KR100234338B1 - Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization - Google Patents
Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization Download PDFInfo
- Publication number
- KR100234338B1 KR100234338B1 KR1019960049348A KR19960049348A KR100234338B1 KR 100234338 B1 KR100234338 B1 KR 100234338B1 KR 1019960049348 A KR1019960049348 A KR 1019960049348A KR 19960049348 A KR19960049348 A KR 19960049348A KR 100234338 B1 KR100234338 B1 KR 100234338B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- reflector layer
- phototransistor
- photodetector
- substrate
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
-
- 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
- H01S5/10—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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/4473—Phototransistor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
모니터용 광검출기 일체형 광출력장치가 개시되어 있다.A photodetector integrated optical output device for a monitor is disclosed.
이 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 기판과, 이 기판상에 집적되어 광을 수광하는 모니터용 광검출수단과, 광검출수단상에 순차로 적층된 제1반사기층, 활성층, 제2반사기층을 포함하여 적층 방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저와, 제1반사기층과 마주하는 광검출수단상의 일부와 제2반사기층상에 각각 형성된 제1 및 제2전극을 포함하여 된 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치에 있어서, 광검출수단은 표면광 레이저의 하면으로 출사되는 광을 수광할 수 있도록 적층 형성된 포토 트랜지스터와, 기판의 하면에 형성되어 포토 트랜지스터의 검출신호를 출력하도록 된 제3전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The photodetector integrated optical output device for monitor has a substrate, a photodetecting means for monitoring light received on the substrate and receiving the light, and a first reflector layer, an active layer, and a second reflector layer stacked sequentially on the light- And a first and a second electrodes respectively formed on the second reflector layer and a part of the light detecting means facing the first reflector layer, And a third electrode formed on a lower surface of the substrate and adapted to output a detection signal of the phototransistor, wherein the photodetector includes a first electrode and a second electrode formed on the lower surface of the substrate so as to receive light emitted to the lower surface of the surface- .
또한 광검출수단은 포토 트랜지스터의 하부에 적층 형성되어 제1반사기층과 함께 제1반사기층을 투과한 광중에서 유도방출광만이 공진되도록 제3반사기층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The photodetecting means may further include a third reflector layer laminated on the lower portion of the phototransistor, so that the first reflector layer and the third reflector layer resonate only the induced emission light among the light transmitted through the first reflector layer.
Description
본 발명은 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치에 관한 것으로서, 상세하게는 모니터 효율 및 광출력특성이 개선된 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photodetector integrated optical output device for a monitor, and more particularly to a photodetector integrated optical output device for a monitor having improved monitor efficiency and optical output characteristics.
일반적으로 모서리 발광 레이저와 표면광 레이저(SEL:Surface Emitting Laser)를 포함한 반도체 레이저는 소형 광출력장치로 각광받고 있다. 이 반도체 레이저의 출사광량은 일정하게 유지되어야 하며, 이를 위하여 모니터용 광검출기를 채용한다.In general, a semiconductor laser including a corner emitting laser and a surface emitting laser (SEL) is attracting attention as a compact optical output device. The amount of emitted light of the semiconductor laser should be kept constant, and a monitor photodetector is employed for this purpose.
상기 표면광 레이저는 모서리 발광 레이저와는 달리 반도체 물질층의 적층방향에 대해 수직방향으로 광을 출사하므로, 단일 기판상에 복수개의 표면광 레이저를 집적할 수 있다. 또한, 상기 표면광 레이저는 빔의 모양이 원형에 가깝고, 밝기분포가 가우시안이므로 출사광의 형상 보정을 위한 광학계가 불필요하다. 따라서 전자계산기, 음향 영상기기, 레이저 프린터, 레이저 스캐너, 의료장비 및 통신분야등 광응용 분야에서 널리 이용될 수 있다.Since the surface-emitting laser emits light in a direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor material layers, unlike the edge emitting laser, a plurality of surface light lasers can be integrated on a single substrate. In addition, since the surface light laser has a beam shape close to a circle and a brightness distribution is Gaussian, an optical system for correcting the shape of the emitted light is unnecessary. Therefore, it can be widely used in optical applications such as electronic calculators, acoustical imaging apparatuses, laser printers, laser scanners, medical equipment, and communication fields.
