JPH0697605A - 動的出力安定化用集積フォトトランジスタを備えた半導体レーザ - Google Patents
動的出力安定化用集積フォトトランジスタを備えた半導体レーザInfo
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- JPH0697605A JPH0697605A JP14961093A JP14961093A JPH0697605A JP H0697605 A JPH0697605 A JP H0697605A JP 14961093 A JP14961093 A JP 14961093A JP 14961093 A JP14961093 A JP 14961093A JP H0697605 A JPH0697605 A JP H0697605A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 予測不可能な変動に対して安定化された一定
レベルの光パワーを放出する一体構造にレーザ装置を作
る。 【構成】 トランスバースジャンクションによる埋込み
ヘテロ構造タイプのダイオードレーザ及びラテラルバイ
ポーラトランジスタ構造体が同じ１組の半導体層内にモ
ノリシック的および同軸的に形成される。レーザパワー
がトランジスタベースの中へ、或いは、トランジスタベ
ースを経て通過するように、トランジスタ構造のベース
領域がレーザ導波路と共に同軸的に形成される。電気フ
ィードバックがトランジスタからトランジスタのコレク
タとレーザの陽極との間の抵抗器を経てレーザに供給さ
れ、それにより、外部の電流源によってレーザに供給さ
れた電流を制御する。
レベルの光パワーを放出する一体構造にレーザ装置を作
る。 【構成】 トランスバースジャンクションによる埋込み
ヘテロ構造タイプのダイオードレーザ及びラテラルバイ
ポーラトランジスタ構造体が同じ１組の半導体層内にモ
ノリシック的および同軸的に形成される。レーザパワー
がトランジスタベースの中へ、或いは、トランジスタベ
ースを経て通過するように、トランジスタ構造のベース
領域がレーザ導波路と共に同軸的に形成される。電気フ
ィードバックがトランジスタからトランジスタのコレク
タとレーザの陽極との間の抵抗器を経てレーザに供給さ
れ、それにより、外部の電流源によってレーザに供給さ
れた電流を制御する。
Description
【０００１】本発明は、フォトトランジスタと同軸的に
集積化された半導体レーザに関する。
集積化された半導体レーザに関する。
【０００２】半導体レーザは、一般に、光共振器に対し
て鏡として作用する劈開表面によって端部において結合
された１つ又は複数個の活性層を有する平らな層状の半
導体構造から成る。この種の構造の一例として、活性層
平面内の１つ又は複数個の活性層の１つの領域は、ｐタ
イプとして作成され、活性層の平面内の他の領域はｎタ
イプとして作成される。それにより、活性層の平面に平
行な方向に電子またはホールをドライブするように、１
つ又は複数個の活性層内にｐ−ｎジャンクションが形成
される。ｐタイプの領域の両側にｎタイプ領域を配置
し、それによってｎ−ｐ−ｎレーザ構造体を形成するこ
とにより、レーザ発生作用のためのｐタイプ導波路を作
ることができる。
て鏡として作用する劈開表面によって端部において結合
された１つ又は複数個の活性層を有する平らな層状の半
導体構造から成る。この種の構造の一例として、活性層
平面内の１つ又は複数個の活性層の１つの領域は、ｐタ
イプとして作成され、活性層の平面内の他の領域はｎタ
イプとして作成される。それにより、活性層の平面に平
行な方向に電子またはホールをドライブするように、１
つ又は複数個の活性層内にｐ−ｎジャンクションが形成
される。ｐタイプの領域の両側にｎタイプ領域を配置
し、それによってｎ−ｐ−ｎレーザ構造体を形成するこ
とにより、レーザ発生作用のためのｐタイプ導波路を作
ることができる。
【０００３】双方のジャンクションのｐ側とｎ側との間
に電位を印加することにより、ｐタイプ領域に電子を注
入することによってｐタイプ導波路が活性化される。注
入された電子は、ここにおいて、ホールと再結合し光を
発生する。同様に、ｎタイプ領域の両側にｐタイプ領域
を配置し、これによって、ｐ−ｎ−ｐレーザ構造体を形
成することによって、レーザ発生作用のためのｎタイプ
光導波路を、１つ又は複数個のｎタイプの活性層内に形
成することができる。双方のジャンクションのｐ側とｎ
側との間に電位を印加することにより、ｎタイプ領域に
ホールを注入することによってｎタイプ導波路が活性化
される。注入されたホールは、ここにおいて、電子と再
結合し光を発生する。ｐ−ｎジャンクションが活性層を
横切ってすなわち横断して所在するので、これら両方の
構造体はジャンクショントランスバースレーザとして知
られている。
に電位を印加することにより、ｐタイプ領域に電子を注
入することによってｐタイプ導波路が活性化される。注
入された電子は、ここにおいて、ホールと再結合し光を
発生する。同様に、ｎタイプ領域の両側にｐタイプ領域
を配置し、これによって、ｐ−ｎ−ｐレーザ構造体を形
成することによって、レーザ発生作用のためのｎタイプ
光導波路を、１つ又は複数個のｎタイプの活性層内に形
成することができる。双方のジャンクションのｐ側とｎ
側との間に電位を印加することにより、ｎタイプ領域に
ホールを注入することによってｎタイプ導波路が活性化
される。注入されたホールは、ここにおいて、電子と再
結合し光を発生する。ｐ−ｎジャンクションが活性層を
横切ってすなわち横断して所在するので、これら両方の
構造体はジャンクショントランスバースレーザとして知
られている。
【０００４】上記のトランスバースｎ−ｐ−ｎ、また
は、ｐ−ｎ−ｐレーザ構造体も、同様に、バイポーラト
ランジスタとして機能する。例えば、全てが半導体層の
上面に配置されたトランジスタ用のベース、エミッタ、
及び、コレクタ接点を備え、不純物誘導層無秩序化によ
って、半絶縁基板上に作られたｎ−ｐ−ｎ構造体を図１
に示す。ベース領域は、幅が２ないし３ミクロン程度の
非常に狭い状態に保たれる必要があるので、ベース接点
は、活動ベース領域から遠く離れて配置され、１つのｎ
タイプ領域のまわり又は下側に設けられた導電路が用い
られる。
は、ｐ−ｎ−ｐレーザ構造体も、同様に、バイポーラト
ランジスタとして機能する。例えば、全てが半導体層の
上面に配置されたトランジスタ用のベース、エミッタ、
及び、コレクタ接点を備え、不純物誘導層無秩序化によ
って、半絶縁基板上に作られたｎ−ｐ−ｎ構造体を図１
に示す。ベース領域は、幅が２ないし３ミクロン程度の
非常に狭い状態に保たれる必要があるので、ベース接点
は、活動ベース領域から遠く離れて配置され、１つのｎ
タイプ領域のまわり又は下側に設けられた導電路が用い
られる。
【０００５】ベース領域に入射光を導入することによっ
てゲインのある光検出器として、トランジスタ構造体を
使うことができるということは、当該技術分野において
は周知の事実である。フォトトランジスタにおいては、
入力光を吸収することによってベースに過剰電子ホール
対が作られる。電子は、拡散し、逆バイアスされたコレ
クタジジャンクションによって収集されて、ｐタイプベ
ース内に過剰なホールを残す。これらのホールは、エミ
ッタジャンクションの順方向バイアス電位を下げ、エミ
ッタからベースに電子を注入させる。順方向バイアスさ
れたジャンクションにおいては、電流はジャンクション
電位に指数関数的に依存するので、入射光によって作ら
れたホールよりも多くの電子がベースに注入され、その
結果として電流ゲインが得られる。従って、ベースにお
いて生成された入射光パワーに比例する電流は、通常の
トランジスタ作用によって増幅される。
てゲインのある光検出器として、トランジスタ構造体を
使うことができるということは、当該技術分野において
は周知の事実である。フォトトランジスタにおいては、
入力光を吸収することによってベースに過剰電子ホール
対が作られる。電子は、拡散し、逆バイアスされたコレ
クタジジャンクションによって収集されて、ｐタイプベ
ース内に過剰なホールを残す。これらのホールは、エミ
ッタジャンクションの順方向バイアス電位を下げ、エミ
ッタからベースに電子を注入させる。順方向バイアスさ
れたジャンクションにおいては、電流はジャンクション
電位に指数関数的に依存するので、入射光によって作ら
れたホールよりも多くの電子がベースに注入され、その
結果として電流ゲインが得られる。従って、ベースにお
いて生成された入射光パワーに比例する電流は、通常の
トランジスタ作用によって増幅される。
【０００６】ダイオードレーザとモノリシックに集積さ
れた光検出器は、特に独立してアドレスされたレーザの
モノリシック配置に関して、ダイオードレーザによって
放出されたパワーのレベルを監視する方法として、当該
技術分野における熟練者にとってかなりの関心事であっ
た。
れた光検出器は、特に独立してアドレスされたレーザの
モノリシック配置に関して、ダイオードレーザによって
