4に測定条件を示
す。
FIG. 31 is a diagram showing the distribution of Al in the depth direction obtained for the same sample as in FIG. The measurement is shown in FIG.
Was performed by SIMS. Table 4 shows the measurement conditions.

【0228】[0228]

【表4】 図31を参照するに、本来Al原料を導入していない活
性層204においてもAlが検出されているのがわか
る。一方、Alを含むクラッド層202あるいは205
に隣接したGaAs中間層203Aあるいは203Bに
おいては、Al濃度は活性層よりも約1桁低いことがわ
かる。これは、活性層204中のAlが、Alを含むク
ラッド層202あるいは205から拡散し、活性層20
4中においてGaを置換したものではないことを示して
いる。
[Table 4] Referring to FIG. 31, it can be seen that Al is detected even in the active layer 204 into which the Al material is not originally introduced. On the other hand, the cladding layer 202 or 205 containing Al
In the GaAs intermediate layer 203A or 203B adjacent to the active layer, the Al concentration is about one digit lower than that of the active layer. This is because Al in the active layer 204 diffuses from the cladding layer 202 or 205 containing Al,
4 shows that Ga is not substituted.

【0229】一方、GaInPのようにAlを含まない
半導体層上に窒素を含む活性層を成長した場合には、活
性層中にAlは検出されなかった。
On the other hand, when an active layer containing nitrogen was grown on a semiconductor layer containing no Al such as GaInP, no Al was detected in the active layer.

【0230】このようなことから、活性層204中に検
出されたAlは、成長室内またはガス供給ラインに残留
したAl原料やAl反応物、あるいはAl化合物やAl
などが、窒素化合物原料または窒素化合物原料中の不純
物(水分等)と結合して活性層204中に取りこまれた
ものであること、および窒素化合物原料と有機金属Al
原料を用いて1台のエピタキシャル成長装置により、基
板と窒素を含む活性層との間にAlを含む半導体層を有
する構造の半導体発光素子を連続的に結晶成長しようと
すると、窒素を含む活性層中に自然にAlが取りこまれ
てしまうことが、本発明の発明者の研究により、新たに
解明された。
[0230] From the above, Al detected in the active layer 204 is composed of Al raw material and Al reactant remaining in the growth chamber or the gas supply line, or Al compound or Al compound.
And the like are combined with the nitrogen compound raw material or impurities (such as moisture) in the nitrogen compound raw material and taken into the active layer 204.
When one semiconductor epitaxial growth apparatus having a structure having a semiconductor layer containing Al between a substrate and an active layer containing nitrogen is continuously crystal-grown by one epitaxial growth apparatus using the raw materials, the active layer containing nitrogen contains It has been newly clarified by the study of the present inventors that Al is naturally taken up into the glass.

【0231】図31を、図30に示した、同じ素子に対
して求めた窒素と酸素濃度の深さ方向分布と比較する
と、図30において前記2重量子井戸活性層中の2つの
酸素ピークプロファイルは窒素濃度のピークプロファイ
ルと一致しておらず、むしろ図31のAl濃度プロファ
イルに一致することがわかる。このことから、GaIn
NAs量子井戸層中の酸素は、窒素原料と共に取りこま
れるのではなく、量子井戸層中に取りこまれたAlと結
合して取りこまれていることがわかる。すなわち、MO
CVD装置の成長室内に残留したAl原料やAl反応
物、Al化合物あるいはAlは、窒素化合物原料と接触
すると,Alが窒素化合物原料中に含まれる水分、ある
いはガスラインや反応室中に残留する水分などの酸素を
含んだ物質と結合し、その結果Alが活性層中に取りこ
まれるものと考えられる。このように、本発明者の研究
により、従来のGaAs系の面発光レーザダイオードで
は、酸素が活性層に取り込まれ、取り込まれた酸素によ
り、活性層の発光効率が低下していたことが初めて明ら
かとなった。
FIG. 31 is a comparison of the nitrogen and oxygen concentration distributions in the depth direction obtained for the same device shown in FIG. 30. In FIG. 30, two oxygen peak profiles in the double quantum well active layer are shown. 31 does not match the nitrogen concentration peak profile, but rather matches the Al concentration profile in FIG. From this, GaIn
It can be seen that oxygen in the NAs quantum well layer is not taken in together with the nitrogen source, but is taken in in combination with Al taken in the quantum well layer. That is, MO
When the Al raw material, Al reactant, Al compound or Al remaining in the growth chamber of the CVD apparatus comes into contact with the nitrogen compound raw material, the Al contains water contained in the nitrogen compound raw material or water remaining in the gas line or the reaction chamber. It is supposed that Al is taken into the active layer as a result. As described above, according to the study of the present inventor, it is clear for the first time that in the conventional GaAs-based surface-emitting laser diode, oxygen was taken into the active layer and the luminous efficiency of the active layer was reduced by the taken-in oxygen. It became.

【0232】上記の知見から、GaAs系の面発光レー
ザダイオードの発光効率を改善するためには、レーザダ
イオードの製造に使われる成膜装置のうち、少なくとも
成長室内の窒素化合物原料、あるいは前記窒素化合物原
料中に含まれる不純物が触れる可能性のある部分から、
Al原料やAl反応物、Al化合物あるいはAlを除去
する必要があることが結論される。
From the above findings, in order to improve the luminous efficiency of a GaAs surface emitting laser diode, at least the nitrogen compound raw material in the growth chamber or the nitrogen compound From the part where impurities contained in the raw material may touch,
It is concluded that it is necessary to remove the Al raw material, the Al reactant, the Al compound or Al.

【0233】そこで、Alを含んだ半導体層の成長後、
窒素を含む活性層成長開始までの間にこのような残留A
lの除去工程を設けることにより、窒素を含む活性層を
成長するために成長室に窒素化合物原料を供給した場
合、残留Al原料やAl反応物、Al化合物やAlの濃
度が低下しているため、残留Alと、窒素化合物原料ま
たは窒素化合物原料中に含まれる不純物や、MOCVD
装置内に残留する酸素を含む物質との反応が抑制され、
活性層中に取り込まれるAl及び酸素不純物の濃度を著
しく低減することが可能になった。更に、前記残留Al
を非発光再結合防止層成長終了後までに除去しておく
と、電流注入によって活性層にキャリアが注入される際
に、活性層内での非発光再結合が抑制される好ましい効
果が得られる。
Therefore, after the growth of the semiconductor layer containing Al,
Until the start of the growth of the active layer containing nitrogen, such residual A
When a nitrogen compound raw material is supplied to the growth chamber for growing an active layer containing nitrogen by providing the l removal step, the residual Al raw material, the Al reactant, and the concentration of the Al compound and Al are reduced. , Residual Al, nitrogen compound raw material or impurities contained in the nitrogen compound raw material, MOCVD
Reaction with substances containing oxygen remaining in the device is suppressed,
It has become possible to significantly reduce the concentrations of Al and oxygen impurities taken into the active layer. Further, the residual Al
Is removed by the end of the growth of the non-radiative recombination preventing layer, a favorable effect of suppressing non-radiative recombination in the active layer when carriers are injected into the active layer by current injection can be obtained. .

【0234】例えば、窒素を含む活性層中のAl濃度を
1×1019cm−3以下に低減することにより、Ga
As系の面発光レーザダイオードの室温連続発振が可能
となった。さらに窒素を含む活性層中のAl濃度を2×
1018cm−3以下に低減することにより、前記活性
層をAlを含まない半導体層上に形成した場合と同等の
発光特性が得られた。
For example, by reducing the Al concentration in the active layer containing nitrogen to 1 × 10 19 cm −3 or less, Ga
The continuous oscillation at room temperature of the As-based surface emitting laser diode became possible. Further, the Al concentration in the active layer containing nitrogen is set to 2 ×
By reducing the active layer to 10 18 cm −3 or less, light emission characteristics equivalent to those obtained when the active layer was formed on a semiconductor layer containing no Al were obtained.

【0235】成膜室内のうち、窒素化合物原料または窒
素化合物原料中に含まれる不純物が触れうる部分に残留
するAl原料やAl反応物,Al化合物やAlを除去す
る工程としては、例えばキャリアガスでパージする工程
が可能である。ただし、ここでパージ工程の時間とは、
Alを含む半導体層の成長が終了して成長室へのAl原
料の供給が停止してから、窒素を含む半導体層の成長を
開始するために窒素化合物原料を成長室に供給するまで
の時間と定義する。上記パージ工程として、Alと窒素
のいずれも含まない中間層の成長途中に成長中断し、キ
ャリアガスでパージする方法も可能である。このように
成長中断をしてパージを行う場合には、成長中断を、A
lを含んだ半導体層の成長開始後、非発光再結合防止層
の成長途中までの間に行うことができる。
In the film formation chamber, the step of removing the Al raw material, the Al reactant, the Al compound, and the Al remaining in the portion where the nitrogen compound raw material or the impurities contained in the nitrogen compound raw material can touch can be performed, for example, by using a carrier gas. A purging step is possible. However, here, the time of the purge step is
The time from when the growth of the Al-containing semiconductor layer is completed and the supply of the Al source to the growth chamber is stopped to when the nitrogen compound source is supplied to the growth chamber to start the growth of the nitrogen-containing semiconductor layer. Define. As the above-mentioned purging step, a method in which the growth is interrupted during the growth of the intermediate layer containing neither Al nor nitrogen, and purging with a carrier gas is also possible. When purging is performed with the growth interrupted in this way, the growth interruption is performed by A
It can be performed during the period from the start of the growth of the semiconductor layer containing 1 to the middle of the growth of the non-radiative recombination preventing layer.

【0236】図32は、前記キャリアガスによるパージ
する工程を設けることにより形成された半導体発光素子
の断面構造図の例を示す。ただし図32中、先に説明し
た部分に対応する部分には同一の参照符号を付す。従っ
て、図32において基板201上にAlを構成元素とし
て含む第1の半導体層202と、第1の下部中間層60
1と、第2の下部中間層602と、窒素を含む活性層2
04と、上部中間層203と、第2の半導体層205と
が順次積層されている。
FIG. 32 shows an example of a sectional structural view of a semiconductor light emitting device formed by providing a step of purging with the carrier gas. However, in FIG. 32, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals. Therefore, in FIG. 32, the first semiconductor layer 202 containing Al as a constituent element on the substrate 201 and the first lower intermediate layer 60 are formed.
1, a second lower intermediate layer 602, and an active layer 2 containing nitrogen.
04, an upper intermediate layer 203, and a second semiconductor layer 205 are sequentially stacked.

【0237】図32の構造を形成するに当たり、結晶成
長は有機金属Al原料と有機窒素原料を用いたエピタキ
シャル成長装置により行われ、その際に、前記第1の下
部中間層601の成長後、前記第2の下部中間層602
の成長開始前に、前記成長中断工程が設けられている。
成長中断工程においては、前記成膜室のうち、前記窒素
化合物原料あるいは窒素化合物原料中に含まれる不純物
が触れる部分において、残留Al原料やAl反応物、A
l化合物あるいはAlが、キャリアガスとして使われる
水素ガスにより、パージされる。
In forming the structure shown in FIG. 32, crystal growth is performed by an epitaxial growth apparatus using an organic metal Al material and an organic nitrogen material. At this time, after the growth of the first lower intermediate layer 601, the crystal growth is performed. 2 lower intermediate layer 602
The growth interruption step is provided before starting the growth of.
In the growth interrupting step, the remaining Al raw material, Al reactant, A
The l-compound or Al is purged with hydrogen gas used as a carrier gas.

【0238】図33は、前記第1の下部中間層601と
第2の下部中間層602との間で成長中断し、パージ工
程を60秒間行って得られた半導体発光素子について、
Al濃度の深さ方向分布を測定した結果を示す。
FIG. 33 shows the semiconductor light emitting device obtained by suspending the growth between the first lower intermediate layer 601 and the second lower intermediate layer 602 and performing the purge step for 60 seconds.
The result of measuring the distribution of Al concentration in the depth direction is shown.

【0239】図33を参照するに、前記活性層204中
のAl濃度が、かかる成長中断工程およびパージ工程の
結果、3×1017cm−3以下まで低減されているの
がわかる。この値は、中間層601あるいは602中の
Al濃度と同程度である。
Referring to FIG. 33, it can be seen that the Al concentration in the active layer 204 has been reduced to 3 × 10 17 cm −3 or less as a result of the growth interruption step and the purge step. This value is almost the same as the Al concentration in the intermediate layer 601 or 602.

【0240】図34は、同じ図32の素子について、窒
素と酸素濃度の深さ方向分布を測定した結果を示す。
FIG. 34 shows the results of measuring the distribution of the nitrogen and oxygen concentrations in the depth direction for the same device shown in FIG.

【0241】図34を参照するに、活性層204中の酸
素濃度が、1×1017cm−3と、バックグラウンド
レベルまで低減されていることがわかる。なお図34で
下部中間層601あるいは602中に酸素濃度のピーク
が現れているのは、成長中断界面に酸素が偏析したため
と考えられる。よって、成長中断をしてパージする場合
には、成長中断する位置を、Alを含んだ半導体層成長
終了後で、非発光再結合防止層成長終了前までの間に設
けることが好ましい。非発光再結合防止層は量子井戸活
性層や障壁層よりもバンドギャップエネルギを大きくす
ることができ、電流注入により活性層にキャリアが注入
される際に、成長中断界面に偏析した酸素による非発光
再結合による悪影響を抑えられる。非発光再結合防止層
を設ける構成は、このように窒素を含む活性層を用いる
場合に効果がある。
Referring to FIG. 34, it can be seen that the oxygen concentration in active layer 204 has been reduced to a background level of 1 × 10 17 cm −3 . The reason why the peak of the oxygen concentration appears in the lower intermediate layer 601 or 602 in FIG. 34 is considered that oxygen segregated at the growth interruption interface. Therefore, when the purge is performed after the growth is interrupted, it is preferable that the position where the growth is interrupted is provided after the growth of the Al-containing semiconductor layer is completed and before the growth of the non-radiative recombination preventing layer is completed. The non-radiative recombination preventing layer can have a larger band gap energy than the quantum well active layer and the barrier layer. When carriers are injected into the active layer by current injection, non-luminescent due to oxygen segregated at the growth interruption interface. The adverse effects of recombination can be suppressed. The configuration in which the non-radiative recombination preventing layer is provided is effective when the active layer containing nitrogen is used as described above.

【0242】図32の半導体発光素子では、第1の下部
中間層601と第2の下部中間層602との間で成長中
断し、パージ工程を60分間行うことにより、窒素を含
む活性層204中に含まれるAlやO等の不純物濃度が
低減すされ、これにより、前記活性層204の発光効率
を改善することができた。
In the semiconductor light emitting device shown in FIG. 32, the growth is interrupted between the first lower intermediate layer 601 and the second lower intermediate layer 602, and the purging step is performed for 60 minutes. , The concentration of impurities such as Al and O contained in the active layer 204 was reduced, whereby the luminous efficiency of the active layer 204 could be improved.

【0243】なお,成膜室内をキャリアガスでパージす
る工程において、サセプタを加熱しながらパージするこ
とにより、サセプタまたはサセプタ周辺に吸着したAl
原料や反応生成物を離脱させ、効率良い除去を行うこと
ができる。ただし、パージ工程において基板を同時に加
熱する場合には、最表面の半導体層が熱分解するのを防
止するため、成長中断中においてもAsHもしくはP
等のV族原料ガスを成膜室中に供給し続ける必要が
ある。
In the step of purging the film forming chamber with the carrier gas, the susceptor is purged while being heated, so that the Al adsorbed on the susceptor or around the susceptor is purged.
The raw materials and reaction products can be removed, and efficient removal can be performed. However, when the substrates are simultaneously heated in the purge step, AsH 3 or PH may be used even during the interruption of the growth to prevent the semiconductor layer on the outermost surface from being thermally decomposed.
It is necessary to keep supplying a group V source gas such as H 3 into the film formation chamber.

【0244】またMOCVD装置の成膜室内をキャリア
ガスでパージする際に、基板を成膜室から別室に搬送し
ておくことも可能である。基板を成膜室から別室に搬送
する場合には、基板が前記別室に移されているため、サ
セプタを加熱しながらパージを行う際にも、AsH
しくはPH等のV族原料ガスを前記成膜室に供給する
必要がない。従ってサセプタまたはサセプタ周辺に堆積
したAlを含む反応生成物の熱分解をより促進させるこ
とができ、これにより、効率よく成長室内のAl濃度を
低減することができる。
When purging the film forming chamber of the MOCVD apparatus with the carrier gas, the substrate can be transferred from the film forming chamber to another chamber. When the substrate is transported from the film formation chamber to another chamber, the substrate is transferred to the another chamber. Therefore, even when purging while heating the susceptor, a V-group source gas such as AsH 3 or PH 3 is used. There is no need to supply to the film formation chamber. Therefore, the thermal decomposition of the reaction product containing Al deposited on the susceptor or around the susceptor can be further promoted, whereby the Al concentration in the growth chamber can be efficiently reduced.

【0245】また,中間層を成長しながらパージを行う
方法も可能である。例えば図10の構成ではAlを含ん
だAlGaAs系からなる反射鏡12と窒素を含む活性
層15との間に非発光再結合防止層13を設けているこ
とから、Alを含んだ層と窒素を含む活性層15との距
離が長くなるため、成長しながら同時にパージを行う場
合でも、パージの時間を長くできる。この場合は、成長
速度を遅くして時間を長くすると良い。
It is also possible to perform a purge while growing the intermediate layer. For example, in the configuration of FIG. 10, since the non-radiative recombination preventing layer 13 is provided between the AlGaAs-based reflecting mirror 12 containing Al and the active layer 15 containing nitrogen, the layer containing Al and the nitrogen are removed. Since the distance between the active layer 15 and the active layer 15 is increased, the purge time can be increased even when purging is performed simultaneously with growth. In this case, it is preferable to slow the growth rate and lengthen the time.

【0246】また,Alを含んだAlGaAs系からな
る反射鏡12と窒素を含む活性層15とをそれぞれ別々
の装置で形成する方法も可能である。この場合でも再成
長界面を非発光再結合防止層13の下部に設けることに
より、窒素を含む活性層15中においてAlやO等の不
純物濃度を低減することができる。
It is also possible to form the reflecting mirror 12 made of AlGaAs containing Al and the active layer 15 containing nitrogen by separate devices. Even in this case, by providing the regrowth interface below the non-radiative recombination preventing layer 13, the concentration of impurities such as Al and O in the active layer 15 containing nitrogen can be reduced.

【0247】通常のMBE法のように、有機金属Al原
料と窒素化合物原料を用いない結晶成長方法で作製した
場合には、基板と窒素を含む活性層との間にAlを含む
半導体層を設けた半導体発光素子における発光効率低下
については報告されていない。一方、MOCVD法では
Alを含む半導体層上に形成したGaInNAs活性層
の発光効率の低下が報告されている。
When a crystal growth method using no organic metal Al raw material and nitrogen compound raw material is used as in the ordinary MBE method, a semiconductor layer containing Al is provided between the substrate and the active layer containing nitrogen. No report has been made on the decrease in luminous efficiency of the semiconductor light emitting device. On the other hand, in the MOCVD method, a decrease in luminous efficiency of a GaInNAs active layer formed on a semiconductor layer containing Al has been reported.

【0248】例えばElectron.Lett.,2
000,36(21),pp1776−1777におい
て、同じMOCVD成膜室中においてAlGaAsクラ
ッド層上にGaAsからなる中間層を設けた場合でも、
連続的にGaInNAs量子井戸層を成長すると、フォ
トルミネッセンス強度が著しく劣化することが報告され
ている。上記報告においては,フォトルミネッセンス強
度を改善するために,AlGaAsクラッド層とGaI
nNAs活性層を異なるMOCVD成長室で成長させて
いる。従ってMOCVD法のように、有機金属Al原料
と窒素化合物原料を用いる結晶成長方法の場合には、上
記問題は大なり小なり生起すると考えられる。
For example, Electron. Lett. , 2
000,36 (21), pp1776-1777, even when an intermediate layer made of GaAs is provided on an AlGaAs cladding layer in the same MOCVD film forming chamber,
It has been reported that when GaInNAs quantum well layers are continuously grown, the photoluminescence intensity is significantly degraded. In the above report, in order to improve the photoluminescence intensity, an AlGaAs cladding layer and a GaI
nNAs active layers are grown in different MOCVD growth chambers. Therefore, in the case of a crystal growth method using an organic metal Al raw material and a nitrogen compound raw material as in the MOCVD method, the above problem is considered to occur to a greater or lesser extent.

【0249】MBE法は超減圧(高真空中)で結晶成長
が行われるのに対し、MOCVD法では成膜室中におけ
る処理圧が通常数10Torrから大気圧程度と、MB
E法に比べて著しく高いため、気相分子の平均自由行程
が圧倒的に短く、供給された原料やキャリアガスがガス
ラインや反応室等で他と接触,反応するためと考えられ
る。すなわち、MOCVD法のように反応室やガスライ
ンの圧力が高い成長方法の場合には、Alを含んだ半導
体層成長後、窒素を含んだ活性層成長の開始前までの間
に、更に好ましくは非発光再結合防止層成長終了後まで
の間に、成膜室のうち、前記窒素化合物原料あるいは窒
素化合物原料中に含まれる不純物が触れる可能性のある
位置に残留したAl原料やAl反応物,Al化合物ある
いはAlを除去する工程を設けることにより、窒素を含
んだ活性層への酸素の取りこみを効果的に防止すること
ができる。
In the MBE method, crystal growth is performed under ultra-low pressure (in a high vacuum). On the other hand, in the MOCVD method, the processing pressure in the film formation chamber is usually from several tens Torr to about atmospheric pressure,
It is considered that the mean free path of gas phase molecules is much shorter than that of the E method, and the supplied raw material and carrier gas come into contact with and react with others in a gas line or a reaction chamber. That is, in the case of a growth method in which the pressure in the reaction chamber or the gas line is high, such as the MOCVD method, after the growth of the semiconductor layer containing Al and before the start of the growth of the active layer containing nitrogen, it is more preferable. By the end of the growth of the non-radiative recombination preventing layer, the Al raw material or the Al reactant remaining in the film forming chamber at a position where the nitrogen compound raw material or the impurities contained in the nitrogen compound raw material may touch. By providing the step of removing the Al compound or Al, the incorporation of oxygen into the active layer containing nitrogen can be effectively prevented.

【0250】たとえばAlを含んだ半導体層を成長後、
窒素を含む活性層を成長する前に、ガスラインや成長室
を真空引きすることも可能である。この場合には、真空
排気を、基板を加熱した状態で行うと効果が高い。
For example, after growing a semiconductor layer containing Al,
Before growing the active layer containing nitrogen, it is also possible to evacuate the gas line and the growth chamber. In this case, it is highly effective to perform vacuum evacuation while heating the substrate.

【0251】また、Alを含んだ半導体層を成長後、窒
素を含む活性層を成長する前に、残留Alを、エッチン
グガスを流して除去することも可能である。このような
Al系残留物と反応し除去することのできるガスの例と
しては、有機系化合物ガスが挙げられる。
It is also possible to remove the remaining Al by flowing an etching gas after growing the semiconductor layer containing Al and before growing the active layer containing nitrogen. Examples of the gas that can react with and remove such an Al-based residue include an organic-based compound gas.

【0252】例えば、上述のように窒素を含んだ活性層
成長時に有機系化合物ガスの一つであるDMHyガス
を、DMHyシリンダを用いて供給すると、Al系残留
物と反応することは明らかである。よってAlを含んだ
半導体層成長後、窒素を含んだ活性層成長の前までに有
機系化合物ガスシリンダを用いて有機系化合物ガスを供
給することで、反応室側壁,加熱帯,基板を保持する治
具等に残留しているAl系残留物と反応させれば、これ
らのAl系残留物を除去することが可能である。このよ
うな方法によっても、活性層への酸素の取り込みを抑制
することができる。特に窒素を含み活性層の窒素原料と
して用いられるガスと同じガスを用いる場合、特別なガ
スラインを追加する必要がない。この工程は、成長中断
して行っても良く、GaNAs,GaInNAs,Ga
InNP層など窒素を含む層を活性層とは別に、ダミー
層として結晶成長することにより、行っても良い。この
ように結晶成長工程において同時にAl除去工程を行う
と、成長中断を行う場合に比べて時間的ロスがなくな
り、半導体装置の製造スループットが向上する好ましい
効果が得られる。
For example, when a DMHy gas, which is one of the organic compound gases, is supplied using a DMHy cylinder during the growth of the active layer containing nitrogen as described above, it is apparent that the gas reacts with the Al-based residue. . Therefore, by supplying the organic compound gas using the organic compound gas cylinder after the growth of the semiconductor layer containing Al and before the growth of the active layer containing nitrogen, the reaction chamber side wall, the heating zone, and the substrate are held. These Al-based residues can be removed by reacting with Al-based residues remaining in a jig or the like. Such a method can also suppress the incorporation of oxygen into the active layer. In particular, when the same gas as that containing nitrogen and used as the nitrogen source for the active layer is used, it is not necessary to add a special gas line. This step may be performed with the growth interrupted, and may include GaNAs, GaInNAs, Ga
This may be performed by growing a layer containing nitrogen such as an InNP layer as a dummy layer separately from the active layer by crystal growth. When the Al removing step is performed at the same time in the crystal growing step as described above, there is no time loss as compared with the case where the growth is interrupted, and a favorable effect of improving the semiconductor device manufacturing throughput is obtained.

【0253】レーザダイオードの活性層にGaInAs
を用いた場合、従来は1.1μmがレーザ発振波長の上
限と考えられていたが、本発明によれば、600℃以下
の低温成長により高歪のGaInAs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、1.2μm
のレーザ発振波長を実現することが可能になった。この
ように、波長1.1〜1.7μmのレ−ザダイオ−ドは
従来適した材料がなかったが、活性層に高歪のGaIn
As,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1.1〜1.7μm帯の長波長領域にお
いて,高性能な面発光レーザを実現できるようになり、
光通信システムへの応用の可能性が開かれた。 [第3実施例]図35は先に説明した図1あるいは図1
0の長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子を含むレーザダ
イオードチップ32を、面方位(100)のn型GaA
sウエハ31上に形成した例を示す。
GaInAs is used for the active layer of the laser diode.
Conventionally, 1.1 μm was considered to be the upper limit of the laser oscillation wavelength. However, according to the present invention, a GaInAs quantum well active layer with high strain is grown thicker than before by low-temperature growth at 600 ° C. or lower. 1.2 μm
Laser wavelengths can be realized. As described above, a laser diode having a wavelength of 1.1 to 1.7 μm has not been conventionally suitable, but the active layer has a high strain GaIn.
By using As, GaInNAs, and GaAsSb, and by providing a non-radiative recombination preventing layer, a high-performance surface-emitting laser in a long wavelength region of 1.1 to 1.7 μm in a wavelength range in which stable oscillation has conventionally been difficult. Can be realized,
The possibility of application to optical communication systems has been opened. [Third Embodiment] FIG. 35 is the same as FIG. 1 or FIG.
The laser diode chip 32 including the long-wavelength surface-emitting laser diode element of 0 is n-type GaAs having a plane orientation of (100).
The example formed on the s wafer 31 is shown.

【0254】図35を参照するに、レーザダイオードチ
ップ32には,1〜n個のレーザダイオード素子が形成
されているが、その個数nおよび配列は、レーザダイオ
ードチップ32の用途に応じて決められる。
Referring to FIG. 35, 1 to n laser diode elements are formed on the laser diode chip 32, and the number n and the arrangement thereof are determined according to the use of the laser diode chip 32. .

【0255】図36は、レーザ発振波長が1.1μm帯
〜1.7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用い
た光送受信システムの一例を示す。図36中、先に説明
した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 36 shows an example of an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm. In FIG. 36, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0256】図36を参照するに、発光光源である面発
光レーザダイオードチップ32はA地点において、前記
レーザダイオードチップ32中の発光部32Aが光ファ
イバに結合するように設置されており、前記レーザダイ
オードチップ32の発光部32から出射した光信号は、
光ファイバ33中に注入され、図中太矢印で示した方向
に伝送される。前記光ファイバ33の終端部はB地点に
設置されており、前記B地点においては受光ユニットを
構成するフォトダイオード等の受光素子34が、その光
ディテクタ部34Aを前記光ファイバ33に光結合して
設けられており、光送受信システムが構成される。
Referring to FIG. 36, a surface emitting laser diode chip 32 as a light emitting light source is installed at a point A so that a light emitting portion 32A in the laser diode chip 32 is coupled to an optical fiber. The optical signal emitted from the light emitting section 32 of the diode chip 32 is
It is injected into the optical fiber 33 and transmitted in the direction indicated by the thick arrow in the figure. The terminal end of the optical fiber 33 is provided at a point B. At the point B, a light receiving element 34 such as a photodiode constituting a light receiving unit optically couples its optical detector 34A to the optical fiber 33. And an optical transmission / reception system is configured.

【0257】この例では、発光光源の設置場所Aと受光
ユニットの設置場所Bとは、前記光ファイバ33によっ
て直線で結ばれている。
In this example, the installation location A of the light emitting light source and the installation location B of the light receiving unit are linearly connected by the optical fiber 33.

【0258】図37は図36の構成を模式的に示す。FIG. 37 schematically shows the structure of FIG.

【0259】図37を参照するに、図中の黒丸A,Bは
それぞれ発光光源32と受光ユニット34の設置場所を
示し、黒太線は光ファイバ33を示す。
Referring to FIG. 37, black circles A and B in the figure indicate the installation locations of the light emitting light source 32 and the light receiving unit 34, respectively, and the thick black line indicates the optical fiber 33.

【0260】通常、このように発光光源32と受光ユニ
ット34とは伝送路である光ファイバ33で光学的に結
合され光送受信システムとして機能するが、本発明のレ
ーザ発振波長が1.1μm帯〜1.7μm帯の長波長面
発光レ−ザダイオ−ドを用いた光送受信システムにおい
ては、数10m〜数10kmにわたって伝送路が形成さ
れ、その間に障害物が全くないとは限らない。
Normally, the light emitting light source 32 and the light receiving unit 34 are optically coupled by the optical fiber 33 as a transmission line and function as an optical transmitting and receiving system. In an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode in the 1.7 μm band, a transmission path is formed over several tens of meters to several tens of kilometers, and there is not necessarily no obstacle between them.

【0261】例えば図38は障害物35A,35Bが前
記地点AとBとの間に存在し、発光光源の設置場所Aと
受光ユニットの設置場所Bが直線状の伝送路で33で接
続することができず、伝送路を直角に曲げた例を示して
いる。
For example, FIG. 38 shows that obstacles 35A and 35B are present between the points A and B, and the location A of the light-emitting light source and the location B of the light-receiving unit are connected by a straight transmission path 33. In this example, the transmission line is bent at a right angle.

【0262】図38の場合、伝送路が直角に曲がる部分
で光ファイバ33を直角に屈曲させると光ファイバ33
は破損してしまい、伝送路として機能しなくなる。すな
わち局所的に光ファイバ33に角度が形成されるような
曲げ方を行うとファイバ33が破損し、伝送路として機
能しなくなる。またこの部分に伝送路を曲げる反射部材
を設け、光ビームの進行方向を屈曲させることはできる
が、コスト高になる。
In the case of FIG. 38, when the optical fiber 33 is bent at a right angle at a portion where the transmission line is bent at a right angle, the optical fiber 33 is bent.
Will be damaged and will not function as a transmission path. In other words, if the optical fiber 33 is bent in such a manner that an angle is locally formed, the fiber 33 is damaged and does not function as a transmission path. In addition, a reflection member for bending the transmission path can be provided in this portion to bend the traveling direction of the light beam, but the cost increases.

【0263】本発明ではこのような点に鑑み,反射部材
を設けるようなことは行わず、また伝送路の機能を損ね
ないような伝送路の曲げ方を提案する。
In view of the above, the present invention proposes a method of bending a transmission line without providing a reflection member and not impairing the function of the transmission line.

【0264】図39は本発明の第3実施例を示す。ただ
し図39中、先に説明した部分には同一の参照符号を付
し、説明を省略する。
FIG. 39 shows a third embodiment of the present invention. 39. However, in FIG. 39, the same reference numerals are given to the previously described portions, and description thereof will be omitted.

【0265】図39を参照するに、図示の場合、A地点
とB地点との間に障害物35Cが存在し,発光光源の設
置場所Aと受光ユニットの設置場所Bが直線状の伝送路
でhは接続することができない。しかしながら、本発明
ではこの例に示すように、伝送路を構成する光ファイバ
33を、局所的な角度を付けずに曲げることにより、前
記発光光源32の設置場所Aと受光ユニット34の設置
場所Bとを接続している。このような構成により、伝送
路を構成する光ファイバ33は破損せず、また障害物3
5Cを回避することができ、良好な光送受信システムを
構築できる。
Referring to FIG. 39, in the case shown in the figure, an obstacle 35C exists between the point A and the point B, and the installation location A of the light emitting light source and the installation location B of the light receiving unit are linear transmission paths. h cannot be connected. However, in the present invention, as shown in this example, the optical fiber 33 constituting the transmission path is bent without giving a local angle, so that the light-emitting light source 32 and the light-receiving unit 34 are placed at the place A and B, respectively. And are connected. With such a configuration, the optical fiber 33 constituting the transmission path is not damaged, and the obstacle 3
5C can be avoided, and a good optical transmission / reception system can be constructed.

【0266】図40は本発明の他の例である。この場合
にも、前記地点AとBとの間に障害物35D,35Eが
存在し、発光光源32の設置場所Aと受光ユニット34
の設置場所Bとを伝送路で一直線につなぐことができな
い。
FIG. 40 shows another example of the present invention. Also in this case, obstacles 35D and 35E exist between the points A and B, and the installation location A of the light emitting light source 32 and the light receiving unit 34
Cannot be connected in a straight line with the installation location B of the transmission line.

【0267】しかしながら本発明ではこの例に示すよう
に、伝送路の光ファイバを、局所的な角度を付けずに曲
げて発光光源の設置場所Aと受光ユニットの設置場所B
を接続している。本発明では、その結果伝送路が連続的
に屈曲されており、階段状に角度形成されることはな
い。
However, according to the present invention, as shown in this example, the optical fiber of the transmission line is bent without forming a local angle, and the light-emitting light source installation location A and the light-receiving unit installation location B are bent.
Are connected. In the present invention, as a result, the transmission path is continuously bent, and is not formed in a stepwise angle.

【0268】なお上記説明は、レーザ発振波長が1.1
μm帯〜1.7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ド
を用いた光送受信システムが好適に適用される中長距離
通信を想定した説明であるが、本発明は光送受信システ
ムを装置内、あるいは建物内に、たとえば数cm〜数m
の長さで構築する場合でも、好適に適用できる。この場
合でも、伝送路の光ファイバを、局所的な角度を付けず
に屈曲することにより、反射部材を設けなくとも光ビー
ムの伝送方向を変化させることができる。その際、伝送
路の機能が損われるようなことはない。
In the above description, the laser oscillation wavelength is 1.1
The description is based on medium-to-long distance communication to which an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode using the μm band to 1.7 μm band is suitably applied. Or in a building, for example, several cm to several meters
, It can be suitably applied. Even in this case, by bending the optical fiber of the transmission path without forming a local angle, the transmission direction of the light beam can be changed without providing a reflecting member. At this time, the function of the transmission path is not impaired.

【0269】またこのように連続的に伝送路を曲げる場
合においても,その曲げられる曲率に全く条件がないわ
けではない。本発明の発明者は、この点について鋭意検
討を行った結果,図39や図40に示した伝送路は、直
径20cm以上の円の一部をなすような曲率の伝送路に
しておかないと破損するおそれがあり、また良好にレー
ザ光を伝送できないことを見出した。言い換えると、こ
のような光送受信システムを構築する場合には、その伝
送路は直径20cm以上の円の一部をなすような曲率の
伝送路にしておけば、方向を変えるための反射部材など
を特別に設けなくても、図40に示すたように障害物を
避けながら伝送路を配置することができ、低コストで確
実に機能する良好な光送受信システムを構築できる。 [第4実施例]次に本発明の第4実施例について説明す
る。
In the case where the transmission line is continuously bent as described above, the bending curvature is not completely free from any condition. The inventor of the present invention has made intensive studies on this point, and as a result, the transmission path shown in FIGS. 39 and 40 must be a transmission path having a curvature that forms a part of a circle having a diameter of 20 cm or more. It has been found that the laser light may be damaged and that the laser light cannot be transmitted satisfactorily. In other words, when constructing such an optical transmission / reception system, if the transmission path is a transmission path having a curvature that forms a part of a circle having a diameter of 20 cm or more, a reflection member or the like for changing the direction is used. Even without special provision, transmission lines can be arranged while avoiding obstacles as shown in FIG. 40, and a good optical transmission / reception system that functions reliably at low cost can be constructed. [Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0270】図41は、レーザ発振波長が1.1〜1.
7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた光送
受信システムの他の例を示す。ただし図41中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
FIG. 41 shows that the laser oscillation wavelength ranges from 1.1 to 1.0.
Another example of an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode of the 7 μm band is shown. However, in FIG. 41, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0271】図41を参照するに、この例ではレーザ素
子発光部32Aは光ファイバF1に光結合され、レーザ
素子発光部32Aから出射するレーザビームは図中太矢
印で示した送信方向に伝送される。前記光ファイバF1
中を伝送されたレーザビームは、その後反射部材Rで9
0°方向を曲げられ、光ファイバF2に入射する。前記
光ファイバF2は終端部がフォトダイオード等の受光素
子34の光ディテクタ部34Aに光結合しており、光送
受信システムが構成される。
Referring to FIG. 41, in this example, laser element light emitting section 32A is optically coupled to optical fiber F1, and the laser beam emitted from laser element light emitting section 32A is transmitted in the transmission direction indicated by the thick arrow in the figure. You. The optical fiber F1
The laser beam transmitted through the inside is then reflected by the reflecting member R 9.
The beam is bent at 0 ° and enters the optical fiber F2. The end of the optical fiber F2 is optically coupled to the optical detector 34A of the light receiving element 34 such as a photodiode, so that an optical transmitting and receiving system is configured.

【0272】なおこの例は本発明の光送受信システムの
特徴を説明するためのものであり、レーザ素子発光部3
2Aも1個しか示していないが、本発明に好適に適用さ
れる長波長面発光レ−ザダイオ−ドの特徴を活かし、複
数個のレーザ素子32Aを1個のチップ32上に形成
し、またそれに光結合される光ファイバF1および受光
素子34も複数個用いたマルチレーザアレイ方式の大容
量の光送受信が可能なシステムとすることもできる。
This example is for explaining the features of the optical transmission / reception system of the present invention.
Although only one 2A is shown, a plurality of laser elements 32A are formed on one chip 32 by utilizing the features of the long-wavelength surface emitting laser diode suitably applied to the present invention. A multi-laser array type system capable of transmitting and receiving large-capacity light can also be provided using a plurality of optical fibers F1 and a plurality of light receiving elements 34 optically coupled thereto.

【0273】図42は、図41の光送受信システムを構
内に配置した構成を示す。図42の例では、図41の光
送受信システムを、建物の壁内部に配置している。図4
2中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
FIG. 42 shows a configuration in which the optical transmission / reception system of FIG. 41 is arranged in a premises. In the example of FIG. 42, the optical transmission / reception system of FIG. 41 is arranged inside a wall of a building. FIG.
In FIG. 2, the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0274】図42を参照するに、建物内には壁41で
画成された部屋42が形成されており、前記壁41内部
の空間41Aには、A地点において発光光源であるレー
ザ発振波長が1.1〜1.7μm帯域の長波長面発光レ
−ザダイオ−ドチップ32が配置され、B地点において
受光ユニット34を構成するフォトダイオードが設置さ
れている。また前記空間41A内には、A地点とB地点
の間で伝送路の方向変換を行う反射部材Rが設けられて
いる。なお、図42は部屋の平面図を示しており、説明
のために光送受信システムを大きく描いている。このた
め、部屋あるいは壁と光送受信システムの縮尺は一致し
ていない。
Referring to FIG. 42, a room 42 defined by a wall 41 is formed in a building. In a space 41A inside the wall 41, a laser oscillation wavelength which is a light emitting light source at a point A is provided. A long-wavelength surface emitting laser diode chip 32 having a band of 1.1 to 1.7 μm is disposed, and a photodiode constituting a light receiving unit 34 is disposed at a point B. In the space 41A, a reflection member R for changing the direction of the transmission path between the point A and the point B is provided. FIG. 42 shows a plan view of a room, and illustrates an optical transmission / reception system in a large scale for explanation. For this reason, the scales of the room or the wall and the optical transmission / reception system do not match.

【0275】さらに、A,B両地点のそれぞれの光送受
信ユニット32および34には、図示しないが、他の接
続機器あるいはコネクター等が存在する。これらは壁4
1の内部空間41Aにあってもよいし、そこから端子な
どが部屋42の中に引き出されていてもよい。
Further, although not shown, each of the optical transmission / reception units 32 and 34 at both the points A and B has other connection devices or connectors. These are walls 4
1 may be in the internal space 41 </ b> A, from which terminals and the like may be drawn into the room 42.

【0276】図43は、従来の光送受信システムを構内
に配置した場合の平面図を示す。ただし図43中、先に
説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
FIG. 43 is a plan view showing a case where a conventional optical transmitting / receiving system is arranged in a premises. 43. However, in FIG. 43, the same reference numerals are given to the previously described portions, and description thereof will be omitted.

【0277】図43を参照するに、レーザ素子32とフ
ォトダイオード34とは光ファイバF12によって一直
線で結ばれており、部屋42の内部を横切って光ファイ
バF12が配置される。このような光ファイバF12は
部屋42を横切るように配置されるので、部屋の床,床
下あるいは天井に配置される。
Referring to FIG. 43, the laser element 32 and the photodiode 34 are connected in a straight line by an optical fiber F12, and the optical fiber F12 is disposed across the inside of the room 42. Since such an optical fiber F12 is arranged so as to cross the room 42, it is arranged on the floor, under the floor, or on the ceiling of the room.

【0278】図44も従来の光送受信システムを構内に
配置した場合の例を示す。ただし図44中、先に説明し
た部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 44 also shows an example in which a conventional optical transmission / reception system is arranged in a premises. 44. However, in FIG. 44, the same reference numerals are given to the previously described portions, and description thereof will be omitted.

【0279】図44を参照するに、この場合にもレーザ
素子32とフォトダイオード34は光ファイバF12に
よって結ばれているが、この例では光ファイバの可撓性
を利用し、光ファイバF12を曲線的に配置している。
Referring to FIG. 44, also in this case, the laser element 32 and the photodiode 34 are connected by the optical fiber F12. In this example, the optical fiber F12 is curved by utilizing the flexibility of the optical fiber. Are arranged in a way.

【0280】しかしながら、光ファイバの可撓性を利用
しても大きな曲率で伝送路の方向を変えることができる
のみで、やはり光ファイバF12は部屋42を横切るよ
うに配置されざるを得ず、このため部屋42の床上,床
下あるいは天井に配置される。
However, even if the flexibility of the optical fiber is utilized, only the direction of the transmission path can be changed with a large curvature, and the optical fiber F12 must also be arranged so as to cross the room 42. Therefore, it is arranged on the floor of the room 42, under the floor, or on the ceiling.

【0281】これら図43,図44に示した従来の配置
法では,光ファイバは部屋を横切るように配置されるの
で,部屋の床,床下あるいは天井の光ファイバは大変煩
雑かつ無秩序に配置され、これが複数本配置されるよう
になると互いに入り組み、絡み合い、その後のメンテナ
ンスなどが難しくなるという問題がある。特に床に配置
した場合などは、歩行者が足を引っかけたりして大変危
険である。
In the conventional arrangements shown in FIGS. 43 and 44, the optical fibers are arranged so as to cross the room, so that the optical fibers on the floor, under the floor or in the ceiling of the room are arranged very complicatedly and randomly. When a plurality of these are arranged, there is a problem that they are entangled with each other, become entangled, and subsequent maintenance becomes difficult. In particular, when it is placed on the floor, it is very dangerous that pedestrians can catch their feet.

【0282】これに対し、図42に示したような本発明
の構成では、反射部材によって伝送路の方向を90°曲
げられるため、このような光送受信システムを構築する
際に建物の壁41や柱等に沿って、光ファイバ伝送路を
秩序だって配置できる。このため仮に壁41の内部では
なく目に見えるところに配置しても、見た目にも美しく
配置される。また複数本配置しても互いに入り組み、絡
み合うというようなことがなく、その後のメンテナンス
などが容易に行うことができる。
On the other hand, in the configuration of the present invention as shown in FIG. 42, the direction of the transmission path can be bent by 90 ° by the reflection member. An optical fiber transmission line can be arranged in an order along a pillar or the like. For this reason, even if it arrange | positions in the place which is visible rather than the inside of the wall 41, it arrange | positions also visually beautifully. Further, even if a plurality of wires are arranged, they do not become entangled with each other and entangled with each other, so that subsequent maintenance or the like can be easily performed.

【0283】本実施例では、このような構内光送受信シ
ステムを構築するにあたり、伝送路の方向変換のための
反射部材Rを設けるようにしたので、建物の形状に合せ
て効率よく伝送路を配置でき、不要な伝送路が目に触れ
るところに露出したり、建物の天井,床下あるいは壁内
部において、伝送路が必要以上に面積を占有したりする
ことがなく、建物設計が効果的にできるようになり、美
的設計への自由度が増加する。
In this embodiment, when such a private optical transmission / reception system is constructed, the reflection member R for changing the direction of the transmission line is provided, so that the transmission line is efficiently arranged according to the shape of the building. It is possible to effectively design buildings without unnecessary transmission lines being exposed where they can be seen, and without excessively occupying areas on the ceiling, under the floor, or inside the walls of the building. And the degree of freedom for aesthetic design increases.

【0284】なお反射部材Rによって伝送路の方向を曲
げる場合、必ずしも90°に限定されるものではない。
しかしながら、通常建物が設計/施工される場合、特別
なデザイン上の要求がない限り、その柱,壁,床,天井
は、直線を90°で交差させた平面を基調に設計・施工
されることが多く、光ファイバ伝送路F1,F2を柱,
壁,床,天井等にそって配置する際に、その方向が,9
0°ずつ変わるようにするほうが、効率的かつ見た目の
美しさからいってもより好ましい。
When the direction of the transmission path is bent by the reflection member R, the angle is not necessarily limited to 90 °.
However, when a building is usually designed / constructed, its columns, walls, floors and ceilings should be designed and constructed based on a plane that intersects a straight line at 90 °, unless there is a special design requirement. The optical fiber transmission lines F1 and F2 are pillars,
When placing along a wall, floor, ceiling, etc., the direction
It is more preferable to change the angle by 0 ° in terms of efficiency and aesthetic appearance.

【0285】またこのように伝送路の方向を90°変換
するようにすると、このような光送受信システムを構築
する際に不要な伝送路が目に触れるところに露出した
り、建物の天井,床下あるいは壁内部に必要以上に伝送
路が面積を占有したりすることがなく、建物設計が効果
的にできるようになるとともに美的設計への自由度も増
加する。
If the direction of the transmission line is changed by 90 ° in this manner, unnecessary transmission lines may be exposed to the eyes when constructing such an optical transmission / reception system, or the ceiling and floor of a building may be exposed. Alternatively, the transmission line does not occupy the area inside the wall more than necessary, so that the building can be effectively designed and the degree of freedom in aesthetic design increases.

【0286】図45は、本実施例の光送受信システムの
他の例を示す。この例では、レーザ素子32の発光部3
2Aから出た光信号は空間伝送され、図の矢印方向に直
進し,フォトダイオード等の受光素子34の光ディテク
タ部34Aで受信される。
FIG. 45 shows another example of the optical transmitting / receiving system of this embodiment. In this example, the light emitting unit 3 of the laser element 32
The optical signal emitted from 2A is transmitted spatially, travels straight in the direction of the arrow in the figure, and is received by the optical detector 34A of the light receiving element 34 such as a photodiode.

【0287】好適に利用できるレーザ素子としては、先
の実施例で説明したように半導体分布ブラッグ反射鏡1
2,18の構成を改良し、また非発光再結合防止層を設
けた構成の、従来実現し得なかったレーザ発振波長が
1.1〜1.7μm帯の面発光レ−ザダイオ−ドが、信
頼性、低エネルギでの駆動、製造費用の低下の面から、
好ましい。
As the laser element that can be suitably used, as described in the previous embodiment, the semiconductor distributed Bragg reflector 1
A surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength in the 1.1 to 1.7 μm band, which has not been realized conventionally, is obtained by improving the configurations of Nos. 2 and 18 and providing a non-radiative recombination preventing layer. In terms of reliability, low-energy driving, and lower manufacturing costs,
preferable.

【0288】以下の実施例の説明は、レーザ素子が1個
の例で説明するが,本発明のような1.1〜1.7μm
帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドは単一のチップ上に
簡単かつ安価に多数形成できるので、マルチレーザアレ
イ方式が簡単に実現でき、大容量の情報通信が実現す
る。
In the following description of the embodiment, an example in which one laser element is used will be described.
Since a large number of long-wavelength surface emitting laser diodes in the band can be formed easily and inexpensively on a single chip, a multi-laser array system can be easily realized, and a large amount of information communication can be realized.

【0289】図46は、本実施例の光送受信システムの
他の例である。ただし図46中、先に説明した部分には
同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 46 shows another example of the optical transmission / reception system of this embodiment. 46. However, in FIG. 46, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0290】図46を参照するに、レーザ素子32の発
光部32Aから出た光信号は空間伝送され、図の矢印方
向に直進するが、途中、例えば反射部材Rによって進行
方向が曲げられ、フォトダイオード等の受光素子34の
光ディテクタ部34Aで受信される。 [第5実施例]従来、エレクトロニクス機器内部では、
信号伝送を導線ケーブルを用いた電気信号で行ってい
る。したがって各種エレクトロニクス機器では、機器内
部に無数の導線ケーブルが接続されているが、その導線
ケーブルの配置・処理は煩雑であり、設計段階あるいは
工場の組み立て段階で問題となっていた。
Referring to FIG. 46, the optical signal emitted from the light emitting portion 32A of the laser element 32 is spatially transmitted and goes straight in the direction of the arrow in the figure. The light is received by the light detector 34A of the light receiving element 34 such as a diode. Fifth Embodiment Conventionally, in an electronic device,
Signal transmission is performed by electric signals using a conductor cable. Therefore, in various electronic devices, an infinite number of conductor cables are connected inside the devices, but the arrangement and processing of the conductor cables are complicated, which has been a problem at the design stage or the assembly stage of a factory.

【0291】そこで本発明では,このような導線ケーブ
ルによる信号のやり取りではなく、図45あるいは図4
6のような光送受信システムによって電気信号を光信号
に変換し、変換された光信号に空間伝送をさせ、導線ケ
ーブルを省略、あるいは減少させ、機器内部の導線ケー
ブルをできるだけ少なくして,内部配線を簡素化する。
このようにエレクトロニクス機器の内部配線を簡素化す
ることにより、導線ケーブルのレイアウト処理の煩雑さ
をなくし、機器内部の各部品/ユニット等のレイアウト
の自由度を増すことができると考えられる。
Therefore, according to the present invention, signals are not exchanged by using such a conductor cable, but by using FIG.
6, the electrical signal is converted to an optical signal by an optical transmission / reception system, and the converted optical signal is transmitted spatially, and the number of conductor cables is omitted or reduced. To simplify.
By simplifying the internal wiring of the electronic device in this way, it is considered that the complexity of the layout process of the conductor cable can be eliminated and the degree of freedom in the layout of each component / unit inside the device can be increased.

