JPS60154692A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS60154692A JPS60154692A JP1006184A JP1006184A JPS60154692A JP S60154692 A JPS60154692 A JP S60154692A JP 1006184 A JP1006184 A JP 1006184A JP 1006184 A JP1006184 A JP 1006184A JP S60154692 A JPS60154692 A JP S60154692A
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- JP
- Japan
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- light
- circuit
- substrate
- resonator
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
不発明は新規な原理に基づくコヒーレントな半導体発光
装置に関するものである。更にその応用としてフォトン
(photon )を担体に用いたIC(integr
ated C1rcuit)に関するも9である。
装置に関するものである。更にその応用としてフォトン
(photon )を担体に用いたIC(integr
ated C1rcuit)に関するも9である。
こフした光I C(pboton l C)はたとえば
筒速度計算機用の素子として有効である。
筒速度計算機用の素子として有効である。
光ICを構成する要素として半導体レーザを用いたもの
が提案されている。しかし、半導体レーザを用いる場合
、光の帰還のだめの反射鏡を必要とするなど難点が多い
。
が提案されている。しかし、半導体レーザを用いる場合
、光の帰還のだめの反射鏡を必要とするなど難点が多い
。
本発明の目的は半導体レーザの如き反射鏡を用いずコヒ
ーレントな発光を可能とする半導体発光装置を提供する
ものでろる。
ーレントな発光を可能とする半導体発光装置を提供する
ものでろる。
又、この半導体発光装置面を要素として光ICを構成す
ることが出来る。
ることが出来る。
半纏体フープの発振に用いている如きpn接合部(この
pn接合部を一種の根状購造体とみなし得る)を腹数個
、その光軸を一致させて配置する。
pn接合部を一種の根状購造体とみなし得る)を腹数個
、その光軸を一致させて配置する。
その間隔(1,)は発振波長(λ)とL=nλ(n二1
.2,3.・・・・・・・)の関係に設足する。各pn
接合部間は適切な光導波路で結ばれている。イナ、この
p 11接合部(;直圧を印加しておき、一端から所定
の光を入射さぼると、このpn接合部よりスボンタニア
ス・エミッション(Spontaniousemiss
ion )が先ず発生する。この場合、加圧電圧はレー
ザ放電のしきい値近くに設定する。この放出光は隣接す
るpn接合部への入射光となり、隣接するpn接合部が
放電する。複数個のpn接合部は隣接するpnj&合部
の放電発光によって順次放電せしめられ、互いのフォト
ン(photon )が互いのpn接合部の放電発光を
うながし、全体としてコヒーレントな共振発振(cav
ityQscillation )を生じることとなる
。
.2,3.・・・・・・・)の関係に設足する。各pn
接合部間は適切な光導波路で結ばれている。イナ、この
p 11接合部(;直圧を印加しておき、一端から所定
の光を入射さぼると、このpn接合部よりスボンタニア
ス・エミッション(Spontaniousemiss
ion )が先ず発生する。この場合、加圧電圧はレー
ザ放電のしきい値近くに設定する。この放出光は隣接す
るpn接合部への入射光となり、隣接するpn接合部が
放電する。複数個のpn接合部は隣接するpnj&合部
の放電発光によって順次放電せしめられ、互いのフォト
ン(photon )が互いのpn接合部の放電発光を
うながし、全体としてコヒーレントな共振発振(cav
ityQscillation )を生じることとなる
。
不確定性原理によれば
ΔS・Δθ2主
但し Δs: pn接合部における光放出面の面積
202位相差(phase shi I’t )の関係
を侍する。
を侍する。
合、面積ΔSが大きく、−次元的なΔθという位相差は
実賞的になきものとなる。従って、クライストロンの如
