JPH0738205A - 面発光レーザダイオードアレイ及びその駆動方法，光検出素子，光検出素子アレイ，空間光接続システム，並びに波長多重光通信システム - Google Patents
面発光レーザダイオードアレイ及びその駆動方法，光検出素子，光検出素子アレイ，空間光接続システム，並びに波長多重光通信システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各面発光ＬＤの動作を独立且つ安定に制御で
き、位相合成波からなるレーザ光の出射方向を変更する
ことができる面発光ＬＤアレイを得る。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１０上に、各々の２次回折格
子１６のピッチが同一ピッチとなるように形成された複
数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l を、各々の２次回折
格子１６がｎ−ＩｎＰ基板１０上の所定の一点に向かう
ように該一点を中心に放射状に形成する。
き、位相合成波からなるレーザ光の出射方向を変更する
ことができる面発光ＬＤアレイを得る。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１０上に、各々の２次回折格
子１６のピッチが同一ピッチとなるように形成された複
数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l を、各々の２次回折
格子１６がｎ−ＩｎＰ基板１０上の所定の一点に向かう
ように該一点を中心に放射状に形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は面発光レーザダイオー
ドアレイ及びその駆動方法，光検出素子，光検出素子ア
レイ，空間光接続システム，並びに波長多重光通信シス
テムに関するものである。
ドアレイ及びその駆動方法，光検出素子，光検出素子ア
レイ，空間光接続システム，並びに波長多重光通信シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】面発光レーザダイオード（以下、面発光
ＬＤと称す。）は電子情報通信学会論文誌C-1 Vol.J75-
C-I No.5 pp.245 〜256 (1992 年5 月) に示されるよう
に、そのレーザ共振器構造から、垂直共振器型，水平共
振器型，及び曲がり共振器型の３種類が挙げられる。こ
れらは、従来の基板端面からレーザ光を出射するレーザ
ダイオードとは異なり、基板主面に対して垂直方向にレ
ーザ光を出射するものである。
ＬＤと称す。）は電子情報通信学会論文誌C-1 Vol.J75-
C-I No.5 pp.245 〜256 (1992 年5 月) に示されるよう
に、そのレーザ共振器構造から、垂直共振器型，水平共
振器型，及び曲がり共振器型の３種類が挙げられる。こ
れらは、従来の基板端面からレーザ光を出射するレーザ
ダイオードとは異なり、基板主面に対して垂直方向にレ
ーザ光を出射するものである。
【０００３】上述した３種の面発光ＬＤの内でも、水平
共振器型面発光ＬＤは、従来のＤＦＢ（Distributed Fe
edBack：分布帰還型）あるいはＤＢＲ（Distributed Br
aggReflector ：ブラッグ反射型）レーザダイオードの
製造技術である光導波路内に回折格子を形成する技術を
使用して製造できるため、比較的容易に作製できる。即
ち、水平共振器型面発光ＬＤは、形成すべき回折格子の
次数を２次、即ち、レーザ光の波長の１／２周期となる
よう形成することにより製造される。尚、以下の説明に
おいて、この次数が２次である回折格子を単に２次回折
格子と呼ぶ。
共振器型面発光ＬＤは、従来のＤＦＢ（Distributed Fe
edBack：分布帰還型）あるいはＤＢＲ（Distributed Br
aggReflector ：ブラッグ反射型）レーザダイオードの
製造技術である光導波路内に回折格子を形成する技術を
使用して製造できるため、比較的容易に作製できる。即
ち、水平共振器型面発光ＬＤは、形成すべき回折格子の
次数を２次、即ち、レーザ光の波長の１／２周期となる
よう形成することにより製造される。尚、以下の説明に
おいて、この次数が２次である回折格子を単に２次回折
格子と呼ぶ。
【０００４】図１５はK.Kojima et al.,Appl.Phys.Let
t.,50,1705(1987) に示された従来のＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄの構造を示す斜視図であり、図において、１５０はＤ
ＢＲ面発光ＬＤであり、これは、その裏面にｎ電極５１
が形成されたｎ−ＧａＡｓ基板５２上に、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層５３，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５４，Ｇ
ａＡｓウエル層とＡｌＧａＡｓバリア層とで構成される
多重量子井戸層（以下、ＭＱＷ層と称す。）からなる光
導波層５５がこの順に配設され、そして、該ＭＱＷ活性
層５５上にメサストライプ状の２次回折格子５８が形成
されたｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６が配設され、該
メサストライプ状の２次回折格子５８のレーザ発振領域
１５０Ａとなる部分上のみにｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９が配設され、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６の２
次回折格子５８の両脇部分，２次回折格子５８のレーザ
発振領域１５０Ａの側面，及びｐ−ＧａＡｓコンタクト
層５９の側面が絶縁膜５７で覆われ、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層５９の上面とその周囲の絶縁膜５７上にｐ電極
６１が配設され、上記各層のレーザ発振領域１５０Ａ側
の端面に高反射率コーティング膜６０が配設されて、構
成されている。
t.,50,1705(1987) に示された従来のＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄの構造を示す斜視図であり、図において、１５０はＤ
ＢＲ面発光ＬＤであり、これは、その裏面にｎ電極５１
が形成されたｎ−ＧａＡｓ基板５２上に、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層５３，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５４，Ｇ
ａＡｓウエル層とＡｌＧａＡｓバリア層とで構成される
多重量子井戸層（以下、ＭＱＷ層と称す。）からなる光
導波層５５がこの順に配設され、そして、該ＭＱＷ活性
層５５上にメサストライプ状の２次回折格子５８が形成
されたｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６が配設され、該
メサストライプ状の２次回折格子５８のレーザ発振領域
１５０Ａとなる部分上のみにｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９が配設され、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６の２
次回折格子５８の両脇部分，２次回折格子５８のレーザ
発振領域１５０Ａの側面，及びｐ−ＧａＡｓコンタクト
層５９の側面が絶縁膜５７で覆われ、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層５９の上面とその周囲の絶縁膜５７上にｐ電極
６１が配設され、上記各層のレーザ発振領域１５０Ａ側
の端面に高反射率コーティング膜６０が配設されて、構
成されている。
【０００５】次に動作について説明する。レーザ発振領
域１５０Ａにｐ電極６１を介して電流が注入され、基本
的なレーザ発振が行われる。このレーザ光が２次回折格
子５８を含むｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６（光導波
路）に入射すると、２次回折格子５８の周期によって決
定される波長で最大の反射率が得られ、かつ、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５６，光導波路５が高反射率コーテ
ィング膜６０との間で共振器となるため、単一の縦モー
ドで発振する。そして、２次回折格子５８がその回折効
果によって基板５２表面と平行方向のレーザ光を垂直方
向に変換して外部に取り出す。ところで、このＤＢＲ面
発光ＬＤのような水平共振器型面発光ＬＤでは、レーザ
共振器を同一基板上に複数形成して２次元的に集積する
ことにより、アレイ化できることが知られている。
域１５０Ａにｐ電極６１を介して電流が注入され、基本
的なレーザ発振が行われる。このレーザ光が２次回折格
子５８を含むｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６（光導波
路）に入射すると、２次回折格子５８の周期によって決
定される波長で最大の反射率が得られ、かつ、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５６，光導波路５が高反射率コーテ
ィング膜６０との間で共振器となるため、単一の縦モー
ドで発振する。そして、２次回折格子５８がその回折効
果によって基板５２表面と平行方向のレーザ光を垂直方
向に変換して外部に取り出す。ところで、このＤＢＲ面
発光ＬＤのような水平共振器型面発光ＬＤでは、レーザ
共振器を同一基板上に複数形成して２次元的に集積する
ことにより、アレイ化できることが知られている。
【０００６】図１６はK.Kojima et al.,Electron. Let
t.,24,283(1988)に示された従来のＤＢＲ面発光ＬＤア
レイの構造を示す斜視図であり、図において、図１６と
同一符号は同一または相当する部分を示し、１６０は２
次元ＤＢＲ面発光ＬＤアレイ、６２はｐ−ＡｌＧａＡｓ
光ガイド層である。即ち、この２次元ＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄアレイ１６０は、上記図１５に示したＤＢＲ型面発光
ＬＤを基にして２次回折格子を基板表面に対して水平方
向に３個並べて形成して２次元アレイ化したものであ
り、レーザ光の高出力化が図られている。尚、この２次
元ＤＢＲ型面発光ＬＤアレイ１６０では、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層５６に２次回折格子を形成せず、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６とｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９との間に形成したｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２
に３つの２次回折格子５８ａ，５８ｂ，５８ｃを形成し
ている。
t.,24,283(1988)に示された従来のＤＢＲ面発光ＬＤア
レイの構造を示す斜視図であり、図において、図１６と
同一符号は同一または相当する部分を示し、１６０は２
次元ＤＢＲ面発光ＬＤアレイ、６２はｐ−ＡｌＧａＡｓ
光ガイド層である。即ち、この２次元ＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄアレイ１６０は、上記図１５に示したＤＢＲ型面発光
ＬＤを基にして２次回折格子を基板表面に対して水平方
向に３個並べて形成して２次元アレイ化したものであ
り、レーザ光の高出力化が図られている。尚、この２次
元ＤＢＲ型面発光ＬＤアレイ１６０では、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層５６に２次回折格子を形成せず、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６とｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９との間に形成したｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２
に３つの２次回折格子５８ａ，５８ｂ，５８ｃを形成し
ている。
【０００７】この図１６に示した従来のＤＢＲ面発光Ｌ
Ｄアレイでは、各レーザ共振器毎に出射するレーザ光が
合成した出力光を得ることができるため、図１５に示し
た単一のレーザ共振器（２次回折格子）が形成されたＤ
ＢＲ面発光ＬＤ１５０にくらべて、高出力のレーザ光を
得ることができる。しかしながら、複数のレーザ発振部
が平行に近接して配置されているため、これら複数のレ
ーザを連続発振させた時、デバイスの温度上昇が激しく
なり、その結果、光導波路、即ち、光ガイド層やクラッ
ド層の内部で屈折率変化が起こり、この光導波路に作り
込まれた２次回折格子のブラッグ波長とレーザ発振波長
（モード）との間にずれが生じて、ビーム出力角度が不
安定になるという問題点がある。
Ｄアレイでは、各レーザ共振器毎に出射するレーザ光が
合成した出力光を得ることができるため、図１５に示し
た単一のレーザ共振器（２次回折格子）が形成されたＤ
ＢＲ面発光ＬＤ１５０にくらべて、高出力のレーザ光を
得ることができる。しかしながら、複数のレーザ発振部
が平行に近接して配置されているため、これら複数のレ
ーザを連続発振させた時、デバイスの温度上昇が激しく
なり、その結果、光導波路、即ち、光ガイド層やクラッ
ド層の内部で屈折率変化が起こり、この光導波路に作り
込まれた２次回折格子のブラッグ波長とレーザ発振波長
（モード）との間にずれが生じて、ビーム出力角度が不
安定になるという問題点がある。
【０００８】一方、図１８は特開平３−２５７８８８号
公報に提案されたリング状の回折格子を用いたＤＢＲ面
発光ＬＤアレイの構造を示す図で、図１７(a) は斜視
図、図１７(b) は図１７(a) のXVIIb −XVIIb 線におけ
る断面図、図１７(c) は図１７(a) のXVIIc −XVIIc 線
における断面図である。図において、１７０はＤＢＲ面
発光ＬＤで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板７０上に、波長約
１．３μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有す
る組成からなるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３，波長約
１．５５μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有
する組成からなるＩｎＧａＡｓＰ活性層８２，ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層８１，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８０
が順次積層され、この積層された半導体層の所定部分が
除去されて、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３の一部にリ
ング状の２次回折格子７９が形成され、更に、この積層
された半導体層の所定部分が除去されて、このリング状
の２次回折格子を横切るように、図１７(b）に示す断面
構造からなる４本のストライプ状のレーザ共振器７１，
７２，７３，７４（図１７(a) 参照）が形成され、そし
て、このレーザ共振器７１，７２，７３，７４の両脇が
図１７(c) に示すように半絶縁性のＩｎＰ層８４で埋め
込まれ、基板７０の裏面にｎ電極７８，上記レーザ共振
器７１，７２，７３，７４及び半絶縁性のＩｎＰ層８４
上面にｐ電極７５が形成されて、構成されている。尚、
図中、８１ａはファセット面、７６は絶縁膜、７７は金
属膜である。
公報に提案されたリング状の回折格子を用いたＤＢＲ面
発光ＬＤアレイの構造を示す図で、図１７(a) は斜視
図、図１７(b) は図１７(a) のXVIIb −XVIIb 線におけ
る断面図、図１７(c) は図１７(a) のXVIIc −XVIIc 線
における断面図である。図において、１７０はＤＢＲ面
発光ＬＤで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板７０上に、波長約
１．３μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有す
る組成からなるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３，波長約
１．５５μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有
する組成からなるＩｎＧａＡｓＰ活性層８２，ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層８１，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８０
が順次積層され、この積層された半導体層の所定部分が
除去されて、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３の一部にリ
ング状の２次回折格子７９が形成され、更に、この積層
された半導体層の所定部分が除去されて、このリング状
の２次回折格子を横切るように、図１７(b）に示す断面
構造からなる４本のストライプ状のレーザ共振器７１，
７２，７３，７４（図１７(a) 参照）が形成され、そし
て、このレーザ共振器７１，７２，７３，７４の両脇が
図１７(c) に示すように半絶縁性のＩｎＰ層８４で埋め
込まれ、基板７０の裏面にｎ電極７８，上記レーザ共振
器７１，７２，７３，７４及び半絶縁性のＩｎＰ層８４
上面にｐ電極７５が形成されて、構成されている。尚、
図中、８１ａはファセット面、７６は絶縁膜、７７は金
属膜である。
【０００９】このＤＢＲ面発光ＬＤアレイでは、レーザ
共振器７１，７２，７３，７４でレーザ発振して得られ
るレーザ光がリング状の２次回折格子７９からのみ上方
に出射するため、レーザ共振器の数に比例した高出力の
出力が単一の開口から得られ、かつ、隣接するレーザ共
振器間の間隔を図１６に示したＤＢＲ面発光ＬＤアレイ
のそれよりも大きくできるため、上述したレーザの連続
発振時にデバイスが温度上昇して起こるビーム出力角度
が不安定になるという問題点をある程度軽減することが
できる。
共振器７１，７２，７３，７４でレーザ発振して得られ
るレーザ光がリング状の２次回折格子７９からのみ上方
に出射するため、レーザ共振器の数に比例した高出力の
出力が単一の開口から得られ、かつ、隣接するレーザ共
振器間の間隔を図１６に示したＤＢＲ面発光ＬＤアレイ
のそれよりも大きくできるため、上述したレーザの連続
発振時にデバイスが温度上昇して起こるビーム出力角度
が不安定になるという問題点をある程度軽減することが
できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＢＲ面発
光ＬＤアレイは、高出力のレーザ光を基板の主面の垂直
方向に出射できることから、電子情報通信学会誌Vol.75