【0292】このような本発明の光送受信システムが組
み込まれるエレクトロニクス機器としては、例えば複写
機やレーザプリンターのような電子写真原理を用いた記
録装置、あるいはインクジェット記録装置や銀塩写真プ
ロセスの記録装置等があげられる。本発明は、これら以
外にコンピュータ,ビデオ機器,テレビ受像機等にも使
用できる。
Examples of the electronic equipment into which the optical transmission / reception system of the present invention is incorporated include a recording apparatus using the electrophotographic principle, such as a copying machine and a laser printer, an ink jet recording apparatus, and a recording apparatus for a silver halide photographic process. And the like. The present invention can also be used for computers, video equipment, television receivers, and the like in addition to the above.

【0293】図47は、本発明が好適に適用される電子
写真複写機541を示す図、図48は図47を拡大し、
内部構造を概略的に示した図である。ただし図中、先に
説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付
し、説明を省略する。
FIG. 47 is a view showing an electrophotographic copying machine 541 to which the present invention is suitably applied. FIG. 48 is an enlarged view of FIG.
It is the figure which showed the internal structure schematically. However, in the figure, parts corresponding to the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0294】図47および48を参照するに、電子複写
機541はシートフィードカセット542とシート回収
トレイ543とを有し、さらにカバー547aで塞がれ
た本体筐体内に、シート供給機構548と感光ドラム5
46を含む像形成機構549とが収められているさらに
前記筐体547中には、電子回路を担持した回路基板5
50が保持されている。
Referring to FIGS. 47 and 48, the electronic copying machine 541 has a sheet feed cassette 542 and a sheet collection tray 543, and further includes a sheet supply mechanism 548 and a photosensitive member in a main body housing closed by a cover 547a. Drum 5
Further, a circuit board 5 carrying an electronic circuit is provided in the housing 547 in which an image forming mechanism 549 including
50 are held.

【0295】図47,48の電子写真複写機541で
は、前記筐体547中、地点Aに先に説明したレーザダ
イオード32が、また地点Bに先に説明したフォトダイ
オード34が設けられており、前記レーザダイオード3
2とフォトダイオード34とは、先に図41で説明し
た、光ファイバF1とミラーRと光ファイバF2とを使
う構成により、光学的に結合されている。
In the electrophotographic copying machine 541 shown in FIGS. 47 and 48, the laser diode 32 described above is provided at the point A and the photodiode 34 described above is provided at the point B in the housing 547. The laser diode 3
2 and the photodiode 34 are optically coupled by the configuration using the optical fiber F1, the mirror R, and the optical fiber F2 described above with reference to FIG.

【0296】図49は本発明が好適に適用される他の例
として、インクジェット記録装置551を示す。図50
は、図49を拡大した図であり、概略的な内部構造を示
している。
FIG. 49 shows an ink jet recording apparatus 551 as another example to which the present invention is suitably applied. FIG.
49 is an enlarged view of FIG. 49, showing a schematic internal structure.

【0297】図49,50を参照するに、前記インクジ
ェット記録装置551は下部筐体554bと上部筐体5
54aとよりなる筐体554を有し、前記上部筐体55
4a中には給紙機構555とインクジェット記録ヘッド
556とが設けられている。
Referring to FIGS. 49 and 50, the ink jet recording apparatus 551 has a lower housing 554b and an upper housing 5
54a, and the upper housing 55
A paper feed mechanism 555 and an ink jet recording head 556 are provided in 4a.

【0298】図50を参照するに、インクジェット記録
ヘッド556はキャリッジ556A上に左右に移動可能
に設けられており、記録部557において、プラテンロ
ーラ558上に保持された記録シート上に像形成を行
う。
Referring to FIG. 50, an ink jet recording head 556 is provided on a carriage 556A so as to be movable left and right, and forms an image on a recording sheet held on a platen roller 558 in a recording section 557. .

【0299】前記下部筐体554b中には電子回路を保
持する回路基板559が設けられており、前記回路基板
559においては、A地点とB地点との間に先の実施例
と同様な光ファイバF12が設けられ、前記光ファイバ
F12はA地点に設けられたレーザダイオードチップよ
りなる光源32が形成した光信号を、B地点に設けられ
たフォトダイオードよりなる受光素子34に伝送する。
A circuit board 559 for holding an electronic circuit is provided in the lower housing 554b. In the circuit board 559, an optical fiber similar to that of the previous embodiment is provided between point A and point B. An optical fiber F12 is provided, and the optical fiber F12 transmits an optical signal formed by a light source 32 formed of a laser diode chip provided at point A to a light receiving element 34 formed of a photodiode provided at point B.

【0300】このように本発明では,各種エレクトロニ
クス機器の内部に導線ケーブルを撤去し、あるいはその
数を減少させ、光送受信システムによって機器内部の信
号のやり取りを行う。適用されるエレクトロニクス機器
として、図47〜図50では電子写真複写機およびイン
クジェット記録装置の例を示したが、本発明はこれらに
限定されるものではない。 [第6実施例]電子写真原理を用いた記録装置やインク
ジェット記録装置、あるいは銀塩写真プロセスの記録装
置等では、これらの装置特有の性質として、機器内部で
トナーや液体のインクあるいは液体の現像液が微粒子と
なって浮遊したり、あるいは紙粉と共に浮遊したり、あ
るいはミスト状になって浮遊する問題があり、このため
機器内部は本発明の光送受信システムにとってあまり好
ましい環境とはいえない。
As described above, in the present invention, the conductor cables are removed or the number thereof is reduced inside various electronic devices, and the signals inside the devices are exchanged by the optical transmission / reception system. 47 to 50 show examples of an electrophotographic copying machine and an ink jet recording apparatus as applied electronic devices, but the present invention is not limited to these. [Sixth Embodiment] In a recording apparatus using an electrophotographic principle, an ink jet recording apparatus, a recording apparatus for a silver halide photographic process, and the like, a characteristic property of these apparatuses is that toner or liquid ink or liquid development is performed inside the apparatus. There is a problem that the liquid floats as fine particles, floats together with paper powder, or floats in a mist state. Therefore, the inside of the device is not a very favorable environment for the optical transmitting and receiving system of the present invention.

【0301】このようなことを考慮して本発明の第6実
施例では、図51に示したように,レーザ発光光源32
および受光ユニットの34においてレーザダイオードチ
ップ32およびフォトダイオード34をそれぞれカバー
するカバー部材32Bおよび34Bを設ける。これらの
カバー部材32Bおよび34Bは、例えばガラスのよう
に透明な部材によって形成される。ただし図中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
In consideration of the above, in the sixth embodiment of the present invention, as shown in FIG.
And cover members 32B and 34B for covering the laser diode chip 32 and the photodiode 34 in the light receiving unit 34, respectively. These cover members 32B and 34B are formed of a transparent member such as glass, for example. However, in the figure, the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0302】前記カバー部材32Bおよび34Bとして
は、ガラス以外にも、内部の歪を取り除いた高精度のプ
ラスチック部材を使うことも可能である。このようなカ
バー部材は、高度な技術によって製作される本発明のレ
ーザ素子や受光素子を物理的および化学的に保護する役
割を果たす。
As the cover members 32B and 34B, other than glass, a high-precision plastic member from which internal distortion has been removed can be used. Such a cover member plays a role of physically and chemically protecting the laser element and the light receiving element of the present invention manufactured by a high technology.

【0303】さらにトナー,インクあるいは紙粉等の異
物が本発明のレーザダイオードチップに付着して光送受
信システムの機能を損ねる、例えば光が遮光されて機能
しなくなるようなことがあってはならないので、これら
のカバー部材は着脱可能とされるのが好ましい。このよ
うに構成することにより、異物が付着した場合にいつで
もすぐに取り外し、清浄化することができる。なお図5
1では反射部材Rにカバーを設けていないが、必要に応
じて反射部材Rにもカバーを設けることができる。
Further, foreign matters such as toner, ink or paper powder should not adhere to the laser diode chip of the present invention and impair the function of the optical transmission / reception system. Preferably, these cover members are detachable. With this configuration, when foreign matter adheres, it can be immediately removed and cleaned at any time. FIG. 5
In No. 1, the cover is not provided on the reflection member R, but a cover can be provided on the reflection member R if necessary.

【0304】以上のような点を考えるとこのようなカバ
ーを設ける必然性があるのは、コンピュータやビデオ機
器,テレビ受像機等のような、汚染の機会の少ないもの
よりも、トナーや紙を利用することに起因してトナー粉
や紙粉が舞ったりする機器や、内部で液体を使用したり
するである機器と考えられ、本実施例のカバー部材32
B,34Bは、そのような機器にはおいて特に効果的で
ある。 [第7実施例]図52は、レーザ発振波長が1.1〜
1.7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた
光送受信システムの他の例を示す。ただし図52中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
In view of the above points, it is necessary to provide such a cover because the use of toner or paper is less than that of a computer, a video device, a television receiver, or the like, which has less chance of contamination. The device is considered to be a device in which toner powder or paper powder flies due to this, or a device in which liquid is used inside.
B, 34B are particularly effective in such devices. Seventh Embodiment FIG. 52 shows that the laser oscillation wavelength is 1.1 to
Another example of an optical transmission / reception system using a long-wavelength surface emitting laser diode in the 1.7 μm band is shown. However, in FIG. 52, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0305】図52を参照するに、本実施例は図36の
構成において、光伝送路に沿って複数(この例では3
本)の光ファイバを縦続接続し、より長距離の通信を可
能とした例である。
Referring to FIG. 52, in the present embodiment, in the configuration of FIG. 36, a plurality (3 in this example)
This is an example in which optical fibers are connected in cascade to enable communication over a longer distance.

【0306】従来より0.85μm帯の波長でも光通信
システムが検討されていたが、光ファイバの伝送ロスが
大きく、実用的ではなかった。一方、光ファイバ中の伝
送ロスが小さい実用的な長波長帯においては安定した面
発光レーザ素子を構成するのが困難であった。
Conventionally, an optical communication system has been studied even with a wavelength in the 0.85 μm band, but the transmission loss of the optical fiber is large and it is not practical. On the other hand, it has been difficult to construct a stable surface emitting laser element in a practical long wavelength band where transmission loss in an optical fiber is small.

【0307】これに対し、本発明では前述のように半導
体分布ブラッグ反射鏡12あるいは18を改良し、また
非発光再結合防止層13,17を設けるような構成によ
り、1.1〜1.7μm帯の波長域で発振する面発光レ
−ザダイオ−ドを構成できるようになり、実用的な長波
長帯光通信システムが可能となった。
On the other hand, according to the present invention, as described above, the semiconductor distributed Bragg reflector 12 or 18 is improved, and the non-radiative recombination preventing layers 13 and 17 are provided so as to obtain a 1.1 to 1.7 μm. A surface emitting laser diode that oscillates in the band wavelength range can be constructed, and a practical long wavelength band optical communication system has become possible.

【0308】図示の例では、上記のような長波長面発光
レーザダイオードチップ32のレーザ素子発光部32A
から出たレーザビームを受光し、それを伝送する第1の
光ファイバFG1と、この第1の光ファイバFG1から
出たレーザビームを受光しそれを伝送する第2の光ファ
イバFG2と、この第2の光ファイバFG2から出たレ
ーザビームを受光しそれを伝送する第3の光ファイバF
G3とが、光信号伝送路に沿って配置されており、第3
の光ファイバFG3には、出射したレーザビームを受光
するための光ディテクタ部34Aを有するフォトダイオ
ードチップ34が結合されている。
In the example shown in the figure, the laser element light emitting portion 32A of the long wavelength surface emitting laser diode chip 32 as described above is used.
A first optical fiber FG1 for receiving the laser beam emitted from the first optical fiber FG1 and transmitting the same; a second optical fiber FG2 for receiving the laser beam emitted from the first optical fiber FG1 and transmitting the same; A third optical fiber F for receiving the laser beam emitted from the second optical fiber FG2 and transmitting the laser beam.
G3 is disposed along the optical signal transmission path, and the third
A photodiode chip 34 having an optical detector 34A for receiving the emitted laser beam is coupled to the optical fiber FG3.

【0309】前記レ−ザダイオ−ドチップ32と前記第
1の光ファイバFG1との間には、レーザダイオードと
光ファイバとを接続する光接続モジュールMG1が設け
られており、両者を光結合している。また同様に各光フ
ァイバ間、光ファイバとフォトダイオードチップ間にも
同様に、光接続モジュールMG2,MG3およびMG4
が設けられ、光結合を実現している。
An optical connection module MG1 for connecting a laser diode and an optical fiber is provided between the laser diode chip 32 and the first optical fiber FG1, and optically couples both. . Similarly, the optical connection modules MG2, MG3 and MG4 are also provided between each optical fiber and between the optical fiber and the photodiode chip.
Are provided to realize optical coupling.

【0310】図53は,上記図52のシステムに対応す
る伝送系FGAに並べて、前記図52のシステムを反転
させた伝送系FGBを設けた構成を有する双方向光送受
信システムを示す。図53中、先に説明した部分に対応
する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 53 shows a bidirectional optical transmission / reception system having a configuration in which a transmission system FGB obtained by inverting the system of FIG. 52 is arranged in a transmission system FGA corresponding to the system of FIG. In FIG. 53, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0311】図53を参照するに、前記伝送系FGB
は、向かって右から順に,面発光レーザダイオードチッ
プ32のレーザ素子発光部32Aから出射したレーザビ
ームを伝送する伝送路として作用する第3の光ファイバ
FR3と,前記第3の光ファイバFR3から出射したレ
ーザビームを伝送する伝送路として作用する第2の光フ
ァイバFR2と,前記第2の光ファイバFR2から出射
したレーザビームを伝送する伝送路として作用する第1
の光ファイバFR1とを含み、前記第1の光ファイバF
R1には、フォトダイオードチップ34の光ディテクタ
部34Aが光結合されている。
Referring to FIG. 53, the transmission system FGB
Are, in order from the right, a third optical fiber FR3 acting as a transmission path for transmitting a laser beam emitted from the laser element light emitting portion 32A of the surface emitting laser diode chip 32, and an emission from the third optical fiber FR3. A second optical fiber FR2 acting as a transmission path for transmitting the laser beam, and a first optical fiber FR2 acting as a transmission path for transmitting the laser beam emitted from the second optical fiber FR2.
And the first optical fiber F1.
The light detector 34A of the photodiode chip 34 is optically coupled to R1.

【0312】前記伝送系FGBにおいては、レーザダイ
オードチップ32と第3の光ファイバFR3との間に接
続モジュールMR4が設けられ、前記接続モジュールM
R4は両者を光結合させている。また同様に光ファイバ
FR3とFR2との間、および光ファイバFR2とFR
1との間、さらに光ファイバFR1とフォトダイオード
チップ34との間にも同様に、接続モジュールMR3,
MR2および接続モジュールMR1が光結合のために設
けられている。
[0312] In the transmission system FGB, a connection module MR4 is provided between the laser diode chip 32 and the third optical fiber FR3.
R4 optically couples both. Similarly, between the optical fibers FR3 and FR2, and between the optical fibers FR2 and FR2.
1 and between the optical fiber FR1 and the photodiode chip 34 in the same manner.
MR2 and a connection module MR1 are provided for optical coupling.

【0313】図54は、図52の光送受信システムを複
数個(n個)並列して構成した光通信システムの例を示
す。
FIG. 54 shows an example of an optical communication system in which a plurality (n) of the optical transmission / reception systems of FIG. 52 are arranged in parallel.

【0314】図54を参照するに、レーザダイオードチ
ップ32上には複数のレーザ発光部32Aが設けられて
おり、前記複数の発光部32Aの各々に対応した多数の
光ファイバにより、第1,第2および第3の光ファイバ
群MFG1,MFG2およびMFG3が構成される。ま
た、前記複数のレーザ発光部32Aに対応して、フォト
ダイオードチップ34も複数の光ディテクタ部34Aを
有する。
Referring to FIG. 54, a plurality of laser light emitting portions 32A are provided on the laser diode chip 32, and the first and the second light emitting portions are provided by a plurality of optical fibers corresponding to each of the plurality of light emitting portions 32A. Second and third optical fiber groups MFG1, MFG2, and MFG3 are configured. Further, the photodiode chip 34 also has a plurality of photodetector sections 34A corresponding to the plurality of laser light emitting sections 32A.

【0315】本発明では面発光レ−ザダイオ−ドチップ
を使うため、単一のレ−ザダイオ−ドチップ32に複数
個のレーザ発光部32Aを設けるのは容易である。この
ようにレーザダイオードチップ32上に複数のレーザ発
光部32Aを設けることにより、簡単に大容量通信シス
テムを実現することができる。
Since a surface emitting laser diode chip is used in the present invention, it is easy to provide a single laser diode chip 32 with a plurality of laser light emitting portions 32A. By providing the plurality of laser light emitting units 32A on the laser diode chip 32, a large-capacity communication system can be easily realized.

【0316】なお図示しないが,図54の光送受信シス
テムを、図53の双方向光送受信システムの構成に従っ
て変形し、複数本の光ファイバを並列に用いた双方向の
大容量光送受信システムを構築することもできる。 [第8実施例]次に本発明の他の特徴について説明す
る。
Although not shown, the optical transmission / reception system of FIG. 54 is modified according to the configuration of the bidirectional optical transmission / reception system of FIG. 53 to construct a bidirectional large-capacity optical transmission / reception system using a plurality of optical fibers in parallel. You can also. [Eighth Embodiment] Next, another feature of the present invention will be described.

【0317】図55は、図54の左側部において面発光
レ−ザダイオ−ドチップ32と第1の光ファイバ群MF
G1とを光結合させるのに使われている光接続モジュー
ルMG1の構成を示す。ただし、前記光接続モジュール
MG1は概念的に長方形点線で示す。以下では、前記光
接続モジュールのより具体的構成を、図56〜59を参
照しながら説明する。図中、先に説明した部分には同一
の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 55 shows the surface emitting laser diode chip 32 and the first optical fiber group MF in the left part of FIG.
The configuration of an optical connection module MG1 used for optically coupling G1 is shown. However, the optical connection module MG1 is conceptually shown by a rectangular dotted line. Hereinafter, a more specific configuration of the optical connection module will be described with reference to FIGS. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description is omitted.

【0318】図56および図57は、それぞれ前記面発
光レ−ザダイオ−ドチップ32と光ファイバ群MFG1
とを光結合する前の状態および後の状態を示す。
FIGS. 56 and 57 show the surface emitting laser diode chip 32 and the optical fiber group MFG1 respectively.
The state before and after optical coupling are shown.

【0319】図56を参照するに、図55で概念的長方
形点線部分で示した光接続モジュールMG1は、具体的
にはレーザチップホルダ61と、前記光ファイバ群FG
1を構成する各々の光ファイバfg1を保持するファイ
バホルダ62とよりなり、ファイバホルダ62をチップ
ホルダ61中に、図57に矢印で示すように挿入するこ
とにより、各々のレーザ素子発光部32Aが、対応する
と光ファイバfg1の端面に相対するように配置され、
所望の光結合が達成される。
Referring to FIG. 56, the optical connection module MG1 shown by the conceptual rectangular dotted line portion in FIG. 55 is, specifically, a laser chip holder 61 and the optical fiber group FG.
1 is inserted into the chip holder 61 as shown by an arrow in FIG. 57 so that each laser element light emitting portion 32A is Corresponding to the end face of the optical fiber fg1,
The desired optical coupling is achieved.

【0320】その際、本発明では,レーザ素子発光部3
2Aと光ファイバfg1の端面(受光面)とが、左右お
よび上下方向に、あいまいさを残すことなく互いに1対
1に相対するように、ホルダ61および62には、その
向きを識別するための手段を設けてある。この目的のた
めに、図示の例では、LDチップホルダ61とファイバ
ホルダ62のそれぞれに、矢印のマークを入れている。
このような識別手段を設けることにより、本発明のよう
な光送受信システムを構築する際、レ−ザダイオ−ドチ
ップ32と光ファイバ群FG1との接続時に、瞬時に正
しくホルダ61,62の向きを識別できるため、効率良
く光接続を行うことができる。
At that time, in the present invention, the laser element light emitting section 3
The holders 61 and 62 are used to identify their orientations such that the 2A and the end surface (light receiving surface) of the optical fiber fg1 face each other one-to-one in the left-right and up-down directions without leaving any ambiguity. Means are provided. For this purpose, in the illustrated example, arrows are marked on the LD chip holder 61 and the fiber holder 62, respectively.
By providing such an identification means, the direction of the holders 61 and 62 can be instantaneously and correctly identified when the laser diode chip 32 and the optical fiber group FG1 are connected when constructing an optical transmission / reception system as in the present invention. Therefore, the optical connection can be performed efficiently.

【0321】なお、前記識別手段はこのような視認でき
る矢印マークに限定されるものではなく、色の違いを利
用することも可能である。さらに、前記識別手段は必ず
しも視認できるものに限定されるものではなく,形状の
凹凸などを利用して,触覚により認識できるようなもの
である必要はなく、触覚により認識できるようなものを
使うことも可能である。このように触覚により識別でき
る識別手段を使った場合、暗闇とか夜間に工事を行う場
合であっても簡単にホルダ61,62の向きを識別する
ことが可能である。
Note that the identification means is not limited to such visible arrow marks, and it is also possible to use a difference in color. Further, the discriminating means is not necessarily limited to those which can be visually recognized, and need not be such that it can be recognized by tactile sensation by utilizing the unevenness of the shape. Is also possible. When the identification means that can be identified by touch is used, it is possible to easily identify the orientation of the holders 61 and 62 even when the construction is performed in the dark or at night.

【0322】図58および59は、LDチップホルダ6
1とファイバホルダ62の組合せからなる光接続モジュ
ールMG1の別の例を示す。
FIGS. 58 and 59 show the LD chip holder 6.
Another example of the optical connection module MG1 composed of the combination of the optical connection module MG1 and the fiber holder 62 is shown.

【0323】図58および59を参照するに、本実施例
においても図56,図57に示した場合と同様にLDチ
ップホルダ61とファイバホルダ62のそれぞれに識別
手段を設けているが、本実施例ではそれに加えて、両者
を精度良く位置決めし結合できるように、ファイバホル
ダ62にレーザダイオードチップホルダ61の端部(図
58のフランジ面61A)と係合するフランジ面(図5
8のフランジ面62B)を形成している。
Referring to FIGS. 58 and 59, also in this embodiment, the identification means is provided in each of the LD chip holder 61 and the fiber holder 62 as in the case shown in FIGS. 56 and 57. In the example, in addition to the above, a flange surface (FIG. 5) which engages with the end (flange surface 61A of FIG. 58) of the laser diode chip holder 61 so that the two can be accurately positioned and coupled.
8 flange surface 62B).

【0324】次に本発明の他の特徴について説明する。
これは、図56〜図59に示した識別手段,位置決め/
結合手段は,面発光レ−ザダイオ−ドチップと第1の光
ファイバ群MFG1とを光カップリングさせる光接続モ
ジュールMG1に関する。ただし本発明のこの思想は、
面発光レーザダイオードチップと第1の光ファイバ群M
FG1とを光結合させる光接続モジュールMG1のみに
適用されるものではなく、第1の光ファイバ群MFG1
と第2の光ファイバ群MFG2とを光結合させる光接続
モジュールMG2にも適用される。
Next, other features of the present invention will be described.
This corresponds to the identification means shown in FIGS.
The coupling means relates to an optical connection module MG1 for optically coupling the surface emitting laser diode chip and the first optical fiber group MFG1. However, this idea of the present invention,
Surface emitting laser diode chip and first optical fiber group M
The first optical fiber group MFG1 is not applied only to the optical connection module MG1 for optically coupling with the FG1.
The present invention is also applied to an optical connection module MG2 that optically couples the second optical fiber group MFG2 with the second optical fiber group MFG2.

【0325】図60は、かかる光ファイバ群を別の光フ
ァイバ群に光結合する光接続モジュールMG2の例を示
す。
FIG. 60 shows an example of an optical connection module MG2 for optically coupling such an optical fiber group to another optical fiber group.

【0326】図60を参照するに、この場合にも、第1
の光ファイバ群MFG1中の各々の光ファイバfg1
が、第2の光ファイバ群MFG2中の対応する光ファイ
バfg2と正しく結合するように、光接続モジュールM
G2を構成するファイバホルダ64および65には、そ
の向きを識別するための手段が、矢印マークの形で形成
されている。このような識別手段を設けることにより、
本発明のような光送受信システムを構築する際には、第
1の光ファイバ群MFG1と第2の光ファイバ群MFG
2との接続時に、瞬時に互いの向きを識別でき、効率良
く光結合作業を行うことができる。
Referring to FIG. 60, also in this case, the first
Of each optical fiber fg1 in the optical fiber group MFG1
Is properly coupled with the corresponding optical fiber fg2 in the second optical fiber group MFG2.
In the fiber holders 64 and 65 constituting G2, means for identifying the directions are formed in the form of arrow marks. By providing such identification means,
When constructing an optical transmitting / receiving system as in the present invention, the first optical fiber group MFG1 and the second optical fiber group MFG
2 can be instantaneously distinguished from each other at the time of connection, and the optical coupling operation can be performed efficiently.

【0327】なお、前記識別手段は図56〜59の例と
同様に矢印マークに限定されるものではなく、色の違い
を利用するようなものでもよい、さらに必ずしも視認で
きるものに限定されるものではなく、形状の凹凸などを
利用した触覚により認識できるようなものでもよい。こ
のような触覚により認識できる構造を識別手段として使
うことにより、暗闇中において作業を行う場合、あるい
は夜間に工事を行う場合などにおいても、簡単にファイ
バホルダの向きを認識できる利点が得られる。
Note that the identification means is not limited to the arrow mark as in the examples of FIGS. 56 to 59, but may be one utilizing the difference in color, and further limited to one which is always visible. Instead, it may be one that can be recognized by tactile sensation using unevenness of the shape. By using such a structure that can be recognized by tactile sensation as the identification means, there is an advantage that the orientation of the fiber holder can be easily recognized even when working in the dark or when performing construction at night.

【0328】図60の構成では、第1のファイバ群ホル
ダ64と第2のファイバホルダ65のそれぞれに識別手
段を設けるのみならず、さらに両者が精度良く位置決め
され、高い効率で光結合ができるように、前記第1のフ
ァイバ群ホルダ64の端部(図60中のA部)と第2の
ファイバホルダ65のフランジ面(図60のB部)と
が、最適な光結合が得られる状態において、相互に係合
するように構成されている。この場合、前記端部および
フランジ面がストッパとなり、図60の左右方向につい
て、精度良く位置決めを行うことが可能になる。
In the configuration shown in FIG. 60, not only the first fiber group holder 64 and the second fiber holder 65 are provided with identification means but also both are positioned with high precision and optical coupling can be performed with high efficiency. When the end of the first fiber group holder 64 (part A in FIG. 60) and the flange surface of the second fiber holder 65 (part B in FIG. 60) are in a state where optimal optical coupling is obtained. , Are configured to engage with each other. In this case, the end portion and the flange surface serve as stoppers, and it is possible to accurately perform positioning in the left-right direction in FIG.

【0329】さらにこのような識別手段や位置決め・結
合手段は、前記第2の光ファイバ群MFG2と第3の光
ファイバ群MFG3を光結合させ光接続モジュールMG
3においても、また前記第3の光ファイバ群MFG3と
フォトダイオードチップ34を光結合させる光接続モジ
ュールMG4においても同様に適用され、本発明のよう
な光送受信システムを構築する際に、互いに接続される
光ファイバ群間で、あるいはフォトダイオードチップと
光ファイバ群間で、瞬時に互いの向きを識別することが
でき、さらに精度良く位置決めおよび光結合を達成する
ことができる。 [第9実施例]なお、本発明のような光接続モジュール
を用いて複数のファイバを平行して、また直列に接続す
ることで数cm〜数100kmの距離にわたり延在する
大容量光送受信システムが簡単に構築できるようになっ
た理由は、前述のように本発明により、発振波長1.1
〜1.7μmの面発光レ−ザダイオ−ド素子の安定発振
が可能となったためである。また本発明によれば、従来
実現できなかった発振波長が1.1〜1.7μmの面発
光レ−ザダイオ−ド素子が、本発明の素子構造の工夫に
より実現でき、しかもレーザの素子の検査が容易にな
り、生産性が著しく向上する。従来の0.85μmのレ
ーザ素子ではこのような光送受信システムの構築は困難
であったが、本発明の発振波長が1.1〜1.7μmの
面発光レ−ザダイオ−ド素子の出現により、初めて商業
ベースの光送受信システムを実現することが可能になっ
た。
Further, such an identification means and a positioning / coupling means optically couple the second optical fiber group MFG2 and the third optical fiber group MFG3 to form the optical connection module MG.
3 is also applied to the optical connection module MG4 for optically coupling the third optical fiber group MFG3 and the photodiode chip 34, and is connected to each other when constructing an optical transmitting / receiving system as in the present invention. Between the optical fiber groups or between the photodiode chip and the optical fiber group can be instantaneously identified, and the positioning and optical coupling can be achieved with higher accuracy. Ninth Embodiment A large-capacity optical transmission / reception system that extends over a distance of several cm to several hundred km by connecting a plurality of fibers in parallel and in series using an optical connection module like the present invention. Can be easily constructed because, as described above, according to the present invention, the oscillation wavelength 1.1.
This is because stable oscillation of the surface emitting laser diode device having a thickness of about 1.7 μm has become possible. Further, according to the present invention, a surface emitting laser diode device having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm, which could not be realized conventionally, can be realized by devising the device structure of the present invention, and furthermore, the inspection of the laser device. And productivity is remarkably improved. Although it was difficult to construct such an optical transmission / reception system with a conventional 0.85 μm laser device, the emergence of a surface emitting laser diode device having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm according to the present invention, For the first time, it has become possible to realize a commercial optical transmission / reception system.

【0330】図61は長波長面発光レ−ザダイオ−ドを
用いた通信システムの他の例を示す。ただし図61は、
面発光レ−ザダイオ−ド素子チップあるいは前記チップ
を収容するモジュールパッケージ71から引き出される
光ファイバ72と、これに接続される通信用光ファイバ
73とを示す。図中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、説明を省略する。
FIG. 61 shows another example of a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode. However, FIG.
An optical fiber 72 drawn from a surface emitting laser diode element chip or a module package 71 accommodating the chip and a communication optical fiber 73 connected thereto are shown. In the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description is omitted.

【0331】図61を参照するに、モジュールパッケー
ジ71からコネクタ71Aを介して引き出される光ファ
イバ72は、これに接続される通信用光ファイバ73と
ファイバ接続部74において例えば融着等によって接続
されるが、その際、一定の接続しろが必要とされる。特
にモジュールパッケージ71から引き出される光ファイ
バケーブル72については、図61に示したガイド用光
ファイバ長Lgが短すぎるとこのようなモジュールパッ
ケージ71の組み立てに際してに大変細かい作業が必要
となり、製造費用がかかってしまう。また高精度なモジ
ュールパッケージを製作するうえでも不利になる。
Referring to FIG. 61, an optical fiber 72 pulled out from a module package 71 via a connector 71A is connected to a communication optical fiber 73 connected thereto at a fiber connecting portion 74 by, for example, fusion or the like. However, in that case, a certain connection margin is required. In particular, with respect to the optical fiber cable 72 drawn out from the module package 71, if the length Lg of the guide optical fiber shown in FIG. Would. It is also disadvantageous in producing a highly accurate module package.

【0332】通常、本発明のような通信システムに使用
される光ファイバは大変微細なものであり、その径は、
典型的な場合、50μmあるいは62.5μm程度にし
かならない。このような光ファイバを使ってモジュール
パッケージ71を組立てる際には、モジュールパッケー
ジ7から延出する光ファイバ72を例えばピンセットの
ような工具を使って保持し、必要な作業を行うわけであ
るが、その際に光ファイバ72の長さLgをある値以上
にしないと、工具によって保持することが困難となる。
Usually, an optical fiber used in a communication system such as the present invention is very fine, and its diameter is
Typically, it is only about 50 μm or 62.5 μm. When assembling the module package 71 using such an optical fiber, the optical fiber 72 extending from the module package 7 is held using a tool such as tweezers, and necessary work is performed. At this time, if the length Lg of the optical fiber 72 does not exceed a certain value, it becomes difficult to hold the optical fiber 72 with a tool.

【0333】このような組み立て作業を自動化装置によ
って行うこともできるが、その際でも、このような微細
な光ファイバを把持するワークが必要になる。ワークの
先端部、すなわち実際に光ファイバを把持する部分が光
ファイバを保持する容易さを考慮すると、前記光ファイ
バ72の長さLgは、ある値以上にする必要がある。
[0333] Such an assembling operation can be performed by an automatic device, but even in this case, a work for gripping such a fine optical fiber is required. The length Lg of the optical fiber 72 needs to be equal to or more than a certain value in consideration of the ease with which the tip of the work, that is, the portion that actually grips the optical fiber, holds the optical fiber.

【0334】本発明者は、このような組み立て作業をス
ムーズに行うことの重要性に気づき、組み立て工程を鋭
意検討した結果、各種試作を通じて図61に示した長さ
Lgとして、少なくとも1mmが必要であることを見出
した。すなわち本発明のような、長波長面発光レ−ザダ
イオ−ドを用いた通信システムにおいて、面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子チップ、あるいは当該チップを収容する
モジュールパッケージから引き出される光ファイバケー
ブル72の長さLg(図61のガイド用光ファイバ長L
g)は、1mm以上とすることが必要であることが見出
された。
The present inventor has noticed the importance of performing such an assembling operation smoothly, and as a result of intensive studies on the assembling process, at least 1 mm is required as the length Lg shown in FIG. I found something. That is, in a communication system using a long-wavelength surface-emitting laser diode as in the present invention, the length of the surface-emitting laser diode element chip or the optical fiber cable 72 drawn out of a module package containing the chip. Lg (Length L of optical fiber for guiding in FIG. 61)
It has been found that g) needs to be 1 mm or more.

【0335】仮にこの部分の長さを1mmよりも短く、
光ファイバ径と同様にミクロンオーダーとした場合、組
み立て作業は高価かつ高精度で、高度に機械化された設
備を使い、しかも顕微鏡下で行うという大変生産性の低
い作業とならざるを得ない。このような作業は、工業的
に見て、非現実的である。
If the length of this part is shorter than 1 mm,
If the diameter is on the order of microns, as in the case of the optical fiber diameter, the assembling operation is expensive, highly accurate, requires highly mechanized equipment, and must be performed under a microscope, resulting in very low productivity. Such work is industrially unrealistic.

【0336】なおこのようなガイド用光ファイバ72
は、図61に示す光通信システムを構成する光ファイバ
73に、例えば融着によって接続されるが、その際に実
際にガイド用光ファイバ72の端面が溶融するため、融
着しろ(図62のマージンGm)として、ミリメートル
オーダーの長さが必要とされる。
Note that such a guide optical fiber 72 is used.
Is connected to the optical fiber 73 constituting the optical communication system shown in FIG. 61 by, for example, fusion. At this time, the end face of the guide optical fiber 72 is actually melted. A length on the order of millimeters is required as the margin Gm).

【0337】本発明者は実際に融着実験を行い、図62
の融着しろGmとして必要な長さを検討した。
The present inventor actually conducted a fusion experiment, and
The length required as the welding margin Gm was examined.

【0338】その結果、ガイド用光ファイバ長Lgがミ
クロンオーダーの場合、例えば200μm,500μm
あるいは900μmの場合には、光ファイバ71の端面
が過剰に溶融し、良好な接合は得られなかった。一方、
前記ガイド用光ファイバ長Lgを1mm以上とした場
合、例えば1mmあるいは3mmに設定した場合、良好
な接合が得られることが確認された。
As a result, when the guide optical fiber length Lg is on the order of microns, for example, 200 μm, 500 μm
Alternatively, in the case of 900 μm, the end face of the optical fiber 71 was excessively melted, and good bonding was not obtained. on the other hand,
When the length Lg of the guide optical fiber was set to 1 mm or more, for example, when it was set to 1 mm or 3 mm, it was confirmed that good joining was obtained.

【0339】要約すると、このようなガイド用光ファイ
バ72のファイバ長Lgとしては、モジュールパッケー
ジ71の組み立ての観点から,また光通信システムの光
ファイバとの接続の観点からも、1mm以上が必要であ
ると結論される。
In summary, the fiber length Lg of the guide optical fiber 72 is required to be 1 mm or more from the viewpoint of assembly of the module package 71 and from the viewpoint of connection with the optical fiber of the optical communication system. It is concluded that there is.

【0340】なお,前記ガイド用光ファイバ72の上限
については、モジュール組み立て作業の観点からも、ま
た光通信システムの光ファイバ73との接続の観点から
も、20mmもあれば十分である。光ファイバ7が長す
ぎた場合には、モジュール71の組み立て後に適宜切断
し、必要な長さにすればよい。
The upper limit of the guide optical fiber 72 is sufficient if it is 20 mm from the viewpoint of the module assembling work and the connection with the optical fiber 73 of the optical communication system. If the optical fiber 7 is too long, it may be cut appropriately after assembling the module 71 to a required length.

【0341】次に本実施例の他の側面について説明す
る。
Next, another aspect of this embodiment will be described.

【0342】上記の説明は、光源である面発光レ−ザダ
イオ−ド素子32と、それに直接に結合されるガイド用
光ファイバ72との関係を論じたものであるが、同様の
関係は、受光側についても成立する。
In the above description, the relationship between the surface emitting laser diode element 32, which is a light source, and the guide optical fiber 72 directly coupled to the surface emitting laser diode element 32 is discussed. Holds for the side.

【0343】図示は省略するが、図61および62の面
発光レ−ザダイオ−ド32をフォトダイオード等の受光
素子34と置き換えると、受光側には受光素子34と、
前記受光素子と直接に結合される光ファイバ(図61,
62のガイド用光ファイバ72に相当)とよりなる受光
ユニットが存在する。
Although not shown, if the surface emitting laser diode 32 shown in FIGS. 61 and 62 is replaced with a light receiving element 34 such as a photodiode, the light receiving element 34 is provided on the light receiving side.
An optical fiber directly coupled to the light receiving element (FIG. 61,
(Corresponding to 62 guide optical fibers 72).

【0344】この受光ユニットについても、上記発光側
のモジュールパッケージ71と同様に、モジュール組み
立ての観点、ならびに光通信システムの光ファイバとの
接続の観点から、同様の考え方が必要である。
[0344] As with the light-emitting-side module package 71, the light-receiving unit requires the same concept from the viewpoint of module assembly and the connection with the optical fiber of the optical communication system.

【0345】本発明では、この受光ユニットに関して
も、前記受光素子34と最初に光結合される光ファイバ
(図61,62のガイド用光ファイバ72に相当)の長
さを1mm以上とすることにより、受光ユニットの実用
的な組み立て、ならびに光通信システムの光ファイバと
の信頼性の高い接続が実現される。
In the present invention, the length of the optical fiber (corresponding to the guide optical fiber 72 in FIGS. 61 and 62) which is first optically coupled to the light receiving element 34 is set to 1 mm or more. Thus, practical assembly of the light receiving unit and highly reliable connection with the optical fiber of the optical communication system are realized.

【0346】なお,その上限についても、発光側のモジ
ュールパッケージと同様に20mmもあれば十分であ
る。 [第10実施例]図63は、レーザ発振波長が1.1〜
1.7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドチップ3
2と複数の光ファイバとを用いた通信システムの一例を
示す。ただし図63中、先に説明した部分には同一の参
照符号を付し、説明を省略する。
It is sufficient that the upper limit is 20 mm as in the case of the module package on the light emitting side. [Tenth Embodiment] FIG. 63 shows that the laser oscillation wavelength is 1.1 to 1.0.
1.7 μm band long wavelength surface emitting laser diode chip 3
2 shows an example of a communication system using two and a plurality of optical fibers. However, in FIG. 63, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.

【0347】図63の構成では、前記レーザダイオード
チップ32中のレ−ザダイオ−ド素子32Aは、通信制
御装置81により、レ−ザダイオ−ド駆動回路82を介
して駆動され、前記光ファイバ72および73中に、光
信号が、光ビームの形で供給される。
In the configuration shown in FIG. 63, the laser diode element 32A in the laser diode chip 32 is driven by the communication control device 81 via the laser diode driving circuit 82, and the optical fiber 72 and During 73, an optical signal is provided in the form of a light beam.

【0348】従来レーザ発振波長が0.85μm帯では
光通信システムが検討されていたが、光ファイバの伝送
ロスが大きくて長距離では実用的ではなかった。また従
来知られている端面発光型のレ−ザダイオ−ドを用いた
複数の光ファイバを用いた通信システムでは、各々の発
光部と対応する光ファイバを、個別に調整する必要があ
り、調整工程が複雑であるばかりでなく、またレーザダ
イオードを相互に直接接合すること、あるいは2次元配
列することは困難であった。また発光部の出射角も大き
く、出射光ビームのアスペクト比も1からずれており、
光結合効率を高めるためにカップリングレンズを発光部
と光ファイバとの間に設ける必要があった。
Conventionally, an optical communication system has been studied when the laser oscillation wavelength is in the 0.85 μm band, but the optical fiber has a large transmission loss and is not practical for long distances. Further, in a communication system using a plurality of optical fibers using a conventionally known edge emitting type laser diode, it is necessary to individually adjust the optical fibers corresponding to each light emitting unit, and the Not only is it complicated, but also it is difficult to directly join laser diodes to each other or to arrange them two-dimensionally. In addition, the emission angle of the light emitting section is large, and the aspect ratio of the emitted light beam is shifted from 1.
In order to increase the optical coupling efficiency, a coupling lens needs to be provided between the light emitting unit and the optical fiber.

【0349】これに対し、本発明の1.1〜1.7μm
帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドでは、前述のように
低エネルギで安定駆動ができ、発熱も抑制される。
On the other hand, 1.1 to 1.7 μm
In the long-wavelength surface emitting laser diode of the band, stable driving can be performed with low energy as described above, and heat generation is suppressed.

【0350】図64は1.3μm帯の面発光レーザダイ
オードの構成を示すが、このような面発光レーザダイオ
ードでは出射角が、縦横共に約15度と、端面発光型レ
ーザダイオードに比較して小さく、形状も円形であり、
ビーム整形をする必要がない。
FIG. 64 shows the structure of the surface emitting laser diode in the 1.3 μm band. The emission angle of such a surface emitting laser diode is about 15 degrees in both the vertical and horizontal directions, which is smaller than that of the edge emitting laser diode. , The shape is also circular,
There is no need to perform beam shaping.

【0351】従って、照射面が光ファイバ72のコア径
より小さければ、カップリングレンズなしでも、個々の
レ−ザダイオ−ド素子32Aを対応する光ファイバ72
と結合することができる。他の長波長帯域でも同様であ
る。
Therefore, if the irradiation surface is smaller than the core diameter of the optical fiber 72, each laser diode element 32A can be connected to the corresponding optical fiber 72 without the coupling lens.
Can be combined with The same applies to other long wavelength bands.

【0352】このように、面発光レ−ザダイオ−ドを使
うことにより、レ−ザダイオ−ド素子32Aの径とファ
イバコア径との差が余裕度となり、複数の光ファイバを
一まとめに調整することが可能になる。
As described above, by using the surface emitting laser diode, the difference between the diameter of the laser diode element 32A and the diameter of the fiber core becomes a margin, and a plurality of optical fibers are collectively adjusted. It becomes possible.

【0353】図63に示すように、個々の発光部すなわ
ちレ−ザダイオ−ド素子32Aから出射されたレーザ光
は、対応する光ファイバの端面において、コア内部に高
い効率で注入される。このようにして光ファイバ中に注
入された光信号は、長い波長を有するため、伝送ロスが
小さく、長距離に渡って伝送される。その結果、本実施
例によれば、複数の光ファイバを用いることにより、実
用性の非常に高い光通信システムが実現される。前述の
ように、面発光レ−ザダイオ−ドチップ32中において
レ−ザダイオ−ド素子32Aは、隣接レ−ザダイオ−ド
素子と干渉しない範囲で任意の2次元位置に形成するこ
とができる。
As shown in FIG. 63, the laser light emitted from each light emitting portion, that is, the laser diode element 32A is injected into the core at a high efficiency at the end face of the corresponding optical fiber. Since the optical signal injected into the optical fiber in this manner has a long wavelength, the transmission loss is small and the optical signal is transmitted over a long distance. As a result, according to this embodiment, an optical communication system with extremely high practicality is realized by using a plurality of optical fibers. As described above, in the surface emitting laser diode chip 32, the laser diode element 32A can be formed at any two-dimensional position as long as it does not interfere with the adjacent laser diode element.

【0354】複数の光ファイバを一括して固定するに
は、図65(A)〜(C)に示すように、複数の光ファ
イバ72の各々を治具91で仮固定しておき、図65
(C)に示すように、治具91中に樹脂92を注入すれ
ばよい。その際、コネクタ接合部71Aに位置合わせガ
イドを設けておくことで、システム構築時における調整
を省略することができる。すなわち、本実施例により、
複数の光ファイバを使いながらメンテナンスの容易な光
通信システムを構築することが可能となる。
In order to fix a plurality of optical fibers collectively, each of the plurality of optical fibers 72 is temporarily fixed with a jig 91 as shown in FIGS.
The resin 92 may be injected into the jig 91 as shown in FIG. At this time, by providing a positioning guide in the connector joint portion 71A, adjustment at the time of system construction can be omitted. That is, according to the present embodiment,
It is possible to construct an optical communication system that is easy to maintain while using a plurality of optical fibers.

【0355】ところで、光通信システムにおける光ファ
イバの数は、システム毎に異なるので、ファイバ数を自
在に変更できると、システムの設計を柔軟に行うことが
可能になる。
Since the number of optical fibers in an optical communication system differs for each system, if the number of fibers can be freely changed, the system can be designed flexibly.

【0356】そこで図66(B)に示すように、コネク
タ接合部71aに光ファイバ径とほぼ同じ径の開口部を
多数形成しておき、図66(C)の面発光レ−ザダイオ
−ドチップ32上に、前記コネクタ接合部71aを、あ
らかじめ調整の上で接着しておく。さらに図66(A)
に示すように必要な数の光ファイバをコネクタ71bで
保持したものを数種類用意しておき、必要なコネクタ7
1bを選択して前記コネクタ接合部71aに挿入する。
このような構成により、光コネクタ71Aにおける光フ
ァイバの無駄な使用がなくなり、また必要に応じて後か
ら光ファイバ数を追加することが可能になり、光通信シ
ステムの設計自由度を増大させることが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 66 (B), a number of openings having substantially the same diameter as the optical fiber are formed in the connector joint portion 71a, and the surface emitting laser diode chip 32 shown in FIG. 66 (C) is formed. On the upper side, the connector joint portion 71a is adhered after adjustment in advance. Further, FIG.
As shown in the figure, several types of optical fibers holding a required number of optical fibers by the connector 71b are prepared in advance, and the necessary connector 7 is prepared.
1b is selected and inserted into the connector joint 71a.
With such a configuration, useless use of the optical fiber in the optical connector 71A is eliminated, and the number of optical fibers can be added later as needed, thereby increasing the degree of freedom in designing the optical communication system. It becomes possible.

【0357】さらに本発明の1.1〜1.7μm帯の長
波長面発光レ−ザダイオ−ドチップ32では、発光部3
2Aを構成するレ−ザダイオ−ド素子を2次元配列する
ことができるので、図67に示すように各々の光ファイ
バ95に、隣接したファイバとは接しないように、六角
形の断面形状を形成する樹脂被覆96を施し、かかる樹
脂被覆96を有する光ファイバ95を2次元配列するこ
とにより、図68のように光ファイバを最密充填した構
造の光ファイバケーブルを実現することができる。図6
8の光ファイバケーブルでは、光ファイバが最密充填さ
れているため、前記コネクタ接続部71Aの面積を最小
化することが可能になる。
Further, in the long-wavelength surface emitting laser diode chip 32 of the present invention, the light emitting section 3 is provided.
Since the laser diode elements constituting 2A can be two-dimensionally arranged, a hexagonal cross-sectional shape is formed on each optical fiber 95 so as not to be in contact with an adjacent fiber as shown in FIG. By applying the resin coating 96 and arranging the optical fibers 95 having the resin coating 96 two-dimensionally, it is possible to realize an optical fiber cable having a structure in which the optical fibers are closest packed as shown in FIG. FIG.
In the optical fiber cable of No. 8, since the optical fibers are closest packed, the area of the connector connection portion 71A can be minimized.

【0358】なお図67の構成では、前記光ファイバ9
5の外側に樹脂被覆96を形成することで光ファイバの
最密充填を実現したが、前記樹脂被覆96のかわりに近
接して形成された六角形状の断面を有する孔を有する樹
脂等の固定部材を使うことも可能である。 [第11実施例]図69は長波長面発光レ−ザダイオ−
ドを用いた通信システムに用いる光ファイバ101の例
を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、説明を省略する。
In the structure shown in FIG. 67, the optical fiber 9
A close-packed optical fiber is realized by forming a resin coating 96 on the outside of the optical fiber 5. However, instead of the resin coating 96, a fixing member such as a resin having a hole having a hexagonal cross-section formed close to the resin coating 96. It is also possible to use. [Eleventh Embodiment] FIG. 69 shows a long wavelength surface emitting laser diode.
1 shows an example of an optical fiber 101 used for a communication system using a cable. However, in the figure, the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0359】図69を参照するに、前記光ファイバ10
1は、レーザ素子発光部32Aから出射したレーザビー
ムを注入され、注入されたレーザビームを伝送するコア
101Aと、前記コア101Aを囲むクラッド101B
とからなり、コア101Aの径をD,光ファイバ101
の長さをLとして、条件10≦L/D≦10を満足
するように前記長さLを設定している。
Referring to FIG. 69, the optical fiber 10
Reference numeral 1 denotes a core 101A into which a laser beam emitted from the laser element light emitting unit 32A is injected and which transmits the injected laser beam, and a clad 101B surrounding the core 101A.
The diameter of the core 101A is D, the optical fiber 101 is
The length L is set so as to satisfy the condition 10 5 ≦ L / D ≦ 10 9 where L is the length.

【0360】従来からレーザ発振波長が0.85μm帯
で動作する光通信システムが検討されていたが、光ファ
イバの伝送ロスが大きくて実用的ではなかった。また伝
送ロスが小さい実用的な長波長帯においては安定したレ
ーザ素子ができなかった。これに対し、本発明では前述
のように半導体分布ブラッグ反射鏡12,18の改良、
および非発光再結合防止層13,17を設けることによ
り、レーザ発振波長が1.1〜1.7μm帯域で安定
に、低いエネルギで駆動できる面発光レ−ザダイオ−ド
が実現され、その結果、実用的な長波長帯光通信システ
ムが可能となった。
Conventionally, an optical communication system which operates in a laser oscillation wavelength band of 0.85 μm has been studied, but the transmission loss of the optical fiber is large and is not practical. In a practical long wavelength band where transmission loss is small, a stable laser element cannot be obtained. On the other hand, in the present invention, as described above, the semiconductor distributed Bragg reflecting mirrors 12 and 18 are improved,
By providing the non-light-emitting recombination preventing layers 13 and 17, a surface-emitting laser diode that can be driven stably with low energy in a laser oscillation wavelength band of 1.1 to 1.7 μm is realized. As a result, A practical long wavelength band optical communication system has become possible.

