JPH10308552A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH10308552A JPH10308552A JP11774797A JP11774797A JPH10308552A JP H10308552 A JPH10308552 A JP H10308552A JP 11774797 A JP11774797 A JP 11774797A JP 11774797 A JP11774797 A JP 11774797A JP H10308552 A JPH10308552 A JP H10308552A
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- Japan
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- light emitting
- light source
- emitting device
- semiconductor
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微細な領域に高密度で集積化できるマルチビー
ム光源を提供する。 【解決手段】半導体結晶による正六角柱状の導波路を選
択成長技術により形成し、各側面に独立に駆動できる発
光活性層を設けて面発光レーザを構成する。
ム光源を提供する。 【解決手段】半導体結晶による正六角柱状の導波路を選
択成長技術により形成し、各側面に独立に駆動できる発
光活性層を設けて面発光レーザを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理或いは
光通信用の光源に適する半導体レーザ素子に関する。
光通信用の光源に適する半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、実用レベルにおける半導体レーザ
では、ファブリ・ペロー（Fabry− Perot)水平共振器
を有した単一レーザビーム光源が応用上の主流である。
上記光情報処理或いは光通信システムの用途では、情報
信号の高速処理のため、面発光型垂直共振器を有したマ
ルチレーザビーム光源が要求されている。しかしなが
ら、従来のマルチレーザビーム光源に対して、実用レベ
ルではFabry−Perot水平共振器の単一レーザビーム光源
を横に並列化したアレイ構造が検討されているのみであ
る。
では、ファブリ・ペロー（Fabry− Perot)水平共振器
を有した単一レーザビーム光源が応用上の主流である。
上記光情報処理或いは光通信システムの用途では、情報
信号の高速処理のため、面発光型垂直共振器を有したマ
ルチレーザビーム光源が要求されている。しかしなが
ら、従来のマルチレーザビーム光源に対して、実用レベ
ルではFabry−Perot水平共振器の単一レーザビーム光源
を横に並列化したアレイ構造が検討されているのみであ
る。
【０００３】さらに、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ
材料系を用いた青紫色短波長半導体レーザでは、単一レ
ーザビーム光源の素子構造は示されているが、アレイ構
造の実例はこれまでにない。青紫色半導体レーザの単一
レーザビーム光源の素子構造については、ジャパニーズ
・ジャーナル・アプライド・フィジックス・レターズ１
９９６年３５巻Ｌ７４−Ｌ７６頁(Jpn J. Appl．Phys．
１９９６，３５，pp.Ｌ７４−Ｌ７６）において示され
ている。
材料系を用いた青紫色短波長半導体レーザでは、単一レ
ーザビーム光源の素子構造は示されているが、アレイ構
造の実例はこれまでにない。青紫色半導体レーザの単一
レーザビーム光源の素子構造については、ジャパニーズ
・ジャーナル・アプライド・フィジックス・レターズ１
９９６年３５巻Ｌ７４−Ｌ７６頁(Jpn J. Appl．Phys．
１９９６，３５，pp.Ｌ７４−Ｌ７６）において示され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マ
ルチレーザビーム光源を達成するための効率的なアレイ
化技術について述べておらず、さらに小面積に高密度に
アレイ構造を集積化できる手法について記述されていな
い。
ルチレーザビーム光源を達成するための効率的なアレイ
化技術について述べておらず、さらに小面積に高密度に
アレイ構造を集積化できる手法について記述されていな
い。
【０００５】本発明は、光情報処理或いは光通信システ
ムの用途において、信号処理の高速化を促進させコンパ
クトな送信系を形成するために、微細な領域に高密度で
集積化できるマルチビーム光源を提供するものである。
本発明によれば、小型小面積のマルチレーザビーム光源
の構造を作製でき、構造的に送信システムとして光学系
レンズや光ファイバとのカップリング効率がよい光源を
構成できる。
ムの用途において、信号処理の高速化を促進させコンパ
クトな送信系を形成するために、微細な領域に高密度で
集積化できるマルチビーム光源を提供するものである。
本発明によれば、小型小面積のマルチレーザビーム光源
の構造を作製でき、構造的に送信システムとして光学系
レンズや光ファイバとのカップリング効率がよい光源を
構成できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、光情報処理
或いは光通信システムの光源に対して、高速並列信号処
理を可能とするマルチレーザビーム光源を提供するが、
微細な領域に高密度で集積化できる本発明に特徴的な素
子構造によりこれを達成する。また、本発明によれば、
マルチビーム光源の各々が発振波長の異なるレーザ素子
を容易に構成できる。
或いは光通信システムの光源に対して、高速並列信号処
理を可能とするマルチレーザビーム光源を提供するが、
微細な領域に高密度で集積化できる本発明に特徴的な素
子構造によりこれを達成する。また、本発明によれば、
マルチビーム光源の各々が発振波長の異なるレーザ素子
を容易に構成できる。
【０００７】本発明では、単結晶基板上に選択成長技術
を用いて、多角形状の半導体結晶からなる光導波層を形
成し、上記光導波層の側面に発光活性層を設けて独立に
