JP2014120633A - スーパールミネッセントダイオード、スーパールミネッセントダイオードを備えている光干渉断層撮像装置、及びスーパールミネッセントダイオードの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極あるいは下部電極を複数の電極で構成した際に、
ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）光の光出力とスペクトル形状を、短時間で簡便に精度よく制御することが可能となるＳＬＤを提供する。
【解決手段】基板上に下部クラッド層、活性層、および上部クラッド層を有する光導波路層と、前記活性層を発光させるための上部電極および下部電極と、
を備えたスーパールミネッセントダイオードであって、
前記上部電極あるいは下部電極が複数の電極を有し、前記複数の電極に対応して形成される複数の発光領域における一部の光が、他の発光領域の活性層に入射する構成を備え、
少なくとも一つの発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部が、該発光領域に近接して配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スーパールミネッセントダイオード、スーパールミネッセントダイオードを備えている光干渉断層撮像装置、及びスーパールミネッセントダイオードの制御方法に関する。

近年、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ、以下ＳＬＤと略記する。）が注目を集めている。
誘導増幅を用い、更に共振させることで高出力かつ非常に狭いスペクトル幅の光を低い注入電流にて発振させる半導体レーザや、自然放出光を利用した放射角の広いＬＥＤとは異なり、ＳＬＤは、誘導増幅を用いる。
このＳＬＤは、高電流注入状態でも共振しない構成とすることで、高出力かつ広いスペクトル半値幅が得られることが特徴である。
ＳＬＤはこのような特徴を活かし、分光器、測長器、屈折率分布測定器、断層撮像装置、励起用光源等、様々な用途への応用が広がっている。
このようなＳＬＤを上記応用機器に利用し、かつその光出力やスペクトル形状を制御する場合、利用するＳＬＤ光を分岐して検出する、ＳＬＤ光を利用する反対側の出射面からの光を検出して制御する等の方法が考えられる。
ここで、本明細書において、高電流注入状態でも共振しない誘導増幅された光のことをＳＬＤ光と呼ぶ。
同じ活性層領域から発せられた光であっても、自然放出光成分とＳＬＤ光成分が存在し、本明細書では、これらを分けて記載する。

図８に、ＳＬＤ光の制御に関する検出器の位置について、具体的に例を挙げる。
図８（ａ）では、上部電極が一つの単電極構造であるＳＬＤ素子８０５から出射されたＳＬＤ光８０６を、分岐ミラー８０２を用いて分岐する構成を示している。
ＳＬＤ光８０６は、利用されるＳＬＤ光８０３と、検出器８１１とに入射する光８０４に分けられ、検出器８１１にて検出された信号を元に、上部電極に対する注入電流量を制御することで、ＳＬＤ光の光出力やスペクトル形状等を調整する。
また、図８（ｂ）では、ＳＬＤ光８０６の出射側と逆の側から出射されたＳＬＤ光８０７を検出器８１２にて検出し、検出器８１２にて検出された信号を元に上部電極に対する注入電流量を制御することで、ＳＬＤ光の光出力やスペクトル形状等を調整する。

一方、更なる高出力と広スペクトル半値幅を実現するため、複数の上部電極を用い、それぞれの電極に対して独立に注入電流量を制御する取り組みが行われている（非特許文献１）。
ここで、非特許文献１に記載の構造について、図９（ａ）を用いて説明する。
ＳＬＤ素子９０５は、リッジ導波路構造と、８ｎｍ厚の活性層を有するＡｌＧａＡｓヘテロ構造からなっている（図示せず）。
また、長さ５００ｕｍの３つの上部電極９０１、９０２、９０３を有している。このうち、ＳＬＤ光９０６の出射面側に近接している上部電極が９０１である。図９（ｂ）には、各上部電極に電流を注入した際の、ＳＬＤ光９０６の光出力とスペクトル半値幅を示す。光出力と半値幅は、各上部電極９０１、９０２に注入する電流量で、その値が大きく変わることが分かる。
また、非特許文献１中では、（ｉ）〜（ｉｖ）の条件におけるスペクトル形状がＦｉｇ．２に示されており、スペクトル形状においても、各電極への注入電流量で大きく変化する
ことが開示されている。

Ａ．Ｔ．Ｓｅｍｅｎｏｖ，Ｖ．Ｒ．Ｓｈｉｄｌｏｖｓｋｉ，Ｄ．Ａ．Ｊａｋｓｏｎ，Ｒ．Ｗｉｌｌｓｃｈ ａｎｄ Ｗ．Ｅｃｋｅ¨Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｍｕｌｔｉｓｅｃｔｉｏｎ ＡｌＧａＡｓ ＳＱＷ ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｏｄｅｓ ａｔ ８００ ｎｍ¨， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．３ｐ．２５５（１９９６）