【0361】図70は上記長波長面発光レーザダイオー
ドチップ32と光ファイバ101とを使った長距離光通
信システムの構成を示す。
FIG. 70 shows the configuration of a long-distance optical communication system using the long-wavelength surface emitting laser diode chip 32 and the optical fiber 101.

【0362】図70を参照するに、前記長距離光通信シ
ステムは、長波長面発光レ−ザダイオ−ドチップ32
と、前記レーザダイオードチップ32のレーザ素子発光
部32Aから出射したレーザビームを注入され、それを
伝送する、コア直径Dが50μmで長さLが5kmの第
1の光ファイバと101Aと、前記第1の光ファイバ1
01Aから出射したレーザビームを注入され、それを伝
送するコア直径Dが50μmで長さLが5kmの第2の
光ファイバと101Bと、前記第2の光ファイバ101
Bから出射したレーザビームを注入される光ディテクタ
部34Aを有するフォトダイオードチップ34とより構
成される。
Referring to FIG. 70, the long-distance optical communication system includes a long-wavelength surface emitting laser diode chip 32.
A first optical fiber having a core diameter D of 50 μm, a length L of 5 km, and a first optical fiber 101A for injecting and transmitting a laser beam emitted from the laser element light emitting portion 32A of the laser diode chip 32; 1 optical fiber 1
A second optical fiber 101B having a core diameter D of 50 μm and a length L of 5 km for transmitting the laser beam emitted from the first optical fiber 101A;
And a photodiode chip 34 having a photodetector section 34A into which the laser beam emitted from B is injected.

【0363】前記レ−ザダイオ−ドチップ32と前記第
1の光ファイバ101Aとの間には接続モジュール71
が設けられ、同様に第2の光ファイバ101Bとフォト
ダイオードチップ34との間にも、同様な接続モジュー
ル75が設けられている。さらに前記第1の光ファイバ
101Aと第2の光ファイバ101Bの間には中継器1
01Cが設置され、光信号の増幅および再生を行ってい
る。
A connection module 71 is provided between the laser diode chip 32 and the first optical fiber 101A.
And a similar connection module 75 is similarly provided between the second optical fiber 101B and the photodiode chip 34. Further, a repeater 1 is provided between the first optical fiber 101A and the second optical fiber 101B.
01C is installed to amplify and reproduce an optical signal.

【0364】図70の構成において、前記第1,第2の
光ファイバ101A,101Bは、通常数千kmを単位
として製造されるが、製造過程において発生する気泡等
の欠陥により、最終的には数百km程度の長さが製品の
単位となる。伝播損失等を考慮すると、中継器101C
までの送信長さは、一般的には例えばコア径が50μm
の光ファイバの場合、5m〜50kmが実用的な範囲で
あり、この長さの光ファイバが光通信に用いられてい
る。
In the configuration shown in FIG. 70, the first and second optical fibers 101A and 101B are usually manufactured in units of several thousand km, but finally, due to defects such as air bubbles generated in the manufacturing process, ultimately. A length of about several hundred km is a unit of a product. Considering the propagation loss and the like, the repeater 101C
The transmission length up to is generally, for example, a core diameter of 50 μm
In the case of the optical fiber described above, 5 m to 50 km is a practical range, and an optical fiber of this length is used for optical communication.

【0365】なお伝送距離が50kmより長い場合に
は、伝送ロスのため実質的な送信ができないので中継点
を設け、信号を増幅する必要がある。一方、5mよりも
伝送距離が短い場合には、必ずしもこのような光通信シ
ステムでなくても他に通信手段が可能である。
If the transmission distance is longer than 50 km, transmission cannot be performed substantially due to transmission loss. Therefore, it is necessary to provide a relay point and amplify the signal. On the other hand, if the transmission distance is shorter than 5 m, other communication means are possible without necessarily using such an optical communication system.

【0366】本実施例で使われる光ファイバ101とし
ては、コア径Dが数μmの石英ガラス光ファイバや、コ
ア径Dが数百ミクロンのプラスチック光ファイバを使う
ことができ、これらの光ファイバを単独で、あるいは複
数本束ねて使うことも可能である。
As the optical fiber 101 used in this embodiment, a silica glass optical fiber having a core diameter D of several μm or a plastic optical fiber having a core diameter D of several hundred microns can be used. It is also possible to use them alone or in bundles.

【0367】図71は、コア径Dが50μmで送信長さ
Lが500mの石英ガラス光ファイバ101−Aと10
1−Bとを束ね、受光端と光出射端でこれらの光ファイ
バを分離することで、双方向の光通信を行う光通信シス
テムを示す。
FIG. 71 shows a quartz glass optical fiber 101-A having a core diameter D of 50 μm and a transmission length L of 500 m.
1B illustrates an optical communication system in which bidirectional optical communication is performed by separating these optical fibers at a light receiving end and a light emitting end.

【0368】図71を参照するに、本実施例では長波長
面発光レ−ザダイオ−ドチップ32とフォトダイオード
チップ34とが対になった光送受信部102A,102
Bとが設けられており、前記光送受信部102Aにおい
てレ−ザダイオ−ドチップ32の発光部32Aには前記
第1の光ファイバ101Aが結合され、前記光ファイバ
101Aはさらに前記光送受信部102Bにおいて、フ
ォトダイオードチップ34の受光部34Aに光結合され
ている。同様に前記光送受信部102Bにおいてレ−ザ
ダイオ−ドチップ32の発光部32Aには前記第2の光
ファイバ101Bが結合され、前記光ファイバ101B
はさらに前記光送受信部102Aにおいて、フォトダイ
オードチップ34の受光部34Aに光結合されている。
その際、前記光送受信部102Aを構成するレーザダイ
オードチップ32とフォトダイオードチップ34とは接
続モジュール71を構成し、また前記光送受信部102
Bを構成するレーザダイオードチップ32とフォトダイ
オードチップ34とは、接続モジュール75を構成す
る。
Referring to FIG. 71, in this embodiment, optical transmitting / receiving sections 102A and 102A in which a long-wavelength surface emitting laser diode chip 32 and a photodiode chip 34 are paired.
B, the first optical fiber 101A is coupled to the light emitting unit 32A of the laser diode chip 32 in the optical transmitting and receiving unit 102A, and the optical fiber 101A is further connected to the optical transmitting and receiving unit 102B by It is optically coupled to the light receiving section 34A of the photodiode chip 34. Similarly, in the optical transmitting / receiving section 102B, the second optical fiber 101B is coupled to the light emitting section 32A of the laser diode chip 32, and the optical fiber 101B
Is optically coupled to the light receiving section 34A of the photodiode chip 34 in the optical transmitting / receiving section 102A.
At this time, the laser diode chip 32 and the photodiode chip 34 constituting the optical transmitting / receiving section 102A constitute a connection module 71, and the optical transmitting / receiving section 102A
The laser diode chip 32 and the photodiode chip 34 forming B constitute a connection module 75.

【0369】なお、長波長面発光レ−ザダイオ−ドチッ
プ32とフォトダイオードチップ34と光ファイバを一
組とした構成を、レーザダイオードチップ32上に多数
のレ−ザダイオ−ド素子32Aが形成されフォトダイオ
ードチップ34上に多数のフォトダイオード素子34A
が形成された場合に拡張することにより、大容量通信シ
ステムを実現することができる。
A long-wavelength surface-emitting laser diode chip 32, a photodiode chip 34, and an optical fiber are combined as a set, and a large number of laser diode elements 32A are formed on the laser diode chip 32. A large number of photodiode elements 34A on the diode chip 34
By expanding the case where is formed, a large-capacity communication system can be realized.

【0370】図72は、コア径が100μmのフッ素化
プラスチック光ファイバを使った、送信長さが100m
未満の高速マルチメデイアネットワークへの、本発明の
適用例を示す。
FIG. 72 shows a transmission length of 100 m using a fluorinated plastic optical fiber having a core diameter of 100 μm.
1 shows an application example of the present invention to a high-speed multimedia network of less than.

【0371】図72を参照するに、局側装置110から
コア径Dが50μmで長さが50kmの第1の光ファイ
バ111が延出し、前記光ファイバ111には、さらに
コア径Dが50μmで長さが1kmの光ファイバを50
本融着結線して構成した、長さが50kmの第2の光フ
ァイバ112が結合されており、その結果、総延長が1
00kmの距離をGbpsオーダーの高速で情報を伝送
できる高速光伝送システムが形成されている。図72の
例では、石英ガラス光ファイバの伝搬損失による信号の
減衰を補償するために、前記光ファイバ111と光ファ
イバ112との間に、光中継器111Rが設けられてい
る。
Referring to FIG. 72, a first optical fiber 111 having a core diameter D of 50 μm and a length of 50 km extends from the optical line terminal 110. The optical fiber 111 further has a core diameter D of 50 μm. 50 optical fibers with a length of 1 km
The second optical fiber 112 having a length of 50 km, which is formed by the fusion splicing, is coupled to the optical fiber 112 so that the total extension is 1 km.
A high-speed optical transmission system capable of transmitting information at a high speed of the order of Gbps over a distance of 00 km has been formed. In the example of FIG. 72, an optical repeater 111R is provided between the optical fiber 111 and the optical fiber 112 in order to compensate for signal attenuation due to the propagation loss of the silica glass optical fiber.

【0372】前記第2の光ファイバ112中を伝送され
た光信号はいったんネットワークターミネータ115に
入り、電気信号に変換されて必要な端末数分のライン1
15a〜115cに分配され、各々のライン115a〜
115cに、各々のライン115a〜115cにおい
て、図71で説明した光送受信部102Aおよび102
Bを含む光通信システム116により、再び光信号の形
で伝送される。伝送された光信号は、対応する光出力ポ
ートに供給される。前記光通信システム116におい
て、前記ライン115aに対応した光出力ポートへの光
送信には、コア径が100μmで長さが10mの光ファ
イバ117aが,前記ライン115bに対応した光出力
ポートへの光送信には、コア径が100μmで長さが5
0mの光ファイバ117bが、また前記ライン115c
に対応した光出力ポートへの光送信には、コア径が10
0μmで長さが100mの光ファイバ117cが使われ
る。このようにして伝送された光信号は、それぞれの光
出力ポートにおいて光送受信部102Bにより電気信号
に変換され、対応する端末機器102Cに供給される。
The optical signal transmitted through the second optical fiber 112 once enters the network terminator 115, is converted into an electric signal, and the number of lines 1 corresponding to the required number of terminals.
15a to 115c, and each line 115a to 115c
The optical transmission / reception units 102A and 102A described with reference to FIG.
B is transmitted again in the form of an optical signal by the optical communication system 116 including B. The transmitted optical signal is supplied to a corresponding optical output port. In the optical communication system 116, for optical transmission to the optical output port corresponding to the line 115a, an optical fiber 117a having a core diameter of 100 μm and a length of 10m includes an optical fiber 117a having an optical output port corresponding to the line 115b. For transmission, the core diameter is 100 μm and the length is 5
0m optical fiber 117b is connected to the line 115c.
For optical transmission to the optical output port corresponding to
An optical fiber 117c having a length of 0 μm and a length of 100 m is used. The optical signal transmitted in this manner is converted into an electric signal by the optical transmission / reception unit 102B at each optical output port and supplied to the corresponding terminal device 102C.

【0373】また、各端末機器からの送信も、同様に光
送受信部102Bから光送受信部102Aに、前記光フ
ァイバ117a〜117cを介して、光信号の形で伝送
され、前記局側装置110に到達する。
Also, transmission from each terminal device is transmitted in the form of an optical signal from the optical transmitting / receiving section 102B to the optical transmitting / receiving section 102A via the optical fibers 117a to 117c. To reach.

【0374】本実施例では、使われる光ファイバ117
a〜117cのコア径が100μmと大きいため、高精
度なレンズ系によるアライメント等が必要無く、きわめ
て簡単に事務所や家庭内の機器までの光接続が可能とな
る。
In this embodiment, the optical fiber 117 used is
Since the core diameters a to 117c are as large as 100 μm, alignment with a high-precision lens system is not required, and optical connection to equipment in an office or home can be extremely easily performed.

【0375】本実施例においても、コア径Dと光ファイ
バの長さLとの間には、10≦L/D≦10の関係
が維持される。伝送距離が100kmより長い場合には
伝送ロスのため実質的な送信ができないので、このよう
な場合には中継点を設け、信号を増幅および再生する。
また10mより短い場合には、必ずしもこのような光通
信システムでなくても他に手段が存在する。
[0375] Also in this embodiment, between the length L of the core diameter D and the optical fiber, the relationship of 10 5 ≦ L / D ≦ 10 9 is maintained. If the transmission distance is longer than 100 km, substantial transmission cannot be performed due to transmission loss. In such a case, a relay point is provided to amplify and reproduce the signal.
When the length is shorter than 10 m, other means exist even if the optical communication system is not necessarily used.

【0376】図73(A),(B)は、本発明の長波長
面発光レ−ザダイオ−ドを用いたハイブリッド光集積回
路デバイスへの応用例を示す、それぞれ平面図および断
面図である。
FIGS. 73A and 73B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing an example of application to a hybrid optical integrated circuit device using a long-wavelength surface emitting laser diode of the present invention.

【0377】図73(A),(B)を参照するに、本実
施例では、セラミック基板51上に前記長波長面発光レ
−ザダイオ−ドチップ32とフォトダイオードチップ3
4とが担持され、さらに前記セラミック基板51上に
は、前記レーザダイオード32中のレーザ素子32Aか
ら出たレーザビームを伝送する、7×7μmの矩形断面
を有し長さが1cmの第1光導波路52と、前記フォト
ダイオードチップ34中の光ディテクタ部34Aに光学
的に結合し、前記第1光導波路52と同様な、7μm×
7μmの矩形断面形状と1cmの長さを有し、前記光デ
ィテクタ部34Bに光信号を供給する第2の光導波路5
3と形成されている。また前記セラミック基板51上に
は、前記フォトダイオードチップ34が形成した出力電
気信号を増幅するプリアンプ51Aが形成されている。
Referring to FIGS. 73A and 73B, in this embodiment, the long-wavelength surface-emitting laser diode chip 32 and the photodiode chip 3 are disposed on a ceramic substrate 51.
Further, on the ceramic substrate 51, a first light guide having a rectangular cross section of 7 × 7 μm and having a length of 1 cm and transmitting a laser beam emitted from the laser element 32A in the laser diode 32 is provided. The optical waveguide 52 is optically coupled to a light detector section 34A in the photodiode chip 34, and is 7 μm × similar to the first optical waveguide 52.
A second optical waveguide 5 having a rectangular cross-sectional shape of 7 μm and a length of 1 cm and supplying an optical signal to the optical detector unit 34B.
3 is formed. Further, on the ceramic substrate 51, a preamplifier 51A for amplifying an output electric signal formed by the photodiode chip 34 is formed.

【0378】さらに、コア径Dが100μmで長さが1
00mの第1の光ファイバ54と,同じくコア径Dが1
00μmで長さが100mの第2の光ファイバ55と
が、接続モジュール56を介して、それぞれ前記第1の
光導波路52および第2の光導波路53に光学的に結合
するように設けられている。
Furthermore, the core diameter D is 100 μm and the length is 1
The first optical fiber 54 having a core diameter D of 1
A second optical fiber 55 having a length of 100 μm and a length of 100 m is provided so as to be optically coupled to the first optical waveguide 52 and the second optical waveguide 53 via a connection module 56, respectively. .

【0379】さらに、前記光ファイバ54および55の
他端には、前記面発光レーザダイオードチップ32およ
びフォトダイオードチップ34を備えた接続モジュール
57が、前記光ファイバ54が前記フォトダイオードチ
ップ34の光ディテクタ部34Aに、前記光ファイバ5
5が前記レーザダイオードチップ32のレ−ザダイオ−
ド素子32Aに結合するように設けられる。
Further, a connection module 57 having the surface emitting laser diode chip 32 and the photodiode chip 34 is provided at the other end of the optical fibers 54 and 55, and the optical fiber 54 is an optical detector of the photodiode chip 34. In the portion 34A, the optical fiber 5
5 is a laser diode of the laser diode chip 32.
It is provided so as to be coupled to the storage element 32A.

【0380】前記光導波路53および54は、シリコン
基板58上に、フォトリソグラフィにより、それぞれの
コアと、前記コアを包むクラッド層とを形成することに
より形成され、前記シリコン基板58は、セラミック基
板51上に、前記プリアンプ51Aと並んで設けられ
る。 [第12実施例]図74(A),(B)は、本発明によ
る長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた光通信システ
ムで使用されるレ−ザダイオ−ドチップ120の一例を
示す。ただし図74(A)は平面図を,図74(B)は
A−A’での断面図をそれぞれ示している。なお,図7
4(A)と図74(B)の縮尺は同じではない。図中、
先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省
略する。
The optical waveguides 53 and 54 are formed by forming respective cores and a clad layer enclosing the cores on a silicon substrate 58 by photolithography. Above, it is provided alongside the preamplifier 51A. [Twelfth Embodiment] FIGS. 74A and 74B show an example of a laser diode chip 120 used in an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to the present invention. However, FIG. 74A is a plan view, and FIG. 74B is a cross-sectional view taken along AA ′. Note that FIG.
4 (A) and FIG. 74 (B) are not the same scale. In the figure,
The same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.

【0381】図74(A),(B)を参照するに、レ−
ザダイオ−ドチップ120上には長波長面発光レ−ザダ
イオ−ド素子32Aとそれに対応する受光素子34Aと
が、モノリシックに形成されている。
Referring to FIGS. 74 (A) and (B), FIG.
On the diode chip 120, a long wavelength surface emitting laser diode element 32A and a corresponding light receiving element 34A are monolithically formed.

【0382】前記受光素子34Aは長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子32Aと同様な半導体積層構造を有して
おり、面発光レ−ザダイオ−ド素子32Aと同じ工程で
一括して形成される。面発光レ−ザダイオ−ド素子の半
導体積層構造を逆バイアスまたは無バイアスで使用する
事により,受光素子として使用することができる。この
受光素子34Aは、面発光レ−ザダイオ−ド素子32A
の発振波長に感度を有し,光検出が可能である。
The light receiving element 34A has a semiconductor laminated structure similar to that of the long wavelength surface emitting laser diode element 32A, and is formed collectively in the same process as the surface emitting laser diode element 32A. . By using the semiconductor laminated structure of the surface emitting laser diode element with a reverse bias or no bias, it can be used as a light receiving element. The light receiving element 34A is a surface emitting laser diode element 32A.
It has sensitivity to the oscillation wavelength and can detect light.

【0383】図74(A)の平面図からわかるように、
受光素子34Aは、長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子
32Aを取り囲むような形に形成されている。前記レ−
ザダイオ−ド素子32Aの上面には上部電極121が形
成されており、またレ−ザダイオ−ドチップ120の下
面には下部電極123が形成されている。また受光素子
34Aの上面には、別の上部電極122が形成されてい
る。前記レ−ザダイオ−ド素子32Aの上部電極121
には、光出力取り出し用の窓が形成されているが、受光
素子34Aの上部電極122には、このような窓は形成
されていない。
As can be seen from the plan view of FIG.
The light receiving element 34A is formed so as to surround the long wavelength surface emitting laser diode element 32A. The ray
An upper electrode 121 is formed on the upper surface of the diode element 32A, and a lower electrode 123 is formed on the lower surface of the laser diode chip 120. Another upper electrode 122 is formed on the upper surface of the light receiving element 34A. Upper electrode 121 of laser diode element 32A
Has a window for extracting light output, but such a window is not formed in the upper electrode 122 of the light receiving element 34A.

【0384】図75は、図74に示したレ−ザダイオ−
ドチップ120の動作を説明する図である。
FIG. 75 shows the laser diode shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the chip 120.

【0385】図75を参照するに、面発光レ−ザダイオ
−ドチップ120中のレーザダイオード素子32Aは、
光ファイバ125の端面に対向して、面発光レ−ザダイ
オ−ド素子32Aからの出射光が光ファイバのコアに入
射するような位置に位置合わせされている。面発光レ−
ザダイオ−ド素子32Aの側面からは、主たる発光方向
に対して横方向に漏れ光が発生し、このような漏れ光
は、隣接した受光素子34Aにより検出される。前記面
発光レ−ザダイオ−ド32Aの側面からの漏れ光の量は
多くはないが、図75の構成では受光素子34Aは、面
発光レ−ザダイオ−ド素子32Aを取り囲むように、近
接して形成されているため、漏れ光を検出できる。な
お、図75において受光素子34A上には半導体分布ブ
ラッグ反射鏡18や上部電極122が形成されているた
め、図示しない相手側から光ファイバ125中を伝送さ
れた光信号等は、図中の矢印で示されるように受光素子
34Aの上面で反射され、検出されない。
Referring to FIG. 75, the laser diode element 32A in the surface emitting laser diode chip 120 is
Opposite to the end face of the optical fiber 125, it is positioned so that the light emitted from the surface emitting laser diode element 32A enters the core of the optical fiber. Surface emitting laser
From the side surface of the diode element 32A, light leaks in a direction transverse to the main light emitting direction, and such leak light is detected by the adjacent light receiving element 34A. Although the amount of light leaking from the side surface of the surface emitting laser diode 32A is not large, the light receiving element 34A is close to the surface emitting laser diode element 32A so as to surround the surface emitting laser diode element 32A in the configuration of FIG. Since it is formed, leakage light can be detected. In FIG. 75, since the semiconductor distributed Bragg reflector 18 and the upper electrode 122 are formed on the light receiving element 34A, an optical signal or the like transmitted through the optical fiber 125 from a partner (not shown) is indicated by an arrow in the figure. Are reflected by the upper surface of the light receiving element 34A, and are not detected.

【0386】以上の様な構成及び動作説明より明らかな
ように、本実施例によれば、面発光レ−ザダイオ−ドの
出力検出用受光素子を面発光レ−ザダイオ−ドチップ上
に一体的に形成し、このようなレーザダイオードチップ
をセラミック基板111上に集積することにより、ハイ
ブリッド構成の光通信システムを構成することが可能と
なる。
As is clear from the above description of the configuration and operation, according to this embodiment, the light-receiving element for detecting the output of the surface-emitting laser diode is integrally formed on the surface-emitting laser diode chip. By forming and integrating such a laser diode chip on the ceramic substrate 111, an optical communication system having a hybrid configuration can be configured.

【0387】図76(A),(B)は、本発明による長
波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた光通信システムで
使用される半導体レーザダイオードチップの他の例を示
す。ただし図76(A)は平面図を、図76(B)はA
−A’に沿った断面図をそれぞれ示している。なお、図
76(A)と図76(B)の縮尺は同じではない。
FIGS. 76A and 76B show another example of a semiconductor laser diode chip used in an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode according to the present invention. However, FIG. 76A is a plan view, and FIG.
The cross-sectional views along -A 'are shown respectively. Note that the scales of FIG. 76A and FIG. 76B are not the same.

【0388】図76(A),(B)を参照するに、レ−
ザダイオ−ドチップ上には,長波長面発光レ−ザダイオ
−ド素子32Aと受光素子34Aとがモノリシックに集
積されている。前記受光素子34Aは長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子32Aと同様な半導体積層構造を有し
ており、面発光レ−ザダイオ−ド素子32Aと同じ工程
で一括して形成される。受光素子34Aは面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子32Aの波長に対して感度を有し、光検
出が可能である。ただし本実施例では受光素子34Aに
おいて上部半導体分布ブラッグ反射鏡18はエッチング
により除去されており、図76(A)の平面図からわか
る様に、長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子32Aを取
り囲むような形に形成されている。各素子32Aおよび
34Aの上面には光入出力用の窓が開いた上部電極12
1および122がそれぞれ形成されており、レ−ザダイ
オ−ドチップ120の下面には下部電極123が形成さ
れている。
Referring to FIGS. 76 (A) and (B), FIG.
On the diode chip, a long wavelength surface emitting laser diode element 32A and a light receiving element 34A are monolithically integrated. The light receiving element 34A is a long wavelength surface emitting laser.
It has the same semiconductor lamination structure as the diode element 32A, and is formed collectively in the same process as the surface emitting laser diode element 32A. The light receiving element 34A has sensitivity to the wavelength of the surface emitting laser diode element 32A and can detect light. However, in this embodiment, the upper semiconductor distributed Bragg reflector 18 in the light receiving element 34A is removed by etching, and as shown in the plan view of FIG. 76A, surrounds the long wavelength surface emitting laser diode element 32A. It is formed in such a shape. The upper electrode 12 having a light input / output window opened on the upper surface of each of the elements 32A and 34A.
1 and 122 are formed respectively, and a lower electrode 123 is formed on the lower surface of the laser diode chip 120.

【0389】図77は、図76に示したレ−ザダイオ−
ドチップの動作を説明する図である。
FIG. 77 shows the laser diode shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the chip.

【0390】図77を参照するに、前記面発光レ−ザダ
イオ−ドチップ120中においてレーザダイオード素子
32Aは光ファイバ125の端面に対向するように設け
られており、前記レ−ザダイオ−ド素子32Aは面発光
レ−ザダイオ−ド素子32Aからの出射光が光ファイバ
のコアに入射するよう位置合わせされている。
Referring to FIG. 77, in the surface emitting laser diode chip 120, a laser diode element 32A is provided so as to face an end face of an optical fiber 125, and the laser diode element 32A is Positioning is performed so that light emitted from the surface emitting laser diode element 32A enters the core of the optical fiber.

【0391】本実施例では、前記面発光レ−ザダイオ−
ド素子32Aや受光素子34Aの側面は上部電極121
あるいは122で覆われているため、素子側面において
漏れ光が生じることはない。
In this embodiment, the surface emitting laser diode
The side surfaces of the storage element 32A and the light receiving element 34A are
Alternatively, since it is covered with 122, no light leaks from the side surface of the element.

【0392】そこで、図示しない相手側からの光信号を
担持する光ビームが前記光ファイバ125を通って入来
すると、前記光ファイバ125の端面を出射した光ビー
ムは図中に矢印で示すように受光素子34Aの上面に広
がりながら入射し、面発光レ−ザダイオ−ド32Aを取
り囲む形で形成された受光素子34Aで検出される。一
方、前記面発光レ−ザダイオ−ド32Aの上面には半導
体分布ブラッグ反射鏡18が形成されており、このため
入射光ビームは前記面発光レ−ザダイオ−ド32A内部
にはほとんど侵入しない。
Then, when a light beam carrying an optical signal from a partner (not shown) enters through the optical fiber 125, the light beam emitted from the end face of the optical fiber 125 is as shown by an arrow in the figure. The light enters the surface of the light receiving element 34A while spreading and is detected by the light receiving element 34A formed so as to surround the surface emitting laser diode 32A. On the other hand, a semiconductor distributed Bragg reflector 18 is formed on the upper surface of the surface-emitting laser diode 32A, so that an incident light beam hardly enters the inside of the surface-emitting laser diode 32A.

【0393】以上の様な構成及び動作より明らかなよう
に、本実施例によれば、面発光レ−ザダイオ−ド素子3
2Aの出力検出用受光素子34Aを、面発光レ−ザダイ
オ−ドチップ120上に一体的に形成し、かかるレ−ザ
ダイオ−ドチップ120をセラミック基板111上に集
積化することにより、ハイブリッド構成の光送受信部を
備えた光通信システムを構成することが可能となる。な
お上記実施例に示した面発光レ−ザダイオ−ドと受光素
子の組み合わせは、あくまでも一例であり、これを複数
並べてアレイ化を形成したり、面発光レ−ザダイオ−ド
素子32Aの出力検出用受光素子34Aと入射光検出用
の受光素子34Aとを組み合わせた構成も、本発明の範
疇に入るものである。また当然ではあるが、本発明は上
記実施例に示した面発光レ−ザダイオ−ド素子と受光素
子の互いの位置関係や形状に限定されるものではない。 [第13実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
As is clear from the above configuration and operation, according to the present embodiment, the surface emitting laser diode element 3
The light-receiving element 34A for output detection of 2A is integrally formed on the surface emitting laser diode chip 120, and the laser diode chip 120 is integrated on the ceramic substrate 111, so that the optical transmission / reception of the hybrid configuration is achieved. It is possible to configure an optical communication system including the unit. The combination of the surface emitting laser diode and the light receiving element shown in the above embodiment is merely an example, and a plurality of these are arranged to form an array or to detect the output of the surface emitting laser diode element 32A. A configuration in which the light receiving element 34A and the light receiving element 34A for detecting incident light are combined also falls within the scope of the present invention. Needless to say, the present invention is not limited to the positional relationship and the shape of the surface emitting laser diode element and the light receiving element shown in the above embodiment. [Thirteenth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0394】ところで、本発明における1.1〜1.7
μmの長波長面発光型レーザの実現には、高歪のGaI
nAs,GaInNAs,GaAsSb活性層を使うこ
とが重要であり、そのためには、レ−ザダイオ−ドダイ
オードに印加される機械的ストレス最小化する必要があ
る。このような機械的ストレスとしては、システムの使
用温度環境やレ−ザダイオ−ド、駆動回路等の発熱に起
因してレ−ザダイオ−ドと実装基板との間に生じる熱応
力が挙げられる。このような熱応力は、線膨張係数が異
なる材料が互いに固定されている構造物において温度変
化が生じた場合に、その構造物が元の形状を保持しよう
として発生するものであり、その大きさは温度変化や構
成材料の線膨張係数,ヤング率などに依存している。こ
のような熱応力を発生させないようにするには、レ−ザ
ダイオ−ドを含むモジュール全体の温度を制御すること
も考えられるが、このような温度制御機構を設けると費
用が増大してしまい、実用上、温度を完全に一定に制御
するのは困難である。
By the way, in the present invention, 1.1 to 1.7.
In order to realize a long-wavelength surface emitting laser having a long wavelength of
It is important to use nAs, GaInNAs, and GaAsSb active layers, for which it is necessary to minimize the mechanical stress applied to the laser diode. Examples of such mechanical stress include a thermal stress generated between the laser diode and the mounting substrate due to the operating temperature environment of the system, heat generation of the laser diode, the drive circuit, and the like. Such a thermal stress occurs when a temperature change occurs in a structure in which materials having different coefficients of linear expansion are fixed to each other, and the structure tries to maintain its original shape, and its magnitude is large. Depends on the temperature change, the coefficient of linear expansion of the constituent materials, the Young's modulus, and the like. In order to prevent such thermal stress from occurring, it is conceivable to control the temperature of the entire module including the laser diode. However, providing such a temperature control mechanism increases the cost, In practice, it is difficult to control the temperature completely constant.

【0395】従って、低コストで信頼性の高いシステム
を提供するためには、実装基板の材料として、レ−ザダ
イオ−ドの線膨張係数を近いものを用い,熱応力による
レ−ザダイオ−ドへの影響を小さくすることが望まし
い。
Therefore, in order to provide a low-cost and highly-reliable system, a material having a similar linear expansion coefficient to that of a laser diode is used as the material of the mounting substrate, and the laser diode is connected to the laser diode by thermal stress. It is desirable to reduce the influence of.

【0396】本実施例ではこの点に鑑み、各種線膨張係
数の異なる材料によって実装基板を製作し,実際のレー
ザ発振時に発生する熱応力およびそれにともなうレーザ
の出力特性について検討を行った。使用した面発光型レ
ーザは,図1に示すものであり、発振波長は1.3μm
のものを使用した。また,チップサイズは,5mm×1
0mm(厚さ0.6mm)で、300μmピッチで1列
に20個のレーザ素子を形成したものを使用した。一方
実装基板のサイズは10mm×20mm(厚さ2mm)
とした。
In view of this point, in the present embodiment, mounting boards were manufactured from materials having various linear expansion coefficients, and the thermal stress generated during actual laser oscillation and the output characteristics of the laser associated therewith were examined. The surface emitting laser used is that shown in FIG. 1 and has an oscillation wavelength of 1.3 μm.
Was used. The chip size is 5mm x 1
A laser having 0 mm (thickness: 0.6 mm) and 20 laser elements formed in one row at a pitch of 300 μm was used. On the other hand, the size of the mounting board is 10 mm x 20 mm (2 mm thick)
And

【0397】表5にその結果を示す。表中,○は0〜7
0℃の使用環境において安定出力が得られたもの,×は
安定出力が得られず,実用に供さないものをあらわして
いる。
[0397] Table 5 shows the results. In the table, ○ is 0-7
The symbol "x" indicates that a stable output was obtained in a use environment of 0 ° C, and the symbol "x" indicates that a stable output was not obtained and was not practically used.

【0398】[0398]

【表5】 本発明のレ−ザダイオ−ドの線膨張係数は6×10−6
/Kである。よって上記結果より、レ−ザダイオ−ドと
実装基板の線膨張係数の差が約2×10−6/K以内に
あれば、レーザ発振時に発生する熱応力およびそれにと
もなうレーザの出力特性が安定しており、実用的である
ことがわかる。中でもSi,SiC,GaAs,AlN
は、材料入手しやすさ、実装基板としての製作・加工の
しやすさの面からも特に好適に利用できる材料である。
[Table 5] The linear expansion coefficient of the laser diode of the present invention is 6 × 10 −6.
/ K. Therefore, from the above results, if the difference between the linear expansion coefficients of the laser diode and the mounting substrate is within about 2 × 10 −6 / K, the thermal stress generated at the time of laser oscillation and the output characteristics of the laser associated therewith will be stable. It is clear that it is practical. Among them, Si, SiC, GaAs, AlN
Is a material that can be particularly preferably used from the viewpoint of easy availability of materials and ease of manufacturing and processing as a mounting substrate.

【0399】また実装基板を固定している放熱部材につ
いても、レ−ザダイオ−ドの線膨張係数に近いものを選
ぶことによって実装基板への歪みが小さくなり、結果的
にレ−ザダイオ−ドに与える機械的ストレスも軽減され
る。更に、放熱部材を構成する材料は、熱伝導率が高い
ことが要求される。
Also, for the heat dissipating member fixing the mounting substrate, selecting a material close to the linear expansion coefficient of the laser diode reduces distortion to the mounting substrate, and consequently reduces the laser diode. The applied mechanical stress is also reduced. Further, the material constituting the heat radiating member is required to have high thermal conductivity.

【0400】本発明ではこの点に鑑み,各種熱伝導率の
異なる材料によって放熱部材を製作し,実際のレーザ発
振時に発生する熱によるレーザの出力特性について検討
を行った。
In view of this point, in the present invention, a heat radiating member was manufactured from various materials having different thermal conductivity, and the output characteristics of the laser due to heat generated during actual laser oscillation were examined.

【0401】使用した面発光型レーザは,上記実装基板
検討時のものと同じであり、実装基板としては、先に説
明した実装基板と同じサイズのSiC基板を使用した。
The surface emitting laser used was the same as that used in the study of the mounting substrate. As the mounting substrate, a SiC substrate having the same size as the mounting substrate described above was used.

【0402】表6にその結果を示す。ただし表4中、○
は0〜70℃の使用環境において安定出力が得られたも
の,×は安定出力が得られず、実用に供さないものをあ
らわしている。
Table 6 shows the results. However, in Table 4,
The symbol “x” indicates that a stable output was obtained in a use environment of 0 to 70 ° C., and the symbol “x” indicates that a stable output was not obtained and was not practically used.

【0403】[0403]

【表6】 本発明のレ−ザダイオ−ドの熱伝導率は55W/mKで
ある。よって上記結果より、本発明のレ−ザダイオ−ド
の熱伝導率より放熱部材の熱伝導率が大きい場合に、良
好な結果が得られることがわかる。すなわち、放熱部材
の熱伝導率が本発明のレ−ザダイオ−ドの熱伝導率より
大きい場合、レーザ発振時に発生する熱が実装基板に伝
わり、その後レ−ザダイオ−ド側に戻ることなく放熱部
材に伝わるので、熱を効率よく逃がすことができる。よ
って蓄熱にともなうレーザの出力特性変動は生じず、安
定した実用的な特性が得られる。中でもAlN,Cu/
W,W,Mo,Cuなどの材料は容易に入手でき,放熱
部材としての製作,加工のしやすさの面からも特に好適
に利用できる材料である。
[Table 6] The thermal conductivity of the laser diode of the present invention is 55 W / mK. Thus, it can be seen from the above results that good results can be obtained when the thermal conductivity of the heat radiating member is larger than the thermal conductivity of the laser diode of the present invention. That is, when the thermal conductivity of the heat radiating member is larger than the thermal conductivity of the laser diode of the present invention, the heat generated at the time of laser oscillation is transmitted to the mounting substrate, and then the heat radiating member does not return to the laser diode side. The heat can be efficiently dissipated. Therefore, the output characteristics of the laser do not fluctuate due to heat storage, and stable and practical characteristics can be obtained. Among them, AlN, Cu /
Materials such as W, W, Mo, and Cu are easily available, and are materials that can be particularly suitably used also from the viewpoint of easy production and processing as a heat radiation member.

【0404】特にCu/Wは,組成比を制御し熱伝導を
上記の範囲に設定することで、後で図79において説明
するパッケージ基板として用いることができ、非常に好
ましい。
Particularly, by controlling the composition ratio of Cu / W and setting the heat conduction in the above range, Cu / W can be used as a package substrate described later with reference to FIG.

【0405】以下に,このような部材を用いた本実施例
による光通信システムを説明する。
An optical communication system according to the present embodiment using such members will be described below.

【0406】通信システムは、一般に面発光レ−ザダイ
オ−ドとその駆動回路を有する光送信部、面型受光素子
とその駆動回路を有する光受光部、及びそれらの間の伝
送経路として作用する光ファイバまたは光導波路から構
成されている。
The communication system generally comprises a surface emitting laser diode and an optical transmitter having a driving circuit therefor, a surface light receiving element and an optical receiving section having a driving circuit therefor, and a light acting as a transmission path therebetween. It consists of a fiber or an optical waveguide.

【0407】レ−ザダイオ−ド及び面型受光素子の駆動
回路は、それぞれの素子と同一の実装基板上に実装され
るか、あるいはレ−ザダイオ−ド素子形成基板に、ウエ
ハプロセスにより、レーザ素子形成と同様に形成されて
いる。また光伝送経路の両側に光送信部と光受光部を備
えることで、双方向の通信を行う光通信システムが実現
できる。
The driving circuit for the laser diode and the surface-type light receiving element is mounted on the same mounting substrate as the respective elements, or the laser element is mounted on the laser diode element forming substrate by a wafer process. It is formed in the same way as the formation. In addition, by providing the optical transmitting unit and the optical receiving unit on both sides of the optical transmission path, an optical communication system that performs bidirectional communication can be realized.

【0408】図78に、このような光通信システムの光
送信部の一例を示す。ただし図中、先に説明した部分に
は同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[0408] Fig. 78 shows an example of an optical transmission section of such an optical communication system. However, in the figure, the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0409】図78を参照するに、前記光送信部は、面
発光レ−ザダイオ−ドチップ32と、前記レ−ザダイオ
−ドチップ32を駆動する駆動回路32DRと、これら
が実装される実装基板131と、前記実装基板131を
支持し、前記レ−ザダイオ−ド32の位置調整と放熱を
行う放熱部材132と、前記放熱部材132を保持し、
ヒートシンク及び放熱フィンとして用いられる金属パッ
ケージ133と、光伝送路を構成する光ファイバ134
とから構成される。前記金属パッケージ133と放熱部
材132,および実装基板131は、半田または樹脂に
より機械的及び熱的に接続されている。また,レ−ザダ
イオ−ド32と駆動回路32DRとは、ワイヤボンディ
ング等により電気的に接続されている。
Referring to FIG. 78, the light transmitting section includes a surface emitting laser diode chip 32, a driving circuit 32DR for driving the laser diode chip 32, and a mounting board 131 on which these are mounted. A heat dissipating member 132 for supporting the mounting substrate 131 and adjusting the position of the laser diode 32 and dissipating heat, and holding the heat dissipating member 132;
A metal package 133 used as a heat sink and a radiation fin, and an optical fiber 134 forming an optical transmission line
It is composed of The metal package 133, the heat radiation member 132, and the mounting board 131 are mechanically and thermally connected by solder or resin. The laser diode 32 and the drive circuit 32DR are electrically connected by wire bonding or the like.

【0410】前記レ−ザダイオ−ドチップ32は例えば
図1の構成を有するレ−ザダイオ−ド素子を含み、前記
レ−ザダイオ−ド素子は、例えば1.2μmで発振する
ものであってもよい。一方、実装基板131としては、
線膨張係数が4×10−6/KのSi基板を用いること
ができる。この場合、レ−ザダイオ−ド32は前記実装
基板131上にAuSn半田でダイボンディングされ,
電極と電気的機械的接続がなされる。
The laser diode chip 32 includes, for example, a laser diode element having the structure shown in FIG. 1, and the laser diode element may oscillate at 1.2 μm, for example. On the other hand, as the mounting board 131,
A Si substrate having a linear expansion coefficient of 4 × 10 −6 / K can be used. In this case, the laser diode 32 is die-bonded on the mounting substrate 131 with AuSn solder.
Electrical and mechanical connections are made with the electrodes.

【0411】前記Si基板131の表面には200nm
の厚さのSiO膜が形成されている。このSiO2
は、熱酸化であっても、またCVD法やSOG法により
形成したSiO膜であっても良い。前記酸化膜は絶縁
のために用いているが、放熱特性がSiより劣るため,
絶縁性が十分な範囲でできるだけ薄いのが望ましく、必
要がなければ形成しなくともよい。前記レ−ザダイオ−
ドチップ32と共に、これを駆動する駆動回路32DR
も同じ実装基板131上に固定されている。この実装基
板を固定する放熱用部材としては、熱伝導性が高く線膨
張係数の整合に優れたAlN(線膨張係数5×10−6
/K,熱伝導率200W/mK)を用いることができ
る。金属パッケージ133には,Cu/Wの粉体成型品
を用いることができる。その際、前記金属パッケージ1
33を構成するCu/W成型は89W−11Cuの組成
を有し、線膨張整数は6.5×10−6/K,熱伝導率
は180W/mKであった。この様な粉体成型品は安価
な費用で高い寸法精度が得られ、また放熱フィン形状な
ど容易に形成でき、効率的な放熱が実現できる。
The surface of the Si substrate 131 has a thickness of 200 nm.
SiO 2 film having a thickness is formed of. This SiO 2 film may be a thermal oxidation or an SiO 2 film formed by a CVD method or an SOG method. The oxide film is used for insulation, but has a heat radiation property inferior to that of Si.
It is desirable that the insulating property is as thin as possible within a sufficient range. The laser laser
Drive circuit 32DR for driving this together with the chip 32.
Are also fixed on the same mounting board 131. As a heat dissipating member for fixing this mounting substrate, AlN (linear expansion coefficient 5 × 10 −6) having high thermal conductivity and excellent matching of linear expansion coefficient is used.
/ K, thermal conductivity 200 W / mK). As the metal package 133, a Cu / W powder molded product can be used. At this time, the metal package 1
The Cu / W molding constituting 33 had a composition of 89W-11Cu, a linear expansion integer of 6.5 × 10 −6 / K, and a thermal conductivity of 180 W / mK. Such a powder molded product can obtain high dimensional accuracy at low cost, and can be easily formed such as a radiation fin shape, and can realize efficient heat radiation.

【0412】図78の例では光ファイバ134として、
コア径50μmのマルチモード光ファイバを前記レ−ザ
ダイオ−ドチップ32中のレ−ザダイオ−ド素子32A
と光学的に接続している。このような光通信システムの
安定性を0〜70℃の使用環境において検討したとこ
ろ、レーザ出力も安定で,特性変化がなく,寿命劣化も
なく,良好な光通信システムが得られることがわかっ
た。
[0412] In the example of FIG.
A multi-mode optical fiber having a core diameter of 50 .mu.m is connected to a laser diode element 32A in the laser diode chip 32.
And optically connected. Examination of the stability of such an optical communication system in a use environment of 0 to 70 ° C. revealed that a good optical communication system with stable laser output, no change in characteristics, no deterioration in life, and the like was obtained. .

【0413】なお、前記Si基板の代わりにGaAs
(線膨張係数6×10−6/K)やAlN(線膨張係数
5×10−6/K)、あるいはSiC(線膨張係数4×
10 /K)基板を実装基板133として用いること
もできる。AlN基板やSiC基板を使う場合には、こ
れらの基板は絶縁性基板であるため、酸化膜の形成は不
要である。それ以外は上記と同じ構造とすればよい。取
り扱いやコストの点で、SiやAlNが実装基板として
は好ましい。
Note that GaAs is used instead of the Si substrate.
(Linear expansion coefficient 6 × 10 −6 / K), AlN (linear expansion coefficient 5 × 10 −6 / K), or SiC (linear expansion coefficient 4 ×
10 - 6 / K) can also be used substrates as the mounting substrate 133. When an AlN substrate or a SiC substrate is used, the formation of an oxide film is unnecessary because these substrates are insulating substrates. Otherwise, the structure may be the same as above. In terms of handling and cost, Si and AlN are preferable as the mounting substrate.

【0414】また放熱部材として、AlNの代わりに8
9W−11Cuや85W−15Cu,80W−20Cu
のCu/W(これらの線膨張係数は,6〜8×10−6
/K,熱伝導率は180〜200W/mKであった)、
あるいはW,Mo,Cuを用いても良好な結果が得られ
る。
As a heat radiation member, 8 instead of AlN was used.
9W-11Cu, 85W-15Cu, 80W-20Cu
Cu / W (the coefficient of linear expansion is 6 to 8 × 10 −6)
/ K, thermal conductivity was 180-200 W / mK),
Alternatively, good results can be obtained by using W, Mo, and Cu.

【0415】なお図78の例では,送信部のレ−ザダイ
オ−ドチップ32内には単一のレ−ザダイオ−ド素子が
設けられているものとして説明したが、本発明の実装基
板材料や放熱部材は、前記レ−ザダイオ−ドチップ32
中に複数のレ−ザダイオ−ド素子のアレイを形成するこ
とにより、あるいはレ−ザダイオ−ドチップ32のアレ
イを形成することにより、大容量光通信システムを構築
する場合に特に適している。
In the example shown in FIG. 78, a single laser diode element is provided in the laser diode chip 32 of the transmission section. The member is the laser diode chip 32.
It is particularly suitable for constructing a large-capacity optical communication system by forming an array of a plurality of laser diode elements therein or by forming an array of laser diode chips 32 therein.

【0416】例えば単一のチップ32上に複数のレーザ
素子32Aを形成したマルチレーザアレイチップの場
合、複数のレーザ素子が近接して形成されているため,
レーザ発振による熱発生およびその蓄熱による熱応力、
さらに熱応力によるレーザ出力特性の変動が問題とな
る。さらにこのようなチップ上には、レーザ素子駆動回
路32DRも同時に形成することがあり、かかる駆動回
路32DRから発生する熱も重畳され,よりいっそう深
刻な状況が生じる。本実施例では、そのような場合であ
っても、前記実装基板131の材料や放熱部132の材
料を適切に選ぶことにより、何ら問題を生じることな
く、安定したレーザ出力が得られる。
For example, in the case of a multi-laser array chip in which a plurality of laser elements 32A are formed on a single chip 32, a plurality of laser elements are formed close to each other.
Heat generation by laser oscillation and thermal stress by its heat storage,
Further, fluctuation of laser output characteristics due to thermal stress becomes a problem. Further, a laser element drive circuit 32DR may be formed on such a chip at the same time, and heat generated from the drive circuit 32DR is also superimposed, resulting in a more serious situation. In this embodiment, even in such a case, a stable laser output can be obtained without causing any problem by appropriately selecting the material of the mounting board 131 and the material of the heat radiating portion 132.

【0417】なお、従来は本発明のような発振波長が
1.1〜1.7μmの面発光レ−ザダイオ−ド素子が存
在しなかったため、これを用いた通信システムやこのよ
うな長波長帯域の面発光レ−ザダイオ−ドチップの実装
時における技術課題が明らかにされていなかった。今
回、本発明の発明者は、本発明によって初めて具体的な
技術課題を認識し、またその解決手段を提供した。
[0417] Conventionally, since a surface emitting laser diode device having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 µm as in the present invention did not exist, a communication system using such a device or a long wavelength band such as this was used. The technical problem at the time of mounting the surface emitting laser diode chip has not been clarified. This time, the inventor of the present invention has recognized a specific technical problem for the first time by the present invention, and has provided means for solving the problem.

【0418】以上の説明では、レ−ザダイオ−ドチップ
32と光結合される光伝送路をマルチモード光ファイバ
としたが、この光伝送路は、光導波路やシングルモード
光ファイバ、あるいはプラスチック光ファイバなどでも
構わない。本発明のレ−ザダイオ−ドは、ペルチェ素子
モジュールのような高コストの放熱部材を用いる必要は
ないが、これらの放熱部材を使うことも、勿論可能であ
る。
In the above description, the optical transmission line optically coupled with the laser diode chip 32 is a multi-mode optical fiber. However, this optical transmission line may be an optical waveguide, a single mode optical fiber, a plastic optical fiber, or the like. But it doesn't matter. The laser diode of the present invention does not need to use a high-cost heat radiating member such as a Peltier element module, but it is of course possible to use these heat radiating members.

【0419】次に、本発明の他の実施例を図79に示
す。ただし図79中、先に説明した部分には同一の参照
符号を付し、説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. However, in FIG. 79, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0420】図79を参照するに、本実施例も図78の
実施例と同様に、光通信システムの光送信部を示してい
る。ただし、本実施例では,前記放熱部材132が,金
属パッケージ133を兼用している。
Referring to FIG. 79, this embodiment also shows an optical transmission unit of an optical communication system as in the embodiment of FIG. However, in this embodiment, the heat radiation member 132 also serves as the metal package 133.

【0421】図示の光送信部は、1枚のチップ上に複数
のレーザダイオード素子をアレイ化したレーザアレイチ
ップ32と,前記レ−ザダイオ−ド素子を駆動する駆動
回路32DRと、これらが実装される実装基板131
と、前記実装基板131を固定し、ヒートシンク及び放
熱フィンとして用いられる金属パッケージ133と、光
伝送路を構成する光ファイバ134、および前記光ファ
イバ134を固定しているフェルール135とから構成
される。前記金属パッケージ133と実装基板131と
は半田または樹脂により機械的及び熱的に接続されてい
る。また,レ−ザダイオ−ドチップ32と駆動回路(図
示せず)とは、ワイヤボンディング等により電気的に接
続されている。
The optical transmitter shown in the figure is provided with a laser array chip 32 in which a plurality of laser diode elements are arrayed on one chip, a drive circuit 32DR for driving the laser diode elements, and these components are mounted. Mounting board 131
And a metal package 133 that fixes the mounting substrate 131 and is used as a heat sink and a radiation fin, an optical fiber 134 that forms an optical transmission path, and a ferrule 135 that fixes the optical fiber 134. The metal package 133 and the mounting board 131 are mechanically and thermally connected by solder or resin. Further, the laser diode chip 32 and a drive circuit (not shown) are electrically connected by wire bonding or the like.

【0422】図示の例では、レ−ザダイオ−ドとして図
10に示す発振波長が1.3μmのものを用い、対向す
る光ファイバの配列ピッチと同じ250μmのピッチで
4個の素子を配列した。先の実施例と同様に、実装基板
としてはSi基板を用い、レ−ザダイオ−ドをAuSn
半田で前記実装基板上にダイボンディングし、さらに電
極を電気的および機械的に接続した。
In the illustrated example, a laser diode having an oscillation wavelength of 1.3 μm shown in FIG. 10 was used, and four elements were arranged at the same pitch of 250 μm as the arrangement pitch of the opposing optical fibers. As in the previous embodiment, a Si substrate was used as the mounting substrate, and the laser diode was AuSn.
Die bonding was performed on the mounting substrate with solder, and further, electrodes were electrically and mechanically connected.