駆動できるようにしたマルチビームを構成する。レーザ
光を上記基板に対して垂直に出射するように、上記発光
活性層の出射面前後に超格子構造高反射膜となるブラッ
グ反射器(Bragg Reflector）を設けて、垂直共振器構造
とした素子を基本とする。
を用いて、多角形状の半導体結晶からなる光導波層を形
成し、上記光導波層の側面に発光活性層を設けて独立に
駆動できるようにしたマルチビームを構成する。レーザ
光を上記基板に対して垂直に出射するように、上記発光
活性層の出射面前後に超格子構造高反射膜となるブラッ
グ反射器(Bragg Reflector）を設けて、垂直共振器構造
とした素子を基本とする。
【０００８】特に、六方晶（Wurtzite）構造の単結晶基
板や（１１１）面方位を有する立方晶(Zinc Blende）構
造の単結晶基板上では、対称性が六回対称になり、選択
成長により正六角柱状の半導体結晶を成長できる。この
半導体結晶を光導波層として、側面に発光活性層を設け
ると、最大六箇所のマルチレーザビーム光源を実現でき
る。
板や（１１１）面方位を有する立方晶(Zinc Blende）構
造の単結晶基板上では、対称性が六回対称になり、選択
成長により正六角柱状の半導体結晶を成長できる。この
半導体結晶を光導波層として、側面に発光活性層を設け
ると、最大六箇所のマルチレーザビーム光源を実現でき
る。
【０００９】さらに、選択成長技術における絶縁膜マス
クのパターンを工夫することにより、マルチレーザビー
ム光源の各々について発振波長を異なる発光活性層を構
成することができる。選択成長マスクとなる絶縁膜パタ
ーン窓領域の面積を変化させることにより、発光活性層
の禁制帯幅を調整する。即ち、絶縁膜マスク窓領域の面
積が相対的に小さいときには、窓領域に選択成長した半
導体結晶が横方向に成長する速度が大きくなることを利
用する。発光活性層を多重量子井戸構造とすることによ
り、横方向に成長速度が大きいときには、量子井戸層幅
が広くなり量子井戸層内に形成される量子準位間エネル
ギーが小さくなり、実効的な禁制帯幅が減少する。逆
に、絶縁膜マスク窓領域の面積が相対的に大きいときに
は、横方向に成長速度が小さくなり、量子井戸層幅が狭
く量子井戸層内に形成される量子準位間エネルギーが大
きくなることにより、実効的な禁制帯幅が増大する。上
記のようにして、窓領域に選択成長した光導波層の側面
に形成した発光活性層の発振波長を調節し、各側面にお
けるレーザ素子の発振波長を多重にしたマルチレーザビ
ーム光源を構成できる。
クのパターンを工夫することにより、マルチレーザビー
ム光源の各々について発振波長を異なる発光活性層を構
成することができる。選択成長マスクとなる絶縁膜パタ
ーン窓領域の面積を変化させることにより、発光活性層
の禁制帯幅を調整する。即ち、絶縁膜マスク窓領域の面
積が相対的に小さいときには、窓領域に選択成長した半
導体結晶が横方向に成長する速度が大きくなることを利
用する。発光活性層を多重量子井戸構造とすることによ
り、横方向に成長速度が大きいときには、量子井戸層幅
が広くなり量子井戸層内に形成される量子準位間エネル
ギーが小さくなり、実効的な禁制帯幅が減少する。逆
に、絶縁膜マスク窓領域の面積が相対的に大きいときに
は、横方向に成長速度が小さくなり、量子井戸層幅が狭
く量子井戸層内に形成される量子準位間エネルギーが大
きくなることにより、実効的な禁制帯幅が増大する。上
記のようにして、窓領域に選択成長した光導波層の側面
に形成した発光活性層の発振波長を調節し、各側面にお
けるレーザ素子の発振波長を多重にしたマルチレーザビ
ーム光源を構成できる。
【００１０】本発明によるマルチレーザビーム光源は、
絶縁膜マスクパターンを利用して一つの微小な半導体光
導波層の側面に形成するので、アレイ素子の集積効率が
非常に高いためマルチレーザビーム光源の取得率が改善
でき、かつ光情報処理或いは光通信システムの応用上、
同一の光学系レンズや光ファイバとのカップリング効率
が高くできる利点がある。このため、マルチレーザビー
ム光源であっても、光ディスクシステムやレーザビーム
プリンタ等では、光学系が小型軽量にでき、また安価な
レンズにより対応可能となる。また短距離光通信では、
厳しい光軸合わせを必要としない、大口径の光ファイバ
やプラスチックファイバを通して、マルチレーザビーム
光源を使いこなすことができる。
絶縁膜マスクパターンを利用して一つの微小な半導体光
導波層の側面に形成するので、アレイ素子の集積効率が
非常に高いためマルチレーザビーム光源の取得率が改善
でき、かつ光情報処理或いは光通信システムの応用上、
同一の光学系レンズや光ファイバとのカップリング効率
が高くできる利点がある。このため、マルチレーザビー
ム光源であっても、光ディスクシステムやレーザビーム
プリンタ等では、光学系が小型軽量にでき、また安価な
レンズにより対応可能となる。また短距離光通信では、
厳しい光軸合わせを必要としない、大口径の光ファイバ
やプラスチックファイバを通して、マルチレーザビーム
光源を使いこなすことができる。
【００１１】
（実施例１）本発明の一実施例について、図１，図２，
図３及び図４を用いて説明する。図１（ａ）中の単結晶
サファイア基板１上に、ＧａＮバッファ層２，ＧａＮ光
導波層３，ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ超格子構造高反射膜
４，ＧａＮ光導波層５を順次有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法によりエピタキシャル成長させる。次に、絶縁
膜マスク６を形成し、図１（ｂ）に示したように、正六
角形状の窓領域パターンを設ける。その後、図１（ａ）
のｎ型ＧａＮ光導波層７，ＡｌＧａＮ光分離閉じ込め層
とＧａＮ量子障壁層４層及びＧａＩｎＮ圧縮歪量子井戸
層５層からなる歪多重量子井戸構造活性層８を選択成長
させる。
図３及び図４を用いて説明する。図１（ａ）中の単結晶
サファイア基板１上に、ＧａＮバッファ層２，ＧａＮ光
導波層３，ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ超格子構造高反射膜
