NL1005570C2 - VCSEL-halfgeleiderinrichting. - Google Patents
VCSEL-halfgeleiderinrichting. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1005570C2 NL1005570C2 NL1005570A NL1005570A NL1005570C2 NL 1005570 C2 NL1005570 C2 NL 1005570C2 NL 1005570 A NL1005570 A NL 1005570A NL 1005570 A NL1005570 A NL 1005570A NL 1005570 C2 NL1005570 C2 NL 1005570C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- layers
- substrate
- layer
- active layer
- contact
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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]
- H01S5/18341—Intra-cavity contacts
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
- H01S5/04257—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration having positive and negative electrodes on the same side of the substrate
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
- H01S5/06236—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the polarisation, e.g. TM/TE polarisation switching
-
- 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]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
-
- 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]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18322—Position of the structure
- H01S5/1833—Position of the structure with more than one structure
-
- 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]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18338—Non-circular shape of the structure
-
- 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]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
- H01S5/1835—Non-circular mesa
-
- 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]
- H01S5/18355—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a defined polarisation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
Korte aanduiding: VCSEL-halfgeleiderinrichting.
De uitvinding heeft betrekking op een VCSEL-halfgeleiderinrichting, omvattende een halfgeleidersubstraat, een aantal 5 op het substraat aangebrachte lagen, waaronder een eerste gestapelde spiegel laag, een eerste contactlaag, een actieve laag, een tweede contactlaag en een tweede gestapelde spiegellaag, die zo in de genoemde volgorde op het substraat zijn aangebracht, dat gedeelten van de van het substraat afgekeerde oppervlakken van de contactlagen vrij-10 blijven, waarbij de op de eerste contactlaag aangebrachte lagen ten minste twee tweetallen in hoofdzaak evenwijdige kanten hebben, respectievelijk cirkelcilindrisch zijn, en op de vrijblijvende gedeelten van de contactlagen aangebrachte contacten.
Een dergelijke inrichting kan bekend worden geacht 15 uit het Amerikaanse octrooi schrift 5 245 622. (Zie met name figuur 2 daarvan.)
Deze bekende inrichting maakt gebruik van gelaagde contactlagen en een stroomblokkeringsgebied in de actieve laag, waarbij het stroomblokkeringsgebied en de op de gelaagde contactlagen 20 aangebrachte contacten ringvormig zijn. Door deze maatregelen wordt lage serieweerstand zonder toename van de optische absorptie bereikt, alsmede onderdrukking van hogere modusstraling, om TEM00-modusstraling en hoge vermogensrendementen te verkrijgen.
Halfgeleiderlasers worden wijdverbreid gebruikt 25 in toepassingen zoals optische vezel- of vrije ruimte-communicatie-systemen, optische gegevensopslagsystemen en druk- of aftastsystemen. De VCSEL-halfgeleiderinrichting (waarbij VCSEL staat voor "Vertical Cavity Surface Emitting Laser", dat wil zeggen een vanaf een oppervlak evenwijdig aan het onderliggende substraat uitzendende laser met 30 verticale trilholte) is een betrekkelijk nieuw type halfgeleiderlaser dat straling uitzendt in een richting die althans in hoofdzaak loodrecht staat op het vlak van de PIN-overgang of het substraat in plaats van evenwijdig aan het vlak van de PIN-overgang zoals bij conventionele vanaf een kant uitzendende halfgeleiderlasers. De cirkelvormige 35 uitgangsbundel met lage divergentie van VCSELs verbetert het koppe-1ingsrendement met enkel-modusvezels en uitzending althans in hoofd- 1005570 2 zaak loodrecht op het substraat maakt de fabricage van twee-dimensio-nale VCSEL-matrices mogelijk.