【0423】前記Si実装基板表面には厚さが200n
mのSiO膜が熱酸化処理により形成されているが、
かかる酸化膜はCVD法やSOG法で形成しても良い。
また前記酸化膜は絶縁膜として設けられているが、放熱
特性がSiより劣るため、絶縁性が十分な範囲でできる
だけ薄いのが望ましく、必要がなければ形成しなくとも
よい。同様にレ−ザダイオ−ドを駆動する駆動回路(図
示されていない)も同じく前記実装基板上に設けられ
る。
The surface of the Si mounting substrate has a thickness of 200 n.
m SiO 2 film is formed by thermal oxidation treatment,
Such an oxide film may be formed by a CVD method or an SOG method.
The oxide film is provided as an insulating film. However, since the heat dissipation characteristic is inferior to that of Si, it is desirable that the oxide film be as thin as possible within a sufficient range. Similarly, a drive circuit (not shown) for driving the laser diode is also provided on the mounting substrate.

【0424】さらに前記実装基板を保持する、放熱用部
材をかねた金属パッケージとしては、Cu/Wの粉体成
型品を用いた。前記金属パッケージの組成比は89W−
11Cuで、線膨張係数は6.5×10−6/Kであ
り、レ−ザダイオ−ド及び実装基板の線膨張係数と近い
値を有する。また熱伝導率は180W/mKであった。
この様な粉体成型品は,低コストで高い寸法精度が得ら
れ、また放熱フィン形状に容易に形成でき、効率的な放
熱構造を形成できる。
Further, as a metal package holding the mounting substrate and also serving as a heat radiation member, a Cu / W powder molded product was used. The composition ratio of the metal package is 89W-
With 11 Cu, the coefficient of linear expansion is 6.5 × 10 −6 / K, which is close to the coefficient of linear expansion of the laser diode and the mounting substrate. The thermal conductivity was 180 W / mK.
Such a powder molded product can obtain high dimensional accuracy at low cost, and can be easily formed into a heat radiation fin shape, and can form an efficient heat radiation structure.

【0425】前記光伝送路としては、コア径50μmの
マルチモード光ファイバを250μmピッチで配列した
ものを用い、レ−ザダイオ−ドと光学的に接続を行っ
た。このような光通信システムを0〜70℃の使用環境
において検討したところ、レーザ出力も安定で特性変化
がなく、寿命劣化もなく、良好な光通信システムが可能
となった。金属パッケージが放熱部材をかねているた
め、部品点数が少なく、放熱効率も高いシステムが構築
できた。
As the optical transmission line, a multi-mode optical fiber having a core diameter of 50 μm arranged at a pitch of 250 μm was used, and was optically connected to a laser diode. Examination of such an optical communication system in a use environment of 0 to 70 ° C. has revealed that a favorable optical communication system has been obtained in which the laser output is stable, there is no characteristic change, and the life is not deteriorated. Since the metal package also functions as a heat radiating member, a system with a small number of components and high heat radiating efficiency could be constructed.

【0426】なおSi基板の代わりにGaAs基板やA
lN基板、あるいはSiC基板を実装基板として用いた
場合も、同様に良好な結果が得られる。AlNやSiC
基板の場合は,絶縁性基板であるため,酸化膜の形成は
不要である。それ以外は,上記と同様であり、説明を省
略する。
Note that a GaAs substrate or A
Similarly, good results can be obtained when an 1N substrate or a SiC substrate is used as a mounting substrate. AlN and SiC
In the case of a substrate, it is not necessary to form an oxide film because the substrate is an insulating substrate. Other than that is the same as above, and the description is omitted.

【0427】本実施例では4個のレ−ザダイオ−ドと4
本の光ファイバが使われているが、本発明はこの特定の
構成に限定されるものではなく、レ−ザダイオ−ドが1
個で光ファイバが1本の場合、あるいはレ−ザダイオ−
ドが8,12,16個で、光ファイバも対応して8本、
12本,16本などの場合にも有効である。
In this embodiment, four laser diodes and four laser diodes are used.
Although an optical fiber is used, the present invention is not limited to this particular configuration, and the laser diode may be one.
In the case of a single optical fiber, or a laser diode
The number of optical fibers is 8, 12, 16 and the number of optical fibers is 8
This is also effective in the case of 12, 16 or the like.

【0428】特に本発明の面発光レ−ザダイオ−ドの特
徴を活かして1枚のチップ上に複数のレーザ素子を形成
したマルチレーザアレイチップの場合は、簡単に多数の
レーザ素子を形成できるため、大容量通信用に最適であ
るが、熱の問題が重要となるため、本発明のような実装
基板材料や放熱部材を適切に選ぶことにより,何ら問題
が発生することなく、安定したレーザ出力を得ることが
可能である。
In particular, in the case of a multi-laser array chip in which a plurality of laser elements are formed on one chip by utilizing the features of the surface emitting laser diode of the present invention, a large number of laser elements can be easily formed. Optimum for large-capacity communication, but the problem of heat is important. Therefore, by properly selecting the mounting board material and heat radiation member as in the present invention, stable laser output can be achieved without any problem. It is possible to obtain

【0429】またレ−ザダイオ−ドと光結合させる光伝
送路も、マルチモードファイバとしたが、光導波路やシ
ングルモード光ファイバ,プラスチック光ファイバなど
でも構わない。 [第14実施例]次に本発明のさらに他の実施例による
長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた通信システムに
ついて、図80を参照しながら説明する。ただし図80
中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明
を省略する。
Although the optical transmission line for optically coupling with the laser diode is also a multimode fiber, it may be an optical waveguide, a single mode optical fiber, a plastic optical fiber, or the like. Fourteenth Embodiment Next, a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, FIG.
The same reference numerals are given to the parts described above, and the description is omitted.

【0430】図80を参照するに、長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを用いた通信システムは、レーザダイオード
チップ32を搭載したレーザモジュール141と、光フ
ァイバ142を固定するフェルール142Aと,前記フ
ェルール142Aを光ファイバ142と共に収納するア
ダプタハウジング143と,光ファイバ142を固定す
るブッシュ144と、ブッシュ144を収納するハウジ
ング145と、前記アダプタハウジング143とレーザ
モジュール141およびハウジング143とを一体的に
保持するベース146とで構成されている。その際、図
80の構成では、前記光ファイバ142のA点からB点
までの長さを、図中のアダプタハウジング143のレー
ザダイオードチップ32側の端面から、ハウジング14
5の端面までの距離L(固定長さ)よりも長く設定して
ある。
Referring to FIG. 80, a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode includes a laser module 141 on which a laser diode chip 32 is mounted, a ferrule 142A for fixing an optical fiber 142, and a ferrule 142A. An adapter housing 143 that houses the optical fiber 142 together with the optical fiber 142, a bush 144 that fixes the optical fiber 142, a housing 145 that houses the bush 144, and the adapter housing 143, the laser module 141, and the housing 143 that are integrally held. And a base 146. At this time, in the configuration of FIG. 80, the length from the point A to the point B of the optical fiber 142 is set to the length of the housing 14 from the end surface of the adapter housing 143 on the side of the laser diode chip 32 in the figure.
5 is set longer than the distance L (fixed length) to the end face.

【0431】より具体的には、図80で前記固定長さL
を1とした場合、前記光ファイバ142の長さA−Bを
1.05としている.このように光ファイバ142はア
ダプタハウジング143とハウジング145との間で撓
みを持たせ、それ自体に弾性力を持たせることにより、
光ファイバ142はレーザダイオードチップ32の発光
部32Aに向って軸方向(図では左方向)に力が作用す
るように押圧され、両者の機械的接続が安定化される。
その結果、本実施例では良好な光学的結合が得られる。
なお、ここでは光ファイバ142としてプラスチック製
光ファイバを用いたが、外周にプラスチック被覆した石
英ガラスファイバを用いてもよい。
More specifically, referring to FIG.
Is 1, the length AB of the optical fiber 142 is 1.05. As described above, the optical fiber 142 is bent between the adapter housing 143 and the housing 145 and has elasticity by itself,
The optical fiber 142 is pressed so that a force acts in the axial direction (left direction in the figure) toward the light emitting portion 32A of the laser diode chip 32, and the mechanical connection between the two is stabilized.
As a result, good optical coupling is obtained in this embodiment.
Although a plastic optical fiber is used here as the optical fiber 142, a quartz glass fiber whose outer periphery is coated with plastic may be used.

【0432】図81は、図80の固定長さLを1に設定
し光ファイバ長さA−Bを2に設定した場合を示す。他
の構成は図80と同じである。本実施例では図80のも
のに比べてより大きな弾性力が得られ、レーザ素子と光
ファイバとの接続がより確実になる。
FIG. 81 shows a case where the fixed length L in FIG. 80 is set to 1 and the optical fiber length AB is set to 2. Other configurations are the same as those in FIG. In the present embodiment, a larger elastic force is obtained as compared with that of FIG. 80, and the connection between the laser element and the optical fiber becomes more reliable.

【0433】図82は、図80あるいは64の構成の光
通信システムで使われるアダプタハウジング143の構
成を示す断面図である。
FIG. 82 is a sectional view showing the structure of the adapter housing 143 used in the optical communication system having the structure shown in FIG. 80 or 64.

【0434】図82を参照するに、前記アダプタハウジ
ング143は、テーパ形状の割りスリーブ1431と、
光ファイバ142を固定するフェルール142Aと、前
記フェルール142に前記割りスリーブ1431を介し
て軸方向の押圧力を印加する形状記憶合金製のコイルバ
ネ1432と、前記コイルバネ1432に協働するカラ
ー1433と、前記割りスリーブ1431とコイルバネ
1432およびカラー1433を収納するプラグハウジ
ング1434と、前記プラグハウジング1434をアダ
プタハウジング143に結合する結合子1435とを含
む。
Referring to FIG. 82, the adapter housing 143 includes a split sleeve 1431 having a tapered shape.
A ferrule 142A for fixing the optical fiber 142, a coil spring 1432 made of a shape memory alloy for applying an axial pressing force to the ferrule 142 via the split sleeve 1431, a collar 1433 cooperating with the coil spring 1432, It includes a plug housing 1434 that houses the split sleeve 1431, the coil spring 1432, and the collar 1433, and a connector 1435 that connects the plug housing 1434 to the adapter housing 143.

【0435】前記コイルバネ1432は通常温度あるい
は加温状態で初期形状による弾性力を生じ、例えば冷却
に伴って延伸し、フェルール142Aをフェルールの軸
方向に押圧する。結合子1435の設計によっては、高
温度側でさらにコイルバネ1432が伸びるように形状
を記憶させることも可能である。
The coil spring 1432 generates an elastic force due to the initial shape at a normal temperature or a heated state, and expands, for example, upon cooling, and presses the ferrule 142A in the axial direction of the ferrule. Depending on the design of the connector 1435, it is possible to store the shape so that the coil spring 1432 extends further on the high temperature side.

【0436】図83は、図82の構成の一変形例を示
す。ただし図83中、先に説明した部分に対応する部分
には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 83 shows a modification of the structure shown in FIG. However, in FIG. 83, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0437】図83を参照するに、本実施例では前記形
状記憶合金製のコイルバネ1432が形状記憶合金製板
バネ1432Aに置き換えられており、前記板バネ14
32Aは通常温度あるいは加温状態では初期形状による
弾性力を生じ、例えば冷却に伴って延伸し、フェルール
142を光ファイバ142の軸方向に押圧する力を発生
する。結合子1435の設計によっては,高温度側で板
バネ1432Aが伸びるように形状を記憶させることも
可能である。
Referring to FIG. 83, in this embodiment, the shape memory alloy coil spring 1432 is replaced by a shape memory alloy leaf spring 1432A.
32A generates an elastic force due to the initial shape in a normal temperature or a heated state, for example, is extended with cooling, and generates a force for pressing the ferrule 142 in the axial direction of the optical fiber 142. Depending on the design of the connector 1435, it is possible to store the shape so that the leaf spring 1432A extends on the high temperature side.

【0438】なおここではバネ1432あるいは143
2Aとして形状記憶合金を使った例を説明したが、本発
明ではバネ1432あるいは1432Aが必ずしも形状
記憶合金である必要はなく、形状記憶プラスチックのよ
うなものであってもよい。このような接続モジュールで
は、光通信システムを組み立てる際の温度(一般に室温
より高い温度)と、それが実際に使われる温度(室温)
とで温度差が存在する。そこでこの温度差によって、こ
のような形状記憶部材は形状を変え、本発明のような構
造体に組み込まれた状態において弾性力を発生する。な
おこの温度差の違い(システムを組み立て時とそれが実
際に使われている時の温度)は逆であってもよい。
Here, the spring 1432 or 143
Although an example in which a shape memory alloy is used as 2A has been described, in the present invention, the spring 1432 or 1432A does not necessarily need to be a shape memory alloy, and may be a shape memory plastic. In such a connection module, the temperature at which an optical communication system is assembled (generally higher than room temperature) and the temperature at which it is actually used (room temperature)
And there is a temperature difference. Therefore, such a shape memory member changes its shape due to the temperature difference, and generates an elastic force in a state where the shape memory member is incorporated in the structure as in the present invention. The difference in the temperature difference (the temperature when the system is assembled and the temperature when the system is actually used) may be reversed.

【0439】図84は、本実施例による長波長面発光レ
−ザダイオ−ドを用いた通信システムの別の例を示す。
ただし図84中、先に説明した部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。
FIG. 84 shows another example of a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to this embodiment.
However, in FIG. 84, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0440】図84を参照するに、本実施例の通信シス
テムは、レーザダイオードチップ32を搭載したレーザ
モジュール141と、光ファイバ142を固定するフェ
ルール142Aと、前記フェルール142Aを光ファイ
バ142と共に収納するアダプタハウジング143と、
前記光ファイバ142の一部を保持し固定する固定装置
147と、前記アダプタハウジング143と前記固定装
置147とレーザモジュール141とを一体的に固定化
するベース146とで構成される。その際、図84の通
信システムでは、前記光ファイバ142はアダプタハウ
ジング143と光ファイバ固定装置147との間で撓み
を与えられている。
Referring to FIG. 84, in the communication system of this embodiment, a laser module 141 having a laser diode chip 32 mounted thereon, a ferrule 142A for fixing an optical fiber 142, and the ferrule 142A are housed together with the optical fiber 142. An adapter housing 143,
It comprises a fixing device 147 for holding and fixing a part of the optical fiber 142, and a base 146 for integrally fixing the adapter housing 143, the fixing device 147 and the laser module 141. At this time, in the communication system shown in FIG. 84, the optical fiber 142 is bent between the adapter housing 143 and the optical fiber fixing device 147.

【0441】前記光ファイバ固定装置147は摩擦つか
み圧縮を利用した装置であり、形状記憶合金製圧縮バネ
1471とこれに協働するカラー1472、および別の
カラー1473、さらに前記カラー1472と1473
との間に配置したされた球1474、および前記球14
74に接する円錐状面を有するハウジング1475とを
含み、前記ハウジング1475内には、光ファイバ14
2を保持するフェルール142Bと割りスリーブ147
6とが、前記カラー1472と前記割りスリーブ147
6との間に形状記憶合金圧縮バネ1471が介在するよ
うに収納されている。
The optical fiber fixing device 147 is a device utilizing frictional gripping compression, and comprises a compression spring 1471 made of a shape memory alloy, a collar 1472 cooperating therewith, another collar 1473, and the collars 1472 and 1473.
And a sphere 1474 disposed between
And a housing 1475 having a conical surface that abuts an optical fiber 14 within the housing 1475.
Ferrule 142B and split sleeve 147 holding 2
6 is the collar 1472 and the split sleeve 147
6 is housed such that a shape memory alloy compression spring 1471 is interposed therebetween.

【0442】かかる構成の光通信システムでは、前記光
ファイバ142が熱変形で伸びようとする力は左右に働
くが、光ファイバ固定装置内147では圧縮バネ147
1により球1474が右側に押され、光ファイバ142
をしっかり保持するため、光ファイバ142右側へは動
かず、反対側のアダプタハウジング側に弾性力を及ぼ
す。
In the optical communication system having such a configuration, the force for the optical fiber 142 to expand due to thermal deformation acts on the left and right, but the compression spring 147 in the optical fiber fixing device 147.
1 pushes the ball 1474 to the right, and the optical fiber 142
In order to hold the optical fiber 142 firmly, the optical fiber 142 does not move to the right side, but exerts an elastic force on the opposite side of the adapter housing.

【0443】前述の図80の例では、光ファイバ142
に撓みが与えられ、光ファイバ142は前記撓みに伴う
弾性力によって光ファイバ142をレーザダイオードチ
ップ32の側に押圧するものであるが、図84に示した
例は、光ファイバ142の弾性力に形状記憶部材よりな
るバネ1471による弾性力を重畳させ、より効果的に
光ファイバ142をレーザダイオードチップ32の方向
に押し付けることが可能になる。
In the example shown in FIG. 80, the optical fiber 142
Is bent, and the optical fiber 142 presses the optical fiber 142 toward the laser diode chip 32 by the elastic force caused by the bending. The example shown in FIG. The elastic force of the spring 1471 made of a shape memory member is superimposed, and the optical fiber 142 can be pressed more effectively toward the laser diode chip 32.

【0444】図85は、各々が図82に示す、テーパ形
状の割りスリーブ1431と、光ファイバ142を保持
するフェルール142Aと、前記フェルール142Aに
軸方向の押圧力を印加するコイルバネ1432と、カラ
ー1433と、前記割りスリーブ1431とコイルバネ
1432とカラー1433とを収納するプラグハウジン
グ1434と、フェルール142Bとプラグハウジング
1475とを収納するアダプタハウジング143とより
なる光コネクタを、前記このアダプタハウジングとプラ
グハウジングを結合する結合子1435とよりなる二つ
の光コネクタを、前記アダプタハウジング143を相互
に固定ネジ1436により固定した構成の断面図を示
す。
FIG. 85 shows a tapered split sleeve 1431, a ferrule 142 A for holding the optical fiber 142, a coil spring 1432 for applying an axial pressing force to the ferrule 142 A, and a collar 1433, each shown in FIG. An optical connector comprising a split housing 1431, a plug housing 1434 for housing the coil spring 1432 and the collar 1433, and an adapter housing 143 for housing the ferrule 142 B and the plug housing 1475 is connected to the adapter housing and the plug housing. FIG. 10 is a cross-sectional view of a configuration in which two optical connectors each including a connector 1435 are fixed to each other by fixing screws 1436 to the adapter housing 143.

【0445】図82の構成において、前記コイルバネ1
432は通常温度において初期形状による弾性力を生じ
る。そこで、温度変化により前記コイルバネ1432は
延伸し、前記フェルール142Aを光ファイバ142の
軸方向に押圧し、その結果二つのファイバが効果的に接
続される。この例でも、前記形状記憶部材のかわりに、
形状記憶合金,形状記憶プラスチックなどが利用でき
る。上記説明ではバネとして形状記憶部材を使用する例
を示したが、通常のバネ材料であるりん青銅や,あるい
はウレタンゴム等の弾性体を用いても良い。このような
汎用の材料を利用すると低コストなモジュールとするこ
とができる。 [第15実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
In the configuration shown in FIG. 82, the coil spring 1
432 generates an elastic force due to the initial shape at normal temperature. Then, the coil spring 1432 is extended by the temperature change, and presses the ferrule 142A in the axial direction of the optical fiber 142, so that the two fibers are effectively connected. Also in this example, instead of the shape memory member,
Shape memory alloy, shape memory plastic, etc. can be used. In the above description, an example is shown in which a shape memory member is used as a spring, but an elastic body such as phosphor bronze or urethane rubber, which is a usual spring material, may be used. By using such a general-purpose material, a low-cost module can be obtained. [Fifteenth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0446】図86は本発明の面発光レ−ザダイオ−ド
を用いた光通信システムで使われる光送信部の構成例を
示す。ただし図86中、先に説明した部分には同一の参
照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 86 shows an example of the configuration of an optical transmitter used in an optical communication system using a surface emitting laser diode according to the present invention. However, in FIG. 86, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0447】図86を参照するに、本実施例では、実装
基板131上に複数の光ファイバ142を保持するコネ
クタ基板151が、前記複数の光ファイバ142の各々
が、アレイを構成する複数の面発光レ−ザダイオ−ド3
2の対応する一つと対向するように設けられている。ま
た、前記コネクタ基板151上には、前記面発光レ−ザ
ダイオ−ドダイオード32の光パワーをモニタする複数
の受光素子142Pが、前記複数の光ファイバ142に
それぞれ対応して設けられている。前記受光素子142
Pの各々は、対応する面発光レ−ザダイオ−ド32に対
向するように設けられ、出射される光ビームを検出す
る。
Referring to FIG. 86, in this embodiment, a connector board 151 holding a plurality of optical fibers 142 on a mounting board 131 is provided with a plurality of optical fibers 142 each having a plurality of surfaces constituting an array. Light emitting laser diode 3
It is provided so as to face the corresponding one of the two. Further, on the connector board 151, a plurality of light receiving elements 142P for monitoring the optical power of the surface emitting laser diode 32 are provided corresponding to the plurality of optical fibers 142, respectively. The light receiving element 142
Each of P is provided so as to face the corresponding surface emitting laser diode 32, and detects an emitted light beam.

【0448】なお図86では、面発光レ−ザダイオ−ド
チップ32,光ファイバ142,モニタ用の受光素子1
42Pがアレイ状に1次元に並んでいる様子を図示して
いるが,2次元状に実装用基板に配置されていても同様
の効果を示す。またこの図では、各レーザダイオードが
1個ずつ独立したチップ32として示されているが、こ
れらは単一のチップ32上に形成された複数のレーザダ
イオード素子32Aにより構成してもよい。
In FIG. 86, the surface emitting laser diode chip 32, the optical fiber 142, and the monitor light receiving element 1 are shown.
Although the state in which the 42Ps are arranged one-dimensionally in an array is illustrated, the same effect is exhibited even if they are arranged two-dimensionally on the mounting substrate. In this figure, each laser diode is shown as an independent chip 32 one by one, but these may be constituted by a plurality of laser diode elements 32A formed on a single chip 32.

【0449】なお図86では、図が煩雑になるので面発
光レ−ザダイオ−ド32の駆動回路やモニタ用受光素子
から得た信号を用いてレーザ出力を制御するレーザ出力
制御(安定化)回路は図示していない。
In FIG. 86, since the drawing becomes complicated, a laser output control (stabilization) circuit for controlling the laser output using a signal obtained from the driving circuit of the surface emitting laser diode 32 or the monitoring light receiving element. Is not shown.

【0450】図86の例では、コネクタ基板151は光
ファイバ142を保持するとともに、コネクタガイド1
51Aを用いて実装用基板131上に装着されている。
In the example of FIG. 86, the connector board 151 holds the optical fiber 142 and the connector guide 1.
It is mounted on the mounting substrate 131 using 51A.

【0451】各々の光ファイバ142は、前記コネクタ
基板面151に設けられた貫通孔中に保持され、レーザ
ダイオードチップ32のレ−ザダイオ−ド素子32Aに
光ファイバ142の端面が相対するようになっており、
また各レ−ザダイオ−ド素子32Aと光ファイバ142
とは互いの光軸が合うように位置決めされている。また
コネクタ基板151面の光ファイバ挿入用孔の近傍に、
前記モニタ用受光素子142Pが配置されている。
Each optical fiber 142 is held in a through hole formed in the connector board surface 151 so that the end face of the optical fiber 142 faces the laser diode element 32A of the laser diode chip 32. And
Further, each laser diode element 32A and the optical fiber 142
Are positioned so that their optical axes are aligned with each other. Also, in the vicinity of the optical fiber insertion hole on the connector board 151 surface,
The monitor light receiving element 142P is disposed.

【0452】ここで、面発光レ−ザダイオ−ド素子32
Aから出射したレーザ光は、その大部分が対向する光学
的に整合した光ファイバ142に注入せる。また光ファ
イバ142に入射しなかったレーザ光の一部が,前記受
光素子142Pに入射する。
Here, the surface emitting laser diode element 32
Most of the laser light emitted from A is injected into the optically matched optical fiber 142 facing the laser light. In addition, part of the laser light that has not entered the optical fiber 142 enters the light receiving element 142P.

【0453】図87は、図86に示したモニタ用受光素
子142Pを使って、面発光レ−ザダイオ−ド32の出
力を安定化させる制御系のブロック図を示す。
FIG. 87 is a block diagram of a control system for stabilizing the output of the surface emitting laser diode 32 using the monitoring light receiving element 142P shown in FIG.

【0454】図87を参照するに、データ信号(電気信
号)が供給されるレーザ駆動回路161により前記面発
光レ−ザダイオ−ド32が駆動され、レーザ光が形成さ
れる。形成されたレーザ光の一部は、もれ光として前記
モニタ用受光素子142Pに入射し、前記受光素子14
2Pの出力電気信号がフィードバック制御回路162に
供給され、前記フィードバック制御回路162は、前記
受光素子142Pの出力電気信号の変動を打ち消すよう
にレーザ駆動回路161をフィードバック制御する。
Referring to FIG. 87, the surface emitting laser diode 32 is driven by a laser driving circuit 161 to which a data signal (electric signal) is supplied, and a laser beam is formed. A part of the formed laser light enters the monitor light receiving element 142P as leakage light,
The output electric signal of 2P is supplied to a feedback control circuit 162, and the feedback control circuit 162 performs feedback control of the laser drive circuit 161 so as to cancel the fluctuation of the output electric signal of the light receiving element 142P.

【0455】なお、前記モニタ用受光素子142Pに入
射するレーザ光の光強度は、レーザ出力の変動分を検出
してフィードバック制御できさえすればよいため、大き
い必要はない。遠距離伝送の観点からは、面発光レ−ザ
ダイオ−ドのレーザ光の大部分がデータを光信号として
伝送する光ファイバに入射されるのが好ましいが、本実
施例に示すような光ファイバ142の入射端近傍でのも
れ光、すなわち光ファイバ142に入射しなかったわず
かなレーザ光を用いた面発光レ−ザダイオ−ドのレーザ
光出力制御であっても十分に実用的である。
Note that the light intensity of the laser light incident on the monitoring light receiving element 142P does not need to be large, as long as the change in the laser output can be detected and feedback controlled. From the viewpoint of long-distance transmission, it is preferable that most of the laser light of the surface emitting laser diode is incident on an optical fiber for transmitting data as an optical signal. The laser light output control of the surface emitting laser diode using the leak light near the incident end, that is, a small amount of laser light not incident on the optical fiber 142, is sufficiently practical.

【0456】次に,本発明の別の実施例を図88に示
す。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.

【0457】図88を参照するに、本実施例でも前記モ
ニタ用受光素子142Pは、面発光レ−ザダイオ−ドチ
ップ32とコネクタ基板151との間で、かつ面発光レ
−ザダイオ−ドチップ32に対向する光ファイバ142
の入射端近傍に形成されている。なお、図88でも図8
6と同様に、面発光レ−ザダイオ−ド32と光ファイバ
142とモニタ用の受光素子142Pが1次元のアレイ
状に配列している様子を図示しているが、本実施例はか
かる特定の構成に限定されるものではなく、実装用基板
131上に2次元状に配置されていても同様の効果を奏
する。また上記説明と同様に、この図では各レーザダイ
オードが1個ずつ独立したチップ32として描かれてい
るが,単一のチップ32上に複数個のレーザダイオード
発光部32Aをモノリシックに形成した構成としてもよ
い。なお図が煩雑になるので面発光レ−ザダイオ−ドの
駆動回路やレーザ出力制御回路は図示していない。
Referring to FIG. 88, also in this embodiment, the monitor light receiving element 142P is provided between the surface emitting laser diode chip 32 and the connector board 151 and opposed to the surface emitting laser diode chip 32. Optical fiber 142
Are formed in the vicinity of the incident end. It should be noted that FIG.
Similarly to FIG. 6, a state in which the surface emitting laser diode 32, the optical fiber 142, and the light receiving element 142P for monitoring are arranged in a one-dimensional array is shown. The present invention is not limited to the configuration, and the same effect can be obtained even if the two-dimensional arrangement is provided on the mounting substrate 131. Also, as in the above description, each laser diode is depicted as an independent chip 32 in this figure, but a plurality of laser diode light emitting portions 32A are monolithically formed on a single chip 32. Is also good. Note that the driving circuit of the surface emitting laser diode and the laser output control circuit are not shown because the drawing becomes complicated.

【0458】図88の例では、図86の場合と異なり、
モニタ用受光素子142Pは実装用基板131とコネク
タ基板151の間に、支持部材142Qを介して配置さ
れている。
In the example of FIG. 88, unlike the case of FIG. 86,
The monitoring light receiving element 142P is arranged between the mounting board 131 and the connector board 151 via a support member 142Q.

【0459】次に,本発明の別の実施例を図89に示
す。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.

【0460】図89を参照するに、モニタ用受光素子1
42Pは面発光レ−ザダイオ−ドチップ32と共に実装
用基板131上に配置されており、前記コネクタ基板1
51で反射したレーザ光の一部を受光する。なお、この
例のようにモニタ用受光素子142Pを面発光レ−ザダ
イオ−ドチップ32と共に、前記実装用基板131上に
配置しても良いが、本発明に良好に適用できる面発光レ
−ザダイオ−ドの特徴を活かし、単一のレ−ザダイオ−
ドチップ32上に複数個のレーザダイオード発光部32
Aを形成し、その際、前記チップ32上において各レー
ザダイオード発光部32Aの隣にモニタ用受光素子14
2Pをモノリシックに形成してもよい。
Referring to FIG. 89, light receiving element 1 for monitoring
42P is disposed on the mounting board 131 together with the surface-emitting laser diode chip 32,
A part of the laser light reflected at 51 is received. The light receiving element 142P for monitoring may be arranged on the mounting substrate 131 together with the surface emitting laser diode chip 32 as in this example, but the surface emitting laser diode which can be suitably applied to the present invention. Utilizing the characteristics of a single laser diode
A plurality of laser diode light emitting portions 32
A is formed, and at this time, the monitoring light-receiving element 14 is placed on the chip 32 next to each laser diode light emitting portion 32A.
2P may be formed monolithically.

【0461】後者の構成によれば、レ−ザダイオ−ドチ
ップ上において各々のレーザダイオード発光部32Aと
モニタ用受光素子142Pとを同時に形成するので、コ
ンパクトで高精度に形成でき、しかも組み立て費用を低
減させることができる。図89においても、面発光レ−
ザダイオ−ド32の駆動回路やレーザ出力制御回路は、
簡単のため図示を省略している。
According to the latter configuration, since each laser diode light emitting portion 32A and the monitor light receiving element 142P are formed simultaneously on the laser diode chip, they can be formed compactly and with high precision, and the assembly cost can be reduced. Can be done. Also in FIG. 89, the surface emitting laser
The drive circuit and laser output control circuit of the diode 32
Illustration is omitted for simplicity.

【0462】本実施例では、前記面発光レ−ザダイオ−
ド素子32から出射したレーザビームは、その大部分が
対向する光学的に整合した光ファイバ142に注入され
る。その際、光ファイバ142に入射しなかったレーザ
ビームの一部がコネクタ基板151の下面で反射され、
レーザダイオード素子32に隣接して形成されている受
光素子142Pに入射する。このように、本実施例でも
前述の実施例と同様に、光ファイバ142の入射端近傍
でのもれ光、すなわち光ファイバ142に入射しなかっ
たレーザビームを用いて面発光レ−ザダイオ−ド32の
レーザ光出力制御が可能である。
In this embodiment, the surface emitting laser diode is used.
Most of the laser beam emitted from the laser diode 32 is injected into the optically matched optical fiber 142 facing the laser beam. At that time, a part of the laser beam not incident on the optical fiber 142 is reflected by the lower surface of the connector board 151,
The light enters a light receiving element 142P formed adjacent to the laser diode element 32. As described above, in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, the surface-emitting laser diode is used by using the leak light near the incident end of the optical fiber 142, that is, by using the laser beam not incident on the optical fiber 142. 32 laser light output controls are possible.

【0463】次に、本発明の別の実施例を図90に示
す。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.

【0464】図90を参照するに、本実施例でもレーザ
ダイオード32とモニタ用受光素子142Pの配置は図
89の場合と同じであるが、コネクタ基板151で反射
するレーザビームの反射効率が向上するように、前記コ
ネクタ基板151の下面に反射板151Rを設けている
点で異なっている。
Referring to FIG. 90, also in this embodiment, the arrangement of laser diode 32 and monitor light receiving element 142P is the same as that of FIG. 89, but the reflection efficiency of the laser beam reflected by connector board 151 is improved. Thus, the difference is that the reflector 151R is provided on the lower surface of the connector board 151.

【0465】このような反射板151Rは、例えばコネ
クタ基板151の下面、すなわち前記レ−ザダイオ−ド
素子32と対面する側に、Al,Ag,Au等の金属薄
膜を形成しておけばよい。特に長波長のレーザビームを
効率良く反射するためには、Auよりなる金属薄膜を設
けるのが好ましい。
The reflector 151R may be formed, for example, on the lower surface of the connector substrate 151, that is, on the side facing the laser diode element 32, by forming a metal thin film of Al, Ag, Au, or the like. In particular, in order to efficiently reflect a long-wavelength laser beam, it is preferable to provide a metal thin film made of Au.

【0466】本実施例でも前述の実施例と同様に光ファ
イバ近傍でのもれ光,すなわち光ファイバに入射しなか
ったレーザ光を用いて面発光レ−ザダイオ−ドのレーザ
光出力制御が可能である.また反射板作用を付加してい
るので,より少ないもれ光であっても,精度良く制御可
能である. [第16実施例]次に本発明のさらに他の実施例につい
て説明する。
In this embodiment, the laser light output of the surface emitting laser diode can be controlled by using the leak light near the optical fiber, that is, the laser light not incident on the optical fiber, as in the above-described embodiment. . In addition, since the reflector function is added, it is possible to accurately control even less leaked light. [Sixteenth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0467】図91は長波長面発光レ−ザダイオ−ドを
用いた通信システムの一例であり、当該面発光レ−ザダ
イオ−ドチップ32,あるいは前記チップ32を収容す
るモジュールパッケージ71から延出する光ファイバ7
2を、通信用光ファイバ73に接続する光コネクタ17
1の構成を示す。図91中、先に説明した部分に対応す
る部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 91 shows an example of a communication system using a long-wavelength surface-emitting laser diode. Light extending from the surface-emitting laser diode chip 32 or a module package 71 accommodating the chip 32 is shown. Fiber 7
2 to the optical fiber 73 for communication.
1 is shown. In FIG. 91, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0468】図91を参照するに、モジュールパッケー
ジ71から引き出される光ファイバ72は、通信用光フ
ァイバ73と、光コネクタ171によって接続される。
Referring to FIG. 91, the optical fiber 72 drawn out of the module package 71 is connected to the communication optical fiber 73 by the optical connector 171.

【0469】その際、前記光コネクタ171中において
接合部に空気層が存在すると、空気層の屈折率は光ファ
イバ72あるいは73の屈折率と異なるため、反射が発
生する。このような光ファイバ接続部の屈折率変動を抑
制するために、ジェル状の屈折率整合剤を注入する方法
や、光ファイバどうしを完全密着させるPC(Phys
ical Contact)接続が提案されているが、
本実施例は、前記PC接続により、光ファイバの接続を
行う。
At this time, if an air layer is present at the joint in the optical connector 171, reflection occurs because the refractive index of the air layer is different from that of the optical fiber 72 or 73. In order to suppress such a change in the refractive index of the optical fiber connection portion, a method of injecting a gel-like refractive index matching agent or a PC (Phys) for completely bringing the optical fibers into close contact with each other.
ical contact) connection has been proposed,
In this embodiment, an optical fiber is connected by the PC connection.

【0470】図91に示すように、光コネクタ171中
において、前記光ファイバ72および73は、破損を防
止するため、それぞれフェルール72Fおよび73F中
に接着固定されている。一般にフェルール72Fあるい
は73Fは、円筒状の強度の高いジルコニアセラミック
より構成され、中空部に光ファイバ72あるいは73を
接着固定する。さらに前記フェルール72Fおよび73
Fは、前記光コネクタ171内において、一対の割スリ
ーブ172によって保持される。
As shown in FIG. 91, in the optical connector 171, the optical fibers 72 and 73 are bonded and fixed in ferrules 72F and 73F, respectively, to prevent breakage. Generally, the ferrule 72F or 73F is made of a cylindrical high-strength zirconia ceramic, and the optical fiber 72 or 73 is bonded and fixed to the hollow portion. Further, the ferrules 72F and 73
F is held in the optical connector 171 by a pair of split sleeves 172.

【0471】図92は、前記光ファイバ73,73とフ
ェルール72F,73Fと、割りスリーブ172の位置
関係を示す。
FIG. 92 shows the positional relationship among the optical fibers 73, 73, ferrules 72F, 73F, and split sleeve 172.

【0472】図92を参照するに、割りスリーブ172
は円筒形状の部材を軸方向に分割した形状を有し、一般
にリン青銅により形成される。図92に示すようにフェ
ルール72F,73Fは一対の割りスリーブ172で保
持され、双方のばね173A,173Bにより、相互に
所定の圧力で押圧され、所望のPC接続が実現される。
これにより、容易に光通信システム170を構築するこ
とが可能になる。本実施例では、PC接続を使うことに
より、強固で信頼性の高い光ファイバ接続が実現され
る。
Referring to FIG. 92, the split sleeve 172
Has a shape obtained by dividing a cylindrical member in the axial direction, and is generally formed of phosphor bronze. As shown in FIG. 92, the ferrules 72F and 73F are held by a pair of split sleeves 172, and are pressed against each other by a predetermined pressure by both springs 173A and 173B, thereby realizing a desired PC connection.
Thus, the optical communication system 170 can be easily constructed. In the present embodiment, a strong and reliable optical fiber connection is realized by using the PC connection.

【0473】一般に、レーザ装置には、人体への安全性
の観点から安全規格が設けられているが、当該面発光レ
−ザダイオ−ド素子チップの発振波長は1.1〜1.7
μmであり、発振波長が可視領域(波長が0.4〜0.
7μmの範囲)の装置と比べて、より大きい出力で動作
させても、安全規格に適合することが可能である。 [第17実施例]次に本発明のさらに他の特徴,すなわ
ちレ−ザダイオ−ドと光ファイバあるいは光導波路の結
合について説明する。
[0473] Generally, a laser device is provided with safety standards from the viewpoint of safety for the human body. The oscillation wavelength of the surface emitting laser diode element chip is 1.1 to 1.7.
μm, and the oscillation wavelength is in the visible region (wavelength: 0.4 to 0.
It is possible to comply with safety standards even when operated at a higher output than a device with a range of 7 μm). [Seventeenth Embodiment] Next, still another feature of the present invention, that is, the connection between a laser diode and an optical fiber or an optical waveguide will be described.

【0474】図93に示すように,本発明の面発光レ−
ザダイオ−ドでは、レ−ザダイオ−ドから基板に対して
法線方向に放出されたレーザビームは、光軸に垂直な面
内においてガウス関数に近い強度分布を示す。
As shown in FIG. 93, the surface emitting laser of the present invention
In the diode, a laser beam emitted from the laser diode in a direction normal to the substrate exhibits an intensity distribution close to a Gaussian function in a plane perpendicular to the optical axis.

【0475】このような光強度分布から、ビーム径をそ
のプロファイルの半値全幅(FWHM)と仮定し、得ら
れたビーム径とレ−ザダイオ−ド−検出面間の距離か
ら、出射する光ビームの光放射角θを測定することがで
きる。
From such a light intensity distribution, the beam diameter is assumed to be the full width at half maximum (FWHM) of the profile, and from the obtained beam diameter and the distance between the laser diode and the detection surface, the light beam to be emitted is determined. The light emission angle θ can be measured.

【0476】本実施例の面発光レ−ザダイオ−ドにおい
ては、光放射角θは略軸対称で、5〜10度程度の値を
有することが確認された。
In the surface emitting laser diode of this example, it was confirmed that the light emission angle θ was substantially axially symmetric and had a value of about 5 to 10 degrees.

【0477】これに対し、従来公知の1.1〜1.7μ
m帯の端面発光レ−ザダイオ−ドではこの光放射角θが
大きく、しかも大きなアスペクト比を有することが知ら
れている。典型的な値として,レ−ザダイオ−ドの基板
に垂直方向の光放射角θは〜35度,基板に並行方向
の光放射角θ//〜25度である.したがって,従来の端
面発光レ−ザダイオ−ドにおいては、光ファイバや光導
波路において,効率的な光結合を得るためにマイクロレ
ンズなどを用いる必要があった。
On the other hand, the conventionally known 1.1 to 1.7 μm
It is known that the light emission angle θ is large and the aspect ratio is large in the m-band edge emitting laser diode. As typical values, the light emission angle θθ in the direction perpendicular to the substrate of the laser diode is 〜35 degrees, and the light emission angle θ // in the direction parallel to the substrate is // 25 degrees. Therefore, in the conventional edge emitting laser diode, it is necessary to use a micro lens or the like in an optical fiber or an optical waveguide in order to obtain efficient optical coupling.

【0478】これに対し、本実施例のレ−ザダイオ−ド
においては,上記のように光放射角が小さいため、この
様なマイクロレンズを省略でき、レ−ザダイオ−ドと光
ファイバ、あるいはレ−ザダイオ−ドと光導波路間の距
離を短縮できる。また、前記光放射角θが小さいため、
レ−ザダイオ−ドと光ファイバ、あるいはレ−ザダイオ
−ドと光導波路間の距離が大きい場合でも、光ビーム径
の広がりは小さく、所定の範囲内であれば、レ−ザダイ
オ−ドと光ファイバ、あるいはレ−ザダイオ−ドと光導
波路とを、間にレンズを設けることなく光結合すること
が可能である。
On the other hand, in the laser diode of this embodiment, since the light emission angle is small as described above, such a micro lens can be omitted, and the laser diode and the optical fiber or the laser diode can be omitted. -The distance between the diode and the optical waveguide can be reduced. Also, since the light emission angle θ is small,
Even when the distance between the laser diode and the optical fiber or between the laser diode and the optical waveguide is large, the spread of the light beam diameter is small, and within a predetermined range, the laser diode and the optical fiber Alternatively, it is possible to optically couple the laser diode and the optical waveguide without providing a lens between them.

【0479】図94は、本発明の面発光レ−ザダイオ−
ド32におけるレーザビームの広がりと、レーザビーム
に対する光ファイバあるいは光導波路の位置関係を示す
模式図を、また図95は、ビーム径の広がりについての
計算結果の一例を示す。
FIG. 94 shows a surface emitting laser diode according to the present invention.
FIG. 95 is a schematic diagram showing the spread of the laser beam in the laser beam 32 and the positional relationship of the optical fiber or the optical waveguide with respect to the laser beam. FIG.

【0480】図94を参照するに、レ−ザダイオ−ド3
2は開口径d[μm]の発光部32Aを有し、光ビーム
を放射角θ[度]で形成する。またレ−ザダイオ−ドか
ら光路長l[μm]離れた位置に、光ファイバ180
(あるいは光導波路)の端面が形成される。前記光ファ
イバ180は、コア径がX[μm]のコア181と、前
記コアを囲むクラッド182とを有し、レ−ザダイオ−
ドの光軸と光ファイバの光軸が一致するように設けられ
ている。ここで前記開口径dは,開口が円の場合には,
その直径を、正方形の場合には、正方形の一辺の長さを
表すものとする。開口が長方形などその他の形の場合に
は、それに内接する楕円の面積に相当する面積を持つ円
の直径をdとする。
Referring to FIG. 94, laser diode 3
Numeral 2 has a light emitting portion 32A having an opening diameter d [μm], and forms a light beam at a radiation angle θ [degree]. An optical fiber 180 is located at a position away from the laser diode by an optical path length l [μm].
(Or an optical waveguide) end face is formed. The optical fiber 180 has a core 181 having a core diameter of X [μm] and a clad 182 surrounding the core.
The optical axis of the optical fiber is aligned with the optical axis of the optical fiber. Here, the opening diameter d is, when the opening is a circle,
In the case of a square, the diameter indicates the length of one side of the square. In the case where the opening has a rectangular shape or another shape, the diameter of a circle having an area corresponding to the area of an ellipse inscribed therein is defined as d.

【0481】ここで,レ−ザダイオ−ドと光ファイバ端
または光導波路端の光路長を使った理由は、後で図97
に示すような、ミラーで光を偏向させる場合をも含める
ためである。このような光の偏向がなく、光路が直線の
場合には、前記レ−ザダイオ−ドから光ファイバ端また
は光導波路端までの光路長は、単にレ−ザダイオ−ドか
ら光ファイバ端または光導波路端までの距離に等しい。
光導波路の場合にはコア断面が円でなく、一般的に長方
形や正方形である。そこで正方形の場合には,その一辺
をX[μm],長方形の場合には短軸をX[μm]とす
る。
The reason for using the laser diode and the optical path length at the end of the optical fiber or the end of the optical waveguide will be explained later with reference to FIG.
This is to include the case where light is deflected by a mirror as shown in FIG. When there is no such light deflection and the optical path is straight, the optical path length from the laser diode to the optical fiber end or the optical waveguide end is simply the laser path from the laser diode to the optical fiber end or the optical waveguide. Equal to the distance to the edge.
In the case of an optical waveguide, the cross section of the core is not circular, but is generally rectangular or square. Therefore, in the case of a square, one side is X [μm], and in the case of a rectangle, the short axis is X [μm].

【0482】図94において、レ−ザダイオ−ドから垂
直に放出された光ビームのビーム径は、光放射角θをも
って光路長lと共に拡大し、前記光ファイバまたは光導
波路の端面に達する。
In FIG. 94, the beam diameter of the light beam emitted perpendicularly from the laser diode expands with the light path length l at the light emission angle θ and reaches the end face of the optical fiber or the optical waveguide.

【0483】光ファイバまたは導波路端面でのレーザビ
ーム径は, d+2ltan(θ/2) であらわされる。
The laser beam diameter at the end face of the optical fiber or the waveguide is represented by d + 2ltan (θ / 2).

【0484】そこで、このビーム径が、光ファイバまた
は光導波路のコア径X以下である光路長l内に収まれ
ば、良好な光結合がえられると考えられる。
Therefore, if the beam diameter falls within the optical path length 1 which is equal to or smaller than the core diameter X of the optical fiber or the optical waveguide, it is considered that good optical coupling can be obtained.

【0485】図95にはこの式に基づいて,本実施例の
一例として,レ−ザダイオ−ドの開口部径5μm,光放
射角10度の場合の、前記光路長lとビーム径との関係
を示す。図95中には比較例として、光放射角が35度
の端面発光型の場合の、光路長lとビーム径との関係を
も示す。
FIG. 95 shows the relationship between the optical path length 1 and the beam diameter when the opening diameter of the laser diode is 5 μm and the light emission angle is 10 degrees as an example of this embodiment based on this equation. Is shown. FIG. 95 also shows, as a comparative example, the relationship between the optical path length 1 and the beam diameter in the case of the edge emission type in which the light emission angle is 35 degrees.

【0486】図95を参照するに、本実施例の場合、比
較例に比べてビームの広がりが小さく、光ファイバとし
てコア径が50μm(クラッド径125μm)の一般的
なマルチモードファイバを使った場合、光路長lが26
0μmの場合にコア径Xとビーム径とが一致する。
Referring to FIG. 95, in the case of this embodiment, a general multimode fiber having a smaller beam spread than the comparative example and having a core diameter of 50 μm (cladding diameter of 125 μm) as an optical fiber is used. , The optical path length l is 26
In the case of 0 μm, the core diameter X matches the beam diameter.

【0487】そこで、前記光路長lが、前記コア径Xと
ビーム径とが一致する距離以内であれば、ファイバのコ
ア径よりもビーム径の方が小さく、従ってレーザビーム
のロスの少ない良好な光結合を得ることができる。すな
わち、本発明の面発光レーザダイオードを使った場合、
レ−ザダイオ−ドと光ファイバ端との間の距離、換言す
ると光軸方向のアライメントは、比較例の場合に比べて
非常にラフで良いことがわかる。また、コア径が100
μmのプラスチック光ファイバの場合には、レーザビー
ム径がコア径と一致する光路長lは550μmと更に大
きいため、レ−ザダイオ−ドのパッケージと光ファイバ
を分離した構成を取ることができる。
If the optical path length l is within the distance where the core diameter X and the beam diameter coincide with each other, the beam diameter is smaller than the core diameter of the fiber, and therefore a good laser beam loss is reduced. Optical coupling can be obtained. That is, when the surface emitting laser diode of the present invention is used,
It can be seen that the distance between the laser diode and the end of the optical fiber, that is, the alignment in the optical axis direction is much rougher than that of the comparative example. Also, if the core diameter is 100
In the case of a plastic optical fiber of .mu.m, the optical path length l at which the laser beam diameter matches the core diameter is as large as 550 .mu.m, so that a configuration in which the laser diode package and the optical fiber are separated can be adopted.

【0488】図96に、上記の面発光レ−ザダイオ−ド
を用いた通信システム用レ−ザダイオ−ドと光ファイバ
との結合部の構成例を示す。ただし図96中、先に説明
した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 96 shows an example of the structure of a coupling section between a laser diode for a communication system using the above-mentioned surface emitting laser diode and an optical fiber. However, in FIG. 96, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0489】通信システムは、面発光レ−ザダイオ−ド
とその駆動回路を有する光送信部,面型フォトディテク
タとその駆動回路を有する光受光部,及びそれらの間の
伝送経路として作用する光ファイバまたは光導波路より
構成され、レ−ザダイオ−ド及びフォトディテクタの駆
動回路は,それぞれの素子と同一の実装基板上に実装さ
れる。また、光伝送経路の両側に光送信部と光受光部を
備えることで、双方向の通信を行っても良い。
The communication system includes a surface emitting laser diode and an optical transmitting section having a driving circuit thereof, a surface type photodetector and an optical receiving section having a driving circuit thereof, and an optical fiber acting as a transmission path therebetween. The laser diode and the photodetector drive circuit are constituted by optical waveguides and are mounted on the same mounting substrate as the respective elements. In addition, by providing an optical transmitting unit and an optical receiving unit on both sides of the optical transmission path, bidirectional communication may be performed.

【0490】図96を参照するに、本実施例では実装基
板131として熱伝導性の良いSi基板を用い、前記実
装基板131上に、図1に示す構造の面発光レ−ザダイ
オ−ド素子32Aをアレイ状に並べたレーザアレイチッ
プ32を実装する。図示の例では、前記レーザダイオー
ド素子32Aとして、発振波長が1.3μmのものを使
用し、各々のレ−ザダイオ−ド素子32Aの開口径を1
0μmとしている。また前記実装基板131上には12
個のレ−ザダイオ−ド素子32Aを、200μmのピッ
チで集積している。
Referring to FIG. 96, in this embodiment, a Si substrate having good heat conductivity is used as the mounting substrate 131, and the surface emitting laser diode element 32A having the structure shown in FIG. Are mounted in an array. In the illustrated example, the laser diode element 32A having an oscillation wavelength of 1.3 μm is used, and the opening diameter of each laser diode element 32A is set to 1.
It is 0 μm. Also, 12 on the mounting board 131
The laser diode elements 32A are integrated at a pitch of 200 μm.

