JP6724961B2 - 発光素子アレイ - Google Patents
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Description
本発明は、端子から各々の発光素子までの配線上の経路長のうちの最短の経路長を有する発光素子が複数ある構成と比較し、外部からサージが印加された場合に、複数の発光素子が同時に損傷する可能性が低減された発光素子アレイを提供することを目的とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記発光素子、前記配線、および前記端子は、共通の半導体基板に形成されているものである。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記半導体基板には、前記3つの面発光型半導体レーザ素子以外の発光素子が形成されていないものである。
また、請求項8に記の発明は、請求項2、請求項3および請求項6のいずれか1項に記載の発明において、前記端子は、前記半導体基板の光出射面側に設けられた、ボンディングワイヤが接続されるパッドであるものである。
また、請求項9に記載の発明は、請求項6または請求項7に記載の発明において、前記発光素子の出射口を除く、少なくとも前記半導体基板上の前記三角形状の領域は、全てが前記配線によって覆われているものである。
また、請求項10に記載の発明は、請求項2または請求項3に記載の発明において、前記発光素子の出射口を除く、少なくとも前記半導体基板上の前記四角形状の領域は、全てが前記配線によって覆われているものである。
また、請求項11に記載の発明は、請求項2、請求項3および請求項10のいずれか1項に記載の発明において、前記4つの面発光型半導体レーザ素子は、前記経路長が最も短い面発光型半導体レーザ素子から順に前記面発光型半導体レーザ素子のそれぞれを直線でたどった前記配線上の軌跡がジグザグとなる位置に形成されているものである。
上記の目的を達成するために、請求項12に記載の発光素子アレイは、電流を供給する端子に接続された配線により互いに並列に接続され、四角形状の各頂点の位置に配置された、4つの面発光型半導体レーザ素子を備え、前記端子から前記電流の経路に沿った前記4つの発光素子の各々までの前記配線上の経路長のうちの最短の経路長を有する面発光型半導体レーザ素子が1つであり、前記4つの面発光型半導体レーザ素子は、前記経路長が最も短い面発光型半導体レーザ素子から順に前記面発光型半導体レーザ素子のそれぞれを直線でたどった前記配線上の軌跡がジグザグとなる位置に形成されているものである。
上記の目的を達成するために、請求項13に記載の光伝送装置は、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の発光素子アレイと、前記発光素子アレイから出射された光を受光するフォトダイオードと、前記発光素子アレイと前記フォトダイオードとを搭載する基板と、を備えたものである。
また、請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の発明において、発光素子アレイから出射される光の経路上にレンズを備えたものである。
請求項6および請求項8に係る発明によれば、発光素子、配線、および端子が共通半導体基板上に形成されている構成において、複数の発光素子が同時に損傷する可能性が低減される。
請求項13および請求項14に係る発明によれば、複数の発光素子が同時に損傷する可能性が低減された光伝送装置が提供される。
図1を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイ10の構成の一例について説明する。本実施の形態では、本発明に係る発光素子アレイに面発光型半導体レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)アレイを適用した形態を例示して説明する。図1(a)は本実施の形態に係る発光素子アレイ10の断面図であり、図1(b)は発光素子アレイ10の平面図である。図1(a)に示す断面図は、図1(b)に示す平面図においてA−A’で切断した断面図である。
発光素子アレイ10は一例として光伝送装置の光送信部に用いられ、発光素子アレイ10からの出射光は光ファイバ等の光伝送路に結合される。本実施の形態においては、複数のVCSELは主として光送信部からの出射光の冗長性確保のために用いられている。すなわち、本実施の形態における発光素子アレイを構成する各々の発光素子は、単一の発光素子として通信を行うのに必要な光量を出力できる定格を有し、1つの発光素子が損傷した場合であっても正常な通信が維持できるよう、互いに並列に接続された複数の発光素子によって発光素子アレイを構成することで冗長性を確保している。ただし、必ずしも単一の発光素子として通信を行うのに必要な光量を出力できる構造である必要はない。
なお、各発光部の中心間の距離は約50μm、p側電極パッド28(図示省略)の中心位置から複数の発光部50-1〜50-4の重心位置(発光領域90の中心位置)までの距離は約160μmとした。
図6を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイの発光領域について説明する。図6(a)、(c)、(e)、(f)、(h)、(i)は、第1の実施の形態の第1の変形例に係る発光領域40の発光部50の配置の一例を示す平面図、図6(b)、(d)、(g)は比較例に係る発光領域40Cの発光部50の配置を示す平面図である。図6ではp側電極配線22の一部を併せて示しており、p側電極パッド28はp側電極配線22の延伸方向下方に配置されている。本実施の形態は、発光領域40における発光部50の配置の形態をさまざまに変えたバリエーションの形態である。
図7を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイの発光領域について説明する。本実施の形態は、発光領域40にスリットを設けて最短の経路長の発光部50を1つのみとする形態である。