그러나, 이 표면광 레이저는 광 출사면 중 일면이 기판상에 결합되어 있으므로, 모니터용 광검출기를 설치하기가 용이하지 않다.However, in this surface-emitting laser, since one surface of the light exit surface is bonded to the substrate, it is not easy to provide a photodetector for monitoring.
도 1은 종래의 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치의 일 형태에 따른 개략적인 단면도이다. 이 도면을 참조하여 그 구조와 동작원리를 설명하면 다음과 같다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional optical integrator type optical output apparatus for monitor according to an embodiment of the present invention. The structure and operation principle will be described with reference to the drawings.
도시된 바와 같이, 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 기판(11)과, 상기 기판(11)상에 집적된 표면광 레이저(50)와, 상기 기판(11)과 상기 표면광 레이저(50) 사이에 적층된 모니터용 광검출기(20)와, 상기 표면광 레이저(50)의 구동을 위한 제1전극(40) 및 제2전극(70)으로 구성된다. 또한, 상기 모니터용 광검출기(20)에서 검출된 신호를 출력하기 위한 제3전극(10)이 상기 기판(11)의 하면에 더 구비된다.1, a photodetector integrated optical output device for a monitor includes a substrate 11, a surface-light laser 50 integrated on the substrate 11, a substrate 11, And a first electrode 40 and a second electrode 70 for driving the surface-emitting laser 50. The first electrode 40 and the second electrode 70 are connected to each other. A third electrode 10 for outputting a signal detected by the photodetector 20 for monitoring is further provided on a lower surface of the substrate 11. [
상기 기판(11)은 갈륨-비소와 같은 반도체 물질에 n형 또는 p형 불순물을 도핑하여 사용하거나 불순물을 함유하지 않는 진성반도체 물질을 사용한다.The substrate 11 uses an intrinsic semiconductor material doped with an n-type or p-type impurity or containing no impurity in a semiconductor material such as gallium-arsenic.
상기 표면광 레이저(50)는 광을 발생시키는 활성층(53)과, 상기 활성층(53)의 상하부 각각에 반도체 화합물을 교대로 적층하여 만들어져 상기 활성층(53)에서 발생한 광을 공진시키는 제1반사기층(51) 및 제2반사기층(57)과, 상기 활성층(53)의 중앙부(53a)를 제외한 영역에 주입 형성된 고저항부(55)와, 광이 출사되도록 상기 제2반사기층(57)의 상부에 형성된 윈도우(59)로 이루어진다. 상기 모니터용 광검출기(20)는 통상의 광검출기로 역방향 바이어스 전압을 인가하거나 전압을 인가하지 않는다.The surface-emitting laser 50 includes an active layer 53 for generating light and a first reflector layer 53 formed by alternately laminating semiconductor compounds on the upper and lower portions of the active layer 53 to resonate light generated in the active layer 53. [ A high resistance portion 55 formed in a region excluding the central portion 53a of the active layer 53 and a high resistance portion 55 formed in the region of the second reflective layer 57 to emit light, And a window 59 formed on the upper portion. The monitor photodetector 20 does not apply a reverse bias voltage or a voltage to a conventional photodetector.
제1 및 제2전극(40)(70)에 순방향 바이어스를 걸어주면 전류는 상기 고저항부(55)에 의해 상기 활성층(53)의 중앙부(53a)쪽으로 가이드되어 흐르고, 상기 활성층(53)에서 전자와 정공의 결합에 의하여 광이 발생하게 된다. 상기 발생된 광중에서 제1반사기층(51)과 제2반사기층(57)의 공진 조건에 맞는 파장의 광만이 살아남는다. 상기 살아남은 광은 상기 활성층(53)에서 파장과 위상이 같은 광을 유도방출함으로써 증폭된다. 이와 같이 발생된 유도방출광 즉 레이저광은 상기 제1 및 제2반사기층(51)(57)를 투과하여 상기 표면광 레이저(50)의 상하면으로 출사된다.When the forward bias is applied to the first and second electrodes 40 and 70, the current is guided to the central portion 53a of the active layer 53 by the high resistance portion 55 and flows through the active layer 53 Light is generated by the combination of electrons and holes. Only the light of the wavelength matching the resonance conditions of the first reflector layer 51 and the second reflector layer 57 survives in the generated light. The surviving light is amplified by inductively emitting light having the same wavelength and phase in the active layer 53. The thus generated induced emission light, that is, the laser light, is transmitted through the first and second reflector layers 51 and 57 and is emitted to the upper and lower surfaces of the surface light laser 50.
