WO2024023879A1 - 発光素子 - Google Patents

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comb
light emitting
emitting device
electrode
solid material
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竜一 太田
学俊 徐
智宏 稲葉
治樹 眞田
創 岡本
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日本電信電話株式会社
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    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element using a rare earth element as a light emitting center.
  • the luminescent center of rare earth elements has little non-luminous relaxation and is capable of emitting light in the communication wavelength band, so it is applied to various optical communication devices such as high-efficiency lasers and amplifiers.
  • various optical communication devices such as high-efficiency lasers and amplifiers.
  • a technology for producing optical waveguides and resonators containing rare earth elements on a silicon substrate has been established, and research and development is also progressing as a light source for on-chip optical integrated circuits (Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 since it is difficult to control the luminescent centers of rare earth elements using an external electric field, it is necessary to introduce a separate modulator to perform optical control such as intensity modulation.
  • Non-Patent Document 2 reports a method of controlling the emission wavelength using vibrational strain by processing a solid crystal containing a rare earth element into a cantilevered vibrator structure.
  • manufacturing the cantilever structure requires three-dimensional processing using an ion beam, making it difficult to manufacture a large number of elements at once. Therefore, it has been difficult to integrate elements and increase the scale required for application to on-chip optical integrated circuits.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting element that can modulate the emission wavelength and emission intensity of the emission center and is easy to apply to optical integrated circuits. .
  • the light-emitting element of the present invention is characterized in that a comb-shaped electrode is provided on the surface of a solid material containing a rare earth element that serves as a luminescent center.
  • a comb-teeth electrode is provided on the surface of a solid material containing a rare earth element that serves as a luminescent center, and by applying an electric signal to the comb-teeth electrode, it is possible to modulate the emission wavelength and emission intensity of the luminescent center. Become. Further, according to the present invention, it is possible to easily integrate elements and increase the scale required for application to optical integrated circuits.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the comb-teeth electrode according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a transmitted signal spectrum between comb-teeth electrodes.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the frequency of the electrical signal applied to the comb-teeth electrode and the optical absorption spectrum of erbium.
  • FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the intensity of light output from the light emitting element.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • solid materials containing rare earth elements such as erbium (Er) are often non-piezoelectric materials, but by forming an oriented piezoelectric film, it is possible to generate surface acoustic waves.
  • the distortion effect and thermal effect of surface acoustic waves make it possible to modulate the emission wavelength and emission intensity of the emission center.
  • By creating a vibration resonance mechanism with an uneven structure on the surface of a solid material whose period matches the wavelength of the surface acoustic waves it is possible to confine the surface acoustic waves and increase the distortion effect of the surface acoustic waves.
  • by removing part of the piezoelectric film or incorporating an optical waveguide or optical resonator it is possible to improve light extraction efficiency and luminous efficiency.
  • the structure of the present invention can be manufactured using normal semiconductor processes such as photolithography and metal vapor deposition, and is characterized in that it can easily be integrated and scaled up, which is required for application to optical integrated circuits. .
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a light emitting element according to this example.
  • the light emitting device 1 includes a substrate 10 made of yttrium silicate (Y 2 SiO 5 ) crystal doped with Er, which serves as a luminescent center, and zinc oxide (ZnO) thin films 11 and 12 with a thickness of 500 ⁇ m formed on the substrate 10 .
  • Y 2 SiO 5 yttrium silicate
  • ZnO zinc oxide
  • comb-teeth electrodes 13 and 14 made of metal such as aluminum (Al) and having a thickness of 50 nm formed on the surfaces of ZnO thin films 11 and 12.
  • 100 in FIG. 1 represents light output from the light emitting element 1.
  • Al aluminum
  • FIG. 2 is a plan view of the comb-teeth electrode 13.
  • the comb-teeth electrode 13 has two comb-shaped electrode parts 131 and 132 facing each other.