Een typische halfgeleiderlaser bestaat uit een tussen twee evenwijdige spiegels opgenomen trilholte die is voorzien 5 van een actief gebied. In een VCSEL is de dikte van het actieve gebied typisch slechts één micrometer of een fractie daarvan. Aangezien dit resulteert in een enkelgangs optische versterking van ongeveer 1% of minder, moet het reflectievermogen van de spiegels groter dan 99% zijn om laserwerking te bereiken. Een dergelijk hoog reflectievermogen kan 10 worden bereikt door DBR-spiegels (waarbij DBR staat voor "Distributed Bragg Reflector", dat wil zeggen een verdeelde Bragg-reflector) toe te passen. Een DBR-spiegel is een stapel van lagen met afwisselende hoge en lage brekingsindex. Het aantal benodigde lagen hangt af van het verschil in brekingsindex van de lagen en het gewenste reflectie-15 vermogen.
Voor een dergelijke dunne trilholte is de golf-lengte-afstand tussen de verschillende longitudinale modi groter dan het versterkingsspectrum van het actieve gebied, hetgeen resulteert in bedrijf met een enkele longitudinale modus. Bedrijf met een enkele 20 transversale modus wordt slechts alleen bij zwakke stroom bereikt. Bij sterke stroom zenden VCSELs volgens de stand van de techniek straling in hogere transversale modi uit. Longitudinale (axiale) modi worden gevormd door axiaal langs de trilholte van de VCSEL lopende vlakke golven. Indien de VCSEL slechts de fundamentele transversale modus 25 TEM00 bevat, heeft het laserbundelintensiteitsprofiel een Gaussiaans verdeelde doorsnede, die het intenst in het midden is en minder intens aan de omtrek van de inrichting. Bijdragen van hogere transversale modi (bijvoorbeeld TEM01, TEM10, TEMn enz.) leiden tot op het bovenoppervlak van de inrichting zichtbare heldere en donkere stippen en 30 een stralingsveld dat uit verscheidene bundels bestaat. Straling met hoge transversale modi is moeilijker in optische vezels te koppelen en voor vrije ruimtebundelvorming te focusseren. Bovendien leiden bijdragen van hoge transversale modi tot modusspreiding in optische vezels, aangezien de hogere orde transversale modi met een enigszins 35 afwijkende snelheid lopen, hetgeen resulteert in verbreding van een optische puls, terwijl deze in een optische vezel loopt.
1005570 I
3
Wanneer een elektrische stroom wordt toegevoerd, wordt in het actieve gebied optische straling opgewekt, die tussen de spiegels heen en weer wordt gekaatst. Eén van de stapels van spiegels heeft een lager reflectievermogen om een gedeelte van het in de tri 1-5 holte opgebouwde coherente licht uit te koppelen. De stroom kan door de spiegels heen (verticale injectie) in het actieve gebied worden geïnjecteerd, of lateraal met behulp van contactlagen binnen de trilholte (radiale injectie). De elektrodenconfiguratie volgens de stand van de techniek is voor beide injectiemechanismen symmetrisch (bijv.
10 donut- of ringvormig). Het stroominjectieprofiel heeft echter de tendens voor deze symmetrische elektrodeconfiguraties niet-uniform te zijn, en wanneer de injectiestroom toeneemt, zal de stroom aan de randen van de door de stroomblokkeringslagen gevormde stroomapertuur verdichten. Omdat de gewenste optische modus TEM00 een lagere amplitude 15 bij de randen van de door de stroomblokkeringslagen gevormde stroomapertuur heeft, wordt het omzettingsrendement wezenlijk verlaagd. Bovendien resulteert de geringe overlapping tussen het optische TEM00-en elektrische dichtheidsprofiel bij sterke injectiestromen in laser-bedrijf met hogere orde transversale modi.
20 Een ander probleem met VCSEL-ontwerpen volgens de stand van de techniek wordt gevormd door de ongestuurde polarisatie-richtingen van de uitgezonden straling. Bij vele toepassingen (b.v. magneto-optische platen) zijn lasers met gestuurde polarisatierichtin-gen zeer noodzakelijk.
25 De uitvinding beoogt bedrijf met enkele transver sale TEM00-modus en optische straling met een polarisatierichting die in hoofdzaak evenwijdig is met de stroominjectierichting te bereiken.