상기 표면광 레이저(50)의 하면으로 출사되는 광량이 크면 표면광 레이저(50)의 광출력 효율이 떨어지므로, 제1반사기층(51)의 반사율을 상기 제2반사기층(57)의 반사율보다 크게 만들어 대부분의 유도방출광이 상기 표면광 레이저(50)의 상면으로 출사되도록 한다.The light output efficiency of the surface light laser 50 is lowered when the amount of light emitted to the lower surface of the surface light laser 50 is larger than the reflectivity of the second reflector layer 57 So that most of the induced emission light is emitted to the upper surface of the surface light laser 50.
상기 표면광 레이저(50)는 상기한 유도방출광 뿐만아니라 자발적으로 발생된 자발방출광도 사방으로 출사한다.The surface-emitting laser 50 emits spontaneously generated spontaneous emission light in all directions as well as the above-mentioned induced emission light.
상기 모니터용 광검출기(20)는 서로 다른 형을 갖는 한쌍의 불순물반도체 물질층(21)(23)과, 이 불순물반도체 물질층(21)(23) 사이에 위치된 진성반도체 물질층(22)을 포함하며, 상기 표면광 레이저(50)의 하면으로 출사된 광을 흡수하여 흡수된 광량에 비례하는 전기신호를 출력한다.The monitoring photodetector 20 includes a pair of impurity semiconductor material layers 21 and 23 having different shapes and an intrinsic semiconductor material layer 22 located between the impurity semiconductor material layers 21 and 23, And absorbs the light emitted to the lower surface of the surface light laser 50 and outputs an electric signal proportional to the amount of absorbed light.
이와 같이 구비된 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 상기 표면광 레이저(50)의 상면으로 출사되는 광은 그 본래의 목적으로 사용되고, 그 하면으로 출사되는 광은 모니터용 광검출기(20)에서 검출되어 이 전기신호를 상기 표면광 레이저(50)의 전원에 피드백함으로써 상기 광출력장치의 광출력을 일정하게 유지하도록 제어하는데 쓰인다.In the optical integrator type optical integrator for a monitor having the above-described configuration, the light emitted to the upper surface of the surface light laser 50 is used for its original purpose, and the light emitted to the lower surface thereof is detected by the monitor photodetector 20 And is used to control the optical output of the optical output device to be constant by feeding back the electric signal to the power source of the surface light laser 50.
그러나 상기 모니터용 광검출기(20)에 입사되는 광량이 작아서 검출신호를 얻기가 어렵다. 또한 모니터용 광검출기(20)에서 수광된 광은 유도방출광 뿐만 아니라 자발방출광을 포함하므로, 두 광량이 서로 비슷하게 되면, 상기 모니터용 광검출기(20)의 검출신호로 상기 표면광 레이저(50)에서 출사되는 광량의 정밀 제어가 곤란하다.However, since the amount of light incident on the monitor photodetector 20 is small, it is difficult to obtain a detection signal. Since the light received by the monitor photodetector 20 includes not only the induced emission light but also the spontaneous emission light, when the two light amounts become similar to each other, the surface light laser 50 It is difficult to precisely control the amount of light emitted from the light source.
본 발명은 상기한 바와 같은 단점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 모니터용 광검출기에 입사된 약한 광에 대해서도 모니터 할 수 있고, 자발방출광에 비해 유도방출광을 크게 검출할 수 있는 모니터용 광검출기를 채용한 광출력장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned disadvantages and it is an object of the present invention to provide a monitoring optical detector capable of monitoring weak light incident on a monitor photodetector, And an object of the present invention is to provide an optical output device employing the light emitting diode.
