JP3333747B2 - 光量子リングレーザダイオードおよび目標角度測定装置 - Google Patents
光量子リングレーザダイオードおよび目標角度測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、とくに、超低しきい値電流で動作する３次元ビスパ
リング・ギャラリー（ＷＧ）光量子リング（ＰＱＲ）・
レーザ・ダイオードおよび目標角度測定装置に関する。
し、とくに、超低しきい値電流で動作する３次元ビスパ
リング・ギャラリー（ＷＧ）光量子リング（ＰＱＲ）・
レーザ・ダイオードおよび目標角度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、表面放射形レーザは垂直空洞表
面放射形レーザ(Vertical Cavity Surface Emiting Las
er: ＶＣＳＥＬ) と同心円状表面放射形レーザ(Circula
r Grating Surface Emiting Laser:ＣＣＧＳＥＬ) とに
大別される。ＶＣＳＥＬは、例えば、ｎ型ＧａＡｓの半
導体基板とその上に積層されるＶＣＳＥＬダイオードと
から構成される。このＶＣＳＥＬダイオードは、側方向
に延びている複数の水平層が縦方向に一層ずつ積層され
て形成され、これらの複数の水平層はｎ型多層分布ブラ
グ反射器(Distributed Bragg Reflector; ＤＢＲ) ミラ
ー積層とｐ型多層ＤＢＲ積層体ミラー積層との間に介挿
される活性空洞領域を有する。
面放射形レーザ(Vertical Cavity Surface Emiting Las
er: ＶＣＳＥＬ) と同心円状表面放射形レーザ(Circula
r Grating Surface Emiting Laser:ＣＣＧＳＥＬ) とに
大別される。ＶＣＳＥＬは、例えば、ｎ型ＧａＡｓの半
導体基板とその上に積層されるＶＣＳＥＬダイオードと
から構成される。このＶＣＳＥＬダイオードは、側方向
に延びている複数の水平層が縦方向に一層ずつ積層され
て形成され、これらの複数の水平層はｎ型多層分布ブラ
グ反射器(Distributed Bragg Reflector; ＤＢＲ) ミラ
ー積層とｐ型多層ＤＢＲ積層体ミラー積層との間に介挿
される活性空洞領域を有する。
【０００３】この活性空洞領域は、側方向に延びている
量子井戸に沿ってダイポールを形成する複数の正孔−電
子の対を有する。正孔と電子はいわゆる自発放出過程を
通じて再結合され光子を放出する。そのような電子は全
方向に放出される。ＤＢＲ積層体ミラー積層間の多数回
の反復的な反射によって、自発放射軸方向放射が励起さ
れて増幅され、増幅された軸方向のレイジングモード
（すなわち、ＶＣＳＥＬモード）を形成することにな
る。
量子井戸に沿ってダイポールを形成する複数の正孔−電
子の対を有する。正孔と電子はいわゆる自発放出過程を
通じて再結合され光子を放出する。そのような電子は全
方向に放出される。ＤＢＲ積層体ミラー積層間の多数回
の反復的な反射によって、自発放射軸方向放射が励起さ
れて増幅され、増幅された軸方向のレイジングモード
（すなわち、ＶＣＳＥＬモード）を形成することにな
る。
【０００４】しかしながら、ＶＣＳＥＬは、レイジング
しきい値に到達するために多量の電流を注入させる必要
があるという欠点を有する。多量の電流によるＶＣＳＥ
Ｌの高い平均熱の密度は、高密度アレイ、光相互接続お
よび信号処理のような応用分野に用いることに困難さが
ある。さらに、ＶＣＳＥＬモードにおいて、波長λVC
SEL が温度の増加と共に線形に増加するため、ＶＣＳＥ
Ｌの活性空洞領域の温度の変動が無視できるように小さ
い範囲に維持しなければならない。
しきい値に到達するために多量の電流を注入させる必要
があるという欠点を有する。多量の電流によるＶＣＳＥ
Ｌの高い平均熱の密度は、高密度アレイ、光相互接続お
よび信号処理のような応用分野に用いることに困難さが
ある。さらに、ＶＣＳＥＬモードにおいて、波長λVC
SEL が温度の増加と共に線形に増加するため、ＶＣＳＥ
Ｌの活性空洞領域の温度の変動が無視できるように小さ
い範囲に維持しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、マイクロアンペア範囲に近い超低しきい値電流
で動作する光量子リングレーザダイオードを提供するこ
とにある。
目的は、マイクロアンペア範囲に近い超低しきい値電流
で動作する光量子リングレーザダイオードを提供するこ
とにある。
【０００６】本発明の他の目的は、光量子リングレーザ
ダイオードから放射される目標放射線の角度を測定する
目標角度測定装置を提供することにある。
ダイオードから放射される目標放射線の角度を測定する
目標角度測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、レーザダイオードであって、ｎ
型多層分布ブラグ反射器（ＤＢＲ）積層体とｐ型多層Ｄ
ＢＲ積層体との間に介挿されて、その周辺に沿って積層
軸に対して傾斜したビュー角度(slanted viewangle)の
関数として予め定められた同調範囲(tuning range)で種
々の波長で３次元放射線を放射する活性領域と、前記活
性領域を取囲んでおり、前記放射線が平面内環状レイリ
ー拘束(in-plane annular Rayleigh confinement) によ
って拘束されるように前記放射線を透過させるカバー領
域と、通常の垂直空洞表面放射形レーザ（ＶＣＳＥＬ）
の場合の完全接続リング形状の上部電極とは異なり、前
記活性領域からの３次元放射線が可視で検出可能である
ようにするストリップ状または分割セグメント状の上部
電極とを含むことを特徴とする光量子リング・レーザ・
ダイオードが提供される。
めに、本発明によれば、レーザダイオードであって、ｎ
型多層分布ブラグ反射器（ＤＢＲ）積層体とｐ型多層Ｄ
ＢＲ積層体との間に介挿されて、その周辺に沿って積層
軸に対して傾斜したビュー角度(slanted viewangle)の
