JP2010263109A - 受発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光部および受光部を同一基板上に集積することができ、個別に光量検出を行うことが可能な受発光装置を提供する。
【解決手段】同一基板上に設けられた発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを含み、発光部は、第１クラッド層および第２クラッド層に挟まれた活性層と、第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、を有し、受光部は、光吸収層を有し、活性層の少なくとも一部は、第１電極と第２電極の間の電流経路に利得領域１４０を構成し、利得領域は、活性層の第１側面１０５から第１側面と平行な第２側面１０７まで、第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、利得領域に生じる光は、利得領域の第１側面側の端面１５１および第２側面側の端面１５２の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、反射される光は、受光部において受光される。
【選択図】図１

Description

本発明は、受発光装置に関する。
光通信等で用いられる半導体発光デバイスにおいては、一般的に、装置の外部に半透過ミラーや回折素子を配置して出射した光の一部を取り出し、その光を受光素子によって検出することで、光量の調整等を行っている。
例えば、特許文献１では、レーザーダイオードからの光を分光プリズム等で分岐させ、その分岐させた光を検出するモニター用フォトダイオードを有する光ピックアップ装置が提案されている。
一方、近年、プロジェクターやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光装置としても、高輝度で色再現性に優れたレーザー装置が期待されている。しかしながら、レーザーダイオードを表示装置に用いる場合には、複数のレーザーダイオードを用いなければ十分な輝度を得ることができない場合がある。このような表示装置においても、輝度むらを低減するためには、発光装置の光量を検出し、光量の調整を行うことが必要である。
特開平１０−３６９１号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、発光素子と受光素子が個々に設けられているため、別途分光プリズム等の光学素子が必要となり、部品点数が多くなる、小型化が難しいといった問題がある。また、表示装置に用いるためには、複数のレーザーダイオードの光量を個々に検出する必要があるが、個別に受光素子を設けるのは困難であるといった問題がある。
本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、発光部および受光部を同一基板上に集積することができ、個別に光量検出を行うことが可能な受発光装置を提供することにある。
本発明に係る受発光装置は、
同一基板上に設けられた発光部と受光部とを含み、
前記発光部は、
第１クラッド層および第２クラッド層に挟まれた活性層と、
前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
を有し、
前記受光部は、光吸収層を有し、
前記活性層の少なくとも一部は、前記第１電極と前記第２電極の間の電流経路に利得領域を構成し、
前記利得領域は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から前記第１側面と平行な第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第１側面側の端面および前記第２側面側の端面の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、
前記反射される光は、前記受光部において受光される。
このような受発光装置によれば、発光部および受光部を同一基板上に集積することができ、個別に光量検出を行うことができる。
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上
方」という文言を用いている。
本発明に係る受発光装置において、
前記受光部は、前記第１側面側と前記第２側面側とに設けられていることができる。
このような受発光装置によれば、第１側面側の端面から出射される光と第２側面側の端面から出射される光の両方をモニターすることができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記発光部と前記受光部とを電気的に分離する分離溝を有することができる。
このような受発光装置によれば、発光部と受光部を電気的に分離することができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記分離溝は、平面的に見て、前記受光部の周囲を囲んでいることができる。
このような受発光装置によれば、発光部と受光部をより電気的に分離することができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記活性層と前記光吸収層は、連続した１つの層であることができる。
このような受発光装置によれば、製造工程を簡略化することができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記活性層の下面の位置は、前記光吸収層の下面の位置より上方であり、
前記活性層の上面の位置は、前記光吸収層の上面の位置より下方であることができる。
このような受発光装置によれば、受光部の検出効率を向上させることができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記利得領域では、前記第１側面側から平面的に見て、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていないことができる。
このような発光装置によれば、後述するように、利得領域に生じる光のレーザー発振をより抑制または防止することができる。
本発明に係る受発光装置において、
前記利得領域は、複数配列され、
複数の前記利得領域の各々に対応して、前記受光部が設けられていることができる。
このような発光装置によれば、発光の高出力化を図ることができる。
