KR860000478B1 - Lasers triode - Google Patents

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    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor

Abstract

The laser triode comprises net- or line-shaped gate layer in a photo diode. Photomodulation is controlled by voltage drop at gate electrode. The laser triode keeps high speed modulation and high density information.

Description

레이저 트라이오우드Laser trio

제1도는 종래의 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테로 접합 레이저 다이오드의 수직단면 구조도.1 is a vertical cross-sectional structure diagram of a conventional short wavelength AlGaAs / GaAs double heterojunction laser diode.

제2도는 종래의 장파장 InGsAsP/InP 이중 헤테로 접합 레이저 다이오, 드의 수직단면 구조도.2 is a vertical cross-sectional structure diagram of a conventional long wavelength InGsAsP / InP double heterojunction laser diode.

제3도는 레이저 다이오드의 동작 특성 곡선.3 is an operating characteristic curve of a laser diode.

제4도, 종래의 레이저 다이오드를 사용한 펄스 변조의 경우 변조 광출력 관계도.4 is a relation diagram of modulated light output in the case of pulse modulation using a conventional laser diode.

제5도는 본 발명에 따른 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테르 접합 레이저 트라이오우드의 수직단면도.5 is a vertical cross-sectional view of a short wavelength AlGaAs / GaAs double-heter junction laser triwood according to the present invention.

제6(a)도 및 제6(b)도는 제5도의 레이저 트라이오우드의 동작 원리도.6 (a) and 6 (b) are operating principle diagrams of the laser trio of FIG.

제7도는 본 발명에 따른 장파장 InGsAsP/InP 이중 헤테르 접합 레이저 트라이오우드의 다른 실시예의 수직단면도.Figure 7 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of a long wavelength InGsAsP / InP double heter junction laser triwood according to the present invention.

제8도(a)는 종래의 레이저 다이오드의 펄스변조의 경우 주입전류와 광출력 관계도.8 (a) is a relation diagram of injection current and light output in the case of pulse modulation of a conventional laser diode.

제8(b)도는 본 발명의 레이저 트라이오우드의 펄스변조의 경우 게이트 전압과 광출력 관계도.8 (b) is a diagram illustrating a relationship between gate voltage and light output in the case of pulse modulation of the laser trioud of the present invention.

제9(a)도는 종래의 레이저 다이오우드의 아나로그 변조의 경우 주입전류와 광출력 관계도.Figure 9 (a) is a relationship diagram between the injection current and the light output in the case of analog modulation of the conventional laser diode.

제9(b)도는 본 발명의 레이저 트라이오우드의 아나로그 변조의 경우 게이트 전압과 광출력 관계도.Figure 9 (b) is the relationship between the gate voltage and the light output in the case of analog modulation of the laser tri-oud of the present invention.

본 발명은 광통신용 신호광원으로 사용할 수 있는 반도체 레이저 트라이오우드(Laser Triode)에 관한 것으로, 특히 종래의 레이저 다이오우드의 내부에 게이트(gate)를 가지는 반도체 레이저 트라이오우드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser triode that can be used as a signal light source for optical communication, and more particularly, to a semiconductor laser triode having a gate inside a conventional laser diode.

종래의 반도체 광통산용 신호광원으로서 사용하여 왔던것으로는 광통신용 방광다이오우드(LED)와 레이저 다이오우드(Laser Diode)이었다. 그러나 광통신에서 사용하는 반도체 발광소자로서의 라이트 에미팅 다이오우드(Light Emitting Diode)는 파장폭이 넓어서 광섬유로 도파시키면 분산(dispersion)과 광섬유와의 커플링에서의 손실에 의한 강출력의 저하 장거리 대용량의 전송에는 적합하지 못하였다. 따라서 단색성이 높아 파장폭이 좁고 광출력도 크며, 변조속도도 빠른 레이저 다이오우드의 발광소자로서의 사용은 중, 장거리 중용량이상의 전송에 적합하여 반도체 레이저 다이오우드를 상기의 목적상 광통신용 발광소자로서 사용하여 왔다.Background Art [0002] Conventional light transmission diodes (LEDs) and laser diodes (Laser Diodes) have been used as signal light sources for semiconductor optical communication. However, the light emitting diode as a semiconductor light emitting device used in optical communication has a wide wavelength, so when waveguided by optical fiber, strong power is reduced due to loss in dispersion and coupling with optical fiber. It was not suitable for. Therefore, the use of laser diode as a light emitting device with high monochromaticity, narrow wavelength, high light output, and fast modulation speed is suitable for transmission over medium and long distance medium capacity, and the semiconductor laser diode is used as light communication device for optical communication for the above purpose. come.