き共振発振(caxity oscilla−tion
)を行なう。
実賞的になきものとなる。従って、クライストロンの如
き共振発振(caxity oscilla−tion
)を行なう。
目IJ記板状、14造体とみなしたpn接合部の間隔(
1,= nλ、n:==2.3+ ’l+ 5)は10
%程度の精度におさえるのが良い。?/IlえばGaA
Sの場合1、[、=nλ(n−2〜5)であるとし、λ
=7000人とし、r1=4とすると、L = 2.7
μmである。
1,= nλ、n:==2.3+ ’l+ 5)は10
%程度の精度におさえるのが良い。?/IlえばGaA
Sの場合1、[、=nλ(n−2〜5)であるとし、λ
=7000人とし、r1=4とすると、L = 2.7
μmである。
本共振器のより具体的な構造は後述の夫施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
次にこの共振器を回趙系子として用いる一易合の基本思
想を説明rる。
想を説明rる。
上述した共振器(resonator )と位相変化検
出器(phase 5bifted drop aet
ector )やシャント検出器(5hunt det
ector )とを組み合わせて回路素子を容易に中、
4成すりことができる。
出器(phase 5bifted drop aet
ector )やシャント検出器(5hunt det
ector )とを組み合わせて回路素子を容易に中、
4成すりことができる。
第3図〜第7図は各々次の請求な回路鴻成を示している
。なお、各図(a)は回路の構成図、(b)は入出力の
もようを示す図である。
。なお、各図(a)は回路の構成図、(b)は入出力の
もようを示す図である。
(1)第3図:パルス発生回路
(2+44図: 5top Or passを行’jつ
制御f’1(control)回路 (3)第5m:人力成磁波の位相をC−几変洟(cha
nge )によってシフトさせるπ位相変換(yr p
base change)回路 (4) 第6図:オア(or)回路 (5)第7図:アンド(and)回路 〔発明の実施例〕 (基本となる共振器) 基本となる共振器を第1図に示すパルス発生回路(咎価
回路は第3図に示される)の断面図を用いて説明する。
制御f’1(control)回路 (3)第5m:人力成磁波の位相をC−几変洟(cha
nge )によってシフトさせるπ位相変換(yr p
base change)回路 (4) 第6図:オア(or)回路 (5)第7図:アンド(and)回路 〔発明の実施例〕 (基本となる共振器) 基本となる共振器を第1図に示すパルス発生回路(咎価
回路は第3図に示される)の断面図を用いて説明する。
第2図は共振器部分の製造工程を示すものである。
製造工程の手順を迫って基本構造を説明する。
p型GaAS基板1上に5i02等で食刻用マスクを形
成しく第2図(a))、約0.2μmの厚さに周期的凹
凸を形成する。凸部の間隔(L)は発振周波数(λ)の
整数倍に設定する。凸部の幅は1μmとなした。凸部は
10個となした。通常3個から15個程度が構造的に効
果がある。
成しく第2図(a))、約0.2μmの厚さに周期的凹
凸を形成する。凸部の間隔(L)は発振周波数(λ)の
整数倍に設定する。凸部の幅は1μmとなした。凸部は
10個となした。通常3個から15個程度が構造的に効
果がある。
食刻用マスクを除去するとp型GaASの周期的凹凸表
面を持つ基板1が形成される(第2図(b))。
面を持つ基板1が形成される(第2図(b))。
このp型UaAS基板1上にn型Ga0.7 Ato、
3 ASノー(厚さ0.3μm)2、ノン・ドープGa
o、rAto、3 第5図(厚さ0.1μm)3およ
びn型Qa O,7Alo、s As ノyj (厚さ
0.1 μm11〜0.3 μm ) 4をエピタキシ
ャル成長する(第2図(C))。
3 ASノー(厚さ0.3μm)2、ノン・ドープGa
o、rAto、3 第5図(厚さ0.1μm)3およ
びn型Qa O,7Alo、s As ノyj (厚さ
0.1 μm11〜0.3 μm ) 4をエピタキシ
ャル成長する(第2図(C))。
次いでn型Qa O,7Ato 、3A 5層4の表面
上に食刻用マスクを形成し、前記の凸部に対応して開孔
を設ける(第2図(d))。前述と同様に約0,5μm
程度食刻し層4に凹部を形成する(第2図(e))。
上に食刻用マスクを形成し、前記の凸部に対応して開孔
を設ける(第2図(d))。前述と同様に約0,5μm