No.9 pp.956〜 961（１９９２年２月）で説明されてい
るような複数のコンピュータ間の信号接続，コンピュー
タ内の信号接続，ボード間，ボード上，或いはチップ間
の信号接続を行う光接続用の半導体発光素子として用い
ることができる。この光接続は、従来の光通信システム
と同じで、電気信号を光へ変換する変換手段，光信号の
伝達手段，及び光信号を電気信号に復元する手段が必要
で、これらには、一般に半導体レーザ等の半導体発光素
子，光導波路，半導体受光素子が各々用いられる。図１
８はこの光接続システムの構成を示す模式図で、図１８
(a) は光導波路を用いる光導波路光接続を示し、図１８
(b) は光導波路を用いない空間光接続を示している。
光ＬＤアレイは、高出力のレーザ光を基板の主面の垂直
方向に出射できることから、電子情報通信学会誌Vol.75
No.9 pp.956〜 961（１９９２年２月）で説明されてい
るような複数のコンピュータ間の信号接続，コンピュー
タ内の信号接続，ボード間，ボード上，或いはチップ間
の信号接続を行う光接続用の半導体発光素子として用い
ることができる。この光接続は、従来の光通信システム
と同じで、電気信号を光へ変換する変換手段，光信号の
伝達手段，及び光信号を電気信号に復元する手段が必要
で、これらには、一般に半導体レーザ等の半導体発光素
子，光導波路，半導体受光素子が各々用いられる。図１
８はこの光接続システムの構成を示す模式図で、図１８
(a) は光導波路を用いる光導波路光接続を示し、図１８
(b) は光導波路を用いない空間光接続を示している。
【００１１】これらの図に示すように、光導波路光接続
や空間光接続では、半導体レーザからの出射光（レーザ
光）の進行方向（導波方向）の変更は光導波路や反射鏡
によって行なわれるようになっている。そこで、例えば
図１９に示すように、送信チップ（基板）１９０ａ上に
配設された面発光ＬＤアレイ９０ａ〜９０ｃから出射す
るレーザ光９２ａ〜９２ｃの出力方向を各面発光ＬＤア
レイ毎に任意に制御できれば、上述した光導波路や反射
鏡等の物理的な光路変更手段を不要にでき、しかも、受
光チップ（基板）１９０ｂ上に設けられた複数のフォト
ダイオード９１ａ〜９１ｆに対して、該フォトダイオー
ド９１ａ〜９１ｆより少ない数の面発光ＬＤアレイ９０
ａ〜９０ｃから情報を送ることができ、装置を大幅に小
型化できることが期待できる。しかしながら、上記図１
６に示した従来の面発光ＬＤアレイは、複数のレーザ共
振器の発振部が、素子分離されることなく平行に近接し
て配置され、そのレーザ発振時、各レーザ共振器は隣接
するレーザ共振器からの光のしみだし等の影響を受ける
ことから、各レーザ共振器単体毎に異なる駆動電流でレ
ーザ発振させて位相合成波を得たとしても、各々のレー
ザ共振器が安定に動作せず、得られる位相合成波の出射
方向を任意の方向に制御することができないという問題
点がある。一方、図１７に示した従来の面発光ＬＤアレ
イ１７０では、複数のレーザ共振器で発振して得られる
複数のレーザ光がリング状の回折格子７９で相互干渉す
るため、位相合成波を得ることはできず、複数のレーザ
光の合成出力光の出射方向を任意の方向に制御すること
はできない。
や空間光接続では、半導体レーザからの出射光（レーザ
光）の進行方向（導波方向）の変更は光導波路や反射鏡
によって行なわれるようになっている。そこで、例えば
図１９に示すように、送信チップ（基板）１９０ａ上に
配設された面発光ＬＤアレイ９０ａ〜９０ｃから出射す
るレーザ光９２ａ〜９２ｃの出力方向を各面発光ＬＤア
レイ毎に任意に制御できれば、上述した光導波路や反射
鏡等の物理的な光路変更手段を不要にでき、しかも、受
光チップ（基板）１９０ｂ上に設けられた複数のフォト
ダイオード９１ａ〜９１ｆに対して、該フォトダイオー
ド９１ａ〜９１ｆより少ない数の面発光ＬＤアレイ９０
ａ〜９０ｃから情報を送ることができ、装置を大幅に小
型化できることが期待できる。しかしながら、上記図１
６に示した従来の面発光ＬＤアレイは、複数のレーザ共
振器の発振部が、素子分離されることなく平行に近接し
て配置され、そのレーザ発振時、各レーザ共振器は隣接
するレーザ共振器からの光のしみだし等の影響を受ける
ことから、各レーザ共振器単体毎に異なる駆動電流でレ
ーザ発振させて位相合成波を得たとしても、各々のレー
ザ共振器が安定に動作せず、得られる位相合成波の出射
方向を任意の方向に制御することができないという問題
点がある。一方、図１７に示した従来の面発光ＬＤアレ
イ１７０では、複数のレーザ共振器で発振して得られる
複数のレーザ光がリング状の回折格子７９で相互干渉す
るため、位相合成波を得ることはできず、複数のレーザ
光の合成出力光の出射方向を任意の方向に制御すること
はできない。
【００１２】一方、異なる波長のレーザ光からなる波長
多重光を光ファイバ内を導波させて通信を行う波長多重
光通信が近年行われており、上記図１６に示す面発光Ｌ
Ｄアレイにおいて各レーザ共振器毎の２次回折格子のピ
ッチを異ならせることにより、多波長のレーザ光を一括
して出力することが考えられる。しかるに、上述したよ
うに、上記図１６に示す従来の面発光ＬＤアレイでは複
数のレーザ共振器の２次回折格子が平行に近接して配置
されているため、隣接する２次回折格子間でレーザ光が
相互干渉し、所定波長の多波長レーザ光を安定に出力す
ることができない。また、図１７に示す従来の面発光Ｌ
Ｄアレイでは、リング状の回折格子で異なる波長のレー
ザ光が相互干渉してしまうため、同様に所定波長の多波
長レーザ光を安定に出力することができない。
多重光を光ファイバ内を導波させて通信を行う波長多重
光通信が近年行われており、上記図１６に示す面発光Ｌ
Ｄアレイにおいて各レーザ共振器毎の２次回折格子のピ
ッチを異ならせることにより、多波長のレーザ光を一括
して出力することが考えられる。しかるに、上述したよ
うに、上記図１６に示す従来の面発光ＬＤアレイでは複
数のレーザ共振器の２次回折格子が平行に近接して配置
されているため、隣接する２次回折格子間でレーザ光が
相互干渉し、所定波長の多波長レーザ光を安定に出力す
ることができない。また、図１７に示す従来の面発光Ｌ
Ｄアレイでは、リング状の回折格子で異なる波長のレー
ザ光が相互干渉してしまうため、同様に所定波長の多波
長レーザ光を安定に出力することができない。
【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、各レーザ共振器（レーザダイオ
ード）を室温連続動作させた時のレーザ光の出射角度が
不安定にならず、かつ、各レーザ共振器（レーザダイオ
ード）毎の動作を独立に制御でき、複数のレーザ共振器
（レーザダイオード）から出射するレーザ光の合成出力
光を任意の出射方向に制御性良く変更することができる
面発光ＬＤアレイ，及びその駆動方法，並びに該面発光
ＬＤアレイを用いた空間光接続システムを得ることを目
的とする。
ためになされたもので、各レーザ共振器（レーザダイオ
ード）を室温連続動作させた時のレーザ光の出射角度が
不安定にならず、かつ、各レーザ共振器（レーザダイオ
ード）毎の動作を独立に制御でき、複数のレーザ共振器
（レーザダイオード）から出射するレーザ光の合成出力
光を任意の出射方向に制御性良く変更することができる
面発光ＬＤアレイ，及びその駆動方法，並びに該面発光
ＬＤアレイを用いた空間光接続システムを得ることを目
的とする。
【００１４】更に、この発明の他の目的は、複数のレー
ザ共振器（レーザダイオード）の各レーザ共振器（レー
ザダイオード）毎の動作を独立に制御でき、レーザ共振
器（レーザダイオード）数分の異なる波長のレーザ光か
らなる合成光を、異なる波長のレーザ光が相互干渉する
ことなく、所定の出射方向に安定に出力することができ
る面発光ＬＤアレイを得ることにある。
ザ共振器（レーザダイオード）の各レーザ共振器（レー
ザダイオード）毎の動作を独立に制御でき、レーザ共振
器（レーザダイオード）数分の異なる波長のレーザ光か
らなる合成光を、異なる波長のレーザ光が相互干渉する
ことなく、所定の出射方向に安定に出力することができ
る面発光ＬＤアレイを得ることにある。
【００１５】更に、この発明の他の目的は、上記波長多
重光から所定波長の光のみを高精度に検出することがで
きる光検出素子を得ることにある。
重光から所定波長の光のみを高精度に検出することがで
きる光検出素子を得ることにある。
【００１６】更に、この発明の他の目的は、上記面発光
ＬＤアレイを送信手段とし、該送信手段ら送信された上
記波長多重光を各波長毎に分離検出する受信手段とを備
えた波長多重光通信接続システムを得ることにある。
ＬＤアレイを送信手段とし、該送信手段ら送信された上
記波長多重光を各波長毎に分離検出する受信手段とを備
えた波長多重光通信接続システムを得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる面発光
ＬＤアレイは、基板上に互いに同一ピッチの２次回折格
子を備えた複数の面発光ＬＤを、各々の２次回折格子が
上記基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放射状に
配設したものである。
ＬＤアレイは、基板上に互いに同一ピッチの２次回折格
子を備えた複数の面発光ＬＤを、各々の２次回折格子が
上記基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放射状に
配設したものである。
【００１８】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの互いの２次
回折格子の山の位置が、上記基板上の一点を中心とする
同一円周上とならないようにしたものである。
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの互いの２次
回折格子の山の位置が、上記基板上の一点を中心とする
同一円周上とならないようにしたものである。
【００１９】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの間に放熱用
の溝を設けたものである。
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの間に放熱用
の溝を設けたものである。
【００２０】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
の駆動方法は、上記複数の面発光ＬＤを互いに異なる駆
動電流で駆動するようにし、個々の面発光ＬＤの駆動電
流を制御することにより、上記複数の面発光ＬＤから出
射するレーザ光の合成出力光を任意の出力方向にスキャ
ンさせるようにしたものである。
の駆動方法は、上記複数の面発光ＬＤを互いに異なる駆
動電流で駆動するようにし、個々の面発光ＬＤの駆動電
流を制御することにより、上記複数の面発光ＬＤから出
射するレーザ光の合成出力光を任意の出力方向にスキャ
ンさせるようにしたものである。
【００２１】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
は、上記複数の面発光レーザダイオードの各々の２次回
折格子を、互いに異なるピッチを持つように形成したも
のである。
は、上記複数の面発光レーザダイオードの各々の２次回
折格子を、互いに異なるピッチを持つように形成したも
のである。
【００２２】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
は、基板上に複数のＬＤを各々のレーザ出射端面が該基
板に形成された貫通孔に向かうように該貫通孔を中心に
して放射状に配設し、上記基板の貫通孔に上記複数のＬ
Ｄのレーザ光を集光してこの集光したレーザ光を上記基
板の主面に対する垂直方向に出力させる集光手段を設け
たものである。
は、基板上に複数のＬＤを各々のレーザ出射端面が該基
板に形成された貫通孔に向かうように該貫通孔を中心に
して放射状に配設し、上記基板の貫通孔に上記複数のＬ
Ｄのレーザ光を集光してこの集光したレーザ光を上記基
板の主面に対する垂直方向に出力させる集光手段を設け
たものである。
【００２３】更に、この発明にかかる光検出素子は、そ
の受光面に所定波長の光のみをその内部の光導波路層に
導く２次回折格子を配設した受光部と、該光導波路層を
導波する上記所定波長の光を光電流に変換して外部に出
力する光検出部とにより構成したものである。
の受光面に所定波長の光のみをその内部の光導波路層に
導く２次回折格子を配設した受光部と、該光導波路層を
導波する上記所定波長の光を光電流に変換して外部に出
力する光検出部とにより構成したものである。
【００２４】更に、この発明にかかる光検出素子アレイ
は、基板上に複数の上記光検出素子をその２次回折格子
が該基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放射状に
配設したものである。
は、基板上に複数の上記光検出素子をその２次回折格子
が該基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放射状に
配設したものである。
【００２５】更に、この発明にかかる空間光接続システ
ムは、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格子のピ
ッチがすべて同一となるように形成された面発光ＬＤア
レイを、送信用の半導体発光素子として用いたものであ
る。
ムは、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格子のピ
ッチがすべて同一となるように形成された面発光ＬＤア
レイを、送信用の半導体発光素子として用いたものであ
る。
【００２６】更に、この発明にかかる波長多重光通信シ
ステムは、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格子
が互いに異なるピッチを持つように形成された面発光Ｌ
Ｄアレイと、上記複数の光検出素子の各々の２次回折格
子が互いに異なるピッチを持つように形成された光検出
素子アレイとを光ファイバで光学的に結合したものであ
る。
ステムは、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格子
が互いに異なるピッチを持つように形成された面発光Ｌ
Ｄアレイと、上記複数の光検出素子の各々の２次回折格
子が互いに異なるピッチを持つように形成された光検出
素子アレイとを光ファイバで光学的に結合したものであ
る。
【００２７】
【作用】この発明においては、基板上に同一ピッチの２
次回折格子を備えた複数の面発光ＬＤを、各々の２次回
折格子が上記基板上の一点に向かうよう該一点を中心に
放射状に配設したから、隣接する面発光ＬＤにおける互
いのレーザ発振部が離されて、個々の面発光ＬＤを独立
に安定に動作させることができ、その結果、これら複数
の面発光ＬＤをすべて同一の駆動電流でレーザ発振させ
ることにより、同一位相で同一波長の複数のレーザ光が
合成された高出力のレーザ光を所定方向に安定に出力す
ることができ、また、これら複数の面発光ＬＤを互いに
異なる駆動電流でレーザ発振させることにより、同一位
相で異なる波長の複数のレーザ光が合成された位相合成
波を、所定方向に安定に出力することができる。
次回折格子を備えた複数の面発光ＬＤを、各々の２次回
折格子が上記基板上の一点に向かうよう該一点を中心に
放射状に配設したから、隣接する面発光ＬＤにおける互
いのレーザ発振部が離されて、個々の面発光ＬＤを独立
に安定に動作させることができ、その結果、これら複数
の面発光ＬＤをすべて同一の駆動電流でレーザ発振させ
ることにより、同一位相で同一波長の複数のレーザ光が
合成された高出力のレーザ光を所定方向に安定に出力す
ることができ、また、これら複数の面発光ＬＤを互いに
異なる駆動電流でレーザ発振させることにより、同一位
相で異なる波長の複数のレーザ光が合成された位相合成
波を、所定方向に安定に出力することができる。
【００２８】更に、この発明においては、上記複数の面
発光ＬＤの隣り合うＬＤの互いの２次回折格子の山の位
置が、上記基板上の一点を中心とする同一円周上となら
ないようにしたから、これら複数の面発光ＬＤを互いに
異なる駆動電流でレーザ発振させて位相合成波を得る場
合、隣接する面発光ＬＤ間で隣の面発光ＬＤから漏れて
くる異なる位相の光同士の相互干渉を打ち消すことがで
き、その結果、上記位相合成波を所定方向に安定に出力
することができる。
発光ＬＤの隣り合うＬＤの互いの２次回折格子の山の位
置が、上記基板上の一点を中心とする同一円周上となら
ないようにしたから、これら複数の面発光ＬＤを互いに
異なる駆動電流でレーザ発振させて位相合成波を得る場
合、隣接する面発光ＬＤ間で隣の面発光ＬＤから漏れて
くる異なる位相の光同士の相互干渉を打ち消すことがで
き、その結果、上記位相合成波を所定方向に安定に出力
することができる。
【００２９】更に、この発明にかかる面発光ＬＤアレイ
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの間に放熱用
の溝を設けたから、上記複数の面発光ＬＤの隣接する面
発光ＬＤ間での熱的干渉を防止することができ、その結
果、個々の面発光ＬＤを一層安定に動作させることがで
きる。
は、上記複数の面発光ＬＤの隣り合うＬＤの間に放熱用
の溝を設けたから、上記複数の面発光ＬＤの隣接する面
発光ＬＤ間での熱的干渉を防止することができ、その結
果、個々の面発光ＬＤを一層安定に動作させることがで
きる。
【００３０】更に、この発明においては、上記複数の面
発光ＬＤの個々の面発光ＬＤの駆動電流を制御すること
により、上記複数の面発光ＬＤから出射するレーザ光の
位相合成波を任意の出力方向にスキャンさせるようにし
たから、反射鏡や光導波路等を用いることなく、上記位
相合成波の出力方向を任意の方向に変更することができ
る。
発光ＬＤの個々の面発光ＬＤの駆動電流を制御すること
により、上記複数の面発光ＬＤから出射するレーザ光の
位相合成波を任意の出力方向にスキャンさせるようにし
たから、反射鏡や光導波路等を用いることなく、上記位
相合成波の出力方向を任意の方向に変更することができ
る。
【００３１】更に、この発明においては、上記複数の面
発光レーザダイオードの各々の２次回折格子を互いに異
なるピッチとなるように形成したから、これら複数の面
発光レーザダイオードが異なる発振波長でレーザ発振し
て、異なる波長の複数のレーザ光が合成された多波長レ
ーザ光を一括的に得ることができる。
発光レーザダイオードの各々の２次回折格子を互いに異
なるピッチとなるように形成したから、これら複数の面
発光レーザダイオードが異なる発振波長でレーザ発振し
て、異なる波長の複数のレーザ光が合成された多波長レ
ーザ光を一括的に得ることができる。
【００３２】更に、この発明においては、基板上に複数
のＬＤを、各々のレーザ出射端面が該基板に形成された
貫通孔に向かうよう該貫通孔を中心にして放射状に配設
し、かつ、上記基板の貫通孔に上記複数のＬＤのレーザ
光を集光してこの集光したレーザ光を上記基板の主面に
対する垂直方向に出力させる集光手段を設けたから、面
発光ＬＤを用いることなく上記面発光ＬＤアレイと同様
の動作を行うことができる。
のＬＤを、各々のレーザ出射端面が該基板に形成された
貫通孔に向かうよう該貫通孔を中心にして放射状に配設
し、かつ、上記基板の貫通孔に上記複数のＬＤのレーザ
光を集光してこの集光したレーザ光を上記基板の主面に
対する垂直方向に出力させる集光手段を設けたから、面
発光ＬＤを用いることなく上記面発光ＬＤアレイと同様
の動作を行うことができる。
【００３３】更に、この発明においては、その受光面に