図8を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイの発光領域について説明する。本実施の形態は、最短の経路長の発光部として、あえてESDに対して弱い発光部50Eを配置する形態である。
図9および図10を参照して、本実施の形態に係る光伝送装置200について説明する。光伝送装置200は光ファイバを介して相互に光通信を行う通信装置の光送信部を構成する装置であり、上記実施の形態に係る発光素子アレイ10を搭載している。
このモニタ光Pmによって、上述したモニタ電流Imが発生する。
12 基板
14 下部DBR
16 活性層領域
18 上部DBR
20 層間絶縁膜
22 p側電極配線
24 出射面保護層
26 酸化狭窄層
26a 非酸化領域
26b 酸化領域
28 p側電極パッド
30 n側電極配線
40 発光領域
40C 比較例に係る発光領域
50、50−1、50−2、50−3、50−4、50E 発光部
62 モニタPD
90 発光領域
110 基板
112 下部DBR
114 下部スペーサ
116 量子井戸活性層
118 上部スペーサ
120 AlAs層
120a 非酸化領域
122 上部DBR
124 コンタクト層
126 メサ
130 活性層領域
132 酸化領域
134 層間絶縁膜
136 p側電極配線
138 n側電極配線
140 出射口
200 光伝送装置
202 ステム
204 キャップ
206、208 アノード電極
210 カソード電極
212 n側配線
214 サブマウント
216 カソード端子
218、219 アノード端子
220 カソード端子
222 部分反射ミラー
300 光ファイバ
302 コア
304 クラッド
I 電流
Im モニタ電流
L1、L2、L3 経路長
P 光出力
Pm モニタ光
R レジストマスク
S スリット
Claims (14)
- 電流を供給する端子に接続された配線により互いに並列に接続され、三角形状の各頂点の位置に配置された3つの発光素子を備え、
前記端子から前記電流の経路に沿った前記発光素子の各々までの前記配線上の経路長が全て異なり、
前記3つの発光素子は、それぞれが電流狭窄構造を有する面発光型半導体レーザ素子である
発光素子アレイ。 - 電流を供給する端子に接続された配線により互いに並列に接続され、四角形状の各頂点の位置に配置された4つの発光素子を備え、
前記端子から前記電流の経路に沿った前記4つの発光素子の各々までの前記配線上の経路長のうちの最短の経路長を有する発光素子が1つであり、
前記4つの発光素子は、それぞれが電流狭窄構造を有する面発光型半導体レーザ素子であり、
前記面発光型半導体レーザ素子、前記配線、および前記端子は、共通の半導体基板に形成され、
前記半導体基板には、前記4つの面発光型半導体レーザ素子以外の発光素子が形成されていない
発光素子アレイ。 - 前記端子から前記電流の経路に沿った前記発光素子の各々までの前記配線上の経路長が全て異なる
請求項2に記載の発光素子アレイ。 - 前記発光素子間の前記配線にスリット状に設けられ、前記発光素子に流れる電流の経路を規制することにより該電流を方向付ける規制領域をさらに備え、
前記規制領域によって規制される前記電流の経路において前記発光素子の各々が全て異なる経路長で並ぶことによって前記端子にもっとも近接する発光素子が1つとなっている 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。 - 前記端子から前記発光素子の各々までの前記配線上の経路長の短い発光素子の方が長い発光素子よりも前記電流狭窄構造の電流狭窄径が小さい
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。 - 前記発光素子、前記配線、および前記端子は、共通の半導体基板に形成されている
請求項1に記載の発光素子アレイ。 - 前記半導体基板には、前記3つの面発光型半導体レーザ素子以外の発光素子が形成されていない
請求項6に記載の発光素子アレイ。 - 前記端子は、前記半導体基板の光出射面側に設けられた、ボンディングワイヤが接続されるパッドである
請求項2、請求項3および請求項6のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。 - 前記発光素子の出射口を除く、少なくとも前記半導体基板上の前記三角形状の領域は、全てが前記配線によって覆われている
請求項6または請求項7に記載の発光素子アレイ。 - 前記発光素子の出射口を除く、少なくとも前記半導体基板上の前記四角形状の領域は、全てが前記配線によって覆われている
請求項2または請求項3に記載の発光素子アレイ。 - 前記4つの面発光型半導体レーザ素子は、前記経路長が最も短い面発光型半導体レーザ素子から順に前記面発光型半導体レーザ素子のそれぞれを直線でたどった前記配線上の軌跡がジグザグとなる位置に形成されている
請求項2、請求項3および請求項10のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。 - 電流を供給する端子に接続された配線により互いに並列に接続され、四角形状の各頂点の位置に配置された、4つの面発光型半導体レーザ素子を備え、
前記端子から前記電流の経路に沿った前記4つの発光素子の各々までの前記配線上の経路長のうちの最短の経路長を有する面発光型半導体レーザ素子が1つであり、
前記4つの面発光型半導体レーザ素子は、前記経路長が最も短い面発光型半導体レーザ素子から順に前記面発光型半導体レーザ素子のそれぞれを直線でたどった前記配線上の軌跡がジグザグとなる位置に形成されている
発光素子アレイ。 - 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の発光素子アレイと、
前記発光素子アレイから出射された光を受光するフォトダイオードと、
前記発光素子アレイと前記フォトダイオードとを搭載する基板と、を備える
光伝送装置。 - 発光素子アレイから出射される光の経路上にレンズを備えた
請求項13に記載の光伝送装置。
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