放出されたパワーのレベルを監視する方法として、当該
技術分野における熟練者にとってかなりの関心事であっ
た。
【０００７】ダイオードレーザと集積化された光検出器
にとっての重要な用途は、レーザによって放出されたパ
ワーを予測不可能な変動に対して安定化させるフィード
バックループに使用することである。熱的変動は、特に
パルス化された変調期間中、一定の光パワー出力を維持
するためには特に有害である。レーザの出力パワーは温
度に依存するので、この時間依存性の、または、過渡的
な加熱は、通常、パルスの継続期間中、パワー出力を低
下させるか、或いは、「垂下（ｄｒｏｏｐ）」させる。
更に、一連のパルス継続期間中、過渡的な加熱によっ
て、パルスの個数、及び、周波数に依存する温度に累積
的な影響を及ぼすことがある。例えば、連続するパルス
の間の間隔時間が大きい場合には、装置には十分な冷却
時間が与えられ、従って、ドライブ電流を流すことは、
その次のパルス継続期間中における、大きい温度効果、
即ち、垂下を生じさせる。パルス間の間隔時間が短かけ
れば短いほど、１つのパルスとその次のパルスとの間に
デバイスに与えられる冷却時間が短くなり、レーザは継
続的に温度上昇する傾向にある。この継続的な温度上昇
は、入力電流のレベルを一定に保った場合に得られる出
力パルスの振幅を更に低下させる結果をまねく。
にとっての重要な用途は、レーザによって放出されたパ
ワーを予測不可能な変動に対して安定化させるフィード
バックループに使用することである。熱的変動は、特に
パルス化された変調期間中、一定の光パワー出力を維持
するためには特に有害である。レーザの出力パワーは温
度に依存するので、この時間依存性の、または、過渡的
な加熱は、通常、パルスの継続期間中、パワー出力を低
下させるか、或いは、「垂下（ｄｒｏｏｐ）」させる。
更に、一連のパルス継続期間中、過渡的な加熱によっ
て、パルスの個数、及び、周波数に依存する温度に累積
的な影響を及ぼすことがある。例えば、連続するパルス
の間の間隔時間が大きい場合には、装置には十分な冷却
時間が与えられ、従って、ドライブ電流を流すことは、
その次のパルス継続期間中における、大きい温度効果、
即ち、垂下を生じさせる。パルス間の間隔時間が短かけ
れば短いほど、１つのパルスとその次のパルスとの間に
デバイスに与えられる冷却時間が短くなり、レーザは継
続的に温度上昇する傾向にある。この継続的な温度上昇
は、入力電流のレベルを一定に保った場合に得られる出
力パルスの振幅を更に低下させる結果をまねく。
【０００８】現在、当該技術分野においては、強度変調
された光線の各パルスに含まれる光エネルギーを正確か
つ再現可能に制御する装置、及び、方法が必要とされて
いる。当該技術分野における熟練者にとって周知のシス
テムにおいては、一定の期間に亙って光線を所要のパワ
ーレベルに維持することにより、所定のエネルギー量を
各パルス内に放出する方法が用いられている。この方法
では、各パルスに放出された光エネルギーを正確に制御
するためには、レーザ出力パワーが各パルスごとに再現
可能であり、しかも、パルス継続期間に亙って一定であ
ることが必要とされる。露出されたスポットの個数を変
えることによって形成された種々の灰色レベルを用いて
印刷する場合、或は、縁部分の形成を制御するために間
隔の非常に小さい密接配置されたスポットを露出する場
合には、正確な制御が特に重要である。パワーの変動
は、例えば、周囲の熱的変動、レーザの自己加熱、レー
ザの劣化、ドライブ電流の変動、及び／又は、変調のパ
ターンを含む多くの要因に起因することがある。これら
の変動は、各パルス内で発生し、予測、制御、或いは、
排除が非常に困難であるので、一般に、補償の対象とさ
れない。従って、現在の当該技術分野においては、強度
変調されたダイオードレーザによって放出されたパルス
としての光パワーのレベルを正確かつ再現可能に制御す
る装置、及び、方法が必要とされる。
された光線の各パルスに含まれる光エネルギーを正確か
つ再現可能に制御する装置、及び、方法が必要とされて
いる。当該技術分野における熟練者にとって周知のシス
テムにおいては、一定の期間に亙って光線を所要のパワ
ーレベルに維持することにより、所定のエネルギー量を
各パルス内に放出する方法が用いられている。この方法
では、各パルスに放出された光エネルギーを正確に制御
するためには、レーザ出力パワーが各パルスごとに再現
可能であり、しかも、パルス継続期間に亙って一定であ
ることが必要とされる。露出されたスポットの個数を変
えることによって形成された種々の灰色レベルを用いて
印刷する場合、或は、縁部分の形成を制御するために間
隔の非常に小さい密接配置されたスポットを露出する場
合には、正確な制御が特に重要である。パワーの変動
は、例えば、周囲の熱的変動、レーザの自己加熱、レー
ザの劣化、ドライブ電流の変動、及び／又は、変調のパ
ターンを含む多くの要因に起因することがある。これら
の変動は、各パルス内で発生し、予測、制御、或いは、
排除が非常に困難であるので、一般に、補償の対象とさ
れない。従って、現在の当該技術分野においては、強度
変調されたダイオードレーザによって放出されたパルス
としての光パワーのレベルを正確かつ再現可能に制御す
る装置、及び、方法が必要とされる。
【０００９】本発明によれば、予測不可能な変動に対し
て安定化された一定レベルの光パワーを放出する集積レ
ーザ装置を作るために、トランスバース注入による埋込
みヘテロ構造タイプのダイオードレーザ、及び、ラテラ
ルバイポーラトランジスタ構造体が、モノリシック的及
び同軸的に形成される。集積構造は、第１および第２区
分に同軸的に分割された二次元光導波路を備えて形成し
ても差し支えない。両区分共に、同一組の半導体層に形
成されたエミッタ、ベース、及び、コレクタ領域を含
む。一方の区分はトランジスタ構造体として機能し、他
方の区分はレーザ構造体として機能する。トランジスタ
構造体のベース領域はレーザ導波路と同軸的に形成され
るので、レーザパワーは、トランジスタベース内に、或
いは、トランジスタベースを貫いて通過する。トランジ
スタのコレクタは、個別の電流源によってレーザへの放
出電流を制御する目的でトランジスタ電流用フィードバ
ック通路を形成するために、抵抗器を経てレーザの陽極
に接続される。適切な大きさの電流パルスによってパル
ス化された場合にレーザが所要の光パワーを放出するよ
うに、バイアス条件及び回路パラメータが選定される。
パルスの継続期間中にレーザのパワー出力が変化する場
合には、レーザに放出された電流は、光出力を一定に維
持するように、トランジスタからのフィードバックによ
って調節される。例えば、パワー出力がその設定値から
減少すると、トランジスタのコレクタ電流が減少し、そ
れによって、レーザ電流は増加可能となり、出力電力を
その設定値に戻すことが可能となる。いま一方の場合と
して、パワー出力がその設定値から増加すると、トラン
ジスタのコレクタ電流が増大し、それによって、レーザ
電流は低下可能となり、出力パワーはその設定値まで戻
することが可能となる。
て安定化された一定レベルの光パワーを放出する集積レ
ーザ装置を作るために、トランスバース注入による埋込
みヘテロ構造タイプのダイオードレーザ、及び、ラテラ
ルバイポーラトランジスタ構造体が、モノリシック的及
び同軸的に形成される。集積構造は、第１および第２区
分に同軸的に分割された二次元光導波路を備えて形成し
ても差し支えない。両区分共に、同一組の半導体層に形
成されたエミッタ、ベース、及び、コレクタ領域を含
む。一方の区分はトランジスタ構造体として機能し、他
方の区分はレーザ構造体として機能する。トランジスタ
構造体のベース領域はレーザ導波路と同軸的に形成され
るので、レーザパワーは、トランジスタベース内に、或
いは、トランジスタベースを貫いて通過する。トランジ
スタのコレクタは、個別の電流源によってレーザへの放
出電流を制御する目的でトランジスタ電流用フィードバ
ック通路を形成するために、抵抗器を経てレーザの陽極
に接続される。適切な大きさの電流パルスによってパル
ス化された場合にレーザが所要の光パワーを放出するよ
うに、バイアス条件及び回路パラメータが選定される。
パルスの継続期間中にレーザのパワー出力が変化する場
合には、レーザに放出された電流は、光出力を一定に維
持するように、トランジスタからのフィードバックによ
って調節される。例えば、パワー出力がその設定値から
減少すると、トランジスタのコレクタ電流が減少し、そ
れによって、レーザ電流は増加可能となり、出力電力を
その設定値に戻すことが可能となる。いま一方の場合と
して、パワー出力がその設定値から増加すると、トラン
ジスタのコレクタ電流が増大し、それによって、レーザ
電流は低下可能となり、出力パワーはその設定値まで戻
することが可能となる。
【００１０】本発明の１つの様態によれば、半導体装置
は、１つの共通半導体層構造体によってその上にモノリ
シックに形成されその内部に光空洞が規定されたトラン
