JPS62199084A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS62199084A JPS62199084A JP61040164A JP4016486A JPS62199084A JP S62199084 A JPS62199084 A JP S62199084A JP 61040164 A JP61040164 A JP 61040164A JP 4016486 A JP4016486 A JP 4016486A JP S62199084 A JPS62199084 A JP S62199084A
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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】
発明の要約
端面出射型のA j2G a A s / G a A
s半導体レーザにおいて、フォトダイオードを内蔵し
たシリコン基板上に、活性層よりエネルギ・ギャップの
大きいA、QGaAs層を介して上記半導体レーザを構
成し、共振器下部への漏れ出しくE L)光を基板内の
フォトダイオードで受光し1発生した光電流をレーザ出
力のモニタに用いたことを特徴とする半導体発光素子。
s半導体レーザにおいて、フォトダイオードを内蔵し
たシリコン基板上に、活性層よりエネルギ・ギャップの
大きいA、QGaAs層を介して上記半導体レーザを構
成し、共振器下部への漏れ出しくE L)光を基板内の
フォトダイオードで受光し1発生した光電流をレーザ出
力のモニタに用いたことを特徴とする半導体発光素子。
発明の背景
技術分野
この発明は、たとえば光情報処理や光通信の光源に用い
られる端面出射型半導体発光素子に関する。
られる端面出射型半導体発光素子に関する。
従来技術とその問題点
光情報処理や光通信用の光源として用いられるGaAs
基板上のAi Ga Asを活性層とx 1−
x する端面出射型半導体レーザは、従来、たとえば第4図
に示すような構成をもちかつ駆動されている。
基板上のAi Ga Asを活性層とx 1−
x する端面出射型半導体レーザは、従来、たとえば第4図
に示すような構成をもちかつ駆動されている。
第4図において、21は半導体レーザ・チップ。
22はヒート・シンク、23は受光素子、24はステム
、Blは出力光°、B2はモニタ光である。通常、符号
21〜24で示される要素が一つのパッケージ内に封入
されている。
、Blは出力光°、B2はモニタ光である。通常、符号
21〜24で示される要素が一つのパッケージ内に封入
されている。
ここでヒート・シンク22は、半導体レーザ・チップ2
1の基板であるGaAsと熱膨張係数が近く、熱伝導率
が大きく、さらに平坦性に優れていることが要求され、
シリコン単結晶基板が一般的に使われている。受光素子
23は、゛ト導体レーザのモニタ光B2を受光する。受
光索子23から発生した光電流によりその出力光Blの
強度がモニタされる。この光電流は制御回路を通じて半
導体レーザを駆動するための電源に帰還され、出力光B
Lの強度を一定にする(いわゆるAPC:Automa
tic Power Control)ために用いられ
る。受光素子23としては通常、シリコン・フ第1・ダ
イオードが用いられる。
1の基板であるGaAsと熱膨張係数が近く、熱伝導率
が大きく、さらに平坦性に優れていることが要求され、
シリコン単結晶基板が一般的に使われている。受光素子
23は、゛ト導体レーザのモニタ光B2を受光する。受
光索子23から発生した光電流によりその出力光Blの
強度がモニタされる。この光電流は制御回路を通じて半
導体レーザを駆動するための電源に帰還され、出力光B
Lの強度を一定にする(いわゆるAPC:Automa
tic Power Control)ために用いられ
る。受光素子23としては通常、シリコン・フ第1・ダ
イオードが用いられる。
しかしながら、このような従来の構成にあっては以下の
ような問題点がある。
ような問題点がある。
(イ)半導体レーザ・チップ21とヒート・シンク22
、ヒート・シンク22とステム24および受光素子23
とステム24の3回の半田づけを必要とすること (ロ)半導体レーザ・チップ21とヒート・シンク22
の半田づけ不良に起因する素子特性の劣化を誘発しやす
いこと (ハ)モニタ光B2の受光素子23の入射面での反射光
が半導体レーザ21に帰還し易いため。
、ヒート・シンク22とステム24および受光素子23
とステム24の3回の半田づけを必要とすること (ロ)半導体レーザ・チップ21とヒート・シンク22
の半田づけ不良に起因する素子特性の劣化を誘発しやす
いこと (ハ)モニタ光B2の受光素子23の入射面での反射光
が半導体レーザ21に帰還し易いため。