  • the electrode parts 131 and 132 are provided with a plurality of electrode fingers 133 and 134 that protrude toward the opposing electrode parts, respectively.
  • the width W of the electrode fingers 133 and 134 is 500 ⁇ m, and the distance D between the electrode fingers 133 and 134 is 4 ⁇ m.
  • the comb-shaped electrode 14 has two opposing comb-shaped electrode parts 141 and 142.
  • the electrode parts 141 and 142 are provided with a plurality of electrode fingers 143 and 144 that protrude toward the opposing electrode parts, respectively. Similar to the comb-teeth electrode 13, the width of the electrode fingers 143, 144 is 500 ⁇ m, and the interval between the electrode fingers 143 and 144 is 4 ⁇ m.
  • a ZnO thin film is formed on the substrate 10, and comb-teeth electrodes 13 and 14 are formed on the ZnO thin film.
  • the ZnO thin film is oriented in the c-axis direction.
  • wet etching by removing the ZnO thin film between the comb-teeth electrodes 13 and 14 by wet etching, the ZnO thin film 11 under the comb-teeth electrode 13 and the ZnO thin film 12 under the comb-teeth electrode 14 are separated. It is possible to extract the output light of the light emitting element 1 from the region where the ZnO thin film is removed, or to input excitation light into the region where the ZnO thin film is removed.
  • the transmission spectrum of the electric signal between the comb-teeth electrodes 13 and 14 is shown in FIG.
  • the transmission spectrum shown in FIG. 3 is obtained by applying an alternating current signal between the electrode parts 131 and 132 of the comb-shaped electrode 13 from an external power source to generate a surface acoustic wave. It was obtained by detecting the signal. Although the comb-teeth electrodes 13 and 14 were electrically separated, it was confirmed that signal propagation occurred at frequencies of 200 MHz, 580 MHz, 950 MHz, and 1.3 GHz. Signal propagation shows that electrical signals at these frequencies are converted into surface acoustic waves by the comb-teeth electrode 13.
  • FIG. 4 shows the relationship between the frequency of the electric signal applied to the comb-teeth electrode 13 and the absorption spectrum of Er.
  • the light emitting element 1 may be irradiated with excitation light that resonates with the emission center, but in this case, the light emitting element 1 is irradiated with excitation light with a frequency of 195.117 THz to 195.123 THz from an external light source.
  • the frequency of the AC signal applied from the power source to the comb-teeth electrode 13 is varied from 210 MHz to 190 MHz.
  • FIG. 4 shows that the light absorption intensity decreases from white to black, and when the frequency of the signal applied to the comb-teeth electrode 13 matches 200 MHz, the light absorption of 195.120 THz decreases significantly. It shows that you are doing it. From the results shown in FIG. 4, it can be seen that by using surface acoustic waves, the emission intensity of Er can be controlled by electrical signals.
  • FIG. 5 shows the temporal change in the intensity of light output from the light emitting element 1 when an electric signal obtained by intensity modulating a carrier wave with a carrier frequency of 200 MHz using a rectangular wave with a period of 60 seconds is applied to the comb-teeth electrode 13.
  • an electric signal obtained by intensity modulating a carrier wave with a carrier frequency of 200 MHz using a rectangular wave with a period of 60 seconds is applied to the comb-teeth electrode 13.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • the light emitting element 1a of this example includes a substrate 10, a ZnO thin film 15 formed on the substrate 10, comb-teeth electrodes 16 and 17 made of metal such as Al formed on the surface of the ZnO thin film 15, and comb-teeth It is composed of Bragg reflectors 18 and 19 (vibration resonance mechanism) made of metal such as Al, which are formed on the surface of the ZnO thin film 15 so as to surround the electrodes 16 and 17.
  • curved comb-teeth electrodes 16 and 17 were formed on the same substrate 10 and ZnO thin film 15 as in the first example.
  • the comb-shaped electrode 16 has two opposing comb-shaped electrode parts 161 and 162.