도 1은 종래의 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치의 개략적인 단면도.1 is a schematic sectional view of a conventional photodetector integrated optical output device for a monitor.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치의 개략적인 단면도.2 is a schematic sectional view of a photodetector integrated optical output device for a monitor according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치의 개략적인 단면도.3 is a schematic sectional view of a photodetector integrated optical output device for a monitor according to another embodiment of the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art
11,111...기판 120...광검출수단11, 111 ... substrate 120 ... optical detection means
123...포토 트랜지스터 125...제3반사기층123 ... phototransistor 125 ... third reflective layer
150...표면광 레이저150 ... surface light laser
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 기판과; 상기 기판상에 집적되어 광을 수광하는 모니터용 광검출수단과; 상기 광검출수단상에 순차로 적층된 제1반사기층, 활성층, 제2반사기층을 포함하여 적층 방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저와; 상기 제1반사기층과 마주하는 상기 광검출수단상의 일부와 상기 제2반사기층상에 각각 형성된 제1 및 제2전극;을 포함하여 된 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치에 있어서, 상기 광검출수단은 상기 표면광 레이저의 하면으로 출사되는 광을 수광할 수 있도록 적층 형성된 포토 트랜지스터와; 상기 기판의 하면에 형성되어 상기 포토 트랜지스터의 검출신호를 출력하도록 된 제3전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a photodetector integrated optical output device for a monitor, comprising: a substrate; A photodetector for monitoring which is integrated on the substrate and receives light; A surface light laser including a first reflector layer, an active layer, and a second reflector layer stacked in this order on the photodetector; And a first and a second electrodes respectively formed on the second reflector layer and a part of the light detecting unit facing the first reflector layer, wherein the light detecting unit includes: A phototransistor laminated to receive light emitted to a lower surface of the surface-emitting laser; And a third electrode formed on a lower surface of the substrate and adapted to output a detection signal of the phototransistor.
또한 본 발명의 상기 광검출수단은 상기 포토 트랜지스터의 하부에 적층 형성되어 상기 제1반사기층과 함께 상기 제1반사기층을 투과한 광중에서 유도방출광만이 공진되도록 제3반사기층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The photodetecting means of the present invention further includes a third reflector layer laminated on the lower portion of the phototransistor so that only the induced emission light is resonated in the light transmitted through the first reflector layer together with the first reflector layer .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an optical output device with a built-in photodetector for monitoring according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 기판(111)과, 상기 기판(111)상에 적층 형성된 광검출수단(120)과, 상기 광검출수단(120)상에 적층 형성된 표면광 레이저(150)와, 상기 표면광 레이저(150)에 순방향 바이어스를 인가하기 위한 제1 및 제2전극(140)(170)을 포함한다.1, a photodetector integrated optical output device for a monitor includes a substrate 111, a photodetector 120 formed on the substrate 111, a photodetector 120 formed on the photodetector 120, A laser 150 and first and second electrodes 140 and 170 for applying a forward bias to the surface-emitting laser 150.
상기 기판(111)은 갈륨-비소와 같은 반도체 물질에 n형 또는 p형 불순물을 도핑하여 사용하거나 불순물을 함유하지 않는 진성반도체 물질을 사용한다.The substrate 111 uses an intrinsic semiconductor material which is doped with an n-type or p-type impurity or contains no impurities in a semiconductor material such as gallium-arsenic.
상기 표면광 레이저(150)는 하면으로부터 순차로 적층 형성된 제1반사기층(151), 광을 발생시키는 활성층(153) 및 제2반사기층(157)으로 구성되며, 상기 제2반사기층(157) 상부에는 광이 출사되는 윈도우(159)가 형성된다.The surface-emitting laser 150 includes a first reflector layer 151, a light-generating active layer 153, and a second reflector layer 157, which are sequentially stacked from the bottom. The second reflector layer 157, And a window 159 through which light is emitted is formed in the upper portion.