제1(a)도는 종래의 단파장 AlGaAs/GaAs이중 헤테르 접합 레이저 다이오우드(Double Hetero Junction Laser Diode)의 수직단면 구조도로서 1은 P형 AlzGa1-zAs층, 2는 n형 또는 P형의 AlyGa1-yAs층, 3은 n형 AlzGa1-zAs층, 4, n형 GaAs층이며, 5와 6은 전극이다. 제1(a)도중 전극 5는 스트라이프(Stripe)전극이며, n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층 2는 두께 0.1-0.2μm가지는 레이지 다이오우드의 활성층이며, P형 AlZGa1-ZAs층 1과 n형 AlZGa1-ZAs층 3은 각각 두께 2-3μm를 가지는 클래드(Clad)층이다.FIG. 1 (a) is a vertical cross-sectional structure diagram of a conventional short wavelength AlGaAs / GaAs double-heterojunction laser diode, in which 1 is a P-type Al z Ga 1-z As layer, and 2 is an n-type or P-type. Al y Ga 1-y As layers, 3 are n-type Al z Ga 1-z As layers, 4, n-type GaAs layers, and 5 and 6 are electrodes. In the first (a), the electrode 5 is a stripe electrode, the n-type or P-type Al y Ga 1-y As layer 2 is an active layer of lazy diode having a thickness of 0.1-0.2 μm, and the P-type Al Z Ga 1- The Z As layer 1 and the n-type Al Z Ga 1-Z As layer 3 are clad layers each having a thickness of 2-3 μm.