【0491】次いで、前記実装基板131上に、前記レ
−ザダイオ−ド素子32Aと同一の200μmピッチ
で、マルチモードファイバ径に相当する125μm径の
貫通穴を形成した窒化アルミAlNよりなるホールアレ
イ部材191を、レーザアレイチップ32のマーカ32
Xと、前記ホールアレイ部材191のガイド191Xと
が一致するように固定する。前記ホールアレイ部材19
1は熱伝導率が約300Wm−1−1と非常に大き
く、レーザアレイチップ32と当接して設けられること
により、有効な放熱部としても作用する。このため、レ
−ザダイオ−ドの発振による熱を発光面側からも放熱で
き、安定した光通信システムが実現される。
Next, a hole array member made of aluminum nitride AlN in which a through hole having a diameter of 125 μm corresponding to the diameter of a multimode fiber was formed on the mounting substrate 131 at the same pitch of 200 μm as the laser diode element 32A. 191 to the marker 32 of the laser array chip 32
X and the guide 191X of the hole array member 191 are fixed so as to coincide with each other. The hole array member 19
1 has a very high thermal conductivity of about 300 Wm -1 K -1 and, when provided in contact with the laser array chip 32, also functions as an effective heat radiating portion. Therefore, heat generated by the oscillation of the laser diode can be radiated from the light emitting surface side, and a stable optical communication system is realized.

【0492】前記ホールアレイ部材191中の貫通孔の
各々には、端面を研磨したマルチモード光ファイバ19
2が挿入され、これをレーザダイオードチップ32につ
き当てた状態で、接着剤で固定される。かかる構成によ
り、光軸と垂直方向に、レーザダイオード素子32Aと
対応する光ファイバ191との間で正確なアライメント
が得られる。
Each of the through holes in the hole array member 191 has a multimode optical fiber 19 whose end face is polished.
2 is inserted, and is fixed with an adhesive in a state where it is applied to the laser diode chip 32. With this configuration, accurate alignment can be obtained between the laser diode element 32A and the corresponding optical fiber 191 in the direction perpendicular to the optical axis.

【0493】一方、このように本実施例では光ファイバ
191をチップ32に突き当てているだけなので、光軸
に垂直方向にはラフなアライメントしか得られず、レ−
ザダイオ−ドと光ファイバとの間には、0〜20μm程
度の空間が生じることがある。しかし、レーザダイオー
ド素子32Aの光放射角θが本発明の場合8°に達し、
しかも開口径dが10μmと大きいため、レ−ザダイオ
−ドと光ファイバとの間の距離が50μmであってもビ
ーム径は17μmに過ぎず、マルチモード光ファイバ1
91のコア径50μmを超えることはない。すなわち本
実施例では上記の式が満足されており、良好な光結合が
得られる。またレーザダイオード素子と光ファイバ19
1との間にレンズを設ける必要もない。
On the other hand, in this embodiment, since the optical fiber 191 is merely abutted against the chip 32, only rough alignment can be obtained in the direction perpendicular to the optical axis.
A space of about 0 to 20 μm may be generated between the diode and the optical fiber. However, the light emission angle θ of the laser diode element 32A reaches 8 ° in the case of the present invention,
In addition, since the aperture diameter d is as large as 10 μm, even if the distance between the laser diode and the optical fiber is 50 μm, the beam diameter is only 17 μm.
The core diameter of 91 does not exceed 50 μm. That is, in this embodiment, the above expression is satisfied, and good optical coupling is obtained. The laser diode element and the optical fiber 19
There is no need to provide a lens between them.

【0494】このように、本実施例によれば、1.3μ
mの面発光レ−ザダイオ−ドを用いて、部品点数が少な
く、低コストで、光軸方向についてのアライメントに関
する条件が緩やかな光通信システムを構築できる。
Thus, according to the present embodiment, 1.3 μm
By using a surface emitting laser diode of m, an optical communication system with a small number of components, low cost, and moderate conditions for alignment in the optical axis direction can be constructed.

【0495】一方、本実施例において光ファイバ191
をレ−ザダイオ−ドチップ32につき当てた後、マイク
ロメータを用いて引き出す実験を行ったところ、レ−ザ
ダイオ−ドと光ファイバとの間の距離が400μmの場
合にビーム径が66μmとなることが確認された。この
状態では光ビーム径がマルチファイバ191のコア径5
0μmより大きく、上記式を満たさない。これに伴い、
十分な光結合が得られない。
On the other hand, in this embodiment, the optical fiber 191
Was applied to the laser diode chip 32, and an experiment was conducted using a micrometer. When the distance between the laser diode and the optical fiber was 400 μm, the beam diameter could become 66 μm. confirmed. In this state, the light beam diameter is equal to the core diameter 5 of the multi-fiber 191.
It is larger than 0 μm and does not satisfy the above expression. Along with this,
Sufficient optical coupling cannot be obtained.

【0496】本発明者が行った実験結果を表7に示す.Table 7 shows the results of experiments performed by the present inventors.

【0497】[0497]

【表7】 以上の結果より,光ファイバのコア径をX,レ−ザダイ
オ−ドの開口径をd,レ−ザダイオ−ドの光放射角を
θ,レ−ザダイオ−ドから光ファイバまでの光路長をl
とした場合、コア径Xはd+2ltan(θ/2)以上
でないと、実用的な光結合が得られないことがわかる。
[Table 7] From the above results, the core diameter of the optical fiber is X, the opening diameter of the laser diode is d, the light emission angle of the laser diode is θ, and the optical path length from the laser diode to the optical fiber is l.
In this case, it can be seen that practical optical coupling cannot be obtained unless the core diameter X is equal to or more than d + 2 tan (θ / 2).

【0498】以上の説明では光ファイバを12本とした
が、光ファイバの数は1本でも、また4,8,16本な
ど送信するデータによって適宜必要な数でかまわない。
また光ファイバとして,マルチモードファイバ191を
用いたが、遠距離で,大容量の情報を転送するには、シ
ングルモードファイバが、近距離で低コストにするには
プラスチック光ファイバ(POF)が適しているが、上
記の式はどの光ファイバについても成立する。また光フ
ァイバ端面は、無反射コーティングなどの処理を行うの
が好ましい。
In the above description, the number of optical fibers is 12, but the number of optical fibers may be one, or may be 4, 8, 16, or any other necessary number depending on data to be transmitted.
Although the multimode fiber 191 is used as the optical fiber, a single mode fiber is suitable for transmitting large-capacity information over a long distance, and a plastic optical fiber (POF) is suitable for reducing the cost at a short distance. However, the above equation holds for any optical fiber. The end face of the optical fiber is preferably subjected to a treatment such as an anti-reflection coating.

【0499】本実施例では、放熱部を兼用するホールア
レイ部材191としてAlNを用いたが、SiやC,ア
ルミナなどのセラミックスなど、熱伝導率の高いもので
あれば放熱部として効果的である。 [第18実施例]次に,本発明の別の実施例について,
先と同様に,レ−ザダイオ−ドと光ファイバの結合部を
説明する。
In this embodiment, AlN is used as the hole array member 191 which also serves as a heat radiating portion. However, any material having a high thermal conductivity such as ceramics such as Si, C, and alumina is effective as a heat radiating portion. . [Eighteenth Embodiment] Next, another embodiment of the present invention will be described.
As described above, the connection between the laser diode and the optical fiber will be described.

【0500】本実施例の構成は図96に示すものとほぼ
同じだが、レ−ザダイオ−ドチップ32と光ファイバ1
91とを当接させ、レ−ザダイオ−ドチップ32と光フ
ァイバ191あるいは光導波路との間の距離をほぼ0と
している。なお,ここでいう“当接”とは、レ−ザダイ
オ−ドと光ファイバあるいは導波路との間の距離をほぼ
0としていると定義されるが、アセンブリ上の精度の点
も考慮に入れ、実際には0〜10μmまでもその“当
接”に含まれるものとする。
The structure of this embodiment is almost the same as that shown in FIG. 96, except that the laser diode chip 32 and the optical fiber 1
The distance between the laser diode chip 32 and the optical fiber 191 or the optical waveguide is substantially zero. The term "contact" as used herein means that the distance between the laser diode and the optical fiber or the waveguide is almost zero, but taking into account the accuracy of the assembly, Actually, even the range of 0 to 10 μm is included in the “contact”.

【0501】実装基板131として熱伝導性の良いSi
基板を用い、前記実装基板131上に、図1に示す構造
の面発光レ−ザダイオ−ド素子32Aをアレイ状に並べ
たレーザアレイチップ32を実装する。なお、この場合
も発振波長が1.3μmのものを使用する。
[0501] As the mounting substrate 131, Si having good heat conductivity is used.
A laser array chip 32 in which surface emitting laser diode elements 32A having the structure shown in FIG. 1 are arranged in an array is mounted on the mounting substrate 131 using a substrate. Note that also in this case, one having an oscillation wavelength of 1.3 μm is used.

【0502】本実施例ではレ−ザダイオ−ドの開口径を
10μmとし、レ−ザダイオ−ドを12個としている。
その際、レ−ザダイオ−ドのピッチは200μmとして
いる。
In this embodiment, the opening diameter of the laser diode is 10 μm, and the number of the laser diodes is 12.
At this time, the pitch of the laser diode is set to 200 μm.

【0503】次いで、前記実施例基板131上に、レ−
ザダイオ−ドと同一の200μmピッチで、マルチモー
ドファイバ径に相当する125μmの貫通穴が多数形成
された、AlNよりなるホールアレイ部材191にマル
チモード光ファイバ192を挿入し、その際、前記マル
チモード光ファイバ192の先端を、レーザアレイチッ
プ32に密着する面よりもやや突出させる。
Next, a laser is placed on the substrate 131 of the embodiment.
The multi-mode optical fiber 192 is inserted into a hole array member 191 made of AlN having the same 200 μm pitch as that of the diode and formed with a large number of 125 μm through holes corresponding to the multi-mode fiber diameter. The tip of the optical fiber 192 is made to protrude slightly from the surface in close contact with the laser array chip 32.

【0504】次いで前記光ファイバの先端部を研磨し、
ホールアレイ部材191のうち、前記レーザアレイチッ
プ32と密着する側の面に光ファイバ端を一致させる。
このように構成した後、先ほどと同様に、マーカ32X
とガイド191Xとを一致させることにより、各々の面
発光レ−ザダイオ−ド素子32Aと対応する光ファイバ
192の光軸とを一致させる。この状態でレーザアレイ
チップ32とホールアレイ部材191とを固定すること
により、レ−ザダイオ−ドチップ32と光ファイバ19
1とを当接させることができる。
Next, the tip of the optical fiber is polished,
The end of the optical fiber is made to coincide with the surface of the hole array member 191 that is in close contact with the laser array chip 32.
After such a configuration, the marker 32X
And the guides 191X, the respective surface emitting laser diode elements 32A and the optical axes of the corresponding optical fibers 192 are aligned. By fixing the laser array chip 32 and the hole array member 191 in this state, the laser diode chip 32 and the optical fiber 19 are fixed.
1 can be contacted.

【0505】本実施例では、先の実施例より高い光結合
効率が得られる。すなわち、本実施例ではレーザビーム
の広がりは生じることがなく、レーザビーム径は前記開
口径におおよそ一致する。すなわち、レーザビームのビ
ーム径は、光ファイバ191のコア径に比べて十分小さ
く、光軸に直交するアライメントマージンはさらに増加
する。このため、低コストで1.3μm帯域の面発光レ
ーザを用いた光通信システムを構築することができる。 [第19実施例]図97(A),(B)は、本発明の別
の実施例による、レ−ザダイオ−ドと光導波路との結合
部の構成を示す。ただし図97(A)は本実施例の構成
の斜視図を、図97(B)は断面図を示す。本実施例で
は、レ−ザダイオ−ド素子32Aから放出されたレーザ
ビームがミラー301により偏向される構成を示してい
る。図97(A),(B)中、先に説明した部分には同
一の参照符号を付し、説明を省略する。
In this embodiment, higher optical coupling efficiency than in the previous embodiment can be obtained. That is, in this embodiment, the laser beam does not spread, and the diameter of the laser beam approximately matches the aperture diameter. That is, the beam diameter of the laser beam is sufficiently smaller than the core diameter of the optical fiber 191, and the alignment margin orthogonal to the optical axis is further increased. Therefore, it is possible to construct an optical communication system using a 1.3 μm band surface emitting laser at low cost. [Nineteenth Embodiment] FIGS. 97A and 97B show a structure of a coupling portion between a laser diode and an optical waveguide according to another embodiment of the present invention. Note that FIG. 97A is a perspective view of the structure of this embodiment, and FIG. 97B is a cross-sectional view. In the present embodiment, a configuration is shown in which the laser beam emitted from the laser diode element 32A is deflected by the mirror 301. In FIGS. 97 (A) and 97 (B), the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.

【0506】図97(A),(B)を参照するに、本実
施例では実装基板131として熱伝導性の良いSi基板
を用い、前記実装基板131上に、図1に示す構造の面
発光レ−ザダイオ−ド素子32Aをアレイ状に並べたレ
ーザアレイチップ32を実装する。本実施例では前記レ
−ザダイオ−ド素子32Aは15μmの開口径を有し、
4個のレ−ザダイオ−ド素子32Aがアレイを形成して
いる。
Referring to FIGS. 97 (A) and 97 (B), in this embodiment, a Si substrate having good thermal conductivity is used as the mounting substrate 131, and the surface light emission having the structure shown in FIG. A laser array chip 32 in which laser diode elements 32A are arranged in an array is mounted. In this embodiment, the laser diode element 32A has an opening diameter of 15 μm,
Four laser diode elements 32A form an array.

【0507】一方、本実施例では別の実装基板131A
上にミラー301を実装またはモノリシックに形成し、
さらに実装基板131A上に光導波路302を形成す
る。ここでミラー301は、前記実装基板131Aを構
成するSi基板をKOHによって異方性エッチングし、
形成された結晶面上にAgを成膜することにより形成さ
れる。
On the other hand, in this embodiment, another mounting board 131A
Mount the mirror 301 on it or form it monolithically,
Further, the optical waveguide 302 is formed on the mounting substrate 131A. Here, the mirror 301 anisotropically etches the Si substrate constituting the mounting substrate 131A with KOH,
It is formed by depositing Ag on the formed crystal plane.

【0508】本実施例では、更に前記実装基板131A
上に光導波路302を形成する。光導波路302は、下
部クラッド層302Aを形成した後、コア層としてポリ
メチルメタクリレート(PMMA)層を堆積し、さらに
これをパターニングすることでコアパターン302Bを
形成し、さらにその上に上部クラッド層302Cを形成
する。典型的には、前記コアパターン302Bの断面形
状は50×50μmとされる。前記光導波路302、特
にコア層としては、PMMAの他に、ポリイミドやエポ
キシ樹脂,ポリウレタンやポリエチレンなどのポリマー
導波路や、シリコン酸化膜などの無機膜を使うこともで
きる。また、これらの有機膜は、スピンコートやディッ
プコートなどの塗布法とパターニングを組み合わせるこ
とにより、あるいは樹脂モールドや金型加工により形成
できる。
In the present embodiment, the mounting substrate 131A
An optical waveguide 302 is formed thereon. After forming the lower clad layer 302A, the optical waveguide 302 deposits a polymethyl methacrylate (PMMA) layer as a core layer, and then patterns this to form a core pattern 302B, and further forms an upper clad layer 302C thereon. To form Typically, the cross-sectional shape of the core pattern 302B is 50 × 50 μm. As the optical waveguide 302, in particular, the core layer, a polymer waveguide such as polyimide, epoxy resin, polyurethane or polyethylene, or an inorganic film such as a silicon oxide film can be used in addition to PMMA. Further, these organic films can be formed by combining an application method such as spin coating or dip coating with patterning, or by resin molding or die processing.

【0509】本実施例では、レーザアレイ素子を有する
実装基板131と、光導波路302を有する実装基板1
31Aとを、レ−ザダイオ−ド素子32Aの光軸と光導
波路302の光軸が、前記ミラー301を介して一致す
るように固定する。
In this embodiment, the mounting substrate 131 having the laser array element and the mounting substrate 1 having the optical waveguide 302
31A is fixed so that the optical axis of the laser diode element 32A and the optical axis of the optical waveguide 302 coincide with each other via the mirror 301.

【0510】本発明の発明者が行った実験では、レ−ザ
ダイオ−ド素子32Aとしては、光放射角が約10度で
開口径が15μmの面発光レーザダイオードを使い、レ
−ザダイオ−ド素子32Aと導波路302との間の光路
長lを、光導波路302端面の位置を変えることで、5
0,100,250μmの3種類の値に設定した。その
結果、上述の式が満足される光路長が50μmおよび1
00μmの場合については良好な光結合が得られたが、
上述の式を満たさない光路長が250μmの場合には、
良好な光結合は得られなかった。
In experiments conducted by the inventor of the present invention, a surface emitting laser diode having a light emission angle of about 10 degrees and an aperture diameter of 15 μm was used as the laser diode element 32A. By changing the position of the end face of the optical waveguide 302, the optical path length l between the
Three values of 0, 100, and 250 μm were set. As a result, the optical path length satisfying the above equation is 50 μm and 1
Good optical coupling was obtained for the case of 00 μm,
When the optical path length that does not satisfy the above equation is 250 μm,
Good optical coupling was not obtained.

【0511】いずれにせよ、本実施例ではレンズ等が不
用で、光軸方向のアライメントも大まかでかまわない。
従って1.2μmの面発光レ−ザダイオ−ドを用いるこ
とにより、光軸方向へのアライメントが緩やかな光通信
システムを構築することができた。
In any case, lenses and the like are not required in this embodiment, and the alignment in the optical axis direction may be roughly.
Therefore, by using a 1.2 μm surface emitting laser diode, it was possible to construct an optical communication system in which alignment in the optical axis direction was gradual.

【0512】なお、本実施例ではミラー301を導波路
302とは別に形成したが、導波路端面をダイシングブ
レードなどにより45度の斜面に加工し、かかる斜面に
Agなどの金属を成膜することによって、導波路302
と一体のミラーを形成しても良い。また、本実施例では
光導波路径をマルチモード光ファイバに対応して、50
μmとしたが、シングルモード光ファイバを使う場合に
は、10μm程度に小さくする必要がある。この場合に
も、基本的に同様の式が成り立つ。また、本実施例で
は、光導波路302中のコアパターン302Bの断面は
正方形としたが、長方形に形成することもできる。ま
た、光シートのように単独の導波路で複数の光信号を伝
送してもよい。 [第20実施例]図98は、本発明の別の実施例におけ
る、レ−ザダイオ−ドチップ32と光導波路302との
結合部の構成を示す。
In this embodiment, the mirror 301 is formed separately from the waveguide 302. However, the end face of the waveguide is processed into a 45-degree slope by a dicing blade or the like, and a metal such as Ag is formed on the slope. The waveguide 302
And an integral mirror may be formed. In this embodiment, the diameter of the optical waveguide is set to 50 in accordance with the multimode optical fiber.
However, when a single mode optical fiber is used, it is necessary to reduce the diameter to about 10 μm. In this case as well, basically the same expression holds. In the present embodiment, the cross section of the core pattern 302B in the optical waveguide 302 is a square, but it may be formed in a rectangular shape. Further, a plurality of optical signals may be transmitted by a single waveguide like an optical sheet. [Twentieth Embodiment] FIG. 98 shows a structure of a coupling portion between a laser diode chip 32 and an optical waveguide 302 in another embodiment of the present invention.

【0513】図98を参照するに、本実施例では実装基
板310として熱伝導性の良いSi基板を用い、前記実
装基板301上、図1に示す構造の面発光レ−ザダイオ
−ドをレーザダイオード素子部32Aとして担持するレ
ーザダイオードチップ32を実装する。なお、本実施例
でも、レーザダイオードチップ32として、発振波長が
1.3μmのものを使用する。本実施例で使われたレー
ザダイオードは、開口径が7μmで光放射角θが8度の
ものであり、アレイの形ではなく単独で使用する。
Referring to FIG. 98, in this embodiment, a Si substrate having good heat conductivity is used as the mounting substrate 310, and the surface emitting laser diode having the structure shown in FIG. The laser diode chip 32 carried as the element part 32A is mounted. In this embodiment, the laser diode chip 32 having an oscillation wavelength of 1.3 μm is used. The laser diode used in this embodiment has an aperture diameter of 7 μm and a light emission angle θ of 8 degrees, and is used alone, not in an array form.

【0514】レ−ザダイオ−ドチップ32を実装した実
装基板310は、パッケージ本体311上に位置合わせ
し固定される。更に、パッケージ本体311上のガイド
311Aと、ガイドピン312Aで位置合わせをした光
ファイバガイド312により、レ−ザダイオ−ド32の
光軸を、前記光ファイバガイド312に保持されたシン
グルモード光ファイバ313の光軸に一致させる。
The mounting substrate 310 on which the laser diode chip 32 is mounted is positioned and fixed on the package body 311. Further, the optical axis of the laser diode 32 is adjusted by the guide 311A on the package body 311 and the optical fiber guide 312 aligned with the guide pin 312A, thereby the single mode optical fiber 313 held by the optical fiber guide 312. To the optical axis of

【0515】前記シングルモード光ファイバ313は、
径が10μmのコア313Aと、前記コア313Aを囲
む、径が125μmのクラッドとより構成されており、
前記光ファイバガイド312の径は、前記クラッドの外
径に一致している。
The single mode optical fiber 313 is
A core 313A having a diameter of 10 μm and a cladding having a diameter of 125 μm surrounding the core 313A;
The diameter of the optical fiber guide 312 matches the outer diameter of the cladding.

【0516】本実施例の構成では、前記シングルモード
光ファイバ313をレ−ザダイオ−ド32に当接させる
ことにより、良好な光結合が実現された。また本実施例
ではシングルモード光ファイバ313を用いているた
め、長距離にわたり、広帯域の光信号伝送が可能とな
る。このように、本実施例によれば、1.3μmの面発光
レ−ザダイオ−ドを用いて、良好な光結合を有する光通
信システムを構築することが可能になった。 [第21実施例]次に本発明のさらに他の例を説明す
る。
In the structure of this embodiment, good optical coupling was realized by bringing the single mode optical fiber 313 into contact with the laser diode 32. Further, in the present embodiment, since the single mode optical fiber 313 is used, it is possible to transmit an optical signal over a long distance and in a wide band. As described above, according to the present embodiment, it is possible to construct an optical communication system having good optical coupling by using a 1.3 μm surface emitting laser diode. [Twenty-first Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0517】図99は、長波長面発光レ−ザダイオ−ド
を用いた光通信システムの一例を示す。
FIG. 99 shows an example of an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode.

【0518】図99を参照するに、光通信システムは、
発光部32Aを有する面発光レーザダイオード32と光
ファイバ352とで構成され、図99の例では前記面発
光レーザダイオード32と光ファイバ352とが発光部
32Aにおいて直接に結合されている。もちろん、レン
ズあるいはレンズ系を用いて光結合を実現しても良い。
[0518] Referring to Fig. 99, the optical communication system comprises:
It is composed of a surface emitting laser diode 32 having a light emitting section 32A and an optical fiber 352. In the example of FIG. 99, the surface emitting laser diode 32 and the optical fiber 352 are directly coupled in the light emitting section 32A. Of course, optical coupling may be realized using a lens or a lens system.

【0519】前記面発光レーザ32の発光部32Aの直
径をdとし、光ファイバ312のコア径をFとすると、
面発光レーザダイオードからのレーザビームは図99の
点線351Bのように発散する。ただし、図99におい
て、dは、前記発光部32Aが多角形の場合に内接する
円の直径を表す。この場合には、レーザビームの発散角
は、端面発光型レーザダイオードにおけるレーザビーム
の発散角に比べれば小さい。図99のように面発光レー
ザと光ファイバを近接させた場合、光軸が光ファイバ端
面に垂直で、端面の中心に一致し、光ファイバ端面位置
でコア直径とほぼ同程度であれば、光結合効率を最も高
くできる。
[0519] When the diameter of the light emitting portion 32A of the surface emitting laser 32 is d and the core diameter of the optical fiber 312 is F,
The laser beam from the surface emitting laser diode diverges as shown by a dotted line 351B in FIG. However, in FIG. 99, d represents the diameter of a circle inscribed when the light emitting portion 32A is polygonal. In this case, the divergence angle of the laser beam is smaller than the divergence angle of the laser beam in the edge-emitting laser diode. When the surface emitting laser and the optical fiber are brought close to each other as shown in FIG. 99, if the optical axis is perpendicular to the optical fiber end face, coincides with the center of the end face, and is substantially the same as the core diameter at the optical fiber end face position, light The coupling efficiency can be maximized.

【0520】本実施例で使う面発光レーザダイオードは
前述の通り波長1.1〜1.7μm帯域で動作するが、
特に1.3〜1.55μm帯域のレーザダイオードを用
いれば、石英ファイバ中をレーザビームが伝搬する際の
内部損失が小さいため、長距離伝送が実現される。
The surface emitting laser diode used in this embodiment operates in the wavelength band of 1.1 to 1.7 μm as described above.
In particular, when a laser diode having a band of 1.3 to 1.55 μm is used, long-distance transmission is realized because the internal loss when the laser beam propagates in the quartz fiber is small.

【0521】面発光レーザダイオード32の発光部32
Aの直径をd(光発光部32Aが多角形の場合には内接
する円の直径をdとする)とし、光ファイバ352のコ
ア径をFとしたとき,F,dの比を F/d≦2 …(式1) とすることにより、光結合効率を高くすることができ
る.図99の実施例は、レーザダイオード発光部32A
と光ファイバ352とを直接結合させる構成を有し、間
に結合レンズ等は設けられていない。
The light emitting section 32 of the surface emitting laser diode 32
When the diameter of A is d (the diameter of an inscribed circle is d when the light emitting unit 32A is polygonal) and the core diameter of the optical fiber 352 is F, the ratio of F and d is F / d. ≦ 2 (Equation 1) The optical coupling efficiency can be increased. In the embodiment of FIG. 99, the laser diode light emitting section 32A
And the optical fiber 352 are directly coupled, and no coupling lens or the like is provided between them.

【0522】1.3μm帯などの端面発光レーザダイオ
ードを使う従来の光通信システムでは、光ファイバとレ
ーザダイオードとの光結合効率は低く、直接光結合させ
ることは困難であった。また、光ファイバからの戻り光
の影響でレーザ発振状態が変動するといった問題点が生
じていた。しかし、本発明では長波長帯域で動作する面
発光レーザを用いるため、レーザビームの形状は円形
で、発散角に異方性が生じることはない。このため光結
合効率は、端面型レーザダイオードの場合よりもはるか
に高くなる。さらに面発光型レーザダイオードには反射
率の非常に高い反構造が形成されているため、戻り光の
影響をほとんど受けることがない。このため、レーザダ
イオードと光ファイバとを直接カップリングすることが
可能になり、従来の光通信システムで使われていた光ア
イソレータを省略することが可能になる。
In a conventional optical communication system using an edge emitting laser diode in the 1.3 μm band or the like, the optical coupling efficiency between an optical fiber and a laser diode is low, and it is difficult to directly optically couple the laser. Further, there has been a problem that the laser oscillation state fluctuates due to the influence of the return light from the optical fiber. However, in the present invention, since the surface emitting laser operating in the long wavelength band is used, the shape of the laser beam is circular, and the divergence angle does not have anisotropy. Therefore, the optical coupling efficiency is much higher than in the case of the end face type laser diode. Further, since the surface emitting laser diode has an anti-structure with a very high reflectance, it is hardly affected by return light. For this reason, the laser diode and the optical fiber can be directly coupled, and the optical isolator used in the conventional optical communication system can be omitted.

【0523】面発光型レーザの光出射部の直径をd(光
出射部が多角形の場合には内接する円の直径をdとす
る),光ファイバのコア直径をFとすると,前記Fとd
とを 0.5≦F/d≦2 …(式2) で与えられる範囲内に設定することで、光結合効率を高
くできる。以下、この理由について次に詳細に説明す
る。
If the diameter of the light emitting portion of the surface emitting laser is d (the diameter of the inscribed circle is d if the light emitting portion is a polygon) and the core diameter of the optical fiber is F, the above F and F d
Is set within the range given by 0.5 ≦ F / d ≦ 2 (Equation 2), the optical coupling efficiency can be increased. Hereinafter, the reason will be described in detail.

【0524】表8は、筆者らが面発光レーザダイオード
と単一モード光ファイバダイオードの光結合損失を調べ
た結果を示す。ただし表6は直接光結合を行った場合を
示す。
[0524] Table 8 shows the results of an investigation by the present inventors on the optical coupling loss between the surface emitting laser diode and the single mode optical fiber diode. However, Table 6 shows the case where direct optical coupling was performed.

【0525】表8を参照するに、面発光レーザダイオー
ドの光出射部がコア直径よりも大きくなると光結合効率
は減少するが、d≦2F(すなわち,0.5≦F/d)
であれば光結合損失は3〜5dB以内に抑えられること
がわかる。また、光出射部の大きさがコア径よりも小さ
いときには、光出射部に内接する円の直径と波長で決ま
るレーザビームの発散角が、単一モード光ファイバに単
一モードで光結合できるNA(開口率)以下のときに、
高効率な結合が達成できる。例えばコア径を10μm、
コアの屈折率を1.4469、クラッドの屈折率を1.
4435とし、レーザ波長を1.3μmとすれば、単一
モードで結合可能なNAは0.0995になる。このN
Aに対応する発光部32Aの直径は約6.5μmであ
る。
Referring to Table 8, when the light emitting portion of the surface emitting laser diode is larger than the core diameter, the optical coupling efficiency decreases, but d ≦ 2F (ie, 0.5 ≦ F / d).
Then, it can be seen that the optical coupling loss can be suppressed within 3 to 5 dB. When the size of the light emitting portion is smaller than the core diameter, the divergence angle of the laser beam determined by the diameter and the wavelength of the circle inscribed in the light emitting portion is determined by the NA that can be optically coupled to the single mode optical fiber in a single mode. (Aperture ratio)
Highly efficient coupling can be achieved. For example, if the core diameter is 10 μm,
The refractive index of the core is 1.4469 and the refractive index of the cladding is 1.
If it is 4435 and the laser wavelength is 1.3 μm, the NA that can be coupled in a single mode is 0.0995. This N
The diameter of the light emitting portion 32A corresponding to A is about 6.5 μm.

【0526】しかし、発光部32Aの径が6.5μm以
下でも例えば5μm程度であれば、光結合損失は3〜5
dBに抑えられる。このことから、d≧0.5F(すな
わち,F/d≦2)であればよいことが結論される。
However, even if the diameter of the light emitting section 32A is 6.5 μm or less, if the diameter is, for example, about 5 μm, the optical coupling loss is 3 to 5 μm.
dB. From this, it is concluded that d ≧ 0.5F (ie, F / d ≦ 2) is sufficient.

【0527】以上より、面発光レーザと光ファイバを直
接結合させる場合には、Fとdを 0.5≦F/d≦2 …(式2) の範囲となるように設定することによりカップリング損
失を比較的小さくでき、効率の良い光結合を実現でき
る。なお、本実施例では単一モード光ファイバを用いた
が、多モード光ファイバや、テーパ付き導光路を介して
単一モード光ファイバに光結合させる場合にも、式2の
条件を満足するように結合部を設計すれば、同様の効果
が得られる。
As described above, when the surface emitting laser is directly coupled to the optical fiber, the coupling is established by setting F and d so that 0.5 ≦ F / d ≦ 2 (Equation 2) The loss can be made relatively small, and efficient optical coupling can be realized. Although a single mode optical fiber is used in the present embodiment, the condition of Expression 2 is also satisfied when optically coupling to a single mode optical fiber via a multimode optical fiber or a tapered light guide path. A similar effect can be obtained by designing the connecting portion in the following manner.

【0528】[0528]

【表8】 次に他の例として、面発光レーザダイオードを、結合レ
ンズを介して光ファイバに結合した光通信システムの例
を図100に示す。
[Table 8] Next, as another example, FIG. 100 shows an example of an optical communication system in which a surface emitting laser diode is coupled to an optical fiber via a coupling lens.

【0529】図100を参照するに、本実施例の構成で
は面発光レーザダイオード32と単一モード光ファイバ
352との間に結合レンズ353が設けられる。前記レ
ンズ353は単一のレンズであっても、複数のレンズを
組み合わせたレンズ系であっても良い。単レンズで構成
する場合には、前記レンズ353は面発光レーザダイオ
ード32の発光部32A近傍に配置するのが好ましい。
Referring to FIG. 100, in this embodiment, a coupling lens 353 is provided between the surface emitting laser diode 32 and the single mode optical fiber 352. The lens 353 may be a single lens or a lens system combining a plurality of lenses. When a single lens is used, the lens 353 is preferably disposed near the light emitting portion 32A of the surface emitting laser diode 32.

【0530】図100の構成では、結合レンズ353の
レンズパワー(もしくは焦点距離)を適当に選ぶことに
より、前記発光部32Aの直径d(光出射部が多角形の
場合には内接する円の直径をdとする)を光ファイバ3
53のコア径以上にしても、光結合損失を小さく抑える
ことが可能になる。
In the configuration shown in FIG. 100, by appropriately selecting the lens power (or focal length) of the coupling lens 353, the diameter d of the light emitting section 32A (the diameter of the inscribed circle when the light emitting section is a polygon) is selected. Is d) and the optical fiber 3
Even if the core diameter is 53 or more, the optical coupling loss can be kept small.

【0531】例えばコア径を10μmとし、発光部32
Aの直径が20μmの場合、レンズ353によってビー
ム径が1/2に縮小される。レンズ353の焦点距離を
f,レーザ波長をλ(=1.3μm),発光部32Aの
半径をω(=10μm),屈折率n(=1)とする
と、
For example, when the core diameter is set to 10 μm,
When the diameter of A is 20 μm, the beam diameter is reduced to に よ っ て by the lens 353. Assuming that the focal length of the lens 353 is f, the laser wavelength is λ (= 1.3 μm), the radius of the light emitting unit 32A is ω 0 (= 10 μm), and the refractive index n (= 1),

【0532】[0532]

【数1】 をみたすfを求めれば良い.このとき焦点距離fは約1
40μmとなる。
(Equation 1) It is sufficient to find f that satisfies. At this time, the focal length f is about 1
It becomes 40 μm.

【0533】カップリングレンズを用いる場合,光出射
部の直径をd(光出射部が多角形の場合には内接する円
の直径をdとする),光ファイバのコア直径をFとする
と,d≧F,すなわち, F/d≦1 …(式3) であれば効率良く光ファイバに対して光結合することが
可能になる。以下の表9を参照。
When a coupling lens is used, the diameter of the light emitting portion is d (the diameter of the inscribed circle is d when the light emitting portion is polygonal), and the core diameter of the optical fiber is F. If ≧ F, that is, F / d ≦ 1 (Equation 3), efficient optical coupling to the optical fiber becomes possible. See Table 9 below.

【0534】[0534]

【表9】 なお、図100の実施例では結合レンズ353を単一の
レンズで構成したが、これを複数のレンズによるレンズ
系で構成しても良い。たとえば図101に示すように、
2枚のレンズ353Aおよび353Bでレンズ353を
構成してもよい。
[Table 9] In the embodiment of FIG. 100, the coupling lens 353 is constituted by a single lens, but this may be constituted by a lens system including a plurality of lenses. For example, as shown in FIG.
The lens 353 may be composed of two lenses 353A and 353B.

【0535】図101を参照するに、第1のレンズ35
3Aによって面発光レーザダイオード32の発光部32
Aからの発散光が第2のレンズ353Bに向けて収束さ
れ、第2のレンズ353Bの面でビームウエストとな
る。第2のレンズ353Bは図100のレンズ353と
同じ働きをする。本実施例によれば、単一のレンズをレ
ーザダイオードの発光部の近傍に配置できない場合や、
レーザ光の発散角が大きくて光ファイバへの結合効率が
小さくなる場合に、前記レンズ353を複数枚で構成す
ることで、高い結合効率を維持することが可能になる。
Referring to FIG. 101, first lens 35
3A, the light emitting section 32 of the surface emitting laser diode 32
The divergent light from A is converged toward the second lens 353B, and becomes a beam waist on the surface of the second lens 353B. The second lens 353B has the same function as the lens 353 of FIG. According to the present embodiment, when a single lens can not be placed near the light emitting portion of the laser diode,
When the divergence angle of the laser light is large and the coupling efficiency to the optical fiber is low, high coupling efficiency can be maintained by configuring the lens 353 with a plurality of lenses.

【0536】なお、以上の本実施例では単一モード光フ
ァイバを光ファイバ352として使ったが、本実施例で
は、多モード光ファイバを使う場合や、テーパ付き導光
路を使う場合でも、式3の関係を満足する限り、同様の
効果が得られる。
In the above embodiment, a single mode optical fiber is used as the optical fiber 352. However, in the present embodiment, even when a multimode optical fiber is used or a tapered light guide path is used, the equation 3 is used. As long as the relationship is satisfied, the same effect can be obtained.

【0537】従来の端面発光型レーザダイオードを用い
た構成では、結合レンズからの戻り光によってレーザ発
振状態が変動を受けることがあり、これを避けるために
光アイソレータを設けることが必要であった。しかし、
面発光レーザダイオードは、高い光反射率を有する反射
鏡構造を使用するため、戻り光の影響をほとんど受けな
い。このため光アイソレータを省略することが可能にな
る。
[0537] In a conventional configuration using an edge-emitting laser diode, the laser oscillation state may fluctuate due to the return light from the coupling lens, and it is necessary to provide an optical isolator to avoid this. But,
Since the surface emitting laser diode uses a mirror structure having a high light reflectance, it is hardly affected by return light. Therefore, the optical isolator can be omitted.

【0538】次に、面発光レーザダイオードアレイと光
ファイバレイで構成される実施例を、図102を参照し
ながら説明する。
Next, an embodiment comprising a surface emitting laser diode array and an optical fiber array will be described with reference to FIG.

【0539】図102を参照するに、本実施例では面発
光レーザダイオード32はアレイ状に配列された複数の
発光部32Aを有している。勿論、本実施例において面
発光レーザダイオード32自体をアレイ状に配列しても
良い.さらには、複数のレーザダイオードチップをアレ
イ状に配列しても良い。
Referring to FIG. 102, in this embodiment, the surface emitting laser diode 32 has a plurality of light emitting portions 32A arranged in an array. Of course, in the present embodiment, the surface emitting laser diodes 32 themselves may be arranged in an array. Further, a plurality of laser diode chips may be arranged in an array.

【0540】図102では、発光部32Aと対応する光
ファイバ352とが直接に結合されているので、先に図
99で説明したように、発光部32Aに内接する円の直
径dと光ファイバ352のコア直径Fを、式2の関係を
満足するように設定することにより、光結合損失を最小
化でき、光結合効率を最大化できる。
In FIG. 102, since the light emitting section 32A and the corresponding optical fiber 352 are directly connected, as described above with reference to FIG. 99, the diameter d of the circle inscribed in the light emitting section 32A and the optical fiber 352 By setting the core diameter F so as to satisfy the relationship of Equation 2, the optical coupling loss can be minimized and the optical coupling efficiency can be maximized.

【0541】本実施例では、発光部32Aがアレイ状に
配列されるため、情報量の大きい光通信システムを構築
できる。
In this embodiment, since the light emitting sections 32A are arranged in an array, an optical communication system having a large amount of information can be constructed.

【0542】図103は、図102の構成に、さらに結
合レンズアレイを挿入した実施例を示す。
FIG. 103 shows an embodiment in which a coupling lens array is further inserted into the configuration of FIG.

【0543】図103の構成でも、発光部32Aとレン
ズアレイと光ファイバ352の関係は、図100の説明
と同じである。すなわち,光出射部の直径d(光出射部
が多角形の場合には内接する円の直径をdとする)と光
ファイバのコア直径Fの関係を式3とすれば効率良くカ
ップリングができる.これらがアレイ状に配列されるた
め、情報量の大きい光通信システムが構築できる。なお
本実施例ではレンズアレイ355において、各々のレン
ズ要素は単一のレンズにより構成されているが、複数の
レンズを組み合わせて構成しても良い。 [第22実施例]次に本発明のさらに他の実施例につい
て説明する。
In the configuration of FIG. 103, the relationship between the light emitting section 32A, the lens array, and the optical fiber 352 is the same as that described with reference to FIG. That is, if the relationship between the diameter d of the light emitting portion (when the light emitting portion is polygonal, the diameter of the inscribed circle is d) and the core diameter F of the optical fiber is expressed by Equation 3, coupling can be efficiently performed. . Since these are arranged in an array, an optical communication system having a large amount of information can be constructed. In this embodiment, in the lens array 355, each lens element is configured by a single lens, but may be configured by combining a plurality of lenses. [Twenty-second Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0544】図104(A),(B)は、本発明による
長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた通信システムの
一例であり、図35で切出した長波長面発光レ−ザダイ
オ−ド素子が形成されたレーザダイオードチップ32に
CMOS回路とからなるレーザ駆動用IC32Dが接続
されている様子を示す、それぞれ側面図および平面図を
示す。
FIGS. 104A and 104B show an example of a communication system using a long-wavelength surface-emitting laser diode according to the present invention. FIG. FIGS. 4A and 4B are a side view and a plan view, respectively, showing a state in which a laser driving IC 32D including a CMOS circuit is connected to a laser diode chip 32 on which elements are formed.

【0545】図104(A),(B)を参照するに、レ
ーザダイオードチップ32とCMOSからなるレーザ駆
動用IC32Dは、それぞれ導電性のサブマウント40
1上に導電性接着剤により実装されている。またレーザ
ダイオードチップ32とレーザ駆動用IC32Dとの間
には高周波伝送線路402(本実施例ではマイクロスト
リップライン)が形成されており、各チップ32はそれ
ぞれこのマイクロストリップライン402にボンディン
グワイヤ403により接続されている。
Referring to FIGS. 104 (A) and (B), the laser driving IC 32D composed of the laser diode chip 32 and the CMOS has a conductive sub-mount 40, respectively.
1 is mounted by a conductive adhesive. A high-frequency transmission line 402 (microstrip line in this embodiment) is formed between the laser diode chip 32 and the laser driving IC 32D, and each chip 32 is connected to the microstrip line 402 by a bonding wire 403. Have been.

【0546】光通信用の面発光レーザダイオードでは、
数百MHz〜数GHzといった非常に高速な変調が必要
なため、レーザダイオードチップ32とレーザ駆動用I
C32Dとの間は出来るだけ短くするのが好ましいが、
光学系のレイアウト上、かかる好ましい構成が不可能な
場合がある。しかし、そのような場合に通常の配線でレ
ーザダイオードチップ32とレーザ駆動用IC32Dと
の間を接続すると、こ配線部分から不要な電磁放射が生
じてしまう。本実施例では、このような電磁放射が生じ
ないように、レーザダイオードチップ32とレーザ駆動
用IC32Dとの間を高周波伝送線路402により接続
する。
In a surface emitting laser diode for optical communication,
Since very high-speed modulation of several hundred MHz to several GHz is required, the laser diode chip 32 and the laser driving I
It is preferable to make the distance between C32D and C32D as short as possible.
Such a preferable configuration may not be possible due to the layout of the optical system. However, in such a case, if the laser diode chip 32 and the laser driving IC 32D are connected with normal wiring, unnecessary electromagnetic radiation will be generated from this wiring portion. In this embodiment, the high-frequency transmission line 402 connects between the laser diode chip 32 and the laser driving IC 32D so that such electromagnetic radiation does not occur.

【0547】かかる構成により、数GHzの周波数でレ
ーザダイオードの変調を行っても、配線部分からの不要
な電磁波放射が生じることはなく、これに伴い、特別な
不要電磁波の輻射を抑制する対策が不要となり、システ
ムの更なる低価格化が可能である。
With this configuration, even if the laser diode is modulated at a frequency of several GHz, unnecessary electromagnetic wave radiation does not occur from the wiring portion, and accordingly, a special measure for suppressing the radiation of unnecessary electromagnetic waves is provided. This is unnecessary, and the cost of the system can be further reduced.

【0548】なお本実施例では高周波伝送線路402と
してマイクロストリップラインを使用したが、コプレー
ナー線路やトリプレート線路等の不平衡な伝送線路であ
ればどれを用いてもよい。またレーザダイオードチップ
32やレーザ駆動用IC32Dと伝送線路402との間
の接続も、本実施例のワイヤボンディングに限定される
ものではなく、フリップチップ接続や、TAB接続,マ
イクロバンプ接続等の技術を、必要に応じて使うことが
可能である。 [第23実施例]先に図52において、本発明の通信シ
ステムの一例として、レーザ発振波長が1.1〜1.7
μm帯域の長波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いたシス
テムを説明した。
In this embodiment, a microstrip line is used as the high-frequency transmission line 402, but any unbalanced transmission line such as a coplanar line or a triplate line may be used. Also, the connection between the laser diode chip 32 or the laser driving IC 32D and the transmission line 402 is not limited to the wire bonding of the present embodiment, but may employ techniques such as flip chip connection, TAB connection, and micro bump connection. It can be used as needed. Twenty-third Embodiment Referring first to FIG. 52, as an example of the communication system of the present invention, a laser oscillation wavelength is 1.1 to 1.7.
A system using a long wavelength surface emitting laser diode in the μm band has been described.

【0549】従来より0.85μm帯の波長では光通信
システムが検討されていたが、光ファイバの伝送ロスが
大きくて実用的ではなかった。また伝送ロスが小さい実
用的な長波長帯においては安定したレーザ素子が得られ
なかったが、本発明では前述のように半導体分布ブラッ
グ反射鏡12,18の改良、あるいは非発光再結合防止
層13,17を設けることにより、レーザ発振波長が
1.1〜1.7μm帯域の面発光レ−ザダイオ−ドを低
電力で安定して駆動できるようになり、実用的な長波長
帯光通信システムが可能となった。
Conventionally, an optical communication system has been studied for a wavelength in the 0.85 μm band, but the transmission loss of the optical fiber is large and is not practical. Although a stable laser element could not be obtained in a practical long wavelength band where transmission loss is small, the present invention improves the semiconductor Bragg reflectors 12 and 18 or the non-radiative recombination preventing layer 13 as described above. , 17 enable a surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm to be driven stably with low power, and a practical long wavelength band optical communication system can be realized. It has become possible.

【0550】前記図52の例では、光通信システムは、
上記のような長波長面発光レ−ザダイオ−ドチップ32
と、前記チップ32中のレーザ発光部32Aから出射し
たレーザビームを注入され、光伝送路として作用する第
1の光ファイバFG1と、前記第1の光ファイバFG1
中を伝搬したレーザビームを注入され、光伝送路として
作用する第2の光ファイバFG2と、前記第2の光ファ
イバFG2から出射したレーザビームを注入され、光伝
送路として作用する第3の光ファイバFG3と、前記第
3の光ファイバFG3から出たレーザビームを受光する
光ディテクタ部34Aを有するフォトダイオードチップ
34とから構成されている。
In the example shown in FIG. 52, the optical communication system
Long-wavelength surface emitting laser diode chip 32 as described above
A first optical fiber FG1 into which a laser beam emitted from a laser emitting section 32A in the chip 32 is injected and which functions as an optical transmission path; and a first optical fiber FG1
A second optical fiber FG2, which is injected with a laser beam propagated through the inside and functions as an optical transmission line, and a third light, which is injected with a laser beam emitted from the second optical fiber FG2 and functions as an optical transmission line It comprises a fiber FG3 and a photodiode chip 34 having an optical detector 34A for receiving the laser beam emitted from the third optical fiber FG3.

【0551】またレ−ザダイオ−ドチップ32と第1の
光ファイバFG1との間には光接続モジュールMG1が
設けられ、同様に光ファイバと光ファイバの間、および
光ファイバとフォトダイオードチップの間にも、光接続
モジュールMG2,光接続モジュールMG3,あるいは
光接続モジュールMG4が設けられている。
An optical connection module MG1 is provided between the laser diode chip 32 and the first optical fiber FG1. Similarly, between the optical fiber and the optical fiber, and between the optical fiber and the photodiode chip. Also, an optical connection module MG2, an optical connection module MG3, or an optical connection module MG4 is provided.

【0552】このようなシステムに使用される第1の光
ファイバFG1は、この図52の例ではレーザダイオー
ド発光部32Aと、間に光学系が介在することなく、直
接に光結合されている。
In the example shown in FIG. 52, the first optical fiber FG1 used in such a system is directly optically coupled to the laser diode light emitting section 32A without any intervening optical system.

【0553】また先に図94において、本発明のレ−ザ
ダイオ−ドと光ファイバとの間に要求される関係につい
て説明した。
In FIG. 94, the relationship required between the laser diode of the present invention and the optical fiber has been described.

【0554】本発明の1.1〜1.7μm帯の長波長面
発光レ−ザダイオ−ドは光発散角θが10°程度であ
り、例えばコア径が50μm(クラッド径125μm)
光ファイバと組み合わせて使われる。このようなレ−ザ
ダイオ−ドと光ファイバの組合せにおいては、レ−ザダ
イオ−ドと光ファイバとの間に良好な結合を得るには、
発光部32Aの大きさが、例えば0.005mm×0.
005mm〜0.02mm×0.02mmのもの、面積
Sで見ると0.000025mm〜0.0001mm
のものが使用される。この場合、レーザダイオード
と光ファイバとを、0〜0.33mmの距離をおいて対
向させることにより、間に特別な光学系を入れなくても
良好な光学的結合が実現できる。光ファイバの代わりに
光導波路を用いた場合も同様の状況が成立する。
The long-wavelength surface-emitting laser diode of the present invention having a 1.1 to 1.7 μm band has a light divergence angle θ of about 10 °, for example, a core diameter of 50 μm (cladding diameter of 125 μm).
Used in combination with optical fiber. In such a combination of a laser diode and an optical fiber, to obtain a good coupling between the laser diode and the optical fiber,
The size of the light emitting unit 32A is, for example, 0.005 mm × 0.
005 mm to 0.02 mm × 0.02 mm, when viewed in area S, 0.000025 mm 2 to 0.0001 mm
Two are used. In this case, by opposing the laser diode and the optical fiber at a distance of 0 to 0.33 mm, good optical coupling can be realized without inserting a special optical system therebetween. A similar situation holds when an optical waveguide is used instead of an optical fiber.

【0555】本発明では上記の大きさの発光部32を有
するものが使われるが、これは1.1〜1.7μm帯の
長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子を用いた光通信シス
テムの動作電圧にも密接に関係している。
In the present invention, the one having the light emitting portion 32 of the above size is used. This is an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode element in the 1.1 to 1.7 μm band. It is also closely related to the operating voltage.

【0556】本実施例ではこの点に注目し、面発光レー
ザダイオード32に単なるパルス発振ではなく安定した
連続発振を行わせるのに適した動作電圧について、検討
を行った。
In this embodiment, attention has been paid to this point, and an operation voltage suitable for causing the surface emitting laser diode 32 to perform stable continuous oscillation instead of simple pulse oscillation has been studied.

【0557】表10に本実施例の実験結果を示す。Table 10 shows the experimental results of this example.

【0558】本実施例の実験では、図10に示した構成
を有する、レーザ発振波長が1.3μmのレーザダイオ
ードを使用した。実験では、発光部32A(今回は正方
形とした)の大きさと動作電圧を変え、安定した連続発
振ができる条件を探索した。なお、前記発光部32Aの
形状は必ずしも正方形でなくてもよく、例えば円形形状
であってもよい。このような場合にも、本発明と同様な
考え方が、面積換算を行うことにより、適用できる.
In the experiment of this embodiment, a laser diode having a configuration shown in FIG. 10 and having a laser oscillation wavelength of 1.3 μm was used. In the experiment, the size and operating voltage of the light emitting section 32A (in this case, a square) were changed, and conditions for stable continuous oscillation were searched. The shape of the light emitting portion 32A is not necessarily a square, and may be, for example, a circular shape. In such a case, the same concept as the present invention can be applied by performing area conversion.