スバースジャンクションレーザ及びヘテロジャンクショ
ンバイポーラトランジスタを持つ基板を有し、光空洞か
らの光出力がトランジスタのベース領域に衝突するよう
にレーザの光空洞は前記トランジスタのベース領域と軸
方向に直線配置され、前記レーザから前記ベース領域へ
光出力が入射することによって前記トランジスタにより
安定化フィードバック信号を生成させ、前記信号を前記
レーザに伝達して前記レーザの光出力を安定化させるよ
うに前記レーザと前記トランジスタとの間で電気通信を
維持するために両者に接続される手段を有する。
は、１つの共通半導体層構造体によってその上にモノリ
シックに形成されその内部に光空洞が規定されたトラン
スバースジャンクションレーザ及びヘテロジャンクショ
ンバイポーラトランジスタを持つ基板を有し、光空洞か
らの光出力がトランジスタのベース領域に衝突するよう
にレーザの光空洞は前記トランジスタのベース領域と軸
方向に直線配置され、前記レーザから前記ベース領域へ
光出力が入射することによって前記トランジスタにより
安定化フィードバック信号を生成させ、前記信号を前記
レーザに伝達して前記レーザの光出力を安定化させるよ
うに前記レーザと前記トランジスタとの間で電気通信を
維持するために両者に接続される手段を有する。
【００１１】本発明の第２の様態によれば、トランジス
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して内部にあ
る。光は、レーザ発生領域から非活性の半導体材料の狭
い領域を横断してトランジスタベースに結合される。
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して内部にあ
る。光は、レーザ発生領域から非活性の半導体材料の狭
い領域を横断してトランジスタベースに結合される。
【００１２】本発明の第３の様態によれば、トランジス
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して内部にあ
る。光は、レーザ発生領域から一体的に形成された受動
的な二次元光導波路によってトランジスタベースに結合
される。
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して内部にあ
る。光は、レーザ発生領域から一体的に形成された受動
的な二次元光導波路によってトランジスタベースに結合
される。
【００１３】本発明の第４の様態によれば、トランジス
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して外部にあ
る。光は、レーザ空洞から、レーザの１つのミラーとし
て機能する分布形格子反射器を経て、トランジスタベー
スに結合される。
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して外部にあ
る。光は、レーザ空洞から、レーザの１つのミラーとし
て機能する分布形格子反射器を経て、トランジスタベー
スに結合される。
【００１４】本発明の第５の様態によれば、トランジス
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して外部にあ
る。光は、レーザ空洞から、半導体層内にエッチングに
よって形成された狭い溝を横断してトランジスタベース
へ結合される。
タのベース領域は、レーザの光共振器に対して外部にあ
る。光は、レーザ空洞から、半導体層内にエッチングに
よって形成された狭い溝を横断してトランジスタベース
へ結合される。
【００１５】前述の各様態は、１つの単一基板上の１組
の単一半導体層内に、集積レーザ／トランジスタ構造体
のアレイを形成するために利用できる。このモノリシッ
クなアレイの各集積構造体からの出力パワーは、その独
立したデータ信号によって別々に制御され、同時に、フ
ォトトランジスタによって提供される統合されたフィー
ドバック制御によって、予測不可能な変動に対して安定
化される。この種の統合的な制御は、チップへの高速接
続を必要とせず、トランジスタをレーザと同軸的に集積
化し、それによって、光放出領域を小さい間隔をもって
密接に配置することを可能にするので、有利である。
の単一半導体層内に、集積レーザ／トランジスタ構造体
のアレイを形成するために利用できる。このモノリシッ
クなアレイの各集積構造体からの出力パワーは、その独
立したデータ信号によって別々に制御され、同時に、フ
ォトトランジスタによって提供される統合されたフィー
ドバック制御によって、予測不可能な変動に対して安定
化される。この種の統合的な制御は、チップへの高速接
続を必要とせず、トランジスタをレーザと同軸的に集積
化し、それによって、光放出領域を小さい間隔をもって
密接に配置することを可能にするので、有利である。
【００１６】本発明は、特に、出力安定化されたソリッ
ドステートレーザであることが好ましい光放出源、デー
タ信号に従って光線をパルス変調するための手段、ラス
タ方式において光線を走査するための手段、及び、走査
された光線を受けるための、例えば受光性要素のような
画像面手段を有するＲＯＳ装置において具体化可能であ
る。
ドステートレーザであることが好ましい光放出源、デー
タ信号に従って光線をパルス変調するための手段、ラス
タ方式において光線を走査するための手段、及び、走査
された光線を受けるための、例えば受光性要素のような
画像面手段を有するＲＯＳ装置において具体化可能であ
る。
【００１７】作動に際しては、像データ信号に応答して
変調される光源によって光線が生成される。光線は、画
像面手段の表面の少なくとも一部分を横断して高速走査
方向に走査され、同様に、画像面手段の表面の少なくと
も一部分を横断して高速走査方向に垂直な低速走査方向
に走査される。走査期間に亙って、イメージデータ信号
は、光線をオン及びオフして変調し、画像面の表面上に
明白な或いは重複した露出スポットを形成する。パルス
振幅は予測不可能な変動に対して安定化されるので、各
スポットを形成するために使われるエネルギーは、光パ
ルスの継続期間によって正確に制御できる。一定のサイ
ズのスポットが画像面の表面上に形成されるように、パ
ルス振幅は、各スポットごとに一定に保持可能である
か、或いは、画像面の表面上のスポットのサイズを所要
の方法において各スポットごとに変化させることが可能
である。
変調される光源によって光線が生成される。光線は、画
像面手段の表面の少なくとも一部分を横断して高速走査
方向に走査され、同様に、画像面手段の表面の少なくと
も一部分を横断して高速走査方向に垂直な低速走査方向
に走査される。走査期間に亙って、イメージデータ信号
は、光線をオン及びオフして変調し、画像面の表面上に
明白な或いは重複した露出スポットを形成する。パルス
振幅は予測不可能な変動に対して安定化されるので、各
スポットを形成するために使われるエネルギーは、光パ
ルスの継続期間によって正確に制御できる。一定のサイ
ズのスポットが画像面の表面上に形成されるように、パ
ルス振幅は、各スポットごとに一定に保持可能である
か、或いは、画像面の表面上のスポットのサイズを所要
の方法において各スポットごとに変化させることが可能
である。
【００１８】本発明によって提供される光エネルギーの
制御によれば、画像面上の露出の面積的な大きさ、及び
／又は、照明レベルを、光源によって放出された光パワ
ーの振幅の未知または予測不可能な変動から独立させ
る。この種の独立性は、小さい間隔で密接に配置された
エミッタで構成されるモノリシックな光源を採用する多
重ビームＲＯＳにおいて特に重要である。この場合、１
つのエミッタを変調すると、別の光源によって放出され
たパワーが予測不可能な変動を引き起こす。
制御によれば、画像面上の露出の面積的な大きさ、及び
／又は、照明レベルを、光源によって放出された光パワ
ーの振幅の未知または予測不可能な変動から独立させ
る。この種の独立性は、小さい間隔で密接に配置された
エミッタで構成されるモノリシックな光源を採用する多
重ビームＲＯＳにおいて特に重要である。この場合、１
つのエミッタを変調すると、別の光源によって放出され
たパワーが予測不可能な変動を引き起こす。
【００１９】添付図面と共に以下の説明及び特許請求の
範囲を参照することにより、本発明の上記以外の目的お
よび技能的な詳細が明白となり、十分な理解が得られる
はずである。
範囲を参照することにより、本発明の上記以外の目的お
よび技能的な詳細が明白となり、十分な理解が得られる
はずである。
【００２０】図１は、先行技術によるラテラルヘテロジ
ャンクションバイポーラ式トランジスタ側面図または立
面図である。
ャンクションバイポーラ式トランジスタ側面図または立
面図である。
【００２１】図２は、半導体層の非活性領域を経て結合
された光と共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構
造の１つの実施例の側面図または立面図である。