関数として予め定められた同調範囲(tuning range)で種
々の波長で３次元放射線を放射する活性領域と、前記活
性領域を取囲んでおり、前記放射線が平面内環状レイリ
ー拘束(in-plane annular Rayleigh confinement) によ
って拘束されるように前記放射線を透過させるカバー領
域と、通常の垂直空洞表面放射形レーザ（ＶＣＳＥＬ）
の場合の完全接続リング形状の上部電極とは異なり、前
記活性領域からの３次元放射線が可視で検出可能である
ようにするストリップ状または分割セグメント状の上部
電極とを含むことを特徴とする光量子リング・レーザ・
ダイオードが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながらより詳細に説明する。図１
および図２には、円筒状の垂直空洞表面放射形レーザ
（ＶＣＳＥＬ）を用いる３次元ビスパリング・ギャラリ
ー(Whispering Gallery;ＷＧ) 光量子リング(Photonic
Quantum Ring; ＰＱＲ) レーザダイオードの断面図およ
びその部分的詳細断面図が示されている。ここで、図１
および図２には単一の３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイオー
ドを用いたが、複数の３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイオー
ドが基板上にアレイを形成するように集積可能であるこ
とに注目されたい。
について図面を参照しながらより詳細に説明する。図１
および図２には、円筒状の垂直空洞表面放射形レーザ
（ＶＣＳＥＬ）を用いる３次元ビスパリング・ギャラリ
ー(Whispering Gallery;ＷＧ) 光量子リング(Photonic
Quantum Ring; ＰＱＲ) レーザダイオードの断面図およ
びその部分的詳細断面図が示されている。ここで、図１
および図２には単一の３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイオー
ドを用いたが、複数の３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイオー
ドが基板上にアレイを形成するように集積可能であるこ
とに注目されたい。
【０００９】３Ｄ ＷＧ ＰＱＲレーザは、ｎ型分布ブ
ラグ反射器(Distributed Bragg Reflector; ＤＢＲ) 16
とｐ型分布ブラグ反射器との間に介挿される、複数 (例
えば、4 個) の量子井戸を有する活性領域18を、基板12
の上にエピタキシャル成長する段階と、ドライ・エッチ
ングを用いて円筒状メサを形成する段階と、ポリイミド
平坦化を用いて円筒状メサを取囲む段階と、円筒状メサ
の上部にストリップ状または複数分割されたｐ型電極26
を接続し、基板12の下部に１つのｎ型電極10を接続する
段階とによって形成される。
ラグ反射器(Distributed Bragg Reflector; ＤＢＲ) 16
とｐ型分布ブラグ反射器との間に介挿される、複数 (例
えば、4 個) の量子井戸を有する活性領域18を、基板12
の上にエピタキシャル成長する段階と、ドライ・エッチ
ングを用いて円筒状メサを形成する段階と、ポリイミド
平坦化を用いて円筒状メサを取囲む段階と、円筒状メサ
の上部にストリップ状または複数分割されたｐ型電極26
を接続し、基板12の下部に１つのｎ型電極10を接続する
段階とによって形成される。
【００１０】詳述すると、基板12は、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、シリコン(Si)等のような物質よりなり、典型的にｎ
＋にドープされ、それに続いて形成される複数の層が容
易にエピタキシャル成長されるようにする。
Ｐ、シリコン(Si)等のような物質よりなり、典型的にｎ
＋にドープされ、それに続いて形成される複数の層が容
易にエピタキシャル成長されるようにする。
【００１１】一般に、ＭＩＢＥ、ＭＯＣＶＤ等のような
エピタキシャル付着法を用いて所定数の複数の層が形成
される。このような方法を用いてヒ化アルミニウム、ヒ
化ガリウムおよびヒ化アルミニウムガリウム等のような
物質層がエピタキシャル付着される。このエピタキシャ
ル付着は複数の層を形成するのに幅広く用いられる。
エピタキシャル付着法を用いて所定数の複数の層が形成
される。このような方法を用いてヒ化アルミニウム、ヒ
化ガリウムおよびヒ化アルミニウムガリウム等のような
物質層がエピタキシャル付着される。このエピタキシャ
ル付着は複数の層を形成するのに幅広く用いられる。
【００１２】ｎ＋ＧａＡｓ基板12上に0.３μｍの厚さの
ｎ＋ＧａＡｓバッファ層14が付着され、２つの異なる屈
折率を有する複数の層を交互に積層されてｎ型ＤＢＲ16
が形成される。すなわち、低い屈折率のＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓの41の層の16-Lと、高い屈折率のＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓの40の層の16-Hは交互に付着されて図２に示されるｎ
型ＤＢＲ層16を形成し、ここでｘおよびｙは０と１との
間の値であり、０．９乃至０．３が好ましい。Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓは比較的低い屈折率であることが好ましく、
Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓは比較的高い屈折率であることが好
ましく、したがって屈折率の低い層16-Lが活性領域に隣
接されることが好ましい。ｎ型ＤＢＲ16の各層はλn ／
４の厚さを有する。ここで、λn ＝λ／ｎeff はＶＣＳ
ＥＬモードで放射されたレーザ光の各層内での波長であ
って、λはレーザ光の自由空間内の波長であり、ｎeff