所定波長の光のみをその内部の光導波路層に導く２次回
折格子を配設した受光部と、該光導波路層を導波する上
記所定波長の光を光電流に変換して外部に出力する光検
出部とで光検出素子を構成したから、波長多重光から所
定波長の光のみを精度よく検出することができる。
所定波長の光のみをその内部の光導波路層に導く２次回
折格子を配設した受光部と、該光導波路層を導波する上
記所定波長の光を光電流に変換して外部に出力する光検
出部とで光検出素子を構成したから、波長多重光から所
定波長の光のみを精度よく検出することができる。
【００３４】更に、この発明においては、基板上に複数
の上記光検出素子をその２次回折格子が該基板上の一点
に向かうよう該一点を中心に放射状に配設してアレイ化
したから、上記複数の光検出素子の２次回折格子のピッ
チを互いに異ならせることにより、波長多重光を各波長
の信号光毎に分離するための光分岐手段を設けることな
く、波長多重光から各波長の信号光毎に精度よく検出す
ることができる。
の上記光検出素子をその２次回折格子が該基板上の一点
に向かうよう該一点を中心に放射状に配設してアレイ化
したから、上記複数の光検出素子の２次回折格子のピッ
チを互いに異ならせることにより、波長多重光を各波長
の信号光毎に分離するための光分岐手段を設けることな
く、波長多重光から各波長の信号光毎に精度よく検出す
ることができる。
【００３５】更に、この発明においては、上記複数の面
発光ＬＤの各々の２次回折格子のピッチがすべて同一と
なるように形成された面発光ＬＤアレイを送信用の半導
体発光素子として用いたから、上記複数の面発光ＬＤの
個々の面発光ＬＤにおける駆動電流を制御することによ
り、これら複数の面発光ＬＤから出射するレーザ光の合
成出力光を任意の方向に出力させることができ、複数の
受光素子に対して信号光を送信することができる。
発光ＬＤの各々の２次回折格子のピッチがすべて同一と
なるように形成された面発光ＬＤアレイを送信用の半導
体発光素子として用いたから、上記複数の面発光ＬＤの
個々の面発光ＬＤにおける駆動電流を制御することによ
り、これら複数の面発光ＬＤから出射するレーザ光の合
成出力光を任意の方向に出力させることができ、複数の
受光素子に対して信号光を送信することができる。
【００３６】更に、この発明においては、上記複数の面
発光ＬＤの各々の２次回折格子のピッチが互いに異なる
ピッチとなるように形成された面発光ＬＤアレイと、上
記複数の光検出素子の各々の２次回折格子が互いに異な
るピッチとなるように形成された光検出素子アレイとを
光ファイバで光学的に結合したから、波長多重光を光フ
ァイバ内に安定に出力することができ、しかも、光分岐
手段を設けることなく、送信された波長多重光から所定
波長の信号光毎に精度よく受信をすることのできる波長
多重光通信システムを得ることができる。
発光ＬＤの各々の２次回折格子のピッチが互いに異なる
ピッチとなるように形成された面発光ＬＤアレイと、上
記複数の光検出素子の各々の２次回折格子が互いに異な
るピッチとなるように形成された光検出素子アレイとを
光ファイバで光学的に結合したから、波長多重光を光フ
ァイバ内に安定に出力することができ、しかも、光分岐
手段を設けることなく、送信された波長多重光から所定
波長の信号光毎に精度よく受信をすることのできる波長
多重光通信システムを得ることができる。
【００３７】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
面発光ＬＤアレイの構成を示す図で、図１(a) は上面
図、図１(b) は図１(a) 中の符号Ａで特定する一点鎖線
で囲まれた部分の破断断面図である。図において、１０
０は面発光ＬＤアレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０
上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格子１６が前
記中心点の方向を向くように複数のＤＢＲ面発光ＬＤ
（以下、単に面発光ＬＤと呼ぶ。）１０１ａ〜１０１l
が放射状に配置形成されて構成されている。ここで、上
記複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の２次回折格子
１６は、すべて互いに同一ピッチで形成されており、ま
た、ここでは詳細に図示していないが、隣接する面発光
ＬＤの２次回折格子１６間で各々の山の位置が、放射状
に形成されたこれら面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の中
心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上の所定の一点を中心とす
る同一円周上とならないように、面発光ＬＤ１０１ａ〜
１０１l が、基板１０上に配置形成されている。
面発光ＬＤアレイの構成を示す図で、図１(a) は上面
図、図１(b) は図１(a) 中の符号Ａで特定する一点鎖線
で囲まれた部分の破断断面図である。図において、１０
０は面発光ＬＤアレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０
上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格子１６が前
記中心点の方向を向くように複数のＤＢＲ面発光ＬＤ
（以下、単に面発光ＬＤと呼ぶ。）１０１ａ〜１０１l
が放射状に配置形成されて構成されている。ここで、上
記複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の２次回折格子
１６は、すべて互いに同一ピッチで形成されており、ま
た、ここでは詳細に図示していないが、隣接する面発光
ＬＤの２次回折格子１６間で各々の山の位置が、放射状
に形成されたこれら面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の中
心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上の所定の一点を中心とす
る同一円周上とならないように、面発光ＬＤ１０１ａ〜
１０１l が、基板１０上に配置形成されている。
【００３８】上記面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々
は同様の層構成からなり、図１(b)に示すように、ｎ−
ＩｎＰ基板１００と、ｎ−ＩｎＰ基板１００上に、厚み
１μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層１１，厚み３００オング
ストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２，厚み１０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に
５〜１０周期繰かえし積層された多重量子井戸構造から
なる活性層（以下、ＭＱＷ層と称す。）１３，厚み３０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４，
厚み０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１５，及びＩｎ
ＧａＡｓＰ２次回折格子１６を順次積層して形成された
メサストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両
脇を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、レーザ発振領
域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折格子１６の
上面を覆うｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８と、レ
ーザ発振領域１０１ａにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折
格子１６及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８の側
面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の上面を被覆す
る絶縁膜１９と、これら絶縁膜１９及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の上面を被覆するＣｒ／Ａｕから
なるｐ電極２０とから構成されている。また、１０１Ｂ
はレーザ光出射領域で、この領域の２次回折格子１６か
ら基板１０の主面に対する垂直上方に向けてレーザ光が
出射する。また、２２はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる
ｎ電極、２１は高反射膜であり、この高反射膜２１は、
ここでは露出している２次回折格子１６とｐ−ＩｎＰク
ラッド層１５の終端部にのみ形成しているが、Ｆｅドー
プＩｎＰ層１７の上面に引き延ばして形成してもよい。
は同様の層構成からなり、図１(b)に示すように、ｎ−
ＩｎＰ基板１００と、ｎ−ＩｎＰ基板１００上に、厚み
１μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層１１，厚み３００オング
ストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２，厚み１０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に
５〜１０周期繰かえし積層された多重量子井戸構造から
なる活性層（以下、ＭＱＷ層と称す。）１３，厚み３０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４，
厚み０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１５，及びＩｎ
ＧａＡｓＰ２次回折格子１６を順次積層して形成された
メサストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両
脇を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、レーザ発振領
域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折格子１６の
上面を覆うｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８と、レ
ーザ発振領域１０１ａにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折
格子１６及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８の側
面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の上面を被覆す
る絶縁膜１９と、これら絶縁膜１９及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の上面を被覆するＣｒ／Ａｕから
なるｐ電極２０とから構成されている。また、１０１Ｂ
はレーザ光出射領域で、この領域の２次回折格子１６か
ら基板１０の主面に対する垂直上方に向けてレーザ光が
出射する。また、２２はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる
ｎ電極、２１は高反射膜であり、この高反射膜２１は、
ここでは露出している２次回折格子１６とｐ−ＩｎＰク
ラッド層１５の終端部にのみ形成しているが、Ｆｅドー
プＩｎＰ層１７の上面に引き延ばして形成してもよい。
【００３９】次に、製造工程について簡単に説明する。
本面発光ＬＤアレイ１００における面発光ＬＤ１０１ａ
〜１０１l の形成工程は、従来の面発光ＬＤの製造工程
と基本的には同じであるが、その２次回折格子の形成工
程において、即ち、レジストを塗布してこれをプリベー
クした後、レーザ光源を用いた２光束干渉露光法で一定
ピッチの回折格子状のレジストパターンを形成し、該レ
ジストパターンをマスクにして半導体層に２次回折格子
を形成する際においては、一回の露光では、基板上にお
いて回折格子状のレジストパターンを一方向に形成する
ことしかできない。このため、本発明では、面発光ＬＤ
アレイ１００が素子の中央の中心点を基準にして回転対
称であることを利用し、基板１０上のその形成されるべ
き２次回折格子が同一方向に延びる面発光ＬＤ以外の部
分をマスクして多重干渉露光し、基板１０あるいは図示
しない干渉露光用の光学系を素子中央で回転させ、順次
基板上の同方向に延びる２次回折格子を多重干渉露光に
より形成する。尚、上記２光束干渉露光法によらず、電
子ビーム直接露光法（ＥＢ(Electron Beam) 露光）によ
り、レジストに放射状の回折格子パターンを直接露光す
る方法、あるいは、ＦＩＢＥ(Focused Ion Beam Etchin
g ）法を用いてレジスト塗布なしにエッチングで２次回
折格子パターンを半導体層に直接形成することもでき
る。
本面発光ＬＤアレイ１００における面発光ＬＤ１０１ａ
〜１０１l の形成工程は、従来の面発光ＬＤの製造工程
と基本的には同じであるが、その２次回折格子の形成工
程において、即ち、レジストを塗布してこれをプリベー
クした後、レーザ光源を用いた２光束干渉露光法で一定
ピッチの回折格子状のレジストパターンを形成し、該レ
ジストパターンをマスクにして半導体層に２次回折格子
を形成する際においては、一回の露光では、基板上にお
いて回折格子状のレジストパターンを一方向に形成する
ことしかできない。このため、本発明では、面発光ＬＤ
アレイ１００が素子の中央の中心点を基準にして回転対
称であることを利用し、基板１０上のその形成されるべ
き２次回折格子が同一方向に延びる面発光ＬＤ以外の部
分をマスクして多重干渉露光し、基板１０あるいは図示
しない干渉露光用の光学系を素子中央で回転させ、順次
基板上の同方向に延びる２次回折格子を多重干渉露光に
より形成する。尚、上記２光束干渉露光法によらず、電
子ビーム直接露光法（ＥＢ(Electron Beam) 露光）によ
り、レジストに放射状の回折格子パターンを直接露光す
る方法、あるいは、ＦＩＢＥ(Focused Ion Beam Etchin
g ）法を用いてレジスト塗布なしにエッチングで２次回
折格子パターンを半導体層に直接形成することもでき
る。
【００４０】また、本実施例の面発光ＬＤアレイ１００
では、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l がメサエッチン
グにより素子分離されている。通常のＩｎＧａＡｓＰ−
ＩｎＰ系のＬＤにおいてメサエッチングを行う際、Ｂｒ
系溶液等を用いたウエットエッチングが行われるが、こ
のエッチングは、基板面方位の依存性が強く、パターン
の形成される方向によって異なるエッチング面，形状が
露呈する。従って、この方法で本発明の面発光ＬＤアレ
イの各ＬＤを素子分離しようとすると、素子分離形状は
一定にはならず、良好な素子分離を行うことはできな
い。このため、本発明では、ＲＩＥ（Reactive Ion Etc
hing）や、あるいはＦＩＢＥ（Focused Ion Beam Etchi
ng）等のドライエッチングを用いて面方位依存性のない
素子分離を行うものである。
では、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l がメサエッチン
グにより素子分離されている。通常のＩｎＧａＡｓＰ−
ＩｎＰ系のＬＤにおいてメサエッチングを行う際、Ｂｒ
系溶液等を用いたウエットエッチングが行われるが、こ
のエッチングは、基板面方位の依存性が強く、パターン
の形成される方向によって異なるエッチング面，形状が
露呈する。従って、この方法で本発明の面発光ＬＤアレ
イの各ＬＤを素子分離しようとすると、素子分離形状は
一定にはならず、良好な素子分離を行うことはできな
い。このため、本発明では、ＲＩＥ（Reactive Ion Etc
hing）や、あるいはＦＩＢＥ（Focused Ion Beam Etchi
ng）等のドライエッチングを用いて面方位依存性のない
素子分離を行うものである。
【００４１】次に、動作について説明する。面発光ＬＤ
アレイ１００を構成する複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１
０１l の各面発光ＬＤを互いに等しい注入電流で駆動し
てレーザ発振させると、図２に示すように、複数の面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々の２次回折格子１６か
ら基板垂直方向に出射するレーザ光２３ａ，２３ｂは同
一波長，同一位相となり、素子中央で互いに干渉して合
成されて、高出力のレーザ光２３が得られる。ここで、
図２は面発光ＬＤ１０１ａとこれに対向する面発光ＬＤ
１０１ｇの線に沿った断面図であり、図ではレーザ光は
２３ａ，２３ｂの２つしか示していないが、実際は面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々から互いに同一波長，
同一位相のレーザ光が出射している。
アレイ１００を構成する複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１
０１l の各面発光ＬＤを互いに等しい注入電流で駆動し
てレーザ発振させると、図２に示すように、複数の面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々の２次回折格子１６か
ら基板垂直方向に出射するレーザ光２３ａ，２３ｂは同
一波長，同一位相となり、素子中央で互いに干渉して合
成されて、高出力のレーザ光２３が得られる。ここで、
図２は面発光ＬＤ１０１ａとこれに対向する面発光ＬＤ
１０１ｇの線に沿った断面図であり、図ではレーザ光は
２３ａ，２３ｂの２つしか示していないが、実際は面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々から互いに同一波長，
同一位相のレーザ光が出射している。
【００４２】一方、面発光ＬＤアレイ１００を構成する
複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各面発光ＬＤを
互いに異なる注入電流で駆動してレーザ発振させると、
図３に示すように、複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１
l の各々の２次回折格子１６から基板垂直方向に出射す
るレーザ光２４ａ，２４ｂは同一波長ではあるが、異な
る位相となり、素子中央で合成されて出力される遠視野
レーザ光２４は各面発光ＬＤの位相合成波となる。従っ
て、面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の個々の駆動電流を
制御して、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々から
出射するレーザ光の位相を変化させることにより、各面
発光ＬＤの位相差によって決定される強度ピーク角度θ
を変化させることが可能である。そして、このピーク角
度θの可変方向は、面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l を所