程度食刻し層4に凹部を形成する(第2図(e))。
更にこの凹部内に高濃度不純物を含廂するn−盾G a
A 8層5を成長する(第2図(f))。とのGaA
S45は電極層に相当するので、以上の如き方法に依ら
ず、n B1GaAtASノ*4の所望領域にイオン打
込、或いは不純物拡散法等の方法に依っても良い。
A 8層5を成長する(第2図(f))。とのGaA
S45は電極層に相当するので、以上の如き方法に依ら
ず、n B1GaAtASノ*4の所望領域にイオン打
込、或いは不純物拡散法等の方法に依っても良い。
最後にp型GaAS基板1の裏面にCr、AUの積層成
極8および半導体層5上にA11−GetNiおよびA
uの積層畦極7を形成する(第2図(g))。
極8および半導体層5上にA11−GetNiおよびA
uの積層畦極7を形成する(第2図(g))。
第1図(b)は平面図で一極の配置を示している。
以上、基本となる共振器の具体的構成を説明した。
なお、第1図には第3図に例示される連続ノζルス発振
回路等で用いられるfeed fack detect
orおよびcLrop detector等に用いるコ
ンデンサーの具体的構成が例示されている。
回路等で用いられるfeed fack detect
orおよびcLrop detector等に用いるコ
ンデンサーの具体的構成が例示されている。
9,10はりaAS等で形成されたp型、n型半導体′
頑威でpnダイオードをres?成している。11゜1
2は谷々電極である。
頑威でpnダイオードをres?成している。11゜1
2は谷々電極である。
13.14fまコンデンサーの成極領域である。
13b−よび14で侠−まれだ領域はコンデンサー形成
のだめの誘d体領域であ。。15.16は取り出し8d
極である。
のだめの誘d体領域であ。。15.16は取り出し8d
極である。
(基本的回路素子)
次に第3図〜第7隠1に示した如き、本願の共振イtを
用いた基本的回路素子を説明する。
用いた基本的回路素子を説明する。
第3図はpHase sb目terを持ったctrop
detectorをたとえばUaASによるp−nダイ
オードで:1イ成し、そのダイオード特性を調整するこ
とにより、コヒーレント光の連続パルスを発生せしのう
る。
detectorをたとえばUaASによるp−nダイ
オードで:1イ成し、そのダイオード特性を調整するこ
とにより、コヒーレント光の連続パルスを発生せしのう
る。
外部励起光24によってフォトダイオード22を照射す
るとこれは導通状態となp1共撮器2゜が共振発振する
。するとこの発光25が別なフォトダイオード21 (
feed back detector )を照射し導
通状態を生ぜしめる。共振器20の電極は接地され発光
は停d二する。共振器20の発光が停止すると再び共振
器のAtfiに電圧が印加され発光が開始する。こうし
て、連続パルス発光を得ることができる。
るとこれは導通状態となp1共撮器2゜が共振発振する
。するとこの発光25が別なフォトダイオード21 (
feed back detector )を照射し導
通状態を生ぜしめる。共振器20の電極は接地され発光
は停d二する。共振器20の発光が停止すると再び共振
器のAtfiに電圧が印加され発光が開始する。こうし
て、連続パルス発光を得ることができる。
なお、共娠光光(resonance )にはTs+τ
r = L/ C の粂件を、イ慮する。
r = L/ C の粂件を、イ慮する。
但し、τ3 :511Unj 1lllleτr: r
ediation timeL :板状溝1青体の間隔 C:光速 第4図は制御回路である。第4図(a)に示される如<
pnダイオード26.27と共振器20により構成され
ている。lit号光(Signal ) 28がダイオ
ード26に入射すると共振器20に直圧が印7J11さ
れ、共振発振を開始する。次いで、制嶺1光(cont
rol) 29がダイオード27に入射すると印加心圧
は接地され、発光は停止する。第4図(b)は入出力の
もようおよびその記号を示したものである。
ediation timeL :板状溝1青体の間隔 C:光速 第4図は制御回路である。第4図(a)に示される如<
pnダイオード26.27と共振器20により構成され
ている。lit号光(Signal ) 28がダイオ
ード26に入射すると共振器20に直圧が印7J11さ
れ、共振発振を開始する。次いで、制嶺1光(cont
rol) 29がダイオード27に入射すると印加心圧
は接地され、発光は停止する。第4図(b)は入出力の