【0559】[0559]

【表10】 以上の結果より,面発光レ−ザダイオ−ド素子チップの
光射出部の面積をS(mm),レーザ素子動作電圧を
V(V)とするとき,V/Sを15000〜30000
の範囲にすることにより、レーザ素子を破損することな
く、安定して連続発振させられることがわかる、よって
このような条件において1.1〜1.7μm帯の長波長
面発光レ−ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムを
動作させれば、実用的で安定したシステムを実現でき
る。 [第24実施例]次に本発明のさらに他の例を説明す
る。
[Table 10] From the above results, assuming that the area of the light emitting portion of the surface emitting laser diode element chip is S (mm 2 ) and the operating voltage of the laser element is V (V), V / S is 15,000 to 30,000.
It can be seen that the laser beam can be stably and continuously oscillated without damaging the laser element in the range described above. Therefore, under such conditions, a long-wavelength surface emitting laser diode in the 1.1 to 1.7 μm band is used. By operating an optical communication system using the elements, a practical and stable system can be realized. [24th Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0560】図105は、本実施例による長波長面発光
レ−ザダイオ−ドを用いた光通信システムの一例を示
す。ただし図105中、先に説明した部分に対応する部
分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 105 shows an example of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to this embodiment. However, in FIG. 105, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0561】図105を参照するに、本実施例による光
通信システムでは、実装基板301上に設けられたレ−
ザダイオ−ド32Aの光出力を、別の実装基板301A
上に形成されたミラー301により、光通信用の光ビー
ムとモニタ用の光ビームに分岐し、分岐されたモニタ用
の光ビームが前記実装基板301A上に設けられたモニ
タ用受光素子142Pにより検出される。前記モニタ用
受光素子142Pは、先に図86で説明したモニタ用受
光素子142Pに対応する。なお、図105および後述
の図107,108も同様であるが、前記レーザダイオ
ード発光部32Aは紙面に対して垂直方向に複数個配列
されてアレイを形成しており、これに対応して、複数の
光導波路が設けられている。
Referring to FIG. 105, in the optical communication system according to the present embodiment, the laser provided on the mounting
The light output of the diode 32A is connected to another mounting substrate 301A.
The mirror 301 formed above splits the light beam for optical communication and the light beam for monitoring, and the split monitoring light beam is detected by the monitoring light receiving element 142P provided on the mounting substrate 301A. Is done. The monitoring light receiving element 142P corresponds to the monitoring light receiving element 142P described above with reference to FIG. Note that FIG. 105 and FIGS. 107 and 108 to be described later are the same, but a plurality of the laser diode light emitting portions 32A are arranged in a direction perpendicular to the paper surface to form an array. Are provided.

【0562】また、本実施例の通信システムは、前記面
発光レ−ザダイオ−ド32とその駆動回路を有する光送
信部と、面型受光素子とその駆動回路を有する光受光部
と、前記光送信部と光受信部との間を及びそれらの間の
伝送経路として作用する光ファイバまたは光導波路とか
らなっている。ここではレ−ザダイオ−ド32及び面型
受光素子の駆動回路は図示しないが、これらは、それぞ
れの素子と同一の実装基板上に実装することが可能であ
る。あるいは、レ−ザダイオ−ド素子形成基板にウエハ
プロセスにより、レーザ素子形成と一体的に集積化して
もよい。また、かかる光伝送経路の両側に,光送信部と
光受光部とを備えることで、双方向の通信を行う光通信
システムが実現できる。
The communication system according to the present embodiment comprises: a light emitting unit having the surface emitting laser diode 32 and its driving circuit; a light receiving unit having a surface light receiving element and its driving circuit; It is composed of an optical fiber or an optical waveguide that acts as a transmission path between the transmission section and the optical reception section and between them. Although the laser diode 32 and the drive circuit for the surface light receiving element are not shown here, they can be mounted on the same mounting board as the respective elements. Alternatively, it may be integrated with the formation of the laser element on the laser diode element formation substrate by a wafer process. In addition, by providing an optical transmitting unit and an optical receiving unit on both sides of the optical transmission path, an optical communication system that performs bidirectional communication can be realized.

【0563】図105に示すように、長波長面発光レー
ザレイ素子の一方の面から出射されたレーザビームはミ
ラー301で分岐され、光軸を整合させた光導波路30
2に導かれる。この光導波路302は、光ファイバであ
ってもよい。
As shown in FIG. 105, a laser beam emitted from one surface of a long-wavelength surface emitting laser device is split by a mirror 301 and an optical waveguide 30 whose optical axis is aligned.
It is led to 2. This optical waveguide 302 may be an optical fiber.

【0564】ミラー301で分岐されたもう一方のレー
ザビームは、実装基板301A上に形成されたモニタ用
受光素子34に導かれる。前記ミラー301は前記モニ
タ用受光素子142Pに供給される光ビームを分岐する
ものであり、このようなモニタ用受光素子に供給される
レーザビームは、モニタ用受光素子の出力を用いてレ−
ザダイオ−ドの出力が正しく制御できる範囲で、すなわ
ち受光素子の感度内において小さい方が好ましい。光通
信システムの消費電力などを考慮すると、可能な限り多
くの光エネルギが、光信号として光導波路302あるい
は光ファイバ中を伝送されるのが好ましい。このため、
本発明実施例ではミラー301として使われるAuやA
g,Alなどの金属薄膜の膜厚を制御し、1.1〜1.
7μmの波長の範囲において透過率を制御している。あ
るいは、前記ミラー301として厚い金属膜を使い、全
反射する条件において、その反射面に溝や円,正方形な
ど各種形状の開口部を設け、透過率を制御してもよい。
後者の場合、光による干渉をさけるために,溝のピッチ
や開口部のサイズをランダムに設定し、また開口部の位
置をランダムにするのが好ましい。更に、誘電体多層膜
や半導体多層膜を使うことにより、ミラー301の透過
率を制御することも可能である。
[0564] The other laser beam split by the mirror 301 is guided to the monitor light receiving element 34 formed on the mounting substrate 301A. The mirror 301 splits the light beam supplied to the monitoring light receiving element 142P. The laser beam supplied to such a monitoring light receiving element is laid using the output of the monitoring light receiving element.
It is preferable that the output of the diode is small in a range where the output can be correctly controlled, that is, within the sensitivity of the light receiving element. In consideration of the power consumption of the optical communication system, it is preferable that as much optical energy as possible is transmitted as an optical signal through the optical waveguide 302 or the optical fiber. For this reason,
In the embodiment of the present invention, Au or A used as the mirror 301 is used.
g, Al, etc. by controlling the film thickness of the metal thin film.
The transmittance is controlled in the wavelength range of 7 μm. Alternatively, a thick metal film may be used as the mirror 301, and under the condition of total reflection, openings of various shapes such as grooves, circles, and squares may be provided on the reflection surface to control the transmittance.
In the latter case, in order to avoid interference by light, it is preferable to randomly set the pitch of the groove and the size of the opening, and to randomize the position of the opening. Further, the transmittance of the mirror 301 can be controlled by using a dielectric multilayer film or a semiconductor multilayer film.

【0565】従来の端面発光レ−ザダイオ−ドに比べ,
本発明の光通信システムに使用される発振波長が1.1
〜1.7μm帯域の面発光レ−ザダイオ−ドは、温度に
よる光出力の変動が小さく、経時変化の少なく非常に安
定したレーザである。一方、より信頼性の高い光通信シ
ステムを形成するには、レ−ザダイオ−ド出力をモニタ
してその出力を制御するのが好ましい。従来の端面発光
レ−ザダイオ−ドでは、後方劈開面から放出されるレー
ザビームをモニタすることによってレ−ザダイオ−ド出
力を制御することが行われている。
As compared with the conventional edge emitting laser diode,
The oscillation wavelength used in the optical communication system of the present invention is 1.1.
A surface emitting laser diode having a band of about 1.7 .mu.m is a very stable laser which has a small variation in light output due to temperature and has little change over time. On the other hand, to form a more reliable optical communication system, it is preferable to monitor the laser diode output and control the output. In a conventional edge emitting laser diode, the laser diode output is controlled by monitoring a laser beam emitted from a rear cleavage plane.

【0566】これに対し、本実施例のような面発光レ−
ザダイオ−ドを用いたシステムでは、レーザ出力はレ−
ザダイオ−ドの一方の面においてのみ得られ、このため
従来の端面発光型レーザダイオードの場合ようなモニタ
受光素子の配置は採用できない。また,本発明のシステ
ムに使用される、発振波長が1.1〜1.7μm帯域の
面発光レ−ザダイオ−ドでは、出射するレーザビームの
発散角は10°程度にしかならず、このためレ−ザダイ
オ−ドを光ファイバや光導波路に近接させることでレン
ズを用いずに光結合させることは出来ても、モニタ用受
光素子を挿入する余地はない。
On the other hand, the surface emitting laser as in this embodiment is used.
In a system using the diode, the laser output is
It can be obtained only on one side of the diode, so that the arrangement of the monitor light receiving element as in the case of the conventional edge emitting laser diode cannot be adopted. In the surface emitting laser diode having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm used in the system of the present invention, the divergence angle of the emitted laser beam is only about 10 °, and therefore the laser beam is emitted. Although the diode can be optically coupled without using a lens by bringing the diode close to an optical fiber or an optical waveguide, there is no room for inserting a monitor light receiving element.

【0567】これに対し、本実施例では上記のようなミ
ラー301を用いることで、レ−ザダイオ−ド32と光
導波路間302あるいは光ファイバと間の光路長を増大
することなくレ−ザダイオ−ドの光出力をモニタでき、
このため、レ−ザダイオ−ドの光出力を確実に制御でき
る。また、本実施例ではミラー301を用いて光軸を偏
向しているため、レ−ザダイオ−ド32の面と光導波路
302あるいは光ファイバの光軸が平行となり、光導波
路302あるいは光ファイバを光モジュールの面に平行
に固定できる。このため、本実施例では光導波路302
あるいは光ファイバを容易に固定でき、強固な構成とす
ることが可能である。また、光通信システムのモジュー
ルとしてはサイズが大きくなるが、レ−ザダイオ−ド3
2の光軸に沿って、ミラーの前後に結合レンズを設ける
ことも可能である。
On the other hand, in this embodiment, by using the mirror 301 as described above, the laser diode can be used without increasing the optical path length between the laser diode 32 and the optical waveguide 302 or the optical fiber. Monitor the optical output of the
Therefore, the light output of the laser diode can be reliably controlled. In this embodiment, since the optical axis is deflected by using the mirror 301, the surface of the laser diode 32 and the optical axis of the optical waveguide 302 or the optical fiber become parallel, and the optical waveguide 302 or the optical fiber is Can be fixed parallel to the plane of the module. For this reason, in the present embodiment, the optical waveguide 302
Alternatively, the optical fiber can be easily fixed, and a strong configuration can be obtained. In addition, although the size of the module of the optical communication system becomes large, the laser diode 3 is used.
It is also possible to provide a coupling lens before and after the mirror along the second optical axis.

【0568】なお、図示はしないが、本発明では複数個
のレーザダイオード素子およびこれに対応した光導波路
(この例では光ファイバ)が用いることができる、前記
ミラー301は、共通のミラー(図105において紙面
に対して垂直方向に延在する単一のミラー)を用いるこ
とができる。これにより、このようなレ−ザダイオ−ド
アレイとモニタ用受光素子アレイおよび光の分岐手段よ
りなる光送信ユニットの小型化および製造費用の低減が
可能となる。
Although not shown, a plurality of laser diode elements and an optical waveguide (optical fiber in this example) corresponding to the laser diode elements can be used in the present invention. The mirror 301 is a common mirror (FIG. 105). , A single mirror extending in a direction perpendicular to the plane of the paper) can be used. As a result, it is possible to reduce the size and the manufacturing cost of the optical transmission unit including the laser diode array, the monitoring light receiving element array, and the light branching unit.

【0569】図106は、このように分岐されたレーザ
ビームを用いてレ−ザダイオ−ド32の出力を制御する
フィードバック制御回路のブロック図を示す。
FIG. 106 is a block diagram showing a feedback control circuit for controlling the output of the laser diode 32 using the laser beam split in this way.

【0570】図106を参照するに、先に図87で説明
した駆動回路161に対応する駆動回路161によって
レ−ザダイオ−ド32が駆動され、形成されたレーザビ
ームの一部は前記ミラー301で分岐され、前記モニタ
用受光素子142Pに導かれる。前記モニタ用受光素子
142Pは供給されたレーザビームの光強度を検出し、
対応して形成される電気出力信号によりレーザ出力制御
部を、その出力が一定になるようにによって制御され
る.駆動回路は,本発明のシステムに使用されるレ−ザ
ダイオ−ドは発振電圧が低しきい値であるため,低消費
電力の点でCMOSを用いることが好ましいが,バイポ
ーラを用いても良い.また,モニタ用受光素子は,本発
明の波長域が1.1〜1.7μmであるため,InGa
As材料のフォトダイオードを用いることができる.経
時変化や温度変化によるレーザ光の変動は時間的に緩や
かな変化であるため,応答速度は低くとも高感度のフォ
トダイオードでも良い.再度図105に戻って本実施例
の説明を継続する。
Referring to FIG. 106, the laser diode 32 is driven by the drive circuit 161 corresponding to the drive circuit 161 described above with reference to FIG. 87, and a part of the formed laser beam is reflected by the mirror 301. The light is branched and guided to the monitor light receiving element 142P. The monitor light receiving element 142P detects the light intensity of the supplied laser beam,
The laser output control unit is controlled by the correspondingly formed electric output signal so that the output becomes constant. As the driving circuit, a laser diode used in the system of the present invention preferably uses a CMOS in terms of low power consumption because the oscillation voltage has a low threshold, but a bipolar may be used. Further, since the wavelength range of the present invention is 1.1 to 1.7 μm, the monitoring light-receiving element has an InGa
A photodiode made of As material can be used. Since the fluctuation of laser light due to aging or temperature change is a gradual change with time, a photodiode with a low response speed but high sensitivity may be used. Returning to FIG. 105 again, the description of this embodiment will be continued.

【0571】本実施例では図1に示した長波長面発光レ
−ザダイオ−ド素子を4個並べたレーザダイオードアレ
イと、図示していない駆動回路及びレーザ出力制御部と
を、熱伝導性の良いSi実装基板301上に実装する。
なお、前記4個のレ−ザダイオ−ド素子は単一のチップ
上に200μmの配列ピッチで形成したもので、発振波
長が1.3μmのものを使用している。
In this embodiment, a laser diode array in which four long-wavelength surface emitting laser diode elements shown in FIG. 1 are arranged, a drive circuit and a laser output control unit (not shown) It is mounted on a good Si mounting substrate 301.
The four laser diode elements are formed on a single chip at an arrangement pitch of 200 μm and have an oscillation wavelength of 1.3 μm.

【0572】次に熱伝導性が良好で1.3μm帯域の光
に対して透明なSi基板により、前記ミラー301を形
成する。単結晶Si基板を前記実装基板301Aとして
使うことにより、異方性エッチングを行うことにより、
前記ミラー301を形成することができる。その際、単
結晶Si基板に対する異方性エッチングにより形成され
る結晶面を考慮して、ウエハの結晶軸に対する切り出し
面が決定される。なおエッチャントとしてはKOHを用
いることができる。このようにして45度のミラー面3
01を実装基板301A上にモノリシックに形成し、さ
らにAu膜を蒸着した後、光導波路302を形成する。
Next, the mirror 301 is formed of a Si substrate having good thermal conductivity and transparent to light in the 1.3 μm band. By using a single crystal Si substrate as the mounting substrate 301A, by performing anisotropic etching,
The mirror 301 can be formed. At this time, a cut plane with respect to the crystal axis of the wafer is determined in consideration of a crystal plane formed by anisotropic etching on the single crystal Si substrate. Note that KOH can be used as an etchant. Thus, the 45-degree mirror surface 3
01 is formed monolithically on the mounting substrate 301A, and after an Au film is deposited, an optical waveguide 302 is formed.

【0573】かかる工程においてAu膜厚を設定するこ
とにより、波長1.3μmのレーザ光の透過率を制御で
きる。
By setting the Au film thickness in this step, the transmittance of a laser beam having a wavelength of 1.3 μm can be controlled.

【0574】光導波路302の形成に際しては、クラッ
ド302Aを形成した後、コア層としてポリメチルメタ
クリレート(PMMA)膜を形成し、このように形成さ
れたコア層をパターニングすることによりコアパターン
302Bを形成する。さらに、前記コア層302Bを覆
うように上部クラッド層302Cを形成する。
When forming the optical waveguide 302, after forming the clad 302A, a polymethyl methacrylate (PMMA) film is formed as a core layer, and the core layer thus formed is patterned to form a core pattern 302B. I do. Further, an upper clad layer 302C is formed so as to cover the core layer 302B.

【0575】本実施例では、コアパターン302Bは、
50×50μmの断面を形成するようにパターニングさ
れた。このようにして形成された光導波路302は、モ
ジュール形成後、図示していない光ファイバと光結合さ
れ、長距離通信システムを構成する。
In this embodiment, the core pattern 302B is
Patterning was performed to form a cross section of 50 × 50 μm. After the module is formed, the optical waveguide 302 thus formed is optically coupled to an optical fiber (not shown) to form a long-distance communication system.

【0576】前記光導波路302としては、PMMAの
他にポリイミドやエポキシ樹脂,ポリウレタンやポリエ
チレンなどのポリマー導波路やシリコン酸化膜などの無
機膜を用いることもできる。また光導波路302の形成
は、スピンコートやディップコートなどの塗布法とパタ
ーニングを組み合わせることにより、あるいは樹脂モー
ルドや金型加工により、行うこともできる。
As the optical waveguide 302, besides PMMA, a polymer waveguide such as polyimide, epoxy resin, polyurethane or polyethylene, or an inorganic film such as a silicon oxide film can be used. The formation of the optical waveguide 302 can also be performed by combining an application method such as spin coating or dip coating with patterning, or by resin molding or die processing.

【0577】さらにレ−ザダイオ−ドの光軸と光導波路
の光軸を一致させ、各々の実装基板301および301
Aを固定し、ミラー面301が形成されている実装基板
301A上に、前記分岐されたレーザビームの光軸に一
致させて面入射型フォトダイオードを、前記受光素子1
42Pとして、固定する。前記フォトダイオードとして
は、例えばInP基板上にバッファ層を設けた上に光吸
収層としてInGaAs層を設けたフォトダイオードを
用いることができる。
Further, the optical axis of the laser diode is made to coincide with the optical axis of the optical waveguide, and each of the mounting substrates 301 and 301
A is fixed, and a surface-incidence type photodiode is placed on the mounting substrate 301A on which the mirror surface 301 is formed so as to coincide with the optical axis of the split laser beam.
It is fixed as 42P. As the photodiode, for example, a photodiode in which a buffer layer is provided on an InP substrate and an InGaAs layer is provided as a light absorbing layer can be used.

【0578】さらに、このようにして形成された受光素
子142Pの出力を、ワイヤボンディングによってレー
ザ出力制御部162に電気的に接続する。これにより、
図106で説明したレ−ザダイオ−ドの出力を制御する
フィードバック制御回路が形成される。
[0578] Further, the output of the light receiving element 142P thus formed is electrically connected to the laser output control section 162 by wire bonding. This allows
A feedback control circuit for controlling the output of the laser diode described with reference to FIG. 106 is formed.

【0579】表11に、かかる光送信部において外部温
度を変化させて動作を評価した結果を示す。ただし、表
9には温度を20℃とした場合の結果のみを示す。実際
には、本発明の発明者は外部温度射を0℃〜70℃まで
10℃ずつ変化させて評価を行ったが、結果は20℃の
場合とほとんど同じであった。
[0579] Table 11 shows the results of evaluating the operation of the optical transmission unit by changing the external temperature. However, Table 9 shows only the results when the temperature was set to 20 ° C. Actually, the inventor of the present invention evaluated by changing the external temperature radiation from 0 ° C. to 70 ° C. in steps of 10 ° C., and the result was almost the same as the case of 20 ° C.

【0580】[0580]

【表11】 表11を参照するに、透過率が1%より小さい場合に
は,通信で使われるmWレベルの光パワーに対して10
μWレベルの光パワーが前記モニター用受光素子142
Pで検出されるが、光パワーの変動の範囲はそれよりも
小さいため、レーザ出力の変動を検出し制御するのに十
分な光が受光素子側へ導かれず、レ−ザダイオ−ドの出
力に変動が見られるのがわかる。一方、前記ミラー30
1の透過率が50%を超える領域では、光信号伝送に比
べてレ−ザダイオ−ドの出力を制御する際のエネルギ消
費が大きく、光通信システムとしての効率が低下する。
[Table 11] Referring to Table 11, when the transmittance is smaller than 1%, the light power of mW level used in communication is 10%.
The light power of μW level is applied to the monitor light receiving element 142.
However, since the fluctuation range of the optical power is smaller than P, sufficient light for detecting and controlling the fluctuation of the laser output is not guided to the light receiving element side, and the output of the laser diode is reduced. It can be seen that there are fluctuations. On the other hand, the mirror 30
In the region where the transmittance of 1 exceeds 50%, the energy consumption for controlling the output of the laser diode is large as compared with the optical signal transmission, and the efficiency of the optical communication system is reduced.

【0581】なお実際のシステムとして使用する場合に
は、透過率が2%以上30%以下であるのがシステム設
計上好ましい。従って,この様な構成にすることによっ
て,コンパクトで、外部温度変化の影響を被りにくく、
レーザ出力を安定に制御できる光送信部が得られ、信頼
性の高い光通信システムが構築できる。また、その際
に、レ−ザダイオ−ドからの光出力を分岐するミラーの
光透過率を1%以上50%以下にすることが実用的であ
ることが見出された。
When used as an actual system, the transmittance is preferably 2% or more and 30% or less in terms of system design. Therefore, by adopting such a configuration, it is compact and is not easily affected by an external temperature change.
An optical transmitter capable of stably controlling the laser output is obtained, and a highly reliable optical communication system can be constructed. At that time, it has been found that it is practical to set the light transmittance of the mirror for branching the light output from the laser diode to 1% or more and 50% or less.

【0582】なお、本実施例ではレーザダイオード素子
数を4個としたが、これは1個でも、また8,12,1
6個など、送信するデータによって必要な任意の数でか
まわない。また本実施例では、レーザダイオードから出
射するレーザビームを光導波路に光結合させたが、その
かわりに光ファイバを用いてもよい。大量の情報を遠距
離にわたって転送するにはシングルモードファイバが適
しており、一方、近距離を低コストで伝送するには、プ
ラスチック光ファイバ(POF)が適している。また両
者のバランスの取れた領域には、マルチモードファイバ
が適しており、本実施例では、これらの光ファイバを適
宜使用することができる。次に,本発明の別の実施例と
して、受光素子の電極とミラーを一体に形成した例を図
107に示す。
In this embodiment, the number of laser diode elements is four. However, the number of laser diode elements may be one, 8, 12, or 1.
Any number, such as six, depending on the data to be transmitted may be used. In this embodiment, the laser beam emitted from the laser diode is optically coupled to the optical waveguide, but an optical fiber may be used instead. A single mode fiber is suitable for transferring a large amount of information over a long distance, while a plastic optical fiber (POF) is suitable for transmitting a short distance at low cost. Further, a multi-mode fiber is suitable for a region where both are balanced, and in the present embodiment, these optical fibers can be appropriately used. Next, as another embodiment of the present invention, FIG. 107 shows an example in which an electrode of a light receiving element and a mirror are formed integrally.

【0583】本実施例では、図1に示す長波長面発光レ
−ザダイオ−ド32をSi実装基板301上に、図示し
ていない駆動回路及びレーザ出力制御部とともに実装し
た。なお、本実施例ではレーザダイオードとして発振波
長が1.2μmのものを使用している。
In this embodiment, the long-wavelength surface-emitting laser diode 32 shown in FIG. 1 is mounted on a Si mounting substrate 301 together with a drive circuit and a laser output control unit (not shown). In this embodiment, a laser diode having an oscillation wavelength of 1.2 μm is used.

【0584】さらに先の実施例と同様に、モニタ用受光
素子142PとしてGaAsP材料を用いたフォトダイ
オードを用いるが、本実施例では、その光検出面のp型
電極が、前記ミラー301と兼用される。
Further, as in the previous embodiment, a photodiode using a GaAsP material is used as the monitoring light receiving element 142P. In this embodiment, the p-type electrode on the light detection surface also serves as the mirror 301. You.

【0585】より具体的には波長が1.2μmの光を透
過させない厚さが300nmのAu膜を前記フォトダイ
オード上に電極として蒸着し、これに0.7〜5μm径
のランダムな円状の開口を形成した。この場合、得られ
るミラー301の透過率が5%となる。
More specifically, an Au film having a thickness of 300 nm which does not transmit light having a wavelength of 1.2 μm is deposited on the photodiode as an electrode, and a random circular shape having a diameter of 0.7 to 5 μm is formed thereon. An opening was formed. In this case, the transmittance of the obtained mirror 301 is 5%.

【0586】このようにして形成されたフォトダイオー
ド142Pは、前記レーザダイオード32に対して45
度の角度で固定され、さらにフォトダイオード142P
の出力端子を前記レーザ出力制御部162に電気的に接
続することにより、図106に示すレ−ザダイオ−ドの
フィードバック制御システムが構成される。
[0583] The photodiode 142P thus formed is connected to the laser diode 32 by 45 degrees.
Fixed at an angle of degrees and the photodiode 142P
106 is electrically connected to the laser output control section 162 to form a laser diode feedback control system shown in FIG.

【0587】さらに、前記ミラー301で反射されたレ
ーザビームの光軸に一致して、コア302fの径が50
μmでクラッド302cの径が125μmのマルチモー
ドファイバ302Fを設けることにより、光通信システ
ムが構築される。この様な構成にすることで、部品点数
が少なくコンパクトな光送信モジュールを形成できる。
このような光送信モジュールでは、レーザ出力を安定に
制御できるため、これを使うことにより、信頼性の高い
光通信システムを構築できる。
Further, the diameter of the core 302f is set to 50 in accordance with the optical axis of the laser beam reflected by the mirror 301.
An optical communication system is constructed by providing a multimode fiber 302F having a diameter of 125 μm and a diameter of a cladding 302c of 125 μm. With such a configuration, a compact optical transmission module with a small number of components can be formed.
In such an optical transmission module, since the laser output can be controlled stably, a highly reliable optical communication system can be constructed by using this.

【0588】なお、本実施例ではモニタ用受光素子14
2Pの電極を前記ミラー301と兼用して一体に形成し
たが、これをモニタ用受光素子142Pの表面に、電極
とは別に形成しても良い。
In the present embodiment, the monitoring light receiving element 14
Although the 2P electrode is formed integrally with the mirror 301, it may be formed separately from the electrode on the surface of the monitor light receiving element 142P.

【0589】次に,本発明の別の実施例として,光導波
路端面にミラーを形成した例を図108に示す。
Next, as another embodiment of the present invention, FIG. 108 shows an example in which a mirror is formed on the end face of an optical waveguide.

【0590】図108を参照するに、本実施例では長波
長面発光レ−ザダイオ−ドアレイ32を、Si実装基板
301上に、図示していない駆動回路及びレーザ出力制
御部とともに実装している。なお本実施例ではアレイ3
2中に4個のレーザダイオード素子32Aが、200μ
mのピッチで配列されている。個々のレーザダイオード
素子のレーザ発振波長は1.3μmである。
Referring to FIG. 108, in this embodiment, a long-wavelength surface emitting laser diode array 32 is mounted on a Si mounting substrate 301 together with a drive circuit and a laser output control unit (not shown). In this embodiment, the array 3
The four laser diode elements 32A in 2
They are arranged at a pitch of m. The laser oscillation wavelength of each laser diode element is 1.3 μm.

【0591】本実施例では実装基板基板301上に光導
波路302が形成されているが、本実施例では前記導波
路302の端面をダイヤモンドブレードを用いて45度
に加工し、さらに形成された斜面にAu膜を蒸着してミ
ラー301を形成する。その際、前記Au膜の膜厚を設
定することにより、前記ミラー301に対して3%の透
過率を付与した。この様な光導波路302とレ−ザダイ
オ−ド32とを光軸を一致させて光学的に結合させ、さ
らに前記ミラー301によって分岐された光ビームの光
路上にモニタ用受光素子142Pを固定することによ
り、前記モニタ用受光素子142の出力を使ってレーザ
出力制御部162を介してレーザダイオード32の出力
を制御することが可能になる。この様な構成にすること
で,部品点数が少なくコンパクトな光モジュールを形成
でき、また,レーザ出力を安定に制御できる、信頼性の
高い光通信システムを構築できる。 [第25実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
In this embodiment, the optical waveguide 302 is formed on the mounting substrate 301. In this embodiment, the end face of the waveguide 302 is processed to 45 ° using a diamond blade, and the formed slope is further formed. Then, an Au film is deposited to form a mirror 301. At this time, a transmittance of 3% was given to the mirror 301 by setting the thickness of the Au film. The optical waveguide 302 and the laser diode 32 are optically coupled so that their optical axes are aligned with each other, and the monitor light receiving element 142P is fixed on the optical path of the light beam split by the mirror 301. Accordingly, it is possible to control the output of the laser diode 32 via the laser output control unit 162 using the output of the monitoring light receiving element 142. By adopting such a configuration, a compact optical module having a small number of components can be formed, and a highly reliable optical communication system capable of stably controlling the laser output can be constructed. [Twenty-fifth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0592】従来より、端面発光レ−ザダイオ−ドは光
通信システムにおいて広く使われているが、このような
端面発光レーザダイオードを複数の光ファイバを用いた
通信システムに使った場合には、個々の発光部と光ファ
イバとの光結合を1つずつ最適化する必要がある。また
端面発光レ−ザダイオ−ドは発光部から出射する光ビー
ムの発散角も大きく、アスペクト比も1から大きくずれ
ているため、カップリングレンズを発光部とファイバの
間に設ける必要があった。
Conventionally, an edge emitting laser diode has been widely used in an optical communication system. However, when such an edge emitting laser diode is used in a communication system using a plurality of optical fibers, an individual light emitting diode is required. It is necessary to optimize the optical coupling between the light emitting unit and the optical fiber one by one. In addition, since the edge emitting laser diode has a large divergence angle of the light beam emitted from the light emitting portion and an aspect ratio greatly deviated from 1, it is necessary to provide a coupling lens between the light emitting portion and the fiber.

【0593】これらの理由により、端面発光レ−ザダイ
オ−ドを用いた光通信システムでは、レーザダイオード
をアレイ中に高密度に形成することが出来なかった。こ
れに対し、本発明では、単一チップ上に複数個のレーザ
ダイオードがモノリシックに形成されている長波長面発
光レ−ザダイオ−ドを利用し、これに高い密度で配列し
た光ファイバファイバ群を結合することにより、大容量
光通信システムが実現できるようになった。
For these reasons, in an optical communication system using an edge emitting laser diode, laser diodes could not be formed at high density in an array. On the other hand, in the present invention, a long wavelength surface emitting laser diode in which a plurality of laser diodes are monolithically formed on a single chip is used, and an optical fiber fiber group arranged at a high density is used in this. By coupling, a large capacity optical communication system can be realized.

【0594】図109はレーザ発振波長が1.1〜1.
7μm帯の長波長面発光レ−ザダイオ−ドアレイと複数
の光ファイバとを組み合わせた光通信システムの一例を
示す。
FIG. 109 shows that the laser oscillation wavelength is 1.1 to 1.0.
1 shows an example of an optical communication system in which a long-wavelength surface emitting laser diode array of 7 μm band and a plurality of optical fibers are combined.

【0595】本発明の面発光レ−ザダイオ−ドは図11
0(A)に示すように出射角が縦横ともに、図110
(B)に示す端面発光型のものに比較して小さいことが
特徴で、ビーム断面形状もほぼ円形である。このことか
ら、本発明の長波長面発光レーザダイオードを使った場
合、カップリングレンズを設置しなくても光ファイバと
の光接続を良好に行えることが分かる。従って、面発光
レ−ザダイオ−ドと光ファイバを近接して設置すること
が出来、レーザ素子と複数の光ファイバ群を高密度に配
列した大容量光通信システムを構築することが可能であ
る。
FIG. 11 shows a surface emitting laser diode of the present invention.
As shown in FIG.
It is characterized in that it is smaller than the edge emission type shown in (B), and its beam cross section is almost circular. From this, it is understood that when the long-wavelength surface emitting laser diode of the present invention is used, the optical connection with the optical fiber can be favorably performed without installing a coupling lens. Therefore, the surface emitting laser diode and the optical fiber can be installed close to each other, and a large-capacity optical communication system in which a laser element and a plurality of optical fiber groups are arranged at high density can be constructed.

【0596】ところで、このような高密度光通信システ
ムでは、通常の光ファイバケーブルでファイバ外周に使
われているような、個々の光ファイバを識別するための
着色層や識別リングを設けることは困難である。
In such a high-density optical communication system, it is difficult to provide a coloring layer and an identification ring for identifying individual optical fibers, such as those used on the outer periphery of a fiber in a normal optical fiber cable. It is.

【0597】面発光レ−ザダイオ−ドアレイの場合、ア
レイを構成する個々の発光部32Aは、リソグラフィー
やエッチング等を用いて、同一基板上に、一括して、高
精度で形成することができる。一方、複数の光ファイバ
を取り扱う場合、個々の光ファイバ101を個別に扱う
よりも、全体として、束の形で扱う方がハンドリングや
アライメントが容易になる。あらかじめ束ねられた光フ
ァイバ束中におけるコア101aの配置と、各面発光レ
−ザダイオ−ド素子32Aの配置を同一にすることは、
上記のように面発光レ−ザダイオ−ドアレイ32の場合
には容易である。
In the case of a surface-emitting laser diode array, the individual light-emitting portions 32A constituting the array can be collectively formed on the same substrate with high precision by using lithography or etching. On the other hand, when handling a plurality of optical fibers, handling and alignment as a whole are easier when handled as a bundle than when the individual optical fibers 101 are handled individually. Making the arrangement of the core 101a in the optical fiber bundle bundled in advance and the arrangement of each surface emitting laser diode element 32A the same,
As described above, this is easy in the case of the surface emitting laser diode array 32.

【0598】しかし、光ファイバ101が束になった場
合、その光ファイバ束の中心や、束中の任意の光ファイ
バを識別するのは容易ではなく、何らかの方法が必要で
ある。
However, when the optical fibers 101 are bundled, it is not easy to identify the center of the optical fiber bundle or any optical fiber in the bundle, and some method is required.

【0599】例えば図111(A)〜(C)に示すよう
に、たとえば光ファイバ束の中心に位置する光ファイバ
101Xのクラッド101bが着色されている場合、こ
の光ファイバは容易に識別される。そこで、面発光レ−
ザダイオ−ドレイの中心の面発光レ−ザダイオ−ド32
AXを発光させ,これを前記着色された光ファイバ10
1Xに対応付けることで、光ファイバ束と面発光レ−ザ
ダイオ−ドレイとの対応を容易に行うことが出来る。
For example, as shown in FIGS. 111A to 111C, when the clad 101b of the optical fiber 101X located at the center of the optical fiber bundle is colored, the optical fiber is easily identified. Therefore, the surface emitting laser
Surface emitting laser diode 32 at the center of the diode
AX is made to emit light, and this is
By associating with 1X, the correspondence between the optical fiber bundle and the surface emitting laser diode can be easily performed.

【0600】なお図111の例では、束の中心の光ファ
イバ101Xのクラッド101bが着色された例を示し
たが、図112に示すようにたとえば数十本の光ファイ
バ束のなかで4本おきに着色された光ファイバが配置さ
れていれば、その光ファイバを基準とし、容易に特定の
光ファイバを認識することが出来る。ここで図113の
光ファイバの断面に示すように光ファイバはコア101
aとクラッド101bとに分かれているが、実際に光が
伝搬するのはコア101aであり,クラッド101bは
その光を閉じこめる役割を担う。そこで、クラッド10
1bが可視領域に着色されていても光の伝搬には寄与し
ないので何ら光通信に影響を及ぼさない。
In the example of FIG. 111, an example is shown in which the cladding 101b of the optical fiber 101X at the center of the bundle is colored, but as shown in FIG. 112, for example, every four out of several tens of optical fiber bundles If a colored optical fiber is arranged, a specific optical fiber can be easily recognized based on the optical fiber. Here, as shown in the cross section of the optical fiber in FIG.
a and the cladding 101b, but the light actually propagates in the core 101a, and the cladding 101b has a role of confining the light. Therefore, clad 10
Even if 1b is colored in the visible region, it does not contribute to the propagation of light, and thus does not affect optical communication at all.

【0601】図111(B)および(C)は、図111
(A)の一変形例を示し、図111(A)の例では、光
ファイバ101が最密充填構造に配列されているのに対
し、図111(B)では光ファイバ101が方形に配列
されている。さらに図111(C)では、光ファイバ1
01が、保持フェルール101F中において、方形の配
列されている。
FIG. 111 (B) and FIG. 111 (C) show FIG.
FIG. 111A shows a modification example, in which the optical fibers 101 are arranged in a close-packed structure in the example of FIG. 111A, whereas the optical fibers 101 are arranged in a square in FIG. 111B. ing. Further, in FIG. 111 (C), the optical fiber 1
01 are arranged in a square shape in the holding ferrule 101F.

【0602】特に図114の光ファイバの断面に示すよ
うに、光ファイバがシングルモード光ファイバ心線を有
する場合、図113に示すマルチモード光ファイバ心線
を有する光ファイバに比べ、コア101aの径が9.5
μmと、クラッド101bの径の125μmに比べ非常
に小さく、例えばクラッド101b部分の面積に対する
コア部分101aの面積の比率が約172と大きな値を
とる。このような場合には、クラッド101bが着色さ
れた光ファイバは、さらに識別しやすくなる。 [第26実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
In particular, as shown in the cross section of the optical fiber of FIG. 114, when the optical fiber has a single mode optical fiber core, the diameter of the core 101a is larger than that of the optical fiber having a multimode optical fiber core shown in FIG. Is 9.5
μm, which is much smaller than the diameter of the cladding 101b of 125 μm. In such a case, the optical fiber in which the cladding 101b is colored becomes easier to identify. [Twenty-sixth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0603】従来のレ−ザダイオ−ドでは温度変化によ
り、しきい値電流が変化してしまうため、通信システム
において使用する場合、定電流で制御することは困難で
ある。このため、端面型レーザの場合には、発光面の反
対側に光が漏れることを利用して、光出射面と反対側に
受光素子(フォトダイオード)を設け、検出された光量
を使ってレーザダイオードの出力が一定になるように、
レーザダイオードの駆動をフィードバック制御してい
た。一方、面発光型レーザでは反対側に受光素子を配置
することができないので、出射したレーザビームが光フ
ァイバに達するまでの間に、もしくは光ファイバ以降に
受光素子を設け、光量が一定になるようにリアルタイム
に制御する、複雑な機構を使っていた。
In a conventional laser diode, the threshold current changes due to a change in temperature. Therefore, when used in a communication system, it is difficult to control with a constant current. For this reason, in the case of an end-face type laser, a light receiving element (photodiode) is provided on the side opposite to the light emitting surface by utilizing light leaking to the side opposite to the light emitting surface, and the laser is used by using the detected light amount. So that the output of the diode is constant
The drive of the laser diode was feedback-controlled. On the other hand, since the light receiving element cannot be arranged on the opposite side in the surface emitting laser, the light receiving element is provided until the emitted laser beam reaches the optical fiber or after the optical fiber so that the light amount becomes constant. Used a complex mechanism that controlled in real time.

【0604】これに対し、図115は、本発明における
長波長面発光レ−ザダイオ−ドのI−L(電流−光出
力)特性の一例を示す。
On the other hand, FIG. 115 shows an example of an IL (current-light output) characteristic of a long-wavelength surface emitting laser diode according to the present invention.

【0605】図115を参照するに、本発明のレーザダ
イオードでは、従来のレ−ザダイオ−ドと異なり、温度
変化によるしきい値電流の変動は非常に少なく、I−L
曲線の傾きが温度変化の影響を受けているだけである。
従って、駆動電流を一定にしてレ−ザダイオ−ドを駆動
すると,温度変化を含めても光出力の変動幅は大きいも
のとはならない。例えば図115において、駆動電流を
6mAに設定してレ−ザダイオ−ドを駆動した場合、1
0°から70°の温度範囲での光出力の変動幅は0.1
mWであり、10°から100°温度範囲でも、光出力
の変動幅は0.25mWにしかならない。S/N(シグ
ナル−ノイズ比)であらわすと、それぞれ26dBおよ
び18dBとなり、一般の環境である20°から70°
の温度範囲における通信においては、十分な信号品質を
得ることができる。
Referring to FIG. 115, in the laser diode of the present invention, unlike the conventional laser diode, the fluctuation of the threshold current due to the temperature change is very small, and
The slope of the curve is only affected by the temperature change.
Therefore, when the laser diode is driven with a constant drive current, the fluctuation range of the optical output does not become large even if the temperature changes are included. For example, in FIG. 115, when the driving current is set to 6 mA and the laser diode is driven, 1
The fluctuation range of the light output in the temperature range from 0 ° to 70 ° is 0.1
mW, and even in a temperature range of 10 ° to 100 °, the fluctuation range of the optical output is only 0.25 mW. When expressed in terms of S / N (signal-to-noise ratio), they are 26 dB and 18 dB, respectively, from 20 ° which is a general environment to 70 °.
In communication in the above temperature range, sufficient signal quality can be obtained.

【0606】一般に、定電流電源の電流変動は、構成の
簡単な回路を用いても±2〜3%以内であり、従って、
定電流制御することは容易である。そこで、図116に
示すように,光出力の上限と下限を設定し,上限温度と
下限温度とを設定し、下限温度における光出力上限に対
応した駆動電流aと、上限温度における光出力下限に対
応した駆動電流bとの範囲内で、レーザダイオードの駆
動電流を一定値xに制御することにより、図116に示
す所定の範囲内の光出力を得ることができる。以上のよ
うに、本発明のレ−ザダイオ−ドでは、目標光出力に対
して電流を設定し、定電流で駆動すれば実用的な通信シ
ステムの構築が可能になる。 [第27実施例]レ−ザダイオ−ドは経年変化と共にし
きい値電流がわずかずつ上昇していき寿命に達する。そ
こで経年変化により信号品質を劣化させない手段が望ま
れる。
Generally, the current fluctuation of the constant current power supply is within ± 2 to 3% even if a circuit having a simple structure is used.
It is easy to control the constant current. Therefore, as shown in FIG. 116, an upper limit and a lower limit of the light output are set, an upper limit temperature and a lower limit temperature are set, and a drive current a corresponding to the light output upper limit at the lower limit temperature and a light output lower limit at the upper limit temperature are set. By controlling the drive current of the laser diode to a constant value x within the range of the corresponding drive current b, an optical output within a predetermined range shown in FIG. 116 can be obtained. As described above, in the laser diode of the present invention, a practical communication system can be constructed by setting a current with respect to a target optical output and driving the laser with a constant current. [Twenty-seventh embodiment] The threshold current of a laser diode gradually increases with aging and reaches its life. Therefore, means for preventing signal quality from deteriorating due to aging is desired.

【0607】例えば、図117に示すようにレーザダイ
オード32に結合された通信経路410の途中にハーフ
ミラー411を設け、ハーフミラー411で分岐された
光ビームの強度を受光素子412で検出するようにする
こともできる。この場合には、前記受光素子412が検
出したレーザビーム強度の値、すなわちモニタ光量を発
光制御部415および定電流電源416にフィードバッ
クする。
For example, as shown in FIG. 117, a half mirror 411 is provided in the communication path 410 coupled to the laser diode 32, and the intensity of the light beam split by the half mirror 411 is detected by the light receiving element 412. You can also. In this case, the value of the laser beam intensity detected by the light receiving element 412, that is, the monitor light amount is fed back to the light emission control unit 415 and the constant current power supply 416.

【0608】図示の例では、前記受光素子412の出力
信号は、受光処理部413を介して通信制御部414に
供給され、前記通信制御部414においては受光素子4
12が検出したモニタ光量に基づいて駆動電流の補正値
が、モニタ光量とレーザダイオード32を駆動する駆動
電流の補正値との間の関係を示す変換表414Aを使っ
て求められる。かかる構成によれば、設定電流値を定期
的または随時に、前記補正値により補正することで、経
年変化による光出力の変動を除去することができ、実用
的な通信システムの構築が可能になる。
[0608] In the illustrated example, the output signal of the light receiving element 412 is supplied to the communication control section 414 via the light receiving processing section 413.
A correction value of the drive current is obtained based on the monitor light amount detected by 12 using a conversion table 414A showing a relationship between the monitor light amount and a correction value of the drive current for driving the laser diode 32. According to such a configuration, by correcting the set current value periodically or at any time with the correction value, it is possible to remove fluctuations in optical output due to aging, and to construct a practical communication system. .

【0609】また,レーザダイオードの経年変化や異常
の監視をするには、受信側での受光素子の出力がわかれ
ばよいので、受光側での受光素子の出力を、送信側にデ
ータとして伝送することも可能である。例えば、光通信
データとは別に、受光素子のデータを定期的に、あるい
は随時に光送信部に伝送し、これを通信制御部から発光
制御部に供給し、レーザダイオードの駆動電流を、前記
モニタ光量に対応した補正電流を補正するようにしても
よい。かかる構成により、経年変化による光出力の変動
を除去でき、実用的な通信システムの構築が可能にな
る。 [第28実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
In order to monitor the secular change or abnormality of the laser diode, it is only necessary to know the output of the light receiving element on the receiving side. Therefore, the output of the light receiving element on the light receiving side is transmitted as data to the transmitting side. It is also possible. For example, separately from the optical communication data, the data of the light receiving element is transmitted to the optical transmission unit periodically or as needed, and the data is supplied from the communication control unit to the emission control unit, and the drive current of the laser diode is monitored by the monitor. The correction current corresponding to the light amount may be corrected. With this configuration, fluctuations in optical output due to aging can be removed, and a practical communication system can be constructed. [28th Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0610】図118は、本発明による長波長面発光レ
−ザダイオ−ド32を用いた通信システムの一例であ
り、光ファイバ421を接続したレーザダイオードモジ
ュール422と、前記レーザダイオードモジュール42
2を担持する光回路基板423Aと、これを挟み込むよ
うに配置され、空気の流路を形成する電子回路基板42
3Bと423Cとを格納した筐体420を含み、前記筐体
420の側面は送風装置424Aが設けられ、さらに前
記送風装置424Aに対向する側の側面には排出口42
4Bが設けられている。前記電子回路基板423B,4
23C上には電子部品423aが実装されている。
FIG. 118 shows an example of a communication system using the long-wavelength surface emitting laser diode 32 according to the present invention. The laser diode module 422 to which an optical fiber 421 is connected and the laser diode module 42
2 and an electronic circuit board 42 arranged to sandwich the optical circuit board 423A and forming an air flow path.
3B and 423C are housed. A side of the case 420 is provided with a blower 424A, and a side facing the blower 424A is provided with a discharge port 42A.
4B is provided. The electronic circuit boards 423B, 4
An electronic component 423a is mounted on 23C.

【0611】前記送風装置424Aはシロッコファン等
の強制送風装置であり、筐体420内部に空気などの冷
却媒体を給送し、給送された空気は、電子回路基板42
3Bと423Cとの間での空間に導かれ、光回路基板4
23A上のレーザダイオードモジュール422表面で熱
交換する。レーザモジュールの表面で熱交換をした空気
は、前記排出口424Bから筐体外部に排出される。
[0611] The blower 424A is a forced blower such as a sirocco fan, and supplies a cooling medium such as air to the inside of the housing 420.
3B and 423C, the optical circuit board 4
Heat is exchanged on the surface of the laser diode module 422 on 23A. The air that has exchanged heat on the surface of the laser module is discharged to the outside of the housing from the outlet 424B.

【0612】図示の実施例では、最も発熱が小さい基板
423Bを下側に、大きい基板423Cを上側配置して
いる。
In the illustrated embodiment, the substrate 423B which generates the least heat is disposed on the lower side, and the large substrate 423C is disposed on the upper side.

【0613】前記光回路基板423Aのうち、電子回路
基板423Cに対向する面は、凹凸を減少させ、空気流
の乱れを減少させている。なお、電子回路基板423
B,423Cの替わりに電子部品を搭載しない平板を用
いた場合でも同様な効果が得られる。本実施例では送風
装置424Aを1個だけ使っているが、レーザ発振によ
る発熱はレーザ素子の数が増すほど大きくなるので、レ
ーザ素子の数に対応して送風装置424Aの数を2個以
上としてもよい。あるいは、送風量を増加させてもよ
い。これに合わせ、排出口424Bの面積も増大させて
いる。本実施例では送風装置424Aを空気導入側に設
定し、外部から空気を筐体内に導入しているが、送風装
置を排出口424Bに設置して、筐体内部の空気を機器
外へ強制的に排出してもよい。さらに空気導入と排出と
を、一組の強制送風装置を用いて行ってもよい。 [第29実施例]図119は、本発明の長波長面発光レ
−ザダイオ−ド32を使ったレーザダイオードモジュー
ルの一例を示す。
[0613] Of the optical circuit board 423A, the surface facing the electronic circuit board 423C reduces unevenness and reduces turbulence in the air flow. The electronic circuit board 423
A similar effect can be obtained when a flat plate on which no electronic component is mounted is used instead of B and 423C. In this embodiment, only one blower 424A is used. However, since the heat generated by laser oscillation increases as the number of laser elements increases, the number of blowers 424A is set to two or more in accordance with the number of laser elements. Is also good. Alternatively, the blowing amount may be increased. In accordance with this, the area of the outlet 424B is also increased. In this embodiment, the blower 424A is set on the air introduction side, and air is introduced from the outside into the housing. May be discharged. Furthermore, air introduction and discharge may be performed using a set of forced air blowers. [Twenty-ninth embodiment] FIG. 119 shows an example of a laser diode module using a long-wavelength surface emitting laser diode 32 of the present invention.

【0614】図119を参照するに、ここでは2個のレ
ーザダイオード素子32Aがレーザダイオードチップを
構成するGaAs基板32上にモノリシックに形成され
ており、前記GaAs基板32は熱伝導率が大きいSi
実装基板131上に担持されている。さらに前記Si実
装基板131は、より熱伝導率が大きいセラミック基板
136上に搭載されている。なお、前記セラミック基板
136は、図118で示したような光回路基板434A
上に実装され、冷却される。また、前記レーザダイオー
ド素子32Aへの電気接続が、前記セラミック基板13
6上の電極136Aと前記レーザダイオード素子32A
上の電極とを結ぶボンディングワイヤによりなされてい
る。
Referring to FIG. 119, here, two laser diode elements 32A are monolithically formed on a GaAs substrate 32 constituting a laser diode chip, and the GaAs substrate 32 has a large thermal conductivity.
It is carried on a mounting board 131. Further, the Si mounting substrate 131 is mounted on a ceramic substrate 136 having higher thermal conductivity. The ceramic substrate 136 may be an optical circuit substrate 434A as shown in FIG.
Mounted on top and cooled. The electrical connection to the laser diode element 32A is
6 and the laser diode element 32A
It is made by a bonding wire connecting the upper electrode.

