JPH0316186A - スーパルミネッセントダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光応用計測機器の一種である光ファイバジャ
イロの光源として用いられるスーパルミネッセントダイ
オードに関するものである。

（従来の技術） 光ファイバジャイロは、光による回転角速度の検出原理
（Ｓａｇｎａｃ効果）を用いた光ジャイロの一種で、光
路の十分長い高感度の干渉計を光ファイバを用いて構成
するものである。光源として、通常レーザダイオード、
あるいはスーパルミネッセントダイオードが用いられる
が、発光スペクトル幅がせまくコヒーレンス長の長いレ
ーザダイオードは、光ファイバ中でのレイリー散乱によ
り，その一部が後方散乱光となって、位相ノイズを発生
させる欠点がある．その対策として、発光スペクトル幅
が広くコヒーレンス長の短いスーパルミネッセントダイ
オードのほうが望ましい。

この種の従来のスーパルミネッセントダイオードについ
て，第３図および第４図により説明する。

第３図はその斜視図で、従来のスーパルミネッセントダ
イオードは、ｎ　−　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基抜１の表面に、
ｎ　−　Ｇ　ａ６　，　５　ｇ　Ａ　１２ｇ　．１　Ａ
　！ｉ！クラッド層２、ｐ−Ｇａ，，　，２Ａｌｌ．．
ａｓ　Ａｓ活性層３、ｐ−Ｇａｏ，，．ＡＱａ．＊ｘＡ
ｓクラッド層４およびｐ−ＧａＡｓコンタクトＭ５を順
次積層して形成し，さらに，その上方からプロトンを照
射し、上記のｐ−ＱａＡｓコンタクト層５の両側に短冊
状の高抵抗領域６を形成した後、上下両面にはそれぞれ
オーミック電極７および８を形成して、ストライプ形の
二重へテロ接合半導体レーザを構或した上に、前後両面
にレーザ発振を抑える低反射率コーティング膜９および
１０を施したものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、光ファイバジャイロの位相ノイズを低減
した上に，回転角速度検出感度向上のためには、高出力
で低コヒーレンスのスーパルミネッセントダイオードが
必要であるにかかわらず、上記の構成では、前後両端面
の低反射率コーティング膜９および１０を施しても，レ
ーザ発振を抑えるに十分な低い反射率を，再現性良く得
ることは難かしく、第４図の電流一出力特性図に示すよ
うに、低い出力光レベルをレーザ発振を起こしてしまい
，高出力のスーパルミネッセント光が得られないという
問題点があった。

本発明は上記のＩ？［を解決するもので、高出力で低コ
ヒーレンスのスーパルミネッセントダイオードを提供す
るものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明は活性層を、チップ
前面から内部のある領域までとし，その後方のチップ後
面との間の領域を，活性層よりも禁制帯幅の大きい半導
体材料によって埋め込むものである． （作　用） 上記の構成により，活性層中を後面側に向かって進行す
る光波は、活性層の末端から、活性層より禁制帯幅の大
きい半導体材料中に放射される。

この放射光は、チップ後面で一部反射され再び活性層ま
で戻ってくるが放射される際に広がって拡散されるため
、活性層中に再入射する割合は極めて小さい。従って後
面側の実効的な反射率は小さくなるため，活性層に多く
の光が導波される状態になっても、レーザ発振を抑える
ことができる。