４，ＧａＮ光導波層５を順次有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法によりエピタキシャル成長させる。次に、絶縁
膜マスク６を形成し、図１（ｂ）に示したように、正六
角形状の窓領域パターンを設ける。その後、図１（ａ）
のｎ型ＧａＮ光導波層７，ＡｌＧａＮ光分離閉じ込め層
とＧａＮ量子障壁層４層及びＧａＩｎＮ圧縮歪量子井戸
層５層からなる歪多重量子井戸構造活性層８を選択成長
させる。
【００１２】図２において、ホトリソグラフィー工程を
用いて、層７の側面部に形成した層８を残して、層８と
７の上部をエッチング加工により除去する。さらに、ホ
トリソグラフィー工程により、層７の側面部で層８の近
傍に、絶縁膜６の窓領域を形成する。
用いて、層７の側面部に形成した層８を残して、層８と
７の上部をエッチング加工により除去する。さらに、ホ
トリソグラフィー工程により、層７の側面部で層８の近
傍に、絶縁膜６の窓領域を形成する。
【００１３】図３において、形成した絶縁膜６の窓領域
に、ｐ型ＧａＮ光導波層を選択成長して、層８に接触さ
せるように構成させる。その後、誘電体高反射膜１０を
形成し、ホトリソグラフィー工程により、開口部を開け
て、ｎ側電極１１，ｐ側電極１２を蒸着する。最後に、
スクライブして素子を分離することにより、図４(ａ)の
素子断面構造と図４（ｂ）の素子上面構造を得る。
に、ｐ型ＧａＮ光導波層を選択成長して、層８に接触さ
せるように構成させる。その後、誘電体高反射膜１０を
形成し、ホトリソグラフィー工程により、開口部を開け
て、ｎ側電極１１，ｐ側電極１２を蒸着する。最後に、
スクライブして素子を分離することにより、図４(ａ)の
素子断面構造と図４（ｂ）の素子上面構造を得る。
【００１４】発光活性層８や光導波層９及びｐ側電極１
２は、隣接するものと接触しないように分離させておく
ことにより、光導波層７の側面に形成した六つの各発光
活性層８は独立に駆動させることができた。
２は、隣接するものと接触しないように分離させておく
ことにより、光導波層７の側面に形成した六つの各発光
活性層８は独立に駆動させることができた。
【００１５】本実施例によると、六つの各発光活性層領
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長４１０〜４３０ｎｍで発振し、室温の
閾値電流は５〜１０ｍＡであり、光出力は５〜１０ｍＷ
を達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動
させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数
とすることにより、光ディスクやレーザビームプリンタ
システムに搭載して同一光学系レンズを通して使用した
ところ、光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも、高速信号処理が可能
となった。
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長４１０〜４３０ｎｍで発振し、室温の
閾値電流は５〜１０ｍＡであり、光出力は５〜１０ｍＷ
を達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動
させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数
とすることにより、光ディスクやレーザビームプリンタ
システムに搭載して同一光学系レンズを通して使用した
ところ、光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも、高速信号処理が可能
となった。
【００１６】（実施例２）本発明の他の実施例を図５に
より説明する。実施例１と同様に作製するが、層４まで
成長した後、続いてｎ型ＧａＮ光導波層１３を成長す
る。次に、ＴｉＮ薄膜１４を蒸着し、ホトリソグラフィ
ー工程を用いて、エッチングにより窓領域を形成する。
その後、図５（ａ）に示すように、ＴｉＮ薄膜１４を覆
うようにして絶縁膜６を形成し、ＴｉＮ薄膜１４が表面
に出ないように、ホトリソグラフィーとエッチングによ
り窓領域を形成する。この後は、実施例１と同様に素子
を作製するが、ここでは層９を絶縁膜上に原子状又は分
子状のイオンビームによりＧａドロップレットを層８の
近傍に設けて、これをもとにＧａＮ結晶の核を形成させ
て、その後ｐ型不純物を導入しながら層８に接触させる
構成でｐ型ＧａＮ光導波層９を設ける。また、ｎ側電極
１２は層７の上部ではなく、図５（ａ）に示すように、
絶縁膜６の窓領域よりＴｉＮ薄膜１４に接触するように
設けることができる。このため、誘電体高反射膜１０は
層７と８の上部にわたって形成することが可能であっ
た。最後に、スクライブして素子を分離することによ
り、図５（ａ）の素子断面構造と図５（ｂ）の素子上面
構造を得る。本素子においても、光導波層７の側面に形
成した六つの各発光活性層８は独立に駆動させることが
できた。
より説明する。実施例１と同様に作製するが、層４まで
成長した後、続いてｎ型ＧａＮ光導波層１３を成長す
る。次に、ＴｉＮ薄膜１４を蒸着し、ホトリソグラフィ
ー工程を用いて、エッチングにより窓領域を形成する。
その後、図５（ａ）に示すように、ＴｉＮ薄膜１４を覆
うようにして絶縁膜６を形成し、ＴｉＮ薄膜１４が表面
に出ないように、ホトリソグラフィーとエッチングによ
り窓領域を形成する。この後は、実施例１と同様に素子
を作製するが、ここでは層９を絶縁膜上に原子状又は分
子状のイオンビームによりＧａドロップレットを層８の
近傍に設けて、これをもとにＧａＮ結晶の核を形成させ
て、その後ｐ型不純物を導入しながら層８に接触させる
構成でｐ型ＧａＮ光導波層９を設ける。また、ｎ側電極
１２は層７の上部ではなく、図５（ａ）に示すように、
絶縁膜６の窓領域よりＴｉＮ薄膜１４に接触するように
設けることができる。このため、誘電体高反射膜１０は
層７と８の上部にわたって形成することが可能であっ
た。最後に、スクライブして素子を分離することによ
り、図５（ａ）の素子断面構造と図５（ｂ）の素子上面
構造を得る。本素子においても、光導波層７の側面に形
