DE69807882T2

DE69807882T2 - Lichtemittierende vorrichtung und transistor

Info

Publication number: DE69807882T2
Application number: DE69807882T
Authority: DE
Inventors: Barry Allenson; Gerard Aying; Robert Wight
Original assignee: Qinetiq Ltd
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: KR100563865B1; US6829278B1; KR20010014252A; WO1999000881A1; GB9930009D0; JP2002507324A; EP0992094A1; GB2341976B; EP0992094B1; GB2341976A; JP4414491B2; GB9713365D0; DE69807882D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Laservorrichtung, die über ein breites Band von Modulationsfrequenzen bei einer erhöhten Quantenausbeute betrieben werden kann. Dies kann insbesondere in einer Mikrowellen-Schaltungsanordnung mit fester Impedanz (50 Ω) ohne die Notwendigkeit einer komplexen Impedanzanpassung erreicht werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine transistorähnliche Vorrichtung, die über ein breites Band von Frequenzen wiederum ohne die Notwendigkeit einer komplexen Impedanzanpassung eine Stromverstärkung gewährleisten kann. Die Erfindung besitzt Vorteile auf dem Gebiet der Kommunikationen und Übertragungen mittels Lichtleitfasern sowie bei HF-Anwendungen aufgrund ihrer breitbandigen Natur und der Fähigkeit, eine Stromverstärkung zu erzeugen.
Der Betrieb eines herkömmlichen bipolaren Transistors mit gemeinsamer Basis ist in der Technik wohlbekannt, siehe z. B. W. Shockley, Bell Syst. Technology, J. 28, 435, 1949. Das wesentliche Merkmal dieses Transistors ist der Übergang des Stroms von der Eingangsschaltung mit geringer Impedanz (Basis/Emitter) zu einer Ausgangsschaltung mit hoher Impedanz (Basis/Kollektor) mittels Minoritätsladungsträger-Diffusion über eine dünne Halbleiterschicht (Basis). Der in Sperrichtung vorgespannte Kollektorausgang kann deshalb an einen Lastwiderstand mit verhältnismäßig großer Impedanz einen Strom liefern.
Es ist vorgeschlagen worden, einen Beam-Of-Light-Transistor (BOLT, Lichtstrahl-Transistor) [R. Rediker u. a., Proc. IEEE 51, 218, 1963] zu verwenden, bei dem der Übergang von Strom erreicht wird, bei dem die Minoritätsladungsträger in Photonen umgesetzt werden, bevor sie eine "Basis"-Schicht in der Vorrichtung überqueren, und bei dem die Photonen anschließend am Ausgang wieder in einen Strom umgesetzt werden. In derartigen Vorrichtungen kann jedoch die optische Übertragung nicht effizient erreicht werden, ferner treten ständig Stromverluste auf, weshalb keine Stromverstärkung erreicht werden kann.
In der herkömmlichen Mikrowellentechnologie können zur Vergrößerung der Mikrowellenleistung bei hohen Frequenzen mehrere individuelle Transistoren parallelgeschaltet werden, um eine Stromverstärkung zu erzielen. Derartige kleine Vorrichtungen besitzen eine große Arbeitsgeschwindigkeit, der Widerstand der parallelen Anordnung ist jedoch klein. In einer Mikrowellen-Schaltungsanordnung, bei der ein Großteil der Hardware zum Erzeugen, Übertragen und Empfangen von Mikrowellen sowie die Kabel eine Impedanz von 50 Ω besitzen, ist es schwierig, die geringe Impedanz dieser Vorrichtungen über einen breiten Frequenzbereich an die 50 Ω-Hardware anzupassen. Da herkömmliche elektronische Transistoren Vorrichtungen mit drei Anschlüssen sind, können sie lediglich in Parallelschaltung kombiniert werden. Das schränkt die Möglichkeiten des Wärmemanagements ein.
Ein weiteres Problem, das mit elektrischen Transistoren verbunden ist, besteht darin, daß die erzeugten Verschiebungsströme die Arbeitsgeschwindigkeit des Transistors begrenzen. Da außerdem die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung gekoppelt sind, können infolge von Rückkopplung von der Ausgangsschaltung zur Eingangsschaltung Probleme entstehen.