（実施例） 本発明による実施例二例を、第１図と第４図、および第
２図により説明する． 第１図（ａ）および（ｂ）は，第１の実施例の模型的斜
視図およびそのストライプ部の斜視断面図で、本発明に
よるスーバルミネッセントダイオードを形成するには、
まず．Ｐ−ＧａＡｓ基板１１の表面に、ｐ−ＡＩ２ｘ．
Ｇａｔ−．．Ａｓクラッド層１２、ｐ−ＡＧｘｚＧａ１
２Ａｓ活性層（以下活性層と称す）１３、ｎ−Ａ　Ｑｚ
ｉＧ　ａ，　−ＸＩ　Ａ　ｓクラッド層１４およびｎ−
ＡＪＸ３Ｇａｉ，ｚｍＡｓ層１５を積層して形威した後
、後端面から奥行きほぼ１／３をｐ−ＧａＡｓ基板１１
に達するまでエッチングにより除去し、さらに、ｎ−Ａ
Ｊｚ，Ｇ　ａｘ　−ｘｑ　Ａ　ｓ層１６およびｎ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１７を重ねて形成する。次に、その上
面に，前端面がら上記の活性層ｌ３より短いストライプ
を有するＵ字状のＡｌｌ２０，絶縁層１８を形成した後
、上下両面に電極１９および２０を形成し、さらに，前
後両端面に低反射率コーティング膜２１および２２を施
す。

このように構威されたスーパルミネッセントダイオード
の動作を説明する。

上下部の電極１９および２０にバイアス電圧を加えると
、ＡＱ，Ｏ，絶縁層ｌ８のないストライブ部１９ａに電
流が注入され，この領域の活性層Ｉ３で発光が始まり，
さらに多くの電流を注入すると利得を有する状態になっ
て誘導放出光（スーパルミネッセント光）が発生する。

活性層１３の後端とチップ後端面の間にｎ−ＡＧｘ４Ｇ
ａｌ−１４Ａ４層１６が設けられているため、活性Ｍ１
３からｎ　−　Ａ　Ｑｘ＊　Ｇ　ａ１−ｘ＊　Ａ　８層
１６ヘ？の入射時および後端面の反射時の拡がりと、後
端面から外部への放射とによって、活性層１３に再入射
する光の量は極めて小さくなるため、共振器の損失が大
きくなり、レーザ発振が抑えられる。

従って、第４図の電流一出力特性図に示すように、高出
力のスーパルミネッセント光が得られる。

また，ストライプ部１９ａの長さが、活性層１３より短
いので、活性層ｌ３以外の領域に流れる非発光無効電流
を少なくすることができる。

次に、本発明の第２の実施例について第２図により説明
する。

第２図（ａ），　（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、その
要部拡大正面図、ｋ（ＩｚＧａ，−ｚｋｓ層の組戒比分
布図およびその屈折率分布図である。第２図（ａ）にお
いて、第２の実施例が、第１図に示した第工の実施例と
異なる点は、活性層１３とこれを挟むｐ−Ａｌｘ２Ｇａ
ｉＧａ，４１Ａｓクラッド層ｌ２およびｎ　−　Ａ　Ｑ
．■Ｇａｘ−ｒｘＡｓクラッド層ｌ４の間に、それぞれ
の組成比が変化するｐ−ＡＤ，１Ｇａｉ−，■ＡｓＪ１
２３およびｎ−ＡＱ，２Ｇａエー。Ａｓ［２４をそれぞ
れ形威した点である。なお、上記の組成比は第２図（ｂ
）に示すように、ｙ１がｘ１からｙ０に漸減し、また，
’Ｉｔがｙ０からＸエに漸増し，これにつれてその屈折
率が、第２図（ｃ）に示すように漸増および漸減する。

上記の層構により，漸減する屈折率分布により、活性層
１３の膜厚が薄くなった場合でも、導波光のクラッド層
への拡がりを小さくすることができ、従って，活性層１
３への光の閉じ込めを強くすることができる．すなわち
，光によってキャリアの再結合を促すので、第１の実施
例に比べ発光させる誘導放出をより効率よく起こすこと
ができる。従って、低動作電流で高出力のスーバルミネ
ッセント光が得られる． （発明の効果〉 以上説明したように，本発明によれば、光ファイバジャ
イロに使用できる高出力のスーパルミネッセントダイオ
ードが得られる．

