JP2018182306A - 光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】光半導体素子1は、活性層13、第1クラッド層11及び第2クラッド層15を含むダブルヘテロ構造の光導波路体10と、第2クラッド層15上に設けられた第1電極5と、光導波方向Aにおける第1電極5の一方の側において第2クラッド層15上に設けられた第2電極6と、光導波方向Aにおける第1電極5の他方の側において第2クラッド層15上に設けられた第3電極7と、第1電極5、第2電極6及び第3電極7と対向する第4電極8と、を備える。光導波路体10には、第1領域101と第2領域102とを電気的に分離する第1イオン注入領域17と、第1領域101と第3領域103とを電気的に分離する第2イオン注入領域18と、が設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】光半導体素子1は、活性層13、第1クラッド層11及び第2クラッド層15を含むダブルヘテロ構造の光導波路体10と、第2クラッド層15上に設けられた第1電極5と、光導波方向Aにおける第1電極5の一方の側において第2クラッド層15上に設けられた第2電極6と、光導波方向Aにおける第1電極5の他方の側において第2クラッド層15上に設けられた第3電極7と、第1電極5、第2電極6及び第3電極7と対向する第4電極8と、を備える。光導波路体10には、第1領域101と第2領域102とを電気的に分離する第1イオン注入領域17と、第1領域101と第3領域103とを電気的に分離する第2イオン注入領域18と、が設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法に関する。
集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させ得る光源として、スーパールミネッセントダイオード(以下、「SLD」という)が注目されている。SLDとして、例えば特許文献1には、ダブルヘテロ構造の光導波路体がイオン注入領域によって発光領域と光損失領域とに電気的に分離された端面発光ダイオードが記載されている。
一方で、出力光を高速で(例えばサブナノ秒レベルのパルス幅に)変調し得る光源が期待されている。そのような光源として、例えば特許文献2には、サブマウント上に固定されダブルヘテロ構造の光導波路体が劈開によってレーザダイオード部と光変調部とに物理的に分離された光半導体素子が記載されている。
集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光の高速変調を実現するために、特許文献2に記載された光半導体素子において、レーザダイオード部の構成を、特許文献1に記載された端面発光ダイオードの構成に置き換えることが考えられる。しかし、単純にそのような置き換えを行っただけでは、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光の高速変調を実現することは困難である。
本発明は、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の光半導体素子は、活性層、並びに、活性層を挟む第1クラッド層及び第2クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体と、第2クラッド層上に設けられた第1電極と、光導波路体の光導波方向における第1電極の一方の側において第2クラッド層上に設けられた第2電極と、光導波路体の光導波方向における第1電極の他方の側において第2クラッド層上に設けられた第3電極と、光導波路体を挟んで、第1電極、第2電極及び第3電極と対向する少なくとも1つの第4電極と、を備え、光導波路体には、第1電極下の第1領域と第2電極下の第2領域とを電気的に分離する第1分離領域と、第1電極下の第1領域と第3電極下の第3領域とを電気的に分離する第2分離領域と、が設けられている。
この光半導体素子では、少なくとも1つの第4電極と第1電極との間に順バイアスをかけて第1領域を利得領域として機能させ、少なくとも1つの第4電極と第2電極との間に逆バイアスをかけて第2領域を損失領域として機能させることにより、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができる。更に、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスを交互にかけて第3領域を変調領域として機能させることにより、第3領域側に出力された出力光を高速で変調することができる。特に、第3領域側に出力された出力光は広いスペクトルを有するものの、第1領域と第3領域とが第2分離領域によって電気的に分離されており、且つ連続的な光導波路が形成されているため、スペクトルの全帯域において光学的なロスが生じるのを抑制しつつ、当該出力光を高速で変調することができる。よって、この光半導体素子によれば、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる。
本発明の光半導体素子では、第1分離領域及び第2分離領域のそれぞれは、イオン注入領域、不純物拡散領域、又は第2クラッド層とは伝導型が異なる半導体領域によって構成されていてもよい。これによれば、第1領域と第2領域との電気的な分離、及び第1領域と第3領域との電気的な分離をより好適に実現することができる。
本発明の光半導体素子では、第1分離領域及び第2分離領域のそれぞれは、第2クラッド層の表面から第1クラッド層に至っていてもよい。これによれば、第1領域と第2領域との電気的な分離、及び第1領域と第3領域との電気的な分離をより一層好適に実現することができる。
本発明の光半導体素子では、第1領域は、少なくとも1つの第4電極と第1電極との間に順バイアスがかけられることにより、利得領域として機能し、第2領域は、少なくとも1つの第4電極と第2電極との間に逆バイアスがかけられることにより、損失領域として機能し、第3領域は、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスが交互にかけられることにより、変調領域として機能してもよい。これによれば、上述したように、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる。
本発明の光半導体素子では、第1バイアスは順バイアスであり、第2バイアスは逆バイアスであってもよい。これによれば、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に順バイアス及び逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域を変調領域として機能させることができる。
本発明の光半導体素子では、第1バイアス及び第2バイアスは、逆バイアスであってもよい。これによれば、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に互いに大きさが異なる逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域を変調領域として機能させることができる。
本発明の光半導体素子では、第3領域における第1領域とは反対側の端面は、光導波方向に垂直な面であってもよい。これによれば、当該端面から出射された出力光のビームパターンが良好となるため、より集光性に優れた出力光を得ることができる。
本発明の光半導体素子では、第3領域における第1領域とは反対側の端面には、低反射層が設けられていてもよい。これによれば、出力光の出射面となる当該端面で出力光の一部が反射されることにより光学的なロスが生じるのを抑制することができる。