成した六つの各発光活性層８は独立に駆動させることが
できた。
【００１７】本実施例によると、六つの各発光活性層領
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。ＴｉＮ薄膜は、発光活性層に対して高反射膜として
働くので、誘電体高反射膜と合わせて、実施例１よりも
基板側においてさらに反射率の高い共振器面を得ること
ができた。このため、閾値電流を低減し、かつ基板側と
は反対の上部側に光出力を大きく取り出せた。各素子は
波長４１０〜４３０ｎｍで発振し、室温の閾値電流は１
〜５ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍＷを達成した。
本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動させて、２ビ
ームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数とすることに
より、光ディスクやレーザビームプリンタシステムに搭
載して同一光学系レンズを通して使用したところ、光源
として応用上十分機能した。その結果、単一レーザビー
ム光源の場合よりも、高速信号処理が可能となった。
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。ＴｉＮ薄膜は、発光活性層に対して高反射膜として
働くので、誘電体高反射膜と合わせて、実施例１よりも
基板側においてさらに反射率の高い共振器面を得ること
ができた。このため、閾値電流を低減し、かつ基板側と
は反対の上部側に光出力を大きく取り出せた。各素子は
波長４１０〜４３０ｎｍで発振し、室温の閾値電流は１
〜５ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍＷを達成した。
本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動させて、２ビ
ームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数とすることに
より、光ディスクやレーザビームプリンタシステムに搭
載して同一光学系レンズを通して使用したところ、光源
として応用上十分機能した。その結果、単一レーザビー
ム光源の場合よりも、高速信号処理が可能となった。
【００１８】（実施例３）本発明の他の実施例を図６に
より説明する。実施例１と同様に作製するが、図１
（ａ）中で（１１１）面方位を有したＧａＡｓ基板１５
上に、ＧａＡｓバッファ層１６，ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層１７，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ多周期超格子構造高
反射膜１８，ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１９を順次有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長
させる。次に、絶縁膜マスク６を形成した後、ホトリソ
グラフィー工程を用いて、エッチングにより窓領域を形
成する。その後、図６（ａ）のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２０，ＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層とＡｌＧａ
ＩｎＰ量子障壁層３層及びＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層
４層からなる歪多重量子井戸構造活性層２１を選択成長
させる。図６（ａ）において形成した絶縁膜マスクの窓
領域を利用して、層２１に接触させる構成でｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層２２を選択成長する。次に、実施例１
と同様にして、図６（ａ）の素子断面構造と図６（ｂ）
の素子上面構造を得る。発光活性層２１や光導波層２２
及びｐ側電極１２は、隣接するものと接触しないように
分離させておくことにより、光導波層２０の側面に形成
した六つの各発光活性層２１は独立に駆動させることが
できた。
より説明する。実施例１と同様に作製するが、図１
（ａ）中で（１１１）面方位を有したＧａＡｓ基板１５
上に、ＧａＡｓバッファ層１６，ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層１７，ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ多周期超格子構造高
反射膜１８，ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１９を順次有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長
させる。次に、絶縁膜マスク６を形成した後、ホトリソ
グラフィー工程を用いて、エッチングにより窓領域を形
成する。その後、図６（ａ）のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２０，ＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層とＡｌＧａ
ＩｎＰ量子障壁層３層及びＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層
４層からなる歪多重量子井戸構造活性層２１を選択成長
させる。図６（ａ）において形成した絶縁膜マスクの窓
領域を利用して、層２１に接触させる構成でｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層２２を選択成長する。次に、実施例１
と同様にして、図６（ａ）の素子断面構造と図６（ｂ）
の素子上面構造を得る。発光活性層２１や光導波層２２
及びｐ側電極１２は、隣接するものと接触しないように
分離させておくことにより、光導波層２０の側面に形成