定の一点を中心とする放射状に配設していることから、
面発光方向（即ち、基板に対する垂直方向）に対して円
錐状９の方向に設定することができる。尚、図３は面発
光ＬＤ１０１ａとこれに対向する面発光ＬＤ１０１ｇの
線に沿った断面図であり、図ではレーザ光は２３ａ，２
３ｂの２つしか示していないが、実際は面発光ＬＤ１０
１ａ〜１０１l の各々からレーザ光が出射している。
複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各面発光ＬＤを
互いに異なる注入電流で駆動してレーザ発振させると、
図３に示すように、複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１
l の各々の２次回折格子１６から基板垂直方向に出射す
るレーザ光２４ａ，２４ｂは同一波長ではあるが、異な
る位相となり、素子中央で合成されて出力される遠視野
レーザ光２４は各面発光ＬＤの位相合成波となる。従っ
て、面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の個々の駆動電流を
制御して、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々から
出射するレーザ光の位相を変化させることにより、各面
発光ＬＤの位相差によって決定される強度ピーク角度θ
を変化させることが可能である。そして、このピーク角
度θの可変方向は、面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l を所
定の一点を中心とする放射状に配設していることから、
面発光方向（即ち、基板に対する垂直方向）に対して円
錐状９の方向に設定することができる。尚、図３は面発
光ＬＤ１０１ａとこれに対向する面発光ＬＤ１０１ｇの
線に沿った断面図であり、図ではレーザ光は２３ａ，２
３ｂの２つしか示していないが、実際は面発光ＬＤ１０
１ａ〜１０１l の各々からレーザ光が出射している。
【００４３】尚、上記動作において、個々の面発光ＬＤ
の発振位相を制御する方法としては、例えば、Electro
n.Lett.,23 p.404 1987に示された波長可変３電極ＤＢ
Ｒレーザにおける位相調整機能を適用することができ
る。これは、光導波路の所定部分に他の部分から分離さ
れた位相調整領域を作り込み、この位相調整領域に電流
を注入することによって生ずる，この部分のキャリア濃
度の変化による屈折率変化により、レーザ発振波長を変
えた時に生ずる位相の変化を補償、調整するものであ
る。図４はこのような位相調整機能を付加した時の面発
光ＬＤの構成の一例を示す斜視図であり、図において、
図１(b) と同一符号は同一または相当する部分を示し、
レーザ発振領域１０１Ａとレーザ光出射領域１０１Ｂと
の間の所定領域に別途絶縁膜１９ａとｐ電極２０ａを形
成してなる位相調整領域１０１Ｃが付加されている。
尚、これら絶縁膜１９ａ，ｐ電極２０ａはレーザ発振領
域１０１Ａにおける絶縁膜１９，ｐ電極２０と同様にし
て形成される。
の発振位相を制御する方法としては、例えば、Electro
n.Lett.,23 p.404 1987に示された波長可変３電極ＤＢ
Ｒレーザにおける位相調整機能を適用することができ
る。これは、光導波路の所定部分に他の部分から分離さ
れた位相調整領域を作り込み、この位相調整領域に電流
を注入することによって生ずる，この部分のキャリア濃
度の変化による屈折率変化により、レーザ発振波長を変
えた時に生ずる位相の変化を補償、調整するものであ
る。図４はこのような位相調整機能を付加した時の面発
光ＬＤの構成の一例を示す斜視図であり、図において、
図１(b) と同一符号は同一または相当する部分を示し、
レーザ発振領域１０１Ａとレーザ光出射領域１０１Ｂと
の間の所定領域に別途絶縁膜１９ａとｐ電極２０ａを形
成してなる位相調整領域１０１Ｃが付加されている。
尚、これら絶縁膜１９ａ，ｐ電極２０ａはレーザ発振領
域１０１Ａにおける絶縁膜１９，ｐ電極２０と同様にし
て形成される。
【００４４】このように本実施例の面発光ＬＤアレイ１
００では、半導体基板１０上に、該半導体基板１０上の
所定の一点を中心にして、各々の２次回折格子１６のピ
ッチが同一ピッチに形成された複数の面発光ＬＤ１０１
ａ〜１０１l が互いに素子分離されて、その２次回折格
子１６が上記中心点を向くように放射状に配置されて構
成されているので、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の
注入電流を等しくして、室温連続動作させた時個々の面
発光ＬＤが他の面発光ＬＤから分離され、互いの発振領
域の間隔も離されていることから、隣接する面発光ＬＤ
からの光の浸みだし等の影響受けることなく各面発光Ｌ
Ｄが安定に動作でき、所定の出力角度で安定に出力を出
力できる高出力レーザ光を得ることができる。
００では、半導体基板１０上に、該半導体基板１０上の
所定の一点を中心にして、各々の２次回折格子１６のピ
ッチが同一ピッチに形成された複数の面発光ＬＤ１０１
ａ〜１０１l が互いに素子分離されて、その２次回折格
子１６が上記中心点を向くように放射状に配置されて構
成されているので、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の
注入電流を等しくして、室温連続動作させた時個々の面
発光ＬＤが他の面発光ＬＤから分離され、互いの発振領
域の間隔も離されていることから、隣接する面発光ＬＤ
からの光の浸みだし等の影響受けることなく各面発光Ｌ
Ｄが安定に動作でき、所定の出力角度で安定に出力を出
力できる高出力レーザ光を得ることができる。
【００４５】また、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l を
互いに異なる駆動電流で動作させた場合、個々の面発光
ＬＤが他の面発光ＬＤから分離され、互いの発振領域及
び２次回折格子の間隔も離されていることから、隣接す
る面発光ＬＤ間における熱的干渉や隣接する面発光ＬＤ
からしみだす光の相互干渉を防止することができ、その
結果、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l が所定位相のレ
ーザ光を安定に出射し、所定位相からなる位相合成波を
所定方向に安定に出力することができる。更に、各面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l 毎に駆動電流を制御してその
発振位相を変化させることにより、上記位相合成波の強
度ピーク角度θを変化させることができ、例えば、この
面発光ＬＤアレイ１００を送信チップ上に設置すること
により、前述の図１９に示したような，送信チップ側と
受信チップ側に光導波路や反射鏡等の物理的な光路変更
手段を用いることなく、送信チップ上の上記面発光ＬＤ
アレイ１００から受信チップ上のマトリクス状に配置さ
れた複数のフォトダイオード内の任意のフォトダイオー
ドに対して情報伝達を行うことができる。
互いに異なる駆動電流で動作させた場合、個々の面発光
ＬＤが他の面発光ＬＤから分離され、互いの発振領域及
び２次回折格子の間隔も離されていることから、隣接す
る面発光ＬＤ間における熱的干渉や隣接する面発光ＬＤ
からしみだす光の相互干渉を防止することができ、その
結果、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l が所定位相のレ
ーザ光を安定に出射し、所定位相からなる位相合成波を
所定方向に安定に出力することができる。更に、各面発
光ＬＤ１０１ａ〜１０１l 毎に駆動電流を制御してその
発振位相を変化させることにより、上記位相合成波の強
度ピーク角度θを変化させることができ、例えば、この
面発光ＬＤアレイ１００を送信チップ上に設置すること
により、前述の図１９に示したような，送信チップ側と
受信チップ側に光導波路や反射鏡等の物理的な光路変更
手段を用いることなく、送信チップ上の上記面発光ＬＤ
アレイ１００から受信チップ上のマトリクス状に配置さ
れた複数のフォトダイオード内の任意のフォトダイオー
ドに対して情報伝達を行うことができる。
【００４６】また、複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１
l の隣接する面発光ＬＤ間における２次回折格子１６の
各々の山が、放射状に形成されたこれら面発光ＬＤ１０
１ａ〜１０１l の中心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上の所
定の一点を中心とする同一円周上に位置することがない
ようにして、隣接する面発光ＬＤ間で互いの面発光ＬＤ
から漏れてくる光の位相の相互干渉が原理的に打ち消さ
れる構造としているので、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０
１l を所定の発振波長，発振位相でもってより安定に動
作させることができる。
l の隣接する面発光ＬＤ間における２次回折格子１６の
各々の山が、放射状に形成されたこれら面発光ＬＤ１０
１ａ〜１０１l の中心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上の所
定の一点を中心とする同一円周上に位置することがない
ようにして、隣接する面発光ＬＤ間で互いの面発光ＬＤ
から漏れてくる光の位相の相互干渉が原理的に打ち消さ
れる構造としているので、各面発光ＬＤ１０１ａ〜１０
１l を所定の発振波長，発振位相でもってより安定に動
作させることができる。
【００４７】実施例２．図５はこの発明の実施例２によ
る面発光ＬＤアレイの複数の面発光ＬＤにおける２次回
折格子の部分を拡大して示した上面図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示し、
１６ａ〜１６ｃは互いに異なるピッチで形成された２次
回折格子である。即ち、本実施例の面発光ＬＤアレイ
は、その全体図は実施例１の面発光ＬＤアレイと同じで
あるが、複数の面発光ＬＤにおける各ＬＤ毎の２次回折
格子のピッチが互いに異なるように形成されたものであ
る。
る面発光ＬＤアレイの複数の面発光ＬＤにおける２次回
折格子の部分を拡大して示した上面図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示し、
１６ａ〜１６ｃは互いに異なるピッチで形成された２次
回折格子である。即ち、本実施例の面発光ＬＤアレイ
は、その全体図は実施例１の面発光ＬＤアレイと同じで
あるが、複数の面発光ＬＤにおける各ＬＤ毎の２次回折
格子のピッチが互いに異なるように形成されたものであ
る。
【００４８】ＤＢＲ面発光ＬＤにおいて、出力するレー
ザ光はその動作原理上２次回折格子のピッチによって決
定される単一波長である。従って、本実施例の面発光Ｌ
Ｄアレイから出力されるレーザ光は、最大で基板上に形
成した面発光ＬＤの数と同数の互いに異なる波長のレー
ザ光が含まれる多波長光となる。
ザ光はその動作原理上２次回折格子のピッチによって決
定される単一波長である。従って、本実施例の面発光Ｌ
Ｄアレイから出力されるレーザ光は、最大で基板上に形
成した面発光ＬＤの数と同数の互いに異なる波長のレー
ザ光が含まれる多波長光となる。
【００４９】このように本実施例の面発光ＬＤアレイで
は、複数の面発光ＬＤにおける各ＬＤ毎の２次回折格子
のピッチが互いに異なるように形成されているので、互
いに異なる波長のレーザ光が含まれる多波長光からなる
出力光を得ることができ、複数の情報を同時に送信する
ことが可能になる。
は、複数の面発光ＬＤにおける各ＬＤ毎の２次回折格子
のピッチが互いに異なるように形成されているので、互
いに異なる波長のレーザ光が含まれる多波長光からなる
出力光を得ることができ、複数の情報を同時に送信する
ことが可能になる。
【００５０】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
る面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図７は
図６中に面発光ＬＤの構造を示す斜視図である。これら
の図において、図１と同一符号は同一または相当する部
分を示し、２００は面発光ＬＤアレイで、これは、絶縁
性基板４０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格
子１６が前記中心点に向うように複数の面発光ＬＤ２０
１ａ〜２０１l が放射状に載置されて、構成されてい
る。尚、ここでは面発光ＬＤ２０１ａの構造のみを示し
ているが、他の面発光ＬＤ２００ｂ〜２００l も面発光
ＬＤ２００ａと同様の構造になっている。また、複数の
面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l の２次回折格子１６は互
いに同一ピッチとなるように形成されている。
る面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図７は
図６中に面発光ＬＤの構造を示す斜視図である。これら
の図において、図１と同一符号は同一または相当する部
分を示し、２００は面発光ＬＤアレイで、これは、絶縁
性基板４０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格
子１６が前記中心点に向うように複数の面発光ＬＤ２０
１ａ〜２０１l が放射状に載置されて、構成されてい
る。尚、ここでは面発光ＬＤ２０１ａの構造のみを示し
ているが、他の面発光ＬＤ２００ｂ〜２００l も面発光
ＬＤ２００ａと同様の構造になっている。また、複数の
面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l の２次回折格子１６は互
いに同一ピッチとなるように形成されている。
【００５１】即ち、本実施例の面発光ＬＤアレイ２００
は、各々個別に面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l を形成
し、その後、同一絶縁基板４０上に載置して組立てて面
発光ＬＤアレイを構成したものである。尚、図示してい
ないが、個々の面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l 或いは絶
縁基板４０上にはｎ電極引き出し用の電極パッドが設け
られる。
は、各々個別に面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l を形成
し、その後、同一絶縁基板４０上に載置して組立てて面
発光ＬＤアレイを構成したものである。尚、図示してい
ないが、個々の面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l 或いは絶
縁基板４０上にはｎ電極引き出し用の電極パッドが設け
られる。
【００５２】このような本実施例の面発光ＬＤアレイ２
００においても上記実施例１の面発光ＬＤアレイと同様
の効果を得ることができる。また、各々の面発光ＬＤ２
０１ａ〜２０１l が空間的に分離されているので、隣接
する面発光ＬＤ間における光学的干渉及び熱的干渉が防
止され、各面発光ＬＤを所定の発振波長，発振位相でも
って安定に動作させることができる。
００においても上記実施例１の面発光ＬＤアレイと同様
の効果を得ることができる。また、各々の面発光ＬＤ２
０１ａ〜２０１l が空間的に分離されているので、隣接
する面発光ＬＤ間における光学的干渉及び熱的干渉が防
止され、各面発光ＬＤを所定の発振波長，発振位相でも
って安定に動作させることができる。
【００５３】実施例４．図８はこの発明の実施例４によ
るＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図において、
図１と同一符号は同一または相当する部分を示し、３０
０は面発光ＬＤアレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０
に空けられた貫通孔１０ａを中心に、各々の１次回折格
子３１が前記貫通孔１０ａに向うように複数の１次回折
格子型ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l が放射状に配置
形成されて、構成されている。ここで、１次回折格子型
ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l の各々は実施例１の面
発光ＬＤにおける２次回折格子を１次回折格子に変えた
ものである。本実施例のＬＤアレイ３００は、図９に示
すように、開通孔１０ａにその内部に約４５°の角度を
有する円錐状の反射面３２ａが機械的加工により形成さ
れた光ファイバ３２を、該反射面３２ａに１次回折格子
型ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l から出射するレーザ
光が当たるように挿入することにより、上記実施例１の
面発光ＬＤアレイ１００と同様に複数のＬＤから出射し
たレーザ光の合成光が、基板主面に対する垂直上方へ出
力されるようになる。
るＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図において、
図１と同一符号は同一または相当する部分を示し、３０
０は面発光ＬＤアレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０
に空けられた貫通孔１０ａを中心に、各々の１次回折格
子３１が前記貫通孔１０ａに向うように複数の１次回折
格子型ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l が放射状に配置
形成されて、構成されている。ここで、１次回折格子型
ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l の各々は実施例１の面
発光ＬＤにおける２次回折格子を１次回折格子に変えた
ものである。本実施例のＬＤアレイ３００は、図９に示
すように、開通孔１０ａにその内部に約４５°の角度を
有する円錐状の反射面３２ａが機械的加工により形成さ
れた光ファイバ３２を、該反射面３２ａに１次回折格子
型ＤＢＲ−ＬＤ３０１ａ〜３０１l から出射するレーザ
光が当たるように挿入することにより、上記実施例１の
面発光ＬＤアレイ１００と同様に複数のＬＤから出射し
たレーザ光の合成光が、基板主面に対する垂直上方へ出
力されるようになる。
【００５４】このように本実施例のＬＤアレイでは、上
記のように貫通孔１０ａに各１次回折格子型ＤＢＲ−Ｌ
Ｄのレーザ光を集光する光ファイバを設けることによ
り、上記実施例１の面発光ＬＤアレイ１００と同等の機
能をもつＬＤアレイを実現することができる。尚、上記
集光手段としては、上記光ファイバ３２以外にその底部
に約４５°の角度を有する円錐状の窪み３３ａが機械的
加工により形成された石英ガラス等からなる光カップリ
ング素子３３を用いることもできる（図１０）。
記のように貫通孔１０ａに各１次回折格子型ＤＢＲ−Ｌ
Ｄのレーザ光を集光する光ファイバを設けることによ
り、上記実施例１の面発光ＬＤアレイ１００と同等の機
能をもつＬＤアレイを実現することができる。尚、上記
集光手段としては、上記光ファイバ３２以外にその底部
に約４５°の角度を有する円錐状の窪み３３ａが機械的
加工により形成された石英ガラス等からなる光カップリ
ング素子３３を用いることもできる（図１０）。
【００５５】また、光カップリング素子に円錐状の窪み