De uitvinding voorziet daartoe in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat ten 30 minste één tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag, respectievelijk uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen zijden van een denkbeeldige, het naar het substraat gerichte oppervlak van de tweede gestapelde spiegellaag op het 35 van het substraat afgekeerde oppervlak van de tweede contactlaag omschrijvende veelhoek op de eerste en tweede contactlagen is aange 1005570 4 bracht.
De uitvinding heeft ook betrekking op een VCSEL-halfgeleiderinrichting, omvattende een halfgeleidersubstraat, een aantal op het substraat aangebrachte lagen, waaronder een eerste 5 gestapelde spiegellaag, een actieve laag en een tweede gestapelde spiegellaag, die zo in de genoemde volgorde op het substraat zijn aangebracht, dat een gedeelte van het oppervlak van het substraat waarop het aantal lagen is aangebracht vrijblijft, waarbij de op het substraat aangebrachte lagen ten minste twee tweetallen in hoofdzaak 10 evenwijdige kanten hebben, respectievelijk cirkelcilindrisch zijn, en contacten, waarvan er een op het substraat is aangebracht.
Ook een dergelijke inrichting kan bekend worden geacht uit het Amerikaanse octrooi schrift 5 245 622.
Ter verwezenlijking van dezelfde doelen van de 15 uitvinding als bovenstaand, heeft de inrichting van de hierboven genoemde soort het kenmerk, dat ten minste één tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag, respectievelijk uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen zijden 20 van een denkbeeldige, het naar het substraat gerichte oppervlak van de eerste gestapelde spiegellaag op het substraat omschrijvende veelhoek op het vrijblijvende gedeelte van het substraat en het van het substraat afgekeerde oppervlak van de tweede gestapelde spiegellaag is aangebracht.
25 Door de voorgestelde nieuwe contactenstructuur worden de hierboven genoemde doelen bereikt, en is het bovendien mogelijk de richting van de polarisatie van het licht te sturen door meer dan één tweetal contacten toe te passen.
De uitvinding zal nu aan de hand van de begeleiden-30 de tekening nader worden toegelicht, in welke tekening: figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van de laser volgens de uitvinding met radiale stroominjectie laat zien; figuur 2 een variant van de laser van figuur 1 weergeeft, waarmee de lichtpolarisatie in twee orthogonale richtingen 35 kan worden gestuurd, en 1005570 5 figuur 3 een tweede uitvoeringsvorm van een laser volgens de uitvinding met verticale stroominjectie toont.
In een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de VCSEL een tussen bovenste en benedenste DBR-spiegels ofte wel 5 respectievelijk tweede en eerste gestapelde spiegellagen 1, 2 aangebrachte, niet nader aangeduide trilholte. De DBR-spiegels 1, 2 omvatten optisch transparante lagen, zoals epitaxiaal gegroeide aluminium-galliumarsenide- of indiumfosfidelagen, maar ook kunnen diëlektrische lagen in combinatie met metaallagen zoals Si02/Ti02, MgF2/ZnSe, 10 Si02/Si3N4 of Al203/AlxGalxAs worden gebruikt. De trilholte omvat bovenste en benedenste ofte wel tweede en eerste afstandslagen 3 en 4, waartussenin een optische straling opwekkende actieve laag 5 is opgenomen. De actieve laag 5 is gemaakt van optisch actief materiaal, zoals galliumarsenide, indiumgalliumarsenide, indiumgalliumarsenide-15 fosfide, indiumgalliumnitride, aluminiumgalliumarsenide, aluminium- galliumindiumfosfide, zinkselenide of dergelijke. Bovenste en benedenste ofte wel tweede en eerste contactlagen 6, 7 zijn binnen de optische holte tussen respectievelijk enerzijds de bovenste en benedenste gestapelde spiegellagen 1, 2 en de bovenste en benedenste 20 afstandslagen 3, 4 opgenomen voor het in de actieve laag geleiden van elektrische stroom. Voor het insnoeren van laterale stroom zijn tussen respectievelijk de bovenste en benedenste afstandslagen 3, 4 en de bovenste en benedenste contactlagen 6, 7 aluminium bevattende bovenste en benedenste, ofte wel tweede en eerste laterale stroominsnoerings-25 lagen 8, 9 (b.v. van aluminiumarsenide, aluminiumgalliumarsenide, aluminiumindiumfosfide, aluminiumgalliumindiumfosfide) geplaatst. Met behulp van een oxidatietechniek die selectief voor aluminium bevattende lagen is, zijn de laterale stroominsnoeringslagen 8, 9 zijdelings vanaf de kanten van de trilholte in transparante oxidelagen omgezet.