本実施形態に係る受発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る受発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る受発光装置の活性層を第１側面側から平面的にみた図。 本実施形態に係る受発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態の第１の変形例に係る受発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第１の変形例に係る受発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２の変形例に係る受発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第３の変形例に係る受発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第４の変形例に係る受発光装置を模式的に示す平面図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
１．受発光装置
まず、本実施形態に係る受発光装置１０００について説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係る受発光装置１０００を模式的に示す平面図である。図２は、受発光装置１０００を模式的に示す断面図であり、図１のII−II線断面図である。
本実施形態に係る受発光装置１０００は、図１および図２に示すように、同一基板１０上に設けられた発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを含む。基板１０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。
以下、発光部１００および受光部２００ａ，２００ｂの構成、並びに受発光装置１０００の動作について説明する。
（１）発光部の構成
発光部１００は、図２に示すように、第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８に挟まれた活性層１０６と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を有する。発光部１００は、さらに、第１コンタクト層１０９を有することができる。
第１クラッド層１０４は、基板１０上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０４としては、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板１０と第１クラッド層１０４との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば基板１０よりも結晶性の良好な（例えば欠陥密度の低い）第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓ層などを用いることができる。
活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
活性層１０６の一部は、利得領域を構成している。活性層１０６の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などであることができる。活性層１０６は、図１に示すように、第１側面１０５と、第１側面１０５に平行な第２側面１０７とを有する。利得領域１４０は、第１側面１０５に設けられた第１端面１５１と、第２側面１０７に設けられた第２端面１５２と、を有する。第１端面１５１および第２端面１５２には、例えば、反射防止膜１１０が設けられていることにより、低い反射率を得ることができる。反射防止膜１１０は、第１側面１０５および第２側面１０７の全面に設けられることができる。反射防止膜１１０としては、例えばＡｌ２Ｏ３単層、または、ＳｉＯ２層、ＳｉＮ層、Ｔａ２Ｏ５層や、これらの多層膜などを用いることができる。反射防止膜１１０は、膜厚および層数等を調整することにより、第１端面１５１および第２端面１５２の反射率を制御することができる。利得領域１４０の平面形状は、例えば図１に示すような平行四辺形などである。利得領域１４０は、図１に示すように平面的に見て、第１側面１０５から第２側面１０７まで、直線状に第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域１４０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。
図３は、活性層１０６を第１側面１０５側から平面的に見た図である。利得領域１４０では、図３に示すように第１側面１０５側から平面的に見て、第１端面１５１と第２端面１５２とが重なっていない。これにより、利得領域１４０に生じる光を、第１端面１５１と第２端面１５２との間で直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１４０に生じる光のレーザー発振をより確実に抑制または防止することができる。したがって、受発光装置１０００は、レーザー光ではない光を発することができる。なお、この場合には、図３に示すように、例えば利得領域１４０において、第１端面１５１と第２端面１５２とのずれ幅ｘは、正の値であればよい。
第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。
例えば、ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。
第１コンタクト層１０９は、第２クラッド層１０８上に形成されている。第１コンタクト層１０９としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。第１コンタクト層１０９は、例えば第２導電型の半導体からなる。第１コンタクト層１０９としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。