を形成するかわりに、円錐状にその屈折率を変化させた
領域を形成するようにしてもよい。また、上記光ファイ
バ３２，光カップリング素子３３にＥｒドープされたも
のを使用すると、本面発光ＬＤアレイをファイバアンプ
としても動作させることが可能になる。
を形成するかわりに、円錐状にその屈折率を変化させた
領域を形成するようにしてもよい。また、上記光ファイ
バ３２，光カップリング素子３３にＥｒドープされたも
のを使用すると、本面発光ＬＤアレイをファイバアンプ
としても動作させることが可能になる。
【００５６】また、本実施例の面発光ＬＤアレイにおい
ても、上記実施例１の面発光ＬＤアレイと同様に複数の
ＬＤの基板上における形成位置を、隣接するＬＤ間にお
ける１次回折格子３１の各々の山の位置が、放射状に形
成されたこれらＬＤの中心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上
の所定の一点を中心とする同一円周上とはならないよう
にすることにより、各ＬＤ３０１ａ〜３０１l を所定の
発振波長，発振位相でもってより安定に動作させること
ができる。
ても、上記実施例１の面発光ＬＤアレイと同様に複数の
ＬＤの基板上における形成位置を、隣接するＬＤ間にお
ける１次回折格子３１の各々の山の位置が、放射状に形
成されたこれらＬＤの中心となるｎ−ＩｎＰ基板１０上
の所定の一点を中心とする同一円周上とはならないよう
にすることにより、各ＬＤ３０１ａ〜３０１l を所定の
発振波長，発振位相でもってより安定に動作させること
ができる。
【００５７】実施例５．図１１はこの発明の実施例５に
よる面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図に
おいて、図１と同一符号は同一または相当する部分を示
し、４００は面発光ＬＤアレイ、４１は放熱用の分離溝
である。
よる面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図に
おいて、図１と同一符号は同一または相当する部分を示
し、４００は面発光ＬＤアレイ、４１は放熱用の分離溝
である。
【００５８】即ち、この面発光ＬＤアレイ４００は、実
施例１の面発光ＬＤアレイ１００における放射状に形成
された複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の隣接する
ＬＤ間のＦｅドープＩｎＰ層１７に、放熱用の分離溝４
１を形成したものである。ここで、分離溝４１は面発光
ＬＤの全長に対応する長さの溝と、該溝の両側に形成さ
れた面発光ＬＤのレーザ発振領域の長さに対応する長さ
の溝とからなり、各溝はｎ−ＩｎＰ基板１０或いは該ｎ
−ＩｎＰ基板１０の近傍に達する深さに形成されてい
る。
施例１の面発光ＬＤアレイ１００における放射状に形成
された複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の隣接する
ＬＤ間のＦｅドープＩｎＰ層１７に、放熱用の分離溝４
１を形成したものである。ここで、分離溝４１は面発光
ＬＤの全長に対応する長さの溝と、該溝の両側に形成さ
れた面発光ＬＤのレーザ発振領域の長さに対応する長さ
の溝とからなり、各溝はｎ−ＩｎＰ基板１０或いは該ｎ
−ＩｎＰ基板１０の近傍に達する深さに形成されてい
る。
【００５９】このような本実施例の面発光ＬＤアレイ４
００では、複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の隣接
するＬＤ間のＦｅドープＩｎＰ層１７に放熱用の分離溝
４１が形成されているので、隣接するＬＤ間における表
面積が拡大して、上部空間への放熱効率が高まり、個々
の面発光ＬＤが隣接する面発光ＬＤからの熱的干渉を受
けることなく動作し、所定の波長及び位相からなるレー
ザ光をより安定に出射させることができる。
００では、複数の面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の隣接
するＬＤ間のＦｅドープＩｎＰ層１７に放熱用の分離溝
４１が形成されているので、隣接するＬＤ間における表
面積が拡大して、上部空間への放熱効率が高まり、個々
の面発光ＬＤが隣接する面発光ＬＤからの熱的干渉を受
けることなく動作し、所定の波長及び位相からなるレー
ザ光をより安定に出射させることができる。
【００６０】実施例６．図１２はこの発明の実施例６に
よる光検出素子の構成を示す図で、図１２(a)は斜視
図、図１２(b) は断面図である。図において、図１と同
一符号は同一または相当する部分を示し、１２０は光検
出素子で、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０と、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上に、厚み１０００オングストロームのｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層４２，厚み３００オングストロームのＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４２，厚み１００オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７０オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に５〜１０周期繰
り返し積層された多重量子井戸構造からなる光導波路層
４３，厚み１０００オングストロームのｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４を順次積層し、ｐ−ＩｎＰバッファ層４３の
受光領域となる部分に２次回折格子１６が形成されたメ
サストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両脇
を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、ｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４３の光検出部となる部分を覆うｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１８の側面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の
上面を被覆する絶縁膜１９と、該ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８の上面を覆うＣｒ／Ａｕからなるｐ電極
２０とから構成されている。ここで、多重量子井戸構造
からなる光導波路層４３はその２次回折格子１６の下部
に形成されている部分のエネルギーバンドギャップが光
検出部で検出されるべき光の波長よりも広く、その電極
２０の下部に形成されている部分のエネルギーバンドギ
ャップが光検出部で検出されるべき光の波長よりも狭く
なっている。
よる光検出素子の構成を示す図で、図１２(a)は斜視
図、図１２(b) は断面図である。図において、図１と同
一符号は同一または相当する部分を示し、１２０は光検
出素子で、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０と、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上に、厚み１０００オングストロームのｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層４２，厚み３００オングストロームのＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４２，厚み１００オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７０オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に５〜１０周期繰
り返し積層された多重量子井戸構造からなる光導波路層
４３，厚み１０００オングストロームのｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４を順次積層し、ｐ−ＩｎＰバッファ層４３の
受光領域となる部分に２次回折格子１６が形成されたメ
サストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両脇
を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、ｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４３の光検出部となる部分を覆うｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１８の側面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の
上面を被覆する絶縁膜１９と、該ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８の上面を覆うＣｒ／Ａｕからなるｐ電極
２０とから構成されている。ここで、多重量子井戸構造
からなる光導波路層４３はその２次回折格子１６の下部
に形成されている部分のエネルギーバンドギャップが光
検出部で検出されるべき光の波長よりも広く、その電極
２０の下部に形成されている部分のエネルギーバンドギ
ャップが光検出部で検出されるべき光の波長よりも狭く
なっている。
【００６１】尚、上記多重量子井戸構造からなる光導波
路層４３は、その形成時に、その上記ｐ−電極２０の下
部となる部分が形成されるべき領域をＳｉＯ2 膜やＳｉ
Ｎ膜からなる絶縁膜で挟み、この状態で該光導波路層４
３をエピタキシャル成長することにより、上記ｐ−電極
２０の下部となる部分のウェル層の厚みを厚く形成し、
これによって、上記のようなエネルギーバンドギャップ
の変化をもたせたものである。
路層４３は、その形成時に、その上記ｐ−電極２０の下
部となる部分が形成されるべき領域をＳｉＯ2 膜やＳｉ
Ｎ膜からなる絶縁膜で挟み、この状態で該光導波路層４
３をエピタキシャル成長することにより、上記ｐ−電極
２０の下部となる部分のウェル層の厚みを厚く形成し、
これによって、上記のようなエネルギーバンドギャップ
の変化をもたせたものである。
【００６２】次に、動作について説明する。例えば、こ
の２次回折格子１６を有する光検出素子１２０は、例え
ば互いに異なる信号光が混在した複数の波長から成る
１．５５μｍ帯波長多重通信レーザ光（波長間隔：数オ
ングストローム〜０．数オングストローム）が基板１０
主面に対する垂直上方から受光部に入力されると、２次
回折格子１６によって、該レーザ光のうちの、約４４０
０オングストロームの周期を有する該２次回折格子１６
のピッチで選択される単一波長の光のみが回折格子の並
び方向、即ち、基板１０の主面に対する水平方向にその
進行方向が変わって、水平方向の光に変換され、光導波
路層４３を通って光検出部に導かれる。光検出部におけ
る光導波路層４３はこの検出されるべき光の波長よりも
そのバンドギャップが狭められているため、光検出部に
導かれた光は光導波路層４３で吸収され、光電流に変換
される。一方、この選択された単一波長の光以外の波長
の光は水平方向の光に変換されず、２次回折格子１６で
反射するか，２次回折格子１６を透過するか、或いは、
進行方向が上記水平方向以外の方向に変えられるため、
光検出部に導かれない。
の２次回折格子１６を有する光検出素子１２０は、例え
ば互いに異なる信号光が混在した複数の波長から成る
１．５５μｍ帯波長多重通信レーザ光（波長間隔：数オ
ングストローム〜０．数オングストローム）が基板１０
主面に対する垂直上方から受光部に入力されると、２次
回折格子１６によって、該レーザ光のうちの、約４４０
０オングストロームの周期を有する該２次回折格子１６
のピッチで選択される単一波長の光のみが回折格子の並
び方向、即ち、基板１０の主面に対する水平方向にその
進行方向が変わって、水平方向の光に変換され、光導波
路層４３を通って光検出部に導かれる。光検出部におけ
る光導波路層４３はこの検出されるべき光の波長よりも
そのバンドギャップが狭められているため、光検出部に
導かれた光は光導波路層４３で吸収され、光電流に変換
される。一方、この選択された単一波長の光以外の波長
の光は水平方向の光に変換されず、２次回折格子１６で
反射するか，２次回折格子１６を透過するか、或いは、
進行方向が上記水平方向以外の方向に変えられるため、
光検出部に導かれない。
【００６３】このように本実施例の光検出素子では、波
長多重の信号光から所定波長の光を、他の波長の光の影
響を受けることなく選択的に検出することができ、Ｓ／
Ｎ比の高い信号検出を行うことができる。
長多重の信号光から所定波長の光を、他の波長の光の影
響を受けることなく選択的に検出することができ、Ｓ／
Ｎ比の高い信号検出を行うことができる。
【００６４】尚、本実施例では特に図示しなかったが、
光受光部の表面、即ち、２次回折格子１６の表面に検出
波長での反射率が零となる反射防止膜を形成するように
すれば、検出される光電流を増大させることができ、Ｓ
／Ｎ比を一層高めることができる。
光受光部の表面、即ち、２次回折格子１６の表面に検出
波長での反射率が零となる反射防止膜を形成するように
すれば、検出される光電流を増大させることができ、Ｓ
／Ｎ比を一層高めることができる。
【００６５】また、２次回折格子１６で水平方向光に変
換され、光導波路層４３を導波する単一波長光は光検出
部方向と素子端面方向との両方向に導波されるので、素
子端面を垂直加工して、該端面に検出波長での反射率が
１００％となる反射防止膜を形成するようにすれば、光
検出部へ導かれる単一波長光を増大させることができ、
Ｓ／Ｎ比を一層高めることができる。
換され、光導波路層４３を導波する単一波長光は光検出
部方向と素子端面方向との両方向に導波されるので、素
子端面を垂直加工して、該端面に検出波長での反射率が
１００％となる反射防止膜を形成するようにすれば、光
検出部へ導かれる単一波長光を増大させることができ、
Ｓ／Ｎ比を一層高めることができる。
【００６６】実施例７．図１３は本発明の実施例７によ
る光検出素子アレイの構造を示す上面図であり、図にお
いて、図１２と同一符号は同一または相当する部分を示
し、１３０は光検出素子アレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格子
１６が前記中心点の方向を向くように上記実施例６の光
検出素子が複数（１２０ａ〜１２０l ）放射状に配置形
成されて、構成されている。ここで、各光検出素子１２
０ａ〜１２０l の２次回折格子１６は互いに異なるピッ
チで形成されている。
る光検出素子アレイの構造を示す上面図であり、図にお
いて、図１２と同一符号は同一または相当する部分を示
し、１３０は光検出素子アレイで、これは、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格子
１６が前記中心点の方向を向くように上記実施例６の光
検出素子が複数（１２０ａ〜１２０l ）放射状に配置形
成されて、構成されている。ここで、各光検出素子１２
０ａ〜１２０l の２次回折格子１６は互いに異なるピッ
チで形成されている。
【００６７】このような本実施例の光検出素子アレイ１
３０では、互いに異なるピッチの２次回折格子１６を有
する複数の光検出素子１２０ａ〜１２０l を各々の２次
回折格子１６を基板上の一点に集中させてアレイ化して
いるので、例えば、光ファイバを用いて行われる波長多
重光通信の受信部として用いた場合、光ファイバから各
波長の信号光を分岐させる光分岐手段を用いることな
く、波長多重光から各波長の信号光毎に受信（検出）す
ることができ、しかも、光検出素子アレイ１３０自体を
小型にできるので、コスト低減を図る上で有効である。
また、隣り合う光検出素子間の互いの光導波路層が平行
に配置されてはいないため、これら隣り合う光導波路層
内を進行する信号光の波面の重ね合わせが少なく、これ
らの間の光信号のしみだしによる相互干渉を防止でき、
検出信号のＳ／Ｎ比が高くなり、優れた純度の信号光を
検出することができる。
３０では、互いに異なるピッチの２次回折格子１６を有
する複数の光検出素子１２０ａ〜１２０l を各々の２次
回折格子１６を基板上の一点に集中させてアレイ化して
いるので、例えば、光ファイバを用いて行われる波長多
重光通信の受信部として用いた場合、光ファイバから各
波長の信号光を分岐させる光分岐手段を用いることな
く、波長多重光から各波長の信号光毎に受信（検出）す
ることができ、しかも、光検出素子アレイ１３０自体を
小型にできるので、コスト低減を図る上で有効である。
また、隣り合う光検出素子間の互いの光導波路層が平行
に配置されてはいないため、これら隣り合う光導波路層
内を進行する信号光の波面の重ね合わせが少なく、これ
らの間の光信号のしみだしによる相互干渉を防止でき、
検出信号のＳ／Ｎ比が高くなり、優れた純度の信号光を
検出することができる。
【００６８】また、隣り合う光検出素子間で、互いの２
次回折格子１６の山の位置をずらして形成する，即ち、
山が放射状に形成された光検出素子の中心となるｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０上の所定の一点を中心とする同一円周上に
位置することがないように形成することにより、各光検
出素子の光導波路層からしみだす光の位相がずれ、これ
らが互いに打ち消し合うことにより、相互干渉をなくす
ことができる。
次回折格子１６の山の位置をずらして形成する，即ち、
山が放射状に形成された光検出素子の中心となるｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０上の所定の一点を中心とする同一円周上に
位置することがないように形成することにより、各光検
出素子の光導波路層からしみだす光の位相がずれ、これ
らが互いに打ち消し合うことにより、相互干渉をなくす
ことができる。
【００６９】また、上記複数の光検出素子１２０ａ〜１
２０l の内の少なくとも２つ以上の光検出素子の２次回
折格子１６のピッチを同一とした場合、単一波長光を複
数の光検出素子で検出することができ、検出すべき所定
波長の光信号のＳ／Ｎ比をより高めることができる。こ
れは、通常、２次回折格子で９０度方向（水平方向）に
変換される光の原理的特性として、波長の単色性は高ま
るもののその強度が直進光に比べて低下するという現象
があるが、この現象を補う手段として有効となる。
２０l の内の少なくとも２つ以上の光検出素子の２次回
折格子１６のピッチを同一とした場合、単一波長光を複
数の光検出素子で検出することができ、検出すべき所定
波長の光信号のＳ／Ｎ比をより高めることができる。こ
れは、通常、２次回折格子で９０度方向（水平方向）に
変換される光の原理的特性として、波長の単色性は高ま
るもののその強度が直進光に比べて低下するという現象
があるが、この現象を補う手段として有効となる。
【００７０】実施例８．図１４は実施例２の面発光ダイ
オードアレイを送信手段，実施例７の光検出素子アレイ
を受信手段として用いた波長多重光通信システムの構成
を示す概略図であり、図において、１４０は波長多重光
通信システムで、これは、多波長のレーザ光を出力する
実施例２で示した面発光ダイオードアレイ１４０ａと光
ファイバ４７とを、及び各々が所定波長の光のみを検出