【0615】このような構成により、レーザダイオード
素子32A中において発生した熱は熱伝導により、Ga
As基板に輸送され、輸送された熱はより低温のSi実
装基板131に輸送される。さらに、より低温のセラミ
ック基板136へと熱が移動することにより、前記レー
ザダイオード素子32Aの効率的な冷却が実現される。
前記セラミック基板136の表面積は、構成部品の中で
最も広く、従って、セラミック基板136は熱輻射によ
る熱放出と空気による冷却で最も効率的に冷却される。
With such a configuration, the heat generated in the laser diode element 32A is transferred to the Ga
The heat transported to the As substrate is transported to the Si mounting substrate 131 at a lower temperature. Further, the heat is transferred to the lower temperature ceramic substrate 136, so that the laser diode element 32A is efficiently cooled.
The surface area of the ceramic substrate 136 is the largest among the components, and therefore, the ceramic substrate 136 is most efficiently cooled by heat radiation by heat radiation and cooling by air.

【0616】本発明に適用されるレ−ザダイオ−ドチッ
プを構成するGaAsは0.54W/cm・Kの熱伝導
率を有するが、Siの熱伝導率は1.48W/cm・K
と、GaAsの値よりも大きい。またSiの熱伝導率よ
り大きい材料として、例えば熱伝導率が2.72W/c
m・KのBeOや、9.0W/cm・KのC(ダイヤモ
ンド)等を使うことも可能である。ただし、これらの値
は温度が300Kのときのものである。
The GaAs constituting the laser diode chip applied to the present invention has a thermal conductivity of 0.54 W / cm · K, but the thermal conductivity of Si is 1.48 W / cm · K.
Is larger than the value of GaAs. As a material having a higher thermal conductivity than Si, for example, a thermal conductivity of 2.72 W / c is used.
It is also possible to use m · K BeO or 9.0 W / cm · K C (diamond). However, these values are at a temperature of 300K.

【0617】ところで二つの基板の接触面は、その表面
粗さを小さくし、より密着度を向上させることにより、
効率よく熱を伝達することができる。しかしながら、極
度に面精度を上げても、コストがかさむだけでメリット
は少ない。具体的には、10nmよりも面精度を上げよ
うとすると、コスト高になって実用的でない。よって工
業的に実用レベルにするには、表面粗さの下限を10n
m程度にすべきである。
By the way, the contact surface between the two substrates is reduced in surface roughness and the degree of adhesion is further improved.
Heat can be transmitted efficiently. However, even if the surface accuracy is extremely increased, the cost is increased but the merit is small. Specifically, an attempt to increase the surface accuracy beyond 10 nm increases the cost and is not practical. Therefore, in order to achieve a practically industrial level, the lower limit of the surface roughness is set to 10 n.
m.

【0618】また上限については,あまり面粗さが粗く
ては互いの基板を密着させることができないので,これ
も適度な粗さにしなければならない。本発明者はこの点
に鑑み、鋭意検討・実験を行ってたところ、表面粗さの
値が1000nm以下であれば、互いの基板が熱の移動
面からみて密着状態とみなせることを見出した。実際に
この範囲内で基板32,131および136を積層して
レーザ発振を行ったところ、レーザダイオード素子32
Aにより発生した熱がレーザチップ32から第1の基板
131へ、そして第2の基板136へと移動し、いずれ
の部分にも熱が蓄積されることなく、効率よく放熱でき
ることが確認された。また、これに伴い、発熱によるレ
ーザダイオードの閾値電流密度変動を低減できた。この
ように、本実施例により、安定したレーザ発光を行うこ
とが可能になった。
As for the upper limit, if the surface roughness is too rough, the substrates cannot be brought into close contact with each other. In view of this point, the present inventor has conducted intensive studies and experiments and found that if the surface roughness value is 1000 nm or less, the mutual substrates can be considered to be in close contact with each other when viewed from the heat transfer surface. When the substrates 32, 131, and 136 were actually laminated and laser oscillation was performed within this range, the laser diode element 32
The heat generated by A moves from the laser chip 32 to the first substrate 131 and then to the second substrate 136, and it has been confirmed that heat can be efficiently radiated without accumulating heat in any part. In addition, the fluctuation of the threshold current density of the laser diode due to heat generation was reduced. As described above, according to the present embodiment, stable laser emission can be performed.

【0619】図120は、長波長面発光レ−ザダイオ−
ドモジュールの一例であり、レーザダイオード素子32
Aと、前記素子32Aを形成しているGaAs基板32
とを、熱伝導層137を介してSi実装基板131に固
定し、さらに前記Si実装基板131をセラミック基板
136に、別の熱伝導層138を介して固定した構成を
示す。
FIG. 120 shows a long-wavelength surface emitting laser diode.
Laser diode element 32
A and a GaAs substrate 32 forming the element 32A
Are fixed to a Si mounting substrate 131 via a heat conductive layer 137, and the Si mounting substrate 131 is further fixed to a ceramic substrate 136 via another heat conductive layer 138.

【0620】本実施例では、それぞれの基板32,13
1および136の接触面をアルミナ砥粒を使った機械研
摩により、10から1000nmの表面粗さRaとし、
この隙間を熱伝導層137あるいは138で充填してい
る。
In this embodiment, the respective substrates 32, 13
The contact surfaces of 1 and 136 were made to have a surface roughness Ra of 10 to 1000 nm by mechanical polishing using alumina abrasive grains,
This gap is filled with the heat conductive layer 137 or 138.

【0621】ここで用いた熱伝導層137あるいは13
8としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル
樹脂等の有機高分子材料に、アルミニウムや金、銀、銅
等の金属微粒子を分散したものを使い、3〜100μm
の厚みで塗布した。金属微粒子の大きさは数nmから1
00nmで、分散配合比は樹脂1に対し金属微粒子を
0.1〜1とした。
The heat conduction layer 137 or 13 used here
8 is a material obtained by dispersing metal fine particles such as aluminum, gold, silver, and copper in an organic polymer material such as an epoxy resin, a silicone resin, and an acrylic resin.
The thickness was applied. The size of the metal fine particles is from several nm to 1
At 00 nm, the dispersion compounding ratio was 0.1 to 1 for the fine metal particles per 1 resin.

【0622】図121は本実施例の長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドモジュールの一例で、図118のレーザダイ
オードモジュール422と光ファイバ421とを搭載し
たレーザモジュールパッケージ431よりなり、前記レ
ーザモジュールパッケージ431の外側の一面には、底
辺の長さ1mm,高さが3mmで断面形状が三角形の冷
却フィン431が8枚設けられ、前記冷却フィンに平行
に空気が給送される。
FIG. 121 shows an example of a long-wavelength surface emitting laser diode module of this embodiment, which comprises a laser module package 431 having a laser diode module 422 and an optical fiber 421 of FIG. 118 mounted thereon. Eight cooling fins 431 having a base length of 1 mm, a height of 3 mm, and a triangular cross section are provided on one outer surface of 431, and air is supplied in parallel to the cooling fins.

【0623】なお、本実施例のレーザモジュールパッケ
ージ431の外面は、前記セラミック基板136と同等
の放熱の役割を果たし、同時にレーザモジュールのパッ
ケージング機能をも有するものである。この冷却フィン
431を設ける面は、空気の送風方向に平行な他の面で
あってもよく、その形状や数は、図示された構成に限定
されるものではない。
The outer surface of the laser module package 431 of this embodiment plays a role of heat radiation equivalent to that of the ceramic substrate 136, and also has a laser module packaging function. The surface on which the cooling fins 431 are provided may be another surface parallel to the air blowing direction, and the shape and number thereof are not limited to the illustrated configuration.

【0624】本実施例では、レーザモジュールパッケー
ジ431の外側に冷却フィン431Aを設けた形状とし
たが、本実施例の要点は、熱源を含む第1の基板と熱源
を含まない第2の基板とを積層した放熱構造において、
第2の基板のうち、前記第1の基板と密着していない部
分の表面積を、密着している部分の表面積より大きく
し、放熱効率を高めよる点にある。よって、第2の基板
において、第1の基板と接していない部分の表面積が増
加するような形状であれば、上記のフィン形状以外の形
状を使うことも可能である。
In this embodiment, the cooling fin 431A is provided outside the laser module package 431. However, the main point of this embodiment is that the first substrate including the heat source and the second substrate not including the heat source are provided. In the heat dissipation structure where
The present invention is characterized in that the surface area of a portion of the second substrate that is not in close contact with the first substrate is larger than the surface area of the portion that is in close contact with the first substrate, thereby improving heat radiation efficiency. Therefore, any shape other than the fin shape described above can be used as long as the surface area of a portion of the second substrate not in contact with the first substrate increases.

【0625】前述のように本発明に使用されるレーザ発
振波長が1.1〜1.7μm帯の面発光レ−ザダイオ−
ドでは、単一のチップ上に複数のレーザダイオード素子
を簡単に形成することが可能であり、レーザダイオード
アレイを使った大容量通信用システムに特に好適である
が、アレイを構成するレーザダイオード素子が多くなれ
ばなるほど熱の問題は重要になる。よって、本実施例の
構成は、レーザ素子の数が増えるほど、その効果を発揮
する。 [第30実施例]次に本発明のさらに他の例について説
明する。
As described above, the surface emitting laser diode having a laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm used in the present invention.
Can easily form multiple laser diode elements on a single chip, and is particularly suitable for a large-capacity communication system using a laser diode array. The more the heat, the more important the heat problem becomes. Therefore, the configuration of the present embodiment exerts its effect as the number of laser elements increases. [Thirtieth Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0626】図122,図123は、本実施例による長
波長面発光レ−ザダイオ−ドを用いた通信システムのレ
ーザチップの一例であり、図122はチップ上にレーザ
ダイオード素子を1次元に、図123はチップ上にレー
ザダイオード素子を2次元にレーザ素子を配列した例を
示す。
FIGS. 122 and 123 show an example of a laser chip of a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to the present embodiment. FIG. 122 shows a one-dimensional laser diode element on the chip. FIG. 123 shows an example in which laser diode elements are two-dimensionally arranged on a chip.

【0627】図中、斜線を付したレーザダイオード素子
には、それに対応した受光素子が設けられており、光出
力をモニタすることができる。これに対し斜線を付して
いないレーザ素子は、対応した受光素子が設けられてお
らず、光出力を外部に取り出すことが可能である。
[0627] In the figure, the laser diode elements with diagonal lines are provided with corresponding light-receiving elements, so that the optical output can be monitored. On the other hand, a laser element without hatching is not provided with a corresponding light receiving element, and can output light output to the outside.

【0628】図124は、図122の構成を、別の角度
から見た様子を示す。
FIG. 124 shows the configuration of FIG. 122 viewed from another angle.

【0629】図124を参照するに、レーザダイオード
素子32Aのうち、図122においいて斜線を付したい
くつかには、受光素子142Pが設けられており、この
ためこれらのレーザダイオード素子32Aのレーザビー
ムは遮断されるが、受光素子142Pが設けられていな
いレーザダイオード素子32Aからは光出力を取り出す
ことができ、レーザビームは集光レンズ353によって
光ファイバ352に注入される。
Referring to FIG. 124, among the laser diode elements 32A, some of the hatched portions in FIG. 122 are provided with light receiving elements 142P, and therefore, the laser beam of these laser diode elements 32A is provided. Is shut off, but light output can be taken out from the laser diode element 32A in which the light receiving element 142P is not provided, and the laser beam is injected into the optical fiber 352 by the condenser lens 353.

【0630】受光素子142Pを設けていないレーザダ
イオード素子32Aの光出力は、そのレーザダイオード
素子32Aに最も近い受光素子142P、あるいはその
レーザダイオード素子32Aの近傍に設けられた複数の
受光素子142Pの出力値をもとに算出することができ
る。すなわち、本実施例では、このようにして求められ
たレーザダイオード素子32Aの出力値をもとに、それ
ぞれのレーザダイオード素子32Aの出力を制御する。
各レーザダイオード素子32A毎の出力のバラツキは、
これを事前に測定し、補正係数を求めておけば、容易に
補正できる。
The light output of the laser diode element 32A without the light receiving element 142P is the output of the light receiving element 142P closest to the laser diode element 32A or the output of a plurality of light receiving elements 142P provided near the laser diode element 32A. It can be calculated based on the value. That is, in the present embodiment, the output of each laser diode element 32A is controlled based on the output value of the laser diode element 32A obtained in this manner.
The variation in the output of each laser diode element 32A is:
If this is measured in advance and the correction coefficient is determined, it can be easily corrected.

【0631】図125,126および130は、図12
4の構成を使ったレーザダイオード素子32Aの出力制
御の例を示す。
FIGS. 125, 126 and 130 correspond to FIG.
4 shows an example of output control of the laser diode element 32A using the configuration of FIG.

【0632】図125を参照するに、レーザダイオード
チップ32は図122と同様なレーザダイオード素子3
2Aの1次元アレイを含むが、本実施例では説明の都合
上、レーザダイオード素子32Aに(1)〜(6)の番
号を付している。 <例1>例1では、図126に示す通り,図125のチ
ップにおいて,Oiをi番目のレーザダイオード素子3
2Aの出力をモニタする受光素子142Pの出力値,I
iをi番目のレーザ素子の駆動電流とした時、図106
の駆動回路106を使って、Iをaの値を元に
制御し、Iをaの値を元に制御し、Iをa
の値を元に制御し、Iをaの値を元に制御
し、Iをaの値を元に制御し、Iをa
の値を元に制御し、Iをaの値を元に制御する
動作を行う。
Referring to FIG. 125, the laser diode chip 32 has the same laser diode element 3 as that of FIG.
Although a two-dimensional array of 2A is included, in this embodiment, the laser diode elements 32A are numbered (1) to (6) for convenience of explanation. <Example 1> In Example 1, as shown in FIG. 126, in the chip of FIG.
The output value of the light receiving element 142P for monitoring the output of 2A, I
When i is the drive current of the i-th laser element, FIG.
Using the drive circuit 106, and controls the I 1 based on the value of a 1 O 1, and controls the I 2 based on the value of a 2 O 1, and I 3 a 3
O 4 is controlled based on the value of I 4 , I 4 is controlled based on the value of a 4 O 4 , I 5 is controlled based on the value of a 5 O 4 , and I 6 is controlled based on the value of a 6 O 7.
, And an operation of controlling I 7 based on the value of a 7 O 7 is performed.

【0633】ここでaは補正係数であり、事前に様々
な条件でそれぞれのレーザ素子の出力を測定し,実際の
各レーザ素子出力の値ともっとも誤差が小さくなるよう
に設定しておく。 <例2>例2では、図127に示す通り、図125のチ
ップ32において,Oiをi番目のレーザダイオード素
子の出力をモニタする光検出器142Pの出力、Iiを
i番目のレーザ素子の駆動電流として、駆動回路106
により、Iをaの値を元に制御し、Iをa
+bの値を元に制御し、Iをa+b
の値を元に制御し、Iをaの値を元に制
御し、Iをa+bの値を元に制御し、I
をa+bの値を元に制御し、Iをa
の値を元に制御する動作を行う。
Here, a i is a correction coefficient, and the output of each laser element is measured in advance under various conditions and set so that the error from the actual output value of each laser element is minimized. <Example 2> In Example 2, as shown in FIG. 127, in the chip 32 of FIG. 125, Oi is the output of the photodetector 142P for monitoring the output of the i-th laser diode element, and Ii is the drive of the i-th laser element. As a current, the driving circuit 106
, I 1 is controlled based on the value of a 1 O 1 , and I 2 is controlled by a 2
Control is performed based on the value of O 1 + b 2 O 4 , and I 3 is changed to a 3 O 1 + b
3 The value of O 4 controls based on, and controls the I 4 based on the value of a 4 O 4, and controls the I 5 based on the value of a 5 O 4 + b 5 O 7, I
6 is controlled based on the value of a 6 O 4 + b 6 O 7 , and I 7 is controlled by a 7
The value of O 7 operates to control based on.

【0634】ここでaとbは補正係数で,事前に様
々な条件でそれぞれのレーザ素子の出力を測定し、実際
の各レーザ素子出力の値ともっとも誤差が小さくなるよ
うに設定しておく。 <例3>例3では、図128に示すようにレーザダイオ
ード素子32Aがレーザダイオードチップ32中におい
て2次元アレイを構成する。この例では、Oijをij
番目のレーザダイオード素子32Aの出力をモニタする
光検出器の出力,Iijをij番目のレーザ素子の駆動
電流とした時、前記駆動回路161により、I00をa
0000の値を元に制御し、I01をa0100
値を元に制御し、I10をa1000の値を元に制御
し、I11をa1100の値を元に制御し、I02
0203の値を元に制御し、I03をa0303
の値を元に制御し、I04をa1403の値を元に制
御し、I12をa1203の値を元に制御し、I13
をa1303の値を元に制御し、I14をa14
03の値を元に制御し、・・・という制御により、レー
ザダイオード素子32Aの最も近い光検出器の出力を1
つ利用して制御する。aijは補正係数であり、事前に
様々な条件でそれぞれのレーザ素子の出力を測定し、実
際の各レーザ素子出力の値ともっとも誤差が小さくなる
ように設定しておく。 <例4>図129の例では、Oijをij番目のレーザ
ダイオード素子32Aの出力をモニタする光検出器の出
力、Iijをij番目のレーザ素子の駆動電流として、
00をa0000の値を元に制御し、I01をa
0100+b0104+c0122の値を元に制
御し、I11をa1100+b1122の値を元に
制御し、I21をa2100+b2122+c21
40の値を元に制御し、・・・という制御により、最
も近い光検出器の出力を複数個利用して個々のレーザダ
イオード素子32Aを制御する。ここでaijとbij
とcijとは補正係数で,事前に様々な条件でそれぞれ
のレーザダイオード素子の出力を測定し、実際の各レー
ザダイオード素子32Aの出力値からの誤差が最も小さ
くなるように設定される。 [第31実施例]次に、本発明のさらに他の例について
説明する。
Here, a i and b i are correction coefficients, and the output of each laser element is measured in advance under various conditions and set so that the error from the actual output value of each laser element is minimized. deep. <Example 3> In Example 3, the laser diode element 32A forms a two-dimensional array in the laser diode chip 32 as shown in FIG. In this example, Oij is ij
Th output of the photodetector to monitor the output of the laser diode element 32A, when the drive current of the ij-th laser element Iij, by the driving circuit 161, the I 00 a
00 O 00 is controlled based on the value of I 01 , I 01 is controlled based on the value of a 01 O 00 , I 10 is controlled based on the value of a 10 O 00 , and I 11 is the value of a 11 O 00 . , I 02 is controlled based on the value of a 02 O 03 , and I 03 is controlled based on a 03 O 03.
, I 04 is controlled based on the value of a 14 O 03 , I 12 is controlled based on the value of a 12 O 03 , and I 13 is controlled based on the value of a 12 O 03.
Is controlled based on the value of a 13 O 03 , and I 14 is controlled by a 14 O
03 , the output of the photodetector closest to the laser diode element 32A is set to 1
And control. a ij is a correction coefficient, and the output of each laser element is measured in advance under various conditions, and is set so that the error from the actual output of each laser element is minimized. <Example 4> In the example of FIG. 129, Oij is the output of the photodetector that monitors the output of the ij-th laser diode element 32A, and Iij is the drive current of the ij-th laser element.
I 00 is controlled based on the value of a 00 O 00 , and I 01 is set to a
01 O 00 + b 01 O 04 + c 01 O 22 is controlled based on the value, I 11 is controlled based on the value of a 11 O 00 + b 11 O 22 , and I 21 is controlled based on the value of a 21 O 00 + b 21 O 22 + c. 21
The value of O 40 controls based on, the control of ..., controls the individual laser diode element 32A by a plurality utilizing the output of the nearest optical detector. Where a ij and b ij
And c ij are correction coefficients which are measured in advance under various conditions and set so that the error from the actual output value of each laser diode element 32A is minimized. [Thirty-First Embodiment] Next, still another embodiment of the present invention will be described.

【0635】次に、本発明による長波長面発光レ−ザダ
イオ−ドを用いた通信システムに具備される、レーザダ
イオードアレイを含むレーザアレイモジュールの製造管
理について説明する。なお、レーザアレイモジュールと
は、複数個の面発光レーザダイオードをモジュール化し
たという意味であり、単一のチップ上に複数個の面発光
レーザダイオード素子を形成したものや、このようなチ
ップを複数個、さらに配列したものなどを含む。また、
単一のチップに単一のレーザダイオード素子を形成した
ものを複数個配列したものも含まれる。
Next, the manufacturing control of a laser array module including a laser diode array provided in a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to the present invention will be described. Note that a laser array module means that a plurality of surface emitting laser diodes are modularized, and that a plurality of surface emitting laser diode elements are formed on a single chip, or a plurality of such chips are provided. And further arranged ones. Also,
A single chip in which a plurality of laser diode elements are formed on a single chip is also included.

【0636】通常、このようなレーザアレイモジュール
の製造においては、所定の製造工程により、レーザダイ
オードアレイを含むレーザチップモジュールが製造され
る。
Normally, in manufacturing such a laser array module, a laser chip module including a laser diode array is manufactured through a predetermined manufacturing process.

【0637】前記製造工程においては、アレイ製作のた
めにレ−ザダイオ−ド素子あるいはレーザダイオードチ
ップを所定数用意し、これを配列することにより、レー
ザアレイモジュールが形成される。
In the above-described manufacturing process, a predetermined number of laser diode elements or laser diode chips are prepared for array manufacture, and a laser array module is formed by arranging them.

【0638】その後、品質検査工程でアレイ化されたレ
ーザチップモジュールに対し品質検査が行われ、その
際、モジュール内に実装されたレ−ザダイオ−ド素子の
全てについて、またレーザダイオードチップの全てに対
して、品質検査が行なわれる。全ての素子およびチップ
について所望の品質が確保されていることが確認されれ
ば、レーザアレイモジュールは、製品として製品出庫可
能な状態となる。
Subsequently, a quality inspection is performed on the laser chip modules arrayed in the quality inspection step. At this time, all the laser diode elements mounted in the module and all the laser diode chips are inspected. On the other hand, a quality inspection is performed. If it is confirmed that the desired quality has been secured for all the elements and chips, the laser array module is ready to be delivered as a product.

【0639】これに対し、レーザアレイモジュール内に
実装されたレ−ザダイオ−ド素子チップn個の中で1個
でも所定の製品特性値に満たないレ−ザダイオ−ド素子
チップが検出された場合、このレーザチップモジュール
は通常は不良品扱いとなる。
On the other hand, when at least one laser diode element chip less than a predetermined product characteristic value is detected among n laser diode element chips mounted in the laser array module, This laser chip module is usually treated as a defective product.

【0640】これに対し、n個の要素よりなるアレイ構
造を有する機能モジュールの製造において、レ−ザダイ
オ−ド素子あるいはチップの欠品数cが、レーザチップ
モジュール内に実装されるレ−ザダイオ−ド要素あるい
はチップの規定数n以下であても、(n−c)個の良品
が前記レーザチップモジュール内に実装された場合に、
このレーザチップモジュールを正当な商品として扱うこ
とができれば、その生産性は非常に高いものとなる。
On the other hand, in the manufacture of a functional module having an array structure consisting of n elements, the number c of laser diode elements or chips is reduced by the laser diode mounted in the laser chip module. Even if the number of elements or chips is equal to or less than the specified number n, when (nc) non-defective products are mounted in the laser chip module,
If this laser chip module can be handled as a legitimate product, its productivity will be very high.

【0641】本発明者は,このような高い生産性を生み
出せる製品・製造プロセスおよびその工法を見出すこと
で、より高い歩留まりが得られることの重要性にいち早
く気付いた。そして同機能で単一機能の要素を複数個使
用してアレイを形成する製造プロセスおよびその工法に
ついて鋭意検討した結果、図130および図131に示
す製造プロセスおよび品質管理工程を提案する。
The inventor of the present invention quickly realized the importance of obtaining a higher yield by finding a product / manufacturing process and a method of producing such a high productivity. As a result of intensive studies on a manufacturing process for forming an array using a plurality of elements of the same function and a single function, and a method of manufacturing the array, the manufacturing process and quality control steps shown in FIGS. 130 and 131 are proposed.

【0642】以下、本実施例を、図130および図13
1を用いて詳述する。
The present embodiment will be described below with reference to FIGS.
1 will be described in detail.

【0643】図130は、本発明のレ−ザダイオ−ド素
子あるいはチップをアレイ化したレーザダイオードジュ
ールの製造・製品化プロセスを示す。
FIG. 130 shows a process for manufacturing and commercializing a laser diode module in which laser diode elements or chips of the present invention are arrayed.

【0644】図130を参照するに、レーザダイオード
素子あるいはチップの製造はウェハプロセス工程S1,
レーザダイオードアレイ形成工程S2およびレーザダイ
オードモジュール製造工程S3を含む所定の製造工程に
より実行され、工程S2およびS3で形成されたアレイ
あるいはモジュールに対し、工程S4において品質検査
が行われ、欠品であるか否かが検査される。
Referring to FIG. 130, the production of a laser diode element or a chip is performed in wafer process steps S1,
The process is performed by a predetermined manufacturing process including a laser diode array forming process S2 and a laser diode module manufacturing process S3. The array or module formed in the processes S2 and S3 is subjected to a quality inspection in a process S4, and is out of stock. Is checked.

【0645】本実施例では、品質検査の結果、否と判定
されたレ−ザダイオ−ド素子あるいはチップがあって
も、その欠品数cが、レーザチップモジュール内に実装
されるレ−ザダイオ−ド素子あるいはチップの全数をn
として、n−cの値が所定値以下であれば、(n−c)
個の品質を有する正商品として出庫する。図130のプ
ロセスでは、この判定がステップS6においてなされ
る。もちろん,レ−ザダイオ−ド素子チップの全数nが
欠品となった場合には、LDモジュールは不良品とされ
る。
In this embodiment, even if there is a laser diode element or chip determined to be no as a result of the quality inspection, the number c of missing parts is determined by the laser diode mounted in the laser chip module. The total number of elements or chips is n
If the value of nc is equal to or less than a predetermined value, (nc)
It is delivered as a regular product with individual quality. In the process of FIG. 130, this determination is made in step S6. Of course, if the total number n of the laser diode element chips is missing, the LD module is determined to be defective.

【0646】図130の品質検査工程S4では、図13
1に示すように、品質検査対象である検査用のレーザダ
イオードアレイやレーザダイオードモジュールについ
て、各チャネル(ch)毎に、例えば高周波プローブな
どのアナライザを使った検査工程S41により、品質お
よび特性値を抽出する。
In the quality inspection step S4 of FIG.
As shown in FIG. 1, the quality and characteristic values of the inspection laser diode array and the laser diode module, which are the quality inspection targets, are determined for each channel (ch) by an inspection process S41 using an analyzer such as a high-frequency probe. Extract.

【0647】このようにして得られた該各chごとの品
質・特性値は,次に品質チェック工程S42によおいて
チェックされる。該品質チェック工程S42において
は、モジュールに実装されるレ−ザダイオ−ド素子ある
いはチップの全てに対して、所定の品質が確保されてい
るか否かが検査・判定される。この判定は、例えばI−
L特性やI−V特性,ファイバ結合損失,パルス変調特
性,温度依存性などの項目について行われる。さらに、
判定の結果に基づいて、正常に稼動しているレ−ザダイ
オ−ド素子チップ数に対応したレーザダイオードモジュ
ールとして製品の出庫がなされる。
[0647] The quality / characteristic values for each channel obtained in this way are then checked in a quality check step S42. In the quality check step S42, it is inspected / determined whether or not a predetermined quality is secured for all of the laser diode elements or chips mounted on the module. This determination is made, for example, by I-
Items such as L characteristics, IV characteristics, fiber coupling loss, pulse modulation characteristics, and temperature dependence are performed. further,
Based on the result of the determination, the product is delivered as a laser diode module corresponding to the number of normally operating laser diode element chips.

【0648】以上の説明より明らかなように、本実施例
では、このような光通信システムに使用される1.1〜
1.7μm帯の面発光レ−ザダイオ−ドを光源とするシ
ステムにおいて、それに使用される複数のレーザダイオ
ード素子を内在させたレーザチップモジュールを、その
モジュールの状況に応じて、有効に製品として使用する
ことができる。
[0648] As is clear from the above description, in the present embodiment, 1.1 to 1.1 used in such an optical communication system are used.
In a system using a 1.7 μm band surface emitting laser diode as a light source, a laser chip module having a plurality of laser diode elements used therein is effectively used as a product according to the situation of the module. can do.

【0649】すなわち,nのレーザダイオード素子のう
ち、その全てが完全に動作しなかったとしても、すなわ
ち(n−c)個しか動作しなかったとしても、このよう
なモジュールは、(n−c)個用のモジュールとして、
これに適した用途に使うことができる。これにより、製
造されたレーザダイオード素子あるいはモジュールを有
効に利用することが可能になる。
In other words, even if all of the n laser diode elements do not completely operate, that is, even if only (nc) pieces of the laser diode elements operate, such a module will have (nc) ) As a module for individual
It can be used for applications suitable for this. This makes it possible to effectively use the manufactured laser diode element or module.

【0650】従来は、発振波長が1.1〜1.7μmの
長波長帯域において、アレイ化が容易で量産性に優れた
面発光型のレ−ザダイオ−ド素子が存在しなかったが、
前述のような本発明の工夫により、世界で最初にこのよ
うな素子が実現でき、これにより、大容量で効率的な光
ファイバ通信システムへの道も初めて開かれた。
Conventionally, there has been no surface emitting type laser diode element which is easy to form an array and has excellent mass productivity in a long wavelength band having an oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm.
The device of the present invention as described above can realize such a device for the first time in the world, thereby opening the way to a large-capacity and efficient optical fiber communication system for the first time.

【0651】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. is there.

【0652】[0652]

【発明の効果】請求項1〜3記載の本発明によれば、コ
ンピュータ・ネットワークや長距離大容量通信の幹線系
など、光ファイバ通信に適した1.1〜1.7μm帯域
の波長において発振し、動作電圧,発振閾値電流等が低
く、発熱が小さく、安定した発振を行うことができる面
発光レ−ザダイオ−ドが従来は存在しなかったが、本発
明によれば、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫すること
により、上記波長域でレーザ発振し、動作電圧および発
振閾値電流等を低減でき、レーザ素子の発熱も低減で
き、安定した発振を行う面発光レーザダイオードが実現
され、このような面発光レーザダイオードを使うことに
より、低い費用で実用的な2地点間光送受信システムを
実現することが可能になった。
According to the first to third aspects of the present invention, the laser oscillates at a wavelength of 1.1 to 1.7 .mu.m suitable for optical fiber communication, such as a computer network or a trunk system for long-distance large-capacity communication. Although a surface emitting laser diode which has low operating voltage, low oscillation threshold current and the like, generates little heat, and can perform stable oscillation has not existed conventionally, according to the present invention, according to the present invention, a distributed Bragg reflection semiconductor is used. By devising a mirror, laser oscillation can be performed in the above wavelength range, the operating voltage and the oscillation threshold current can be reduced, the heat generation of the laser element can be reduced, and a surface emitting laser diode that performs stable oscillation is realized. By using a surface emitting laser diode, a practical point-to-point optical transmission / reception system can be realized at low cost.

【0653】さらに、このような2地点間光送受信シス
テムを構築するにあたり、本実施例では伝送路の方向変
換を、光ファイバを局所的な角度が形成されないように
曲げて行っているので、光ファイバを破損することな
く、容易かつ安い費用で2地点間を接続する光送受信シ
ステムが実現できる。
In constructing such a point-to-point optical transmission / reception system, in this embodiment, the direction of the transmission line is changed by bending the optical fiber so that a local angle is not formed. An optical transmission / reception system that connects two points easily and at low cost can be realized without damaging the fiber.

【0654】請求項4〜6記載の本発明によれば、コン
ピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線系な
ど光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長が
1.1μm帯〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよ
びそれを用いた光送受信システムが存在しなかったが、
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、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
トで実用的な建物内(構内)光送受信システムが実現で
きた。
According to the present invention, the laser oscillation wavelength at which optical fiber communication such as a computer network and a trunk system for long-distance large-capacity communication is expected is from 1.1 μm to 1.7 μm. In the field, there has been no surface emitting laser diode and an optical transmitting / receiving system using the same, which can lower the operating voltage, the oscillation threshold current, etc., generate less heat from the laser element, and perform stable oscillation.
By devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention, the operating voltage, the oscillation threshold current, etc. can be reduced, the laser element generates less heat, and stable oscillation can be achieved. ) An optical transmission and reception system was realized.

【0655】さらに、このような光構内送受信システム
を構築するにあたり、伝送路の方向変換のための反射部
材を設けるようにしたので、建物の形状に合せて効率よ
く伝送路を配置できるようになり、不要な伝送路が目に
触れるところに露出したり、建物の天井、床下あるいは
壁内部に必要以上に伝送路が面積を占有したりすること
がなく、建物設計が効果的にできるようになるとともに
美的設計への自由度が増えた。
[0655] Furthermore, in constructing such an optical premise transmission / reception system, a reflection member for changing the direction of the transmission line is provided, so that the transmission line can be arranged efficiently according to the shape of the building. The unnecessary transmission line is not exposed to the eyes, and the transmission line does not occupy more area than necessary in the ceiling, under the floor, or inside the wall, so that the building design can be effectively performed. At the same time, the degree of freedom in aesthetic design has increased.

【0656】請求項7〜9記載の本発明によれば、装置
内部にレーザ発光光源の光信号を空間伝送する光送受信
システムを設けたので、内部の信号授受をこの光送受信
システムで行うことができ、装置内部で信号授受に使用
する導線ケーブルを省略することが可能となった.従来
ややもすると装置内部で信号授受に使用する導線ケーブ
ルが複雑に入り組み、そのレイアウト上の処理が煩雑で
あったが、使用する導線ケーブルの数を減らすことがで
きたので、煩雑さが解消できるのみならず、装置内部の
各部品/ユニット等のレイアウトの自由度が増えた.ま
たこの光送受信システムのレーザ発光光源および受光ユ
ニットのそれぞれの発光素子部および受光素子部にそれ
らの素子をカバーするカバー部材を設けるようにしたの
で、発光素子部および受光素子部が装置内部を漂う異物
などによって破損することが防止でき、この光送受信シ
ステムが安定して動作できるようになった。
According to the present invention, since the optical transmission / reception system for spatially transmitting the optical signal of the laser light source is provided inside the apparatus, the internal signal transmission / reception can be performed by this optical transmission / reception system. As a result, it became possible to omit the conductor cable used for signal transmission and reception inside the device. Conventionally, the conductor cables used for signal transmission and reception inside the device were complicated and complicated, and the layout process was complicated. Not only is it possible, but the degree of freedom in the layout of each part / unit inside the device has been increased. Further, since the light emitting element section and the light receiving element section of the laser light emitting light source and the light receiving unit of this optical transmitting and receiving system are provided with cover members for covering these elements, the light emitting element section and the light receiving element section float inside the apparatus. The optical transmission / reception system can be stably operated by being prevented from being damaged by a foreign substance or the like.

【0657】また、このような装置内部の光送受信シス
テムのレーザ発光光源として、レーザ発振波長が1.1
μm帯〜1.7μm帯の面発光レ−ザダイオ−ドを用い
るとともに、この面発光レ−ザダイオ−ドの半導体分布
ブラッグ反射鏡を工夫したので、動作電圧、発振閾値電
流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発
振ができるようになり、低コストで実用的な光送受信シ
ステムとすることができた。
The laser emission light source of the optical transmission / reception system inside such an apparatus has a laser oscillation wavelength of 1.1.
Since a surface emitting laser diode of μm band to 1.7 μm band is used and a semiconductor distributed Bragg reflector of this surface emitting laser diode is devised, the operating voltage, oscillation threshold current and the like can be reduced, and the laser can be reduced. Stable oscillation can be performed with little heat generation of the element, and a low-cost and practical optical transmitting and receiving system can be obtained.

【0658】請求項10記載の本発明によれば、このよ
うな光送受信システムを電子写真原理を用いた記録装置
に設けることにより、この装置内部で信号授受に使用す
る導線ケーブルを省略することが可能となった.また、
このような記録装置は、装置内部で、トナーや紙粉が絶
えず舞っていて、光送受信システムの発光素子部や受光
素子部に悪影響を及ぼすが、本発明ではそれらの素子を
カバーするカバー部材を設けるようにしたので、そのよ
うな悪影響を防止でき、この光送受信システムが安定し
て動作できるようになった。
According to the tenth aspect of the present invention, by providing such an optical transmission / reception system in a recording apparatus using the electrophotographic principle, it is possible to omit a conductor cable used for signal transmission and reception inside the apparatus. It has become possible. Also,
In such a recording apparatus, toner and paper dust are constantly flying inside the apparatus, which adversely affects the light emitting element section and the light receiving element section of the optical transmitting and receiving system. In the present invention, a cover member covering those elements is used. With the provision, the adverse effect can be prevented, and the optical transmission / reception system can operate stably.

【0659】請求項11〜13記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1μm帯〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよ
びそれを用いた通信システムが存在しなかったが、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、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
実用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 11 to 13,
In the field of laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm where optical fiber communication is expected, such as computer networks and trunk lines for long-distance large-capacity communication, the operating voltage and oscillation threshold current can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode capable of generating stable oscillation with little heat generation of the element and a communication system using the same, the operating voltage and the operating voltage were improved by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention. The oscillation threshold current and the like can be reduced, stable oscillation can be performed with little heat generation of the laser element, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0660】すなわち、従来このような用途に使用でき
るレーザ発振波長が1.1μm帯〜1.7μm帯の
長波長面発光レ−ザダイオ−ドが存在しなかったが、
本発明のように半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫した面
発光レ−ザダイオ−ド素子チップにより、動作電圧,発
振閾値電流等を低くでき、発熱も少ない省エネルギ,低
コストの安定した光送受信システム実現できた。
That is, the laser oscillation wavelength which can be conventionally used for such an application is in the range of 1.1 μm band to 1.7 μm band.
There was no long wavelength surface emitting laser diode,
A surface emitting laser diode element chip in which a semiconductor distributed Bragg reflector is devised as in the present invention can reduce the operating voltage, oscillation threshold current, and the like, realize less energy generation, generate less energy, and realize a stable optical transmission and reception system at low cost. did it.

【0661】請求項14〜16記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1μm帯〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよ
びそれを用いた通信システムが存在しなかったが、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、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
実用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 14 to 16,
In the field of laser oscillation wavelengths of 1.1 μm to 1.7 μm where optical fiber communication is expected, such as computer networks and trunk lines for long-distance large-capacity communication, the operating voltage and oscillation threshold current can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode capable of generating stable oscillation with little heat generation of the element and a communication system using the same, the operating voltage and the operating voltage were improved by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention. The oscillation threshold current and the like can be reduced, stable oscillation can be performed with little heat generation of the laser element, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0662】さらに、従来、このようなレーザ発振波長
が1.1μm帯〜1.7μm帯の分野における実用的な
光通信システムが無かったことにより、これに使用され
る面発光レ−ザダイオ−ド素子チップ、もしくは当該チ
ップを収容するモジュールパッケージから引き出される
光ファイバケーブルのファイバケーブル長をどのように
すればよいのかという検討がされてこなかったが、本発
明のようにこの長さを1mm以上とすることで当該パッ
ケージのアセンブリ製作の生産性を著しく向上させるこ
とが可能となった.さらに当該チップを収容するモジュ
ールパッケージから引き出される光ファイバに伝送用の
ファイバケーブルを接続して光通信システムを構築する
際にも、上記のようにこの光ファイバの長さを1mm以
上とすることでそれらの接続が容易にかつ確実に行える
ようになり、信頼性の高い光通信システムが容易に構築
できるようになった.請求項17〜19記載の本発明に
よれば、コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通
信の幹線系など光ファイバ通信が期待されているレーザ
発振波長が1.1〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドお
よびそれを用いた通信システムが存在しなかったが、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、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
で実用的な光通信システムが実現できた。
Further, since there has been no practical optical communication system in the field where the laser oscillation wavelength is in the 1.1 μm band to 1.7 μm band, a surface emitting laser diode used for this has been known. There has been no study on how to make the fiber cable length of the optical fiber cable drawn out of the element chip or the module package accommodating the chip, but as in the present invention, this length is set to 1 mm or more. By doing so, it became possible to significantly improve the productivity of assembly manufacturing of the package. Further, when an optical communication system is constructed by connecting a transmission fiber cable to an optical fiber drawn from a module package accommodating the chip, by setting the length of the optical fiber to 1 mm or more as described above. These connections can be made easily and reliably, and a highly reliable optical communication system can be easily constructed. According to the present invention described in claims 17 to 19, in the field of laser oscillation wavelengths in which optical fiber communication is expected, such as a computer network and a trunk system of long-distance large-capacity communication, in the 1.1 to 1.7 μm band, There has been no surface emitting laser diode and communication system using the same, which can lower the operating voltage, the oscillation threshold current, etc., generate less heat from the laser element, and provide stable oscillation. By devising a Bragg reflector, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like can be reduced, the laser element generates less heat, stable oscillation can be achieved, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0663】さらに、光ファイバのコア径に対し、光フ
ァイバの長さを規定する事で、効率的な光ファイバの端
末処理が容易となり、高信頼性で低コストな光通信が実
現できた。
Further, by defining the length of the optical fiber with respect to the core diameter of the optical fiber, efficient terminal processing of the optical fiber becomes easy, and highly reliable and low-cost optical communication can be realized.

【0664】請求項20〜22記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1〜1.7μm帯の分野において、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
定した発振ができる面発光レ−ザダイオ−ドおよびそれ
を用いた通信システムが存在しなかったが、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、
動作電圧,発振閾値電流等を低くでき、低消費電力で、
レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低
コストで実用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 20 to 22,
In the field of laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm band where optical fiber communication is expected, such as a computer network, a trunk system of long-distance large-capacity communication, an operating voltage, an oscillation threshold current, and the like can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode and a communication system using the same capable of generating stable oscillation with little heat generation, by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention,
The operating voltage, oscillation threshold current, etc. can be reduced, with low power consumption.
Stable oscillation was achieved with little heat generation of the laser element, and a practical optical communication system at low cost was realized.

【0665】さらに、レーザチップとそのレーザチップ
を実装する基板材料の線膨張係数の差を2×10−6
K以内であるようにすることによって、高歪のGaIn
NAs活性層をもつ長波長面発光型レーザの線膨張係数
と実装基板の線膨張係数の差を小さくできるため、熱応
力の発生が抑制され、結果として熱応力によって発生す
るレ−ザダイオ−ドの特性変動を低減しつつ、寿命の低
下を防止でき、信頼性の高い光通信システムが実現でき
た。
The difference between the coefficient of linear expansion of the laser chip and the material of the substrate on which the laser chip is mounted is 2 × 10 −6 /
K, the high strain GaIn
Since the difference between the linear expansion coefficient of the long-wavelength surface emitting laser having an NAs active layer and the linear expansion coefficient of the mounting substrate can be reduced, the generation of thermal stress is suppressed, and as a result, the laser diode generated by the thermal stress is reduced. An optical communication system with high reliability was able to be realized while reducing the characteristic fluctuation and preventing the life from being shortened.

【0666】請求項23〜25記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1〜1.7μm帯の分野において、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
定した発振ができる面発光レ−ザダイオ−ドおよびそれ
を用いた通信システムが存在しなかったが、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、
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
な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 23 to 25,
In the field of laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 μm band where optical fiber communication is expected, such as a computer network, a trunk system of long-distance large-capacity communication, an operating voltage, an oscillation threshold current, and the like can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode and a communication system using the same capable of generating stable oscillation with little heat generation, by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention,
The operating voltage, the oscillation threshold current, and the like can be reduced, the laser element generates less heat, stable oscillation can be achieved, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0667】さらに本発明のレーザチップの発光部と光
学的に結合される光ファイバは、発光部の方向にファイ
バ軸方向が押圧状態にされて機械的に接続されているの
で、レーザ発光部と光ファイバの良好な光学的カップリ
ングが得られ、信頼性の高い光通信システムとすること
ができた。
Further, since the optical fiber optically coupled to the light emitting portion of the laser chip of the present invention is mechanically connected with the direction of the fiber axis being pressed in the direction of the light emitting portion, the optical fiber is connected to the laser emitting portion. Good optical coupling of the optical fiber was obtained, and a highly reliable optical communication system was obtained.

【0668】請求項26〜28記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1μm帯〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよ
びそれを用いた通信システムが存在しなかったが、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、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
実用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention described in claims 26 to 28,
In the field of laser oscillation wavelengths of 1.1 μm to 1.7 μm where optical fiber communication is expected, such as computer networks and trunk lines for long-distance large-capacity communication, the operating voltage and oscillation threshold current can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode capable of generating stable oscillation with little heat generation of the element and a communication system using the same, the operating voltage and the operating voltage were improved by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention. The oscillation threshold current and the like can be reduced, stable oscillation can be performed with little heat generation of the laser element, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0669】さらに、従来端面発光型レーザを用いた場
合に比べ、本発明のような動作電圧,発振閾値電流等を
低くできる面発光レ−ザダイオ−ドを用いることで、低
消費電力な光通信システムを実現でき、また、従来の端
面発光レ−ザダイオ−ドの場合には、レ−ザダイオ−ド
と光ファイバまたは光導波路の間にレンズ光学系を挿入
する必要があったが、本発明のようなレ−ザダイオ−ド
と光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、
レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸
方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは
光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。
Furthermore, by using a surface emitting laser diode capable of lowering the operating voltage, oscillation threshold current and the like as in the present invention as compared with the case of using the conventional edge emitting laser, low power consumption optical communication is achieved. In the case of a conventional edge emitting laser diode, it is necessary to insert a lens optical system between the laser diode and an optical fiber or an optical waveguide. By making the laser diode and the optical fiber or the optical waveguide have such a positional relationship,
Since there is no need to use a lens, the number of parts is small, alignment is gradual in the optical axis direction, and good optical coupling efficiency with an optical fiber or an optical waveguide can be realized.

【0670】請求項29〜31記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹
線系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波
長が1.1〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよびそ
れを用いた光通信システムが存在しなかったが、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、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
用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 29 to 31,
In fields where the laser oscillation wavelength is expected to be in the 1.1 to 1.7 μm band, such as computer networks and trunk lines for long-distance large-capacity communications, optical fiber communications are expected.
A surface emitting laser diode and an optical communication system using the same which can lower the oscillation threshold current and the like and generate stable laser with less heat generation from the laser element did not exist. By devising the mirror, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like can be reduced, the laser element generates less heat, stable oscillation can be achieved, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0671】さらに、従来1.1〜1.7μm帯の端面
発光型レーザと単一モード光ファイバとのカップリング
を高効率にするにはレーザの光出射部の形状やカップリ
ングレンズ系などを工夫しなければならなかったが、本
発明の面発光レーザを用いると同帯域において単一モー
ド光ファイバへ高効率でカップリングすることができる
光通信システムが実現できた。
Furthermore, in order to increase the efficiency of coupling between the edge emitting laser of the 1.1-1.7 μm band and the single-mode optical fiber with high efficiency, the shape of the light emitting portion of the laser and the coupling lens system must be changed. Although it had to be devised, the use of the surface emitting laser of the present invention has realized an optical communication system capable of coupling to a single mode optical fiber with high efficiency in the same band.

【0672】請求項32〜34記載の本発明によれば、
コンピュータ・ネットワーク,長距離大容量通信の幹線
系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長
が1.1μm帯〜1.7μm帯の分野において、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る面発光レ−ザダイオ−ドおよ
びそれを用いた通信システムが存在しなかったが、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、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
実用的な光通信システムが実現できた。
According to the present invention as set forth in claims 32 to 34,
In the field of laser oscillation wavelengths of 1.1 μm to 1.7 μm where optical fiber communication is expected, such as computer networks and trunk lines for long-distance large-capacity communication, the operating voltage and oscillation threshold current can be reduced. Although there was no surface emitting laser diode capable of generating stable oscillation with little heat generation of the element and a communication system using the same, the operating voltage and the operating voltage were improved by devising a semiconductor distributed Bragg reflector as in the present invention. The oscillation threshold current and the like can be reduced, stable oscillation can be performed with little heat generation of the laser element, and a practical optical communication system can be realized at low cost.

【0673】さらに、面発光レ−ザダイオ−ド素子チッ
プの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最
適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用で
きる光通信システムが実現できた。
Furthermore, since the relationship between the area of the light emitting portion of the surface emitting laser diode element chip and the operating voltage of the laser element has been optimized, it is possible to realize an optical communication system that can be used favorably without damaging the laser element. Was.

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

【図1】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザダ
イオ−ドの素子構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an element structure of a long-wavelength surface emitting laser diode according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のレーザダイオードで使われる分布ブラッ
グ反射鏡の反射スペクトルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a reflection spectrum of a distributed Bragg reflector used in the laser diode of FIG. 1;

【図3】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザダ
イオ−ドの半導体分布ブラッグ反射鏡の構成を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor distributed Bragg reflector of a long-wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明に適用される半導体分布ブラッグ反射鏡
のヘテロスパイク緩衝層の組成傾斜率をAlAs層より
もGaAs層の近くで大きくした例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the composition gradient of the hetero-spike buffer layer of the semiconductor distributed Bragg reflector applied to the present invention is larger near the GaAs layer than the AlAs layer.

【図5】ヘテロスパイク緩衝層のAl組成を線形に変化
させた例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the Al composition of the heterospike buffer layer is changed linearly.

【図6】図3の分布ブラッグ反射鏡の微分シート抵抗を
見積った結果を示す図である。
6 is a diagram showing a result of estimating a differential sheet resistance of the distributed Bragg reflector of FIG. 3;

【図7】図3の分布ブラッグ反射鏡をAlAsとGaA
sの積層により形成した場合の、ヘテロ界面近傍におけ
る熱平衡状態でのバンド構造を示す図である。
FIG. 7 shows the distributed Bragg reflector of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a band structure in a thermal equilibrium state near a hetero interface when formed by stacking s.

【図8】図4のヘテロスパイク緩衝層の熱平衡状態にお
けるバンド構造を示す図である。
8 is a diagram showing a band structure of the hetero-spike buffer layer of FIG. 4 in a thermal equilibrium state.

【図9】ヘテロスパイク緩衝層のバンド構造の一例を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a band structure of a hetero spike buffer layer.

【図10】ヘテロスパイク緩衝層のバンド構造の一例を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a band structure of a hetero-spike buffer layer.

【図11】ヘテロスパイク緩衝層のバンド構造の一例を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a band structure of a hetero spike buffer layer.

【図12】ヘテロスパイク緩衝層のバンド構造の一例を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a band structure of a hetero-spike buffer layer.

【図13】分布ブラッグ反射鏡の微分シート抵抗とヘテ
ロスパイク緩衝層中におけるAl組成プロファイルの関
係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the differential sheet resistance of the distributed Bragg reflector and the Al composition profile in the heterospike buffer layer.

【図14】図3の分布ブラッグ反射鏡の微分シート抵抗
とヘテロスパイク緩衝層中におけるAl組成プロファイ
ルの関係を示す別の図である。
14 is another diagram showing the relationship between the differential sheet resistance of the distributed Bragg reflector of FIG. 3 and the Al composition profile in the heterospike buffer layer.

【図15】ヘテロスパイク緩衝層の別のバンド構造を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another band structure of the hetero spike buffer layer.