しかしながら、上記した従来例の非特許文献１のものにおいては、つぎのような課題を有している。
すなわち、非特許文献１に記載の複数の上部電極構成を有するＳＬＤの場合、光出力とスペクトル形状の両方を制御すべく、複数の上部電極へそれぞれに最適な電流注入量を決定するために、単電極構造と同様の方法をそのまま取ることには、困難が伴う。
例えば、利用するＳＬＤ光を分岐し一部をモニタ用に使用する方法（図８（ａ）に対応）を、複数の電極構成に応用する場合を考えると、次のような課題を有している。
前述のように、各電極に対する注入電流量の違いによりスペクトル形状が大きく変化するため、最終的に出射されるＳＬＤ光のスペクトル形状からのみ複数電極への注入電流量を全て的確に決定するには時間がかかってしまう。

また、ＳＬＤ光を利用する反対側の面から出射されたＳＬＤ光をモニタする方法（図８（ｂ）に対応）について考えた場合、次のような課題を有している。
複数電極を用いた場合、各活性層の特性や、各電極の幅、長さ、各電極への注入電流量が完全に左右対称の条件であれば良いが、それらのうち一つの条件でも対称とならない場合は、利用するＳＬＤ光と同じ光出力、スペクトル形状は反対側の出射面からは得られないため、反対側の面から出射されたＳＬＤ光をモニタしても正確なフィードバックができない。

本発明は、上記課題に鑑み、上部電極あるいは下部電極を複数の電極で構成した際に、
ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）光の光出力とスペクトル形状を、短時間で簡便に精度よく制御することが可能となるＳＬＤ、ＳＬＤを備えている光干渉断層撮像装置、及びＳＬＤの制御方法の提供を目的とする。
複数の上部電極あるいは下部電極を用いたＳＬＤにおいて、短時間で簡便に利用するＳＬＤ光の光出力とスペクトル形状を調整することができるＳＬＤ光源を提供するものである。

本発明のスーパールミネッセントダイオードは、基板上に下部クラッド層、活性層、および上部クラッド層を有する光導波路層と、前記活性層を発光させるための上部電極および下部電極と、
を備えたスーパールミネッセントダイオードであって、
前記上部電極あるいは下部電極が複数の電極を有し、前記複数の電極に対応して形成される複数の発光領域における一部の光が、他の発光領域の活性層に入射する構成を備え、
少なくとも一つの発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部が、該発光領域に近接して配置されていることを特徴とする。
また、本発明の光干渉断層撮像装置は、上記したスーパールミネッセントダイオードを光源部として備え、
前記光源部からの光を検体に照射し、検体からの反射光を伝達させる検体測定部と、
前記光源部からの光を参照ミラーに照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部と、
前記検体測定部からの反射光と前記参照部からの反射光とを干渉させる干渉部と、
前記干渉部からの干渉光を検出する光検出部と、
前記光検出部で検出された光に基づいて、前記検体の断層像を得る画像処理部と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のスーパールミネッセントダイオードの制御方法は、上記したスーパールミネッセントダイオードにおける光出力とスペクトル形状を制御するスーパールミネッセントダイオードの制御方法であって、
前記受光部により検出される前記発光領域からの自然放出光の強度の値と、前記スーパールミネッセントダイオードの光出力とスペクトル半値幅に対する関係についてテーブルまたは演算式を用意する工程と、
前記スーパールミネッセントダイオードの光を使用する条件において、前記光検出器が検出する前記値の範囲を決定する工程と、
前記受光部により検出される値が、前記範囲内に収まるよう、上部電極あるいは下部電極への注入電流量を前記テーブルまたは前記演算式に基づいて調整する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、上部電極あるいは下部電極を複数の電極で構成した際に、
ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）光の光出力とスペクトル形状を、短時間で簡便に精度よく制御することが可能となるＳＬＤ、ＳＬＤを備えている光干渉断層撮像装置、及びＳＬＤの制御方法を実現することができる。

本発明の実施の形態におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 本発明の実施例１におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 本発明の実施の形態における利得の大きさとキャリア密度及びキャリア密度と自然放出光強度についての関係について説明する図。 本発明の実施例２におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 本発明の実施形態における上部電極の別の構成例について説明する図。 本発明の実施例３におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 本発明の実施例４におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 従来例におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 従来例におけるＳＬＤの構成例について説明する図。 本発明の実施例１におけるＳＬＤ素子の受光部を除いた部分の構成例について説明する図。 本発明の実施の形態のＳＬＤにおける各上部電極への注入電流の制御の方法について説明する図。 本発明の実施例５におけるＳＬＤの構成例について説明する図。