もようおよびその記号を示したものである。
第4図に示した制御回路と同様に共振器と光検知器とな
るダイオードを用いてπ phase 5hifter
。
るダイオードを用いてπ phase 5hifter
。
Or 回路、或−はand回路を構成出来る。各々、r
As図、第6図および第7図で、各図(a)は回路構成
を、同図(b)は入出力のもようおよびその記号を示し
ている。
As図、第6図および第7図で、各図(a)は回路構成
を、同図(b)は入出力のもようおよびその記号を示し
ている。
これら基本的回路素子を用いて、種々の回路を11i成
出米ることはいうまでもない。
出米ることはいうまでもない。
第8図はこうした例でフリップ・フロッグ回路(fli
p−flop ) 、第9図は次元数を定める、ベキ回
路、第10図は加算回路である。
p−flop ) 、第9図は次元数を定める、ベキ回
路、第10図は加算回路である。
第8図〜第10図におけるand、or 等の具体的構
成は第4図〜第7図を参酌すれば良い。
成は第4図〜第7図を参酌すれば良い。
又、第11図の如き構成を取ることによってリング・カ
ウンター(l(、ing Countor )をも実現
出来る。図中、20は共振器、50は光の検知によって
抵抗値をドげ得る要素、51は放出光を示している。
ウンター(l(、ing Countor )をも実現
出来る。図中、20は共振器、50は光の検知によって
抵抗値をドげ得る要素、51は放出光を示している。
第12図(a)、(b)は自励発振の構成例である。
同図(a)は共振器の電極を平面から図示しだもの、同
(b)は断面から図示したものである。53゜54とし
て示しだ部分は電極のみ示したが共振器にあたる。5は
検出器(detector )で、これまで通りpnダ
イオード等で良い。59.60および61.62で各々
phaSe 5hifterを構成している。
(b)は断面から図示したものである。53゜54とし
て示しだ部分は電極のみ示したが共振器にあたる。5は
検出器(detector )で、これまで通りpnダ
イオード等で良い。59.60および61.62で各々
phaSe 5hifterを構成している。
更に記憶装置(me+r+ory matrix)の例
を第13図およびf;14図に示す。第13図は装置の
要部断面図、第14図は平面図である。
を第13図およびf;14図に示す。第13図は装置の
要部断面図、第14図は平面図である。
素子板の中火にXrYz マ) IJラックス状光を込
る導波路63をくみこみ、その交点にtrapを多く含
んだGaAtAs (導波路材料の1例)64を含ませ
る。そしてこの交点に作った金属のキャパシティ(Ca
paci ty ) g極の上面65に、X方向の電送
路、下面66にX方向の電送路67゜68を作る。XI
、yj交点に光69.70が入射されると1rapに含
まれている電子が励起して誘電率が小さくなり容量(c
apacity )は小さな頃を示す、即ち記憶(rr
lelllory )が出来たことになる。記憶(In
eHIOry)が出来ると誘螺率は小さくなるため、信
号光にメ1して透明になりmemorypoint に
変化を与えず信号光は通過するので、他の点の記・億(
IIIelnOr)’ )形成の邪魔にならない。
る導波路63をくみこみ、その交点にtrapを多く含
んだGaAtAs (導波路材料の1例)64を含ませ
る。そしてこの交点に作った金属のキャパシティ(Ca
paci ty ) g極の上面65に、X方向の電送
路、下面66にX方向の電送路67゜68を作る。XI
、yj交点に光69.70が入射されると1rapに含
まれている電子が励起して誘電率が小さくなり容量(c
apacity )は小さな頃を示す、即ち記憶(rr
lelllory )が出来たことになる。記憶(In
eHIOry)が出来ると誘螺率は小さくなるため、信
号光にメ1して透明になりmemorypoint に
変化を与えず信号光は通過するので、他の点の記・億(
IIIelnOr)’ )形成の邪魔にならない。
記IM (memory ) k 崩すには、mean
ory pointの印加4圧を大きくして、trap
に酸子が流入してcapacityを大すくシて、もと
にもどす。
ory pointの印加4圧を大きくして、trap
に酸子が流入してcapacityを大すくシて、もと
にもどす。
なお、第13図にア・イて、71はG a A S基板
、72.73はGaAtAS 層である。