Der Transistor der vorliegenden Erfindung überwindet die Probleme in bekannten elektronischen und optischen Transistorvorrichtungen. Seine Charakteristiken und sein Aufbau machen ihn ferner geeignet für Anwendungen bei Lichtleitfaser-Kommunikationen und bei der optischen Verteilung von Hochfrequenz-, Mikrowellen-, Millimeterwellen- und digitalen Signalen in elektronischen Systemen, wie etwa Radareinrichtungen mit phasengesteuerter Anordnung. Auf dem Gebiet der faseroptischen Verbindungen werden gewöhnlich herkömmliche Halbleiterlaser verwendet. Die gegenwärtige Technologie für die Schaffung von direkt modulierten breitbandigen schnellen faseroptischen Verbindungen wurde prinzipiell für digitale Kommunikationssysteme entwickelt. Derartige faseroptische Verbindungen arbeiten typischerweise bei einer oberen Frequenzbegrenzung von etwa 10 GHz, die durch die Reaktionsfähigkeit des Lasers auf das Eingangssignal bestimmt wird. Herkömmliche breitbandige faseroptische Verbindungen können jedoch keine Signalverstärkung liefern, es sei denn, elektronische oder optische Verstärker sind im Signalweg vorhanden. Zur Verwendung in Umgebungen mit fester Impedanz, wie etwa Mikrowellen-Schaltungen, ist eine relativ schmalbandige Impedanzumwandlung erforderlich, um die Laser mit kleiner Impedanz anzupassen, damit der Signalverlust minimal gemacht wird.
Die Erfindung überwindet die Einschränkung in bezug auf die schmale Bandbreite, die herkömmlichen Lasern zugehörig ist, dahingehend, daß keine Impedanzwandlung erforderlich ist. Der Laser kann außerdem in einer Transistorvorrichtung verwendet werden, um eine Stromverstärkung über ein breites Band von Modulationsfrequenzen von Gleichspannung bis typischerweise 30 GHz zu schaffen. Für den Zweck dieser Beschreibung soll an Stelle der Frequenz der optischen Emission Bezug auf alle Frequenzen, die als Modulationsfrequenz verwendet werden, genommen werden. Eine derartige Vorrichtung bewältigt deswegen die Problem der Impedanzwandlung, die auftreten, wenn in einer 50 Ω-Mikrowellenschaltungsanordnung herkömmliche Transistoren verwendet werden. Der Laser kann außerdem in Verbindung mit einer Photodiode eine Verstärkung sowohl von Wechselspannungs- als auch Gleichspannungssignalen schaffen, was herkömmliche Laser nicht leisten können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine lichtemittierende Vorrichtung geschaffen, die eine Eingangsimpedanz und eine Vorrichtungs-Quantenausbeute besitzt, um aus einem Eingangsstrom aus Elektronen zwei oder mehr Strahlen einer Ausgangsstrahlung zu erzeugen, und:
wenigstens zwei lichtemittierende Mittel umfaßt, die den Eingangsstrom aus Elektronen in einen Strahl einer Ausgangsstrahlung umsetzen, wobei jedes lichtemittierende Mittel einen jeweiligen Lichtwellenleiter besitzt und eine Impedanz sowie eine individuelle Quantenausbeute hat,
wobei die lichtemittierenden Mittel (i) elektrisch in Reihe geschaltet sind, so daß die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung im wesentlichen gleich der Summe der Impedanzen der lichtemittierenden Mittel ist und die Quantenausbeute der Vorrichtung im wesentlichen gleich der Summe der einzelnen Quantenausbeuten der lichtemittierenden Mittel ist und (ii) optisch in der Weise angeordnet sind, daß sie keinen gemeinsamen Lichtwellenleiter gemeinsam nutzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die lichtemittierenden Mittel elektrisch in der Weise verschaltet sein, daß die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung im wesentlichen gleich 50 Ω ist, ohne daß eine zusätzliche Schaltungsanordnung oder Impedanzanpassungselemente vorgesehen sind.
Die lichtemittierenden Mittel besitzen eine Modulationsfrequenzgrenze, wobei die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung über einen Frequenzbereich im wesentlichen von der Gleichspannung bis zu der Modulationsfrequenzgrenze jedes der lichtemittierenden Mittel im wesentlichen gleich 50 Ω ist.