지금 스트라이프 전국 6에 양의 전압을 걸고 전극 5에는 음의 전압을 인가하여 주입전류를 증가시켜 간다고 가정하면 레이저 다이오우드의 바이러스 전압은 순방향 전압이 되며 이중 헤테로 전위 장벽을 이루는 P형 AlZGa1-ZAs 1과 AlZGa1-ZAs층 2의 호울(HOLE)과 전자는 활성층인 AlyGa1-yAs층 2로 주입되어 재결합(recombination)함으로서 자연방출(Spontaneous emission)광을 발생하면서 전파되어 간다. 따라서 스트라이프 전극 6방향의 양끝인 반사경 방향으로 전차되어가는 자연방출광은 유도방출 작용에 의해 증폭되어 반사경에서 반사되어 되돌아온다. 유도방출 작용에 의해 증폭된 광이 활성층 내의 자유 캐리어에 흡수되거나 반사면에서의 반사전력 소모보다 크게되면 레이저 다이오우드는 발진을 개시하게 된다. 이때부터 주입전류는 증가하게 되는데 이때의 주입전류를 드레쉬훌드(threshold)전류하고 하며, 제3도와 같은 특성 곡선을 그리게 된다. 한편 클래드층인 P형 AlZGa1-ZAs층 1과 n형 AlZGa1-ZAs층 3의 밴드갭(band gap)을 활성층인 n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층 2의 밴드갭(band gap)보다 크기때문에 클래드층인 P형 AlZGa1-ZAs층 1과 n형 AlZGa1-ZAs층 3의 굴절률은 활성층인 n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층 2의 굴절률보다 적어 활설층인 n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층 2은 마치 광섬우(Optical Fiber)의 코아(Core)와 같이 발생광을 모아두는 역활을 하는 광도파로의 구실을 하면서 반사면으로부터 레이저 다이오우드의 드레쉬 홀드 전류 이상의 주입전류에 대하여 레이저 광을 방출하게 된다. 또한 전극 6을 스트라이프 상으로 하는 것은 주입전류의 퍼짐을 막고, 발진모우드를 단일화 하는데 있다.Now putting a positive voltage to the stripe electrodes 5, 6 National assuming going by increasing the injected current by applying a negative voltage form a double hetero potential barrier virus voltage of the laser diode becomes a forward voltage P-type Al Z Ga 1- Holes and electrons of Z As 1 and Al Z Ga 1-Z As layer 2 are injected into the active layer Al y Ga 1-y As layer 2 and recombined to generate spontaneous emission light. It spreads. Therefore, the natural emission light that is carried out in the reflector direction, which is both ends of the stripe electrode 6 direction, is amplified by the induced emission action and reflected by the reflector and returned. The laser diode starts oscillation when the light amplified by the induced emission action is absorbed by the free carrier in the active layer or is greater than the reflected power consumption on the reflective surface. At this point, the injection current is increased, and the injection current is a threshold current, and a characteristic curve as shown in FIG. 3 is drawn. On the other hand, the band gaps of the cladding layers P-type Al Z Ga 1-Z As layer 1 and n-type Al Z Ga 1-Z As layer 3 are n-type or P-type Al y Ga 1-y As layers as active layers. The refractive indexes of the clad layers P-type Al Z Ga 1-Z As layer 1 and n-type Al Z Ga 1-Z As layer 3, which are larger than the band gap of 2, are n-type or P-type Al y Ga as the active layers. 1-y as layer is less than a refractive index of the second bow seolcheung an n-type or P-type Al y Ga 1-y as layer 2 as if to play the role which gathers the generated light such as a core (core) optical seomwoo (optical Fiber) While acting as an optical waveguide, the laser light is emitted from the reflecting surface with respect to the injection current above the threshold hold current of the laser diode. In addition, the electrode 6 on the stripe prevents the spread of the injection current and unifies the oscillation mode.

제2도는 종래의 장파장 InGsAsP/InP 이중 헤테르 접합 리이저 다이오우드의 수직단면 구조도로서 도면중 7은 P형 InP층이며, 8은 n형 또는 P형의 InGsAsP층으로서 활성층이며, 9는 n형 InP층, 10은 n형 InP층이며, 11및 12는 전극이다. 따라서 P형 InP형 7과 n형 InP층 9는 제1(a)도의 P형 AlZGa1-ZAs층 1과 n형 AlZGa1-ZAs층 3과같은 역활을 하는 클래드층이다. 전극11은 스트라이프상의 전극으로서 제1(a)도의 전극 6과 동일한역활을 하게되며, 스트라이프전극 11에 양의 전얍을 인가하고 전극 12에 음의 전극을 인가하였을 때의 작동관계는 제1도(a)의 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테르 접합 레이저 다이오우드의 작동과 동일하며 발진 레이저 발광파장이 AlGaAs/GaAs 이중 헤테로 접합 레이저 다이오우드는 0.8-0.9μm이며 InGsAsP/InP 이중 헤테로 레이저 다이오우드는 1-1.7μm라는차이점이 있을뿐이며, 광섬유와 관련하여 보면 InGsAsP/InP 이중 헤테로 레이저 다이오우드의 발광파장이 전송손실을 적게하여 유리한 점을 갖게 된다.2 is a vertical cross-sectional structure diagram of a conventional long-wavelength InGsAsP / InP double-heter junction riser diode, where 7 is a P-type InP layer, 8 is an n-type or P-type InGsAsP layer, and 9 is an n-type InP Layer, 10 is an n-type InP layer, and 11 and 12 are electrodes. Therefore, the P type InP type 7 and the n type InP layer 9 are clad layers which play the same role as the P type Al Z Ga 1-Z As layer 1 and n type Al Z Ga 1-Z As layer 3 shown in FIG. 1 (a). . The electrode 11 serves as a stripe-like electrode and serves the same role as the electrode 6 in FIG. 1 (a). The operating relationship when the positive electrode is applied to the stripe electrode 11 and the negative electrode is applied to the electrode 12 is shown in FIG. The operation of the short-wavelength AlGaAs / GaAs double-herter junction laser diode of a) is the same, the oscillation laser emission wavelength is 0.8-0.9μm for the AlGaAs / GaAs double heterojunction laser diode and 1-1.7μm for the InGsAsP / InP double hetero laser diode. There is only a difference, and with respect to the optical fiber, the light emission wavelength of the InGsAsP / InP dual hetero laser diode has the advantage of low transmission loss.