상기 제1 및 제2반사기층(151)(157)은 서로 다른 형의 불순물 반도체 화합물, 예를 들면와, 또는와를 교대로 적층하여 형성된다. 이 두 반사기층(151)(157)은 상기 제1 및 제2전극(140)(170)에서 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상기 표면광 레이저(150)에 전자와 정공을 제공하며, 반사에 의해 상기 표면광 레이저(150)에서 발생된 광을 공진시킨다. 상기 두 반사기층(151)(157)은 입사광의 거의 대부분을 반사시키고, 소정 파장의 광을 출사시키도록 고반사율을 가지며, 이 반사율은 적층된 반도체 화합물의 페어수에 의해 결정된다. 여기에서, 상기 제1반사기층(151)은 상기 제2반사기층(157)보다 큰 반사율을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.The first and second reflector layers 151 and 157 may be formed of different types of impurity semiconductor compounds, Wow , or Wow Are alternately stacked. The two reflective layers 151 and 157 provide electrons and holes to the surface light laser 150 by the forward bias applied from the first and second electrodes 140 and 170, And resonates the light generated in the surface-light laser 150. The two reflector layers 151 and 157 reflect almost all the incident light and have a high reflectance so as to emit light of a predetermined wavelength, and the reflectance is determined by the number of pairs of semiconductor compounds stacked. Here, it is preferable that the first reflector layer 151 is formed to have a higher reflectivity than the second reflector layer 157.
상기 활성층(153)은 진성반도체물질을 단일 및 다중 양자-우물 구조 또는 슈퍼래티스(super lattice) 구조로 적층하여 형성된다. 상기 활성층(153)은 상기 제1 및 제2전극(140)(170)에 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상기 두 반사기층(151)(157)에서 제공된 전자와 정공의 결합에 의해 빛을 방출한다. 이때 상기 활성층(153)의 중앙부(153a)로 인가 전류의 흐름을 안내할 수 있도록, 상기 활성층(153)의 중앙부(153a)를 제외한 영역에 주입 형성된 고저항부(155)가 더 구비되는 것이 바람직하다.The active layer 153 is formed by laminating an intrinsic semiconductor material in a single and multiple quantum-well structure or a superlattice structure. The active layer 153 emits light by the combination of electrons and holes provided in the two reflective layers 151 and 157 by a forward bias applied to the first and second electrodes 140 and 170. The active layer 153 may further include a high resistance portion 155 formed in a region except for the central portion 153a of the active layer 153 so as to guide the flow of the applied current to the central portion 153a of the active layer 153 Do.
상기한 바와 같이 구성된 표면광 레이저(150)는 제1 및 제2전극(140)(170)을 통해 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상하면으로 광을 출사한다. 이때 유도방출광 뿐만아니라, 자발방출광도 함께 출사된다.The surface-emitting laser 150 configured as described above emits light to the upper and lower surfaces by the forward bias applied through the first and second electrodes 140 and 170. At this time, not only the induced emission light but also the spontaneous emission light are emitted together.
상기 광검출수단(120)은 상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 광을 수광할 수 있도록 적층 형성된 포토 트랜지스터(123)와, 상기 포토 트랜지스터(123)에서 검출된 전기신호를 출력하도록 상기 기판(111)의 하면에 형성된 제3전극(110)으로 구성된다.The photodetector 120 may include a phototransistor 123 formed to receive light emitted to a lower surface of the surface light laser 150 and a photodiode And a third electrode 110 formed on the lower surface of the substrate 111.
포토 트랜지스터(123)는 수광소자의 일종으로 반도체물질의 PN접합 영역에 입사되는 광을 흡수하여 전류가 발생되고, 이 전류가 증폭되는 포토 다이오드와 트랜지스터의 조합체이다. 이 포토 트랜지스터(123)를 동작시키기 위해서는 바이어스 전압을 인가해야 하는데, 베이스와 에미터간에는 순방향 바이어스, 베이스와 콜렉터간에는 역방향 바이어스를 인가한다. 통상의 트랜지스터와 마찬가지로 포토 트랜지스터(123)의 콜렉터는 가능한 에미터 접합에 가깝게 하고, 전자를 모으기 쉽게 하기 위해 면적을 넓게 한다. 또한, 광에 대한 감도를 크게 하기 위해 베이스 영역을 통상의 트랜지스터보다 넓게 만든다.The phototransistor 123 is a combination of a photodiode and a transistor in which current is generated by absorbing light incident on a PN junction region of a semiconductor material, and the current is amplified. In order to operate the phototransistor 123, a bias voltage should be applied. A forward bias is applied between the base and the emitter, and a reverse bias is applied between the base and the collector. The collector of the phototransistor 123 is made close to the emitter junction as in a normal transistor and the area is widened to facilitate collection of electrons. Further, the base region is wider than a normal transistor in order to increase the sensitivity to light.