する光検出素子をアレイ化した実施例７で示した光検出
素子アレイ１３０と光ファイバ４７とを一般的な光学的
結合手段４６を介して接続している。
オードアレイを送信手段，実施例７の光検出素子アレイ
を受信手段として用いた波長多重光通信システムの構成
を示す概略図であり、図において、１４０は波長多重光
通信システムで、これは、多波長のレーザ光を出力する
実施例２で示した面発光ダイオードアレイ１４０ａと光
ファイバ４７とを、及び各々が所定波長の光のみを検出
する光検出素子をアレイ化した実施例７で示した光検出
素子アレイ１３０と光ファイバ４７とを一般的な光学的
結合手段４６を介して接続している。
【００７１】ここで、光学的結合手段４６としては、例
えば通常ＬＤと光ファイバとの光学的結合手段として使
用されている，焦点距離が比較的長い２個のレンズ（例
えば球レンズと、ＧＲＩＮ(graded index ) レンズ）を
互いに共焦点の位置に配置する共焦点複合レンズ結合手
段が用いられる。
えば通常ＬＤと光ファイバとの光学的結合手段として使
用されている，焦点距離が比較的長い２個のレンズ（例
えば球レンズと、ＧＲＩＮ(graded index ) レンズ）を
互いに共焦点の位置に配置する共焦点複合レンズ結合手
段が用いられる。
【００７２】このような本実施例の波長多重光通信シス
テムでは、レーザ光の合成手段等を用いることなく、面
発光ダイオードアレイ１４０ａから多波長のレーザ光が
一括的に光ファイバ４７内に出力され、また光検出素子
アレイ１３０では光分岐手段を用いることなく、光ファ
イバ４７内を導波した多波長のレーザ光から各波長のレ
ーザ光が各波長のレーザ光毎に受信される。従って、従
来のこの種の通信システムにくらべてシステムの構成を
簡略化することができ、コストを低減することができ
る。
テムでは、レーザ光の合成手段等を用いることなく、面
発光ダイオードアレイ１４０ａから多波長のレーザ光が
一括的に光ファイバ４７内に出力され、また光検出素子
アレイ１３０では光分岐手段を用いることなく、光ファ
イバ４７内を導波した多波長のレーザ光から各波長のレ
ーザ光が各波長のレーザ光毎に受信される。従って、従
来のこの種の通信システムにくらべてシステムの構成を
簡略化することができ、コストを低減することができ
る。
【００７３】尚、上記実施例１，２，３，５，８の何れ
においても、面発光ＬＤとしてＤＢＲ型のＬＤを用いた
が、面発光ＬＤをＤＦＢ型のＬＤで構成しても同様の効
果が得られることは言うまでもない。
においても、面発光ＬＤとしてＤＢＲ型のＬＤを用いた
が、面発光ＬＤをＤＦＢ型のＬＤで構成しても同様の効
果が得られることは言うまでもない。
【００７４】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる面発光
レーザダイオードアレイによれば、基板上に互いに同一
ピッチの２次回折格子を備えた複数の面発光ＬＤを、各
々の２次回折格子が上記基板上の一点に向かうよう該一
点を中心に放射状に配設したので、各面発光レーザダイ
オードを室温連続動作させた時のレーザ光の出射角度が
不安定にならず、かつ、各面発光レーザダイオード毎の
動作を独立に安定に制御することができ、その結果、上
記複数の面発光レーザダイオードを同一の駆動電流でレ
ーザ発振させることにより、高出力の一定位相のレーザ
光を所定方向に安定に出力することができ、また、上記
複数の面発光レーザダイオードを互いに異なる駆動電流
でレーザ発振させることにより、同一波長で位相が異な
るレーザ光が合成された位相合成波を所定方向に安定に
出力することができる効果がある。
レーザダイオードアレイによれば、基板上に互いに同一
ピッチの２次回折格子を備えた複数の面発光ＬＤを、各
々の２次回折格子が上記基板上の一点に向かうよう該一
点を中心に放射状に配設したので、各面発光レーザダイ
オードを室温連続動作させた時のレーザ光の出射角度が
不安定にならず、かつ、各面発光レーザダイオード毎の
動作を独立に安定に制御することができ、その結果、上
記複数の面発光レーザダイオードを同一の駆動電流でレ
ーザ発振させることにより、高出力の一定位相のレーザ
光を所定方向に安定に出力することができ、また、上記
複数の面発光レーザダイオードを互いに異なる駆動電流
でレーザ発振させることにより、同一波長で位相が異な
るレーザ光が合成された位相合成波を所定方向に安定に
出力することができる効果がある。
【００７５】更に、この発明にかかる面発光レーザダイ
オードアレイによれば、上記複数の面発光ＬＤの基板上
における形成位置を、隣り合うＬＤの互いの２次回折格
子の山の位置が、上記基板上の一点を中心とする同一円
周上とはならないようにしたので、隣接する面発光ＬＤ
間で隣の面発光ＬＤから漏れてくる異なる位相の光同士
の相互干渉を打ち消すことができ、上記位相合成波の出
力方向をより安定に制御できる効果がある。
オードアレイによれば、上記複数の面発光ＬＤの基板上
における形成位置を、隣り合うＬＤの互いの２次回折格
子の山の位置が、上記基板上の一点を中心とする同一円
周上とはならないようにしたので、隣接する面発光ＬＤ
間で隣の面発光ＬＤから漏れてくる異なる位相の光同士
の相互干渉を打ち消すことができ、上記位相合成波の出
力方向をより安定に制御できる効果がある。
【００７６】更に、この発明にかかる面発光レーザダイ
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの隣り合うレーザダイオードの間に放熱用の溝を設
けたので、上記複数の面発光ＬＤの隣接する面発光ＬＤ
間における熱的干渉を防止することができ、その結果、
個々の面発光ＬＤがより安定に動作して、合成出力光の
出力方向，強度及び位相をより安定化できる効果があ
る。
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの隣り合うレーザダイオードの間に放熱用の溝を設
けたので、上記複数の面発光ＬＤの隣接する面発光ＬＤ
間における熱的干渉を防止することができ、その結果、
個々の面発光ＬＤがより安定に動作して、合成出力光の
出力方向，強度及び位相をより安定化できる効果があ
る。
【００７７】更に、この発明にかかる面発光レーザダイ
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの駆動電流を個々の面発光レーザダイオード毎に制
御するようにしたので、上記複数の面発光ＬＤから出射
するレーザ光の位相合成波を任意の出力方向にスキャン
させることができ、反射鏡や光導波路等を用いることな
く、上記位相合成波の出力方向を任意の方向に変更でき
る効果がある。
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの駆動電流を個々の面発光レーザダイオード毎に制
御するようにしたので、上記複数の面発光ＬＤから出射
するレーザ光の位相合成波を任意の出力方向にスキャン
させることができ、反射鏡や光導波路等を用いることな
く、上記位相合成波の出力方向を任意の方向に変更でき
る効果がある。
【００７８】更に、この発明にかかる面発光レーザダイ
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの各々の２次回折格子を互いに異なるピッチとなる
ように形成したので、これら複数の面発光レーザダイオ
ードは異なる発振波長でレーザ発振して、異なる波長の
複数のレーザ光を出射することになり、その結果、異な
る波長のレーザ光が合成された多波長レーザ光を一括的
に得ることができる効果がある。
オードアレイによれば、上記複数の面発光レーザダイオ
ードの各々の２次回折格子を互いに異なるピッチとなる
ように形成したので、これら複数の面発光レーザダイオ
ードは異なる発振波長でレーザ発振して、異なる波長の
複数のレーザ光を出射することになり、その結果、異な
る波長のレーザ光が合成された多波長レーザ光を一括的
に得ることができる効果がある。
【００７９】更に、この発明にかかる面発光レーザダイ
オードアレイによれば、基板上に複数のレーザダイオー
ドを、各々のレーザ出射端面が該基板に形成された貫通
孔に向かうように該貫通孔を中心にして放射状に配設
し、かつ上記基板の貫通孔に上記複数のＬＤのレーザ光
を集光してこの集光したレーザ光を上記基板の主面に対
する垂直方向に出力させる集光手段を設けたので、面発
光ＬＤを用いることなく上記面発光ＬＤアレイと同様の
動作をし、上記と同様の効果を得ることができる効果が
ある。
オードアレイによれば、基板上に複数のレーザダイオー
ドを、各々のレーザ出射端面が該基板に形成された貫通
孔に向かうように該貫通孔を中心にして放射状に配設
し、かつ上記基板の貫通孔に上記複数のＬＤのレーザ光
を集光してこの集光したレーザ光を上記基板の主面に対
する垂直方向に出力させる集光手段を設けたので、面発
光ＬＤを用いることなく上記面発光ＬＤアレイと同様の
動作をし、上記と同様の効果を得ることができる効果が
ある。
【００８０】更に、この発明にかかる光検出素子によれ
ば、該光検出素子を、その受光面に所定波長の光のみを
その内部の光導波路層に導く２次回折格子を配設した受
光部と、該光導波路層を導波する上記所定波長の光を光
電流に変換して外部に出力する光検出部とで構成したの
で、波長多重光から所定波長の光のみを精度よく検出す
ることができる効果がある。
ば、該光検出素子を、その受光面に所定波長の光のみを
その内部の光導波路層に導く２次回折格子を配設した受
光部と、該光導波路層を導波する上記所定波長の光を光
電流に変換して外部に出力する光検出部とで構成したの
で、波長多重光から所定波長の光のみを精度よく検出す
ることができる効果がある。
【００８１】更に、この発明にかかる光検出素子アレイ
によれば、基板上に複数の上記光検出素子をその２次回
折格子が該基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放
射状に配設してアレイ化したので、上記複数の光検出素
子の２次回折格子のピッチを互いに異ならせることによ
り、波長多重光を各波長の信号光毎に分離するための光
分岐手段を設けることなく、波長多重光から各波長の信
号光を各波長の信号光毎に精度よく検出することができ
る効果がある。
によれば、基板上に複数の上記光検出素子をその２次回
折格子が該基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放
射状に配設してアレイ化したので、上記複数の光検出素
子の２次回折格子のピッチを互いに異ならせることによ
り、波長多重光を各波長の信号光毎に分離するための光
分岐手段を設けることなく、波長多重光から各波長の信
号光を各波長の信号光毎に精度よく検出することができ
る効果がある。
【００８２】更に、この発明にかかる空間光接続システ
ムによれば、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格
子のピッチが互いに同一となるよう形成された面発光Ｌ
Ｄアレイを、送信用の半導体発光素子として用いたの
で、上記複数の面発光ＬＤの個々の面発光ＬＤにおける
駆動電流を制御することにより、これら複数の面発光Ｌ
Ｄから出射するレーザ光の合成出力光を任意の方向に出
力させることができ、反射光や光導波路等の物理的手段
を用いることなく、複数の受光素子に対して信号光を送
信できる効果がある。
ムによれば、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回折格
子のピッチが互いに同一となるよう形成された面発光Ｌ
Ｄアレイを、送信用の半導体発光素子として用いたの
で、上記複数の面発光ＬＤの個々の面発光ＬＤにおける
駆動電流を制御することにより、これら複数の面発光Ｌ
Ｄから出射するレーザ光の合成出力光を任意の方向に出
力させることができ、反射光や光導波路等の物理的手段
を用いることなく、複数の受光素子に対して信号光を送
信できる効果がある。
【００８３】更に、この発明にかかる波長多重光通信シ
ステムによれば、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回
折格子のピッチが互いに異なるピッチとなるよう形成さ
れた面発光ＬＤアレイと、上記複数の光検出素子の各々
の２次回折格子が互いに異なるピッチとなるよう形成さ
れた光検出素子アレイとを光ファイバで光学的に結合す
るようにしたので、波長多重光を光ファイバ内に安定に
出力することができ、しかも、光分岐手段を設けること
なく、送信された波長多重光から所定波長の信号光毎に
精度よく受信することのできる，構成が簡単で低コスト
の波長多重光通信システムを得ることができる効果があ
る。
ステムによれば、上記複数の面発光ＬＤの各々の２次回
折格子のピッチが互いに異なるピッチとなるよう形成さ
れた面発光ＬＤアレイと、上記複数の光検出素子の各々
の２次回折格子が互いに異なるピッチとなるよう形成さ
れた光検出素子アレイとを光ファイバで光学的に結合す
るようにしたので、波長多重光を光ファイバ内に安定に
出力することができ、しかも、光分岐手段を設けること
なく、送信された波長多重光から所定波長の信号光毎に
精度よく受信することのできる，構成が簡単で低コスト
の波長多重光通信システムを得ることができる効果があ
る。
【図１】この発明の実施例１による面発光ＬＤアレイの
構成を示す図で、図１(a) は上面図、図１(b) は図１
(a) の符号Ａで特定する一点鎖線で囲まれた部分の内部
構造を示す斜視図である。
構成を示す図で、図１(a) は上面図、図１(b) は図１
(a) の符号Ａで特定する一点鎖線で囲まれた部分の内部
構造を示す斜視図である。
【図２】図１の面発光ＬＤアレイの動作を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図３】図１の面発光ＬＤアレイの動作を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図４】図１の面発光ＬＤアレイの面発光ＬＤに位相調
整機能を付加した時の該面発光ＬＤの構成を示す斜視図
である。
整機能を付加した時の該面発光ＬＤの構成を示す斜視図
である。
【図５】この発明の実施例２による面発光ＬＤアレイの
２次回折格子の部分を拡大して示した上面図である。
２次回折格子の部分を拡大して示した上面図である。
【図６】この発明の実施例３による面発光ＬＤアレイの
構成を示す上面図である。
構成を示す上面図である。
【図７】図６に示す面発光ＬＤアレイにおける面発光Ｌ
Ｄの構成を示す斜視図である。
Ｄの構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施例４による面発光ＬＤアレイの
構成を示す上面図である。
構成を示す上面図である。
【図９】この発明の実施例４による面発光ＬＤアレイの
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施例４による面発光ＬＤアレイ
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施例５による面発光ＬＤアレイ
の構成を示す上面図である。
の構成を示す上面図である。
【図１２】この発明の実施例６による光検出素子の構成
を示す斜視図と断面図である。
を示す斜視図と断面図である。
【図１３】この発明の実施例７による光検出素子アレイ
の構成を示す上面図である。
の構成を示す上面図である。
【図１４】この発明の実施例８による波長多重光通信シ
ステムの構成を示す概略図である。
ステムの構成を示す概略図である。
【図１５】従来の面発光ＬＤの構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図１６】従来の面発光ＬＤアレイの構成を示す斜視図
である。
である。
【図１７】従来の面発光ＬＤアレイの構成を示す斜視図
と断面図である。
と断面図である。
【図１８】一般的な光接続システムの構成を示す概略図
である。
である。
【図１９】出力光の出射方向を変更できる半導体発光素
子を用いた場合の空間光接続システムの構成を示す概念
図である。
子を用いた場合の空間光接続システムの構成を示す概念
図である。
１０ ＩｎＰ基板 １０ａ 貫通孔 １１ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １２，１４ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １３ ＭＱＷ層からなる活性層 １６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ ２次回折格子 １７ ＦｅドープＩｎＰ埋込層 １８ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １９ 絶縁膜 ２０ ｐ電極 ２１ 高反射膜 ２２ ｎ電極 ３０ メサストライプ部 ３１ 一次回折格子 ３２ 光ファイバ ３３ 光カップリング素子 ４０ 絶縁基板 ４１ 放熱用の分離溝 ４７ 光ファイバ １００，１４０，２００，３００，４００ 面発光ＬＤ
アレイ １０１ａ〜１０１l ，２０１ａ〜２０１l 面発光Ｄ
ＢＲＬＤ １０１Ａ レーザ発振領域 １０１Ｂ レーザ光出射領域 １０１Ｃ 位相調整領域 １２０ 光検出素子 １３０ 光検出素子アレイ １４０ 波長多重光通信システム １４０ａ 面発光ＬＤアレイ
アレイ １０１ａ〜１０１l ，２０１ａ〜２０１l 面発光Ｄ
ＢＲＬＤ １０１Ａ レーザ発振領域 １０１Ｂ レーザ光出射領域 １０１Ｃ 位相調整領域 １２０ 光検出素子 １３０ 光検出素子アレイ １４０ 波長多重光通信システム １４０ａ 面発光ＬＤアレイ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】上述した３種の面発光ＬＤの内でも、水平
共振器型面発光ＬＤは、従来のＤＦＢ（Distributed Fe
edBack：分布帰還型）あるいはＤＢＲ（Distributed Br
aggReflector ：ブラッグ反射型）レーザダイオードの
製造技術である光導波路内に回折格子を形成する技術を
使用して製造できるため、比較的容易に作製できる。即
ち、水平共振器型面発光ＬＤは、形成すべき回折格子の
次数を２次、即ち、レーザ光の波長（λ 0 ）に対して、
λ 0 ／ｎ（ｎ： 導波路の等価屈折率）を満足する周期と
なるよう形成することにより製造される。尚、以下の説
明において、この次数が２次である回折格子を単に２次
回折格子と呼ぶ。
共振器型面発光ＬＤは、従来のＤＦＢ（Distributed Fe
edBack：分布帰還型）あるいはＤＢＲ（Distributed Br
aggReflector ：ブラッグ反射型）レーザダイオードの
製造技術である光導波路内に回折格子を形成する技術を
使用して製造できるため、比較的容易に作製できる。即
ち、水平共振器型面発光ＬＤは、形成すべき回折格子の
次数を２次、即ち、レーザ光の波長（λ 0 ）に対して、
λ 0 ／ｎ（ｎ： 導波路の等価屈折率）を満足する周期と
なるよう形成することにより製造される。尚、以下の説
明において、この次数が２次である回折格子を単に２次
回折格子と呼ぶ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】図１５はK.Kojima et al.,Appl.Phys.Let
t.,50,1705(1987) に示された従来のＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄの構造を示す斜視図であり、図において、１５０はＤ