第１電極１２０は、基板１０の下に形成されていることができる。図２の例では、第１電極１２０は、基板１０の下の全面に形成されている。第１電極１２０は、該第１電極１２０とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０）と接していることができる。第１電極１２０は、基板１０を介して、第１クラッド層１０４と電気的に接続されている。第１電極１２０は、発光装置１０００を駆動するための一方の電極である。第１電極１２０としては、例えば、基板１０側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順番で積層したものなどを用いることができる。第１電極１２０は、第３電極２１０と共通の電極であることができる。
第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９上に形成されている。第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９を介して、第２クラッド層１０８と電気的に接続されている。第２電極１２２は、発光装置１０００を駆動するための他方の電極である。第２電極１２２としては、例えば、第１コンタクト層１０９側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順番で積層したものなどを用いることができる。第２電極１２２の下面は、図１に示すように、利得領域１４０と同様の平面形状を有している。言い換えるならば、図示の例では、第２電極１２２の下面の平面形状によって、電極１２０、１２２間の電流経路が決定され、その結果、活性層１０６の利得領域１４０の平面形状が決定されるのである。あるいは、第１コンタクト層１０９上に絶縁層（図示せず）を形成した後に、利得領域１４０と同様の平面形状となるように該絶縁層を除去して第１コンタクト層１０９を露出させ、第２電極１２２を少なくとも露出した第１コンタクト層１０９と接触している形状となるように形成されていてもよい。
（２）受光部の構成
受光部２００ａ，２００ｂは、図１および図２に示すように、光吸収層２０６を含む。受光部２００ａ，２００ｂは、さらに、例えば、第３クラッド層２０４と、第４クラッド層２０８と、第２コンタクト層２０９と、第３電極２１０と、第４電極２１２と、を有することができる。
受光部２００ａ，２００ｂは、図１に示すように、活性層１０６の第１側面１０５側の第１受光部２００ａと、活性層１０６の第２側面１０７側の第２受光部２００ｂとを有することができる。なお、受光部２００ａ，２００ｂは、活性層１０６のいずれか一方の側面側にのみ設けられていてもよい。第１受光部２００ａは、利得領域１４０の第１端面１５１で反射された第１反射光２ｂの光路上に配置されている。第２受光部２００ｂは、利得領域１４０の第２端面１５２で反射された第２反射光４ｂの光路上に配置されている。第１受光部２００ａは、第１端面１５１の近傍に設けられることが望ましい。第２受光部２００ｂについても同様に、第２端面１５２の近傍に設けられることが望ましい。これにより、反射光２ｂ、４ｂが、受光部２００ａ，２００ｂ以外の領域で吸収されることを抑制することができる。
第３クラッド層２０４は、基板１０上に形成されている。第３クラッド層２０４は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第３クラッド層２０４としては、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。第３クラッド層２０４と第１クラッド層１０４とは、連続する一つの層からなることができる。
光吸収層２０６は、第３クラッド層２０４上に形成されている。光吸収層２０６としては、例えば、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ層などを用いることができる。光吸収層２０６は、後述するように、利得領域１４０に生じる光の一部を、吸収することができる。光吸収層２０６と活性層１０６とは、連続する一つの層からなることができる。
第４クラッド層２０８は、光吸収層２０６上に形成されている。第４クラッド層２０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第４クラッド層２０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。第４クラッド層２０８と第２クラッド層１０８とは、連続する一つの層からなることができる。
ｐ型の第４クラッド層２０８、不純物がドーピングされていない光吸収層２０６、およびｎ型の第３クラッド層２０４により、ｐｉｎダイオードが構成されることができる。第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８の各々は、光吸収層２０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。光吸収層２０６は、光を吸収する機能を有する。第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８は、光吸収層２０６を挟んで、光を閉じ込める機能を有する。
第２コンタクト層２０９は、第４クラッド層２０８上に形成されている。第２コンタクト層２０９としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。第２コンタクト層２０９は、例えば第２導電型の半導体からなる。第２コンタクト層２０９としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。第２コンタクト層２０９と、第１コンタクト層１０９とは、連続する一つの層からなることができる。
図２に示すように、受光部２００ａ，２００ｂの第３電極２１０から第４電極２１２までの層構造は、発光部１００の第１電極１２０から第２電極１２２までの層構造と同じであることができる。
第３電極２１０は、基板１０の下に形成されている。第３電極２１０は、図示の例では、第１電極１２０と共通の電極である。第３電極２１０は、受光装置を駆動するための一方の電極である。第３電極２１０は、基板１０を介して、第３クラッド層２０４と電気的に接続されている。第３電極２１０としては、第１電極１２０と同様の材料を用いることができる。
第４電極２１２は、第２コンタクト層２０９上に形成されている。第４電極２１２は、受光装置を駆動するための他方の電極である。第４電極２１２は、第２コンタクト層２０９を介して、第４クラッド層２０８と電気的に接続されている。第４電極２１２としては、第２電極１２２と同様の材料を用いることができる。