本発明の実施形態におけるＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）は、複数の上部電極あるいは下部電極を有し、この複数の電極に対応した各発光領域からの自然放出光をモニタする受光器を各発光領域に対して設置する構成を備える。
本実施形態のＳＬＤは、このような構成により、ＳＬＤ光の光出力とスペクトル形状を、短時間で簡便に精度よく調整することが可能となる。
これらは、本発明の発明者らの以下に説明する知見に基づくものである。
本発明の発明者らは、鋭意検討の結果、複数の電極構成を用いてＳＬＤ光の高出力化とス
ペクトル形状の広帯域化を実現するＳＬＤ光源として、注入キャリア密度の増加により、スペクトル強度における支配的な発光ピークが、長波長側の準位からより短波長側の準位へシフトする活性層を用いることが効果的であることを見出した。
つぎに、このような活性層を用いた１例について、更に説明する。
ここで、前記光導波層の長手方向の端面のうち、光取り出し側の端面に近接している上部電極をフロント電極、フロント電極よりも光取り出し側と離れた側におけるフロント電極以外の電極をリア電極とする。
このフロント電極に対しては、例えば一次準位（短波長側の準位）からの発光が支配的となるよう電流を高注入とし、リア電極に対しては、例えば基底準位（長波長側の準位）からの発光が支配的となるよう電流を低注入とする。
このような条件とすると、リア電極に対応した活性層領域で発生した導波路光が、フロント電極に対応した活性層領域に導波する。
これにより、フロント電極に対応した活性層領域ではよりエネルギーの低い（長波長側）波長領域の強度が励起され、かつ、フロント電極への電流注入によりエネルギーの高い（短波長側、一次準位からの発光）波長領域の強度が得られる。このようなことから、結果的にＳＬＤ光の高出力化と広帯域化が実現できると考えている。

ここで、図３（ａ）に、利得の大きさとキャリア密度について、また図３（ｂ）にキャリア密度と自然放出光強度についての関係を示す。図３中、一次準位のヘビーホールからの発光波長を実線３０１で、基底準位のライトホールからの発光波長を実線３０２で示す。
図３（ａ）から、利得の大きさとキャリア密度には関連があることが分かり、図３（ｂ）からキャリア密度と自然放出光強度は関連があることが分かる。
更に、一次準位（短波長側の準位）からの自然放出光強度は、キャリア密度の変化に対して敏感に変化することが分かる。
従って、我々の見出した複数の上部電極あるいは下部電極を利用したＳＬＤ光の高出力化かつ広帯域化の条件において、特にフロント電極に対応した活性層領域からの自然放出光強度を測定することで、精度の高いキャリア電流密度変化を把握することができる。
逆に、自然放出光強度が一定となるよう各上部電極への注入電流量を調整することにより、ＳＬＤ光の光強度とスペクトル形状に対し、精度が高く高速な制御が可能となる。

以上、活性層の例として、フロント電極は一次準位からの発光が支配的、リア電極は基底準位からの発光が支配的となるような例を挙げたが、本発明はこれらに限定されるものではない。
他の例として、他の準位を用いる、活性層として非対称量子井戸構造を用いる例も挙げられる。
非対称量子井戸とは、組成や膜厚の異なる量子井戸を活性層に配置した構成である。
従って、例えば各量子井戸の基底準位同士を用いることにより、発光スペクトルのピークを注入キャリア密度の増加に伴い、長波長側の準位からより短波長側の準位へシフトさせることができる。

ここで図１を用いて、本実施の形態の具体的構成について説明する。
図１において、（ａ）は本発明のＳＬＤ素子１０３を上から見た図、（ｂ）は（ａ）中の点線１０７での断面図、（ｃ）は点線１０８での断面図を表わす。
ここでは、複数電極として、上部電極数が２つの場合について記載する。
ＳＬＤ素子１０３は、下部電極、基板、第一の極性を有するクラッド層、活性層、第二の極性を有するクラッド層、第二の極性を有するコンタクト層、２つの電気的に独立した上部電極から構成される。活性層と、その上下のクラッド層により、光導波路層が形成される。
ここで、光導波路層長手方向において、ＳＬＤ光１０６の出射側に近い方の上部電極をフ
ロント電極１０１、遠い方の上部電極をリア電極１０２と呼ぶ。

更に、ＳＬＤ素子１０３には、活性層１２０（図１０参照）からの自然放出光成分１３１、１３２を検出する受光部１１１、１１２がそれぞれ設置されている。
ここで、フロント電極１０１への電流印加により電流が注入される領域の活性層領域を１２０１、リア電極１０２への電流印加により電流が注入される領域の活性層領域を１２０２とすると、
自然放出光成分１３１は活性層領域１２０１から、自然放出光成分１３２は活性層領域１２０２からの自然放出光成分ということになる。
受光部１１１、１１２は、それぞれの活性層領域１２０１、１２０２からの自然放出光強度が検出できればその位置はどこであってもよく、図１ではＳＬＤ素子１０３上に光検出器が設置されている場合について記載しているが、これに限定されるものではない。
より具体的には、自然放出光は方向性を持たない光であるため、光検出器は、ＳＬＤ光の出射方向（図１紙面左右方向）に対して垂直な方向である、活性層の位置を中心とした同心円上の位置に配置することができる（基板側と上部電極の上側を除く）。

受光部は、自然放出光を効率よく検出できるよう、対応する活性層にできるだけ近接させて設置することが望ましい。
また、受光領域の面積が広い方が好ましいが、検出すべき一方の活性層領域（例えば活性層領域１２０１）に対して、近接している他方の活性層領域（例えば活性層領域１２０２）からの自然放出光強度を検出しないようにすることが望ましい。
そのため、受光部は各対応する活性層領域に対して、ＳＬＤ光出射方向に対する長さの中心位置に設置することがより好ましい。
また、隣接する活性層領域から、少なくとも受光部の受光面と対応する活性層領域との距離以上の距離を離して設置することが好ましい。
また、活性層領域のうち、隣接する別の活性層領域に近い領域のみを遮光部材で覆う、対応する自然放出光成分を選択的に検出できるよう、対応する活性層領域と受光部の間に波長フィルタを設ける、という方法をとることも好ましい。