本発明の光半導体素子は、光導波路体が設けられた基板を更に備えてもよい。これによれば、光半導体素子のハンドリング性を容易化することができる。
本発明の光半導体素子では、光導波路体は、基板上においてリッジ構造として構成されていてもよい。これによれば、光導波路体の構成を単純化することができる。
本発明の光半導体素子では、光導波方向における第3領域の長さは、光導波方向における第1領域及び第2領域のそれぞれの長さよりも短くてもよい。これによれば、例えば、光導波方向における第3領域の長さが、光導波方向における第1領域及び第2領域のそれぞれの長さよりも長い場合に比べ、変調領域として機能する第3領域において、内在する不純物及び結晶欠陥に由来する吸収損失が小さくなるため、変調動作時の消光比が大きくなる。
本発明の光半導体素子の駆動方法では、光半導体素子は、活性層、並びに、活性層を挟む第1クラッド層及び第2クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体と、第2クラッド層上に設けられた第1電極と、光導波路体の光導波方向における第1電極の一方の側において第2クラッド層上に設けられた第2電極と、光導波路体の光導波方向における第1電極の他方の側において第2クラッド層上に設けられた第3電極と、光導波路体を挟んで、第1電極、第2電極及び第3電極と対向する少なくとも1つの第4電極と、を備え、光導波路体には、第1電極下の第1領域と第2電極下の第2領域とを電気的に分離する第1分離領域と、第1電極下の第1領域と第3電極下の第3領域とを電気的に分離する第2分離領域と、が設けられており、光半導体素子の駆動方法は、第1電極と少なくとも1つの第4電極との間に順バイアスをかけることにより、第1領域を利得領域として機能させ、且つ、第2電極と少なくとも1つの第4電極との間に逆バイアスをかけることにより、第2領域を損失領域として機能させ、且つ、第3電極と少なくとも1つの第4電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスをかけることにより、第3領域を変調領域として機能させる工程を含む。
この光半導体素子の駆動方法では、少なくとも1つの第4電極と第1電極との間に順バイアスをかけて第1領域を利得領域として機能させ、少なくとも1つの第4電極と第2電極との間に逆バイアスをかけて第2領域を損失領域として機能させることにより、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができる。更に、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスをかけて第3領域を変調領域として機能させることにより、第3領域側に出力された出力光を高速で変調することができる。特に、第3領域側に出力された出力光は広いスペクトルを有するものの、第1領域と第3領域とが第2分離領域によって電気的に分離されており、且つ連続的な光導波路が形成されているため、スペクトルの全帯域において光学的なロスが生じるのを抑制しつつ、当該出力光を高速で変調することができる。よって、この光半導体素子の駆動方法によれば、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる。
本発明の光半導体素子の駆動方法では、第1バイアスは順バイアスであり、第2バイアスは逆バイアスであってもよい。これによれば、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に順バイアス及び逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域を変調領域として機能させることができる。
本発明の光半導体素子の駆動方法では、第1バイアス及び第2バイアスは、逆バイアスであってもよい。これによれば、少なくとも1つの第4電極と第3電極との間に互いに大きさが異なる逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域を変調領域として機能させることができる。
本発明によれば、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光を発生させることができ、且つ当該出力光を高速で変調することができる光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。
図1及び図2に示されるように、光半導体素子1は、基板2と、光導波路体10と、を備えている。光導波路体10は、基板2の表面2aにバッファ層3を介して設けられている。基板2及びバッファ層3は、それぞれ、例えばn−型GaAsからなる。基板2は、例えば、1.5〜6.0mm程度の長さ、300〜1000μm程度の幅、及び100〜600μm程度の厚さを有する長方形板状を呈している。以下、基板2の長さ方向をX軸方向、基板2の幅方向をY軸方向、基板2の厚さ方向をZ軸方向という。
光導波路体10は、第1クラッド層11、第1ガイド層12、活性層13、第2ガイド層14、第2クラッド層15及びコンタクト層16がこの順序でバッファ層3上に積層されることにより構成されている。光導波路体10は、活性層13、並びに、活性層13を挟む第1クラッド層11及び第2クラッド層15を含むダブルヘテロ構造として構成されている。第1クラッド層11は、例えばn−型Al0.3Ga0.7Asからなる。第1ガイド層12は、例えばノンドープAl0.25Ga0.75Asからなる。活性層13は、例えばGaAs/Al0.2Ga0.8As多重量子井戸構造を有する。第2ガイド層14は、例えばノンドープAl0.25Ga0.75Asからなる。第2クラッド層15は、例えばp−型Al0.3Ga0.7Asからなる。コンタクト層16は、例えばp+型GaAsからなる。
光導波路体10は、基板2上においてリッジ構造として構成されている。光導波路体10の光導波方向Aは、X軸方向に平行な方向である。一例として、光導波路体10の幅は、第1クラッド層11におけるバッファ層3側の部分を除いて、基板2及びバッファ層3の幅よりも小さくされている。リッジ構造部分において、光導波路体10は、例えば、1.5〜6.0mm程度の長さ、2〜50μm程度の幅、及び1〜2μm程度の厚さを有する長方形板状(層状)を呈している。なお、光導波方向Aとは、光を閉じ込めるための筒状の領域(リッジ構造では、第1クラッド層11、第2クラッド層15及び空気層によって形成される領域)の中心線に沿った方向、換言すれば、当該筒状の領域によって囲まれた活性層13が延在する方向である。
光半導体素子1は、第1電極5と、第2電極6と、第3電極7と、第4電極8と、を更に備えている。第1電極5、第2電極6及び第3電極7は、それぞれ、コンタクト層16を介して第2クラッド層15上に設けられており、それぞれ、コンタクト層16を介して直下の第2クラッド層15と電気的に接続されている。第4電極8は、基板2の裏面2bに設けられており、基板2と電気的に接続されている。第1電極5、第2電極6、第3電極7及び第4電極8は、それぞれ、例えばAu系の金属からなる。
第1電極5、第2電極6及び第3電極7は、光導波方向Aに沿って並んでいる。第2電極6は、光導波方向Aにおける第1電極5の一方の側に位置している。第3電極7は、光導波方向Aにおける第1電極5の他方の側に位置している。第4電極8は、基板2、バッファ層3及び光導波路体10を挟んで、第1電極5、第2電極6及び第3電極7と対向している。