ＢＲ面発光ＬＤであり、これは、その裏面にｎ側電極５
１が形成されたｎ−ＧａＡｓ基板５２上に、ｎ−ＧａＡ
ｓバッファ層５３，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５４，
ＧａＡｓウエル層とＡｌＧａＡｓバリア層とで構成され
る多重量子井戸層（以下、ＭＱＷ層と称す。）からなる
光導波層５５がこの順に配設され、そして、該ＭＱＷ活
性層５５上にメサストライプ状の２次回折格子５８が形
成されたｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６が配設され、
該メサストライプ状の２次回折格子５８のレーザ発振領
域１５０Ａとなる部分上のみにｐ−ＧａＡｓコンタクト
層５９が配設され、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６の
２次回折格子５８の両脇部分，２次回折格子５８のレー
ザ発振領域１５０Ａの側面，及びｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層５９の側面が絶縁膜５７で覆われ、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層５９の上面とその周囲の絶縁膜５７上にｐ側
電極６１が配設され、上記各層のレーザ発振領域１５０
Ａ側の端面に高反射率コーティング膜６０が配設され
て、構成されている。
t.,50,1705(1987) に示された従来のＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄの構造を示す斜視図であり、図において、１５０はＤ
ＢＲ面発光ＬＤであり、これは、その裏面にｎ側電極５
１が形成されたｎ−ＧａＡｓ基板５２上に、ｎ−ＧａＡ
ｓバッファ層５３，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５４，
ＧａＡｓウエル層とＡｌＧａＡｓバリア層とで構成され
る多重量子井戸層（以下、ＭＱＷ層と称す。）からなる
光導波層５５がこの順に配設され、そして、該ＭＱＷ活
性層５５上にメサストライプ状の２次回折格子５８が形
成されたｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６が配設され、
該メサストライプ状の２次回折格子５８のレーザ発振領
域１５０Ａとなる部分上のみにｐ−ＧａＡｓコンタクト
層５９が配設され、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６の
２次回折格子５８の両脇部分，２次回折格子５８のレー
ザ発振領域１５０Ａの側面，及びｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層５９の側面が絶縁膜５７で覆われ、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層５９の上面とその周囲の絶縁膜５７上にｐ側
電極６１が配設され、上記各層のレーザ発振領域１５０
Ａ側の端面に高反射率コーティング膜６０が配設され
て、構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】次に動作について説明する。レーザ発振領
域１５０Ａにｐ側電極６１を介して電流が注入され、基
本的なレーザ発振が行われる。このレーザ光が２次回折
格子５８を含むｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６（光導
波路）に入射すると、２次回折格子５８の周期によって
決定される波長で最大の反射率が得られ、かつ、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６，光導波層５５が高反射率コ
ーティング膜６０との間で共振器となるため、単一の縦
モードで発振する。そして、２次回折格子５８がその回
折効果によって基板５２表面と平行方向のレーザ光を垂
直方向に変換して外部に取り出す。ところで、このＤＢ
Ｒ面発光ＬＤのような水平共振器型面発光ＬＤでは、レ
ーザ共振器を同一基板上に複数形成して２次元的に集積
することにより、アレイ化できることが知られている。
域１５０Ａにｐ側電極６１を介して電流が注入され、基
本的なレーザ発振が行われる。このレーザ光が２次回折
格子５８を含むｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５６（光導
波路）に入射すると、２次回折格子５８の周期によって
決定される波長で最大の反射率が得られ、かつ、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６，光導波層５５が高反射率コ
ーティング膜６０との間で共振器となるため、単一の縦
モードで発振する。そして、２次回折格子５８がその回
折効果によって基板５２表面と平行方向のレーザ光を垂
直方向に変換して外部に取り出す。ところで、このＤＢ
Ｒ面発光ＬＤのような水平共振器型面発光ＬＤでは、レ
ーザ共振器を同一基板上に複数形成して２次元的に集積
することにより、アレイ化できることが知られている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】図１６はK.Kojima et al.,Electron. Let
t.,24,283(1988)に示された従来のＤＢＲ面発光ＬＤア
レイの構造を示す斜視図であり、図において、図１５と
同一符号は同一または相当する部分を示し、１６０は２
次元ＤＢＲ面発光ＬＤアレイ、６２はｐ−ＡｌＧａＡｓ
光ガイド層である。即ち、この２次元ＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄアレイ１６０は、上記図１５に示したＤＢＲ型面発光
ＬＤを基にして２次回折格子を基板表面に対して水平方
向に３個並べて形成して２次元アレイ化したものであ
り、レーザ光の高出力化が図られている。尚、この２次
元ＤＢＲ型面発光ＬＤアレイ１６０では、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層５６に２次回折格子を形成せず、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６とｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９との間に形成したｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２
に３つの２次回折格子５８ａ，５８ｂ，５８ｃを形成し
ている。
t.,24,283(1988)に示された従来のＤＢＲ面発光ＬＤア
レイの構造を示す斜視図であり、図において、図１５と
同一符号は同一または相当する部分を示し、１６０は２
次元ＤＢＲ面発光ＬＤアレイ、６２はｐ−ＡｌＧａＡｓ
光ガイド層である。即ち、この２次元ＤＢＲ型面発光Ｌ
Ｄアレイ１６０は、上記図１５に示したＤＢＲ型面発光
ＬＤを基にして２次回折格子を基板表面に対して水平方
向に３個並べて形成して２次元アレイ化したものであ
り、レーザ光の高出力化が図られている。尚、この２次
元ＤＢＲ型面発光ＬＤアレイ１６０では、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層５６に２次回折格子を形成せず、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層５６とｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５９との間に形成したｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層６２
に３つの２次回折格子５８ａ，５８ｂ，５８ｃを形成し
ている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】一方、図１７は特開平３−２５７８８８号
公報に提案されたリング状の回折格子を用いたＤＢＲ面
発光ＬＤアレイの構造を示す図で、図１７(a) は斜視
図、図１７(b) は図１７(a) のXVIIb −XVIIb 線におけ
る断面図、図１７(c) は図１７(a) のXVIIc −XVIIc 線
における断面図である。図において、１７０はＤＢＲ面
発光ＬＤで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板７０上に、波長約
１．３μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有す
る組成からなるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３，波長約
１．５５μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有
する組成からなるＩｎＧａＡｓＰ活性層８２，ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層８１，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８０
が順次積層され、この積層された半導体層の所定部分が
除去されて、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３の一部にリ
ング状の２次回折格子７９が形成され、更に、この積層
された半導体層の所定部分が除去されて、このリング状
の２次回折格子を横切るように、図１７(b）に示す断面
構造からなる４本のストライプ状のレーザ共振器７１，
７２，７３，７４（図１７(a) 参照）が形成され、そし
て、このレーザ共振器７１，７２，７３，７４の両脇が
図１７(c) に示すように半絶縁性のＩｎＰ層８４で埋め
込まれ、基板７０の裏面にｎ電極７８，上記レーザ共振
器７１，７２，７３，７４及び半絶縁性のＩｎＰ層８４
上面にｐ電極７５が形成されて、構成されている。尚、
図中、８１ａはファセット面、７６は絶縁膜、７７は金
属膜である。
公報に提案されたリング状の回折格子を用いたＤＢＲ面
発光ＬＤアレイの構造を示す図で、図１７(a) は斜視
図、図１７(b) は図１７(a) のXVIIb −XVIIb 線におけ
る断面図、図１７(c) は図１７(a) のXVIIc −XVIIc 線
における断面図である。図において、１７０はＤＢＲ面
発光ＬＤで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板７０上に、波長約
１．３μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有す
る組成からなるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３，波長約
１．５５μｍに対応するエネルギーバンドギャップを有
する組成からなるＩｎＧａＡｓＰ活性層８２，ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層８１，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８０
が順次積層され、この積層された半導体層の所定部分が
除去されて、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層８３の一部にリ
ング状の２次回折格子７９が形成され、更に、この積層
された半導体層の所定部分が除去されて、このリング状
の２次回折格子を横切るように、図１７(b）に示す断面
構造からなる４本のストライプ状のレーザ共振器７１，
７２，７３，７４（図１７(a) 参照）が形成され、そし
て、このレーザ共振器７１，７２，７３，７４の両脇が
図１７(c) に示すように半絶縁性のＩｎＰ層８４で埋め
込まれ、基板７０の裏面にｎ電極７８，上記レーザ共振
器７１，７２，７３，７４及び半絶縁性のＩｎＰ層８４
上面にｐ電極７５が形成されて、構成されている。尚、
図中、８１ａはファセット面、７６は絶縁膜、７７は金
属膜である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＢＲ面発
光ＬＤアレイは、高出力のレーザ光を基板の主面の垂直
方向に出射できることから、電子情報通信学会誌Vol.75
No.9 pp.956〜 961（１９９２年２月）で説明されてい
るような複数のコンピュータ間の信号接続，コンピュー
タ内の信号接続，即ちボード間，ボード上，或いはチッ
プ間の信号接続を行う光接続用の半導体発光素子として
用いることができる。この光接続は、従来の光通信シス
テムと同じで、電気信号を光へ変換する変換手段，光信
号の伝達手段，及び光信号を電気信号に復元する手段が
必要で、これらには、一般に半導体レーザ等の半導体発
光素子，光導波路，半導体受光素子が各々用いられる。
図１８はこの光接続システムの構成を示す模式図で、図
１８(a) は光導波路を用いる光導波路光接続を示し、図
１８(b) は光導波路を用いない空間光接続を示してい
る。
光ＬＤアレイは、高出力のレーザ光を基板の主面の垂直
方向に出射できることから、電子情報通信学会誌Vol.75
No.9 pp.956〜 961（１９９２年２月）で説明されてい
るような複数のコンピュータ間の信号接続，コンピュー
タ内の信号接続，即ちボード間，ボード上，或いはチッ
プ間の信号接続を行う光接続用の半導体発光素子として
用いることができる。この光接続は、従来の光通信シス
テムと同じで、電気信号を光へ変換する変換手段，光信
号の伝達手段，及び光信号を電気信号に復元する手段が
必要で、これらには、一般に半導体レーザ等の半導体発
光素子，光導波路，半導体受光素子が各々用いられる。
図１８はこの光接続システムの構成を示す模式図で、図
１８(a) は光導波路を用いる光導波路光接続を示し、図
１８(b) は光導波路を用いない空間光接続を示してい
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】上記面発光ＬＤ１０１ａ〜１０１l の各々
は同様の層構成からなり、図１(b)に示すように、ｎ−
ＩｎＰ基板１００と、ｎ−ＩｎＰ基板１００上に、厚み
１μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層１１，厚み３００オング
ストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２，厚み１０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に
５〜１０周期繰かえし積層された多重量子井戸構造から
なる活性層（以下、ＭＱＷ層と称す。）１３，厚み３０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４，
厚み０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１５，及びＩｎ
ＧａＡｓＰ２次回折格子１６を順次積層して形成された
メサストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両
脇を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、レーザ発振領
域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折格子１６の
上面を覆うｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８と、レ
ーザ発振領域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折
格子１６及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８の側
面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の上面を被覆す
る絶縁膜１９と、これら絶縁膜１９及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の上面を被覆するＣｒ／Ａｕから
なるｐ電極２０とから構成されている。また、１０１Ｂ
はレーザ光出射領域で、この領域の２次回折格子１６か
ら基板１０の主面に対する垂直上方に向けてレーザ光が
出射する。また、２２はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる
ｎ電極、２１は高反射膜であり、この高反射膜２１は、
ここでは露出している２次回折格子１６とｐ−ＩｎＰク
ラッド層１５の終端部にのみ形成しているが、Ｆｅドー
プＩｎＰ層１７の上面に引き延ばして形成してもよい。
は同様の層構成からなり、図１(b)に示すように、ｎ−
ＩｎＰ基板１００と、ｎ−ＩｎＰ基板１００上に、厚み
１μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層１１，厚み３００オング
ストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２，厚み１０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に
５〜１０周期繰かえし積層された多重量子井戸構造から
なる活性層（以下、ＭＱＷ層と称す。）１３，厚み３０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４，
厚み０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１５，及びＩｎ
ＧａＡｓＰ２次回折格子１６を順次積層して形成された
メサストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両
脇を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、レーザ発振領
域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折格子１６の
上面を覆うｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８と、レ
ーザ発振領域１０１ＡにおけるＩｎＧａＡｓＰ２次回折
格子１６及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１８の側
面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の上面を被覆す
る絶縁膜１９と、これら絶縁膜１９及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の上面を被覆するＣｒ／Ａｕから
なるｐ電極２０とから構成されている。また、１０１Ｂ
はレーザ光出射領域で、この領域の２次回折格子１６か
ら基板１０の主面に対する垂直上方に向けてレーザ光が
出射する。また、２２はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる
ｎ電極、２１は高反射膜であり、この高反射膜２１は、
ここでは露出している２次回折格子１６とｐ−ＩｎＰク
ラッド層１５の終端部にのみ形成しているが、Ｆｅドー
プＩｎＰ層１７の上面に引き延ばして形成してもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