Die lichtemittierenden Mittel können p-n-Übergänge sein, z. B. Laserdioden oder lichtemittierende Dioden. Die Laserdiodenvorrichtungen können typischerweise irgendwelche von AlGaAs-, AlGaInP-, AlGalnAs- oder AlGaInAsP-Laserdiodenvorrichtungen sein. Die p-n- Übergänge können eine mit einer reflektierenden Beschichtung beschichtete Stirnfläche besitzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisch gekoppelter Transistor für die Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals geschaffen, der umfaßt:
die hier beschriebene lichtemittierende Vorrichtung, die wenigstens zwei Strahlen einer Ausgangsstrahlung emittiert, und
wenigstens einen Photodetektor für die Erfassung der Strahlen der Ausgangsstrahlung von der lichtemittierenden Vorrichtung und zum Umsetzen der Strahlen der Ausgangsstrahlung in einen elektrischen Ausgangsstrom,
wobei die lichtemittierende Vorrichtung und der wenigstens eine Photodetektor in der Weise angeordnet sind, daß keine elektrische Rückkopplung von dem wenigstens einen Photodetektor zu der lichtemittierenden Vorrichtung erfolgt.
In einer Ausführungsform des optisch gekoppelten Transistors können der eine oder die mehreren Photodetektoren eine Photodiodenvorrichtung sein.
Der optisch gekoppelte Transistor kann z. B. wenigstens zwei Photodetektoren umfassen, wobei die Photodetektoren entweder in Reihe oder parallel oder in Reihe und parallel verschaltet sind.
Der optisch gekoppelte Transistor kann außerdem eine oder mehrere Lichtleitfasern umfassen, um die Strahlen der Ausgangsstrahlung an den einen oder die mehreren Photodetektoren zu übertragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine faseroptische Verbindung eine oder mehrere Lichtleitfasern mit einer Eingangsstirnfläche und einer Ausgangsstirnfläche sowie außerdem die hier beschriebene lichtemittierende Vorrichtung, wobei sich die lichtemittierende Vorrichtung an der Eingangsstirnfläche der einen oder der mehreren Lichtleitfasern befindet, so daß die Strahlen der Ausgangsstrahlung von der lichtemittierenden Vorrichtung in die eine oder die mehreren Lichtleitfasern eingegeben werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verteilen eines Eingangssignals auf einen Ausgangskanal geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt:
(i) Ausgeben zweier oder mehrerer Strahlen einer Strahlung von der hier beschriebenen lichtemittierenden Vorrichtung, die wenigstens zwei lichtemittierende Mittel umfaßt, und
(ii) Eingeben der zwei oder mehreren Strahlen der Ausgangsstrahlung in den Ausgangskanal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verteilen eines Eingangssignals auf mehrere Ausgangskanäle geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt:
(i) Ausgeben zweier oder mehrerer Strahlen einer Strahlung von der hier beschriebenen lichtemittierenden Vorrichtung, die wenigstens zwei lichtemittierende Mittel umfaßt, und
(ii) Eingeben jedes der zwei oder mehr Strahlen der Ausgangsstrahlung in einen anderen der Ausgangskanäle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optischer Verstärker zum Empfangen eines Eingangslichtsignals und zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangslichtsignale geschaffen, der umfaßt:
einen Photodetektor, der das Eingangslichtsignal empfängt und in ein elektrisches Signal umsetzt, und
die hier beschriebene lichtemittierende Vorrichtung, die das elektrische Signal empfängt und ein oder mehr Lichtsignale ausgibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der optische Verstärker außerdem Verstärkungsmittel zum Verstärken des vom Photodetektor ausgegebenen elektrischen Signals.
Die Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen:
Fig. 1 die Epitaxialschichtstruktur der Laservorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 die typischen Abmessungen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Laservorrichtung zeigt;
Fig. 4 die elektrische Schaltung zeigt, die einer AlGaAs-Laserdiode entspricht, die in dieser Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 5 einen Schaltplan eines herkömmlichen elektronischen Transistors mit gemeinsamer Basis zeigt;
Fig. 6(a) und 6(b) Prinzipschaltpläne eines optisch gekoppelten Transistors (OCT) zeigen, der die in Fig. 1 gezeigte Laservorrichtung enthält;
Fig. 7 die Stromübertragungsergebnisse eines optisch gekoppelten Transistors, der eine Zehn-Element-Laservorrichtung enthält, zeigt;
Fig. 8 das Frequenzverhalten des optisch gekoppelten Transistors, der eine Zehn-Element-Laservorrichtung enthält, zeigt; und
Fig. 9 einen Schaltplan eines optischen Verstärkers, der die in Fig. 1 gezeigte lichtemittierende Vorrichtung enthält, zeigt.