は各層の構成物質であるＡｌx Ｇａ1-x ＡｓまたはＡｌ
yＧａ1-y Ａｓに対する屈折指数である。
ｎ＋ＧａＡｓバッファ層14が付着され、２つの異なる屈
折率を有する複数の層を交互に積層されてｎ型ＤＢＲ16
が形成される。すなわち、低い屈折率のＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓの41の層の16-Lと、高い屈折率のＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓの40の層の16-Hは交互に付着されて図２に示されるｎ
型ＤＢＲ層16を形成し、ここでｘおよびｙは０と１との
間の値であり、０．９乃至０．３が好ましい。Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓは比較的低い屈折率であることが好ましく、
Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓは比較的高い屈折率であることが好
ましく、したがって屈折率の低い層16-Lが活性領域に隣
接されることが好ましい。ｎ型ＤＢＲ16の各層はλn ／
４の厚さを有する。ここで、λn ＝λ／ｎeff はＶＣＳ
ＥＬモードで放射されたレーザ光の各層内での波長であ
って、λはレーザ光の自由空間内の波長であり、ｎeff
は各層の構成物質であるＡｌx Ｇａ1-x ＡｓまたはＡｌ
yＧａ1-y Ａｓに対する屈折指数である。
【００１３】ｎ型ＤＢＲ16の上には、活性領域18が下部
ＡｌＧａＡｓスペーサ層17と上部ＡｌＧａＡｓスペーサ
層19の間に介挿され形成される。ここで、下部および上
部ＡｌＧａＡｓスペーサ層17，19は各々８５０オングス
トロームの厚さを有する。活性領域18は、図２に示した
ように、小さいバンドギャップエネルギを有するＡｌz
Ｇａ1-z Ａｓ層18-Lと、大きいバンドギャップエネルギ
を有するＡｌx Ｇａ1- x Ａｓ層18-Hとよりなる４つの量
子井戸が形成される構造である。ここで、ｚおよびｘは
各々０．１１および０．３である。Ａｌz Ｇａ1-z 層18
-LおよびＡｌzＧａ1-z Ａｓ層18-Hは各々８０オングス
トロームが適当である。２つのＡｌＧａＡｓスペーサ層
17，19と活性領域18との全体厚さはＶＣＳＥＬモードレ
ーザ光の１つの波長λに対応される値であって、上記全
体の厚さは各層の構成物質に対する各屈折率ｎを考慮し
て決定すべきである。上部ＡｌＧａＡｓスペーサ層19の
上には、２つの異なる屈折率を有する物質が交互に幾重
に重なって高い屈折率を有するｐ型ＤＢＲ20が形成され
る。すなわち、30層のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層でできた低
屈折率層20-Lおよび30層のＡｌy Ｇａ1-y Ａｓでできた
高屈折率20-Hが、図２に示すように、交互に付着されて
ｐ型ＤＢＲ20が形成される。ここで、ｘおよびｙは各々
０．３および０．９が適当である。ｐ型ＤＢＲ20の各層
はλn ／４の厚さを有することが好ましい。ｐ型ＤＢＲ
20の上端にはｐ＋ＧａＡｓキャップ層22が蒸着される。
ＡｌＧａＡｓスペーサ層17と上部ＡｌＧａＡｓスペーサ
層19の間に介挿され形成される。ここで、下部および上
部ＡｌＧａＡｓスペーサ層17，19は各々８５０オングス
トロームの厚さを有する。活性領域18は、図２に示した
ように、小さいバンドギャップエネルギを有するＡｌz
Ｇａ1-z Ａｓ層18-Lと、大きいバンドギャップエネルギ
を有するＡｌx Ｇａ1- x Ａｓ層18-Hとよりなる４つの量
子井戸が形成される構造である。ここで、ｚおよびｘは
各々０．１１および０．３である。Ａｌz Ｇａ1-z 層18
-LおよびＡｌzＧａ1-z Ａｓ層18-Hは各々８０オングス
トロームが適当である。２つのＡｌＧａＡｓスペーサ層
17，19と活性領域18との全体厚さはＶＣＳＥＬモードレ
ーザ光の１つの波長λに対応される値であって、上記全
体の厚さは各層の構成物質に対する各屈折率ｎを考慮し
て決定すべきである。上部ＡｌＧａＡｓスペーサ層19の
上には、２つの異なる屈折率を有する物質が交互に幾重
に重なって高い屈折率を有するｐ型ＤＢＲ20が形成され
る。すなわち、30層のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層でできた低
屈折率層20-Lおよび30層のＡｌy Ｇａ1-y Ａｓでできた
高屈折率20-Hが、図２に示すように、交互に付着されて
ｐ型ＤＢＲ20が形成される。ここで、ｘおよびｙは各々
０．３および０．９が適当である。ｐ型ＤＢＲ20の各層
はλn ／４の厚さを有することが好ましい。ｐ型ＤＢＲ
20の上端にはｐ＋ＧａＡｓキャップ層22が蒸着される。
【００１４】上記のような構造のエピタキシャルを成長
させた後、活性領域18と２つのＡｌＧａＡｓスペーサ層
17，19との側面が化学的補助イオンビームエッチング(c
hemically assisted ion beam etching:ＣＡＩＢＥ) の
ような乾式エッチング法を使用してエッチングされ円筒
状メサが形成される。ＣＡＩＢＥによってエッチングさ
れた表面は、反応性イオンエッチングのような他のエッ
チング法によってエッチングされた表面より均一であ
る。円筒状メサの直径は数分の１μｍから数μｍの範囲
内で変化され得る。
させた後、活性領域18と２つのＡｌＧａＡｓスペーサ層
17，19との側面が化学的補助イオンビームエッチング(c
hemically assisted ion beam etching:ＣＡＩＢＥ) の
ような乾式エッチング法を使用してエッチングされ円筒
状メサが形成される。ＣＡＩＢＥによってエッチングさ
れた表面は、反応性イオンエッチングのような他のエッ
チング法によってエッチングされた表面より均一であ
る。円筒状メサの直径は数分の１μｍから数μｍの範囲
内で変化され得る。
【００１５】その後、エッチングされた円筒状メサはポ
リイミド平坦化(polyimide planarization) 技法によっ
