JPS61100991A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS61100991A JPS61100991A JP59223576A JP22357684A JPS61100991A JP S61100991 A JPS61100991 A JP S61100991A JP 59223576 A JP59223576 A JP 59223576A JP 22357684 A JP22357684 A JP 22357684A JP S61100991 A JPS61100991 A JP S61100991A
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- Japan
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- semiconductor laser
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- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
-
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
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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】
く技術分野〉
本発明は、回折格子がか成され単−縦モードでレーザ発
振する発振波長660〜890 nmの分布帰還形また
は分布ブラッグ反射形半導体レーザ素子に関するもので
ある。
振する発振波長660〜890 nmの分布帰還形また
は分布ブラッグ反射形半導体レーザ素子に関するもので
ある。
〈従来技術〉
光ファイバを利用した光情報伝送システムあるいは光計
測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利用
する場合には、半導体レーザ装置は単−縦モードで発振
する動作特性をもつことが望ましい。単−縦モードのレ
ーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、活
性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状の
回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反射
形のレーザ素子が知られている。
測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利用
する場合には、半導体レーザ装置は単−縦モードで発振
する動作特性をもつことが望ましい。単−縦モードのレ
ーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、活
性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状の
回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反射
形のレーザ素子が知られている。
第1図に従来の一般的な分布帰還形半導体レーザ素子の
構造を示す。n型1nP基板1上にn型InPクラッド
層(緩衝層)2、ノンドープInGaPAs活性層3、
p型1nGaPAs光ガイド層4、p型InPクラッド
層5及びp型In GaPAsキャップ層6が順次積層
されている。またキャップ層6と基板1にはそれぞれp
側及びn側のオーミック電極7,8が形成され、レーザ
発振動作用回折格子は光ガイド層4の上面に形成されて
いる。このレーザ素子は発振波長1.300nmのIn
GaPAs/InPnGaPAs/In溝体レーザとし
ては長波長の発振特性を有する。一方これに対して一般
的に用いられる発振波長890nm以下の半導体レーザ
においても同様な構造のものが考えられる。この場合の
レーザ素子は、n型GaAs基板1上にn型GaAlA