された光と共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構
造の１つの実施例の側面図または立面図である。
【００２２】図３は、図２に示す本発明の実施例のため
の電気回路を示す。
の電気回路を示す。
【００２３】図４は、受動的な二次元光学導波路を介し
て結合された光と共に、本発明の集積トランジスタ／レ
ーザ構造の別の実施例の側面図または立面図である。
て結合された光と共に、本発明の集積トランジスタ／レ
ーザ構造の別の実施例の側面図または立面図である。
【００２４】図５は、分布形格子反射器によってトラン
ジスタがレーザから分離された本発明の集積トランジス
タ／レーザ構造の更に別の実施例の側面図または立面図
である。
ジスタがレーザから分離された本発明の集積トランジス
タ／レーザ構造の更に別の実施例の側面図または立面図
である。
【００２５】図６は、レーザが分布形格子反射器を内蔵
して形成された本発明の集積トランジスタ／レーザ構造
の更に別の実施例の側面図または立面図である。
して形成された本発明の集積トランジスタ／レーザ構造
の更に別の実施例の側面図または立面図である。
【００２６】図７は、エッチングによって形成された狭
い溝によってトランジスタがレーザの光空洞から分離さ
れた本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の
実施例の側面図または立面図である。
い溝によってトランジスタがレーザの光空洞から分離さ
れた本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の
実施例の側面図または立面図である。
【００２７】図８は、本発明の集積トランジスタ／レー
ザ構造を用いた基本的なＲＯＳ装置の平面図を示す。
ザ構造を用いた基本的なＲＯＳ装置の平面図を示す。
【００２８】全体的に、上記の諸図面の間において、類
似した要素には類似した参照番号を用いることとする。
似した要素には類似した参照番号を用いることとする。
【００２９】光学的に集積されたトランジスタ／レーザ
構造体７０を含む本発明の第１の実施例を図２に示す。
装置７０は、集積構造体の導電領域間の電気接続を阻止
する半絶縁基板または支持層である半導体支持物７２を
有する。少なくとも３つの半導体層７４，７６，７８が
支持物７２上にエピタキシャル的にデポジットされる。
この場合、層７４及び７８は半導体層７６よりもバンド
ギャップの広い材料である。また、半導体層７４，７
６，７８は、ここにｐタイプの例として示すように、同
じ導電タイプによって形成される。例として示せば、支
持物７２は半絶縁ＧａＡｓの基板であり、ｘ≒ｚ＞ｙと
いう条件の下において、層７４はｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ａ
ｓであり、層７６はｐ−ＧａＡｓ又はＰ−Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓであり、層３８はｐ−Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓであっ
ても差し支えない。構造体は、ｐ−ＧａＡｓであっても
差し支えないキャップ又はオーミックコンタクト層８０
を備えることによって完成する。
構造体７０を含む本発明の第１の実施例を図２に示す。
装置７０は、集積構造体の導電領域間の電気接続を阻止
する半絶縁基板または支持層である半導体支持物７２を
有する。少なくとも３つの半導体層７４，７６，７８が
支持物７２上にエピタキシャル的にデポジットされる。
この場合、層７４及び７８は半導体層７６よりもバンド
ギャップの広い材料である。また、半導体層７４，７
６，７８は、ここにｐタイプの例として示すように、同
じ導電タイプによって形成される。例として示せば、支
持物７２は半絶縁ＧａＡｓの基板であり、ｘ≒ｚ＞ｙと
いう条件の下において、層７４はｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ａ
ｓであり、層７６はｐ−ＧａＡｓ又はＰ−Ｇａ1-y Ａｌ
y Ａｓであり、層３８はｐ−Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓであっ
ても差し支えない。構造体は、ｐ−ＧａＡｓであっても
差し支えないキャップ又はオーミックコンタクト層８０
を備えることによって完成する。
【００３０】集積構造体は、不純物誘発無秩序化（ＩＩ
Ｄ）として最も一般に知られている不純物強化層内部拡
散によって形成された広いバンドギャップを備えた電荷
キャリア領域を持つ。図２に示すように、選択的に無秩
序化された領域８２及び８４は、これらの領域内に層７
４から８０までを含む複合半導体材料に、少なくとも部
分的な無秩序または内部拡散を起こさせる。特に領域８
２及び８４内の層７６は、層７４，７６及び７８で構成
される材料を含む材料の広ギャップバンド合金、例え
ば、Ａ≒ｚ＞ｙという条件の下において、Ｇａ1-A Ａｌ
A Ａｓに変換される。同様に、例えばＳｉのようなｎタ
イプの不純物によって無秩序が達成された場合には、領
域８２及び８４はｎタイプの導電性を持つ。
Ｄ）として最も一般に知られている不純物強化層内部拡
散によって形成された広いバンドギャップを備えた電荷
キャリア領域を持つ。図２に示すように、選択的に無秩
序化された領域８２及び８４は、これらの領域内に層７
４から８０までを含む複合半導体材料に、少なくとも部
分的な無秩序または内部拡散を起こさせる。特に領域８
２及び８４内の層７６は、層７４，７６及び７８で構成
される材料を含む材料の広ギャップバンド合金、例え
ば、Ａ≒ｚ＞ｙという条件の下において、Ｇａ1-A Ａｌ
A Ａｓに変換される。同様に、例えばＳｉのようなｎタ
イプの不純物によって無秩序が達成された場合には、領
域８２及び８４はｎタイプの導電性を持つ。
【００３１】無秩序化された領域８２と８４との間の層
７６の無秩序化されない部分８６は、層７４及び７８の
広い方のバンドギャップの無秩序化されない部分によっ
て束縛された狭いバンドギャップ、例えばｐ−ＧａＡｓ
の層またはチャネルを含む。同様に、無秩序化された合
金領域８２及び８４は、そのコアとして、例えばダイオ
ードレーザとしての使用に適する領域８６を持つ光学導
波路を形成する。更に、ｎタイプの領域８２とｐタイプ
の領域８６との間、及び、ｎタイプの領域８４とｐタイ
プ領域８６との間に、それぞれ、ｐ−ｎヘテロジャンク
ション８８及び９０が形成される。例として提示すれ
ば、無秩序化プロセスが完了した後において、層７６、
及び、その結果としての領域８６は、厚さ１００ｎｍの
狭いバンドギャップ層であるか、或いは、例えば厚さ６
から１０ｎｍの、量子井戸層を形成し、量子サイズ効果
を示す程度に充分に薄い層であるか、或いは、ＧａＡｓ
とＡｌＡｓ、又は、ＧａＡｓとＧａＡｌＡｓの交互配置
された薄い層で構成される多重量子井戸または超格子構
造であっても差し支えない。
７６の無秩序化されない部分８６は、層７４及び７８の
広い方のバンドギャップの無秩序化されない部分によっ
て束縛された狭いバンドギャップ、例えばｐ−ＧａＡｓ
の層またはチャネルを含む。同様に、無秩序化された合
金領域８２及び８４は、そのコアとして、例えばダイオ
ードレーザとしての使用に適する領域８６を持つ光学導
波路を形成する。更に、ｎタイプの領域８２とｐタイプ
の領域８６との間、及び、ｎタイプの領域８４とｐタイ
プ領域８６との間に、それぞれ、ｐ−ｎヘテロジャンク
ション８８及び９０が形成される。例として提示すれ
ば、無秩序化プロセスが完了した後において、層７６、
及び、その結果としての領域８６は、厚さ１００ｎｍの
狭いバンドギャップ層であるか、或いは、例えば厚さ６
から１０ｎｍの、量子井戸層を形成し、量子サイズ効果
を示す程度に充分に薄い層であるか、或いは、ＧａＡｓ
とＡｌＡｓ、又は、ＧａＡｓとＧａＡｌＡｓの交互配置
された薄い層で構成される多重量子井戸または超格子構
造であっても差し支えない。
【００３２】領域８２、８４及び８６への接触は、金属
化電極９２ａ、９２ｂ、９４ａ、９４ｂ、及び、９６に
よって達成される。本発明の著しい特徴は、領域８２、
及び、８４への接触部が、それぞれ、２つの電気的に分
離した区分、即ち、各々９２ａ／９２ｂ、及び、９４ａ
／９４ｂに分割されていることである。電極９２ａ、及
び、９４ａは、各々、領域８２、及び、８４の１つの区
分に接触し、それぞれ、ｎ−ｐ−ｎトランジスタのエミ
ッタ及びコレクタ領域として機能する。本発明の１つの
実施例において、トランジスタはオープンベースで作動
するので、トランジスタのベース領域は接触部を持たな
い。電極９２ｂ、及び、９４ｂは、各々、領域８２、及
び、８４の他の区分に接触し、レーザの陰極を形成する
ために並列作動する。層７６、及び、８０において潜在
的に競合するヘテロジャンクション効果を排除するため
に、結晶格子を破壊してこれらの領域に高い抵抗のを持
たせるように、領域１０２、１０４、及び、１０６への