（３）受発光装置の動作
受発光装置１０００の発光部１００では、第１電極１２０と第２電極１２２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０６の利得領域１４０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１４０内で光の強度が増幅される。例えば、図１に示すように、利得領域１４０に生じる光のうち、第１端面１５１に向かう光２は、利得領域１４０内で増幅された後、第１端面１５１から第１出射光２ａとして出射される。同様に、利得領域１４０に生じる光のうち、第２端面１５２に向かう光４は、利得領域１４０内で増幅された後、第２端面１５２から第２出射光４ａとして出射される。ここで、第１端面１５１に向かう光２および第２端面１５２に向かう光４の一部は、第１端面１５１および第２端面１５２で反射され、第１反射光２ｂおよび第２反射光４ｂとして受発光装置１０００内を進行するものもある。すなわち、利得領域１４０に生じる光のうち、第１端面１５１に向かう光２は、第１端面１５１において、第１出射光２ａと、第１反射光２ｂとに分けられる。第２端面１５２に向かう光４についても同様に、第２端面１５２において、第２出射光４ａと、第２反射光４ｂとに分けられる。第１反射光２ｂは、受発光装置１０００内を進行して第１受光部２００ａに至る。第２反射光４ｂも同様に、受発光装置１０００内を進行して第２受光部２００ｂに至る。なお、図１の例では、第１端面１５１および第２端面１５２の両方から光が出射される場合について説明したが、いずれか一方の端面から光が出射されてもよい。
受発光装置１０００の受光部２００ａ，２００ｂでは、第３電極２１０と第４電極２１２との間に、ｐｉｎダイオードの逆バイアス電圧を印加すると、反射光２ｂ，４ｂによって光吸収層２０６に生成された電子−正孔対が加速され電流として取り出すことができる。これにより、受光部２００ａ，２００ｂは、発光部１００に生じた光の光出力をモニターすることができる。さらに、第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８によって、光吸収層２０６から光が漏れることを抑制または防止することができる。
本実施形態に係る受発光装置１０００の一例として、ＧａＡｓ系の場合について説明したが、受発光装置１０００は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。
本実施形態に係る受発光装置１０００は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明装置、計測装置などの光源に適用されることができる。
受発光装置１０００は、例えば、以下の特徴を有する。
本実施形態に係る受発光装置１０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを同一基板１０上に形成することができる。これにより、後述するように受発光装置のアレイ化を、容易に行うことができる。また、例えば、別途、受光素子を設置する場合と比較して、部品点数の削減および製造コストの削減が可能となる。
本実施形態に係る受発光装置１０００では、発光部１００に生じた光の光出力を、受光部２００ａ，２００ｂにおいてモニターすることができる。したがって、モニターされた光出力に基づいて、発光部１００に印加する電圧値を調整することができる。これにより、輝度むらを低減し、また、明るさを自動調整することができる受発光装置を提供することができる。発光部１００に生じた光の光出力を、発光部１００に印加する電圧値にフィードバックする制御は、例えば、外部電子回路（図示しない）を用いて行うことができる。
受発光装置１０００では、利得領域１４０の端面１５１，１５２で反射された反射光２ｂ，４ｂを受光部２００ａ，２００ｂで受光することができる。したがって、発光部１００から出射された光を直接モニターする場合と比較して、受光部２００ａ，２００ｂに至る光の光量が少ないため、発光部１００の光出力を大きくすることができる。また、反射防止膜１１０によって、利得領域１４０の端面１５１，１５２の反射率を制御することができるため、受光部２００ａ，２００ｂに至る反射光２ｂ、４ｂの光量を制御することができる。
受発光装置１０００では、利得領域１４０は、第１側面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられていることができる。さらに、利得領域１４０では、第１側面１０５側から平面的にみて、第１端面１５１と第２端面１５２とは、重なっていないことができる。これにより、上述したとおり、利得領域１４０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、受発光装置１０００では、利得領域１４０に生じる光は、利得領域１４０内において利得を受けながら進行して、外部に出射されることができる。したがって、従来の一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりも高い出力を得ることができる。以上のように、受発光装置１０００では、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力化を図ることができる。
２．受発光装置の製造方法
次に、受発光装置１０００の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
図４は、受発光装置１０００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図２に示す断面図に対応している。
図４に示すように、例えば、基板１０上に、第１クラッド層１０４および第３クラッド層２０４を構成する層、活性層１０６および光吸収層２０６を構成する層、第２クラッド層１０８および第４クラッド層２０８を構成する層、および第１コンタクト層１０９および第２コンタクト層２０９を構成する層を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。
図２に示すように、例えば、第１コンタクト層１０９上に第２電極１２２および第４電極２１２を形成する。第２電極１２２および第４電極２１２は、例えば、真空蒸着法により全面に導電層を形成した後、該導電層をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成される。また、第２電極１２２および第４電極２１２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせなどにより、所望の形状に形成されることもできる。