てポリイミドチャネル24により取囲まれる。ポリイミド
チャネル24は下に詳述したように、電流を供給するため
のストリップ形または分離セグメント型ｐ電極を支持
し、トロイド型空洞から生成されたＰＱＲモードの光を
伝送するための通路を供給する。
リイミド平坦化(polyimide planarization) 技法によっ
てポリイミドチャネル24により取囲まれる。ポリイミド
チャネル24は下に詳述したように、電流を供給するため
のストリップ形または分離セグメント型ｐ電極を支持
し、トロイド型空洞から生成されたＰＱＲモードの光を
伝送するための通路を供給する。
【００１６】ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕで構成されたｎ型電
極10がｎ＋基板12の下面に付着され、ストリップ形また
は分離セグメント型ｐ電極26はｐ＋ＧａＡｓキャップ層
22の上に付着される。ここで、ストリップ形または分離
セグメント型ｐ電極は２００オングストロームの厚さの
Ｃｒ金属膜および２０００オングストロームの厚さのＡ
ｕ金属膜で構成されている。金属のｎ型またはｐ型電極
は、４２５°Ｃで３０秒間急熱アニール処理を行うこと
によって、各々ＧａＡｓ基板10およびｐ＋ＧａＡｓキャ
ップ層22にオーム接触される。
極10がｎ＋基板12の下面に付着され、ストリップ形また
は分離セグメント型ｐ電極26はｐ＋ＧａＡｓキャップ層
22の上に付着される。ここで、ストリップ形または分離
セグメント型ｐ電極は２００オングストロームの厚さの
Ｃｒ金属膜および２０００オングストロームの厚さのＡ
ｕ金属膜で構成されている。金属のｎ型またはｐ型電極
は、４２５°Ｃで３０秒間急熱アニール処理を行うこと
によって、各々ＧａＡｓ基板10およびｐ＋ＧａＡｓキャ
ップ層22にオーム接触される。
【００１７】図３を参照すると、３Ｄ ＷＧ ＰＱＲレ
ーザダイオードの活性領域18を取囲むトロイド空洞30の
概略的な概略図が示されている。平面内環状レイリー拘
束とｎ型の上部ＤＢＲおよびｐ型の下部ＤＢＲとが外部
境界における活性領域18とカバー領域24との間の大きな
屈折率の差と内部境界における内部反射電位によって活
性領域18から発生された光子を垂直方向に拘束する。し
たがって、ＰＱＲモードの１波長の厚さであるトロイド
形態の３次元空洞30が自然的に形成され、方位軸に沿っ
た螺旋形イントラ空洞モードＷＧ伝送(helical intra-m
ode WG propagation) が行われる。トロイド空洞30内で
螺旋形で伝送される３次元ＷＧモードによって時計方向
または反時計方向への進行波が発生され、これら波長が
ベクトル和されて、一般的な同平面ＷＧモード接線方向
の放射とは異なり、半径方向の放射を形成する。このよ
うなトロイダル空洞からの半径方向放射はエバネセント
波となり、周辺のＰＱＲ領域にあるｐ型電極のギャップ
を通して観察可能である。３Ｄ ＰＱＲモードのエバネ
セント放射はテーパを有する単一モードファイバチップ
40を使用して検出され、このファイバチップの外径は５
μｍ程度であり、その強度プロファイルは図３に破線で
示されている。その強度の最大の位置はトロイダル空洞
のエッジから小さい距離ｔだけ離れている。例えば、φ
＝４８μｍに対してｔ＝５μｍ、φ＝１５μｍに対して
ｔ＝１μｍである。
ーザダイオードの活性領域18を取囲むトロイド空洞30の
概略的な概略図が示されている。平面内環状レイリー拘
束とｎ型の上部ＤＢＲおよびｐ型の下部ＤＢＲとが外部
境界における活性領域18とカバー領域24との間の大きな
屈折率の差と内部境界における内部反射電位によって活
性領域18から発生された光子を垂直方向に拘束する。し
たがって、ＰＱＲモードの１波長の厚さであるトロイド
形態の３次元空洞30が自然的に形成され、方位軸に沿っ
た螺旋形イントラ空洞モードＷＧ伝送(helical intra-m
ode WG propagation) が行われる。トロイド空洞30内で
螺旋形で伝送される３次元ＷＧモードによって時計方向
または反時計方向への進行波が発生され、これら波長が
ベクトル和されて、一般的な同平面ＷＧモード接線方向
の放射とは異なり、半径方向の放射を形成する。このよ
うなトロイダル空洞からの半径方向放射はエバネセント
波となり、周辺のＰＱＲ領域にあるｐ型電極のギャップ
を通して観察可能である。３Ｄ ＰＱＲモードのエバネ
セント放射はテーパを有する単一モードファイバチップ
40を使用して検出され、このファイバチップの外径は５
μｍ程度であり、その強度プロファイルは図３に破線で
示されている。その強度の最大の位置はトロイダル空洞
のエッジから小さい距離ｔだけ離れている。例えば、φ
＝４８μｍに対してｔ＝５μｍ、φ＝１５μｍに対して
ｔ＝１μｍである。
【００１８】図４には、４つの分離セグメント型電極を
有し、直径が48μｍである３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイ
オードの３つの電流に対する近接フィールドマイクログ
ラフが示されている。図４の（Ａ）は１６μＡの注入電
流の場合にキャリアクロウド(carrier crowding)効果に
よって注入された電子および正孔が円筒状メサの枠の領
域に分布しながら利得リング(gain ring) 領域が観測さ
れることを示す。このような場合、利得が０である透明
条件をややすこし超は自発的放射に該当し、図４の
（Ｂ）は４８ｎＡの電流を印加する場合に円筒状メサの
枠の領域の発光が急に強くながら電極の境界を越える形
態でレーザ放射が始まることを示す。この際、しきい値
ＴＨ電流Ｉth＝４８μＡが決定される。一方、図４の
（Ｃ）は１ｍＡの注入電流のとき、フィルタによって減
殺された映像を示す模式図であって、円形ＷＧ ＰＱＲ
モードのレーザ光が放射される円筒状メサの枠の付近の
光がＶＣＳＥＬモードの自然放射が観測される円筒状メ
サの中央領域を圧倒していることを示す。