陽子インプラントが行われる。陽子インプラント領域１
０４、及び、１０６は、同様に、同一チップ上の異なる
装置を分離する程度に十分深く形成される。領域１００
に浅い陽子インプラントを行った場合には、無秩序化さ
れた領域８２と８４との間のＧａＡｓキャッピング層８
０によって形成された寄生ベース層を不活発化する。レ
ーザの陽極は、陽子衝撃された領域１０２の下において
ｐ層を通って層７４に流れる電流通路に接触する電極９
６によって提供される。電極９６の下のベースへのオー
ミックコンタクトは、キャップ層８０（図２には図示せ
ず）へのＺｎ拡散によって容易にすることができる。
化電極９２ａ、９２ｂ、９４ａ、９４ｂ、及び、９６に
よって達成される。本発明の著しい特徴は、領域８２、
及び、８４への接触部が、それぞれ、２つの電気的に分
離した区分、即ち、各々９２ａ／９２ｂ、及び、９４ａ
／９４ｂに分割されていることである。電極９２ａ、及
び、９４ａは、各々、領域８２、及び、８４の１つの区
分に接触し、それぞれ、ｎ−ｐ−ｎトランジスタのエミ
ッタ及びコレクタ領域として機能する。本発明の１つの
実施例において、トランジスタはオープンベースで作動
するので、トランジスタのベース領域は接触部を持たな
い。電極９２ｂ、及び、９４ｂは、各々、領域８２、及
び、８４の他の区分に接触し、レーザの陰極を形成する
ために並列作動する。層７６、及び、８０において潜在
的に競合するヘテロジャンクション効果を排除するため
に、結晶格子を破壊してこれらの領域に高い抵抗のを持
たせるように、領域１０２、１０４、及び、１０６への
陽子インプラントが行われる。陽子インプラント領域１
０４、及び、１０６は、同様に、同一チップ上の異なる
装置を分離する程度に十分深く形成される。領域１００
に浅い陽子インプラントを行った場合には、無秩序化さ
れた領域８２と８４との間のＧａＡｓキャッピング層８
０によって形成された寄生ベース層を不活発化する。レ
ーザの陽極は、陽子衝撃された領域１０２の下において
ｐ層を通って層７４に流れる電流通路に接触する電極９
６によって提供される。電極９６の下のベースへのオー
ミックコンタクトは、キャップ層８０（図２には図示せ
ず）へのＺｎ拡散によって容易にすることができる。
【００３３】本発明の別の特徴は、無秩序化された領域
８２及び８４によって形成される光学導波路が、レーザ
構造の増幅領域、及び、トランジスタのベース領域を含
むことである。レーザの増幅領域は、電極９２ｂが接触
する領域８２の部分と電極９４ｂが接触する領域８４の
部分との間に形成される。トランジスタのベース領域
は、電極９２ａが接触する領域８２の部分と電極９４ｂ
が接触する領域８４の部分との間に形成される。従っ
て、トランジスタのベース領域８６は、レーザ共振器と
一体化された部品であり、増幅領域内において生成され
た光学出力はトランジスタベースに光学的に結合され、
トランジスタベースによってガイドされる。図２に示す
実施例において、増幅領域とトランジスタベースとの間
は、領域８２と８４とに間に形成される妨害されない導
波路によって結合される。
８２及び８４によって形成される光学導波路が、レーザ
構造の増幅領域、及び、トランジスタのベース領域を含
むことである。レーザの増幅領域は、電極９２ｂが接触
する領域８２の部分と電極９４ｂが接触する領域８４の
部分との間に形成される。トランジスタのベース領域
は、電極９２ａが接触する領域８２の部分と電極９４ｂ
が接触する領域８４の部分との間に形成される。従っ
て、トランジスタのベース領域８６は、レーザ共振器と
一体化された部品であり、増幅領域内において生成され
た光学出力はトランジスタベースに光学的に結合され、
トランジスタベースによってガイドされる。図２に示す
実施例において、増幅領域とトランジスタベースとの間
は、領域８２と８４とに間に形成される妨害されない導
波路によって結合される。
【００３４】光学出力は、ベース領域８６に吸収されて
電子−ホール対を作る。電子は、逆バイアスされたコレ
クタジャンクション９０に拡散し、逆バイアスされたコ
レクタジャンクション９０によって収集され、エミッタ
‐ベースのジャンクション８８の順方向バイアス電位を
下げる過剰ホールをｐタイプのベース内に残し、追加の
電子を注入させ、その結果として、コレクタ電流を増加
させる。次に、トランジスタは、レーザの内部光学出力
の瞬時値に正比例し、通常のトランジスタ作用によって
増幅されたバイアス電流を持つフォトトランジスタとし
て作動する。
電子−ホール対を作る。電子は、逆バイアスされたコレ
クタジャンクション９０に拡散し、逆バイアスされたコ
レクタジャンクション９０によって収集され、エミッタ
‐ベースのジャンクション８８の順方向バイアス電位を
下げる過剰ホールをｐタイプのベース内に残し、追加の
電子を注入させ、その結果として、コレクタ電流を増加
させる。次に、トランジスタは、レーザの内部光学出力
の瞬時値に正比例し、通常のトランジスタ作用によって
増幅されたバイアス電流を持つフォトトランジスタとし
て作動する。
【００３５】トランジスタのコレクタ電極は、光学出力
の自動フィードバック制御を行うために、抵抗器１１０
を経てレーザの陽極に接続される。例えば、図３は、パ
ルス変調に際してレーザ出力の自動フィードバック制御
を提供するための電気回路１２０を示す。パルス化され
た電流は、レーザドライバー１２２によってレーザ１２
４に供給され、それによって、レーザをオンし、所要の
光学出力を放出させる。ドライバー１２２によって集積
構造体７０に供給される全電流は、レーザ１２４に供給
される電流１２８にトランジスタ１２６に供給される電
流１３０を加えたものである。レーザ１２４は、光学出
力１３２によってトランジスタ１２６に光学的に結合さ
れる。従って、例えば、周囲温度の上昇、或は、電流パ
ルス自体による自己加熱に起因してレーザ出力が時間と
共に変化する場合、レーザに供給されるドライバー電流
の一部分がトランジスタからの電気的フィードバックに
よってを調節され、それによって、出力レベルが一定に
保持される。例えば、出力がその設定値よりも低下する
と、トランジスタにおけるコレクタ電流１３０が減少
し、それによって、レーザ電流を増加可能にし、出力を
その設定値に戻す。反対に、出力がその設定値より増加
した場合には、トランジスタのコレクタ電流１３０が増
加し、それによって、ドライバー電流のレーザ部分１２
８が減少して、出力をその設定値に戻す。当該技術分野
における熟達者であれば理解できるように、他のフィー
ドバック構造も同様に可能である。
の自動フィードバック制御を行うために、抵抗器１１０
を経てレーザの陽極に接続される。例えば、図３は、パ
ルス変調に際してレーザ出力の自動フィードバック制御
を提供するための電気回路１２０を示す。パルス化され
た電流は、レーザドライバー１２２によってレーザ１２
４に供給され、それによって、レーザをオンし、所要の
光学出力を放出させる。ドライバー１２２によって集積
構造体７０に供給される全電流は、レーザ１２４に供給
される電流１２８にトランジスタ１２６に供給される電
流１３０を加えたものである。レーザ１２４は、光学出
力１３２によってトランジスタ１２６に光学的に結合さ
れる。従って、例えば、周囲温度の上昇、或は、電流パ
ルス自体による自己加熱に起因してレーザ出力が時間と
共に変化する場合、レーザに供給されるドライバー電流
の一部分がトランジスタからの電気的フィードバックに
よってを調節され、それによって、出力レベルが一定に
保持される。例えば、出力がその設定値よりも低下する
と、トランジスタにおけるコレクタ電流１３０が減少
し、それによって、レーザ電流を増加可能にし、出力を
その設定値に戻す。反対に、出力がその設定値より増加
した場合には、トランジスタのコレクタ電流１３０が増
加し、それによって、ドライバー電流のレーザ部分１２
８が減少して、出力をその設定値に戻す。当該技術分野
における熟達者であれば理解できるように、他のフィー
ドバック構造も同様に可能である。
【００３６】図４に示す本発明の第２の実施例１４０に
おけるフォトトランジスタは、Ｔｈｏｒｎｔｏｎらに許
可され、ここに参考資料として引用されたの米国特許第
４，８０２，１８２号に開示されているように、不純物
誘導された無秩序化によって形成された狭くて低損失の
導波路１４２によってレーザ発光領域と光学的に結合さ
れる。集積構造体１４０の他の部分は、図２の集積構造
体７０の当該部分に実質的に同じであり、従って、参照
番号も同じものを用いる。低損失導波路は、電極９２ｂ
及び９４ｂとの間で励振される構造体のレーザ発光区分
と電極９２ａ及び９４ａとの間で活性化される構造体の
トランジスタ区分との間の分離程度を集積構造体７０の
場合よりも大きくし、それによって、フォトトランジス
タとレーザ区分との間の電気的分離程度を増大させるの
で、低損失導波路を利用すると有利である。例えば、陽
子インプラントは、電極９２ａと９２ｂとの間および９
４ａと９４ｂとの間において行われ、それによって、こ