30 Het overblijvende niet-geoxideerde deel van de aluminium bevattende lagen 8, 9 vormen een stroomapertuur die leidt tot efficiënte ladings-dragerinjectie. In plaats van een ringvormige elektrodenconfiguratie met een eerste elektrode aangebracht rondom de basis van de tweede gestapelde spiegellaag 1 zoals volgens de stand van de techniek, wordt 35 een strookcontact 13 aan een zijde van de tweede gestapelde spiegellaag 1 gebruikt. Ook de ringvormige tweede elektrode volgens de stand 1005570 6 van de techniek is door een strookcontact 14 aan de andere zijde van de tweede gestapelde spiegellaag 1 vervangen.
Algemener gezegd, stelt de onderhavige uitvinding een VCSEL-halfgeleiderinrichting voor, die een halfgeleidersubstraat 5 10 omvat, waarop een aantal lagen (1-9) is aangebracht, inclusief een eerste gestapelde spiegel laag 2, een eerste contactlaag 7, een actieve laag 5, een tweede contactlaag 6 en een tweede gestapelde spiegellaag 1, die zo in de genoemde volgorde op het substraat 10 zijn aangebracht, dat gedeelten van de van het substraat afgekeerde oppervlakken 10 71, 61 van respectievelijk de contactlagen 7 en 6 vrijblijven, waarbij de op de eerste contactlaag 7 aangebrachte lagen 4, 5, 3, 6 en 1 ten minste twee tweetallen in hoofdzaak evenwijdige kanten AA, A’A’, respectievelijk BB en B’B’ hebben, respectievelijk cirkelcilindrisch zijn, en op de vrijblijvende gedeelten van de contactlagen 6, 7 aange-15 brachte contacten 13 en 14. In overeenstemming met maatregelen volgens de onderhavige uitvinding is dan ten minste één tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten 13, 14 respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten A, A van de actieve laag 5, respectievelijk uitgericht met twee tegenover elkaar 20 gelegen zijden van een denkbeeldige, het naar het substraat gerichte oppervlak van de tweede gestapelde spiegellaag op het van het substraat afgekeerde oppervlak van de tweede contactlaag omschrijvende veelhoek op de eerste en tweede contactlagen 6, 7 aangebracht. In bovenaanzicht zijn de op de eerste contactlaag 7 aangebrachte lagen 9, 25 4, 5, 3, 8, 6, 1 radiaal symmetrisch, dat wil zeggen cirkelvormig of veelhoekig met inbegrip van hexagonaal, rechthoekig en vierkant.
Op deze wijze zal de stroominjectie vanaf de ene elektrode 13 naar de andere 14 zijn gericht, en vice versa. De stroomweg door de omtrek van de actieve laag 5, die resulteert in de onge-30 wenste stroomverdichting aan de kanten van het actieve gebied voor de VCSELs volgens de stand van de techniek heeft nu niet langer de voorkeur voor welke andere stroomweg dan ook door de actieve laag 5. Omdat de waarschijnlijkheid van alle stroomwegen door de actieve laag 5 nu dezelfde is, zal de homogeniteit van de stroominjectie wezenlijk 35 toenemen. Als een resultaat wordt laserwerking met hogere orde transversale modussen onderdrukt. Bovendien zal als een resultaat van de 1005570 7 gerichte stroominjectie de laser optimale straling met een polarisa-tierichting die in hoofdzaak evenwijdig is aan de stroominjectie-richting uitzenden.
Figuur 2 laat een uitvoeringsvorm van de inrichting 5 volgens de uitvinding zien, die overeenstemt met die, welke in figuur 1 is weergegeven, maar die in plaats van een tweetal strookcontacten 13, 14 twee orthogonale tweetallen strookcontacten 13, 14 en 15, 16 omvat. In figuren 1 en 2 zijn dezelfde verwijzingsgetallen voor dezelfde of overeenkomstige onderdelen gebruikt.