有し、直径が48μｍである３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザダイ
オードの３つの電流に対する近接フィールドマイクログ
ラフが示されている。図４の（Ａ）は１６μＡの注入電
流の場合にキャリアクロウド(carrier crowding)効果に
よって注入された電子および正孔が円筒状メサの枠の領
域に分布しながら利得リング(gain ring) 領域が観測さ
れることを示す。このような場合、利得が０である透明
条件をややすこし超は自発的放射に該当し、図４の
（Ｂ）は４８ｎＡの電流を印加する場合に円筒状メサの
枠の領域の発光が急に強くながら電極の境界を越える形
態でレーザ放射が始まることを示す。この際、しきい値
ＴＨ電流Ｉth＝４８μＡが決定される。一方、図４の
（Ｃ）は１ｍＡの注入電流のとき、フィルタによって減
殺された映像を示す模式図であって、円形ＷＧ ＰＱＲ
モードのレーザ光が放射される円筒状メサの枠の付近の
光がＶＣＳＥＬモードの自然放射が観測される円筒状メ
サの中央領域を圧倒していることを示す。
【００１９】図５には、１つのストリップ形上部電極を
有し、直径が１５μｍである３ＤＷＧ ＰＱＲレーザダ
イオードの３つの印加電流に対する近接長映像(near-fi
eld image)を示す。図５の（Ａ）はＰＱＲモードのレー
ジングしきい値電流Ｉth＝１２μＡを印加する場合に環
形ＰＱＲレーザ放射を示す。図５の（Ｂ）はＶＣＳＥＬ
モードのしきい値電流以下である１１．５を印加すると
きの模式図であって、環状の放射形態およびスペクトル
は、ほとんど変化されたことがない。ＶＣＳＥＬモード
のしきい値電流Ｉth,vcsel＝１２ｍＡより大きい電流を
印加する場合に、図５の（Ｃ）に示すように、メサの中
央領域で内空洞(intra-cavity)のＶＣＳＥＬモードが１
０個の回転対称性を有する高次元の横モードの放射で放
射され始める。ＶＣＳＥＬしきい値電流より大きい電流
を印加する場合、トロイド空洞のモードエネルギーは内
空洞ＶＣＳＥＬモードおよび外空洞ＰＱＲ ＷＧモード
とに分けられる。
有し、直径が１５μｍである３ＤＷＧ ＰＱＲレーザダ
イオードの３つの印加電流に対する近接長映像(near-fi
eld image)を示す。図５の（Ａ）はＰＱＲモードのレー
ジングしきい値電流Ｉth＝１２μＡを印加する場合に環
形ＰＱＲレーザ放射を示す。図５の（Ｂ）はＶＣＳＥＬ
モードのしきい値電流以下である１１．５を印加すると
きの模式図であって、環状の放射形態およびスペクトル
は、ほとんど変化されたことがない。ＶＣＳＥＬモード
のしきい値電流Ｉth,vcsel＝１２ｍＡより大きい電流を
印加する場合に、図５の（Ｃ）に示すように、メサの中
央領域で内空洞(intra-cavity)のＶＣＳＥＬモードが１
０個の回転対称性を有する高次元の横モードの放射で放
射され始める。ＶＣＳＥＬしきい値電流より大きい電流
を印加する場合、トロイド空洞のモードエネルギーは内
空洞ＶＣＳＥＬモードおよび外空洞ＰＱＲ ＷＧモード
とに分けられる。
【００２０】図６はＰＱＲモードにおけるスペクトルピ
ークシフトの温度依存性を、ＶＣＳＥＬモードにおける
スペクトルピークシフトと比較して説明するためのグラ
フが示されている。ＰＱＲモードにおける波長λPQR は
Ｔ1/2 の依存性を見せ、ＶＣＳＥＬモードにおける波長
λVCSEL は、予測される通り、０．０７ｎｍ／℃の温度
係数を有し、線形的に増加する。図６に示した２つの曲
線に対して最も適合する次式で与えられる。
ークシフトの温度依存性を、ＶＣＳＥＬモードにおける
スペクトルピークシフトと比較して説明するためのグラ
フが示されている。ＰＱＲモードにおける波長λPQR は
Ｔ1/2 の依存性を見せ、ＶＣＳＥＬモードにおける波長
λVCSEL は、予測される通り、０．０７ｎｍ／℃の温度
係数を有し、線形的に増加する。図６に示した２つの曲
線に対して最も適合する次式で与えられる。
【００２１】
【数１】
【００２２】図７を参照すると、ＰＱＲモードにおいて
しきい値電流の素子大きさの依存性を説明するためのグ
ラフが示される。しきい値電流ＩthはＰＱＲレーザダイ
オードの直径の二乗に比例する。
しきい値電流の素子大きさの依存性を説明するためのグ
ラフが示される。しきい値電流ＩthはＰＱＲレーザダイ
オードの直径の二乗に比例する。
【００２３】量子線構造で透明キャリア密度Ｎtrは、
【数２】 であり、１つの準量子線に対する透明電流Ｉtr PQR は次
式で与えられ、約１．２μＡである。
式で与えられ、約１．２μＡである。
【００２４】
【数３】 ここで、ｍe はキャリアである電子の有効質量(effecti
ve mass)であり、ｈ (＝1.054 ×10-34 Js)はプランク
定数であり、ｋB (＝1.38054 ×10-23 J/k)はボルツマ
ン定数であり、Ｔは活性領域の温度を表す。
ve mass)であり、ｈ (＝1.054 ×10-34 Js)はプランク
定数であり、ｋB (＝1.38054 ×10-23 J/k)はボルツマ
ン定数であり、Ｔは活性領域の温度を表す。
【００２５】一方、レイリＷＧバンド幅ＷRayleighは次
式で与えられ、約１．５μｍである。
式で与えられ、約１．５μｍである。
【００２６】
【数４】 ここで、φ (＝48μｍ) ：準量子線の直径 ｎeff (＝3.28) ：有効屈折率 ｎ(3.5) ：活性領域の屈折率 である。
【００２７】トロイド空洞は、トロイド幅が１．５μｍ
である準量子線の集合体と見なされ得るので、各量子線
を光量子リング(photonic quantum ring：ＰＱＲ) と定
義する。１つのＰＱＲの幅を活性領域の中でＰＱＲモー
ド波長の半分と仮定すると、ＰＱＲの個数Ｘは、
である準量子線の集合体と見なされ得るので、各量子線
を光量子リング(photonic quantum ring：ＰＱＲ) と定
義する。１つのＰＱＲの幅を活性領域の中でＰＱＲモー
ド波長の半分と仮定すると、ＰＱＲの個数Ｘは、
【数５】 に与えられる。すなわち、トロイドは13個のＰＱＲ集合