れらの領域の抵抗を高くする。
おけるフォトトランジスタは、Ｔｈｏｒｎｔｏｎらに許
可され、ここに参考資料として引用されたの米国特許第
４，８０２，１８２号に開示されているように、不純物
誘導された無秩序化によって形成された狭くて低損失の
導波路１４２によってレーザ発光領域と光学的に結合さ
れる。集積構造体１４０の他の部分は、図２の集積構造
体７０の当該部分に実質的に同じであり、従って、参照
番号も同じものを用いる。低損失導波路は、電極９２ｂ
及び９４ｂとの間で励振される構造体のレーザ発光区分
と電極９２ａ及び９４ａとの間で活性化される構造体の
トランジスタ区分との間の分離程度を集積構造体７０の
場合よりも大きくし、それによって、フォトトランジス
タとレーザ区分との間の電気的分離程度を増大させるの
で、低損失導波路を利用すると有利である。例えば、陽
子インプラントは、電極９２ａと９２ｂとの間および９
４ａと９４ｂとの間において行われ、それによって、こ
れらの領域の抵抗を高くする。
【００３７】図５に示す本発明の第３の実施例１６０に
おいて、フォトトランジスタはレーザ構造体に光学的に
結合されるが、レーザ共振器の外側に形成される。集積
構造１６０は、図４の集積構造１４０に実質的に同じで
あるので、対応する部分には同じ参照番号を用いる。構
造体１６０の著しい特徴は、分布形ブラッグ反射器１６
２を備えた低損失導波路１４２の短領域によってトラン
ジスタがレーザから分離されることである。例えば、光
導波路は、Ｔｈｏｒｎｔｏｎらに許可された米国特許第
４，８０２，１８２号に開示されているように、不純物
によって誘発される層の無秩序化により形成できる。分
布形ブラッグ反射器は、光導波路の上面クラッディング
にエッチングによって回折格子を作ることによって形成
できる。反射器を使用すると、光の一部をフォトトラン
ジスタのベースに結合した状態においてレーザ空洞の１
つの鏡を形成するに充分な反射率が得られる。図６は、
図５の実施例の変形例を示す。この実施例においては、
分布形ブラッグ反射器１６４は導波路領域に配置され
ず、トランジスタの近くのレーザの活性化領域に配置さ
れる。
おいて、フォトトランジスタはレーザ構造体に光学的に
結合されるが、レーザ共振器の外側に形成される。集積
構造１６０は、図４の集積構造１４０に実質的に同じで
あるので、対応する部分には同じ参照番号を用いる。構
造体１６０の著しい特徴は、分布形ブラッグ反射器１６
２を備えた低損失導波路１４２の短領域によってトラン
ジスタがレーザから分離されることである。例えば、光
導波路は、Ｔｈｏｒｎｔｏｎらに許可された米国特許第
４，８０２，１８２号に開示されているように、不純物
によって誘発される層の無秩序化により形成できる。分
布形ブラッグ反射器は、光導波路の上面クラッディング
にエッチングによって回折格子を作ることによって形成
できる。反射器を使用すると、光の一部をフォトトラン
ジスタのベースに結合した状態においてレーザ空洞の１
つの鏡を形成するに充分な反射率が得られる。図６は、
図５の実施例の変形例を示す。この実施例においては、
分布形ブラッグ反射器１６４は導波路領域に配置され
ず、トランジスタの近くのレーザの活性化領域に配置さ
れる。
【００３８】図７に示す本発明の第４の実施例におい
て、フォトトランジスタはレーザ構造体に光学的に結合
されるが、レーザ共振器の外側に形成される。集積構造
体１８０は、図２の集積構造体７０に実質的に同じであ
るので、対応する部分には同じ参照番号が用いられてい
る。構造体１８０の著しい特徴は、レーザ電極９２ｂ、
９４ｂとトランジスタ電極９２ａ、９２ｂとの間にエッ
チングによって作られた狭いチャネル１８２によってト
ランジスタがレーザから分離されていることである。Ｉ
ＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３、ｐｐ．４１２−４１３、
（１９９１）に、Ｂｏｎａらによって発表された「高品
質のエッチングされた鏡を備えたＡｌＧａＡｓレーザの
ビーム特性」に開示されているように、チャネルのレー
ザ側に滑らかな垂直表面を形成するために化学的に支援
されたイオンビームエッチングを用いることが可能であ
り、それによって、レーザ共振器用の鏡を提供すること
ができる。チャネルのトランジスタ側においては、レー
ザへ戻る反射光を少くするために、導波路の軸に対して
ある角度を持った表面が形成される。
て、フォトトランジスタはレーザ構造体に光学的に結合
されるが、レーザ共振器の外側に形成される。集積構造
体１８０は、図２の集積構造体７０に実質的に同じであ
るので、対応する部分には同じ参照番号が用いられてい
る。構造体１８０の著しい特徴は、レーザ電極９２ｂ、
９４ｂとトランジスタ電極９２ａ、９２ｂとの間にエッ
チングによって作られた狭いチャネル１８２によってト
ランジスタがレーザから分離されていることである。Ｉ
ＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３、ｐｐ．４１２−４１３、
（１９９１）に、Ｂｏｎａらによって発表された「高品
質のエッチングされた鏡を備えたＡｌＧａＡｓレーザの
ビーム特性」に開示されているように、チャネルのレー
ザ側に滑らかな垂直表面を形成するために化学的に支援
されたイオンビームエッチングを用いることが可能であ
り、それによって、レーザ共振器用の鏡を提供すること
ができる。チャネルのトランジスタ側においては、レー
ザへ戻る反射光を少くするために、導波路の軸に対して
ある角度を持った表面が形成される。
【００３９】第１及び第２の実施例においては、光出力
はレーザ空洞内においてフォトトランジスタによって吸
収されるが、本発明の第３及び第４の実施例は、レーザ
空洞から発射された光出力をフォトトランジスタが吸収
するという点で有利である。従って、レーザ空洞の中に
フォトトランジスタを配置することにより、レーザの内
部損失が増大し、それによって、レーザの閾値が高くな
る。
はレーザ空洞内においてフォトトランジスタによって吸
収されるが、本発明の第３及び第４の実施例は、レーザ
空洞から発射された光出力をフォトトランジスタが吸収
するという点で有利である。従って、レーザ空洞の中に
フォトトランジスタを配置することにより、レーザの内
部損失が増大し、それによって、レーザの閾値が高くな
る。
【００４０】１つの単一基板上に形成された１つの単一
の組としての半導体層内に集積レーザ／トランジスタ構
造体のアレイを形成するために、前記の各実施例を利用
できる。このモノシリックなアレイ内の各集積構造体か
らの出力は、その独立したデータ信号によって別々に制
御可能である。この変調と同時に、各集積レーザ構造体
によって放出された光出力は、フォトトランジスタによ
る統合フィードバック制御によって、予測できない変化
に対して安定化される。この統合制御は、チップへの高
速接続を必要とせず、トランジスタとレーザを同軸的に
集積化し、それによって、発光領域を小さい間隔を保っ
て密接配置することを可能にするので有利である。
の組としての半導体層内に集積レーザ／トランジスタ構
造体のアレイを形成するために、前記の各実施例を利用
できる。このモノシリックなアレイ内の各集積構造体か
らの出力は、その独立したデータ信号によって別々に制
御可能である。この変調と同時に、各集積レーザ構造体
によって放出された光出力は、フォトトランジスタによ
る統合フィードバック制御によって、予測できない変化
に対して安定化される。この統合制御は、チップへの高
速接続を必要とせず、トランジスタとレーザを同軸的に
集積化し、それによって、発光領域を小さい間隔を保っ
て密接配置することを可能にするので有利である。
【００４１】最後に、図８に示すように、本発明はＲＯ
Ｓ装置２００として具体化可能である。この場合、ＲＯ
Ｓ装置は、特に、少なくとも１つの光線２０４を放出す
るための出力安定ソリッドステートレーザ源２０２（単
一又は多重のアドレス可能なスポット出力のレーザ
源）、データ信号に従って光線をパルス変調するための
手段２０６、ラスタ方式により光線を走査するための手
段２０８、走査された光線を受け取るための、例えば受
光性要素のような、画像平面手段２１０、及び、光を像
平面手段２１０上に集束するための手段２１２ａ、２１
２ｂを有する。既に述べたように、この種のＲＯＳ装置
において、本発明は特に有利である。
Ｓ装置２００として具体化可能である。この場合、ＲＯ
Ｓ装置は、特に、少なくとも１つの光線２０４を放出す
るための出力安定ソリッドステートレーザ源２０２（単
一又は多重のアドレス可能なスポット出力のレーザ
源）、データ信号に従って光線をパルス変調するための
手段２０６、ラスタ方式により光線を走査するための手
段２０８、走査された光線を受け取るための、例えば受
光性要素のような、画像平面手段２１０、及び、光を像
平面手段２１０上に集束するための手段２１２ａ、２１
２ｂを有する。既に述べたように、この種のＲＯＳ装置
において、本発明は特に有利である。