따라서 상기와 같은 종래의 발광소자인 레이저 다를 광원으로 하는 광송신장치에 있어 광변조는 레이저 다이오우드 구동회로를 설치하고 레이저 다이오우드에 순방향의 전압을 인가하여 주입전류에 변조전류를 실려서 광변조를 하여왔다. 특히 아나로그(Analog)변조의 경우 드레쉬홀드 전류이상의 전류를 레이저 다이오우드의 바이어스전류 동작점으로 하여 주입전유의 변화로 직접변조를 하였고 펄스변조의 경우에 있어서는 드레쉬홀드 전류이하의 전류에서 동작점을 잡아 펄스신호에 의한 주입전류로 변조를 하여 왔다.Therefore, in the optical transmission device using the laser light source as a laser light source as described above, the optical modulation has been performed by installing a laser diode driving circuit and applying a forward voltage to the laser diode to carry a modulation current to the injection current. . In particular, in case of analog modulation, the current above the threshold current is used as the bias current operating point of the laser diode, and the modulation is directly modulated by the change of injection oil. In the case of the pulse modulation, the operating point is below the threshold current. And modulate the injection current by the pulse signal.

제4도는 종래의 레이저 다이오우드를 사용한 펄스변조의 경우 변조 광출력 관계도로서 종래의 레이저 다이오우드는 다이오우드의 순방향 바이어스에 대한 주입전류를 변화시키는 변조 방식이었다. 따라서 펄스 변조의 경우 동작점을 드레쉬홀드 전류 이하에 설명하고 변조전류를 리에저 다이오우드의 양전극으로 흘리므로서 펄스 변조를 하여왔다 따라서 레이저 다이오우드의 활성층으로 주입되는 캐리어의 수명시간에 의한 캐리어 축적효과로 인해 패턴효과가 발생하여 고밀도 정보신호를 변조할 수 없어 제4도A와 같이 음의 펄스를 흘려 패턴효과를 억제시켜 제4도B와 같은 레이저 다이오우드의 활성층내의 캐리어 밀도를 얻고 이에 의한 광출력을 제4도C와 같이 얻어 펄스변조를 하여 왔다.4 is a modulation light output relation diagram in the case of pulse modulation using a conventional laser diode. The conventional laser diode is a modulation method for changing the injection current with respect to the forward bias of the diode. Therefore, in the case of pulse modulation, the operating point is described below the threshold current and pulse modulation has been performed by flowing the modulation current to the positive electrode of the reactor diode. Therefore, the carrier accumulation effect due to the life time of the carrier injected into the active layer of the laser diode. Due to the pattern effect, the high-density information signal cannot be modulated. Thus, the negative effect is suppressed by flowing a negative pulse as shown in FIG. 4A to obtain a carrier density in the active layer of the laser diode as shown in FIG. The pulse modulation is obtained as shown in FIG.