  • the electrode parts 161 and 162 are provided with a plurality of electrode fingers 163 and 164 that protrude toward the opposing electrode parts, respectively.
  • the comb-shaped electrode 17 has two opposing comb-shaped electrode parts 171 and 172.
  • the electrode parts 171 and 172 are provided with a plurality of electrode fingers 173 and 174 that protrude toward the opposing electrode parts, respectively.
  • a plurality of thin metal wires were arranged on the surface of the ZnO thin film 15 outside the comb-teeth electrodes 16 and 17 to form Bragg reflectors 18 and 19.
  • the width of the thin metal wire is the same as the width of the electrode fingers 163, 164, 173, 174.
  • the spacing between the thin metal wires is the same as the spacing between electrode fingers 163 and 164 and the spacing between electrode fingers 173 and 174.
  • a Bragg reflector made of thin metal wire was used as a vibration resonance mechanism to spatially confine surface acoustic waves, but the invention is not limited to this, and various other vibration resonance mechanisms can be applied. It is.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the light emitting device 1b of this embodiment has a thin optical waveguide 20 made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) formed on the surface of the substrate 10 between the comb-teeth electrodes 13 and 14 of the first embodiment.
  • the optical waveguide 20 has a width of 1 ⁇ m and a thickness of 500 nm.
  • a part of the light propagating through the optical waveguide 20 leaks into the substrate 10, so that efficient optical excitation of Er near the substrate surface can be realized. Furthermore, it is also possible to extract the output light from the light emitting element 1b via the optical waveguide 20. Furthermore, in this embodiment, the output light can be guided to other optical elements such as a demultiplexer and a detector on the same chip as the light emitting element 1b through the optical waveguide 20, making it suitable for application to optical integrated circuits. A new structure can be realized.
  • a thin wire optical waveguide is used as the optical waveguide, but it is also possible to use optical waveguides and optical resonators of various other shapes.
  • the ZnO thin film 15 between the comb-teeth electrodes 16 and 17 may be removed, and an optical waveguide or an optical resonator may be formed on the surface of the substrate 10 between the comb-teeth electrodes 16 and 17. .
  • a ZnO thin film which is a piezoelectric film, was formed on a Y 2 SiO 5 crystal to control the emission of Er. It is not limited to specific rare earth elements. Further, in the first to third embodiments, comb-shaped electrodes having straight electrode fingers and curved electrode fingers were used, but the present invention is not limited to comb-shaped electrodes having a specific shape. In addition, in the first to third embodiments, two electrodes are provided, such as the comb-teeth electrodes 13 and 14 or the comb-teeth electrodes 16 and 17, but if there is an excitation electrode, the surface acoustic waves can be generated. Since it can be generated, the number of comb-teeth electrodes may be reduced to one.
  • the light emitting element of the present invention includes a comb-teeth electrode on the surface of a solid material containing a rare earth element serving as a luminescent center.
  • the comb-teeth electrode is formed on the surface of a piezoelectric film formed on the solid material.
  • the light emitting element according to Supplementary Note 1 includes a vibration resonance mechanism formed on the surface of the solid material so as to surround the comb-shaped electrode, and configured to reflect surface acoustic waves from the comb-shaped electrode. Be prepared for more.
  • the light emitting element according to Additional Note 1 further includes an optical waveguide or an optical resonator on the surface of the solid material.
  • the comb-teeth electrode is formed on the surface of a piezoelectric film formed on the solid material, and the optical waveguide or the optical resonator is formed on the comb-teeth electrode. A portion of the piezoelectric film nearby is formed on the surface of the solid material in the removed area.
  • the light emitting element according to Supplementary Note 1 includes a vibration resonance mechanism formed on the surface of the solid material so as to surround the comb-teeth electrode, and configured to reflect surface acoustic waves from the comb-teeth electrode. , further comprising an optical waveguide or an optical resonator formed on the surface of the solid material.