第1電極5と第2電極6との間には、Y軸方向に延在する隙間S1が形成されており、コンタクト層16は、隙間S1に沿って物理的に分離されている。第1電極5と第3電極7との間には、Y軸方向に延在する隙間S2が形成されており、コンタクト層16は、隙間S2に沿って物理的に分離されている。つまり、第1電極5、第2電極6及び第3電極7は、光導波路体10の上面(第4電極8とは反対側の表面)の全体を覆うように形成された金属層が隙間S1及び隙間S2のそれぞれを介して分離されることにより、形成されている。換言すれば、第1電極5、第2電極6及び第3電極7は、光導波路体10の上面のうち隙間S1及び隙間S2を除く領域の全体に渡るように、形成されている。また、コンタクト層16は、第1電極5、第2電極6及び第3電極7のそれぞれの直下の部分ごとに、各隙間S1,S2を介して分離されている。
光導波路体10には、第1イオン注入領域17と、第2イオン注入領域18と、が設けられている。第1イオン注入領域17は、光導波路体10において、第1電極5下の第1領域101と第2電極6下の第2領域102とを電気的に分離している。第2イオン注入領域18は、光導波路体10において、第1電極5下の第1領域101と第3電極7下の第3領域103とを電気的に分離している。
第1領域101は、Z軸方向から見た場合に光導波路体10において第1電極5と重なる領域であって、光導波路体10のうち第4電極8と第1電極5とで挟まれた領域である。第2領域102は、Z軸方向から見た場合に光導波路体10において第2電極6と重なる領域であって、光導波路体10のうち第4電極8と第2電極6とで挟まれた領域である。第3領域103は、Z軸方向から見た場合に光導波路体10において第3電極7と重なる領域であって、光導波路体10のうち第4電極8と第3電極7とで挟まれた領域である。
第1イオン注入領域17は、隙間S1に対応する位置(光導波方向Aにおける位置)において、光導波方向Aに垂直な面に沿うように、光導波路体10に形成されている。第2イオン注入領域18は、隙間S2に対応する位置(光導波方向Aにおける位置)において、光導波方向Aに垂直な面に沿うように、光導波路体10に形成されている。第1イオン注入領域17は、Z軸方向においては、第2クラッド層15の表面15aから第1クラッド層11に至っており、Y軸方向においては、光導波路体10の両側面に至っている。同様に、第2イオン注入領域18は、Z軸方向においては、第2クラッド層15の表面15aから第1クラッド層11に至っており、Y軸方向においては、光導波路体10の両側面に至っている。
第1イオン注入領域17及び第2イオン注入領域18のそれぞれの厚さ(光導波方向Aにおける幅)は、10〜50μm程度である。第1イオン注入領域17及び第2イオン注入領域18は、それぞれ、イオン注入によって、例えば、プロトン、ボロン等が光導波路体10に添加されることにより、構成されている。
光導波方向Aにおける第3領域103の長さは、光導波方向Aにおける第1領域101及び第2領域102のそれぞれの長さよりも短い。光導波方向Aにおける第1領域101の長さは、例えば0.5〜3.0mm程度である。光導波方向Aにおける第2領域102の長さは、例えば0.8〜2.0mm程度である。光導波方向Aにおける第3領域103の長さは、例えば0.2〜0.5mm程度である。
第3領域103における第1領域101とは反対側の端面103aには、低反射層9が設けられている。端面103aは、出力光Lの出射面であり、光導波方向Aに垂直な面である。低反射層9は、端面103aで出力光Lの一部が反射されて光導波路体10内に戻るのを抑制する。低反射層9は、例えば、ARコーティングと称される誘電体多層膜である。なお、図1では、低反射層9の図示が省略されている。
以上のように構成された光半導体素子1では、第4電極8と第1電極5との間に順バイアスがかけられる。具体的には、図3の(a)に示されるように、第4電極8を接地電位として第1電極5に正電圧(例えば+1.5〜+2V)が印加される。これにより、第1領域101が利得領域として機能し、当該利得領域がレーザダイオードとして光を発振させようとする。その一方で、第4電極8と第2電極6との間に逆バイアスがかけられる。具体的には、図3の(b)に示されるように、第4電極8を接地電位として第2電極6に負電圧(例えば−5V)が印加される。これにより、第2領域102が損失領域として機能し、当該損失領域がレーザダイオードとしての光発振を止めようとする。したがって、第1領域101及び第2領域102は、SLDとして機能し、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させる。
このとき、第4電極8と第3電極7との間には、順バイアス及び逆バイアスが交互にかけられる。すなわち、第4電極8と第3電極7との間には、順バイアスである第1バイアスと、逆バイアスである第2バイアスとが交互にかけられる。具体的には、図3の(c)に示されるように、第4電極8を接地電位として第3電極7に正電圧(例えば、+1V)及び負電圧(例えば−5V)がサブナノ秒レベルの周期で交互に印加される。これにより、第3領域103が変調領域として機能し、当該変調領域が出力光Lを高速で変調する。具体的には、図3の(d)に示されるように、光導波方向Aに沿って第3領域103の端面103aから出射された出力光Lは、サブナノ秒レベルのパルス幅に変調される。なお、第4電極8と第1電極5との間、及び第4電極8と第2電極6との間の両方に順バイアスをかければ、第1領域101及び第2領域102の両方を利得領域として機能させて、レーザダイオードとして光を発振させることができる。
以上説明したように、光半導体素子1では、第4電極8と第1電極5との間に順バイアスをかけて第1領域101を利得領域として機能させ、第4電極8と第2電極6との間に逆バイアスをかけて第2領域102を損失領域として機能させることにより、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させることができる。更に、第4電極8と第3電極7との間に順バイアス及び逆バイアスを交互にかけて第3領域103を変調領域として機能させることにより、第3領域103側に出力された出力光Lを高速で変調することができる。特に、第3領域103側に出力された出力光Lは広いスペクトルを有するものの、第1領域101と第3領域103とが第2イオン注入領域18によって電気的に分離されており、且つ連続的な光導波路が形成されているため、スペクトルの全帯域において光学的なロスが生じるのを抑制しつつ、当該出力光Lを高速で変調することができる。よって、光半導体素子1によれば、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させることができ、且つ当該出力光Lを高速で変調することができる。
また、光半導体素子1では、第1イオン注入領域17及び第2イオン注入領域18のそれぞれが、第2クラッド層15の表面15aから第1クラッド層11に至っていている。これにより、第1領域101と第2領域102との電気的な分離、及び第1領域101と第3領域103との電気的な分離をより好適に実現することができる。
また、光半導体素子1では、第3領域103の端面103aが光導波方向Aに垂直な面である。これにより、当該端面103aから出射された出力光Lのビームパターンが良好となるため、より集光性に優れた出力光Lを得ることができる。
また、光半導体素子1では、第3領域103の端面103aに低反射層9が設けられている。これにより、出力光Lの出射面となる当該端面103aで出力光Lの一部が反射されることにより光学的なロスが生じるのを抑制することができる。
また、光半導体素子1では、光導波路体10が基板2上に設けられている。これにより、光半導体素子1のハンドリング性を容易化することができる。
また、光半導体素子1では、光導波路体10が基板2上においてリッジ構造として構成されている。これにより、光導波路体10の構成を単純化することができる。