、72.73はGaAtAS 層である。
光の帰還のだめの反射鏡をMさずにコヒーレント光を放
射する膚規な半導体発光装置を実現し得る。本J邑り月
のフォトンICではピコ(pico )セカンドの応答
運度金町1走と7i:3−0
射する膚規な半導体発光装置を実現し得る。本J邑り月
のフォトンICではピコ(pico )セカンドの応答
運度金町1走と7i:3−0
第1図(a)、 (b)は各々本発明の共振器の断面図
あ゛よび十面図、42図は共振器の製造工程を示す断面
図、第3図は本発明の共振器を用いた連続パルス発振器
を説明する図、第4図〜第7図は基本回路の説明のだめ
の図、第8図〜第10図は応用回路に示す図、第11図
はリング・カウンターを示す図、第12図は自励発振回
路を示す図、第13図および第14図は記憶装置紅を説
明するだめの図である。 1−GaAS基板、2−n −GaAtAs 、 3−
/ 7ドープGaAtAS 14・・・n−GaAtA
Sl 5・・・n第 8 口 Aa 工し S祠 第 9 口 第 /I 図 第 72 図 第 13 口 6、!5 第 74 口
あ゛よび十面図、42図は共振器の製造工程を示す断面
図、第3図は本発明の共振器を用いた連続パルス発振器
を説明する図、第4図〜第7図は基本回路の説明のだめ
の図、第8図〜第10図は応用回路に示す図、第11図
はリング・カウンターを示す図、第12図は自励発振回
路を示す図、第13図および第14図は記憶装置紅を説
明するだめの図である。 1−GaAS基板、2−n −GaAtAs 、 3−
/ 7ドープGaAtAS 14・・・n−GaAtA
Sl 5・・・n第 8 口 Aa 工し S祠 第 9 口 第 /I 図 第 72 図 第 13 口 6、!5 第 74 口
Claims (1)
- 1、pn接合を有する発光領域をその光軸を一致させて
、fi数個配列し、各発光領域を導波路で連結し、且上
記各pn接合に一対の一極を有する共振器を少なくとも
有する半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1006184A JPS60154692A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1006184A JPS60154692A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60154692A true JPS60154692A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11739866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1006184A Pending JPS60154692A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60154692A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5208823A (en) * | 1991-09-03 | 1993-05-04 | Applied Solar Energy Corporation | Optically isolated laser diode array |
JP2006292001A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Cosmo Koki Co Ltd | 既設流体管の不断水制水体設置装置 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP1006184A patent/JPS60154692A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5208823A (en) * | 1991-09-03 | 1993-05-04 | Applied Solar Energy Corporation | Optically isolated laser diode array |
JP2006292001A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Cosmo Koki Co Ltd | 既設流体管の不断水制水体設置装置 |
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