일 실시예에 따른 포토 트랜지스터(123)는 하면으로부터 n형 제1반도체 물질층(127), p형 반도체 물질층(128), n형 제2반도체 물질층(129)의 NPN형의 트랜지스터 구조를 가진다. 이 포토 트랜지스터(123)는 이종구조 포토 트랜지스터(Hetero-Structure Photo Transistor)로 불순물 반도체 화합물, 예를 들면 n형의 AlGaAs, p형의 GaAs, n형의 AlGaAs 를 순차로 적층하여 만들 수 있는데, p형의 GaAs 영역에 입사한 광에 의해 발생된 전류가 트랜지스터의 증폭률에 비례해서 증폭된다. 여기서 포토 트랜지스터(123)는 상기한 구조에 한정되지 않는다.The phototransistor 123 according to an embodiment has an NPN type transistor structure of an n-type first semiconductor material layer 127, a p-type semiconductor material layer 128, and an n-type second semiconductor material layer 129 I have. The phototransistor 123 can be formed by sequentially stacking an impurity semiconductor compound, for example, n-type AlGaAs, p-type GaAs, and n-type AlGaAs in a heterostructure photo transistor, Type GaAs region is amplified in proportion to the amplification factor of the transistor. Here, the phototransistor 123 is not limited to the above structure.
상기 제1전극(140)은 포토 트랜지스터(123)의 상부 물질층, 예컨대 상기 n형 제2반도체 물질층(129)상의 노출부(141)에 형성되며, 상기 표면광 레이저(150)와 상기 광검출수단(120)의 공통전극으로 사용된다. 상기 제2전극(170)은 상기 제2반사기층(157)상의 상기 윈도우(159)를 제외한 전 영역에 형성된다. 상기 제3전극(110)은 상기 기판(111)의 하부에 위치하여 상기 광검출수단(120)에서 검출된 전기신호가 출력된다.The first electrode 140 is formed on the upper material layer of the phototransistor 123 such as the exposed portion 141 on the n-type second semiconductor material layer 129, And is used as a common electrode of the detecting means 120. The second electrode 170 is formed on the second reflector layer 157 except the window 159. The third electrode 110 is positioned below the substrate 111 to output an electrical signal detected by the photodetector 120.
이와 같이 구비된 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 상기 활성층(153)에서 전자와 정공의 결합에 의해 광이 발생된다. 이 광은 상기 표면광 레이저(150)의 상하면으로 출사되는 유도방출광과, 사방으로 출사되는 자발방출광을 포함한다.In the photodetector integrated optical output device for a monitor having such a structure, light is generated by the combination of electrons and holes in the active layer 153. This light includes the induced emission light emitted to the upper and lower surfaces of the surface light laser 150 and the spontaneous emission light emitted to all directions.
상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 광은 상기 포토 트랜지스터(123)에 입사된다. 상기 입사된 광은 포토 트랜지스터(123)에서 흡수되는데, 이 흡수된 광량에 비례하는 전기신호는 상기 포토 트랜지스터(123)에서 트랜지스터 증폭률에 비례하여 증폭되고, 제3전극(110)으로 출력된다.The light emitted to the lower surface of the VCSEL 150 is incident on the phototransistor 123. The incident light is absorbed by the phototransistor 123. An electric signal proportional to the amount of absorbed light is amplified in proportion to the amplification factor of the transistor in the phototransistor 123 and is output to the third electrode 110.
여기서, 상기한 포토 트랜지스터(123)는 입사광에 의해 발생된 전기신호가 증폭되어 출력되므로, 약한 입사광에 대해서도 검출신호를 얻을 수 있다.Since the phototransistor 123 amplifies and outputs the electric signal generated by the incident light, the detection signal can be obtained even with weak incident light.