  • the comb-teeth electrode and the vibration resonance mechanism are formed on a surface of a piezoelectric film formed on the solid material, and the optical waveguide or the optical resonator is formed on the surface of the solid material in a region where a portion of the piezoelectric film near the comb-teeth electrode is removed.
  • the present invention can be applied to light emitting elements.

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Abstract

発光素子（１）は、発光中心となる希土類元素を含む結晶からなる基板（１０）の表面に櫛歯電極（１３，１４）を備える。櫛歯電極（１３，１４）は、基板（１０）の上に成膜された酸化亜鉛薄膜（１１，１２）の表面に形成される。

Description

発光素子
　本発明は、希土類元素を発光中心として用いる発光素子に関するものである。
　希土類元素の発光中心は、非発光緩和が少なく、また通信波長帯での発光が可能なことから高効率なレーザーや増幅器など様々な光通信デバイスへ応用されている。近年では、シリコン基板上に、希土類元素を内包した光導波路や共振器を作製する技術が確立し、オンチップ光集積回路における光源としても研究開発が進められている（非特許文献１）。しかしながら、希土類元素の発光中心は外部電界によって制御することが困難であるため、強度変調など光制御を行うためには別途変調器を導入する必要があった。
　希土類元素の発光特性を動的に制御する方法としては、振動歪を利用する方法がある（非特許文献２）。非特許文献２では、希土類元素を内包した固体結晶を片持ち梁状の振動子構造に加工することで、振動歪を用いた発光波長制御方法が報告されている。しかしながら、片持ち梁構造の作製には、イオンビームを利用した３次元加工が必要となり、多数の素子を一度に作製することが困難であった。そのため、オンチップ光集積回路への適用で求められる素子の集積化や大規模化が困難であった。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、発光中心の発光波長や発光強度を変調することができ、光集積回路への適用が容易な発光素子を提供することを目的とする。
　本発明の発光素子は、発光中心となる希土類元素を含む固体材料の表面に櫛歯電極を備えることを特徴とするものである。
　本発明では、発光中心となる希土類元素を含む固体材料の表面に櫛歯電極を設け、櫛歯電極に電気信号を印加することにより、発光中心の発光波長や発光強度を変調することが可能となる。また、本発明では、光集積回路への適用で求められる素子の集積化や大規模化を容易に行うことができる。
図１は、本発明の第１の実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る櫛歯電極の平面図である。 図３は、櫛歯電極間の透過信号スペクトルを示す図である。 図４は、櫛歯電極に印加する電気信号の周波数とエルビウムの光吸収スペクトルとの関係を示す図である。 図５は、発光素子から出力される光の強度の時間変化を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。 図７は、本発明の第３の実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。
［発明の原理］
　圧電特性を有する固体材料の上に櫛歯状の電極を設置し、その電極に交流電圧を印加すると、櫛歯の間隔に応じた周波数において固体材料表面に弾性波が生成される。本発明では、この表面弾性波を用いて希土類元素発光中心からの発光の制御が可能な構造を提案する。
　例えばエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素を内包した固体材料は非圧電材料であることが多いが、配向した圧電膜を成膜することで表面弾性波の生成が可能となる。表面弾性波の歪効果と熱効果によって、発光中心の発光波長や発光強度を変調することが可能となる。固体材料の表面に表面弾性波の波長と周期が一致した凹凸構造の振動共振機構を作製することで、表面弾性波を閉じ込めることができ、表面弾性波の歪効果を大きくすることができる。また、圧電膜の一部を取り除いたり、光導波路や光共振器を組み込んだりすることで、光取り出し効率や発光効率の向上が可能となる。