また、光半導体素子1では、光導波方向Aにおける第3領域103の長さが、光導波方向Aにおける第1領域101及び第2領域102のそれぞれの長さよりも短い。これにより、例えば、光導波方向Aにおける第3領域103の長さが、光導波方向Aにおける第1領域101及び第2領域102のそれぞれの長さよりも長い場合に比べ、変調領域として機能する第3領域103において、内在する不純物及び結晶欠陥に由来する吸収損失が小さくなるため、変調動作時の消光比が大きくなる。なお、光導波方向Aにおける第3領域103の短尺化は、生産性及び量産性の面でもメリットがある。
また、光半導体素子1では、光導波路体10が基板2上にモノリシックに形成されており、第1イオン注入領域17及び第2イオン注入領域18によって光導波路体10が第1領域101、第2領域102及び第3領域103に電気的に分離されている。これにより、同一の層構造を有する第1領域101、第2領域102及び第3領域103を容易且つ確実に形成することができる。例えば、第1領域101と、第2領域102及び第3領域103とを別体で形成した場合に必要となる位置合わせ等も不要である。また、第1イオン注入領域17及び第2イオン注入領域18によって光導波路体10が第1領域101、第2領域102及び第3領域103に電気的に分離されていることは、屈折率の不連続点での導波光の帰還に起因する共振モードの誘発を防止する上で、重要である。
また、第3電極7、第4電極8、及び、第3電極7と第4電極8とに挟まれた誘電体(基板2、バッファ層3及び光導波路体10)がマイクロストリップ導波路を形成し、当該マイクロストリップ導波路の特性インピーダンスが第3電極7に印加される電圧を伝搬する信号線の特性インピーダンスと整合するように、第3電極7と第4電極8とに挟まれた誘電体の厚さが設定されてもよい。上述した実施形態のように誘電体の厚さとして基板2の厚さが支配的である場合には、基板2の厚さを調整することで、好適に上記整合を図ることができる。この場合、変調のための電圧信号が、波形の鈍りなく、第3電極7に印加されるので、高速な応答が期待される。本実施形態では、光導波路体10がリッジ構造として構成されているため、マイクロストリップ導波路が好適に形成される。マイクロストリップ導波路の特性インピーダンスは、以下の式で算出することがき、各パラメータの選択によって信号線と同じ特性インピーダンス(例えば、50Ω)にすることが可能である。以下の式において、Z0はマイクロストリップ導波路の特性インピーダンス、εrは誘電体の比誘電率、Hは誘電体の厚さ、Wは上部電極(第3電極7)の幅、Tは上部電極の厚さである。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られない。例えば、上述した実施形態では、1つの第4電極8が共通電極として第1電極5、第2電極6及び第3電極7と対向していたが、複数の第4電極8が第1電極5、第2電極6及び第3電極7とそれぞれ対向していてもよい。また、上述した実施形態では、光導波路体10がリッジ構造として構成されていたが、光導波路体10が埋め込み構造として構成されていてもよい。その場合にも、光を閉じ込めるための筒状の領域の中心線に沿った方向、換言すれば、当該筒状の領域によって囲まれた活性層13が延在する方向が光導波方向Aとなる。
参考として、他の形態について説明する。図4に示される光半導体素子1Aは、基板2と、第1光導波路体20と、第2光導波路体30と、を備えている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30は、X軸方向に沿って並んだ状態で、基板2上に設けられている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30のそれぞれの層構造は、上述した光半導体素子1の光導波路体10の層構造と同一である。第1光導波路体20及び第2光導波路体30のそれぞれの光導波方向Aは、X軸方向に平行である。
第1光導波路体20における基板2とは反対側の表面には、電極21が設けられている。第2光導波路体30における基板2とは反対側の表面には、電極31が設けられている。基板2の裏面(基板2において、第1光導波路体20及び第2光導波路体30が設けられた表面とは反対側の面)には、電極21及び電極31と対向する電極(図示省略)が設けられている。これにより、第1光導波路体20及び第2光導波路体30に別々にバイアスをかけることができる。
X軸方向における第1光導波路体20の一端面及び他端面には、低反射層22,23がそれぞれ設けられている。第1光導波路体20の一端面及び他端面は、第1光導波路体20の光導波方向Aに垂直な面である。X軸方向における第2光導波路体30の一端面及び他端面には、低反射層32,33がそれぞれ設けられている。第2光導波路体30の一端面及び他端面は、第2光導波路体30の光導波方向Aに垂直な面である。各低反射層22,23,32,33の構成は、上述した光半導体素子1の低反射層9と同一である。
互いに対向する低反射層22と低反射層33との間には、屈折率差低減層40が隙間なく配置されている。屈折率差低減層40は、活性層13と同等の屈折率を有する材料(少なくとも、空気よりも活性層13との屈折率差が小さい材料)からなる。
以上のように構成された光半導体素子1Aでは、第1光導波路体20に順バイアスがかけられる。これにより、第1光導波路体20が利得領域として機能し、当該利得領域がレーザダイオードとして光を発振させようとする。しかし、低反射層22,23によって光の共振が抑制される。これにより、第1光導波路体20及び低反射層22,23が、SLDとして機能し、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させる。当該出力光Lは、低反射層22、屈折率差低減層40及び低反射層33を介して第2光導波路体30に導光される。このとき、第2光導波路体30には、順バイアス及び逆バイアスが交互にかけられる。これにより、第2光導波路体30が変調領域として機能し、当該変調領域が出力光Lを高速で変調する。当該出力光Lは、第2光導波路体30から低反射層32を介して出射される。
また、図5に示される光半導体素子1Bは、基板2と、第1光導波路体20と、第2光導波路体30と、を備えている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30は、X軸方向に沿って並んだ状態で、基板2上に設けられている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30のそれぞれの層構造は、上述した光半導体素子1の光導波路体10の層構造と同一である。第1光導波路体20の光導波方向Aは、X軸方向に対して傾いている。第2光導波路体30の光導波方向Aは、X軸方向に平行である。
第1光導波路体20における基板2とは反対側の表面には、電極21が設けられている。第2光導波路体30における基板2とは反対側の表面には、電極31が設けられている。基板2の裏面(基板2において、第1光導波路体20及び第2光導波路体30が設けられた表面とは反対側の面)には、電極21及び電極31と対向する電極(図示省略)が設けられている。これにより、第1光導波路体20及び第2光導波路体30に別々にバイアスをかけることができる。
X軸方向における第1光導波路体20の一端面及び他端面は、X軸方向に垂直な面であり、第1光導波路体20の光導波方向Aに垂直な面ではなく、X軸方向(出力光Lの出射方向)から見た場合に互いにずれている。X軸方向における第2光導波路体30の一端面及び他端面は、第2光導波路体30の光導波方向Aに垂直な面である。X軸方向における第2光導波路体30の一端面には、低反射層32が設けられている。低反射層32の構成は、上述した光半導体素子1の低反射層9と同一である。