ここで、各発光領域からの自然放出光を検出するための受光部を有した複数電極ＳＬＤ光源において、各上部電極への注入電流を制御し、ＳＬＤの光出力とスペクトル形状を制御するＳＬＤの制御方法ついて、図１１用いて説明する。
本実施形態の構成例では、複数電極としては下部電極ではなく上部電極であり、活性層としては基底準位と一次準位からの発光が主要ピークとなる場合について記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。
まず、初期状態として、ＳＬＤ光としての所望の光出力が得られるよう、ＳＬＤ光強度とフロント側受光部１１１の値をモニタしながら、フロント電極１０１への電流注入量を調整する。
図１１（ａ）は、フロント電極１０１だけに電流を注入した場合について表している。直線１１０１はＳＬＤ光の光出力を、点線１１０２はＳＬＤ光のスペクトル半値幅を示す。図１１（ａ）に示されているように、所望の光出力が小さくて良いときは、フロント電極１０１への電流注入のみで、スペクトルの広帯域が実現できる。
所望の光出力が大きくなる場合は、フロント電極１０１への高電流注入に加え、リア電極１０２へも電流注入をすることにより、スペクトルの広帯域化が実現できる。
このとき、対応する活性領域１２０１からの発光は、短波長側から（本例では一次準位から）の発光がメインとなるように調整する。

次に、光出力Ｐ１において、ＳＬＤ光としての所望のスペクトル形状が得られるよう、リア電極１０２に電流を注入する。
図１１（ｂ）は、電極１０１のみの電流注入により光出力Ｐ１が実現された状態から、更
にリア電極１０２に電流注入をした際の、リア側光検出器１１２の値と、それに対するＳＬＤ光の光出力を実線１１０３で、スペクトル半値幅を点線１１０４で示している。

各上部電極への電流注入量を変えることで、フロント側の受光部１１１では、主に短波長側から（本例では一次準位から）の発光に対応した自然放出光強度変化が検出され、リア側の受光部１１２では、主に長波長側から（本例では基底準位から）の発光に対応した自然放出光強度変化が検出される。
ここで、フロント側の受光部１１１では、長波長側からの発光や、リア側の活性層領域１２０２で発生した光が導波した光によるキャリア注入での発光による自然放出光成分も含まれるが、図３で示したように、その強度の変化分は、一次準位からの発光による自然放出光成分変化が支配的となる。
ここで、複数の上部電極に同時に電流注入した状態で、各光検出器の値を参照して制御する場合において、お互いの上部電極からの影響が自然放出光強度にのってくる可能性があるため、その検出精度が下がる。しかし、短時間（リアルタイム）で調整が可能である、という効果がある。

実際の制御方法としては、まず、フロント側受光部１１１からの値と、リア側受光部１１２の値に対して、ＳＬＤ光の光出力とスペクトル半値幅がどのような関係となるか、そのテーブルを作成し、制御にはそのテーブルを参照する。
具体的には、ＳＬＤ光を使用する各条件において、上記光検出器が検出する値の各範囲を決定し、各光検出器が検出される値が、上記各範囲内に収まるよう、各上部電極あるいは下部電極への注入電流量を上記テーブルに基づき調整する。
その際、上記したテーブルに代え、両者の関係を表す演算式を用意し、その演算式を参照するようにしてもよい。
各上部電極への電流注入量の大小の傾向は、各光検出器からの値の大小の傾向とほぼ同様である。
従って、ＳＬＤ光使用中に各光検出器からの検出値が初期状態からずれてきた場合は、どちらの方向にずれたかにより、上記テーブルや演算式に基づき、各光検出器からの検出値が初期状態となるよう、各上部電極への電流注入量を制御する。
或いは、予め決められた規定値の範囲内となるよう、各上部電極への電流注入量を制御する。
予めテーブルや演算式を作成しておくことにより、変化に対する制御の方向が分かるため、より短時間での制御が可能となる。

ＳＬＤ光の光出力の変化は、主にフロント側受光部１１１の変化に影響し、ＳＬＤ光のスペクトル半値幅の変化は、主にリア側受光部１１２の変化に影響する傾向がある。
フロント側に、複数の準位からの発光強度を分離して検出できる自然放出光に対する光検出機構があれば、ＳＬＤ光の制御のための精度を高めることができる。一方、複数の上部電極に注入する電流のタイミングを切り替えて調整する方法をとることもできる。
この際は、各上部電極に対して同時に注入する電流注入量に対して、ＳＬＤ光の光出力、スペクトル半値幅と、各上部電極に対して別々のタイミングで電流注入した場合の、各光検出器からの値との関係を表すテーブルを作成し、制御にはそのテーブルを参照する。
または、両者の関係を表す演算式を用意し、その演算式を用いて制御を行うことができる。
この方法によると、制御のための時間はかかるが、精度の高い制御が可能となる。