상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 유도방출광의 광량은 그 상면으로 출사되는 광량에 비례하므로, 상기 광검출수단(120)에 의해 검출되는 광량으로부터 상기 윈도우(159)를 통하여 출사되는 광량의 변화를 알아낼 수 있다. 또한 이 검출된 광량에서 얻어진 신호를 피드백하여 표면광 레이저(150)에 인가해주는 전류를 조절함으로써 상기 윈도우(159)를 통하여 출사되는 표면광 레이저(150)의 광량이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.Since the amount of the stimulated emission light emitted to the lower surface of the surface light laser 150 is proportional to the amount of light emitted to the upper surface thereof, the amount of light emitted through the window 159 from the amount of light detected by the light detection means 120 Can be found. Also, the amount of the surface light laser 150 emitted through the window 159 can be kept constant by controlling the current applied to the surface light laser 150 by feeding back the signal obtained at the detected light amount.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a photodetector integrated optical output device for a monitor according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 기판(111)과, 광검출수단(120)과, 표면광 레이저(150)와, 제1 및 제2전극(140)(170)을 포함한다.As shown in the figure, the photodetector integrated optical output device for a monitor includes a substrate 111, a photodetector 120, a surface-emitting laser 150, and first and second electrodes 140 and 170 do.
상기 광검출수단(120)은 포토 트랜지스터(123)와, 상기 포토 트랜지스터(123)의 하부에 적층 형성된 제3반사기층(125)과, 제3전극(110)으로 구성된다.The photodetecting means 120 includes a phototransistor 123, a third reflective layer 125 laminated on the bottom of the phototransistor 123, and a third electrode 110.
또한, 제1반사기층(151)이 상기 표면광 레이저(150)와 광검출수단(120)의 공통된 반사기층으로 사용된다.Further, a first reflector layer 151 is used as a common reflector layer of the surface-light laser 150 and the light detecting means 120.
상기 제3반사기층(125)은 상기 제1 및 제2반사기층(157)과 마찬가지로 서로 다른 형의 불순물 반도체 화합물, 예를들면와, 또는와를 교대로 적층하여 형성되고, 또한 이 제3반사기층(125)은 상기 제1반사기층(151)과 함께 상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 광중 유도방출광만을 공진시키도록 구성된다.The third reflector layer 125 may be formed of different types of impurity semiconductor compounds, such as the first and second reflector layers 157, Wow , or Wow And the third reflector layer 125 is configured to resonate with only the first reflector layer 151 and only the light induced in the light emitted to the lower surface of the surface light laser 150 .
여기서 도 2와 동일 참조부호는 유사 또는 동일 기능을 하고, 유사 또는 동일 부재이므로 그 자세한 설명은 생략한다.Here, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or similar functions, and are the same or like members, and a detailed description thereof will be omitted.
상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 유도방출광과 자발방출광은 상기 포토 트랜지스터(123)에 입사되고, 상기 제1 및 제3반사기층(151)(125)에 의해 공진되어 소정 파장의 광만 살아남고 증폭된다. 이 증폭되는 광은 상기 표면광 레이저(150)의 유도방출광과 파장과 위상이 같은 광이므로, 자발방출광은 소거된다. 상기 증폭되는 유도방출광은 두 반사기층(125)(151) 사이를 오가면서 상기 포토 트랜지스터(123)에서 흡수된다. 상기 흡수된 광량에 비례하는 전기신호는 상기 포토 트랜지스터(123)에서 트랜지스터 증폭률에 비례하여 증폭되고, 제3전극(110)으로 출력된다.The induced emission light and the spontaneous emission light emitted to the lower surface of the surface light laser 150 are incident on the phototransistor 123 and are resonated by the first and third reflector layers 151 and 125, Only the light of the survives and amplifies. Since the amplified light is light having the same wavelength and phase as the induced emission light of the surface-emitting laser 150, the spontaneous emission light is canceled. The amplified induced emission light is absorbed by the phototransistor 123 while traveling between the two reflective layers 125 and 151. An electrical signal proportional to the amount of absorbed light is amplified in proportion to the transistor amplification rate in the phototransistor 123 and is output to the third electrode 110.
상기 표면광 레이저(150)의 하면으로 출사되는 유도방출광의 광량이 자발방출광량과 비슷해도 유도방출광만이 상기 제1 및 제3반사기층(125)에 의해 증폭되고 흡수되어, 이 흡수된 광량에 비례하는 전기신호가 트랜지스터의 증폭률에 비례하여 증폭되어 출력되므로, 검출신호를 얻을 수가 있다.Even if the amount of the induced emission light emitted to the lower surface of the surface light laser 150 is similar to the amount of spontaneous emission, only the induced emission light is amplified and absorbed by the first and third reflector layers 125, The proportional electric signal is amplified and outputted in proportion to the amplification factor of the transistor, so that a detection signal can be obtained.