【図１】 先行技術によるラテラルヘテロジャンクショ
ンバイポーラ式トランジスタ側面図または立面図であ
る。
ンバイポーラ式トランジスタ側面図または立面図であ
る。
【図２】 半導体層の非活性領域を経て結合された光と
共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の１つの
実施例の側面図または立面図である。
共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の１つの
実施例の側面図または立面図である。
【図３】 図２に示す本発明の実施例のための電気回路
を示す。
を示す。
【図４】 受動的な二次元光学導波路を介して結合され
た光と共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の
別の実施例の側面図または立面図である。
た光と共に、本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の
別の実施例の側面図または立面図である。
【図５】 分布形格子反射器によってトランジスタがレ
ーザから分離された本発明の集積トランジスタ／レーザ
構造の更に別の実施例の側面図または立面図である。
ーザから分離された本発明の集積トランジスタ／レーザ
構造の更に別の実施例の側面図または立面図である。
【図６】 レーザが分布形格子反射器を内蔵して形成さ
れた本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の
実施例の側面図または立面図である。
れた本発明の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の
実施例の側面図または立面図である。
【図７】 エッチングによって形成された狭い溝によっ
てトランジスタがレーザの光空洞から分離された本発明
の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の実施例の側
面図または立面図である。
てトランジスタがレーザの光空洞から分離された本発明
の集積トランジスタ／レーザ構造の更に別の実施例の側
面図または立面図である。
【図８】 本発明の集積トランジスタ／レーザ構造を用
いた基本的なＲＯＳ装置の平面図を示す。
いた基本的なＲＯＳ装置の平面図を示す。
７０…装置、７２…半導体支持物、７４，７６，７８…
半導体層、８０…オーミックコンタクト層、８２，８４
…無秩序領域、８６…無秩序されない部分、８８，９０
…ｐ−ｎヘテロジャンクション、９２ａ，９２ｂ，９４
ａ，９４ｂ，９６…金属化電極、１０２，１０４，１０
６…陽子インプラント領域
半導体層、８０…オーミックコンタクト層、８２，８４
…無秩序領域、８６…無秩序されない部分、８８，９０
…ｐ−ｎヘテロジャンクション、９２ａ，９２ｂ，９４
ａ，９４ｂ，９６…金属化電極、１０２，１０４，１０
６…陽子インプラント領域
Claims (3)
- 【請求項１】 １つの共通半導体層構造体によってその
上にモノリシックに形成されその内部に光空洞が規定さ
れたトランスバースジャンクションレーザ及びヘテロジ
ャンクションバイポーラトランジスタを持つ基板を有
し、光空洞からの光出力がトランジスタのベース領域に
衝突するようにレーザの光空洞は前記トランジスタのベ
ース領域と軸方向に直線配置され、前記レーザから前記
ベース領域へ光出力が入射することによって前記トラン
ジスタにより安定化フィードバック電流を生成させ、前
記電流を前記レーザに伝達して前記レーザの光出力を安
定化させるように前記レーザと前記トランジスタとの間
で電気通信を維持するために両者に接続される手段を有
する半導体装置。 - 【請求項２】 独立してアドレス可能な半導体レーザ光
源のアレイにおいて、 １つの共通半導体層構造体によってその上にモノリシッ
クに形成されその内部に光空洞が規定されたトランスバ
ースジャンクションレーザ及びヘテロジャンクションバ
イポーラトランジスタを持つ基板を有し、光空洞からの
光出力がトランジスタのベース領域に衝突するようにレ
ーザの光空洞は前記トランジスタのベース領域と軸方向
に直線配置され、前記レーザから前記ベース領域へ光出
力が入射することによって前記トランジスタにより安定
化フィードバック信号を生成させ、前記信号を前記レー
ザに伝達して前記レーザの光出力を安定化させるように
前記レーザと前記トランジスタとの間で電気通信を維持
するために両者に接続される手段を有する改良された光
源。 - 【請求項３】 少なくとも１つの光線を放出するための
改良された光源と、データ信号に従って光線をパルス変
調するための手段と、ラスタ方式において光線を走査す
るための手段と、走査された光線を受けるための画像面
手段と、画像面手段上に光を集束するための手段とを持
つタイプのＲＯＳ装置において、 １つの共通半導体層構造体によってその上にモノリシッ
クに形成されその内部に光空洞が規定されたトランスバ
ースジャンクションレーザ及びヘテロジャンクションバ
イポーラトランジスタを持つ基板を有し、光空洞からの
光出力がトランジスタのベース領域に衝突するようにレ
ーザの光空洞は前記トランジスタのベース領域と軸方向
に直線配置され、前記レーザから前記ベース領域へ光出
力が入射することによって前記トランジスタにより安定
化フィードバック信号を生成させ、前記信号を前記レー
ザに伝達して前記レーザの光出力を安定化させるように
前記レーザと前記トランジスタとの間で電気通信を維持
するために両者に接続される手段を有する改良された光
源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US924204 | 1992-08-03 | ||
| US07/924,204 US5323026A (en) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Semiconductor laser with integrated phototransistor for dynamic power stabilization |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697605A true JPH0697605A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=25449879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14961093A Pending JPH0697605A (ja) | 1992-08-03 | 1993-06-21 | 動的出力安定化用集積フォトトランジスタを備えた半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5323026A (ja) |
| EP (1) | EP0583128B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0697605A (ja) |
| DE (1) | DE69305935T2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06183055A (ja) * | 1992-12-19 | 1994-07-05 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
| US5608753A (en) * | 1995-06-29 | 1997-03-04 | Xerox Corporation | Semiconductor devices incorporating p-type and n-type impurity induced layer disordered material |
| US5812582A (en) * | 1995-10-03 | 1998-09-22 | Methode Electronics, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser feedback system and method |
| DE19547469A1 (de) * | 1995-12-19 | 1997-06-26 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Regelung zweier Werte der Leistung des von einer Laserdiode abgegebenen optischen Signals |
| US5764676A (en) * | 1996-09-26 | 1998-06-09 | Xerox Corporation | Transversely injected multiple wavelength diode laser array formed by layer disordering |