10 Zoals in figuur 2 is getoond, is net zoals in figuur 1 een tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten 13, 14 respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten A, A van de actieve laag 5 op de eerste en tweede contactlagen 6 en 7 aangebracht, en is verder een tweetal in 15 hoofdzaak rechthoekige contacten 15, 16 respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten A’A’ van de actieve laag 5 op de eerste en tweede contactlagen 6, 7 aangebracht.
Met de VCSEL van figuur 2 kan de richting van de 20 polarisatie van het licht worden gestuurd in twee orthogonale richtingen. Bij een hexagonale structuur zou de richting van het licht in drie richtingen kunnen worden gestuurd. Modulatie van de polarisatie-richting van het laserlicht kan worden gebruikt in bijvoorbeeld telecommun i cat i enetwerken.
25 Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is in figuur 3 getoond. Ook hier zijn voor dezelfde of gelijksoortige onderdelen als in figuur 1 dezelfde verwijzingsgetallen gebruikt.
De in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm van de 30 VCSEL volgens de onderhavige uitvinding omvat een tussen bovenste en benedenste gestapelde spiegellagen 1, 2 aangebrachte, bovenste en benedenste afstandslagen 3, 4, bovenste en benedenste stroominsnoe-ringslagen 8, 9 en actieve laag 5 bevattende trilholte, waarbij de actieve laag 5 optische straling opwekt. In plaats van door laterale 35 stroominjectie met behulp van twee contactlagen in de trilholte, wordt in deze uitvoeringsvorm de stroom door middel van de gestapelde 10Ü5570 i 8 spiegellagen 1, 2, meer in het bijzonder DBR-spiegels, in de actieve laag 5 geïnjecteerd. Net zoals bij de uitvoeringsvorm van figuur 1, en ook de variant daarvan in figuur 2, zijn in plaats van ringvormige elektroden of contacten volgens de stand van de techniek, wederom 5 strookvormige contacten 13 en 14 toegepast, maar zijn deze nu niet op respectievelijk de bovenste en benedenste contactlagen 6, 7 (in figuren 1 en 2) geplaatst, maar in dit geval respectievelijk op de bovenste of tweede gestapelde spiegel laag 1 en het bovenoppervlak van het substraat 10. Wanneer de structuur tussen de twee gestapelde 10 spiegellagen 1 en 2, namelijk de lagen 3-5 en 8-9, en deze gestapelde spiegellagen 1, 2 een mesa wordt genoemd, dan kan eenvoudigweg worden gezegd dat het tweetal strookvormige contacten 13, 14 aan tegengestelde zijden van de mesa is geplaatst. Ook in dit geval zal stroom-verdichting worden verminderd en laserwerking met hogere orde trans-15 versale modi worden onderdrukt. Ook bij deze uitvoeringsvorm kunnen verscheidene tweetallen elektroden worden toegepast, analoog aan de in figuur 2 getoonde variant van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1, zodat ook in deze uitvoeringsvorm de stroom in twee of meer richtingen kan worden gestuurd.
1005570
Claims (10)
1. VCSEL-halfgeleiderinrichting, omvattende een half-geleidersubstraat, een aantal op het substraat aangebrachte lagen, 5 waaronder een eerste gestapelde spiegellaag, een eerste contact!aag, een actieve laag, een tweede contactlaag en een tweede gestapelde spiegellaag, die zo in de genoemde volgorde op het substraat zijn aangebracht, dat gedeelten van de van het substraat afgekeerde oppervlakken van de contactlagen vrijblijven, waarbij de op de eerste 10 contactlaag aangebrachte lagen ten minste twee tweetallen in hoofdzaak evenwijdige kanten hebben, respectievelijk cirkelcilindrisch zijn, en op de vrijblijvende gedeelten van de contactlagen aangebrachte contacten, met het kenmerk, dat ten minste één tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitge-15 richt met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag, respectievelijk uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen zijden van een denkbeeldige, het naar het substraat gerichte oppervlak van de tweede gestapelde spiegellaag op het van het substraat afgekeerde oppervlak van de tweede contactlaag omschrijvende veelhoek op de 20 eerste en tweede contactlagen is aangebracht.