した六つの各発光活性層２１は独立に駆動させることが
できた。
【００１９】本実施例によると、六つの各発光活性層領
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長６４０〜６５０ｎｍで発振し、室温の
閾値電流は１〜３ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍＷ
を達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動
させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数
とすることにより、光ディスクやレーザビームプリンタ
システムに搭載して同一光学系レンズを通して使用した
ところ、光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも高速信号処理が可能と
なった。また、本素子は、プラスチックファイバに対し
てマルチレーザビーム光源として送信系システムに搭載
して短距離光通信を行ったところ、ビーム数だけ時分割
の多重光伝送が可能であった。
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長６４０〜６５０ｎｍで発振し、室温の
閾値電流は１〜３ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍＷ
を達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆動
させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム数
とすることにより、光ディスクやレーザビームプリンタ
システムに搭載して同一光学系レンズを通して使用した
ところ、光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも高速信号処理が可能と
なった。また、本素子は、プラスチックファイバに対し
てマルチレーザビーム光源として送信系システムに搭載
して短距離光通信を行ったところ、ビーム数だけ時分割
の多重光伝送が可能であった。
【００２０】（実施例４）本発明の他の実施例について
図７を用いて説明する。実施例１や３と同様に作製する
が、図７(ａ）中で(１１１）面方位を有したＩｎＰ基板
２３上に、ＩｎＰ光導波層２４，ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩ
ｎＡｓ多周期超格子構造高反射膜２５，ＩｎＰ光導波層
２６を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエ
ピタキシャル成長させる。次に、絶縁膜マスク６を形成
した後、ホトリソグラフィー工程を用いて、エッチング
により窓領域を形成する。その後、図７(ａ)のｎ型Ｉｎ
Ｐ光導波層２８、ＡｌＩｎＡｓＰ光分離閉じ込め層とＡ
ｌＩｎＡｓ量子障壁層４層及びＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量
子井戸層５層からなる歪多重量子井戸構造活性層２８を
選択成長させる。図７（ａ）において、形成した絶縁膜
マスクの窓領域を利用して、層２８に接触させる構成で
ｐ型ＩｎＰ光導波層２９を選択成長する。次に、実施例
１や３と同様にして、図７（ａ）の素子断面構造と図７
（ｂ）の素子上面構造を得る。発光活性層２８や光導波
層２９及びｐ側電極１２は、隣接するものと接触しない
ように分離させておくことにより、光導波層２７の側面
に形成した六つの各発光活性層２８は独立に駆動させる
ことができた。
図７を用いて説明する。実施例１や３と同様に作製する
が、図７(ａ）中で(１１１）面方位を有したＩｎＰ基板
２３上に、ＩｎＰ光導波層２４，ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩ
ｎＡｓ多周期超格子構造高反射膜２５，ＩｎＰ光導波層
２６を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエ
ピタキシャル成長させる。次に、絶縁膜マスク６を形成
した後、ホトリソグラフィー工程を用いて、エッチング
により窓領域を形成する。その後、図７(ａ)のｎ型Ｉｎ
Ｐ光導波層２８、ＡｌＩｎＡｓＰ光分離閉じ込め層とＡ
ｌＩｎＡｓ量子障壁層４層及びＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量
子井戸層５層からなる歪多重量子井戸構造活性層２８を
選択成長させる。図７（ａ）において、形成した絶縁膜
マスクの窓領域を利用して、層２８に接触させる構成で
ｐ型ＩｎＰ光導波層２９を選択成長する。次に、実施例
１や３と同様にして、図７（ａ）の素子断面構造と図７
（ｂ）の素子上面構造を得る。発光活性層２８や光導波
層２９及びｐ側電極１２は、隣接するものと接触しない
ように分離させておくことにより、光導波層２７の側面
に形成した六つの各発光活性層２８は独立に駆動させる
ことができた。
【００２１】本実施例によると、六つの各発光活性層領
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長１３００〜１３２０ｎｍで発振し、室
温の閾値電流は０.５ 〜１ｍＡであり、光出力は１０〜
２０ｍＷを達成した。本素子は、各発光活性層領域を独
立に駆動させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上の
ビーム数とすることにより、同一の大口径光ファイバを
通して使用したところ、光伝送用のマルチレーザビーム
光源として応用上十分機能した。その結果、単一レーザ
ビーム光源の場合よりも大容量の信号処理が可能であ
り、ビーム数だけ時分割の多重光伝送が可能であった。
域を独立に駆動させてほぼ同じレーザ素子特性が得られ
た。各素子は波長１３００〜１３２０ｎｍで発振し、室
温の閾値電流は０.５ 〜１ｍＡであり、光出力は１０〜
２０ｍＷを達成した。本素子は、各発光活性層領域を独