ＳＬＤ素子の温度が、ペルチェ素子等により一定に管理されている場合は、温度による変化の影響を考えなくて良いが、環境温度が変化する場合は、一定の注入電流量に対して光出力が大きく変化する。そのため、各光検出器の値、特にフロント側受光部１１１の値
と、環境温度に対するＳＬＤ光の光出力の変化との関係も把握しておく必要がある。
ＳＬＤ光を利用し、実際に使用している段階では、ＳＬＤ素子の状態変化に伴い、ＳＬＤ光の光出力やスペクトル形状の変化が起こる。
各上部電極により電流注入された各活性層領域からの自然放出光成分を検出することで、そのような変化を間接的に把握することができる。
各光検出部からの信号が変わってしまった場合には、各光検出部からの信号が初期状態となるよう、初期段階に作成した上記演算式やテーブルを用いて、各上部電極への電流注入量を調整する。
このとき、フロント電極１０１の電流注入量を先に調整し、後からリア電極１０２の電流注入量を調整することが好ましい。
一般的にフロント電極１０１の方がリア電極１０２よりも高注入となるため、フロント電極１０１に対応した活性層領域１２０１が一番早くダメージを受け変化することが予想される。
従って、フロント側の状態をまず調整し、次にリア側状態を調整することで、短時間に複数の電流注入量を調整できる。

以上において、前記複数の発光領域における活性層は、一部が共通した構成を備え、上部電極のみ電気的に独立している場合について記載したが、本発明はこれに限られるものではなく、異なる２つのＳＬＤ素子を並べても良い。
その場合、少なくとも一つのＳＬＤ素子における活性層から発生し、基板の端面から出射された光が、もう一つのＳＬＤ素子の活性層に入射するように、２つの素子の位置を調整する。
また、以上の具体的な例として、上部電極が２つの場合について記載したが、本発明はこれに限られるものではなく、図５に記載のように、上部電極として３つある構成でもよく、また３つ以上でも良い。
これらの際は、ＳＬＤ光５０６の出射面側にある上部電極をフロント電極１０１とし、他の電極はそれぞれＳＬＤ光５０６の出射面から近い方から、第一のリア電極１０２、第二のリア電極１０３…とする。
また、それぞれの上部電極から注入される活性層領域からの自然放出光強度を検出するための光検出器１１１、１１２、１１３…を設置する。

上述のように、フロント電極１０１から電流注入される活性層領域に対して、短波長側からの発光が支配的となるよう電流注入を行い、第一のリア電極１０２から電流注入される活性層領域に対して、長波長側からの発光が支配的となるよう電流注入を行う。これにより、ＳＬＤ光５０６の高出力かつ広帯域化を実現できる。
更に、第二のリア電極１０３から電流注入される活性層領域に対して電流注入を行うことで、ＳＬＤ光５０６の更なる広帯域化が実現できるが、各上部電極への注入電流量調整を、ＳＬＤ光５０６の特性のみから制御することは難しい。
そこで、各上部電極に対して受光部を設け、それぞれの受光部が検出した値により各上部電極への注入電流量を調整することで、より精度良く、高速な制御が可能となる。

リア電極の制御において、ここまではフロント電極と同様順方向の電流注入量を調整するという観点で記載をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
具体的には、リア電極に対して、少なくともそのうちの一つに電流注入をしない（ゼロバイアス）、または逆バイアスをかけるという方法を用いても、その条件によってはＳＬＤ光のスペクトル半値幅を広帯域とすることができる。
この場合でも、各電極への注入電流を上述の受光部が検出した値を用いて制御することにより、複数電極に対する注入電流を、精度よく高速に制御することが可能となる。

［実施例１］
実施例１として、光導波層の長手方向の端面のうち、光取り出し側の端面に最近接している発光領域と、該発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部との間に、フィルタが設けられるようにした構成例について説明する。
具体的には、フロント側の受光部にフィルタが追加されているＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）の構成例について、図２を用いて説明する。
図２（ａ）はＳＬＤ素子２０３を上から見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）中の点線１０７での断面図を示す。
本実施例では、フロント側の受光部１１１とフロント電極１０１により電流注入される活性層領域１２０１との間に、一次準位からの自然放出光成分を選択的に透過するフィルタ２０１を設置している。

ここで図１０に、ＳＬＤ素子２０３の受光部１１１、１１２を除いた部分の構成の一例を示す。
下から順に、まず、基板１００１としてｎ型にドーピングしたＧａＡｓ基板を形成し、その上に下部クラッド層１００２としてｎ型にドーピングしたＡｌ０．５ＧａＡｓを形成する。
この下部クラッド層の上に活性層１２０としてＧａＩｎ０．０７Ａｓ／Ａｌ０．２ＧａＡｓの量子井戸／バリア層を形成し、その上に上部クラッド層１００４としてｐ型にドーピングしたＡｌ０．５ＧａＡｓを形成する。
この上部クラッド層の上に、更にコンタクト層（図示せず）としてｐ型にドーピングしたＧａＡｓを形成する。
量子井戸層１００３の厚さは８ｎｍとする。