sクラッド層2・、ノンドープGaAsまたはGaAA
iAs活性層3、p型GaAlAs光ガイド層4、p型
G aA6Asクラッド層5、p型GaAsキャップ層
6を順次積層した構造のものとなる。しかしながらこの
場合の構造はGa AI!As光ガイド層4上に回折格
子を形成し、その上にGaA#Asクラッド層5を成長
さすることになシ、従って、GaAlAsのようなAl
t成分として含む結晶は空気中で容易に酸化して瞬時に
酸化膜を形成する性質を有するためGaAJi!As
上への結晶の再成長を困難なものとする。従って発振波
長890 nm以下のレーザ素子においては回折格子を
形成した半導体レーザの技術はまだ充分に確立されてい
ないのが実情である。
構造を示す。n型1nP基板1上にn型InPクラッド
層(緩衝層)2、ノンドープInGaPAs活性層3、
p型1nGaPAs光ガイド層4、p型InPクラッド
層5及びp型In GaPAsキャップ層6が順次積層
されている。またキャップ層6と基板1にはそれぞれp
側及びn側のオーミック電極7,8が形成され、レーザ
発振動作用回折格子は光ガイド層4の上面に形成されて
いる。このレーザ素子は発振波長1.300nmのIn
GaPAs/InPnGaPAs/In溝体レーザとし
ては長波長の発振特性を有する。一方これに対して一般
的に用いられる発振波長890nm以下の半導体レーザ
においても同様な構造のものが考えられる。この場合の
レーザ素子は、n型GaAs基板1上にn型GaAlA
sクラッド層2・、ノンドープGaAsまたはGaAA
iAs活性層3、p型GaAlAs光ガイド層4、p型
G aA6Asクラッド層5、p型GaAsキャップ層
6を順次積層した構造のものとなる。しかしながらこの
場合の構造はGa AI!As光ガイド層4上に回折格
子を形成し、その上にGaA#Asクラッド層5を成長
さすることになシ、従って、GaAlAsのようなAl
t成分として含む結晶は空気中で容易に酸化して瞬時に
酸化膜を形成する性質を有するためGaAJi!As
上への結晶の再成長を困難なものとする。従って発振波
長890 nm以下のレーザ素子においては回折格子を
形成した半導体レーザの技術はまだ充分に確立されてい
ないのが実情である。
〈発明の目的〉
本発明は、GaAlAsの代シにInGaPAsを回折
格子形成用材料として用いることにより、発振波長89
0nm以下のレーザ素子においても回會格′f−を形成
した後、この上への再成長を容易にし、良好な素子特性
を有する新規な分布帰還形あるいは分布ブラッグ反射形
の半導体レーザ素子分提供することを目的とする。
格子形成用材料として用いることにより、発振波長89
0nm以下のレーザ素子においても回會格′f−を形成
した後、この上への再成長を容易にし、良好な素子特性
を有する新規な分布帰還形あるいは分布ブラッグ反射形
の半導体レーザ素子分提供することを目的とする。
〈実施例1〉
本発明の1実施例について第1図とともに説明する。n
型GaAs 基板1上にn型GaAlAsクラッド層2
、ノンドープGaAs活性層3、p型I n Ga P
As光光ガイド層4液液相エピタキシヤμ成長法よシ
連続的に成長させる。ここで、光ガイドM4は禁制帯幅
、屈折率ともに活性層3とクラッド層2双方の中間の値
を有する4元混晶である。次に、光ガイド層4上にホト
レジスト膜を塗布し、紫外線レーザを用いた干渉露光に
より、周期2500Aでホトレジストの回折格子を形成
する、これをマスクとして化学エツチングによシ光ガイ
ド層4上に溝を刻設し、ホトレジスト膜を除去する。以
上によシ光ガイド層4上に周期2500人の凹凸状回折
略字が形成される。この表面に回折格子を備えた光ガイ
ド層4上に同様の液相エピタキシャル成長法によシル型
G’a Al’A sクラッド層5、p型GaAsキャ
ップM6’t、順次成長させた後、キャップ層6上及び
基板1上にそれぞれオーミック性金属電極7,8を形成
する。
型GaAs 基板1上にn型GaAlAsクラッド層2
、ノンドープGaAs活性層3、p型I n Ga P
As光光ガイド層4液液相エピタキシヤμ成長法よシ
連続的に成長させる。ここで、光ガイドM4は禁制帯幅