立に駆動させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上の
ビーム数とすることにより、同一の大口径光ファイバを
通して使用したところ、光伝送用のマルチレーザビーム
光源として応用上十分機能した。その結果、単一レーザ
ビーム光源の場合よりも大容量の信号処理が可能であ
り、ビーム数だけ時分割の多重光伝送が可能であった。
【００２２】（実施例５）本発明の他の実施例について
図８を用いて説明する。実施例４と同様に素子を作製す
るが、図８（ａ）中で（１１１）面方位を有したＩｎＰ
基板２３上に、ＩｎＰ光導波層２４、ＧａＩｎＡｓ／Ａ
ｌＩｎＡｓ多周期超格子構造高反射膜２５，ＩｎＰ光導
波層２６を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
りエピタキシャル成長させる。次に、絶縁膜マスク６を
形成した後、ホトリソグラフィー工程を用いて、エッチ
ングにより窓領域を形成する。ここまでは、実施例４と
全く同様に行う。
図８を用いて説明する。実施例４と同様に素子を作製す
るが、図８（ａ）中で（１１１）面方位を有したＩｎＰ
基板２３上に、ＩｎＰ光導波層２４、ＧａＩｎＡｓ／Ａ
ｌＩｎＡｓ多周期超格子構造高反射膜２５，ＩｎＰ光導
波層２６を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
りエピタキシャル成長させる。次に、絶縁膜マスク６を
形成した後、ホトリソグラフィー工程を用いて、エッチ
ングにより窓領域を形成する。ここまでは、実施例４と
全く同様に行う。
【００２３】次に、図８（ｂ）のＩ，II，III ，IV，Ｖ
及びVIに示すｐ型ＩｎＰ光導波層２９を先に選択成長さ
せるために、絶縁膜マスク６の窓領域を形成する。その
後、図８（ａ）のｐ型ＩｎＰ光導波層２９，ＡｌＩｎＡ
ｓＰ光分離閉じ込め層とＡｌＩｎＡｓ量子障壁層４層及
びＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量子井戸層５層からなる歪多重
量子井戸構造活性層２８を先に選択成長させる。ここ
で、ｐ型ＩｎＰ光導波層２９を選択成長する前に、形成
する絶縁膜マスクの窓領域を面積を変えてパターンを設
けておく。絶縁膜マスク窓領域の面積が小さい場合に
は、選択成長の速度が相対的に大きくなり、歪多重量子
井戸構造活性層２８の圧縮歪量子井戸層幅が広くなり、
一方絶縁膜マスク窓領域の面積が大きい場合には、選択
成長の速度が相対的に小さくなり、歪多重量子井戸構造
活性層２８の圧縮歪量子井戸層幅が狭くなる。
及びVIに示すｐ型ＩｎＰ光導波層２９を先に選択成長さ
せるために、絶縁膜マスク６の窓領域を形成する。その
後、図８（ａ）のｐ型ＩｎＰ光導波層２９，ＡｌＩｎＡ
ｓＰ光分離閉じ込め層とＡｌＩｎＡｓ量子障壁層４層及
びＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量子井戸層５層からなる歪多重
量子井戸構造活性層２８を先に選択成長させる。ここ
で、ｐ型ＩｎＰ光導波層２９を選択成長する前に、形成
する絶縁膜マスクの窓領域を面積を変えてパターンを設
けておく。絶縁膜マスク窓領域の面積が小さい場合に
は、選択成長の速度が相対的に大きくなり、歪多重量子
井戸構造活性層２８の圧縮歪量子井戸層幅が広くなり、
一方絶縁膜マスク窓領域の面積が大きい場合には、選択
成長の速度が相対的に小さくなり、歪多重量子井戸構造
活性層２８の圧縮歪量子井戸層幅が狭くなる。
【００２４】このようにして、量子準位間エネルギーを
調整し、図８（ｂ）のＩ，II，III,IV，Ｖ及びVIに示す
ｐ型ＩｎＰ光導波層２９に隣接する各々の歪多重量子井
戸構造活性層２８の禁制帯幅を変化させる。これによ
り、発振波長を各々の歪多重量子井戸構造活性層２８に
応じて多重化させたマルチレーザビーム光源とすること
ができる。
調整し、図８（ｂ）のＩ，II，III,IV，Ｖ及びVIに示す
ｐ型ＩｎＰ光導波層２９に隣接する各々の歪多重量子井
戸構造活性層２８の禁制帯幅を変化させる。これによ
り、発振波長を各々の歪多重量子井戸構造活性層２８に
応じて多重化させたマルチレーザビーム光源とすること
ができる。
【００２５】その後、絶縁膜マスク６に再度窓領域を中
央に設けて、層２８に接触させる構成でｎ型ＩｎＰ光導
波層２７を選択成長する。次に、実施例４と同様にし
て、図８（ａ）の素子断面構造と図８（ｂ）の素子上面
構造を得る。発光活性層２８や光導波層２９及びｐ側電
極１２は、隣接するものと接触しないように分離させて
おくことにより、六つの各発光活性層２８は独立に駆動
させることができた。
央に設けて、層２８に接触させる構成でｎ型ＩｎＰ光導
波層２７を選択成長する。次に、実施例４と同様にし
て、図８（ａ）の素子断面構造と図８（ｂ）の素子上面
構造を得る。発光活性層２８や光導波層２９及びｐ側電
極１２は、隣接するものと接触しないように分離させて
おくことにより、六つの各発光活性層２８は独立に駆動
させることができた。
【００２６】本実施例によると、六つの各発光活性層領
域を独立に駆動させると、発振波長以外はほぼ同じレー
ザ素子特性が得られた。各素子は波長１３００〜１３８
０ｎｍの範囲でそれぞれ異なる波長で発振し、室温の閾
値電流は０.５ 〜２ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍ
Ｗを達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆
動させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム
数とすることにより、同一の大口径光ファイバを通して
使用したところ、光伝送用の波長多重であるマルチレー
ザビーム光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも大容量の信号処理が可
能であり、ビーム数だけ時分割でかつ波長多重の光伝送
が可能であった。
域を独立に駆動させると、発振波長以外はほぼ同じレー
ザ素子特性が得られた。各素子は波長１３００〜１３８
０ｎｍの範囲でそれぞれ異なる波長で発振し、室温の閾
値電流は０.５ 〜２ｍＡであり、光出力は１０〜２０ｍ