下部クラッド層１００２の途中までエッチングし、リッジ構造を作製する。
図１０ではリッジ構造として、下部クラッド層１００２までエッチングしているが、量子井戸層１００３からの自然放出光が外部に漏れるような形態であれば良い。従って、量子井戸層１００３より下の活性層１２０の途中でエッチングを止めても良い。
リッジ上部に上部電極１０１、１０２を作製し、リッジ周囲にはパッシベーション膜（図示せず）を形成する。このようにして作製したＳＬＤ素子に、受光部１１１、１１２を設置する。
更に本実施例では、ＳＬＤ光１０６の出射側に近いフロント側受光部１１１に対し、フロント側活性層領域１２０１との間に、波長λ１と波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、Ｔ（λ１）＞Ｔ（λ２）となるフィルタを設置する。

ここでλ１とは、活性層１２０において一次準位（第２の準位：短波長側の準位）からの発光ピーク波長であり、λ２とは基底準位（第１の準位：長波長側の準位）からの発光ピーク波長である。
具体的には、本実施例の活性層構造の場合、一次準位からの発光は８１６ｎｍ程度の波長がピークとなる。例えば８１６ｎｍを中心波長としたバンドパスフィルタを用いることができる。
少なくとも、基底準位からの発光波長８４０ｎｍ以上の波長が入らないことで、検出精度を向上させることができるので、８１６ｎｍを中心波長とし、±１２ｎｍの透過波長特性を持つものが好ましい。
また、２つの中間の波長８２８ｎｍ以下のショートパスフィルタの機能を果たす構成のものを用いても良い。
このような構成とすることで、フロント側受光部１１１からの値がより精度良く、一次準位からの発光強度に対応した値となるため、この値を参照することで、ＳＬＤ光の制御性が向上する。

ところで、フィルタの透過波長帯を決める際、ＳＬＤの温度がペルチェ素子等により一定温度となるよう制御されている場合は、発光波長の変化はさほど考慮しなくて良い。
しかし、環境温度が変化する場合は、それに伴う発光波長の変化分を考慮する必要がある。
例えば、活性層として量子井戸層に厚さ６ｎｍと７ｎｍのＧａＩｎ０．０９Ａｓを、バリア層に厚さ１０ｎｍのＡｌ０．２ＧａＡｓを用いた場合、温度に対して一次準位からの波長は０．２〜０．３ｎｍ／Ｋ程度変化する。そのため、その分の波長マージンを考慮することが必要となる。

［実施例２］
実施例２として、受光部の光吸収部が、ＳＬＤ素子と一体で作りこまれているＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）の構成例について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）はＳＬＤ素子４０３を上から見た図、図４（ｂ）は図４（ａ）中の点線１０７での断面図を示す。
本実施例では、受光部１４１、１４２の光吸収部４０９は、活性層１２０１と同一である。
受光部１４１の上部電極１４３に、ＳＬＤ電極１０１とは逆向きのバイアスをかけることにより、ＳＬＤ部分の活性層１２０１から放出される自然放出光成分１３１の強度を、光吸収部４０９にて検出することができる。
同様に、リア電極１０２に対しても、受光部１４２を同一基板上の同一の活性層から作りこむことができる。
以上述べたように、受光部とＳＬＤとをモノリシックに作製することにより、ＳＬＤと受光部とのアライメント精度を向上させることができ、また作製コストを抑えることが可能となる。

［実施例３］
実施例３として、複数の発光部における活性層を共通とし、
光導波層の長手方向の端面のうち、光取り出し側の端面に最近接している発光領域に対し該光取り出し側の端面と反対側における発光領域と、該反対側における発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部との間に、
フィルタが設けられるようにした構成例について説明する。
具体的には、リア電極側の受光部にもフィルタが付加されているＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）の構成例について、図６を用いて説明する。
図６（ａ）はＳＬＤ素子６０５を上から見た図、図６（ｂ）は図６（ａ）中の点線６０７での断面図を示す。
実施例１とは異なり、リア側の受光部１１２とリア電極１０２により電流注入される活性層領域１２０２との間に、基底準位からの自然放出光成分を選択的に透過するフィルタ６０１を設置する。
ここでは、第２の準位からの発光ピークの波長をλ１とし、第１の準位からの発光ピークの波長をλ２とするとき、波長λ１と波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
Ｔ（λ２）＞Ｔ（λ１）
の関係を満たすフィルタを設置する。

フロント電極１０１とリア電極１０２に電流を注入し、ＳＬＤ光６０６を利用したまま各上部電極への電流注入量を調整したい場合には、各上部電極への電流注入をしたまま、各受光部にて自然放出光強度を検出する。
このとき、リア側の活性層領域１２０２には、高電流注入されたフロント側の活性層領域１２０１（図示せず）から導波された光が回折し、リア側受光部１１２に検収されてしまう恐れがある。
本実施例によれば、このような場合であっても、リア側の活性層領域１２０２と、リア側
の受光部１１２との間に、基底準位からの自然放出光成分を選択的に透過するフィルタ６０１を設置することにより、フロント側の回折領域１２０１からの回折光による一次準位からの発光の影響を取り除くことができる。
更に、リア側の活性層領域１２０２における目標キャリア密度付近での自然放出光の強度変化をより敏感に検出することができるため、ＳＬＤ光を利用しながらでも、各上部電極への電流注入量の調整が、より高速に、より高い精度で制御できる。