、屈折率ともに活性層3とクラッド層2双方の中間の値
を有する4元混晶である。次に、光ガイド層4上にホト
レジスト膜を塗布し、紫外線レーザを用いた干渉露光に
より、周期2500Aでホトレジストの回折格子を形成
する、これをマスクとして化学エツチングによシ光ガイ
ド層4上に溝を刻設し、ホトレジスト膜を除去する。以
上によシ光ガイド層4上に周期2500人の凹凸状回折
略字が形成される。この表面に回折格子を備えた光ガイ
ド層4上に同様の液相エピタキシャル成長法によシル型
G’a Al’A sクラッド層5、p型GaAsキャ
ップM6’t、順次成長させた後、キャップ層6上及び
基板1上にそれぞれオーミック性金属電極7,8を形成
する。
上記実施例において、ダブルへテロ接合レーザ動作用多
層結晶構造を構成する各層は、活性層3がG a A”
sから成り、クラッド層2,5がGa1−XA11xk
sの混晶で混晶比Xが0.2以上に設定された層より成
る。この場合の発振波長は約890nmとなる。また光
ガイド層4はI nl−y Gay P、−zAszの
4元混晶で各混晶比は0.68≦y≦1.0.34≦z
≦1.z=2.04y−1,04の範囲で選択され、禁
制帯幅及び屈折率が活性層3とクラッド層2.5の中間
の値となるように設定される。発振波長890 nm以
下とするためには活性層3とクラッド層2.5の組成は
上記以外に、活性層3をGa1−XAIXASで渦成し
混晶比Xを0≦x≦0.4の範囲で選定するとともにク
ラッド層2.5をGa1−xAIXASで構成しその混
晶比Xを活性層3−よシも高い0.2≦x≦1の範囲で
選定し活性層3に対してバンドギャップエネルギーが0
.3・eV以上の差を有するように設定しても艮い。こ
のような範囲で適宜混晶比を選定することにより発振波
長が660 nmから890 nmのレーザ素子が得ら
れる。発振波長をこの範囲に収めるための材料としては
GaAs−GaAlAsの他活性層3としてIn1−、
Ga、P、−zAszを使用し各混晶比を0.51≦y
≦1,0≦z≦1.z=2.04y−1,04の範囲で
選定しまたクラッド層2.5としてIn、−y”YPl
−zAszを使用し各混晶比i0.51≦y≦0.81
.0≦z≦0.6. z=2.04y−1,04の範
囲で選定してもよい。光ガイドN4は従来のAlの酸化
を回避するためGaAnAsは使用せずIn1−y G
ayP、−2Asz (z = 2.04 y 1.
04 )の4元混晶とし、活性層3とクラッド層2.5
の双方の材料を選定することによシその混晶化分決定す
る。
層結晶構造を構成する各層は、活性層3がG a A”
sから成り、クラッド層2,5がGa1−XA11xk
sの混晶で混晶比Xが0.2以上に設定された層より成
る。この場合の発振波長は約890nmとなる。また光
ガイド層4はI nl−y Gay P、−zAszの
4元混晶で各混晶比は0.68≦y≦1.0.34≦z
≦1.z=2.04y−1,04の範囲で選択され、禁
制帯幅及び屈折率が活性層3とクラッド層2.5の中間
の値となるように設定される。発振波長890 nm以
下とするためには活性層3とクラッド層2.5の組成は
上記以外に、活性層3をGa1−XAIXASで渦成し
混晶比Xを0≦x≦0.4の範囲で選定するとともにク
ラッド層2.5をGa1−xAIXASで構成しその混
晶比Xを活性層3−よシも高い0.2≦x≦1の範囲で
選定し活性層3に対してバンドギャップエネルギーが0
.3・eV以上の差を有するように設定しても艮い。こ
のような範囲で適宜混晶比を選定することにより発振波
長が660 nmから890 nmのレーザ素子が得ら
れる。発振波長をこの範囲に収めるための材料としては
GaAs−GaAlAsの他活性層3としてIn1−、
Ga、P、−zAszを使用し各混晶比を0.51≦y
≦1,0≦z≦1.z=2.04y−1,04の範囲で
選定しまたクラッド層2.5としてIn、−y”YPl
−zAszを使用し各混晶比i0.51≦y≦0.81
.0≦z≦0.6. z=2.04y−1,04の範
囲で選定してもよい。光ガイドN4は従来のAlの酸化
を回避するためGaAnAsは使用せずIn1−y G
ayP、−2Asz (z = 2.04 y 1.