次に、基板１０の下面下に第１電極１２０および第３電極２１０を形成する。第１電極１２０および第３電極２１０は、例えば、上述した第２電極１２２の製法と同じ製法で形成される。
以上の工程により、受発光装置１０００が得られる。
受発光装置１０００の製造方法によれば、発光部１００を構成する層と受光部２００ａ，２００ｂを構成する層を同一工程で成膜することができる。したがって、発光部１００を構成する層と受光部２００ａ，２００ｂを構成する層を別々に成膜する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。
受発光装置１０００の製造方法によれば、発光部および受光部を同一基板１０上に集積することができる受発光装置１０００を形成することができる。
３．変形例
次に本実施形態に係る受発光装置の変形例について説明する。なお、上述した図１〜図２に示す受発光装置１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付し説明を省略する。
（１）第１の変形例
まず、第１の変形例について説明する。
図５は、本変形例に係る受発光装置２０００を模式的に示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図２に対応している。
本変形例に係る受発光装置２０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを電気的に分離する分離溝２２０を有する。
分離溝２２０は、図５に示すように、平面的に見て、第１受光部２００ａおよび第２受光部２００ｂの各々の周囲を囲むように設けられている。図示はしないが、例えば、分離溝２２０は、平面的に見て、活性層１０６の第１側面１０５側から第２側面１０７側まで、発光部１００と第１受光部２００ａとの間および発光部１００と第２受光部２００ｂとの間に直線状に設けられていてもよい。図６に示すように、分離溝２２０の底面の位置は、活性層１０６および光吸収層２０６の底面の位置より下であることができる。分離溝２２０の内部は、空隙（空気）であることができる。
本変形例に係る受発光装置２０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを電気的に分離する分離溝２２０を有することができる。これにより、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとの間で電流拡散が起こりにくくなるため、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとの間の干渉を抑制することができる。また、分離溝２２０で発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを電気的に分離できるため、図示はしないが、例えば、基板１０として半絶縁性のＧａＡｓ基板等を用いた場合、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを独立駆動させることができる４端子構造を得ることができる。
（２）第２の変形例
次に、第２の変形例について説明する。
図７は、本変形例に係る受発光装置３０００を模式的に示す断面図であり、図２に対応している。
受発光装置１０００の例では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとが、同じ層構造を有している場合について説明した。これに対し、本変形例では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとが異なる層構造を有していることができる。
図７に示すように、活性層１０６の膜厚は、例えば、光吸収層２０６の膜厚よりも薄い。より具体的には、活性層１０６の下面の位置は、光吸収層２０６の下面の位置より上方であり、活性層１０６の上面の位置は、光吸収層２０６の上面の位置より下方であることができる。これにより、本変形例に係る受発光装置３０００では、受光部２００ａ，２００ｂの光検出効率を向上させることができる。光吸収層２０６の膜厚は、例えば、活性層１０６の膜厚の２倍以上であることが望ましい。なお、受光部２００ａ，２００ｂの層構造は、特に限定されない。
受発光装置３０００の製造方法は、まず、基板１０上の全面に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、および第１コンタクト層１０９層を、この順でエピタキシャル成長させる。次に、基板１０上の各層１０４，１０６，１０８，１０９をパターニングして、受光部２００ａ，２００ｂを設けられる領域の基板１０を露出させる。その後、露出された基板１０上および第２コンタクト層２０９上に、第３クラッド層２０４、光吸収層２０６、第４クラッド層２０８、および第２コンタクト層２０９層を、この順で成膜する。第１コンタクト層１０９上の各層は、エッチバックする。以後の工程は、受発光装置１０００の例と同様のため省略する。以上の工程により、受発光装置３０００が得られる。
（３）第３の変形例
次に、第３の変形例について説明する。
図８は、本変形例に係る受発光装置４０００を模式的に示す断面図であり、図２に対応している。
受発光装置１０００の例では、利得領域がそのまま導波領域となる利得導波型について説明した。それに対して、本変形例では、屈折率差を設けて光を閉じ込める屈折率導波型を用いることができる。
第１コンタクト層１０９と、第２クラッド層１０８の一部とは、図８に示すように、柱状部１６０を構成することができる。柱状部１６０の平面形状は、例えば利得領域１４０と同じである。すなわち、例えば、柱状部１６０の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１４０の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１６０は、例えば、第１コンタクト層１０９、第２クラッド層１０８、および活性層１０６から構成されていてもよいし、さらに、第１クラッド層１０４をも含んで構成されていてもよい。また、柱状部１６０の側面を傾斜させることもできる。