［実施例４］
実施例４として、フロント電極側の受光部を複数設置されているＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）の構成例について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）はＳＬＤ素子７０５を上から見た図、図７（ｂ）は図７（ａ）中の点線１０７での断面図を示す。
実施例１とは異なり、フロント電極１０１により電流注入される活性層領域１２０１からの自然放出光１３１に対し、光検出器を複数備え、つぎのように構成されたフィルタが設けられる。
複数の受光部のうち、少なくとも一つの受光部と前記発光領域の間に、前述した波長λ１と波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
Ｔ（λ１）＞Ｔ（λ２）
の関係を満たすフィルタが設けられる。

また、他のもう一つの受光部と前記発光領域の間に、前述した波長λ１と波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
Ｔ（λ２）＞Ｔ（λ１）
の関係を満たすフィルタが設けられる。

以下では、光検出器が２つの場合について説明する。
受光部１１１は、自然放出光１３１のうち、活性層領域１２０１での一次準位からの発光波長を選択的に透過する短波長フィルタ２０１を、受光部１１１と活性層領域１２０１との間に有している。
一方、受光部７１１は、自然放出光１３１のうち活性層領域１２０１での基底準位からの発光波長を選択的に透過する長波長フィルタ７０１を、受光部７１１と活性層領域１２０１との間に有している。
フロント電極１０１により電流注入される活性層領域１２０１からの自然放出光１３１に対し、少なくとも２種類以上のピーク強度をそれぞれ検出する。
更に、リア電極１０２より電流注入される活性層領域１２０２（図示せず）からの自然放出光１３２（図示せず）強度を、受光部１１２で検出することにより、２つの電極１０１、１０２に対してより精度の高い注入電流値制御が可能となる。

［実施例５］
実施例５として、本発明のＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を光源装置として適用した光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ装置）の構成例について、図１２を用いて説明する。
本実施例のＯＣＴ装置は、図１２に示すように、基本的には光源部（１５０１等）からの光をファイバカップラ１５０３で分岐した一方の測定光を検体部１５１４に照射し、該検体部からの反射光を伝達させる検体測定部（１５０７等）を備える。
ファイバカップラ１５０３で分岐した他方の光を参照ミラー１５０４に照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部（１５０２等）を備える。
更に、上記検体部からの反射光と上記参照ミラーからの反射光とによる２つの反射光を干渉させるファイバカップラによる干渉部（１５０３）、干渉部により得られた干渉光を検出する光検出部（１５０９等）、光検出部で検出された光に基づいて画像処理を行う（断
層像を得る）画像処理部（１５１１）を備える。

以下、各部の構成について説明する。
光源部は、ＳＬＤ光源１５０１と該ＳＬＤ光源を制御する光源制御部１５１２を有して構成され、ＳＬＤ光源１５０１は光照射用の光ファイバ１５１０を介して干渉部を構成するファイバカップラ１５０３に接続されている。
干渉部のファイバカップラ１５０３は、光源の波長帯域でシングルモードのもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成した。
反射ミラー（参照ミラー）１５０４は、参照光光路用ファイバ１５０２に接続されて参照部を構成し、ファイバ１５０２は、ファイバカップラ１５０３に接続されている。
検査光光路用１５０５ファイバ、照射集光光学系１５０６、照射位置走査用ミラー１５０７により測定部が構成され、検査光光路用１５０５ファイバは、ファイバカップラ１５０３に接続されている。
ファイバカップラ１５０３では、検査物体１５１４の内部及び表面から発生した後方散乱光と、参照部からの戻り光とが干渉して干渉光となる。

光検出部は、受光用ファイバ１５０８とフォトディテクタ１５０９で構成され、ファイバカップラ１５０３で生ずる干渉光をフォトディテクタ１５０９に導く。
フォトディテクタ１５０９で受光された光は信号処理装置１５１１にてスペクトル信号に変換され、さらにフーリエ変換を施すことで被験物体の奥行き情報を取得する。
取得された奥行き情報は画像出力モニタ１５１３に断層画像として表示される。ここで、信号処理装置１５１１は、パーソナルコンピュータ等で構成することができ、画像出力モニタ１５１３は、パーソナルコンピュータの表示画面等で構成できる。
光源制御装置１５１２は、照射位置走査用ミラー１５０７の駆動信号等をも制御する信号処理装置１５１１に接続され、走査用ミラー１５０７の駆動と同期してＳＬＤ光源１５０１が制御される。