体より構成される。この際、３Ｄ ＷＧ ＰＱＲレーザ
ダイオードの透明電流Ｉtr toroidは、
体より構成される。この際、３Ｄ ＷＧ ＰＱＲレーザ
ダイオードの透明電流Ｉtr toroidは、
【数６】 ＝１３×１．２μＡ＝１．６μＡである。
【００２８】３Ｄ ＰＱＲレーザのしきい値電流Ｉ
thは、
thは、
【数７】 に与えられるが、散乱損失定数αscatt による散乱電流
Ｉscatt は、
Ｉscatt は、
【数８】 であるが、トロイドの空洞の体積Ｖtoroidは、Ｗtoroid
×πφ×ｄであり、ｄ（＝λ／ｎ＝０．２２７μｍ）は
活性領域の厚さであり、ｇin＝８×１０-16 ｃｍ2 ）は
微分利得定数であり、αscatt （＝５ｃｍ-1）は散乱損
失定数である。
×πφ×ｄであり、ｄ（＝λ／ｎ＝０．２２７μｍ）は
活性領域の厚さであり、ｇin＝８×１０-16 ｃｍ2 ）は
微分利得定数であり、αscatt （＝５ｃｍ-1）は散乱損
失定数である。
【００２９】一方、下部および上部ＤＢＲ積層体の反射
による反射電流Ｉmirrorは、
による反射電流Ｉmirrorは、
【数９】 であるが、Ｒは上部および下部ＤＢＲ積層体の反射率で
ある。
ある。
【００３０】したがって、ＰＱＲレーザの理論的なしき
い値電流ＩthはＺＧ×式で与えられる。
い値電流ＩthはＺＧ×式で与えられる。
【００３１】
【数１０】 ＰＱＲ概念によって計算された理論的なしきい値電流Ｉ
thは、下部および上部ＤＢＲ積層体のミラー損失による
比較的小さい誤差を除いてＰＱＲレーザの直径の二乗に
比例する。
thは、下部および上部ＤＢＲ積層体のミラー損失による
比較的小さい誤差を除いてＰＱＲレーザの直径の二乗に
比例する。
【００３２】図７は、しきい値電流の実験結果と理論値
とに対する比較を示すが、枠の部分の微細にかかってい
る構造に係る散乱損失によるいくつの構造的な誤差を除
いて、実験と理論値とがよく合うことを見せる。ＰＱＲ
レーザダイオードの直径が減少することによって、レイ
リＷＧバンド幅ＷRayleighが減少するようになり、これ
によって、枠の表面の粗さによる散乱損失がより重要で
決定的な損失要因となるのである。
とに対する比較を示すが、枠の部分の微細にかかってい
る構造に係る散乱損失によるいくつの構造的な誤差を除
いて、実験と理論値とがよく合うことを見せる。ＰＱＲ
レーザダイオードの直径が減少することによって、レイ
リＷＧバンド幅ＷRayleighが減少するようになり、これ
によって、枠の表面の粗さによる散乱損失がより重要で
決定的な損失要因となるのである。
【００３３】図８を参照すると、直径ｄが48μｍである
３次元ＰＱＲレーザにおいて放射波は長の角度依存性を
説明するための放射スペクトルが示されるが、印加され
た電流Ｉは１０ｍＡであり、ＶＣＳＥＬモードのしきい
値電流Ｉth VCSEL （＝１２ｍＡ）より小さい値である。
傾斜されたビュー角度(slanted angle) θは、図３の如
くプローブファイバー40とトロイド型３次元空洞の垂直
線との角度を意味するが、ビュー角度θが０°であるＶ
ＣＳＥＬモードの波長は７９５ｎｍである。スペクトル
はビュー角度が０°から７５°まで増加することによっ
て、波長λが７９５ｎｍから７６５ｎｍへ青のシフトを
示す。
３次元ＰＱＲレーザにおいて放射波は長の角度依存性を
説明するための放射スペクトルが示されるが、印加され
た電流Ｉは１０ｍＡであり、ＶＣＳＥＬモードのしきい
値電流Ｉth VCSEL （＝１２ｍＡ）より小さい値である。
傾斜されたビュー角度(slanted angle) θは、図３の如
くプローブファイバー40とトロイド型３次元空洞の垂直
線との角度を意味するが、ビュー角度θが０°であるＶ
ＣＳＥＬモードの波長は７９５ｎｍである。スペクトル
はビュー角度が０°から７５°まで増加することによっ
て、波長λが７９５ｎｍから７６５ｎｍへ青のシフトを
示す。
【００３４】このような青のシフトは、空洞内部の傾斜
された伝播から生じた垂直でない(off-normal)ファブリ
ペロー共振条件で説明できる。ファブリペロー共振条件
による放射波長λe は次式で与えられる。
された伝播から生じた垂直でない(off-normal)ファブリ
ペロー共振条件で説明できる。ファブリペロー共振条件
による放射波長λe は次式で与えられる。
【００３５】
【数１１】 ここで、屈折角θはスネルの法則によって決定される。
角度依存性の青のシフトはＰＱＲレーザの直径に比較的
無関係である。
角度依存性の青のシフトはＰＱＲレーザの直径に比較的
無関係である。
【００３６】図９を参照すると、ＰＱＲレーザ100 、導
波管110 およびファイバ・アレイ・バンドル120 を有す
る波長分割多重化（ＷＤＭ）アプリケーションが示され
ている。通常のＷＤＭソースは、各々が相異なる波長を
放射する個別のレーザのアレイとして形成される反面、
ＰＱＲレーザは角度依存多波長放射特性に基づいて波長
分割多重化ソースの対応策となり得る。
波管110 およびファイバ・アレイ・バンドル120 を有す
る波長分割多重化（ＷＤＭ）アプリケーションが示され
ている。通常のＷＤＭソースは、各々が相異なる波長を
放射する個別のレーザのアレイとして形成される反面、
ＰＱＲレーザは角度依存多波長放射特性に基づいて波長
分割多重化ソースの対応策となり得る。
【００３７】図１０を参照すると、図８中の３次元ＰＱ
Ｒレーザダイオードにおける角度依存性多重波長放射特
性を用いた光学的角度測定集積スペクトル(optical ang
le-sensing integrated spectrum:OASIS) 装置が示され
る。
Ｒレーザダイオードにおける角度依存性多重波長放射特
性を用いた光学的角度測定集積スペクトル(optical ang
le-sensing integrated spectrum:OASIS) 装置が示され
る。
【００３８】３次元ＰＱＲレーザが約３０ｎｍ傾斜角度
にて波長λ1 乃至λ6 の連続的なスペックルを放射する