　本発明の構造は、フォトリソグラフィーや金属蒸着などの通常の半導体プロセスにて作製可能であり、光集積回路への適用で求められる素子の集積化や大規模化が容易に行える点が特徴である。
［第１の実施例］
　以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
　図１は本実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。発光素子１は、発光中心となるＥｒが添加されたイットリウムシリケイト（Ｙ２ＳｉＯ５）結晶からなる基板１０と、基板１０上に形成された厚さ５００μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜１１，１２と、ＺｎＯ薄膜１１，１２の表面に形成された厚さ５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる櫛歯電極１３，１４とから構成される。図１の１００は発光素子１から出力される光を表している。
　図２は櫛歯電極１３の平面図である。櫛歯電極１３は、櫛状の対向する２つの電極部１３１，１３２を有している。電極部１３１，１３２には、それぞれ対向する電極部に向かって突出した複数の電極指１３３，１３４が設けられている。電極指１３３，１３４の幅Ｗは５００μｍ、電極指１３３と１３４の間隔Ｄは４μｍである。
　同様に、櫛歯電極１４は、櫛状の対向する２つの電極部１４１，１４２を有している。電極部１４１，１４２には、それぞれ対向する電極部に向かって突出した複数の電極指１４３，１４４が設けられている。櫛歯電極１３と同様に、電極指１４３，１４４の幅は５００μｍ、電極指１４３と１４４の間隔は４μｍである。
　図１のような発光素子１を作製するには、基板１０上にＺｎＯ薄膜を成膜し、ＺｎＯ薄膜上に櫛歯電極１３，１４を形成する。ＺｎＯ薄膜は、ｃ軸方向に配向している。最後に、櫛歯電極１３と１４間のＺｎＯ薄膜をウェットエッチングによって取り除くことで、櫛歯電極１３下のＺｎＯ薄膜１１と櫛歯電極１４下のＺｎＯ薄膜１２とを分離する。ＺｎＯ薄膜を取り除いた領域から発光素子１の出力光を取り出したり、ＺｎＯ薄膜を取り除いた領域に励起光を入力したりすることが可能である。
　櫛歯電極１３と１４間の電気信号の透過スペクトルを図３に示す。図３の透過スペクトルは、外部電源から櫛歯電極１３の電極部１３１と１３２間に交流信号を印加することにより、表面弾性波を発生させ、櫛歯電極１４の電極部１４１と１４２間の電気信号を検出することにより得られたものである。櫛歯電極１３と１４間は電気的に切り離されているものの、周波数２００ＭＨｚ、５８０ＭＨｚ、９５０ＭＨｚ、１．３ＧＨｚにおいて信号伝搬があることが確かめられた。信号伝搬は、これらの周波数の電気信号が櫛歯電極１３によって表面弾性波に変換されたことを示している。
　次に、表面弾性波を励振することで現れるＥｒの光学特性の変化を評価した。図４は、櫛歯電極１３に印加する電気信号の周波数とＥｒの吸収スペクトルとの関係を示している。発光素子１に照射する励起光としては、発光中心に共鳴する光を照射すればよいが、ここでは周波数が１９５．１１７ＴＨｚから１９５．１２３ＴＨｚの励起光を外部光源から発光素子１に照射し、外部電源から櫛歯電極１３に印加する交流信号の周波数を２１０ＭＨｚから１９０ＭＨｚまで変化させている。
　図４の例では、白から黒に向かうほど光吸収強度が低くなることを示しており、櫛歯電極１３に印加する信号の周波数が２００ＭＨｚに一致した際に１９５．１２０ＴＨｚの光吸収が大きく減少していることを示している。図４の結果から、表面弾性波を利用することでＥｒの発光強度を電気信号によって制御できることが分かる。
　図５は、キャリア周波数２００ＭＨｚの搬送波を周期６０ｓｅｃの矩形波によって強度変調した電気信号を櫛歯電極１３に印加した際に発光素子１から出力される光の強度の時間変化を示している。櫛歯電極１３への約１０．８Ｖの電圧印加によって、およそ８．２ｄＢの強度変調された発光が確認された。
［第２の実施例］