따라서 본 발명에 따른 모니터용 광검출기 일체형 광출력장치는 유도방출광의 광량이 작은 경우에도 표면광 레이저에서 출사되는 광량의 변화를 알수 있을 뿐만아니라, 자발방출광을 배제하고 유도방출광만을 공진시켜 검출할 수 있으므로 출사되는 광량을 일정하게 유지하도록 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 광검출기를 일체형으로 형성하여 그 구조를 간단하게 할 수 있다.Therefore, the optical output device with a built-in photodetector for monitoring according to the present invention not only detects the change in the amount of light emitted from the surface light laser even when the light amount of the induced emission light is small, but also excludes spontaneous emission light, resonates only the induced emission light It is possible to effectively control the amount of emitted light to be kept constant. Further, the photodetector can be integrally formed and the structure thereof can be simplified.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960049348A KR100234338B1 (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960049348A KR100234338B1 (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980030012A KR19980030012A (en) | 1998-07-25 |
| KR100234338B1 true KR100234338B1 (en) | 1999-12-15 |
Family
ID=19479384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960049348A KR100234338B1 (en) | 1996-10-28 | 1996-10-28 | Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100234338B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4584066B2 (en) | 2004-12-10 | 2010-11-17 | 韓國電子通信研究院 | Surface emitting laser device having photosensor and optical waveguide device using the same |
| KR100750506B1 (en) * | 2004-12-10 | 2007-08-20 | 한국전자통신연구원 | Surface emitting laser device included lighting sensor and the waveguide device thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06350196A (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical semiconductor device |
| US5387543A (en) * | 1993-02-22 | 1995-02-07 | Motorola, Inc. | Method of making a VCSEL with lateral index guide |
-
1996
- 1996-10-28 KR KR1019960049348A patent/KR100234338B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387543A (en) * | 1993-02-22 | 1995-02-07 | Motorola, Inc. | Method of making a VCSEL with lateral index guide |
| JPH06350196A (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980030012A (en) | 1998-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100234340B1 (en) | Surface emitting laser with integrated photodetector for power stabilization | |
| US5892786A (en) | Output control of vertical microcavity light emitting device | |
| US6717972B2 (en) | VCSEL with monolithically integrated photodetector | |
| US7680172B2 (en) | Laser diode device | |
| EP0709940A2 (en) | Integration of surface emitting laser and photodiode for monitoring power output of surface emitting laser | |
| US10164407B2 (en) | Semiconductor laser with integrated phototransistor | |
| US10348059B2 (en) | Light emitting element array and optical transmission device | |
| WO1985004531A1 (en) | Junction semiconductor light-emitting element | |
| JP2010263109A5 (en) | ||
| EP0583128B1 (en) | Semiconductor laser with integrated phototransistor for dynamic power stabilization | |
| EP1513235A1 (en) | VCSEL with monolithically integrated photodetector and hybrid mirrors | |
| US9071032B2 (en) | Sub-mount having photodiode and light-emitting element module | |
| JP4386191B2 (en) | Optical element | |
| KR100234338B1 (en) | Surface emitting laser with integrated photo transistor for power stabilization | |
| US20230059270A1 (en) | Light source device and distance measuring device | |
| JP2710070B2 (en) | Semiconductor light receiving element and optical semiconductor device using this semiconductor light receiving element | |
| KR100234339B1 (en) | Surface emitting laser with integrated photodetector for power stabilization | |
| US6493132B1 (en) | Monolithic optically pumped high power semiconductor lasers and amplifiers | |
| JP2000106471A (en) | Surface emitting laser | |
| KR100238309B1 (en) | Surface emitting laser apparatus integrated with monitoring photodetector | |
| KR0129466Y1 (en) | Surface-emitting laser with photo detector | |
| US20240204479A1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser (vcsel), laser sensor and method of producing a vcsel | |
| KR100219593B1 (en) | Surface emitting laser | |
| KR100363243B1 (en) | Surface emitting semiconductor laser diode integrated with photo detector and its manufacturing method | |
| KR0144943B1 (en) | Combination of Light Source and Photodetector Using Vertical Cavity Laser Diode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070830 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |