JPS62211538A - 半導体発光素子の発光特性測定方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体発光素子の発光特性測定方法に関するも
のである。

（従来の技術） 光通信用半導体発光素子は、一般にレンズ等を介し光フ
ァイバと結合させるようにしている。この場合、問題と
なるのが結合効率（半導体発光素子よりの全発光量に対
する光ファイバへ結合される光量の比）で、結合効率が
低い場合には、一定の光出力を得るためには大きい素子
出力が必要となるため半導体発光素子の寿命に影響する
。また、光伝送装置の中継距離にも影響する。このため
、予め結合効率に大きく影響する放射角と発光強度の関
係を測定し、その素子における結合効率がどの程度得ら
れるか予想する必要がある。この場合に、用いられる発
光特性測定方法としては一般に一定出力で発光させた半
導体発光素子を固定ステージに固定し、一定距離はなし
た受光素子を半導体発光素子を中心にして回転させ、そ
の受光電流の大きさにより角度に対する発光強度分布を
測定するようにしている。

以下、係る従来の測定方法について第５図及び第６図に
基づいて説明する。

図中、ｌは半導体発光素子、２は半導体受光素子であり
、半導体発光素子駆動回路、受光電流検出回路、半導体
受光素子の回転ステージは省略されている。

ここで、半導体発光素子ｌを回転ステージの中心となる
位置に固定し、半導体発光素子１を一定出力で発光させ
る。

次に、半導体受光素子２を回転ステージに固定し、光軸
より両側に９０＠回転させ、その時の半導体受光素子２
の受光電流の変化を記録することにより、半導体発光素
子１の発光特性を測定する。

第６図は半導体発光素子である半導体レーザの発光特性
の測定例を示した図である。

通常、半導体発光素子の発光特性を判断する場合には、
第６図に示される強度分布の半値となる全角或いはｌ／
ε２　（εは自然対数の底であり、約２．７１８　）と
なる全角が何度であるかを測定値より読み取り、所定の
結合系に対する結合効率がどの程度得られるか実験的、
或いは理論解析により見きわめ判定するようにしている
。

第７図に発光特性測定値より読みとった半値全角（半導
体レーザは活性層に水平方向、垂直方向で強度分布が異
なるため、水平、垂直方向の半値全角を平均したものを
半値全角という）に対するセルフォックマイクロレンズ
を用いた結合系での結合効率の関係が示される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記測定方法では、発光強度の半値、又
は１／ε２付近に第８図に示されるようなうねりがあっ
た場合、測定系のわずかな変化で発光強度の半値又は１
／ε２に対し変動するため半値全角或いは１／ε８全角
の読みとり値に誤差が生じ易く、第７図に示されるよう
に、所定の光結合系における結合効率との相関がとれな
くなる。

また、前記測定方法では半導体レーザの場合、活性層に
対し、垂直及び水平と２回の測定を必要とするなど測定
に時間を要するといった問題があった。

本発明は、以上述べたような測定値のバラツキをなくし
、簡単に半導体発光素子の発光特性を測定できる半導体
発光素子の発光特性測定方法を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、半導体発光素
子の発光特性測定方法において、半導体発光素子を固定
ステージに固定し、該半導体発光素子に対向する大口径
受光素子を該半導体発光素子の光軸方向に可動なステー
ジに固定し、その大口径受光素子を該半導体発光素子の
光軸方向に移動させて、半導体発光素子と該大口径受光
素子の距離及び受光径により算出される半導体発光素子
の放射角に基づいて半導体発光素子の発光特性を測定す
るようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、半導体発光素子の発光特性測定方法に
おいて、半導体発光素子を固定ステージに固定し、該半
導体発光素子に対向する大口径受光素子を該半導体発光
素子の光軸方向に可動なステージに固定し、該半導体発
光素子と該大口径受光素子の距離及び受光径により算出
される半導体発光素子の放射角に基づいて半導体発光素
子の発光特性を測定する。従って、測定状態による測定
値のバラツキも少なり、簡単な測定系で測定することが
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明に係る測定半導体発光素子の発光特性測
定系の構成図である。

この図において、１１は半導体発光素子、１２は大口径
受光素子であり、半導体発光素子ｌｌは固定ステージ（
図示なし）に固定し、大口径受光素子１２は固定された
半導体発光素子１１の光軸方向に可動な可動ステージ（
図示なし）に固定する。

そこで、半導体発光素子の発光特性測定は、以下の手順
により行う。

（１）まず、測定の対象となる半導体発光素子１１に大
口径受光素子１２を近接させた状態で、その受光電流を
求め、その受光電流を初期値とする。

（２）次に、この状態から、徐々に大口径受光素子１２
を半導体発光素子１１の光軸方向に離していく。

この時の大口径受光素子１２の受光電流の変化と、大口
径受光素子１２の受光径りと半導体発光素子１１との距
離ｌにより求められる大口径受光素子１２の受光できる
半導体発光素子１１の放射角θにより、半導体発光素子
の発光特性を測定する。

第２図は係る半導体発光素子の発光特性測定方法によっ
た半導体発光素子としての半導体レーザ素子の発光特性
図である。この図において、横軸は、半導体発光素子１
１と大口径受光素子１２との距離ｌと半導体受光素子の
受光径りにより決定される半導体発光素子１１の放射角
θをとり、縦軸は、１＝Ｏの時の半導体受光素子の受光
電流を１００％とした場合に対する各距ｊ１１における
受光電流との比である。この図より分かることは、例え
ば、第３図に示されるようにセルフォックマイクロレン
ズを使用した光結合系の最大受光角（結合系がファイバ
の開口角及びコア径以内に光線を変換し得る半導体発光
素子の最大放射角）θが計算により２０°となった場合
、本発明における第１図の測定系により求めた第２図に
おける２０＠の位置の受光量を読み取れば、この光結合
系において、この半導体発光素子を用いた場合は３４％
の結合効率が得られるというように定量的に素子状態で
結合効率を知ることができる。

第３図は半導体レーザとセルフォックマイクロレンズと
光ファイバＣＩ　５０／１２５からなる光結合系の場合
において、横軸に半導体レーザの放射角内パワー（所定
２時の受光素子の受光電流に対するｌが０の場合の受光
素子の受光電流の比）、縦軸に結合効率をとった場合の
特性図であり、この図から半導体レーザの放射角内パワ
ーと結合効率は略一定の相関があることが明らかである
。

また、第４図は横軸に半導体レーザの放射角内パワー、
縦軸に第３図に示される光結合系における結合効率と本
発明の測定方法によって得られた測定値の比をとった特
性図であり、この図から本発明の測定方法によった半導
体レーザの各放射角内パワーにおける測定値が第３図に
示される光結合系における結合効率と略一定の関係を有
することが明らかである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体
発光素子を固定し、該半導体発光素子に対向する大口径
受光素子を該半導体発光素子の光軸方向に移動可能に設
定し、該大口径受光素子の受光電流と、前記半導体発光
素子と該大口径受光素子間の距離及び受光径により算出
される半導体発光素子の放射角に基づいて半導体発光素
子の発光特性を測定するようにしたので、 （１）従゛来の測定方法のような測定状態による測定値
のバラツキをなくすことができる。

（２）簡単な測定系でもって測定可能である。

（３）半４体発光素子の放射角に対する光結合系への結
合量が定量的に分かる。従って、モジュール化する際の
結合系の開口角を計算することで素子の状態で結合効率
を簡単に求めることができる。

なお、上記光結合系はセルフォックマイクロレンズに限
らず球レンズ、ファイババット結合、その他、種々の光
フアイバ結合系に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体発光素子の発光特性測定系
の構成図、第２図は放射角と結合効率との関係を示す図
、第３図及び第４図は半導体発光素子の放射角内のパワ
ーと結合効率との関係を示す図、第５図は従来の半導体
発光素子の発光特性測定系の構成図、第６図は発光強度
分布図、第７図は従来の発光特性測定方法によった半値
全角と結合効率の関係を示す図、第８図は従来の発光強
度分布例を示す図である。 １１・・・半導体発光素子、１２・・・大口径受光素子
、Ｄ・・・大口径受光素子の受光径、β・・・半導体発
光素子と大口径受光素子との距離、θ・・・半導体発光
素子の放射角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体発光素子を固定し、該半導体発光素子に対向する
   大口径受光素子を該半導体発光素子の光軸方向に移動可
   能に設定し、該大口径受光素子の受光電流と、前記半導
   体発光素子と該大口径受光素子間の距離及び受光径によ
   り算出される半導体発光素子の放射角に基づいて半導体
   発光素子の発光特性を測定することを特徴とする半導体
   発光素子の発光特性測定方法。