戻り光雑音を誘発しやすいこと
(ニ)レーザ出力光B[を高出力化するために通常、レ
ーザ21の後方端面(モニタ光B2の出射面)にコーテ
ィングしてここを高反射率化することが行なわれるが、
モニタ光B2をある程度受光素子23に入力させること
が必要であるから、プロセスが簡便で高反射率の得られ
る金蒸着等が使えず2反射率を制御した誘電体多層膜蒸
着等の複雑なプロセスを用いなければならないこと 発明の概要 発明の目的 この発明は、上記のような従来の問題点に着目してなさ
れたもので、受光素子を内蔵したシリコン基板上に半導
体レーザをつくり上げ、半導体レーザの下方への発光成
分を上記受光素子で受光しモニタ光とすることにより、
上記問題点を解決することを目的とする。゛ 発明の構成と効果 この発明による半導体発光素子は、受光素子部が形成さ
れたシリコン単結晶基板において、出力レーザ光に対し
て透明なバッファ層を介して上記受光素子部上に端面出
射型の二重異種接合・型半導体レーザを構成し、この半
導体レーザの共振器から下部に漏れ出た光を基板内の上
記受光素子部で受光することを特徴とする。
ーザ21の後方端面(モニタ光B2の出射面)にコーテ
ィングしてここを高反射率化することが行なわれるが、
モニタ光B2をある程度受光素子23に入力させること
が必要であるから、プロセスが簡便で高反射率の得られ
る金蒸着等が使えず2反射率を制御した誘電体多層膜蒸
着等の複雑なプロセスを用いなければならないこと 発明の概要 発明の目的 この発明は、上記のような従来の問題点に着目してなさ
れたもので、受光素子を内蔵したシリコン基板上に半導
体レーザをつくり上げ、半導体レーザの下方への発光成
分を上記受光素子で受光しモニタ光とすることにより、
上記問題点を解決することを目的とする。゛ 発明の構成と効果 この発明による半導体発光素子は、受光素子部が形成さ
れたシリコン単結晶基板において、出力レーザ光に対し
て透明なバッファ層を介して上記受光素子部上に端面出
射型の二重異種接合・型半導体レーザを構成し、この半
導体レーザの共振器から下部に漏れ出た光を基板内の上
記受光素子部で受光することを特徴とする。
この発明によれば、受光素子部を内蔵したシリコン基板
上に半導体レーザを結晶成長させ、半導体レーザの発光
レーザ光のうち基板側への発光成分を上記受光素子で受
光しモニタ光としている。
上に半導体レーザを結晶成長させ、半導体レーザの発光
レーザ光のうち基板側への発光成分を上記受光素子で受
光しモニタ光としている。
シリコン基板に受光素子が設けられており、シリコン基
板はヒート・シンクとして使用できるので、新たに受光
素子やヒート・シンク等の附加部品が不要であり半田づ
けも1回で済むこと、レーザ・チップとヒート・シンク
の半田づけ不良に起因する素子劣化が起こり得ないこと
、受光素子からの反射が無いため戻り光雑音の心配がな
いこと、出射端面からモニタ光を取り出す必要がないた
め金蒸芒等のプロセスの容易な高反射率膜か使用できる
こと等の効果がある。
板はヒート・シンクとして使用できるので、新たに受光
素子やヒート・シンク等の附加部品が不要であり半田づ
けも1回で済むこと、レーザ・チップとヒート・シンク
の半田づけ不良に起因する素子劣化が起こり得ないこと
、受光素子からの反射が無いため戻り光雑音の心配がな
いこと、出射端面からモニタ光を取り出す必要がないた
め金蒸芒等のプロセスの容易な高反射率膜か使用できる
こと等の効果がある。
実施例の説明
第1図はこの発明の実施例の概念模式図である。ここで
、1はステム、2はp型シリコン単結晶基板、3は基板
2内のn型シリコン領域、4は半導体レーザ・チップ、
5は半導体レーザ4内の共振器部分、Atは半導体レー
ザ4からの端面出射レーザ光である。
、1はステム、2はp型シリコン単結晶基板、3は基板
2内のn型シリコン領域、4は半導体レーザ・チップ、
5は半導体レーザ4内の共振器部分、Atは半導体レー
ザ4からの端面出射レーザ光である。
共振器5に平行でその中央を通る垂直断面図が第2図に
示されている。ここで6はp型Ajj Ga A
s緩衝(バッファ)層、7はx 1−x p型AJ Ga As下部クラッド層、8はy
t−y A、g Ga As活性層、9はn型Aで。
示されている。ここで6はp型Ajj Ga A
s緩衝(バッファ)層、7はx 1−x p型AJ Ga As下部クラッド層、8はy
t−y A、g Ga As活性層、9はn型Aで。
z 1−z
Ga As上部クラッド層、 10.11は電極。
−v
A2は活性層8から基板2側に漏れ出たモニタ光である
。緩1JW6はシリコン基板2とA、QGaAs半導体
チップ部分との格子不整合に起因する歪みを緩和するた
めのバッファであり1発光波長に対して透明であるよう
にその混晶比はX>Zに選ばれている。下部および上部
クラッド層7.9の混晶比は、注入キャリヤおよび光の
閉じ込めを有効に行なえるよう、y>z、w>zにとら
れている。基板2とn型領域3とによってフォトダイオ
ード(受光素子)が構成されている。
。緩1JW6はシリコン基板2とA、QGaAs半導体
チップ部分との格子不整合に起因する歪みを緩和するた
めのバッファであり1発光波長に対して透明であるよう
にその混晶比はX>Zに選ばれている。下部および上部
クラッド層7.9の混晶比は、注入キャリヤおよび光の
閉じ込めを有効に行なえるよう、y>z、w>zにとら
れている。基板2とn型領域3とによってフォトダイオ
ード(受光素子)が構成されている。
このような半導体発光素子は、たとえば次のようにして
作製される。シリコン基板2の一部にイオン注入や拡散
法を用いて数μm程度の深さにn型領域3を設ける。こ
の後1分子線エピタキシャル成長法や、有機金属気相成
長法等の非熱・1乏衡結晶成長法を用いてシリコン基板
2のn領域3上に各層6〜9を成長させる。各々の厚み
は、たとえば層6は1μm、層7は2μm、層8はO,
,1μm。
作製される。シリコン基板2の一部にイオン注入や拡散
法を用いて数μm程度の深さにn型領域3を設ける。こ
の後1分子線エピタキシャル成長法や、有機金属気相成
長法等の非熱・1乏衡結晶成長法を用いてシリコン基板
2のn領域3上に各層6〜9を成長させる。各々の厚み
は、たとえば層6は1μm、層7は2μm、層8はO,
,1μm。
層9は2μm程度とする。
層6〜9はマスクを用いてn型領域3の内部に選択成長
させてもよいし、基板2の全面に成長させた後、n型領
域3の外部に成長した部分をエツチング等により除去し
てもよい。
させてもよいし、基板2の全面に成長させた後、n型領
域3の外部に成長した部分をエツチング等により除去し
てもよい。
以上ののち、n型領域3上の一部および層9上に電極1
0.11を蒸着等により形成し、このようなチップをも
つ基板2をステム1に半田づけし、すべての工程を終る
。
0.11を蒸着等により形成し、このようなチップをも
つ基板2をステム1に半田づけし、すべての工程を終る
。
半導体レーザの出射光A1とは反対側に出射する後方出
射光はこの素子においては不要であるから、後方出射端
面に絶縁膜を介して金等の高反射率膜を蒸着し、出射光
A1の高出力化を図るようにすることが好ましい。また
、レーザ発振構造は、埋込み構造を代表とする屈折率導
波型、ストライブ電極構造を代表とする利得導波型、ま
た活性層が量子井戸構造をもつもの等、いかなる構造の
端面出射型半導体レーザにもこの発明は適用可能である
。
射光はこの素子においては不要であるから、後方出射端
面に絶縁膜を介して金等の高反射率膜を蒸着し、出射光
A1の高出力化を図るようにすることが好ましい。また
、レーザ発振構造は、埋込み構造を代表とする屈折率導
波型、ストライブ電極構造を代表とする利得導波型、ま
た活性層が量子井戸構造をもつもの等、いかなる構造の
端面出射型半導体レーザにもこの発明は適用可能である
。
この半導体発光素子の実際の駆動は第3図にその駆動回
路例を示すように、電極10を共通電極として、ステム
1からフォトダイオードに逆バイアスv2を印加し、電
極11から電圧v1印加により半導体レーザ駆動用の電
流注入を行う。活性層8内で再結合発光した光は誘導放
出によりレーザ発振し出射光Atとなるが、その一部は
いわゆるEL光として上下のクラッド層7,9側に漏れ
だす。層7,6のエネルギ・ギャップを層8のエネルギ
・ギャップより大きくとったことから下部クラッド層7
側に漏れた光A2は1層7.6を透過し、基板2とn型
領域3から構成されるフォトダイオードに光電流を生成
する。その光電流を第3図の抵抗RLを通じて電圧に変
換し、出射レーザ光A1のモニタに用いる。この電圧を
、たとえば外部回路の差動増巾器、制御回路等に入力し
、半導体レーザの駆動電源v1に帰還し、出射レーザ光
Atの先出力を安定化させる。
路例を示すように、電極10を共通電極として、ステム
1からフォトダイオードに逆バイアスv2を印加し、電
極11から電圧v1印加により半導体レーザ駆動用の電
流注入を行う。活性層8内で再結合発光した光は誘導放
出によりレーザ発振し出射光Atとなるが、その一部は
いわゆるEL光として上下のクラッド層7,9側に漏れ
だす。層7,6のエネルギ・ギャップを層8のエネルギ
・ギャップより大きくとったことから下部クラッド層7
側に漏れた光A2は1層7.6を透過し、基板2とn型
領域3から構成されるフォトダイオードに光電流を生成
する。その光電流を第3図の抵抗RLを通じて電圧に変
換し、出射レーザ光A1のモニタに用いる。この電圧を
、たとえば外部回路の差動増巾器、制御回路等に入力し
、半導体レーザの駆動電源v1に帰還し、出射レーザ光