Ｗを達成した。本素子は、各発光活性層領域を独立に駆
動させて、２ビームや３ビーム或いはそれ以上のビーム
数とすることにより、同一の大口径光ファイバを通して
使用したところ、光伝送用の波長多重であるマルチレー
ザビーム光源として応用上十分機能した。その結果、単
一レーザビーム光源の場合よりも大容量の信号処理が可
能であり、ビーム数だけ時分割でかつ波長多重の光伝送
が可能であった。
【００２７】（実施例６）本発明のマルチレーザビーム
光源を光ディスクシステムに搭載して、同一の光学系レ
ンズを通してメモリ読出しを行った結果、単一レーザビ
ーム光源の場合よりアクセス時間を短縮できた。また、
マルチレーザビーム光源を使い分けて、メモリ読出しと
メモリ書込みに対応させることが可能であり、高速メモ
リ書込み読出しを実現できた。
光源を光ディスクシステムに搭載して、同一の光学系レ
ンズを通してメモリ読出しを行った結果、単一レーザビ
ーム光源の場合よりアクセス時間を短縮できた。また、
マルチレーザビーム光源を使い分けて、メモリ読出しと
メモリ書込みに対応させることが可能であり、高速メモ
リ書込み読出しを実現できた。
【００２８】（実施例７）本発明のマルチレーザビーム
光源をレーザビームプリンタシステムに搭載して、同一
の光学系レンズを通してスキャンさせた結果、単一レー
ザビーム光源の場合よりも高速の印字や印画が可能とな
った。
光源をレーザビームプリンタシステムに搭載して、同一
の光学系レンズを通してスキャンさせた結果、単一レー
ザビーム光源の場合よりも高速の印字や印画が可能とな
った。
【００２９】（実施例８）本発明のマルチレーザビーム
光源を光通信システムの送信系に搭載して、同一の大口
径光ファイバやプラスチックファイバを通して、時分割
でマルチビーム信号送信することにより、単一レーザビ
ーム光源よりもビーム数の倍数で大容量の光伝送が可能
であった。また、発振波長の異なるマルチレーザビーム
光源を用いることにより、波長多重で並列高速信号を伝
送させることを実現した。
光源を光通信システムの送信系に搭載して、同一の大口
径光ファイバやプラスチックファイバを通して、時分割
でマルチビーム信号送信することにより、単一レーザビ
ーム光源よりもビーム数の倍数で大容量の光伝送が可能
であった。また、発振波長の異なるマルチレーザビーム
光源を用いることにより、波長多重で並列高速信号を伝
送させることを実現した。
【００３０】
【発明の効果】本発明によると、微小な領域にマルチビ
ーム光源の発光点を集約でき、光学系のレンズや光ファ
イバへのカップリング効率を向上さることができた。即
ち、レーザ光分布からカットされる光出力を低減し、レ
ーザ光の利用効率を改善させた。本発明により、小型軽
量なマルチビームや多波長レーザ光源と光学系を可能と
し、光ディスクや光ファイバ通信システムにおける高速
並列処理を従来技術よりもより簡便な装置構成によって
達成した。従来技術では、システム上光学系における光
軸合わせの精度が厳しく、高価な材料が必要であった
が、一方本発明では、光軸合わせの裕度を大きくし安価
な光学レンズや大口径の光ファイバやプラスチックファ
イバを使用可能とした。
ーム光源の発光点を集約でき、光学系のレンズや光ファ
イバへのカップリング効率を向上さることができた。即
ち、レーザ光分布からカットされる光出力を低減し、レ
ーザ光の利用効率を改善させた。本発明により、小型軽
量なマルチビームや多波長レーザ光源と光学系を可能と
し、光ディスクや光ファイバ通信システムにおける高速
並列処理を従来技術よりもより簡便な装置構成によって
達成した。従来技術では、システム上光学系における光
軸合わせの精度が厳しく、高価な材料が必要であった
が、一方本発明では、光軸合わせの裕度を大きくし安価
な光学レンズや大口径の光ファイバやプラスチックファ
イバを使用可能とした。
【図１】本発明の一実施例における素子作製工程を示す
断面図および平面図。
断面図および平面図。
【図２】本発明の一実施例における素子作製工程を示す
断面図。
断面図。
【図３】本発明の一実施例における素子作製工程を示す
断面図。
断面図。
【図４】本発明の一実施例における素子断面図（ａ）お
よび上面図（ｂ）。
よび上面図（ｂ）。
【図５】本発明の一実施例における素子断面図（ａ）お
よび上面図（ｂ）。
よび上面図（ｂ）。
【図６】本発明の一実施例における素子断面図（ａ）お
よび上面図（ｂ）。
よび上面図（ｂ）。
【図７】本発明の一実施例における素子断面図（ａ）お
よび上面図（ｂ）。
よび上面図（ｂ）。
【図８】本発明の一実施例における素子断面図（ａ）お
よび上面図（ｂ）。
よび上面図（ｂ）。
１…単結晶サファイア基板、２…ＧａＮバッファ層、３
…ＧａＮ光導波層、４…ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ多周期
超格子構造高反射膜、５…ＧａＮ光導波層、６…絶縁
膜、７…ｎ型ＧａＮ光導波層、８…ＧａＩｎＮ／ＧａＮ
／ＡｌＧａＮ歪多重量子井戸構造活性層、９…ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層、１０…誘電体多周期ｌ高反射膜、１１…ｎ
側電極、１２…ｐ側電極、１３…ｎ型ＧａＮ光導波層、
１４…TiN薄膜層、１５…ＧａＡｓ基板、１６…ＧａＡ
ｓバッファ層、１７…ＡｌＧaＩnＰ光導波層、１８…Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ多周期超格子構造高反射膜、１
９…ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、２０…ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ光導波層、２１…ＧaＩnＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量
子井戸構造活性層、２２…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層、２３…ＩｎＰ基板、２４…ＩｎＰバッファ層、２５
…ＧａＩｎＡｓ／AlInAs多周期超格子構造高反射膜、２