2. VCSEL-halfgeleiderinrichting, omvattende een halfgeleidersubstraat, een aantal op het substraat aangebrachte lagen, waaronder een eerste gestapelde spiegellaag, een actieve laag en een tweede gestapelde spiegellaag, die zo in de genoemde volgorde op het 25 substraat zijn aangebracht, dat een gedeelte van het oppervlak van het substraat waarop het aantal lagen is aangebracht vrijblijft, waarbij de op het substraat aangebrachte lagen ten minste twee tweetallen in hoofdzaak evenwijdige kanten hebben, respectievelijk cirkelcilindrisch zijn, en contacten, waarvan er een op het substraat is aangebracht, 30 met het kenmerk, dat ten minste één tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag, respectievelijk uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen zijden van een denkbeeldige, het naar het substraat gerichte oppervlak van de eerste 35 gestapelde spiegellaag op het substraat omschrijvende veelhoek op het vrijblijvende gedeelte van het substraat en het van het substraat 1005570 « afgekeerde oppervlak van de tweede gestapelde spiegel laag is aangebracht.
3. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, waarbij de op de eerste contactlaag aangebrachte lagen rechthoekig of 5 vierkant zijn, met het kenmerk, dat een eerste tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag op de eerste en tweede contactlagen is aangebracht en een tweede tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven 10 alsmede uitgericht met twee loodrecht op de genoemde tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag staande tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag op de eerste en tweede contactlagen is aangebracht.
4. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens conclusie 2, 15 waarbij de op het substraat aangebrachte lagen rechthoekig of vierkant zijn, met het kenmerk, dat een eerste tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag op het vrijblijvende gedeelte van het substraat en het van het substraat 20 afgekeerde oppervlak van de tweede gestapelde spiegel laag is aangebracht, en een tweede tweetal in hoofdzaak rechthoekige contacten respectievelijk naast en boven alsmede uitgericht met twee loodrecht op de genoemde twee tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag staande tegenover elkaar gelegen kanten van de actieve laag op 25 het vrijblijvende gedeelte van het substraat en van het substraat afgekeerde oppervlak van de tweede spiegel laag is aangebracht.
5. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de actieve laag is opgenomen tussen eerste en tweede afstandslagen.
6. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat tussen respectievelijk de eerste en tweede afstandslagen en de eerste en tweede contactlagen eerste en tweede laterale stroominsnoeringslagen zijn aangebracht.
7. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6, 35 met het kenmerk, dat de laterale stroominsnoeringslagen aluminium- selectief geoxideerde lagen zijn van een materiaal dat is gekozen uit 1005570 aluminiumarsenide, aluminiumgalliumarsenide, aluminiumindiumfosfide, aluminiumgalliumindiumfosfide en dergelijke.
8. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het optisch actieve 5 materiaal van de actieve laag is gekozen uit galliumarsenide, indium-galliumarsenide, indiumgalliumarsenidefosfide, indiumgalliumnitride, aluminiumgalliumarsenide, aluminiumgalliumindiumfosfide, zinkselenide of dergelijke.
9. VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens een van de 10 voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gestapelde spiegel - lagen optisch transparante lagen, zoals epitaxiaal gegroeide aluminiumgall iumarsenide of indiumfosfidelagen of diëlektrische lagen in combinatie met metaal lagen omvatten.