04 )の4元混晶とし、活性層3とクラッド層2.5
の双方の材料を選定することによシその混晶化分決定す
る。
本実施例においては光ガイド層4としてInGaPAs
を用いているため、後の回折格子を形成するホトエツチ
ング等の加工に際して光力イト層表面が酸化することな
く再成長が容易に行われ、再現性よく高品質の分布帰還
形レーザ素子を得ることができる。
を用いているため、後の回折格子を形成するホトエツチ
ング等の加工に際して光力イト層表面が酸化することな
く再成長が容易に行われ、再現性よく高品質の分布帰還
形レーザ素子を得ることができる。
p側電極8及びn側電極7を介してレーザ索子内へキャ
リアを注入すると活性層3でレーザ動作が開始され発振
波長660nm−890nmのレーザ光が出力される。
リアを注入すると活性層3でレーザ動作が開始され発振
波長660nm−890nmのレーザ光が出力される。
レーザ光は図中の左右方向を共振方向とし左右の端面よ
シ放射される。光ガイド層4に形成された同期的な回折
格子によって共振長が定まり、放射されるレーザ光は単
−縦モードの発振状態となる。従って光ファイバー等を
用いた情報伝送用光源として適する出力特性を有するレ
ーザ装置が得られる。
シ放射される。光ガイド層4に形成された同期的な回折
格子によって共振長が定まり、放射されるレーザ光は単
−縦モードの発振状態となる。従って光ファイバー等を
用いた情報伝送用光源として適する出力特性を有するレ
ーザ装置が得られる。
尚、分布帰還形レーザ素子以外に分布フ゛ラング反射形
半導体レーザ素子に対しても本発明は同様に適用可能で
ある。
半導体レーザ素子に対しても本発明は同様に適用可能で
ある。
〈実施例2〉
n型GaAs基板ll上にn型InGaPクラッド層1
2を成長させ、このInGaPクラッド層12上に実施
例1と同様の手段により回折格子を形成した後、n型I
nGaPAs光ガイド層13、ノンドープGaAs活性
層14、n型InGaPクラッド層上5、p型GaAs
キャップ層16を順次エピタキシャル成長させる。本実
施例では回折格子をn型InGaPクラッド層上に形成
しておシ、この点で実施例1と相違するが実施例1のI
nGaPAs光ガイド層に回折格子を形成した場合と同
様に酸化はなく、回折格子上への再成長が容易である。
2を成長させ、このInGaPクラッド層12上に実施
例1と同様の手段により回折格子を形成した後、n型I
nGaPAs光ガイド層13、ノンドープGaAs活性
層14、n型InGaPクラッド層上5、p型GaAs
キャップ層16を順次エピタキシャル成長させる。本実
施例では回折格子をn型InGaPクラッド層上に形成
しておシ、この点で実施例1と相違するが実施例1のI
nGaPAs光ガイド層に回折格子を形成した場合と同
様に酸化はなく、回折格子上への再成長が容易である。
キャップ層16及び基板11上にそれぞれオーミック電
極17.18を形成することによりレーザ素子が作製さ
れる。
極17.18を形成することによりレーザ素子が作製さ
れる。
本実施例においてもオーミック電極17.18を介して
キャリアを注入することによシ発振波長890 nm以
下の単−縦モードレーザ発振が得られる。レーザ光は図
中の左右方向の端面よシ放射される。
キャリアを注入することによシ発振波長890 nm以
下の単−縦モードレーザ発振が得られる。レーザ光は図
中の左右方向の端面よシ放射される。
尚、活性層14及びクラッド層12.15FiGaAs
とInGaPの組み合わせ以外に実施例1で説明したG
aAlAs、InGaPAs等を用いることができるこ
とは本実施例の構造においても同様である。活性層12
としてGa1−xAlxAsを用いた場合混晶比はO≦
x≦0.15− I nl−y GayPl−zAs
zf:用いた場合各混晶比は0.78≦y≦1゜0.5
6≦z≦1.z=2.04y−1,04の範囲となシ、
発振波長890 nm〜770 nmのレーザ光が得ら
れる。本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレーザ素
子に適用することも当然に可能である。
とInGaPの組み合わせ以外に実施例1で説明したG
aAlAs、InGaPAs等を用いることができるこ
とは本実施例の構造においても同様である。活性層12
としてGa1−xAlxAsを用いた場合混晶比はO≦
x≦0.15− I nl−y GayPl−zAs
zf:用いた場合各混晶比は0.78≦y≦1゜0.5
6≦z≦1.z=2.04y−1,04の範囲となシ、
発振波長890 nm〜770 nmのレーザ光が得ら
れる。本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレーザ素
子に適用することも当然に可能である。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、発振波長890 nm以下の短波長
レーザ素子において酸化の激しいGaAlAsの代シに
InGaPAs又はInGaPe回折格子形成層として
用いることによシ回折格子上への再成長が容易になシ、
高品質の分布帰還形またはブラッグ分布反射形半導体レ
ーザが得られる。
レーザ素子において酸化の激しいGaAlAsの代シに
InGaPAs又はInGaPe回折格子形成層として
用いることによシ回折格子上への再成長が容易になシ、
高品質の分布帰還形またはブラッグ分布反射形半導体レ
ーザが得られる。
第1図、第2図ともに分布帰還形半導体レーザの横断面
図である。
図である。
Claims (1)
- 1、Ga_1_−_xAl_xAs(0≦x≦0.4)
又はIn_1_−_yGa_yP_1_−_zAs_z
(0.51≦y≦1、0≦z≦1、z=2.04y−1
.04)から成る活性層を有する発振波長660nm乃
至890nmの半導体レーザ素子に於いて、前記活性層
の近傍にIn_1_−_yGa_yP_1_−_zAs
(z=2.04y−1.04)から成る回折格子の形成
された層を挿入したことを特徴とする半導体レーザ素子
。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59223576A JPS61100991A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 半導体レ−ザ素子 |
US06/789,787 US4745615A (en) | 1984-10-22 | 1985-10-21 | Semiconductor laser device with a diffraction grating |