互いに対向する第1光導波路体20の一端面と第2光導波路体30の他端面との間には、屈折率差低減層40が隙間なく配置されている。屈折率差低減層40は、活性層13と同等の屈折率を有する材料(少なくとも、空気よりも活性層13との屈折率差が小さい材料)からなる。なお、光半導体素子1Bでは、一体として構成された光導波路体にイオン注入領域を設けることにより、当該光導波路体を、第1光導波路体20に対応する領域と第2光導波路体30に対応する領域とに電気的に分離してもよい。
以上のように構成された光半導体素子1Bでは、第1光導波路体20に順バイアスがかけられる。これにより、第1光導波路体20が利得領域として機能し、当該利得領域がレーザダイオードとして光を発振させようとする。しかし、X軸方向における第1光導波路体20の一端面及び他端面が、第1光導波路体20の光導波方向Aに垂直な面ではなく、X軸方向(出力光Lの出射方向)から見た場合に互いにずれているため、光の共振が抑制される。これにより、第1光導波路体20が、SLDとして機能し、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させる。当該出力光Lは、屈折率差低減層40を介して第2光導波路体30に導光される。このとき、第2光導波路体30には、順バイアス及び逆バイアスが交互にかけられる。これにより、第2光導波路体30が変調領域として機能し、当該変調領域が出力光Lを高速で変調する。当該出力光Lは、第2光導波路体30から低反射層32を介して出射される。
また、図6に示される光半導体素子1Cは、基板2と、第1光導波路体20と、第2光導波路体30と、を備えている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30は、X軸方向に沿って並んだ状態で、基板2上に設けられている。第1光導波路体20及び第2光導波路体30のそれぞれの層構造は、上述した光半導体素子1の光導波路体10の層構造と同一である。第1光導波路体20の光導波方向Aは、X軸方向に対して変化している。第2光導波路体30の光導波方向Aは、X軸方向に平行である。
第1光導波路体20における基板2とは反対側の表面には、電極21が設けられている。第2光導波路体30における基板2とは反対側の表面には、電極31が設けられている。基板2の裏面(基板2において、第1光導波路体20及び第2光導波路体30が設けられた表面とは反対側の面)には、電極21及び電極31と対向する電極(図示省略)が設けられている。これにより、第1光導波路体20及び第2光導波路体30に別々にバイアスをかけることができる。
X軸方向における第1光導波路体20の一端面は、当該一端面の近傍部分の光導波方向Aに垂直な面である。X軸方向における第1光導波路体20の他端面は、当該他端面の近傍部分の光導波方向Aに垂直な面ではない。X軸方向における第1光導波路体20の一端面及び他端面は、X軸方向(出力光Lの出射方向)から見た場合に互いにずれている。X軸方向における第2光導波路体30の一端面及び他端面は、第2光導波路体30の光導波方向Aに垂直な面である。X軸方向における第2光導波路体30の一端面には、低反射層32が設けられている。低反射層32の構成は、上述した光半導体素子1の低反射層9と同一である。
互いに対向する第1光導波路体20の一端面と第2光導波路体30の他端面との間には、屈折率差低減層40が隙間なく配置されている。屈折率差低減層40は、活性層13と同等の屈折率を有する材料(少なくとも、空気よりも活性層13との屈折率差が小さい材料)からなる。なお、光半導体素子1Cでは、一体として構成された光導波路体にイオン注入領域を設けることにより、当該光導波路体を、第1光導波路体20に対応する領域と第2光導波路体30に対応する領域とに電気的に分離してもよい。
以上のように構成された光半導体素子1Cでは、第1光導波路体20に順バイアスがかけられる。これにより、第1光導波路体20が利得領域として機能し、当該利得領域がレーザダイオードとして光を発振させようとする。しかし、X軸方向における第1光導波路体20の他端面が、当該他端面の近傍部分の光導波方向Aに垂直な面ではなく、X軸方向における第1光導波路体20の一端面及び他端面がX軸方向(出力光Lの出射方向)から見た場合に互いにずれているため、光の共振が抑制される。これにより、第1光導波路体20が、SLDとして機能し、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させる。当該出力光Lは、屈折率差低減層40を介して第2光導波路体30に導光される。このとき、第2光導波路体30には、順バイアス及び逆バイアスが交互にかけられる。これにより、第2光導波路体30が変調領域として機能し、当該変調領域が出力光Lを高速で変調する。当該出力光Lは、第2光導波路体30から低反射層32を介して出射される。
上記実施形態の光半導体素子1において、第1イオン注入領域17の代わりに、不純物ドーピングによって深い準位が形成された不純物拡散領域によって第1領域101と第2領域102とが分離されてもよい。不純物拡散領域は、例えば、熱拡散又はイオン注入により、鉄、酸素、クロム等が光導波路体10にドープされることによって形成される。或いは、上記実施形態の光半導体素子1において、第1イオン注入領域17の代わりに、第2クラッド層15とは伝導型が異なる半導体領域によって第1領域101と第2領域102とが分離されてもよい。例えば、上記実施形態では第2クラッド層15がp型の半導体であるので、n型の半導体領域によって第1領域101と第2領域102とが分離されてもよい。すなわち、第1領域101と第2領域102とを分離する第1分離領域は、イオン注入領域、不純物拡散領域、及び、第2クラッド層15とは伝導型が異なる半導体領域のいずれであってもよい。
同様に、上記実施形態の光半導体素子1において、第2イオン注入領域18の代わりに、不純物拡散領域によって第1領域101と第3領域103とが分離されてもよい。すなわち、第1領域101と第3領域103とを分離する第2分離領域は、イオン注入領域及び不純物拡散領域のいずれであってもよい。第1分離領域及び第2分離領域は、互いに異なる種類の領域によって構成されてもよい。例えば、第1分離領域及び第2分離領域の一方がイオン注入領域によって構成され、他方が不純物拡散領域によって構成されてもよい。第1分離領域及び第2分離領域の少なくとも一方がイオン注入領域以外の領域によって構成されている場合でも、上記実施形態の光半導体素子1と同様に、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させることができ、且つ当該出力光Lを高速で変調することができる。更に、第1領域101と第2領域102との電気的な分離、及び第1領域101と第3領域103との電気的な分離をより好適に実現することができる。
上記実施形態の光半導体素子1は、次の第1変形例のように構成されてもよい。第1変形例では、光半導体素子1は、窒化物半導体によって構成されている。基板2は、例えばGaN(0001)基板からなる。バッファ層3は、例えばSiドープGaNからなる。第1クラッド層11は、例えばSiドープAl0.077Ga0.923Nからなる。第1ガイド層12は、例えばノンドープGaNからなる。活性層13は、例えばInGaN二重量子井戸構造を有する。より詳細には、活性層13は、例えばIn0.043Ga0.957N井戸層とGaN障壁層とを有している。第2ガイド層14は、例えばノンドープGaNからなる。第2クラッド層15は、例えばMgドープAl0.077Ga0.923Nからなる。コンタクト層16は、例えばMgドープGaNからなる。第2ガイド層14と第2クラッド層15との間には、例えばMgドープAl0.209Ga0.791Nからなるキャリアブロック層が配置されていてもよい。