상기와 같은 종래의 레이저 다이오우드에 의한 광변조의 경우 주입전류를 변화시키는 직접 변조방식에 의해 활성층내로 주입되는 캐리어의 수명시간(life time)에 의해 축적캐리어가 생겨 패턴효과가 발생하게 된다. 이와같은 패턴효과는 드레쉬홀드 전류 이상의 점을 동작점으로 하는 바이어스를 걸때에는 GHx의 고속 변조를 할 수 있으나, 파형 왜곡(Distortion)이 심해진다. 그러나 드레쉬홀드 전류 이하의 점을 동작점으로 하는 바이어스를 걸때에는 패턴효과는 줄지만 변조속도는 감소하게 된다. 그러므로 종래의 레이저 다이오우드를 사용한 상기 패턴효과는 시간당 단위 정보신호 밀도룰 심히 저해시키는 결과를 초래하여 고속변조에 의한 고밀도 정보신호를 얻을 수 없는 결점을 갖게된다.In the case of the optical modulation by the conventional laser diode as described above, the accumulation carrier is generated by the life time of the carrier injected into the active layer by the direct modulation method of changing the injection current, thereby generating a pattern effect. Such a pattern effect can cause high-speed modulation of GH x when biasing a point above the threshold current as an operating point, but the waveform distortion becomes severe. However, when biasing the operating point below the threshold current, the pattern effect is reduced but the modulation speed is decreased. Therefore, the pattern effect using the conventional laser diode results in a severely impaired unit information signal density per hour, and has a drawback that a high density information signal due to high speed modulation cannot be obtained.

또한 종래의 레이저 다이오우드에서는 구동전류를 사용하여 정보신호를 변조하는데 있어 고용량의 변환기나 소자를 사용하지 않으면 안되는 결점도 있었다.In addition, in the conventional laser diode, there is a drawback that a high capacity converter or an element must be used to modulate an information signal using a driving current.

따라서 본 발명의 목적은 레이저 다이오우드 내부에 정보신호 조정용 게이트를 가지는 레이저 트라이오우드를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser triode having an information signal adjusting gate inside the laser diode.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제5도는 본 발명에 따른 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테로 접합 레이저 트라이오우드의 수직단면도로서 도면중 13은 P형 AlZGa1-ZAs층 14는 n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층으로서 활성층이며, 15는 n형 AlZGa1-ZAs층, 16은 n형 GaAs층, 17은 막대 또는 그물상의 게이트층이며, 17a는 게이트층 17에서 인출한 게이크 전극이며, 18은 양의전압을 인가하는 전극, 19는 음의전압을 인가하는 전극이다. 제2도층 막대 또는 그물상의 게이트층 18은 n형 GaAs층 16에 P형 불순물층을 막대 또는 그물상으로 형성시킨 부분으로서 상기 게이트층 18과 n형 GaAs층 16은 pn접합을 형성하게 되며 브레이트 다운(Break down)이 일어나기 전까지의 전압공급에 의하여 디플레숀 형성을 이용할 목적으로 형성시킨다.FIG. 5 is a vertical sectional view of a short wavelength AlGaAs / GaAs double heterojunction laser trioud according to the present invention, in which FIG. 13 is a P-type Al Z Ga 1-Z As layer 14 is an n-type or P-type Al y Ga 1-y As As an active layer, 15 is an n-type Al Z Ga 1-Z As layer, 16 is an n-type GaAs layer, 17 is a rod or mesh-like gate layer, 17a is a gate electrode drawn from the gate layer 17, and 18 is An electrode for applying a positive voltage and 19 is an electrode for applying a negative voltage. The gate layer 18 of the second layer rod or mesh is formed by forming a p-type impurity layer on the n-type GaAs layer 16 in the form of a rod or a mesh, and the gate layer 18 and the n-type GaAs layer 16 form a pn junction, and then brate down. It is formed for the purpose of using deflation formation by supplying voltage until break down occurs.

이하 제5도의 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테로 접합 레이저 트라이오우드의 작동관계를 제6(a)도 및 제6(b)도를 참조하여 상술한다. 제6(a)도는 게이트신호 공급전의 동작원리도로서 20은 레이저 다이오우드로부터 방출되는 레이저 광이며, 다른 숫자는 제4도의 숫자가 도시하는 것과 동일하다. 제6(b)도는 양의 게이트신호 공급후의 동작원리로서 도면중 21은 디플레숀(Dipletion)층이며, 나머지 숫자는 제4도의 표시숫자와 동일하다.Hereinafter, the operation relationship of the short wavelength AlGaAs / GaAs double heterojunction laser trioud of FIG. 5 will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG. 6 (a) is an operation principle diagram before supplying the gate signal, where 20 is laser light emitted from the laser diode, and other numbers are the same as those shown in FIG. FIG. 6 (b) shows an operation principle after supplying a positive gate signal. In FIG. 21, a deflection layer is shown, and the remaining numbers are the same as the display numbers in FIG.