Atの先出力を安定化させる。
上記実施例の導電性p、nをすべて反転してもよいのは
いうまでもない。
いうまでもない。
以−に述べたように上記実施例においては。
(イ)素子化において、半田づけが1回で済み工程の簡
略化が図れること (ロ)従来特性劣化の一因であったレーザ・チップとヒ
ート・シンクの半田付けが不要であること (ハ)受光素子がレーザ共振器と平行に構成されている
ので受光素子面からの反射光による戻り光雑音の心配が
無いこと (ニ)ヒート・シンクが不要であること(ホ)モニタ光
用の後方出射光が不要であり後方端面を高反射率化し出
射レーザ光の高出力化が図れること (へ)基板を集積化プロセスの発達したシリコン基板と
したことにより電子回路等を同一基板上に集積化可能で
あること 等の効果が得られる。
略化が図れること (ロ)従来特性劣化の一因であったレーザ・チップとヒ
ート・シンクの半田付けが不要であること (ハ)受光素子がレーザ共振器と平行に構成されている
ので受光素子面からの反射光による戻り光雑音の心配が
無いこと (ニ)ヒート・シンクが不要であること(ホ)モニタ光
用の後方出射光が不要であり後方端面を高反射率化し出
射レーザ光の高出力化が図れること (へ)基板を集積化プロセスの発達したシリコン基板と
したことにより電子回路等を同一基板上に集積化可能で
あること 等の効果が得られる。
第1図および第2図はこの発明の実施例を示し、第1図
は斜視的にみた構成図、第2図は断面図である。 第3図は、半導体発光素子の駆動回路を示す回路図であ
る。 第4図は、従来例を示す断面構成図である。 2・・・p型Si基板、 3・・・n型領域。 4・・・半導体レーザ・チップ。 5・・・レーザ共振器部分。 6・・・バッファ層、 7,9・・・クラッド層。 8・・・活性層。 以 」二
は斜視的にみた構成図、第2図は断面図である。 第3図は、半導体発光素子の駆動回路を示す回路図であ
る。 第4図は、従来例を示す断面構成図である。 2・・・p型Si基板、 3・・・n型領域。 4・・・半導体レーザ・チップ。 5・・・レーザ共振器部分。 6・・・バッファ層、 7,9・・・クラッド層。 8・・・活性層。 以 」二
Claims (1)
- 受光素子部が形成されたシリコン単結晶基板において、
出力レーザ光に対して透明なバッファ層を介して上記受
光素子部上に端面出射型の二重異種接合型半導体レーザ
を構成し、この半導体レーザの共振器から下部に漏れ出
た光を基板内の上記受光素子部で受光することを特徴と
する半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61040164A JPS62199084A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61040164A JPS62199084A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62199084A true JPS62199084A (ja) | 1987-09-02 |
Family
ID=12573123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61040164A Pending JPS62199084A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62199084A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009117522A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Fujifilm Corp | レーザモジュール |
JP2009522805A (ja) * | 2006-01-05 | 2009-06-11 | ビノプティクス・コーポレイション | 集積フォトニックデバイス用のモニタ光検出器 |
-
1986
- 1986-02-27 JP JP61040164A patent/JPS62199084A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009522805A (ja) * | 2006-01-05 | 2009-06-11 | ビノプティクス・コーポレイション | 集積フォトニックデバイス用のモニタ光検出器 |
JP2009117522A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Fujifilm Corp | レーザモジュール |
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