上記実施形態の光半導体素子1が近赤外域の出力光Lを出力する一方、第1変形例の光半導体素子1は、紫外域及び/又は可視域の出力光Lを出力する。第1変形例の光半導体素子1では、第4電極8と第3電極7との間には、共に逆バイアスである第1バイアス及び第2バイアスが交互にかけられる。具体的には、第4電極8を接地電位として第3電極7に互いに電圧値が異なる2つの負電圧がサブナノ秒レベルの周期で交互に印加される。これにより、第3領域103が変調領域として機能し、当該変調領域が出力光Lを高速で変調する。以下、この点について図7及び図8を参照しつつ更に説明する。
第1変形例の光半導体素子1では、光導波路体10を構成する各層は、GaN(0001)基板からなる基板2のGa面(+c面)上に、結晶成長により形成されている。すなわち、光導波路体10を構成する各層が形成される結晶面は、基板2のGa面である。Ga面は極性面であるため、Ga面上には自発分極と、歪みによるピエゾ分極とが発生する。
InGaNからなる活性層13の格子定数は、GaNの格子定数よりも大きい。このため、活性層13は圧縮歪みを受ける。その結果、図7に示されるように、第1変形例では、+c方向側においてエネルギーバンドが下がる。第4電極8と第3電極7との間に順バイアスがかけられている場合、キャリアの注入により分極がスクリーニング(抑制)され、エネルギーバンドはフラットになる。このフラットになったエネルギーバンドのギャップが発光エネルギーに相当する。図8に示されるように、第4電極8と第3電極7との間にかけられる逆バイアスが小さい(バイアスの絶対値が小さい)若しくはゼロである区間R1においては、分極により見かけのバンドギャップが小さくなり、第3領域103は吸収領域(損失領域)として機能する。
第4電極8と第3電極7との間にかけられる逆バイアスが区間R1よりも大きい区間R2においては、エネルギーバンドがフラットになり、見かけのバンドギャップが大きくなる。これにより、第3領域103は透過領域(利得領域)として機能する。第4電極8と第3電極7との間にかけられる逆バイアスが区間R2よりも大きい区間R3においては、+c方向側においてエネルギーバンドが上がり、見かけのバンドギャップが小さくなる。これにより、第3領域103は吸収領域として機能する。
第1変形例では、第4電極8と第3電極7との間には、第3領域103が透過領域として機能する第1バイアスと、第3領域103が吸収領域として機能する第2バイアスとが交互にかけられる。これにより、第3領域103を変調領域として機能させることができる。第1バイアスは、区間R2に含まれる逆バイアスである。第2バイアスは、区間R1に含まれる逆バイアスであってもよいし、区間R3に含まれる逆バイアスであってもよい。このように、第1変形例においても、上記実施形態と同様に、第1バイアスの大きさと第2バイアスの大きさとは互いに異なる。なお、2つのバイアスの大きさが互いに異なるとは、絶対値の大きさではなく、正負を含めた大きさが異なるとの意味である。第1変形例の場合、第2領域102に印加される逆バイアスについても、区間R1又は区間R3に含まれる逆バイアスである。
このような第1変形例によっても、上記実施形態の光半導体素子1と同様に、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させることができ、且つ当該出力光Lを高速で変調することができる。
上記実施形態の光半導体素子1は、次の第2変形例のように構成されてもよい。第2変形例の光半導体素子1では、光導波路体10を構成する各層は、GaN(0001)基板からなる基板2のN面(−c面)上に形成される。その他の点は第1変形例と同様である。
図9に示されるように、第2変形例では、−c方向側においてエネルギーバンドが上がる(換言すれば、+c方向側においてエネルギーバンドが下がる)。このため、図10に示されるように、第4電極8と第3電極7との間に逆バイアスがかけられる区間においては、第3領域103は吸収領域として機能する。したがって、上記実施形態の場合と同様に、第4電極8と第3電極7との間に順バイアス及び逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域103を変調領域として機能させることができる。よって、第2変形例によっても、上記実施形態の光半導体素子1と同様に、集光性に優れ且つ広いスペクトルを有する出力光Lを発生させることができ、且つ当該出力光Lを高速で変調することができる。
他の変形として、第1変形例において、光導波路体10を構成する各層は、基板2の非極性面又は半極性面上に形成されてもよい。非極性面としては、例えば、GaN(0001)基板からなる基板2の(1−100)面が挙げられる。この場合、分極の影響を受けないため、上記実施形態の場合と同様に、第4電極8と第3電極7との間に順バイアス及び逆バイアスを交互にかけることにより、第3領域103を変調領域として機能させることができる。
1…光半導体素子、2…基板、5…第1電極、6…第2電極、7…第3電極、8…第4電極、9…低反射層、10…光導波路体、11…第1クラッド層、13…活性層、15…第2クラッド層、15a…表面、17…第1イオン注入領域(第1分離領域)、18…第2イオン注入領域(第2分離領域)、101…第1領域、102…第2領域、103…第3領域、103a…端面、A…光導波方向。
Claims (14)
- 活性層、並びに、前記活性層を挟む第1クラッド層及び第2クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体と、
前記第2クラッド層上に設けられた第1電極と、
前記光導波路体の光導波方向における前記第1電極の一方の側において前記第2クラッド層上に設けられた第2電極と、
前記光導波路体の前記光導波方向における前記第1電極の他方の側において前記第2クラッド層上に設けられた第3電極と、
前記光導波路体を挟んで、前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極と対向する少なくとも1つの第4電極と、を備え、
前記光導波路体には、
前記第1電極下の第1領域と前記第2電極下の第2領域とを電気的に分離する第1分離領域と、
前記第1電極下の前記第1領域と前記第3電極下の第3領域とを電気的に分離する第2分離領域と、が設けられている、光半導体素子。 - 前記第1分離領域及び前記第2分離領域のそれぞれは、イオン注入領域、不純物拡散領域、又は前記第2クラッド層とは伝導型が異なる半導体領域によって構成されている、請求項1に記載の光半導体素子。
- 前記第1分離領域及び前記第2分離領域のそれぞれは、前記第2クラッド層の表面から前記第1クラッド層に至っている、請求項1又は2に記載の光半導体素子。
- 前記第1領域は、前記第1電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に順バイアスがかけられることにより、利得領域として機能し、
前記第2領域は、前記第2電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に逆バイアスがかけられることにより、損失領域として機能し、
前記第3領域は、前記第3電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスが交互にかけられることにより、変調領域として機能する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光半導体素子。 - 前記第1バイアスは順バイアスであり、前記第2バイアスは逆バイアスである、請求項4に記載の光半導体素子。
- 前記第1バイアス及び前記第2バイアスは、逆バイアスである、請求項4に記載の光半導体素子。
- 前記第3領域における前記第1領域とは反対側の端面は、前記光導波方向に垂直な面である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光半導体素子。