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明による第１の実施例
を示すスーパルミネッセントダイオードの模型？斜視図
およびその斜視断面図、第２図（ａ），　（ｂ）および
（ｃ）は第２の実施例を示す要部拡大正面図，そのＡＯ
ｘＧａ，−ｘＡｓ層の組或比を示す分布図およびその屈
折率分布図，第３図は従来のスーパルミネッセントダイ
オードの模型的斜視図、第４図は電流一出力光特性と発
光スペクトル特性を示す特性図である。 １−ｎ−ＧａＡｓ基板、　　２　”・ｎ−ａａ．，ｓｓ
ＡＱ０．４．Ａｓクラッド層、　　３　・Ｐ　−Ｇａｏ
，ｇ２Ａ（１（１０，Ａｇ活性層，　　　４−Ｐ　−Ｇ
ａｏ，　ｓｓ　ＡＯ．，．、Ａｓクラツド層、　　５−
Ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、　６・・・高抵抗領域、７
，８・・・オーミック電極、　　９　，　１０，　２１
，２２・・・低反射コーティング膜，１１・・・ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板．　　１２”’ｐ−ＡＪｘ，Ｇａ，４■Ａｓ
クラッド層、　１３・・・ｐ　７Ａｆ２ｘ２Ｇａ，−ｘ
，　Ａｓ活性Ｍ（活性層）、　Ｌ（１・・ｎ−ＡＱｚｚ
Ｇａｌ４、Ａｓクラッド層、　１５・”　ｎ　−　Ａ　
Ｑｚ３　Ｇ　ａｌ　−Ｘ３Ａｓ層、　　１６−　ｎ　−
　Ａ　Ｏｘ４Ｇ　ａ，−Ｘ４Ａ　ｓ層、１７・・・ｎ　
−　Ｇ　ａ　Ａ　ｓコンタクト層、　１８・・ＡＱ，Ｏ
，絶縁層．　　１９・・・上部電極、　１９ａ・・・ス
トライプ部、　２０・・・下部電極、＝　ｐ−ＡＧ，，
Ｇａ，−，２Ａｓｊｌｌ、　２４−ｎ−ＡＬｚ　ＧａＸ
−，２Ａｓｈ！！。 ２３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性ＧａＡｓ基板の前面側の表面に、上記の基
   板と同じ導電形を有するＡｌ＿ｘ＿２Ｇａ＿１＿−＿ｘ
   ＿１Ａｓクラッド層およびＡｌ＿ｘ＿２Ｇａ＿１＿−＿
   ｘ＿２Ａｓ活性層と、上記の基板と反対の導電形を有す
   るＡｌ＿ｘ＿２Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿１Ａｓクラッド層お
   よびＡｌ＿ｘ＿３Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿３Ａｓ層を積層し
   て形成した上に、上記の前面側は上記の積層の表面に、
   後面側は上記の基板の上に直接に、上記の基板と反対の
   導電形を有するＡｌ＿ｘ＿４Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿４Ａｓ
   層を上面が平面になるように、次に、その上面にＧａＡ
   ｓコンタクト層を重積し、さらにその上に、前面からス
   トライプを入れたＵ字状のＡｌ＿２Ｏ＿３絶縁層を形成
   した後、上下両面に電極を、また前後両端面に低反射率
   コーティング膜をそれぞれ形成したスーパルミネッセン
   トダイオード。
2. （２）上記のＡｌ＿ｘ＿２Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿２Ａｓ活
   性層を挟むＡｌ＿ｘ＿１Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿１Ａｓクラ
   ッド層の間に、それぞれ相隣接する上記のクラッド層と
   同じ導電形を有する Ａｌ＿ｙ＿０Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿０Ａｓ層を形成し、且
   つ上記のｙ＿０をｘ＿２＜ｙ＿０＜ｘ＿１の範囲の数値
   とし、活性層側からクラッド層側に漸増しクラッド層側
   でｙ＿０＝ｘ＿１となるようにしたことを特徴とする請
   求項（１）記載のスーパルミネッセントダイオード。