전극 18에 양의 전압을 인가하고 전극 19에 음의전압을 인가하며 순방향 바이어스를 걸고 제6(a)도와 같이 게이트 전극17a에 게이트 신호공급이 없을 때에는 클래드층인 P형 AlZGa1-ZAs층 13의 호울과 N층으로된 클래드층인 n형 AlZGa1-ZAs층 15와 n형 GaAs층 17의 전자가 활성층인 AlyGa1-yAs층 14로 주입되어 재결합하여 자연방출을 하고 유도방출에 의한 증폭작용으로 활성층을 통해 레이저광 20을 방출하는 것으로서 전술한 제1도의 종래의 단파장 AlGaAs/GaAs 헤테로 접합 레이저 다이오우드의 작동과 동일하다.A positive voltage is applied to electrode 18, a negative voltage is applied to electrode 19, and a forward bias is applied. As shown in FIG. 6 (a), when there is no gate signal supply to gate electrode 17a, the clad layer P-type Al Z Ga 1-Z The electrons of the n-type Al Z Ga 1-Z As layer 15 and the n-type GaAs layer 17, which are the holes of the As layer 13 and the cladding layer of the N layer, are injected into the Al y Ga 1-y As layer 14, which is the active layer, and recombine. It is the same as the operation of the conventional short wavelength AlGaAs / GaAs heterojunction laser diode of FIG. 1 described above, which emits and emits laser light 20 through the active layer by amplification by induced emission.

한편 전극 18에 양의 전압이 인가하고 전극 19에는 음의전압을 인가하여 제6(b)도와 같이 레이저 다이오우드에 순방향으로 바이어스를 걸고 드레쉬훌드 전류 이상의 주입전류가 흐르도록 하면 활성층인 AlyGa1-yAs층 14로부터 레이저광을 방출하게 된다. 이때 게이트전극 17a를 통해 양의 게이트 신호를 공급하게 되면 P형의 막대 또는 그물상의 게이트층 17주위에는 제6(b)도와 같이 디플레숀층 21이 형성되어 AlGaAs/GaAs 헤테로 접합 레이저 트라이오우드의 n형 AlZGa1-ZAs층 15와 n형 GaAs층 17로 구성되는 N층에서 활성층인 n형 또는 P형 AlyGa1-yAs층 14로 주입되는 전자를 제어하게 되며 게이트전극 17a를 통해 입력되는 양의 높은 전압의 공급신호에 대하여는 디플레숀층 21이 더욱 확강되므로서 주입전자의 흐름을 차단하여 전극 19를 통해 흘러나가는 전류를 완전히 차단함으로써 상기 레이저 트라이오우드로 레이징(Lasing)을 멈추게 된다. 이때의 게이트 공급전압의 최대허용치는 N형층과 게이트층과의 항복전압 이전까지이며 설계시 게이트와 게이트사이 거리와 게이트층의 크기등으로 조정이 가능하다.Meanwhile, a positive voltage to the electrode 18 is applied to electrode 19 has a when the active layer is a negative voltage and to make a bias in the forward direction to the laser diode as help claim 6 (b) to flow in the drain sh huldeu current over injection current Al y Ga The laser light is emitted from the 1-y As layer 14. At this time, if a positive gate signal is supplied through the gate electrode 17a, a deflection layer 21 is formed around the gate layer 17 of the P-shaped rod or mesh as shown in FIG. 6 (b). In the N layer composed of the type Al Z Ga 1-Z As layer 15 and the n type GaAs layer 17, the electrons injected into the n-type or P-type Al y Ga 1-y As layer 14 which are active layers are controlled. The deflection layer 21 is further strengthened with respect to the positively input high-voltage supply signal, thereby blocking the flow of injected electrons to completely block the current flowing through the electrode 19 to stop lasing with the laser trioud. do. At this time, the maximum allowable value of the gate supply voltage is before the breakdown voltage between the N-type layer and the gate layer, and the design can be adjusted by the distance between the gate and the gate and the size of the gate layer.