EP85307630A EP0182508A3 (en) | 1984-10-22 | 1985-10-22 | A semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59223576A JPS61100991A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61100991A true JPS61100991A (ja) | 1986-05-19 |
JPH0211027B2 JPH0211027B2 (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16800325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59223576A Granted JPS61100991A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4745615A (ja) |
EP (1) | EP0182508A3 (ja) |
JP (1) | JPS61100991A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6216591A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4837775A (en) * | 1985-10-21 | 1989-06-06 | General Electric Company | Electro-optic device having a laterally varying region |
JPS6318686A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
JP2513186B2 (ja) * | 1986-07-28 | 1996-07-03 | ソニー株式会社 | 分布帰還型半導体レ―ザの製造方法 |
JP2703784B2 (ja) * | 1988-11-08 | 1998-01-26 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
EP0475714B1 (en) * | 1990-09-10 | 1995-12-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | A distributed feedback semiconductor laser device and a method of producing the same |
EP0526128B1 (en) * | 1991-07-24 | 1997-06-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device |
US5224113A (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-29 | At&T Bell Laboratories | Semiconductor laser having reduced temperature dependence |
BE1007251A3 (nl) * | 1993-06-28 | 1995-05-02 | Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
US6195381B1 (en) * | 1998-04-27 | 2001-02-27 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Narrow spectral width high-power distributed feedback semiconductor lasers |
CN111755947B (zh) * | 2019-03-29 | 2022-02-18 | 潍坊华光光电子有限公司 | 一种带布拉格反射镜的非对称结构大功率激光器及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1196078A (en) * | 1981-12-07 | 1985-10-29 | Masafumi Seki | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
JPS58197788A (ja) * | 1982-05-13 | 1983-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布帰還形半導体レ−ザ装置の製造方法 |
JPS60145685A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-01 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP59223576A patent/JPS61100991A/ja active Granted
-
1985
- 1985-10-21 US US06/789,787 patent/US4745615A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-22 EP EP85307630A patent/EP0182508A3/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (1)
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APPLIED PHYSTCS LATTERS=1976 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6216591A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0182508A3 (en) | 1987-09-02 |
EP0182508A2 (en) | 1986-05-28 |
JPH0211027B2 (ja) | 1990-03-12 |
US4745615A (en) | 1988-05-17 |
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