- 前記第3領域における前記第1領域とは反対側の端面には、低反射層が設けられている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光半導体素子。
- 前記光導波路体が設けられた基板を更に備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光半導体素子。
- 前記光導波路体は、前記基板上においてリッジ構造として構成されている、請求項9に記載の光半導体素子。
- 前記光導波方向における前記第3領域の長さは、前記光導波方向における前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの長さよりも短い、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光半導体素子。
- 光半導体素子の駆動方法であって、
前記光半導体素子は、
活性層、並びに、前記活性層を挟む第1クラッド層及び第2クラッド層を含むダブルヘテロ構造として構成された光導波路体と、
前記第2クラッド層上に設けられた第1電極と、
前記光導波路体の光導波方向における前記第1電極の一方の側において前記第2クラッド層上に設けられた第2電極と、
前記光導波路体の前記光導波方向における前記第1電極の他方の側において前記第2クラッド層上に設けられた第3電極と、
前記光導波路体を挟んで、前記第1電極、前記第2電極及び前記第3電極と対向する少なくとも1つの第4電極と、を備え、
前記光導波路体には、
前記第1電極下の第1領域と前記第2電極下の第2領域とを電気的に分離する第1分離領域と、
前記第1電極下の前記第1領域と前記第3電極下の第3領域とを電気的に分離する第2分離領域と、が設けられており、
前記光半導体素子の駆動方法は、
前記第1電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に順バイアスをかけることにより、前記第1領域を利得領域として機能させ、且つ、前記第2電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に逆バイアスをかけることにより、前記第2領域を損失領域として機能させ、且つ、前記第3電極と前記少なくとも1つの第4電極との間に互いに大きさが異なる第1バイアス及び第2バイアスをかけることにより、前記第3領域を変調領域として機能させる工程を含む、光半導体素子の駆動方法。 - 前記第1バイアスは順バイアスであり、前記第2バイアスは逆バイアスである、請求項12に記載の光半導体素子の駆動方法。
- 前記第1バイアス及び前記第2バイアスは、逆バイアスである、請求項12に記載の光半導体素子の駆動方法。
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JP2021082730A (ja) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
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US20220165917A1 (en) * | 2019-03-22 | 2022-05-26 | Panasonic Corporation | Semiconductor light-emitting device |
Family Cites Families (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3996492A (en) * | 1975-05-28 | 1976-12-07 | International Business Machines Corporation | Two-dimensional integrated injection laser array |
JPS6079786A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-07 | Nec Corp | 双安定レ−ザ |
JP2539368B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1996-10-02 | 株式会社日立製作所 | 半導体レ−ザ装置 |
JPS63124486A (ja) * | 1986-11-13 | 1988-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
DE69011921T2 (de) * | 1989-04-04 | 1995-03-02 | Canon Kk | Halbleiterlaser mit veränderbarer Emissionswellenlänge und selektives Wellenlängenfitter und Verfahren zum Betrieb derselben. |
EP0404551A3 (en) * | 1989-06-20 | 1992-08-26 | Optical Measurement Technology Development Co. Ltd. | Optical semiconductor device |
US5088097A (en) * | 1990-04-04 | 1992-02-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element capable of changing emission wavelength, and method of driving the same |
US5334854A (en) * | 1990-07-11 | 1994-08-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device with wavelength selectivity and method for amplifying or emitting the light using the same |
JPH04259262A (ja) | 1991-02-13 | 1992-09-14 | Shimadzu Corp | 端面発光ダイオード |
JP3198338B2 (ja) * | 1991-05-27 | 2001-08-13 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
JPH05121725A (ja) | 1991-10-25 | 1993-05-18 | Fujikura Ltd | 光半導体素子およびその製造方法 |
DE69315872T2 (de) * | 1992-03-23 | 1998-05-20 | Canon Kk | Optische Vorrichtung und Methode unter Benutzung dieser Vorrichtung, welche die Änderung einer über die beiden Anschlussenden eines verstärkenden Bereichs abfallenden Spannung ausnutzt |
JPH07326820A (ja) * | 1994-05-30 | 1995-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 波長可変半導体レーザ装置 |
JPH09311220A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-12-02 | Canon Inc | 異なる偏光依存性を持つ領域が交互に配置された回折格子、及びそれを用いた光半導体デバイス |