제7도는 본 발명에 따른 장파장 InGsAsP/InP 이중 헤테로 접합 레이저 트라이오우드의 수직 단면도로서 도면중 22는 P형 InP층 23은 활성층으로서 InGsAsP층 24,25는 n형 InP층 26은 제4도의 게이트층 17과 동일한 막대 또는 그물상의 게이트층 26a는 게이트층 26에서 인출한 게이트 전극이며, 27은 음의전압을 인가하는 전극이며, 28은 양의 전압을 인가하는 전극이다.7 is a vertical cross-sectional view of a long wavelength InGsAsP / InP double heterojunction laser triwood according to the present invention, in which 22 is a P-type InP layer 23 is an active layer, and an InGsAsP layer 24, 25 is an n-type InP layer 26 is a gate of FIG. The gate layer 26a on the same bar or mesh as the layer 17 is a gate electrode drawn from the gate layer 26, 27 is an electrode for applying a negative voltage, and 28 is an electrode for applying a positive voltage.

제7도의 장파장 InGsAsP/InP 이중 헤테로 접합 레이저 트라이오우드의 작동관계는 전술한 제4도의 단파장 AlGaAs/GaAs 이중 헤테러 접합 레이저 트라이오우드의 작동과 동일하다.The operation relationship of the long wavelength InGsAsP / InP double heterojunction laser trioud of FIG. 7 is the same as the operation of the short wavelength AlGaAs / GaAs double heterojunction laser trioud of FIG.

제8(a)도는 펄스변조의 경우 종래의 레이저 다이오우드의 변조 주입전류파형과 광출력의 관계도이며,제8(b)도는 펄스변조의 경우 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 게이트 전압과 변조 광출력의 관계도이다.8 (a) is a relationship between the modulation injection current waveform and the optical output of the conventional laser diode in the case of pulse modulation, Figure 8 (b) is a gate voltage and modulation of the laser trioud according to the present invention in the case of pulse modulation This is a relation diagram of light output.

상술한 바와같이 펄스변조의 경우 종래의 레이저 다이오우드는 동작점을 드레쉬홀드 전류점 이하에 놓고 변조하므로 제4도의 경우와 같이 정극성의 변조 광출력을 얻으므로 제8(a)도와 같은 정극성 광출력을 얻게된다. 그러나 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 경우에 있어서는 제8(b)도와 같은 게이트 전압에 대한 광출력은 부극성을 따르게 된다. 이는 상술한 바와같이 종작점을 레이징 상태에 잡고 게이트전극에 양의 전압이 인가되면 전극에서 활설층으로 주입되는 전자의 흐름이 억제되는 현상에 기인하는 것이다.As described above, in the case of pulse modulation, the conventional laser diode modulates the operating point below the threshold current point, thereby obtaining positive modulated light output as in the case of FIG. You get the output. However, in the case of the laser triwood according to the present invention, the light output with respect to the gate voltage as shown in FIG. 8 (b) is negative. This is due to the phenomenon that the flow of electrons injected from the electrode into the active layer is suppressed when the end point is set to the lasing state and a positive voltage is applied to the gate electrode as described above.