| US5763870A (en) * | 1996-12-13 | 1998-06-09 | Hewlett-Packard Company | Method and system for operating a laser device employing an integral power-regulation sensor |
| US6097748A (en) * | 1998-05-18 | 2000-08-01 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser semiconductor chip with integrated drivers and photodetectors and method of fabrication |
| US6078341A (en) * | 1998-12-14 | 2000-06-20 | Xerox Corporation | Laser diode raster output scanners with interlaced scan lines |
| US6528827B2 (en) | 2000-11-10 | 2003-03-04 | Optolynx, Inc. | MSM device and method of manufacturing same |
| US7369585B2 (en) * | 2004-06-16 | 2008-05-06 | Sarnoff Corporation | Semiconductor based broad area optical amplifier |
| JP2006165248A (ja) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8253215B2 (en) * | 2009-01-15 | 2012-08-28 | Wavefront Holdings, Llc | Mesa heterojunction phototransistor and method for making same |
| DE102012109216A1 (de) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische Baugruppe und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Baugruppe |
| CN104242048B (zh) * | 2014-10-09 | 2017-02-15 | 西安炬光科技有限公司 | 一种传导冷却叠阵半导体激光器封装结构 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100571A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-15 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | レ−ザビ−ム走査装置 |
| US4639275A (en) * | 1982-04-22 | 1987-01-27 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Forming disordered layer by controlled diffusion in heterojunction III-V semiconductor |
| JPS60788A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路およびその製造方法 |
| JPS6079788A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-07 | Nec Corp | 光双安定素子 |
| JPS6215874A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体装置 |
| JPS6286775A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-21 | Canon Inc | 発光回路 |
| FR2593966B1 (fr) * | 1986-02-04 | 1988-09-09 | Ankri David | Structure semi-conductrice monolithique d'un transistor bipolaire a heterojonction et d'un laser |
| JPS63116489A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 光集積回路 |
| US4956682A (en) * | 1987-04-28 | 1990-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic integrated circuit |
| JPH0779181B2 (ja) * | 1987-07-15 | 1995-08-23 | 三菱電機株式会社 | 光集積化素子 |
| US4802182A (en) * | 1987-11-05 | 1989-01-31 | Xerox Corporation | Monolithic two dimensional waveguide coupled cavity laser/modulator |
| US4987468A (en) * | 1988-06-17 | 1991-01-22 | Xerox Corporation | Lateral heterojunction bipolar transistor (LHBT) and suitability thereof as a hetero transverse junction (HTJ) laser |
| US4980893A (en) * | 1989-05-25 | 1990-12-25 | Xerox Corporation | Monolithic high density arrays of independently addressable offset semiconductor laser sources |
| US5038185A (en) * | 1989-11-30 | 1991-08-06 | Xerox Corporation | Structurally consistent surface skimming hetero-transverse junction lasers and lateral heterojunction bipolar transistors |
| US5003359A (en) * | 1989-12-29 | 1991-03-26 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Optoelectronic integrated circuit |
| US5136604A (en) * | 1990-03-28 | 1992-08-04 | Xerox Corporation | Apparatus and method for detecting the power level in single and multi-stripe integrated lasers |
| KR940005454B1 (ko) * | 1991-04-03 | 1994-06-18 | 삼성전자 주식회사 | 화합물반도체장치 |
-
1992
- 1992-08-03 US US07/924,204 patent/US5323026A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14961093A patent/JPH0697605A/ja active Pending
- 1993-08-02 DE DE69305935T patent/DE69305935T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-02 EP EP93306110A patent/EP0583128B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69305935D1 (de) | 1996-12-19 |
| EP0583128A2 (en) | 1994-02-16 |
| DE69305935T2 (de) | 1997-03-27 |
| EP0583128A3 (ja) | 1994-03-02 |
| EP0583128B1 (en) | 1996-11-13 |
| US5323026A (en) | 1994-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020913 |