実施例１〜４で説明したＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を、本実施例のＳＬＤ光源１５０１として用いると、この光源装置は高出力であり、かつ広帯域での情報取得が可能となる。そのため、ＳＮが良く奥行き分解能が高解像な断層画像情報を高速に取得可能である。
更に、複数の上部電極に対し、その注入電流値を高速に精度よく調整することが可能なため、調整のためのデッドタイムが短く、より効率的に装置を使用することが可能となる。このＯＣＴ装置は、眼科、歯科、皮膚科等における断層画像撮影に有用である。尚、本実施例では、ＯＣＴ装置の一例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式のＯＣＴ装置の光源として用いることができる。

１０１；フロント電極
１０２：リア電極
１０３；ＳＬＤ素子
１０６；ＳＬＤ光
１２０：活性層
１１１、１１２：受光部
１３１、１３２；自然放出光成分
１２０１、１２０２：活性層領域

Claims (12)

1. 基板上に下部クラッド層、活性層、および上部クラッド層を有する光導波路層と、前記活性層を発光させるための上部電極および下部電極と、
   を備えたスーパールミネッセントダイオードであって、
   前記上部電極あるいは下部電極が複数の電極を有し、前記複数の電極に対応して形成される複数の発光領域における一部の光が、他の発光領域の活性層に入射する構成を備え、
   少なくとも一つの発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部が、該発光領域に近接して配置されていることを特徴とするスーパールミネッセントダイオード。
2. 前記複数の発光領域は、該複数の発光領域の各々が少なくとも１つ以上の受光部を有していることを特徴とする請求項１に記載のスーパールミネッセントダイオード。
3. 前記スーパールミネッセントダイオードにおける光が出射される側の活性層からの発光スペクトルが、前記上部電極あるいは下部電極から注入されるキャリア密度の変化により、
   前記発光領域からの支配的な発光ピークが、長波長側の準位からの発光から、短波長側からの発光へと、シフトする構成を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスーパールミネッセントダイオード。
4. 前記複数の発光領域における活性層は、少なくともその一部が共通した構成を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
5. 前記受光部を構成する光吸収部は、前記基板上における活性層と同一の活性層により構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
6. 前記光導波層の長手方向の端面のうち、光取り出し側の端面に最近接している前記発光領域と、該発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部との間に、
   前記短波長側の準位からの発光ピークの波長をλ１とし、前記長波長側の準位からの発光ピークの波長をλ２とするとき、前記波長λ１と前記波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
   Ｔ（λ１）＞Ｔ（λ２）
   の関係を満たすフィルタを有していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
7. 前記複数の発光領域における活性層が共通であり、
   前記光導波層の長手方向の端面のうち、前記光取り出し側の端面に最近接している前記発光領域に対し該光取り出し側の端面に最近接していない発光領域と、該発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部との間に、
   前記波長λ１と前記波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
   Ｔ（λ２）＞Ｔ（λ１）
   の関係を満たすフィルタを有していることを特徴とする請求項６に記載のスーパールミネッセントダイオード。
8. 前記光導波層の長手方向の端面のうち、光取り出し側の端面に最近接している前記発光領域に対し、該発光領域からの自然放出光量を検知するための受光部が複数設置されており、
   前記複数の受光部のうち、少なくとも一つの受光部と前記発光領域の間に、前記波長λ
   １と前記波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
   Ｔ（λ１）＞Ｔ（λ２）
   の関係を満たすフィルタを有し、
   他のもう一つの受光部と前記発光領域の間に、
   前記波長λ１と前記波長λ２との透過量Ｔ（λ）において、
   Ｔ（λ２）＞Ｔ（λ１）
   の関係を満たすフィルタを有していることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のスーパールミネッセントダイオード。
9. 前記発光領域からの自然放出光に対し、該自然放出光の一部を遮光部材で遮光する構成を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオード。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオードを光源部として備え、
    前記光源部からの光を検体に照射し、検体からの反射光を伝達させる検体測定部と、
    前記光源部からの光を参照ミラーに照射し、該参照ミラーからの反射光を伝達させる参照部と、
    前記検体測定部からの反射光と前記参照部からの反射光とを干渉させる干渉部と、
    前記干渉部からの干渉光を検出する光検出部と、
    前記光検出部で検出された光に基づいて、前記検体の断層像を得る画像処理部と、
    を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載のスーパールミネッセントダイオードにおける光出力とスペクトル形状を制御するスーパールミネッセントダイオードの制御方法であって、
    前記受光部により検出される前記発光領域からの自然放出光の強度の値と、前記スーパールミネッセントダイオードの光出力とスペクトル半値幅に対する関係についてテーブルを用意する工程と、
    前記スーパールミネッセントダイオードの光を使用する条件において、前記光検出器が検出する前記値の範囲を決定する工程と、
    前記受光部により検出される値が、前記範囲内に収まるよう、上部電極あるいは下部電極への注入電流量を前記テーブルに基づいて調整する工程と、
    を有することを特徴とするスーパールミネッセントダイオードの制御方法。
12. 前記テーブルを用意する工程に代えて、前記受光部により検出される前記発光領域からの自然放出光の強度の値と、前記スーパールミネッセントダイオードの光出力とスペクトル半値幅に対する関係について演算式を用意する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載のスーパールミネッセントダイオードの制御方法。