제9도는 아나로그 변조의 경우 광출력 관계도로서 제9(a)도는 종래의 레이저 다이오우드의 경우 변조 주입전류와 이에 대응하는 광출력의 관계도이며, 제9(b)도는 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 경우에 있어서의 변조 게이트 전압과 그에 대응하는 광출력의 관계도로서 양자 모두 동작점을 레이징 상태에 설정함은 동일하다. 그러나 그 광출력은 종래의 레이저 다이오우드의 경우에는 정극성임에 대해 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의경우에 있어서는 부극성임은 상술한 바와 같다. 따라서 종래의 레이저 다이오우드에 있어서는 동작점을 드레쉬홀드 전류 이하의 위치에 설정하고 펄스변조를 하는 것에 대하여 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 경우에 있어서는 동작점을 드레쉬홀드 전류 이상의 위치에서 레이징을 상태로 일정하게 하여 게이트 전압의 변화로 펄스변조를 하기 때문에 변조속도가 고속이 되게 된다.9 is an optical output relation diagram in the case of analog modulation, and FIG. 9 (a) is a relation diagram of a modulation injection current and a corresponding light output in a conventional laser diode. FIG. 9 (b) is a laser diagram according to the present invention. The relationship between the modulation gate voltage and the corresponding light output in the case of the trioud is the same for setting the operating point to the lasing state in both cases. However, as described above, the light output is positive in the case of the conventional laser diode and negative in the case of the laser trioud according to the present invention. Therefore, in the conventional laser diode, the operating point is set at a position below the threshold current and pulse modulation is performed. In the case of the laser trioud according to the present invention, the operating point is raised at a position above the threshold current. In this state, the modulation speed becomes high because pulse modulation is performed by changing the gate voltage.

또한 종래의 레이저 다이오우드의 경우 주입젼류를 변화시키는 전류 변조 방식이므로 축적 캐리어에 의한 패턴효과를 감소시키기 위해서는 양의 펄스에 대해 음의 펄스를 부가시키는 방식을 선택하지 않으면 안되는 결점이 있었음에 대해 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 경우에 있어서는 게이트전압을 양의 전압으로 인가하여 펄스변조를 시킴으로서 패턴효과는 없게 되어 상술한 고속변조와 함께 고밀도 정보처리가 가능하게 되는 이점도 갖게된다.In addition, in the case of the conventional laser diode, since the current modulation method changes the injection current, in order to reduce the pattern effect caused by the accumulation carrier, a method of adding a negative pulse to the positive pulse has to be selected. In the case of the laser triode according to the present invention, the pulse voltage is modulated by applying the gate voltage as a positive voltage, so that there is no pattern effect, and the high-speed modulation and the high-density information processing are possible.

한편 종래의 레이저 다이오우드의 경우에는 주입전류를 변조전류로 사용하는 관계상 레이저 다이오우드 구동회로를 설치하여 구동회로가 고용량의 변환기를 사용하여야함에 대해 본 발명에 따른 레이저 트라이오우드의 경우 게이트 전압의 수볼트 전압만이 요구되므로 저용량의 신호로서 직접 레이저 트라이오우드를 변조 구동시키게 함으로써 시스템의 제조원가를 절감케하며, 광통신 집적회로의 I C 화를 가능케하는 이점을 갖게된다.On the other hand, in the case of the conventional laser diode, since the laser diode driving circuit should be installed because the injection current is used as the modulation current, the driving circuit should use a high capacity converter. Since only a volt voltage is required, it is possible to directly modulate and drive the laser trioud as a low-capacitance signal, which reduces the manufacturing cost of the system and has the advantage of enabling the IC of an optical communication integrated circuit.

Claims (1)

2,3,5,6족 원소를 사용한 콤파운드 반도체 광통신용 발광소자 다이오우드에 있어서 상기 발광소자 다이오우드 내부에 그물망상 혹은 박대상의 정보신호 조정용 게이트층(17,26)을 설치하여 게이트전극(17a,26a)의 전압변화로 광변조를 시킴을 특징으로하는 레이저트라이오우드.In compound semiconductor optical communication light emitting diode diode using Group 2, 3, 5, 6 element, the gate electrodes 17a and 26a are provided inside the light emitting diode diode by adjusting the gate layers 17 and 26 for adjusting the information signal of a mesh or thin object. Laser triode characterized by light modulation by voltage change of
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