JPS60154692A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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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
Authority
JP
Japan
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layer
light
circuit
substrate
resonator
Prior art date
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Pending
Application number
JP1006184A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiichi Komatsubara
小松原 毅一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1006184A priority Critical patent/JPS60154692A/ja
Publication of JPS60154692A publication Critical patent/JPS60154692A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

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  • 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。

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。
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。
〔発明のR景〕
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
〔発明の目的〕
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。
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。
〔発明の概要〕
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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))。
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))。
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))。
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。
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))。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
なお、共娠光光(resonance )にはTs+τ
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP1006184A 1984-01-25 1984-01-25 半導体発光装置 Pending JPS60154692A (ja)

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JP1006184A JPS60154692A (ja) 1984-01-25 1984-01-25 半導体発光装置

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JPS60154692A true JPS60154692A (ja) 1985-08-14

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JP (1) JPS60154692A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

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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
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