る面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図７は
図６中に面発光ＬＤの構造を示す斜視図である。これら
の図において、図１と同一符号は同一または相当する部
分を示し、２００は面発光ＬＤアレイで、これは、絶縁
性基板４０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格
子１６が前記中心点に向うように複数の面発光ＬＤ２０
１ａ〜２０１l が放射状に載置されて、構成されてい
る。尚、ここでは面発光ＬＤ２０１ａの構造のみを示し
ているが、他の面発光ＬＤ２０１ｂ〜２０１l も面発光
ＬＤ２０１ａと同様の構造になっている。また、複数の
面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l の２次回折格子１６は互
いに同一ピッチとなるように形成されている。
る面発光ＬＤアレイの構成を示す上面図であり、図７は
図６中に面発光ＬＤの構造を示す斜視図である。これら
の図において、図１と同一符号は同一または相当する部
分を示し、２００は面発光ＬＤアレイで、これは、絶縁
性基板４０上の所定の一点を中心に、各々の２次回折格
子１６が前記中心点に向うように複数の面発光ＬＤ２０
１ａ〜２０１l が放射状に載置されて、構成されてい
る。尚、ここでは面発光ＬＤ２０１ａの構造のみを示し
ているが、他の面発光ＬＤ２０１ｂ〜２０１l も面発光
ＬＤ２０１ａと同様の構造になっている。また、複数の
面発光ＬＤ２０１ａ〜２０１l の２次回折格子１６は互
いに同一ピッチとなるように形成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】実施例６．図１２はこの発明の実施例６に
よる光検出素子の構成を示す図で、図１２(a)は斜視
図、図１２(b) は断面図である。図において、図１と同
一符号は同一または相当する部分を示し、１２０は光検
出素子で、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０と、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上に、厚み１０００オングストロームのｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層４２，厚み３００オングストロームのＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４２，厚み１００オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７０オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に５〜１０周期繰
り返し積層された多重量子井戸構造からなる光導波路層
４３，厚み１０００オングストロームのｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４を順次積層し、ｐ−ＩｎＰバッファ層４４の
受光領域となる部分に２次回折格子１６が形成されたメ
サストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両脇
を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、ｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４の光検出部となる部分を覆うｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１８の側面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の
上面を被覆する絶縁膜１９と、該ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８の上面を覆うＣｒ／Ａｕからなるｐ電極
２０とから構成されている。ここで、多重量子井戸構造
からなる光導波路層４３はその２次回折格子１６の下部
に形成されている部分のエネルギーバンドギャップが光
検出部で検出されるべき光の波長よりも広く、その電極
２０の下部に形成されている部分のエネルギーバンドギ
ャップが光検出部で検出されるべき光の波長よりも狭く
なっている。
よる光検出素子の構成を示す図で、図１２(a)は斜視
図、図１２(b) は断面図である。図において、図１と同
一符号は同一または相当する部分を示し、１２０は光検
出素子で、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１０と、ｎ−ＩｎＰ
基板１０上に、厚み１０００オングストロームのｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層４２，厚み３００オングストロームのＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４２，厚み１００オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰバリア層と厚み７０オングストロ
ームのＩｎＧａＡｓＰウエル層が交互に５〜１０周期繰
り返し積層された多重量子井戸構造からなる光導波路層
４３，厚み１０００オングストロームのｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４を順次積層し、ｐ−ＩｎＰバッファ層４４の
受光領域となる部分に２次回折格子１６が形成されたメ
サストライプ部３０と、該メサストライプ部３０の両脇
を埋め込むＦｅドープＩｎＰ層１７と、ｐ−ＩｎＰバッ
ファ層４４の光検出部となる部分を覆うｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１８の側面とその周囲のＦｅドープＩｎＰ層１７の
上面を被覆する絶縁膜１９と、該ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８の上面を覆うＣｒ／Ａｕからなるｐ電極
２０とから構成されている。ここで、多重量子井戸構造
からなる光導波路層４３はその２次回折格子１６の下部
に形成されている部分のエネルギーバンドギャップが光
検出部で検出されるべき光の波長よりも広く、その電極
２０の下部に形成されている部分のエネルギーバンドギ
ャップが光検出部で検出されるべき光の波長よりも狭く
なっている。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (27)
- 【請求項１】 基板上に複数の面発光レーザダイオード
が、各々の２次回折格子が上記基板上の一点に向かうよ
うに該一点を中心に放射状に配設され、 上記複数の面発光レーザダイオードの各々の２次回折格
子が、同一ピッチを持つように形成されていることを特
徴とする面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の面発光レーザダイオー
ドアレイにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードは、隣り合うレーザ
ダイオードの互いの２次回折格子の山の位置が、上記基
板上の一点を中心とする同一円周上とならないよう上記
基板上に配設されていることを特徴とする面発光レーザ
ダイオードアレイ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の面発光レーザ
ダイオードアレイにおいて、 上記基板は半導体基板であり、 上記複数の面発光レーザダイオードは、該半導体基板上
に一括して形成されたものであることを特徴とする面発
光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の面発光レーザダイオー
ドアレイにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードの隣り合うレーザダ
イオードの間に放熱用の溝が設けられていることを特徴
とする面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項５】 請求項１または２に記載の面発光レーザ
ダイオードアレイにおいて、 上記基板は絶縁基板であり、 上記複数の面発光レーザダイオードは各々個別に作製さ
れて、該絶縁基板上に載置されていることを特徴とする
面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載の面発光レ
ーザダイオードアレイにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードは、すべて同一の駆
動電流で駆動されて、すべて同一波長，同一位相のレー
ザ光を出射するものであることを特徴とする面発光レー
ザダイオードアレイ。 - 【請求項７】 請求項１〜５の何れかに記載の面発光レ
ーザダイオードアレイにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードは、互いに異なる駆
動電流で駆動されて、互いに同一波長で異なる位相のレ
ーザ光を出射するものであることを特徴とする面発光レ
ーザダイオードアレイ。 - 【請求項８】 請求項７に記載の面発光レーザダイオー
ドアレイの駆動方法であって、 上記複数の面発光レーザダイオードの各々の駆動電流を
制御することにより、上記複数の面発光レーザダイオー
ドから出射するレーザ光の合成出力光を任意の出力方向
にスキャンするようにしたことを特徴とする面発光レー
ザダイオードアレイの駆動方法。 - 【請求項９】 基板上に複数の面発光レーザダイオード
が各々の２次回折格子が上記基板上の一点に向かうよう
に該一点を中心に放射状に配設され、 上記複数の面発光レーザダイオードは、各々の２次回折
格子が互いに異なるピッチを持つように形成され、互い
に異なる発振波長でレーザ発振するものであることを特
徴とする面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の面発光レーザダイオ
ードアレイにおいて、 上記基板は半導体基板であり、 上記複数の面発光レーザダイオードは、該半導体基板上
に一括して形成されたものであることを特徴とする面発
光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の面発光レーザダイ
オードアレイにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードの隣り合うレーザダ
イオードの間に放熱用の溝が設けられていることを特徴
とする面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の面発光レーザダイオ
ードアレイにおいて、 上記基板は絶縁基板であり、 上記複数の面発光レーザダイオードは各々個別に作製さ
れて、該絶縁基板上に載置されていることを特徴とする
面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１３】 基板上に該基板の主面に対して平行方
向にレーザ光を出射する複数のレーザダイオードが、各
々のレーザ出射端面が該基板に形成された貫通孔に向か
うように該貫通孔を中心に放射状に配設され、かつ、 上記基板の貫通孔に、上記複数のレーザダイオードが出
射するレーザ光を集光しこの集光したレーザ光を上記半
導体基板の主面に対する垂直上方に出力する集光手段を
備えたことを特徴とする面発光レーザダイオードアレ
イ。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の面発光レーザダイ
オードアレイにおいて、 上記複数のレーザダイオードが、１次回折格子を有する
分布帰還型レーザ或いはブラッグ反射型レーザからなる
ことを特徴とする面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の面発光レーザダイ
オードアレイにおいて、 上記複数のレーザダイオードは、各々の１次回折格子が
互いに同一ピッチとなるように形成され、互いに同一の
発振波長でレーザ発振するものであることを特徴とする
面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の面発光レーザダイ
オードアレイにおいて、 上記複数のレーザダイオードは、各々の１次回折格子が
互いに異なるピッチを持つように形成され、互いに異な
る発振波長でレーザ発振するものであることを特徴とす
る面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項１７】 請求項１４または１６に記載の面発光
レーザダイオードアレイにおいて、 上記複数のレーザダイオードは、隣り合うレーザダイオ
ードの互いの１次回折格子の山の位置が、上記基板上の
一点を中心とする同一円周上とならないよう上記基板上
に配設されていることを特徴とする面発光レーザダイオ
ードアレイ。 - 【請求項１８】 請求項１３〜１７の何れかに記載の面
発光レーザダイオードアレイにおいて、 上記基板は半導体基板であり、 上記複数のレーザダイオードは、該半導体基板上に一括
して形成されたものであることを特徴とする面発光レー
ザダイオードアレイ。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の面発光レーザダイ
オードアレイにおいて、 上記複数のレーザダイオードの隣り合うレーザダイオー
ドの間に放熱用の溝が設けられていることを特徴とする
面発光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項２０】 請求項１３〜１６の何れかに記載の面
発光レーザダイオードアレイにおいて、 上記基板は絶縁基板であり、 上記複数のレーザダイオードは各々個別に作製されて、
上記絶縁基板上に載置されていることを特徴とする面発
光レーザダイオードアレイ。 - 【請求項２１】 互いに異なる波長の信号光を含む波長
多重光を受光し、該波長多重光から所定波長の信号光の
みを検出する光検出素子であって、 その受光面に上記所定波長の光のみをその内部の光導波
路層に導く２次回折格子が配設された受光部と、 上記光導波路層を導波する上記所定波長の光を光電流に
変換して外部に出力する光検出部とを備えたことを特徴
とする光検出素子。 - 【請求項２２】 互いに異なる波長の信号光を含む波長
多重光を受光し、該波長多重光から所定波長の信号光の
みを検出する光検出素子であって、 半導体基板と、 該半導体基板上にそのバンドギャップが上記所定波長よ
り一方の側で大きく他方の側で小さくなるように形成さ
れた光導波路層と、 該光導波路層のバンドギャップが大きい側の層上に形成
された上記波長多重光から上記所定波長の光のみを該導
波路層内に導く２次回路格子と、 上記所定波長の光が上記光導波路層の上記バンドギャッ
プが小さい側の層で吸収されることにより生じた光電流
を外部に出力する電極とを有してなることを特徴とする
光検出素子。 - 【請求項２３】 互いに異なる波長の信号光を含む波長
多重光を受光し、該波長多重光から所定波長の信号光の
みを検出する光検出素子を複数配設してなる光検出素子
アレイであって、 上記光検出素子は、 半導体基板と、 該半導体基板上にそのバンドギャップが上記所定波長よ
り一方の側で大きく他方の側で小さくなるように形成さ
れた光導波路層と、 該光導波路層のバンドギャップが大きい側の層上に形成
された，上記波長多重光から上記所定波長の光のみを該
導波路層内に導く２次回路格子と、 上記所定波長の光が上記光導波路層の上記バンドギャッ
プの小さい側の層で吸収されることにより生じた光電流
を外部に出力する電極とから構成され、 上記複数の光検出素子は、その２次回折格子が上記基板
上の一点に向かうよう該一点を中心に放射状に配設され
ていることを特徴とする光検出素子アレイ。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の光検出素子アレイ
において、 上記複数の光検出素子の各々の２次回折格子が、互いに
異なるピッチで形成されていることを特徴とする光検出
素子。 - 【請求項２５】 電気信号を光信号に変換し該光信号を
空間に出射する半導体発光素子と、上記空間に出射され
た上記光信号が入射し、該光信号を電気信号に復元する
光検出素子とから構成される空間光接続システムであっ
て、 上記半導体発光素子は、基板上に複数の面発光レーザダ
イオードを各々の２次回折格子が該基板上の一点に向か
うように該一点を中心に放射状に配設されて構成され、 上記複数の面発光レーザダイオードは、各々の２次回折
格子が同一ピッチを持つように形成され、互いに異なる
駆動電流で駆動されて互いに同一波長で異なる位相のレ
ーザ光を出射するものであることを特徴とする空間光接
続システム。 - 【請求項２６】 請求項２５に記載の空間光接続システ
ムにおいて、 上記複数の面発光レーザダイオードの各々の駆動電流を
制御することにより、上記複数の面発光レーザダイオー
ドから出射するレーザ光の合成出力光を任意の出力方向
にスキャンするようにしたことを特徴とする空間光接続
システム。 - 【請求項２７】 基板上に各々の２次回折格子が互いに
異なるピッチを持つよう形成された複数の面発光レーザ
ダイオードを、各々の２次回折格子が該基板上の一点に
向かうよう該一点を中心に放射状に配設され、これら複
数の面発光レーザダイオードが互いに異なる発振波長で
動作する面発光レーザダイオードアレイと、 該面発光レーザダイオードアレイが出力する波長多重光
を導波する光ファイバと、 その受光面に該受光面に入射する上記波長多重光から所
定波長の光のみをその内部の光導波路層に導く２次回折
格子を有する受光部と、該光導波路層を導波する上記所
定波長の光を光電流に変換して外部に出力する光検出部
とから構成される光検出素子が、基板上に各々の２次回
折格子が該基板上の一点に向かうよう該一点を中心に放
射状に複数配設され、これら複数の光検出素子の各々の
２次回折格子が互いに異なるピッチで形成されている光
検出素子アレイとからなることを特徴とする波長多重光
通信システム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5179314A JPH0738205A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 面発光レーザダイオードアレイ及びその駆動方法，光検出素子，光検出素子アレイ，空間光接続システム，並びに波長多重光通信システム |
| GB9711573A GB2313234A (en) | 1993-07-20 | 1994-07-19 | Laser diode array |
| GB9414546A GB2283613A (en) | 1993-07-20 | 1994-07-19 | Surface-emitting laser diode array and photodetector array |
| US08/276,655 US5602863A (en) | 1993-07-20 | 1994-07-19 | Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system |
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