ため、即ち、３次元ＰＱＲレーザの波長レイジングが斜
めビュー角度によって左右されるため、波長λ1 乃至λ
6 のうちのいずれか（例えば、λ4 のみ）が目標とＰＱ
Ｒレーザとの間の角度によって反射され、その後、光ス
ペックル分析器（ＯＳＡ）によって検出される。したが
って、目標の角度は放出された波長を検出することによ
って測定されることができる。
にて波長λ1 乃至λ6 の連続的なスペックルを放射する
ため、即ち、３次元ＰＱＲレーザの波長レイジングが斜
めビュー角度によって左右されるため、波長λ1 乃至λ
6 のうちのいずれか（例えば、λ4 のみ）が目標とＰＱ
Ｒレーザとの間の角度によって反射され、その後、光ス
ペックル分析器（ＯＳＡ）によって検出される。したが
って、目標の角度は放出された波長を検出することによ
って測定されることができる。
【００３９】また、目標側が検出器によって検出され
得、単一のソース検出座標系が自動化技術に用いられる
ことができる。
得、単一のソース検出座標系が自動化技術に用いられる
ことができる。
【００４０】もし目標がＰＱＲレーザから遠ければ、複
数のＰＱＲレーザが予め定められたパターンで配列され
る高密度のＰＱＲレーザアレイが用いられ得る。上記に
おいて、本発明の好ましい実施形態について説明した
が、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種
々の改変をなし得るであろう。
数のＰＱＲレーザが予め定められたパターンで配列され
る高密度のＰＱＲレーザアレイが用いられ得る。上記に
おいて、本発明の好ましい実施形態について説明した
が、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種
々の改変をなし得るであろう。
【００４１】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、３次元Ｐ
ＱＲレーザが約３０ｎｍ傾斜角度にて波長λ1 乃至λ6
の連続的なスペックルを放射するため、１つの波長のみ
が目標とＰＱＲレーザとの間の角度によって反射された
後、光スペックル分析器によって検出されるので、目標
の角度は放出された波長を検出することによって測定さ
れることができる。また、目標側が検出器によって検出
され得、単一のソース検出座標系が自動化技術に用いら
れることができる。
ＱＲレーザが約３０ｎｍ傾斜角度にて波長λ1 乃至λ6
の連続的なスペックルを放射するため、１つの波長のみ
が目標とＰＱＲレーザとの間の角度によって反射された
後、光スペックル分析器によって検出されるので、目標
の角度は放出された波長を検出することによって測定さ
れることができる。また、目標側が検出器によって検出
され得、単一のソース検出座標系が自動化技術に用いら
れることができる。
【図１】本発明による３次元ＷＧ ＰＱＲレーザ素子の
断面図。
断面図。
【図２】本発明による３Ｄ ＷＧＰＱＲレーザ素子の部
分的詳細図。
分的詳細図。
【図３】平面内環状レイリー拘束を有するｎ型およびｐ
型ＤＢＲによって形成される実効的トロイド空洞の概略
図。
型ＤＢＲによって形成される実効的トロイド空洞の概略
図。
【図４】直径が４８μｍであり、４個の分離セグメント
型電極を有する３次元ＷＧ ＰＱＲレーザダイオードの
３つの注入電流に対するニアフィールドマイクログラ
フ。
型電極を有する３次元ＷＧ ＰＱＲレーザダイオードの
３つの注入電流に対するニアフィールドマイクログラ
フ。
【図５】直径が１５μｍであり、単一のストリップ型電
極を有する３次元ＷＧ ＰＱＲレーザダイオードの３つ
の注入電流に対するニアフィールドマイクログラフ。
極を有する３次元ＷＧ ＰＱＲレーザダイオードの３つ
の注入電流に対するニアフィールドマイクログラフ。
【図６】ＰＱＲモードにおけるスペクトルピークシフト
の温度に対する依存性を示すグラフ。
の温度に対する依存性を示すグラフ。
【図７】ＰＱＲモードにおけるしきい値電流のレーザダ
イオード大きさの依存性を示すクラフ。
イオード大きさの依存性を示すクラフ。
【図８】３次元ＷＧ ＰＱＲレーザダイオードにおける
放射波長の角度の依存性を示す放射スペクトル図。
放射波長の角度の依存性を示す放射スペクトル図。
【図９】ＰＱＲレーザダイオードを用いた波長分割多重
（ＷＤＭ）の適用の概略図。
（ＷＤＭ）の適用の概略図。
【図１０】ＰＱＲレーザダイオードを用いた光学的角度
測定集積スペクトル装置を示す概略図。
測定集積スペクトル装置を示す概略図。
10…ｎ電極、12…基板、14…ｎ＋ＧａＡｓバッファ層、
16…ｎ型多層分布ブラグ反射器(DBR) 、17…下部A1Ｇａ
Ａｓスペーサ層、18…活性領域、19…上部A1ＧａＡｓス
ペーサ層、20…ｐ型多層分布ブラグ反射器、22…ｐ＋Ｇ
ａＡｓキャップ層、26…ｐ型電極、30…３次元空洞、40
…プローブファイバー
16…ｎ型多層分布ブラグ反射器(DBR) 、17…下部A1Ｇａ
Ａｓスペーサ層、18…活性領域、19…上部A1ＧａＡｓス
ペーサ層、20…ｐ型多層分布ブラグ反射器、22…ｐ＋Ｇ
ａＡｓキャップ層、26…ｐ型電極、30…３次元空洞、40
…プローブファイバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−213709（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196806（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−36988（ＪＰ，Ａ) 2000 ＩＥＥＥ 17ｔｈ Ｉｎｔｅｒ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ ｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅ ｎｃｅ，Ｖｏｌ．17，ｐ．75−76 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，1997年，Ｖｏｌ．33 Ｎｏ．17, ｐ．1467−1468 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，1996年，Ｖｏｌ．69 Ｎ ｏ．21，ｐ．3120−3122 Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，1999年，Ｖｏｌ．82 Ｎ ｏ．３，ｐ．536−539 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (11)