６…ＩｎＰ光導波層、２７…ｎ型ＩｎＰ光導波層、２８
…ＧａＩｎＡｓＰ／ＡｌＩｎＡｓ歪多重量子井戸構造活
性層、２９…ｐ型ＩｎＰ光導波層。
…ＧａＮ光導波層、４…ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ多周期
超格子構造高反射膜、５…ＧａＮ光導波層、６…絶縁
膜、７…ｎ型ＧａＮ光導波層、８…ＧａＩｎＮ／ＧａＮ
／ＡｌＧａＮ歪多重量子井戸構造活性層、９…ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層、１０…誘電体多周期ｌ高反射膜、１１…ｎ
側電極、１２…ｐ側電極、１３…ｎ型ＧａＮ光導波層、
１４…TiN薄膜層、１５…ＧａＡｓ基板、１６…ＧａＡ
ｓバッファ層、１７…ＡｌＧaＩnＰ光導波層、１８…Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ多周期超格子構造高反射膜、１
９…ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、２０…ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ光導波層、２１…ＧaＩnＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量
子井戸構造活性層、２２…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層、２３…ＩｎＰ基板、２４…ＩｎＰバッファ層、２５
…ＧａＩｎＡｓ／AlInAs多周期超格子構造高反射膜、２
６…ＩｎＰ光導波層、２７…ｎ型ＩｎＰ光導波層、２８
…ＧａＩｎＡｓＰ／ＡｌＩｎＡｓ歪多重量子井戸構造活
性層、２９…ｐ型ＩｎＰ光導波層。
Claims (8)
- 【請求項１】光導波層を構成する柱状多角形の半導体結
晶側面に発光活性層を設けた導波路構造に対して、垂直
共振器を形成した半導体発光素子が各側面の数だけマル
チビーム光源を形成してあり、上記マルチビーム光源が
高速情報・信号処理が可能な光情報処理或いは光通信シ
ステムに搭載し構成してあることを特徴とする半導体発
光装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体発光装置において、
上記マルチビーム光源は半導体レーザにより成り立って
おり、柱状多角形の半導体結晶側面に設けた発光活性層
は各々独立に駆動できる電極を有していることにより、
各側面に設けた発光活性層の数だけにマルチスポットの
レーザビーム光源として構成してあることを特徴とする
半導体発光装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の半導体発光装置に
おいて、上記マルチレーザビーム光源は各々発振波長が
異なることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項４】請求項３記載の半導体発光装置において、
各々発振波長が異なるマルチレーザビーム光源は、上記
発光活性層の禁制帯幅を変化させることにより構成して
あることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか記載の半導体
発光装置において、柱状多角形の半導体結晶は絶縁膜パ
ターンを利用しかつ選択成長技術を用いて形成してある
ことにより、マルチビーム光源を構成してあることを特
徴とする半導体発光装置。 - 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか記載の半導体
発光装置において、柱状多角形の半導体結晶は正六角形
の柱状の形状を有しており、側面に設けた発光活性層に
対して多周期超格子構造高反射膜が構成されていること
により垂直共振器が形成されているマルチビーム光源を
構成してあることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項７】請求項１ないし６のいずれか記載の半導体
発光装置において、柱状多角形の側面に設けた上記発光
活性層は多重量子井戸構造であるか、量子井戸層に格子
歪を導入した歪多重量子井戸構造であることによりマル
チビーム光源を構成してあることを特徴とする半導体発
光装置。 - 【請求項８】請求項１ないし７のいずれか記載の半導体
発光装置において、上記光導波層や上記発光活性層を設
ける単結晶基板は、上記基板上に設ける半導体結晶が六
方晶ウルツァイト（Wurtzite）構造の場合にはサファイ
ア（ａ−Ａｌ2Ｏ3）基板又は炭化珪素（ａ−ＳｉＣ）基
板であるとし、上記基板上に設ける半導体結晶が立方晶
ジンク ブレンデ（Zinc Blende）構造の場合には（１
００）面から５４.７°オフした（１１１）面方位を有
したＧａＡｓ或いはＩｎＰ基板であるとして、上記単結
晶基板上にマルチビーム光源を構成してあることを特徴
とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11774797A JPH10308552A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11774797A JPH10308552A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308552A true JPH10308552A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14719318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11774797A Pending JPH10308552A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10308552A (ja) |
-
1997
- 1997-05-08 JP JP11774797A patent/JPH10308552A/ja active Pending
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