絶縁部１６２は、図８に示すように、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１６０の側方に形成されている。絶縁部１６２は、柱状部１６０の側面に接していることができる。絶縁部１６２の上面は、例えば、第１コンタクト層１０９の上面と連続している。絶縁部１６２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部１６２としてこれらの材料を用いた場合、電極１２０，１２２間の電流は、絶縁部１６２を避けて、該絶縁部１６２に挟まれた柱状部１６０を流れることができる。絶縁部１６２は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１６２を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１６２を形成しない部分、すなわち、柱状部１６０が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域１４０内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁部１６２を設けず、絶縁部１６２が空気であると解釈してもよい。
第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９（柱状部１６０）上および絶縁部１６２上に形成されている。第２電極１２２と第１コンタクト層１０９との接触面は、利得領域１４０と同じの平面形状を有している。図示はしないが、第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９上にのみ形成されていてもよい。
本変形例によれば、上述した受発光装置１０００の例と同様に、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを同一基板上に形成した受発光装置を得ることができる。
（４）第４の変形例
次に、第４の変形例について説明する。
図９は、本変形例に係る受発光装置５０００を模式的に示す平面図である。
受発光装置５０００では、図９に示すように、複数の利得領域１４０が配列されている。複数の利得領域１４０の各々に対応して、受光部２００ａ，２００ｂが設けられている。図示はしないが、受発光装置５０００は、複数の利得領域１４０の各々を電気的に分離する分離溝を有していてもよい。
受発光装置５０００によれば、受発光装置１０００の場合と比較して、発光の高出力化を図ることができる。
また、受発光装置５０００では、複数の利得領域１４０の各々に対応して、受光部２００ａ，２００ｂが設けられていることができる。したがって、複数の利得領域１４０の各々の光出力をモニターすることができる。すなわち、複数の利得領域１４０の各々に対して、個別に光量検出を行うことができる。
なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
１０ 基板、１００ 発光部、１０４ 第１クラッド層、１０５ 第１側面、１０６ 活性層、１０７ 第２側面、１０８ 第２クラッド層、１０９ 第１コンタクト層、１１０ 反射防止膜、１２０ 第１電極、１２２ 第２電極、１４０ 利得領域、１５１ 第１端面、１５２ 第２端面、１６０ 柱状部、１６２ 絶縁部、２００ａ，２００ｂ 受光部、２０４ 第３クラッド層、２０６ 光吸収層、２０８ 第４クラッド層、２０９ 第２コンタクト層、２１０ 第３電極、２１２ 第４電極、２２０ 分離溝、１０００，２０００，３０００，４０００，５０００ 受発光装置

Claims (8)

  1. 同一基板上に設けられた発光部と受光部とを含み、
    前記発光部は、
    第１クラッド層および第２クラッド層に挟まれた活性層と、
    前記第１クラッド層に電気的に接続された第１電極と、
    前記第２クラッド層に電気的に接続された第２電極と、
    を有し、
    前記受光部は、光吸収層を有し、
    前記活性層の少なくとも一部は、前記第１電極と前記第２電極の間の電流経路に利得領域を構成し、
    前記利得領域は、平面的に見て、前記活性層の第１側面から前記第１側面と平行な第２側面まで、前記第１側面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
    前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第１側面側の端面および前記第２側面側の端面の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、
    前記反射される光は、前記受光部において受光される、受発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記受光部は、前記第１側面側と前記第２側面側とに設けられている、受発光装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記発光部と前記受光部とを電気的に分離する分離溝を有する、受発光装置。
  4. 請求項３において、
    前記分離溝は、平面的に見て、前記受光部を周囲を囲んでいる、受発光装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
    前記活性層と前記光吸収層は、連続した１つの層である、受発光装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
    前記活性層の下面の位置は、前記光吸収層の下面の位置より上方であり、
    前記活性層の上面の位置は、前記光吸収層の上面の位置より下方である、受発光装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
    前記利得領域では、前記第１側面側から平面的に見て、前記第１側面側の端面と、前記第２側面側の端面とは、重なっていない、発光装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
    前記利得領域は、複数配列され、
    複数の前記利得領域の各々に対応して、前記受光部が設けられている、受発光装置。
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