【図16】分布ブラッグ反射鏡の反射率とヘテロスパイ
ク緩衝層の膜厚との関係を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the reflectance of a distributed Bragg reflector and the thickness of a hetero-spike buffer layer.

【図17】分布ブラッグ反射鏡の抵抗率とヘテロスパイ
ク緩衝層の膜厚との関係を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the resistivity of a distributed Bragg reflector and the thickness of a hetero-spike buffer layer.

【図18】分布ブラッグ反射鏡の抵抗率とヘテロスパイ
ク緩衝層の膜厚との関係を示す別の図である。
FIG. 18 is another diagram showing the relationship between the resistivity of the distributed Bragg reflector and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図19】分布ブラッグ反射鏡の抵抗率とヘテロスパイ
ク緩衝層の膜厚との関係を示すさらに別の図である。
FIG. 19 is yet another diagram showing the relationship between the resistivity of the distributed Bragg reflector and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図20】ヘテロスパイク緩衝層のバンド構造のさらに
別の例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing still another example of the band structure of the hetero-spike buffer layer.

【図21】図20のヘテロスパイク緩衝層を有する分布
ブラッグ反射鏡について求めた抵抗率とヘテロスパイク
緩衝層の膜厚との関係を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the resistivity determined for the distributed Bragg reflector having the hetero-spike buffer layer of FIG. 20 and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図22】図20のヘテロスパイク緩衝層を有する分布
ブラッグ反射鏡について求めた抵抗率とヘテロスパイク
緩衝層の膜厚との関係を示す別の図である。
FIG. 22 is another diagram showing the relationship between the resistivity obtained for the distributed Bragg reflector having the hetero-spike buffer layer of FIG. 20 and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図23】様々な分布ブラッグ反射鏡について求めた抵
抗率とヘテロスパイク緩衝層の膜厚との関係を示す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the resistivity obtained for various distributed Bragg reflectors and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図24】様々な分布ブラッグ反射鏡について求めた抵
抗率とヘテロスパイク緩衝層の膜厚との関係を示す別の
図である。
FIG. 24 is another diagram showing the relationship between the resistivity obtained for various distributed Bragg reflectors and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図25】様々な分布ブラッグ反射鏡について求めた反
射率とヘテロスパイク緩衝層の膜厚との関係を示す図で
ある。
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the reflectance obtained for various distributed Bragg reflectors and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図26】様々な分布ブラッグ反射鏡について求めた反
射率とヘテロスパイク緩衝層の膜厚との関係を示す別の
図である。
FIG. 26 is another diagram showing the relationship between the reflectance obtained for various distributed Bragg reflectors and the thickness of the hetero-spike buffer layer.

【図27】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドの他の構成を示す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing another configuration of a long-wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図28】本発明の一実施例に係るGaInNAs/G
aAs2重量子井戸構造からなる活性層の室温フォトル
ミネッセンススペクトルを示す図である。
FIG. 28 shows a GaInNAs / G according to one embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the room temperature photoluminescence spectrum of the active layer which consists of aAs double quantum well structure.

【図29】試料構造を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a sample structure.

【図30】窒素と酸素濃度の深さ方向分布を示す図であ
る。
FIG. 30 is a diagram showing the distribution of nitrogen and oxygen concentrations in the depth direction.

【図31】Al濃度の深さ方向分布を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing the distribution of Al concentration in the depth direction.

【図32】キャリアガスパージで成長中断する場合の構
造を示す図である。
FIG. 32 is a view showing a structure in the case where growth is interrupted by carrier gas purge.

【図33】成長中断工程を設けて水素でパージした場合
のAl濃度の深さ方向分布を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing the distribution of the Al concentration in the depth direction when a growth interruption step is provided and purged with hydrogen.

【図34】成長中断工程を設けて水素でパージした場合
の窒素と酸素濃度の深さ方向分布を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a depth direction distribution of nitrogen and oxygen concentrations when a growth interruption step is provided and purged with hydrogen.

【図35】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド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. 35 is a plan view showing a wafer substrate and a laser device chip on which a long-wavelength surface emitting laser diode device according to one embodiment of the present invention is formed.

【図36】発光光源と受光ユニットを伝送路で直線的に
結んだ光送受信システムの例を示す図である
FIG. 36 is a diagram showing an example of an optical transmitting and receiving system in which a light emitting light source and a light receiving unit are linearly connected by a transmission line.

【図37】上記光送受信システムの概要を示す図であ
る。
FIG. 37 is a diagram showing an outline of the optical transmission / reception system.

【図38】障害物をさけるために発光光源と受光ユニッ
トを結ぶ伝送路を直角に曲げた例を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing an example in which a transmission line connecting a light emitting light source and a light receiving unit is bent at a right angle in order to avoid an obstacle.

【図39】本発明の光送受信システムの一例であり、障
害物をさけて発光光源と受光ユニットを伝送路を曲げな
がら結ぶようにした例を示す図である。
FIG. 39 is an example of an optical transmission / reception system of the present invention, showing an example in which a light emitting light source and a light receiving unit are connected while bending a transmission path while avoiding an obstacle.

【図40】本発明の他の光送受信システムの例であり、
障害物をさけて発光光源と受光ユニットを伝送路を曲げ
ながら結ぶようにした例を示す図である。
FIG. 40 is an example of another optical transmission / reception system of the present invention,
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a light emitting light source and a light receiving unit are connected while bending a transmission path while avoiding an obstacle.

【図41】本発明の長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子
を光源とした光送受信システムの1例を示す図である。
FIG. 41 is a diagram showing an example of an optical transmitting and receiving system using a long-wavelength surface emitting laser diode element of the present invention as a light source.

【図42】本発明の光送受信システムを構内に配置した
部屋の例を示す平面図である。
FIG. 42 is a plan view showing an example of a room where the optical transmission / reception system of the present invention is arranged in a premises.

【図43】従来の光送受信システムを構内に配置した部
屋の例を示す平面図である。
FIG. 43 is a plan view showing an example of a room in which a conventional optical transmission / reception system is arranged in a premises.

【図44】従来の光送受信システムを構内に配置した部
屋の他の例を示す平面図である。
FIG. 44 is a plan view showing another example of a room where a conventional optical transmission / reception system is arranged in a premises.

【図45】本発明の光送受信システムの一例を示す概念
図である。
FIG. 45 is a conceptual diagram showing an example of the optical transmission / reception system of the present invention.

【図46】本発明の光送受信システムの他の例を示す概
念図である。
FIG. 46 is a conceptual diagram showing another example of the optical transmission / reception system of the present invention.

【図47】本発明が適用される電子写真複写機の一例を
示す図である。
FIG. 47 is a diagram showing an example of an electrophotographic copying machine to which the present invention is applied.

【図48】本発明の光送受信システムを内蔵した電子写
真複写機の一例を示す図である。
FIG. 48 is a diagram showing an example of an electrophotographic copying machine incorporating the optical transmission / reception system of the present invention.

【図49】本発明が適用されるインクジェット記録装置
の一例を示す図である。
FIG. 49 is a diagram illustrating an example of an inkjet recording apparatus to which the present invention is applied.

【図50】本発明の光送受信システムを内蔵したインク
ジェット記録装置の一例を示す図である。
FIG. 50 is a diagram showing an example of an ink jet recording apparatus incorporating the optical transmission / reception system of the present invention.

【図51】本発明の光送受信システムのさらに他の例を
示す概念図である。
FIG. 51 is a conceptual diagram showing still another example of the optical transmission / reception system of the present invention.

【図52】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光通信システムの例を示す図
である。
FIG. 52 is a diagram showing an example of a long wavelength surface emitting laser diode and an optical communication system to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図53】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光通信システムを使って構成
した双方向システムを示す図である。
FIG. 53 is a diagram showing a bidirectional system formed using a long-wavelength surface emitting laser diode and an optical communication system to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図54】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光通信システムで、複数のフ
ァイバ群を利用した大容量光通信システムの例を示す図
である。
FIG. 54 is a diagram showing an example of a large-capacity optical communication system using a plurality of fiber groups in a long wavelength surface emitting laser diode and an optical communication system to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図55】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光通信システムを示す図であ
る。
FIG. 55 is a diagram showing a long wavelength surface emitting laser diode and an optical communication system to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図56】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムで使われる光接続モ
ジュールの構成を示す図である。
FIG. 56 is a view showing a configuration of an optical connection module used in an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図57】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムで使われる光接続モ
ジュールの構成を示す別の図である。
FIG. 57 is another diagram showing a configuration of an optical connection module used in an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図58】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムの他の構成を示す図
である。
FIG. 58 is a diagram showing another configuration of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to an embodiment of the present invention.

【図59】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムの他の構成を示す別
の図である。
FIG. 59 is another diagram showing another configuration of the optical communication system using the long-wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図60】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムの光接続モジュール
の構成を説明する図である。
FIG. 60 is a diagram illustrating a configuration of an optical connection module of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to an embodiment of the present invention.

【図61】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムの構成を示す図であ
る。
FIG. 61 is a diagram showing a configuration of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図62】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドを使った光通信システムにおけるガイド用光
ファイバの長さ設定を示す図である。
FIG. 62 is a view showing the setting of the length of a guide optical fiber in an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode according to an embodiment of the present invention.

【図63】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子と複数の光ファイバを用いた光通信シス
テムの構成を示す図である。
FIG. 63 is a diagram showing a configuration of an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode device and a plurality of optical fibers according to an embodiment of the present invention.

【図64】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子における光ビームの出射角を示す図であ
る。
FIG. 64 is a view showing an emission angle of a light beam in a long wavelength surface emitting laser diode device according to one embodiment of the present invention.

【図65】(A)〜(C)はc、本発明の一実施例に係
る複数のファイバを樹脂で固定する過程を示す図であ
る。
FIGS. 65A to 65C are diagrams illustrating a process of fixing a plurality of fibers with a resin according to an embodiment of the present invention.

【図66】(A)〜(C)は、本発明の一実施例に係る
長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子と複数の光ファイバ
の接続形態を示す図である。
FIGS. 66 (A) to (C) are diagrams showing a connection form between a long wavelength surface emitting laser diode element and a plurality of optical fibers according to one embodiment of the present invention.

【図67】本発明の一実施例に係る最密充填における光
ファイバの配置可能な位置を示す図である。
FIG. 67 is a diagram showing positions where optical fibers can be arranged in close packing according to an embodiment of the present invention.

【図68】本発明の一実施例に係る最密充填で複数のフ
ァイバを配置した例を示す図である。
FIG. 68 is a diagram showing an example in which a plurality of fibers are arranged by close packing according to an embodiment of the present invention.

【図69】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドに接続する光ファイバの構成を示す断面図で
ある.
FIG. 69 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical fiber connected to a long wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図70】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光ファイバを用いた光通信シ
ステムの構成を示す平面図である。
FIG. 70 is a plan view showing a configuration of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode and an optical fiber to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図71】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光ファイバを用いた双方向の
光通信システムの構成を示す平面図である。
FIG. 71 is a plan view showing a configuration of a bidirectional optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode and an optical fiber to be connected according to an embodiment of the present invention.

【図72】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドおよび接続する光ファイバの機能を分離した
ビル内LANの構成を示す平面図である。
FIG. 72 is a plan view showing a configuration of an intra-building LAN in which functions of a long-wavelength surface emitting laser diode and an optical fiber to be connected according to an embodiment of the present invention are separated.

【図73】(A),(B)は、本発明の一実施例に係る
長波長面発光レ−ザダイオ−ドおよび集積型光通信装置
を示す平面図と光導波路の断面図である。
73 (A) and 73 (B) are a plan view and a cross-sectional view of an optical waveguide showing a long-wavelength surface emitting laser diode and an integrated optical communication device according to one embodiment of the present invention.

【図74】(A),(B)は、本発明の一実施例に係る
長波長面発光レ−ザダイオ−ドチップの構成を示す図で
ある。
FIGS. 74A and 74B are views showing a configuration of a long-wavelength surface emitting laser diode chip according to one embodiment of the present invention.

【図75】図74に示した半導体レーザダイオードチッ
プの動作を説明する図である。
75 is a diagram illustrating the operation of the semiconductor laser diode chip shown in FIG. 74.

【図76】(A),(B)は、本発明の一実施例に係る
長波長面発光レ−ザダイオ−ドチップの構成を示す図で
ある。
76 (A) and (B) are diagrams showing a configuration of a long-wavelength surface emitting laser diode chip according to one embodiment of the present invention.

【図77】図76に示したレーザダイオードチップの動
作を説明する図である。
FIG. 77 is a view illustrating the operation of the laser diode chip shown in FIG. 76.

【図78】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた通信システムの光送信部を示す
図である。
FIG. 78 is a diagram showing an optical transmission unit of a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to one embodiment of the present invention.

【図79】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた通信システムの光送信部を示す
図である。
FIG. 79 is a diagram showing an optical transmitter of a communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図80】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子に使われる光結合装置を示す断面図であ
る。
FIG. 80 is a sectional view showing an optical coupling device used in a long wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図81】図80の光結合装置を示す断面図である。FIG. 81 is a sectional view showing the optical coupling device of FIG. 80;

【図82】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子と光結合する光結合装置を示す断面図で
ある。
FIG. 82 is a sectional view showing an optical coupling device for optically coupling with a long wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図83】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子と光結合する光結合装置を示す断面図で
ある。
FIG. 83 is a cross-sectional view showing an optical coupling device for optically coupling with a long-wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図84】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子で使われる光ファイバ固定装置を示す断
面図である。
FIG. 84 is a sectional view showing an optical fiber fixing device used in a long wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図85】光結合装置の断面構造を示す図である。FIG. 85 is a diagram showing a cross-sectional structure of the optical coupling device.

【図86】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムの面発光レ−ザ
ダイオ−ドとモニタ用受光素子の位置関係を示す図であ
る。
FIG. 86 is a diagram showing a positional relationship between a surface emitting laser diode and a monitoring light receiving element in an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode element according to an embodiment of the present invention.

【図87】本発明の一実施例による面発光レ−ザダイオ
−ドの出力を制御する制御回路の構成を示すブロック図
である。
FIG. 87 is a block diagram showing a configuration of a control circuit for controlling the output of a surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図88】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成示す図で
ある。
FIG. 88 is a diagram showing a configuration of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図89】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す模
式図である。
FIG. 89 is a schematic diagram showing a configuration of an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to an embodiment of the present invention.

【図90】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムの面発光レ−ザ
ダイオ−ドとモニタ用受光素子および反射面を示す図で
ある。
FIG. 90 is a diagram showing a surface-emitting laser diode, a monitoring light-receiving element, and a reflection surface of an optical communication system using a long-wavelength surface-emitting laser diode element according to an embodiment of the present invention.

【図91】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド,光ファイバ,光コネクタからなる光通信シ
ステムの構成を示す図である。
FIG. 91 is a diagram showing a configuration of an optical communication system including a long-wavelength surface emitting laser diode, an optical fiber, and an optical connector according to an embodiment of the present invention.

【図92】本発明の一実施例による光ファイバ,フェル
ール,割りスリーブの位置関係を示す図である。
FIG. 92 is a diagram showing a positional relationship among an optical fiber, a ferrule, and a split sleeve according to an embodiment of the present invention.

【図93】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドの光放射角とビーム径の関係を示す図であ
る。
FIG. 93 is a diagram showing the relationship between the light emission angle and the beam diameter of a long wavelength surface emitting laser diode according to one embodiment of the present invention.

【図94】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ドのビームの広がりと光ファイバのコア径,光
路長の関係を示す図である。
FIG. 94 is a diagram showing the relationship between the beam spread of a long wavelength surface emitting laser diode, the core diameter of an optical fiber, and the optical path length according to one embodiment of the present invention.

【図95】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子のビーム径と光路長の関係を示す計算例
を示す図である。
FIG. 95 is a diagram showing a calculation example showing the relationship between the beam diameter and the optical path length of a long-wavelength surface emitting laser diode element according to one embodiment of the present invention.

【図96】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムのレ−ザダイオ
−ドと光ファイバの結合部の構成を示す図である。
FIG. 96 is a diagram showing a configuration of a laser diode / optical fiber coupling portion of an optical communication system using a long wavelength surface emitting laser diode element according to an embodiment of the present invention.

【図97】(A),(B)は、本発明の一実施例による
長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子を用いた光通信シス
テムのレ−ザダイオ−ドと光導波路の結合部の構成を示
す図である。
FIGS. 97A and 97B are diagrams showing a configuration of a coupling portion between a laser diode and an optical waveguide in an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to one embodiment of the present invention; FIG.

【図98】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子を用いた光通信システムのレ−ザダイオ
−ドと光導波路の結合部の構成を示す図である。
FIG. 98 is a diagram showing a configuration of a coupling portion between a laser diode and an optical waveguide in an optical communication system using a long-wavelength surface emitting laser diode device according to one embodiment of the present invention.

【図99】本発明の一実施例による長波長面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子と光ファイバを用いて直接カップリング
させた光通信システムの構成を示す図である。
FIG. 99 is a diagram showing a configuration of an optical communication system in which a long wavelength surface emitting laser diode device and an optical fiber are directly coupled according to an embodiment of the present invention.

【図100】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 100 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図101】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成図であ
る。
FIG. 101 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the optical communication system using the diode element.

【図102】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 102 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図103】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 103 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図104】(A),(B)は、本発明の一実施例によ
る長波長面発光レ−ザダイオ−ド素子を実装した例を示
す図である。
FIGS. 104A and 104B are diagrams showing an example in which a long-wavelength surface emitting laser diode element according to an embodiment of the present invention is mounted.

【図105】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 105 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図106】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムで使われる制
御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 106 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device used in an optical communication system using the diode element.

【図107】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成示す図
である。
FIG. 107 is a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図108】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 108 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図109】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を用いた光通信システムの構成を示す
図である。
FIG. 109 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication system using the diode element.

【図110】(A),(B)は、本発明の一実施例によ
るレ−ザダイオ−ド素子の出射角を示す図である。
FIGS. 110A and 110B are diagrams showing emission angles of a laser diode element according to one embodiment of the present invention.

【図111】(A)〜(C)は、本発明の一実施例によ
る光ファイバ束を示す図である。
FIGS. 111A to 111C are diagrams showing an optical fiber bundle according to an embodiment of the present invention.

【図112】本発明の一実施例による光ファイバ束を示
す図である。
FIG. 112 is a diagram showing an optical fiber bundle according to one embodiment of the present invention.

【図113】(A),(B)は、本発明の一実施例によ
るマルチモード伝送用光ファイバの断面を示す図であ
る。
FIGS. 113A and 113B are diagrams showing cross sections of a multimode transmission optical fiber according to an embodiment of the present invention.

【図114】本発明の一実施例によるシングルモード伝
送用光ファイバの断面を示す図である。
FIG. 114 is a diagram showing a cross section of an optical fiber for single mode transmission according to one embodiment of the present invention.

【図115】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子の温度別の電流−光出力特性を示す図
である。
FIG. 115 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the current-light output characteristic for every temperature of the diode element.

【図116】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子の電流制御を説明する図である。
FIG. 116 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining current control of the diode element.

【図117】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子の電流制御に使われる構成を示す図で
ある。
FIG. 117 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration used for current control of the diode element.

【図118】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を搭載した光通信機器内を示す図であ
る。
FIG. 118 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the inside of the optical communication apparatus in which the diode element was mounted.

【図119】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ドモジュールの構成を示す図である。
FIG. 119 is a long wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a diode module.

【図120】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子の構成を示す図である。
FIG. 120 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a diode element.

【図121】本発明の一実施例による長波長面発光レ−
ザダイオ−ドモジュールの構成を示す図である。
FIG. 121 shows a long-wavelength surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a diode module.

【図122】本発明に使用するレーザチップの一例を示
す図である。
FIG. 122 is a diagram showing an example of a laser chip used in the present invention.

【図123】本発明に使用するレーザチップの別の例を
示す図である。
FIG. 123 is a diagram showing another example of the laser chip used in the present invention.

【図124】本発明のシステムの一例を示す図である。FIG. 124 is a diagram showing an example of the system of the present invention.

【図125】本発明のシステムを説明するためのレーザ
チップの構成を示す図である。
FIG. 125 is a diagram showing a configuration of a laser chip for explaining the system of the present invention.

【図126】本発明のシステムの制御系の一例を示す図
である。
FIG. 126 is a diagram illustrating an example of a control system of the system of the present invention.

【図127】本発明のシステムの制御系の別の例を示す
図である。
FIG. 127 is a diagram showing another example of the control system of the system of the present invention.

【図128】本発明のシステムを説明する図である。FIG. 128 is a diagram for explaining the system of the present invention.

【図129】本発明のシステムを説明する別の図であ
る。
Fig. 129 is another diagram for explaining the system of the present invention.

【図130】本発明の一実施例に係る長波長面発光レ−
ザダイオ−ド素子を使用したレーザアレイモジュールの
製造プロセスを示す図である。
FIG. 130 shows a long-wavelength surface emitting laser according to one embodiment of the present invention.
It is a figure showing the manufacturing process of the laser array module using the diode element.

【図131】図130に記す製造プロセスにおける製品
品質工程を詳述した図である。
FIG. 131 is a diagram detailing a product quality step in the manufacturing process shown in FIG. 130.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,201 基板 12 下部半導体分布ブラッグ反射鏡 13,17 非発光再結合防止層 14,16 スペーサ層 15 活性層 15F 高抵抗領域 15R 活性領域 15a 量子井戸活性層 15b バリア層 18 上部半導体分布ブラッグ反射鏡 18a 低屈折率層 18b 高屈折率層 18c ヘテロスパイク緩衝層 181 AlAs層 182 AlxOy電流狭窄層 183 ポリイミド領域 19 コンタクト層 20 上部電極 20A 光出射開口部 21 下部電極 31 GaAs基板 32 レーザダイオードチップ 32A レーザダイオード素子(発光部) 32D レーザダイオード駆動回路 32B,34B カバー 32X マーカ 33 光ファイバ 34 フォトダイオードチップ(受光素子) 34A フォトディテクタ 35A,35B,35C,35D,35E 障害物 41 壁 41A 壁内部 42 部屋 51 セラミック基板 52,53 光導波路 54,55 光ファイバ 56,57 光接続モジュール 58 シリコン基板 61 レーザダイオードチップホルダ 61A,62B フランジ面 62 光ファイバホルダ 64,65 光ファイバ群ホルダ 71 モジュールパッケージ 71A コネクタ 71a,71b コネクタ接合部 72,73,95 光ファイバ 72F,73F フェルール 81 通信制御部 82 レーザダイオード駆動回路 91 治具 96 樹脂被覆 101,101A,101B,101−A,101−B
光ファイバ 101C 中継器 101F 光ファイバ保持フェルール 101X 着色光ファイバ 101a コア 101b クラッド 102A,101B 光送受信部 102C 端末機器 110 局側装置 111,112,117a,117b、117c 光フ
ァイバ 111R 光中継器 115 ネットワークターミネータ 116 光通信システム 120 レーザダイオードチップ 121,122 上部電極 123 下部電極 125 光ファイバ 125A コア 125B クラッド 131 実装基板 132 放熱部材 133 金属パッケージ 134 光ファイバ 135 フェルール 136 セラミック基板 136A 電極 137,138 熱伝導層 141 レーザダイオードモジュール 142 光ファイバ 142A フェルール 142P 受光素子 142Q 支持部分 143,1436 アダプタハウジング 1431,1476 割スリーブ 1432,1432A,1471 ばね 1433,1472 カラー 1435 結合子 144 ブッシュ 145,1475 ハウジング 146 ベース 147 光ファイバ固定装置 1474 球 1475 151 コネクタ基板 151A コネクタガイド 151R ミラー 161 レーザダイオード駆動回路 162 制御回路 170 光通信システム 171 光コネクタ 172 割スリーブ 180 光ファイバ 181 コア 182 クラッド 191 ホールアレイ 191X ガイド 192 光ファイバ 202,205 クラッド層 203A,203B 中間層 204 活性層 301 ミラー 302 光導波路 302A,302C クラッド 302B コア 310 実装基板 311 パッケージ 311A ガイド 312 光ファイバガイド 312A ガイドピン 313光ファイバ 351B レーザビーム 352 光ファイバ 353,353A,353B レンズ 401 サブマウント 402 高周波伝送線路 403 ボンディングワイヤ 410 光ファイバ 411 ハーフミラー 412 受光素子 413 受光処理部 414 通信制御部 414A 補正表 415 発光制御部 416 定電流電源 420 光通信機筐体 421 光ファイバ 422 レーザダイオードモジュール 423A 光回路基板 423a 電子部品 423B,423C 電子回路基板 424 送風装置 431 レーザダイオードモジュールパッケージ 431A 冷却フィン 541 電子写真複写機 542 給紙トレイ 543 回収トレイ 546 感光ドラム 547 筐体 547a 筐体カバー 548 シート供給機構 554a 550 電子回路 551 インクジェット記録装置 554 筐体 554a 上部筐体 554b 下部筐体 555 給紙機構 556 インクジェット記録ヘッド 556A キャリッジ 557 記録部 558 プラテン F1,F2,F12,FG1,FG2,FG3、FR
1,FR2,FR3,fg1 光ファイバ FGA,FGB 伝送系 MFG1,MFG2,MFG3 光ファイバ群 MG1,MG2,MG3,MG4,MR1,MR2,M
R3,MR4 光接続モジュール R 反射部
11, 201 Substrate 12 Lower semiconductor distributed Bragg reflector 13, 17 Non-radiative recombination preventing layer 14, 16 Spacer layer 15 Active layer 15F High resistance region 15R Active region 15a Quantum well active layer 15b Barrier layer 18 Upper semiconductor distributed Bragg reflector 18a low refractive index layer 18b high refractive index layer 18c hetero spike buffer layer 18 1 AlAs layer 18 2 Al x O y current blocking layer 18 3 polyimide region 19 contact layer 20 upper electrode 20A light exit aperture 21 lower electrode 31 GaAs substrate 32 Laser diode chip 32A Laser diode element (light emitting unit) 32D Laser diode drive circuit 32B, 34B Cover 32X Marker 33 Optical fiber 34 Photo diode chip (light receiving element) 34A Photo detector 35A, 35B, 35C, 35D, 35E Object 41 Wall 41A Inside wall 42 Room 51 Ceramic substrate 52, 53 Optical waveguide 54, 55 Optical fiber 56, 57 Optical connection module 58 Silicon substrate 61 Laser diode chip holder 61A, 62B Flange surface 62 Optical fiber holder 64, 65 Optical fiber group Holder 71 Module package 71A Connector 71a, 71b Connector joint 72, 73, 95 Optical fiber 72F, 73F Ferrule 81 Communication controller 82 Laser diode drive circuit 91 Jig 96 Resin coating 101, 101A, 101B, 101-A, 101- B
Optical fiber 101C Repeater 101F Optical fiber holding ferrule 101X Colored optical fiber 101a Core 101b Cladding 102A, 101B Optical transceiver 102C Terminal equipment 110 Station-side device 111, 112, 117a, 117b, 117c Optical fiber 111R Optical repeater 115 Network terminator 116 Optical communication system 120 Laser diode chip 121, 122 Upper electrode 123 Lower electrode 125 Optical fiber 125A Core 125B Cladding 131 Mounting substrate 132 Heat dissipation member 133 Metal package 134 Optical fiber 135 Ferrule 136 Ceramic substrate 136A Electrode 137, 138 Thermal conductive layer 141 Laser diode Module 142 Optical fiber 142A Ferrule 142P Light receiving element 142Q Supporting part 43,1436 Adapter housing 1431,1476 Split sleeve 1432,1432A, 1471 Spring 1433,1472 Collar 1435 Connector 144 Bush 145,1475 Housing 146 Base 147 Optical fiber fixing device 1474 Sphere 1475 151 Connector board 151A Connector guide 151R Mirror 161 Laser diode Drive circuit 162 Control circuit 170 Optical communication system 171 Optical connector 172 Split sleeve 180 Optical fiber 181 Core 182 Cladding 191 Hole array 191X Guide 192 Optical fiber 202, 205 Cladding layer 203A, 203B Intermediate layer 204 Active layer 301 Mirror 302 Optical waveguide 302A, 302C clad 302B core 310 mounting substrate 311 package 3 1A guide 312 optical fiber guide 312A guide pin 313 optical fiber 351B laser beam 352 optical fiber 353, 353A, 353B lens 401 submount 402 high frequency transmission line 403 bonding wire 410 optical fiber 411 half mirror 412 light receiving element 413 light receiving processing section 414 communication control Unit 414A Correction table 415 Emission control unit 416 Constant current power supply 420 Optical communication device housing 421 Optical fiber 422 Laser diode module 423A Optical circuit board 423a Electronic components 423B, 423C Electronic circuit board 424 Blower 431 Laser diode module package 431A Cooling fin 541 Electrophotographic copier 542 Paper feed tray 543 Collection tray 546 Photosensitive drum 547 Housing 547a Housing cover 548 Sheet feeding mechanism 554a 550 Electronic circuit 551 Inkjet recording device 554 Housing 554a Upper housing 554b Lower housing 555 Paper feed mechanism 556 Inkjet recording head 556A Carriage 557 Recording unit 558 Platen F1, F2, F12, FG1, FG2, FG3, FR
1, FR2, FR3, fg1 Optical fiber FGA, FGB Transmission system MFG1, MFG2, MFG3 Optical fiber group MG1, MG2, MG3, MG4, MR1, MR2, M
R3, MR4 Optical connection module R Reflector

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01S 5/343 610 H04B 9/00 W H04B 10/02 B41J 3/00 D 10/28 (72)発明者 金井 健 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 桜井 彰 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 佐藤 俊一 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 佐藤 新治 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 (72)発明者 菅原 悟 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 鈴木 幸栄 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 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 曳地 秀一 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 古田 輝幸 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 宮垣 一也 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 和多田 篤行 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) 2C362 AA03 AA10 AA45 CB77 2H037 AA01 BA02 BA03 BA04 BA05 BA12 BA13 BA14 BA24 CA38 2H038 AA21 CA32 CA62 5F073 AA07 AA22 AA65 AB06 AB17 AB27 AB28 BA02 BA07 CA07 CB02 EA24 FA06 FA22 FA29 GA03 GA12 5K002 BA01 BA13 BA21 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 5/343 610 H04B 9/00 W H04B 10/02 B41J 3/00 D 10/28 (72) Inventor Takeshi Kanai 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Akira Sakurai 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company, Ltd. (72) Inventor Shunichi Sato Tokyo 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Shinji Sato 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor, Naoto Shakuya Naka, Ota-ku, Tokyo 1-3-6, Magome, Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Satoru Satoru Satoru 1-3-6, Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Ricoh Co., Ltd. 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Takahashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Shuichi Hikichi Nakamagome, Ota-ku, Tokyo 1-3-6, Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Teruyuki Furuta 1-3-6, Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Tokyo (72) Inventor Kazuya Miyagaki 1-3-3, Nakamagome, Ota-ku, Tokyo No. 6 Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Atsuyuki Watada 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term inside Ricoh Co., Ltd. 2C362 AA03 AA10 AA45 CB77 2H037 AA01 BA02 BA03 BA04 BA05 BA12 BA13 BA14 BA24 CA38 2H038 AA21 CA32 CA62 5F073 AA07 AA22 AA65 AB06 AB17 AB27 AB28 BA02 BA07 CA07 CB02 EA24 FA06 FA22 FA29 GA03 GA12 5K002 BA01 BA13 BA21 FA01

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層と、前記活性層の上部及び下部に
設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光
レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反射鏡は反
射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材料層
と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返した
半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層
と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記第1の材
料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテロスパイ
ク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設
計反射波長をλ[μm]として、(50λ−15)[n
m]以下の厚さに設けた構成を有し、発光光源を構成す
る面発光レ−ザダイオ−ド素子と、 前記発光光源に一端を光学的にカップリングされた光フ
ァイバ伝送路と、 前記光ファイバ伝送路の他端に光学的にカップリングさ
せた受光ユニットとを備え、 前記発光光源を設置した場所Aと前記受光ユニットを設
置した場所Bとの間において、前記光ファイバ伝送路の
方向変換を、前記光ファイバ伝送路そのものを、局所的
な角度が形成されないように屈曲させることで行うこと
を特徴とする光送受信システム。
1. A surface emitting laser diode device chip comprising an active layer and a resonator structure comprising a reflector provided above and below the active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength. Comprises a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of 1.1 μm or more and a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, and the first material layer and the second Between the first material layer and the second material layer, a hetero-spike buffer layer having a refractive index between 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector at 5 nm or more. λ [μm], (50λ−15) [n
m], a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, an optical fiber transmission line having one end optically coupled to the light emitting light source, and the light A light receiving unit optically coupled to the other end of the fiber transmission line; and a direction change of the optical fiber transmission line between a place A where the light emitting light source is installed and a place B where the light receiving unit is installed. By bending the optical fiber transmission line itself so that a local angle is not formed.
【請求項2】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項1記載の光送受信システム。
2. The active layer according to claim 1, wherein the main element is Ga, I
2. The optical transmitting / receiving system according to claim 1, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項3】 前記第1の材料層はAlGa1−x
s(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の材
料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表さ
れる組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組成
を有することを特徴とする請求項1または2記載の光送
受信ンシステム。
3. The first material layer is made of Al x Ga 1-x A.
has a composition represented by s (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Alz
The optical transceiver system according to claim 1, wherein the optical transceiver system has a composition represented by Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項4】 活性層と、前記活性層の上部及び下部に
設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光
レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反射鏡は反
射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材料層
と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返した
半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層
と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記第1の材
料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテロスパイ
ク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設
計反射波長をλ[μm]として、(50λ−15)[n
m]以下の厚さに設けた構成を有し、発光光源を構成す
る面発光レ−ザダイオ−ド素子と、 前記発光光源に一端を光学的にカップリングされた光フ
ァイバ伝送路と、 前記光ファイバ伝送路の他端に光学的にカップリングさ
せた受光ユニットとを備え、 前記発光光源を設けた建物内のA地点と前記受光ユニッ
トを設けた建物内のB地点との間に反射部材を設け、前
記光ファイバ伝送路の方向変換を、前記反射部材で行う
ことを特徴とする光送受信システム。
4. A surface emitting laser diode element chip comprising an active layer and a resonator structure comprising a reflector provided above and below the active layer, wherein the reflector has a reflection wavelength. Is composed of a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least 1.1 μm and a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated. Between the first material layer and the second material layer, a hetero-spike buffer layer having a refractive index between 5 nm or more and a design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector at 5 nm or more. λ [μm], (50λ−15) [n
m], a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source, an optical fiber transmission line having one end optically coupled to the light emitting light source, and the light A light receiving unit optically coupled to the other end of the fiber transmission line; and a reflecting member between a point A in the building where the light emitting light source is provided and a point B in the building where the light receiving unit is provided. An optical transmission / reception system, wherein the direction of the optical fiber transmission line is changed by the reflection member.
【請求項5】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項4記載の光送受信システム。
5. The active layer according to claim 1, wherein the main element is Ga, I
The optical transmission / reception system according to claim 4, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and emitting light of 1.1 to 1.7 m.
【請求項6】 前記第1の材料層はAlGa1−x
s(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の材
料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表さ
れる組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組成
を有することを特徴とする請求項4または5記載の光送
受信ンシステム。
Wherein said first material layer is Al x Ga 1-x A
has a composition represented by s (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Alz
The optical transceiver system according to claim 4, wherein the optical transceiver system has a composition represented by Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項7】 装置内部における通信を行う光送受信シ
ステムであって、 装置と、 前記装置内に設けられ、光信号を形成するレーザ発光光
源と、 前記装置内に設けられ、前記光信号を受光する受光ユニ
ットと、 前記レーザ発光光源および受光ユニットのそれぞれの発
光素子部および受光素子部をカバーするカバー部材とを
備え、 前記レーザ発光光源は、活性層と、前記活性層の上部及
び下部に設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備え
た面発光レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反
射鏡は反射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1
の材料層と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰
り返した半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1
の材料層と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記
第1の材料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテ
ロスパイク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反
射鏡の設計反射波長をλ[μm]として、(50λ−1
5)[nm]以下の厚さに設けた構成を有し、発光光源
を構成する面発光レ−ザダイオ−ド素子よりなることを
特徴とする光送受信システム。
7. An optical transmission / reception system for performing communication inside a device, comprising: a device; a laser light source provided in the device for forming an optical signal; and a laser light source provided in the device for receiving the optical signal. A light receiving unit, and a cover member that covers the light emitting element portion and the light receiving element portion of the laser light source and the light receiving unit, respectively. The laser light source is provided on an active layer and on upper and lower portions of the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure comprising a reflecting mirror, wherein the reflecting mirror has a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a small refractive index.
And a second material layer having a large refractive index and a semiconductor distributed Bragg reflector periodically repeated.
Between the first material layer and the second material layer, a hetero-spike buffer layer having a refractive index between the first material layer and the second material layer having a refractive index of 5 nm or more. Assuming that the design reflection wavelength of the reflecting mirror is λ [μm], (50λ−1
5) An optical transmission / reception system having a configuration provided with a thickness of [nm] or less and comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source.
【請求項8】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項7記載の光送受信システム。
8. The active layer has a main element of Ga, I
The optical transmission / reception system according to claim 7, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 m.
【請求項9】 前記第1の材料層はAlGa1−x
s(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の材
料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表さ
れる組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組成
を有することを特徴とする請求項7または8記載の光送
受信ンシステム。
Wherein said first material layer is Al x Ga 1-x A
has a composition represented by s (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Alz
The optical transceiver system according to claim 7, wherein the optical transceiver system has a composition represented by Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項10】 前記装置は、電子写真原理を用いた記
録装置であることを特徴とする請求項7〜9のうち、い
ずれか一項記載の光送受信システム。
10. The optical transmission / reception system according to claim 7, wherein the device is a recording device using an electrophotographic principle.
【請求項11】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に結合され、前記レーザ素子で形成され
たレーザビームを受光する第1の光ファイバと、 前記第1の光ファイバに結合され、前記第1の光ファイ
バ中の光信号を伝送する第2の光ファイバと、 前記第2の光ファイバに結合され、前記第2の光ファイ
バ中の光を受光する第3の光ファイバと、 前記第3の光ファイバに結合され、前記第3の光ファイ
バ中の光を受光する受光素子とよりなる光通信システム
において、 前記レーザ素子は、活性層と、前記活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面
発光レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反射鏡
は反射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材
料層と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返
した半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材
料層と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記第1
の材料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテロス
パイク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡
の設計反射波長をλ[μm]として、(50λ−15)
[nm]以下の厚さに設けた構成を有し、発光光源を構
成する面発光レ−ザダイオ−ド素子よりなることを特徴
とする光送受信システム。
11. A laser element, a first optical fiber coupled to the laser element and receiving a laser beam formed by the laser element, and a first optical fiber coupled to the first optical fiber A second optical fiber for transmitting an optical signal in the fiber, a third optical fiber coupled to the second optical fiber, for receiving light in the second optical fiber, and a third optical fiber And an optical communication system comprising: a light receiving element for receiving light in the third optical fiber; wherein the laser element comprises: an active layer; and reflecting mirrors provided above and below the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure, wherein the reflecting mirror has a first material layer having a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a small refractive index and a second material layer having a large refractive index. Layers are repeated periodically Semiconductor distributed consists Bragg reflector, wherein between the first material layer and the second material layer, wherein a refractive index first
The hetero-spike buffer layer having a value between the first material layer and the second material layer has a design reflection wavelength of λ [μm] of 5 nm or more and the distributed Bragg reflector (50λ−15).
An optical transmission / reception system having a configuration provided with a thickness of [nm] or less and comprising a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source.
【請求項12】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項11記載の光送受信システム。
12. The active layer, wherein the main element is Ga, I
12. The optical transmitting and receiving system according to claim 11, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項13】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項11または12記載
の光送受信ンシステム。
Wherein said first material layer is Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
13. The optical transceiver system according to claim 11, wherein the optical transceiver system has a composition represented by z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項14】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に結合され、前記レーザ素子で形成され
たレーザビームを受光する第1の光ファイバと、 前記第1の光ファイバに結合され、前記第1の光ファイ
バ中の光信号を伝送する第2の光ファイバと、 前記第2の光ファイバに結合され、前記第2の光ファイ
バ中の光を受光する第3の光ファイバと、 前記第3の光ファイバに結合され、前記第3の光ファイ
バ中の光を受光する受光素子とよりなる光通信システム
において、 前記レーザ素子は、活性層と、前記活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡よりなる共振器構造とを備えた面
発光レ−ザダイオ−ド素子チップであって,前記反射鏡
は反射波長が1.1μm以上で屈折率が小さい第1の材
料層と屈折率が大きい第2の材料層とを周期的に繰り返
した半導体分布ブラッグ反射鏡よりなり、前記第1の材
料層と前記第2の材料層との間には、屈折率が前記第1
の材料層と前記第2の材料層の間の値を有するヘテロス
パイク緩衝層を、5nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡
の設計反射波長をλ[μm]として、(50λ−15)
[nm]以下の厚さに設けた構成を有し、 前記第1の光ファイバは1mm以上の長さを有すること
を特徴とする光通信システム。
14. A laser element, a first optical fiber coupled to the laser element, for receiving a laser beam formed by the laser element, and a first optical fiber coupled to the first optical fiber. A second optical fiber for transmitting an optical signal in the fiber, a third optical fiber coupled to the second optical fiber, for receiving light in the second optical fiber, and a third optical fiber And an optical communication system comprising: a light receiving element for receiving light in the third optical fiber; wherein the laser element comprises: an active layer; and reflecting mirrors provided above and below the active layer. A surface emitting laser diode element chip having a resonator structure, wherein the reflecting mirror has a first material layer having a reflection wavelength of 1.1 μm or more and a small refractive index and a second material layer having a large refractive index. Layers are repeated periodically Semiconductor distributed consists Bragg reflector, wherein between the first material layer and the second material layer, wherein a refractive index first
The hetero-spike buffer layer having a value between the first material layer and the second material layer has a design reflection wavelength of λ [μm] of 5 nm or more and the distributed Bragg reflector (50λ−15).
An optical communication system, having a configuration provided with a thickness of [nm] or less, wherein the first optical fiber has a length of 1 mm or more.
【請求項15】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項14記載の光通信システム。
15. The active layer, wherein the main element is Ga, I
The optical communication system according to claim 14, comprising a layer made of n, N, and As or a layer made of Ga, In, and As, and generating light of 1.1 to 1.7 m.
【請求項16】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項14または15記載
の光通信システム。
16. The first material layer is Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
The optical communication system according to claim 14, wherein the optical communication system has a composition represented by z Ga 1−z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項17】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に結合された光伝送路とよりなる光通信
システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、 前記光伝送路は、コアとクラッドとからなる光ファイバ
よりなり、 前記コアの径をD,光ファイバの長さをLとしたとき、
関係 10≦L/D≦10 が成立することを特徴とする光通信システム。
17. An optical communication system comprising: a laser device; and an optical transmission line coupled to the laser device.
In the system, the laser element includes: an active layer; and reflection layers provided on upper and lower portions of the active layer.
Surface-emitting laser diode having a resonator structure consisting of a mirror
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
The first material layer having a small refractive index at μm or more and a large refractive index
Semiconductor distribution brachter which periodically repeats a second material layer
The first material layer and the second material
Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm] and a thickness of (50λ−15) [nm] or less
Wherein the optical transmission line comprises an optical fiber comprising a core and a clad.
When the diameter of the core is D and the length of the optical fiber is L,
Relationship 105≦ L / D ≦ 109  An optical communication system characterized by the following.
【請求項18】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項17記載の光通信システム。
18. The active layer, wherein the main element is Ga, I
18. The optical communication system according to claim 17, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項19】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項17または18記載
の光通信システム。
19. The first material layer is Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
19. The optical communication system according to claim 17, wherein the optical communication system has a composition represented by z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項20】 レーザ素子と、 前記レーザ素子が実装される実装基板と、 前記レーザ素子に結合される光導波路とよりなる光通信
システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子とよりなり、 前記レーザ素子と前記基板材料との間の線膨張係数の差
が2×10−6/K以内であることを特徴とする光通信
システム。
20. An optical communication system comprising: a laser element; a mounting board on which the laser element is mounted; and an optical waveguide coupled to the laser element, wherein the laser element has an active layer, an active layer, A surface emitting laser diode having a resonator structure comprising upper and lower reflecting mirrors;
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm], a thickness of not more than (50λ−15) [nm], comprising a surface-emitting laser diode element constituting an emission light source, wherein the laser element and the substrate material Wherein the difference in the coefficient of linear expansion between the two is within 2 × 10 −6 / K.
【請求項21】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項20記載の光通信システム。
21. The active layer, wherein the main element is Ga, I
21. The optical communication system according to claim 20, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項22】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項20または21記載
の光通信システム。
22. The first material layer is made of Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
z Ga 1-z As optical communication system according to claim 20 or 21, wherein it has a composition represented by (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項23】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に結合された光ファイバとよりなる光通
信システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子とよりなり、 前記光ファイバは,前記レーザ素子の発光部の方向にフ
ァイバ軸方向が押圧状態にされて機械的に接続されてい
ることを特徴とする光通信システム。
23. An optical communication system comprising a laser element and an optical fiber coupled to the laser element, wherein the laser element comprises: an active layer; and reflectors provided above and below the active layer. Surface emitting laser diode having resonator structure
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm] and a thickness of (50λ−15) [nm] or less, comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source, wherein the optical fiber is the laser element. An optical communication system characterized in that the fiber axis direction is pressed in the direction of the light-emitting section and mechanically connected.
【請求項24】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項23記載の光通信システム。
24. The active layer, wherein the main element is Ga, I
24. The optical communication system according to claim 23, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項25】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項23または24記載
の光通信システム。
25. The first material layer is Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
The optical communication system according to claim 23, wherein the optical communication system has a composition represented by z Ga 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項26】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に光学的に結合された光ファイバまたは
光導波路とを備えた光通信システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子とよりなり、 前記光ファイバまたは光導波路のコア径をX,レ−ザダ
イオ−ドの開口径をd,レ−ザダイオ−ドの光放射角を
θとすると,レ−ザダイオ−ドから光ファイバまたは光
導波路端までの光路長lが、関係 d+2ltan(θ/2)≦X が成立することを特徴とする光通信システム。
26. An optical communication system comprising: a laser device; and an optical fiber or an optical waveguide optically coupled to the laser device, wherein the laser device includes: an active layer; and an upper portion and a lower portion of the active layer. Surface emitting laser diode having a resonator structure comprising a provided reflecting mirror
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm], a thickness of (50λ−15) [nm] or less, comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source, and a core of the optical fiber or the optical waveguide. Assuming that the diameter is X, the opening diameter of the laser diode is d, and the light emission angle of the laser diode is θ, the optical path length l from the laser diode to the optical fiber or the end of the optical waveguide has a relation d + 2ltan. An optical communication system, wherein (θ / 2) ≦ X is satisfied.
【請求項27】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項26記載の光通信システム。
27. The active layer, wherein the main element is Ga, I
27. The optical communication system according to claim 26, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項28】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項26または27記載
の光通信システム。
28. The first material layer is made of Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
z Ga 1-z As optical communication system of claim 26 or 27, wherein the having the composition represented by (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項29】 レーザ素子と、 前記レーザ素子に結合される光導波路とよりなる光通信
システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子とよりなり、 該面発光レ−ザダイオ−ド素子中の光出射部に内接する
円の直径をd,光ファイバのコア直径をFとすると、関
係 0.5≦F/d≦2 が成立することを特徴とする光通信システム。
29. An optical communication system comprising a laser element and an optical waveguide coupled to the laser element, wherein the laser element comprises an active layer, and reflectors provided above and below the active layer. Surface emitting laser diode having resonator structure
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm], a surface light-emitting laser diode having a thickness of not more than (50λ-15) [nm], and comprising a surface-emitting laser diode element constituting a light-emitting light source; An optical communication system characterized by the relationship 0.5 ≦ F / d ≦ 2, where d is the diameter of a circle inscribed in the light emitting portion of the element and F is the core diameter of the optical fiber.
【請求項30】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項29記載の光通信システム。
30. The active layer, wherein the main element is Ga, I
30. The optical communication system according to claim 29, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項31】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項29または30記載
の光通信システム。
31. The first material layer is made of Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
z Ga 1-z As optical communication system of claim 29 or 30, wherein the having the composition represented by (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項32】 レーザ素子と、 前記レーザチップに結合された光導波路とよりなる光通
信システムにおいて、 前記レーザ素子は、 活性層と、前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡よりなる共振器構造とを備えた面発光レ−ザダイオ−
ド素子チップであって,前記反射鏡は反射波長が1.1
μm以上で屈折率が小さい第1の材料層と屈折率が大き
い第2の材料層とを周期的に繰り返した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡よりなり、前記第1の材料層と前記第2の材
料層との間には、屈折率が前記第1の材料層と前記第2
の材料層の間の値を有するヘテロスパイク緩衝層を、5
nm以上で前記分布ブラッグ反射鏡の設計反射波長をλ
[μm]として、(50λ−15)[nm]以下の厚さ
に設けた構成を有し、発光光源を構成する面発光レ−ザ
ダイオ−ド素子とよりなり、 前記面発光レ−ザダイオ−ド素子チップの光射出部の面
積をS(mm),レーザ素子動作電圧をV(V)とし
て、V/Sを15000〜30000の範囲にしたこと
を特徴とする光通信システム。
32. An optical communication system comprising a laser element and an optical waveguide coupled to the laser chip, wherein the laser element comprises: an active layer; and reflectors provided above and below the active layer. Surface emitting laser diode having resonator structure
A reflection element having a reflection wavelength of 1.1.
a semiconductor distributed Bragg reflector in which a first material layer having a refractive index of at least μm and having a small refractive index and a second material layer having a large refractive index are periodically repeated, wherein the first material layer and the second material layer are formed. Between the first material layer and the second material layer.
A hetero-spike buffer layer having a value between
above λ, the design reflection wavelength of the distributed Bragg reflector is λ
[Μm], a surface emitting laser diode element having a thickness of (50λ−15) [nm] or less, comprising a surface emitting laser diode element constituting a light emitting light source; An optical communication system, wherein V / S is in a range of 15,000 to 30,000, where S (mm 2 ) is an area of a light emitting portion of an element chip, and V (V) is a laser element operating voltage.
【請求項33】 前記活性層は、主たる元素がGa,I
n,N,Asからなる層、もしくはGa,In,Asよ
りなる層よりなり、1.1〜1.7μmの光を発生する
ことを特徴とする請求項32記載の光通信システム。
33. The active layer, wherein the main element is Ga, I
33. The optical communication system according to claim 32, comprising a layer made of n, N, As or a layer made of Ga, In, As, and generating light of 1.1 to 1.7 [mu] m.
【請求項34】 前記第1の材料層はAlGa1−x
As(0<x≦1)で表される組成を有し、前記第2の
材料層はAlGa1−yAs(0≦y<x≦1)で表
される組成を有し、前記ヘテロスパイク緩衝層は、Al
Ga1−zAs(0≦y<z<x≦1)で表される組
成を有することを特徴とする請求項32または33記載
の光通信システム。
34. The first material layer is made of Al x Ga 1-x
Has a composition represented by As (0 <x ≦ 1) , the second material layer has a composition represented by Al y Ga 1-y As ( 0 ≦ y <x ≦ 1), wherein The heterospike buffer layer is made of Al
The optical communication system according to claim 32, wherein the optical communication system has a composition represented by z Ga 1−z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
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