　図６は本発明の第２の実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。本実施例の発光素子１ａは、基板１０と、基板１０上に形成されたＺｎＯ薄膜１５と、ＺｎＯ薄膜１５の表面に形成されたＡｌ等の金属からなる櫛歯電極１６，１７と、櫛歯電極１６，１７を囲むようにＺｎＯ薄膜１５の表面に形成されたＡｌ等の金属からなるブラッグリフレクタ１８，１９（振動共振機構）とから構成される。
　本実施例では、第１の実施例と同様の基板１０とＺｎＯ薄膜１５の上に、湾曲した櫛歯電極１６，１７を形成した。櫛歯電極１６は、櫛状の対向する２つの電極部１６１，１６２を有している。電極部１６１，１６２には、それぞれ対向する電極部に向かって突出した複数の電極指１６３，１６４が設けられている。同様に、櫛歯電極１７は、櫛状の対向する２つの電極部１７１，１７２を有している。電極部１７１，１７２には、それぞれ対向する電極部に向かって突出した複数の電極指１７３，１７４が設けられている。
　また、本実施例では、ＺｎＯ薄膜１５の表面の櫛歯電極１６，１７の外側に、金属細線を複数本配置してブラッグリフレクタ１８，１９とした。金属細線の幅は、電極指１６３，１６４，１７３，１７４の幅と同じである。金属細線の間隔は、電極指１６３と１６４の間隔、および電極指１７３と１７４の間隔と同じである。
　櫛歯電極１６または１７に電気信号を印加することによって生成された表面弾性波は、ブラッグリフレクタ１８，１９によって反射され、ブラッグリフレクタ１８，１９によって囲まれた基板中央部に集まる。本実施例では、ブラッグリフレクタ１８，１９によって表面弾性波を閉じ込めることができるので、閉じ込め性能を示すＱ値を高い値にすることができ、第１の実施例と比べて表面弾性波の歪効果を大きくすることができる。以上の構成により、本実施例では、光の変調振幅の向上、および印加電圧の低減が可能となる。
　本実施例では、表面弾性波を空間的に閉じ込めるための振動共振機構として金属細線からなるブラッグリフレクタを用いたが、これに限るものではなく、他の様々な振動共振機構を適用することが可能である。
［第３の実施例］
　図７は本発明の第３の実施例に係る発光素子の構成を示す斜視図である。本実施例の発光素子１ｂは、第１の実施例の櫛歯電極１３と１４の間の基板１０の表面に、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる細線光導波路２０を形成したものである。光導波路２０の幅は１μｍ、厚さは５００ｎｍである。
　本実施例の構造では、光導波路２０を伝搬する光の一部が基板１０に染み出すことから、基板表面付近のＥｒへの効率的な光学励起を実現することができる。また、発光素子１ｂの出力光を光導波路２０を介して取り出すことも可能である。さらに、本実施例では、光導波路２０を介して出力光を発光素子１ｂと同一のチップ上の分波器や検出器など他の光素子へ導くことができ、光集積回路への応用に適した構造を実現することができる。
　本実施例では、光導波路として細線光導波路を用いたが、他の様々な形状の光導波路や光共振器を用いることも可能である。
　また、第２の実施例において、櫛歯電極１６と１７の間のＺｎＯ薄膜１５を取り除き、櫛歯電極１６と１７の間の基板１０の表面に光導波路や光共振器を形成してもよい。
　第１～第３の実施例では、Ｙ２ＳｉＯ５結晶の上に圧電膜であるＺｎＯ薄膜を成膜し、Ｅｒの発光制御を行ったが、本発明は特定の結晶、特定の圧電膜、特定の希土類元素に限られるものではない。また、第１～第３の実施例では、直線状の電極指と曲線状の電極指の櫛歯電極を用いたが、本発明は特定の形状の櫛歯電極に限られるものではない。また、第１～第３の実施例では、櫛歯電極１３，１４または櫛歯電極１６，１７の例のように電極を２個設けているが、励振用の電極があれば表面弾性波を生成できるので、櫛歯電極を１個にしてもよい。
　上記の実施例の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）本発明の発光素子は、発光中心となる希土類元素を含む固体材料の表面に櫛歯電極を備える。
　（付記２）付記１記載の発光素子において、前記櫛歯電極は、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成される。
　（付記３）付記１記載の発光素子は、前記櫛歯電極を囲むように前記固体材料の表面に形成され、前記櫛歯電極からの表面弾性波を反射するように構成された振動共振機構をさらに備える。
　（付記４）付記３記載の発光素子において、前記櫛歯電極と前記振動共振機構とは、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成される。
　（付記５）付記１記載の発光素子は、前記固体材料の表面に光導波路もしくは光共振器をさらに備える。