- 【請求項１】 縦方向に積層される、側方向に延在する
複数の層から構成される光量子リングレーザダイオード
において、 ｎ型多層分布ブラグ反射器積層体とｐ型多層分布ブラグ
反射器積層体との間に介挿され、その周囲に沿って積層
軸に対して傾斜したビュー角度の関数として予め定めら
れた同調範囲にわたって種々の波長で３次元放射線を放
射する活性領域と、 前記活性領域を取囲んでおり、前記放射線が平面内環状
レイリー拘束によって拘束されるように、前記放射線を
透過させるカバー領域と、 通常の垂直空洞表面放射形レーザの場合の完全接続リン
グ形状の上部電極とは異なり、前記活性領域からの３次
元放射線が可視で検出可能であるようにするストリップ
状または分割セグメント状の上部電極とを具備している
ことを特徴とする光量子リングレーザダイオード。 - 【請求項２】 前記活性領域が、１つ以上の量子井戸を
有することを特徴とする請求項１記載の光量子リングレ
ーザダイオード。 - 【請求項３】 前記活性領域の各量子井戸が、ｚおよび
ｘを０から１の範囲として、低バンドギャップエネルギ
のＡｌz Ｇａ1-z Ａｓと高バンドギャップエネルギのＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓとを有することを特徴とする請求項２
記載の光量子リングレーザダイオード。 - 【請求項４】 前記ｐ型多層ＤＢＲ積層体積層および前
記ｎ型多層ＤＢＲ積層体積層の各２個の層が、比較的高
い屈折率を有する一方の層と、比較的低い屈折率を有す
る他方の層とより構成され、前記比較的低い屈折率を有
する前記他方の層が活性領域に隣接していることを特徴
とする請求項３に記載の光量子リングレーザダイオー
ド。 - 【請求項５】 前記放射線の波長が、積層軸に対する前
記傾斜ビュー角度によって依存することによって、角度
依存性多波長放射線が前記予め定められた同調範囲で放
射されることを特徴とする請求項１記載の光量子リング
レーザダイオード。 - 【請求項６】 前記しきい値電流が、直径の二乗に比例
し、マイクロアンペアの範囲を有していることを特徴と
する請求項１記載の光量子リングレーザダイオード。 - 【請求項７】 目標の角度を測定する目標角度測定装置
において、 複数波長の放射線をレイジングし、側方向に延在し垂直
軸に沿って積層された複数の層を有し、各放射線の波長
が前記垂直軸に対する傾斜ビュー角度に依存している光
量子リングレーザダイオードと、 目標から反射された反射放射線を検出し、検出された放
射線の波長特性を分析する光スペクトル分析器とを具備
していることを特徴とする目標角度測定装置。 - 【請求項８】 前記光量子リングレーザダイオードが、 ｎ型多層分布ブラグ反射器積層体とｐ型多層分布ブラグ
反射器積層体との間に介挿され、その周囲に沿って積層
軸に対して傾斜したビュー角度の関数として予め定めら
れた同調範囲で種々の波長を有する３次元放射線を放射
する活性領域と、 前記活性領域を取囲んでおり、前記放射線が平面内環状
レイリー拘束によって拘束されるように前記放射線を透
過するカバー領域と、 通常の垂直空洞表面放射形レーザの場合の完全接続リン
グ形状の上部電極とは異なり、前記活性領域からの３次
元放射線が可視で検出可能であるようにするストリップ
状または分割セグメント状の上部電極とを具備している
ことを特徴とする請求項７記載の目標角度測定装置。 - 【請求項９】 前記活性領域が、１以上の量子井戸を有
することを特徴とする請求項８記載の目標角度測定装
置。 - 【請求項１０】 前記活性領域の各量子井戸が、ｚおよ
びｘを０から１の範囲として、低バンドギャップエネル
ギのＡｌz Ｇａ1-z Ａｓと高バンドギャップエネルギの
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓとを有することを特徴とする請求項
９記載の目標角度測定装置。 - 【請求項１１】 前記ｐ型多層分布ブラグ反射器積層体
および前記ｎ型多層分布ブラグ反射器積層体の各２個の
層が、比較的高い屈折率を有する一方の層と、比較的低
い屈折率を有する他方の層とより構成され、前記比較的
低い屈折率を有する前記他方の層が活性領域に隣接して
いることを特徴とする請求項１０記載の目標角度測定装
置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19980001387 | 1998-01-19 | ||
| KR1998-2973 | 1998-02-03 | ||
| KR1019980002973A KR100260271B1 (ko) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 광양자테 레이저를 이용한 각도 및 고도 측정 장치 |
| KR1998-1387 | 1998-02-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| ２０００ ＩＥＥＥ １７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１７，ｐ．７５−７６ |
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９６年，Ｖｏｌ．６９ Ｎｏ．２１，ｐ．３１２０−３１２２ |
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