10. Optische modulator, met het kenmerk, dat deze een 15 VCSEL-halfgeleiderinrichting volgens een van de voorafgaande conclusies met ten minste twee tweetallen contacten omvat, alsmede schakel-middelen voor het tussen tweetallen contacten schakelen van stroomtoevoer. 20 10U5570
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1005570A NL1005570C2 (nl) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | VCSEL-halfgeleiderinrichting. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1005570A NL1005570C2 (nl) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | VCSEL-halfgeleiderinrichting. |
NL1005570 | 1997-03-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1005570C2 true NL1005570C2 (nl) | 1998-09-22 |
Family
ID=19764625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1005570A NL1005570C2 (nl) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | VCSEL-halfgeleiderinrichting. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1005570C2 (nl) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1073171A2 (en) * | 1999-07-21 | 2001-01-31 | Lucent Technologies Inc. | Lateral injection vertical cavity surface-emitting laser |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS614291A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 面発光レ−ザ |
JPH0265284A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Fujitsu Ltd | 半導体面発光装置と光処理方法 |
US5146465A (en) * | 1991-02-01 | 1992-09-08 | Apa Optics, Inc. | Aluminum gallium nitride laser |
US5245622A (en) * | 1992-05-07 | 1993-09-14 | Bandgap Technology Corporation | Vertical-cavity surface-emitting lasers with intra-cavity structures |
US5469458A (en) * | 1992-11-27 | 1995-11-21 | Nec Corporation | Surface-emitting semiconductor device |
-
1997
- 1997-03-19 NL NL1005570A patent/NL1005570C2/nl not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS614291A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 面発光レ−ザ |
JPH0265284A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Fujitsu Ltd | 半導体面発光装置と光処理方法 |
US5146465A (en) * | 1991-02-01 | 1992-09-08 | Apa Optics, Inc. | Aluminum gallium nitride laser |
US5245622A (en) * | 1992-05-07 | 1993-09-14 | Bandgap Technology Corporation | Vertical-cavity surface-emitting lasers with intra-cavity structures |
US5469458A (en) * | 1992-11-27 | 1995-11-21 | Nec Corporation | Surface-emitting semiconductor device |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 141 (E - 406) 24 May 1986 (1986-05-24) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 239 (E - 0930) 21 May 1990 (1990-05-21) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1073171A2 (en) * | 1999-07-21 | 2001-01-31 | Lucent Technologies Inc. | Lateral injection vertical cavity surface-emitting laser |
EP1073171A3 (en) * | 1999-07-21 | 2002-06-19 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corporation | Lateral injection vertical cavity surface-emitting laser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7388894B2 (en) | Hybrid MOPA having narrowband oscillator and amplifier with integrated optical coupling | |
JP2770996B2 (ja) | 多重チャンネル空胴レーザー | |
EP0587154B1 (en) | Narrow bandwidth laser array system | |
US5555255A (en) | Surface-emitting laser diode | |
US4111521A (en) | Semiconductor light reflector/light transmitter | |
KR100866059B1 (ko) | 대구경 표면 발광형 반도체 레이저 소자를 이용한 광정보처리 장치 | |
EP1365490B1 (en) | Organic vertical cavity phase-locked laser array device | |
KR950024381A (ko) | 원형 그레이팅 표면 방출형 레이저 다이오드 및 그어레이 | |
EP1465304A1 (en) | Organic fiber laser system and method | |
EP1411607A2 (en) | Organic laser cavity arrays | |
JPH0964334A (ja) | 発光素子と外部変調器の集積素子 | |
US5724375A (en) | Vertical cavity surface emitting laser with enhanced second harmonic generation and method of making same | |
JP2001223429A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
CN112928600A (zh) | 一种半导体激光发射器 | |
KR100860696B1 (ko) | 수직 공진형 표면 방출 레이저 | |
US4976539A (en) | Diode laser array | |
US20040264528A1 (en) | External cavity organic laser | |
US6901086B2 (en) | Stack-type diode laser device | |
US6680965B2 (en) | Semiconductor laser diode and optical communication system | |
CA2266714A1 (en) | Improvements in and relating to lasers | |
US5159604A (en) | Antiguided semiconductor laser array with edge reflectors | |
NL1005570C2 (nl) | VCSEL-halfgeleiderinrichting. | |
WO2018196689A1 (zh) | 多波长混合集成光发射阵列 | |
US20220368113A1 (en) | High speed narrow spectrum miniarray of vcsels and data transmission device based thereupon | |
Chen et al. | Collimating diode laser beams from a large-area VCSEL-array using microlens array |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20021001 |