　（付記６）付記５記載の発光素子において、前記櫛歯電極は、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成され、前記光導波路もしくは前記光共振器は、前記櫛歯電極付近の前記圧電膜の一部が除去された領域の前記固体材料の表面に形成される。
　（付記７）付記１記載の発光素子は、前記櫛歯電極を囲むように前記固体材料の表面に形成され、前記櫛歯電極からの表面弾性波を反射するように構成された振動共振機構と、前記固体材料の表面に形成された光導波路もしくは光共振器とをさらに備える。
　（付記８）付記７記載の発光素子において、前記櫛歯電極と前記振動共振機構とは、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成され、前記光導波路もしくは前記光共振器は、前記櫛歯電極付近の前記圧電膜の一部が除去された領域の前記固体材料の表面に形成される。
　本発明は、発光素子に適用することができる。
　１，１ａ，１ｂ…発光素子、１０…基板、１１，１２，１５…酸化亜鉛薄膜、１３，１４，１６，１７…櫛歯電極、１８，１９…ブラッグリフレクタ、２０…細線光導波路、１３１，１３２，１４１，１４２，１６１，１６２，１７１，１７２…電極部、１３３，１３４，１４３，１４４，１６３，１６４，１７３，１７４…電極指。

Claims (8)

  1. 　発光中心となる希土類元素を含む固体材料の表面に櫛歯電極を備えることを特徴とする発光素子。
  2. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極は、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成されることを特徴とする発光素子。
  3. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極を囲むように前記固体材料の表面に形成され、前記櫛歯電極からの表面弾性波を反射するように構成された振動共振機構をさらに備えることを特徴とする発光素子。
  4. 　請求項３記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極と前記振動共振機構とは、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成されることを特徴とする発光素子。
  5. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記固体材料の表面に光導波路もしくは光共振器をさらに備えることを特徴とする発光素子。
  6. 　請求項５記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極は、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成され、
    　前記光導波路もしくは前記光共振器は、前記櫛歯電極付近の前記圧電膜の一部が除去された領域の前記固体材料の表面に形成されることを特徴とする発光素子。
  7. 　請求項１記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極を囲むように前記固体材料の表面に形成され、前記櫛歯電極からの表面弾性波を反射するように構成された振動共振機構と、
    　前記固体材料の表面に形成された光導波路もしくは光共振器とをさらに備えることを特徴とする発光素子。
  8. 　請求項７記載の発光素子において、
    　前記櫛歯電極と前記振動共振機構とは、前記固体材料の上に成膜された圧電膜の表面に形成され、
    　前記光導波路もしくは前記光共振器は、前記櫛歯電極付近の前記圧電膜の一部が除去された領域の前記固体材料の表面に形成されることを特徴とする発光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03248488A (ja) * 1990-02-26 1991-11-06 Hoya Corp コヒーレント光の分布帰還型ミラー
JPH06273814A (ja) * 1992-03-11 1994-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光波長変換素子およびそれを用いた短波長レーザ光源

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