US6198853B1 (en) * | 1997-10-31 | 2001-03-06 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor optical functional element |
US6653662B2 (en) * | 2000-11-01 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device, method for fabricating the same, and method for driving the same |
US6714575B2 (en) * | 2001-03-05 | 2004-03-30 | Photodigm, Inc. | Optical modulator system |
US6415083B1 (en) * | 2001-03-13 | 2002-07-02 | Lockheed Martin Corporation | Traveling wave electro-optic modulator based on an organic electro-optic crystal |
US6862136B2 (en) * | 2002-01-31 | 2005-03-01 | Cyoptics Ltd. | Hybrid optical transmitter with electroabsorption modulator and semiconductor optical amplifier |
JP4158383B2 (ja) * | 2002-02-01 | 2008-10-01 | 住友電気工業株式会社 | 半導体光集積素子 |
JP2003264334A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子及び半導体レーザモジュール |
US6810058B2 (en) * | 2002-04-23 | 2004-10-26 | Adc Telecommunications, Inc. | Semiconductor laser with gain waveguide layer providing transversal and longitudinal mode stability |
US6771682B2 (en) * | 2002-08-12 | 2004-08-03 | Infinera Corporation | Electrical isolation of optical components in photonic integrated circuits (PICs) |
JP2004158562A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子、半導体レーザ素子、半導体光変調素子、及び半導体光集積素子 |
KR100575964B1 (ko) * | 2003-12-16 | 2006-05-02 | 삼성전자주식회사 | 광검출기가 모놀리식 집적된 전계 흡수형 광변조 모듈 |
JPWO2006114999A1 (ja) * | 2005-04-18 | 2008-12-18 | 国立大学法人京都大学 | 化合物半導体装置及び化合物半導体製造方法 |
TWI262639B (en) * | 2005-06-16 | 2006-09-21 | Ind Tech Res Inst | Semiconductor laser device |
JP4789608B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2011-10-12 | Okiセミコンダクタ株式会社 | 半導体光通信素子 |
US7914700B2 (en) * | 2006-03-31 | 2011-03-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Liquid crystal compositions and polymer networks derived therefrom |
KR100958338B1 (ko) * | 2007-12-18 | 2010-05-17 | 한국전자통신연구원 | 광 증폭기가 집적된 슈퍼루미네슨트 다이오드 및 이를이용한 외부 공진 레이저 |
JP5093063B2 (ja) * | 2008-11-11 | 2012-12-05 | 住友電気工業株式会社 | 集積化半導体光素子及び半導体光装置 |
JP5447794B2 (ja) * | 2009-05-08 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置 |
CN104662677B (zh) * | 2012-09-28 | 2018-09-04 | 佳能株式会社 | 光源和包括光源的光学相干层析成像装置 |
JP6040790B2 (ja) * | 2013-02-01 | 2016-12-07 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター |
JP6103202B2 (ja) * | 2013-02-27 | 2017-03-29 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター |
US9306372B2 (en) * | 2013-03-14 | 2016-04-05 | Emcore Corporation | Method of fabricating and operating an optical modulator |
WO2015163057A1 (ja) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | ソニー株式会社 | 半導体光デバイス及び表示装置 |
JP2018182306A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光半導体素子、及び光半導体素子の駆動方法 |
JPWO2019111804A1 (ja) * | 2017-12-05 | 2020-11-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光半導体素子の駆動方法、及び光半導体素子 |
JP2019102686A (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | スーパールミネッセントダイオード |
-
2018
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021082730A (ja) * | 2019-11-20 | 2021-05-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
JP7348039B2 (ja) | 2019-11-20 | 2023-09-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
JP2021089966A (ja) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
JP7314037B2 (ja) | 2019-12-04 | 2023-07-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体発光素子 |
Also Published As
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