In Fig. 1 kann eine Laservorrichtung 1 in einem Beispiel der Erfindung mehrere diskrete p-i-n-Laserdiodenelemente 2a, 2b in einer Rasteranordnung enthalten. In der Figur sind lediglich zwei Laserdioden gezeigt, in der Praxis kann jedoch eine größere Anzahl von Laserdioden in der Vorrichtung enthalten sein. Zum Beispiel kann jede einzelne Laserdiode 2a, 2b eine AlGaAs-p-i-n-Laserdiode sein, die eine obere Schicht 3 aus stark dotiertem niederohmigen GaAs des p-Typs auf einer schwach dotierten Plattierungsschicht 4 enthält. Diese ist auf einer nicht dotierten Wellenleiterschicht 5 ausgebildet, die auf einer Plattierungsschicht 6 ausgebildet ist, wobei die Wellenleiterschicht 5 einen kleineren Bandabstand besitzt als die oberen und unteren Plattierungsschichten 4, 6. In die Wellenleiterschicht 5 sind zwei (nicht gezeigte) 10 nm-GaAs-Quantentöpfe eingebettet, die die optische Verstärkung schaffen. Die Kombination der oberen und unteren Plattierungsschichten 4, 6 bildet eine doppelte Sperrschicht mit Heteroübergang, die sowohl Photonen als auch Ladungsträger auf die nicht dotierte Wellenleiterschicht 5 beschränkt.
Die Schicht 3 kann typischerweise GaAs des p-Typs sein (typische Dicke 0,1 um, typische Dotierkonzentration 5 · 10¹&sup9; cm&supmin;³), die obere Plattierungsschicht 4 kann AlGaAs (40%) sein (typische Dicke 1,5 um, typische Dotierkonzentration 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) und die untere Plattierungsschicht 6 kann AlGaAs des n-Typs (40%) sein (typische Dicke 1,5 um, typische Dotierkonzentration 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³). Die Wellenleiterschicht 5 kann typischerweise nicht dotiertes AlGaAs (20%) sein (typische Dicke 0,23 um).
Die Plattierungsschicht 6 jedes Laserelements 2a, 2b befindet sich auf einer stark dotierten Schicht 7 des n-Typs, die einen niederohmigen GaAs-Kontakt für die Laserdiode 2a, 2b bildet. Diese Plattierungsschicht 7 kann typischerweise eine GaAs-Schicht mit einer Dicke zwischen 0,5 und 1,0 um und einer Dotierkonzentration von 2 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ sein. Die Prozentangaben beziehen sich auf den Anteil von Al in den Schichten. Jede Laserdiode 2a, 2b besitzt eine Isolierschicht, z. B. Polyimid, die die Ebene bedeckt, und eine galvanisch behandelte elektrische Schicht 9, die dieses überdeckt. Die Schicht 3 des p-Typs ist mit der galvanisch behandelten elektrischen Schicht 9 am Übergang 10 in Kontakt und die Schicht 7 des n-Typs ist mit der galvanisch behandelten elektrischen Schicht 9 am Übergang 11 in Kontakt. Die Laser-Rasteranordnung 1 kann unter Verwendung von Techniken der integrierten Photonentechnologie aufgebaut sein, die einem Fachmann geläufig sind.
Damit jedes Laserelement 2a, 2b ohne unzulässiges HF-Rauschen arbeitet, sollte der Betrieb des Lichtwellenleiters eine Einzelmodenoperation sein. Typische Abmessungen des Lasers mit Einzelmodenoperation des Lichtwellenleiters sind in Fig. 2 gezeigt. In diesem Beispiel besitzt der sogenannte "Steg"-Wellenleiter (d. h. die Schicht 3 und der obere Bereich von 4) eine Breite von 3,5 um und unterstützt im Laserbetrieb lediglich einen Modus. Der Steg wird auf einer Ebene getragen (die Schichten 5, 6 und der untere Bereich von 4), die typischerweise eine Breite von 25 um aufweist. Dieser Steg muß ausreichend breit sein, damit der unterstützte optische Modus nicht von den Kanten der Ebene beeinflußt wird, die andernfalls außerdem höhere Moden unterstützen würden. Die Schicht 7 erstreckt sich typischerweise lediglich an einer Seite um etwa 50 um über die Breite der Ebene hinaus. Obwohl für den Hochfrequenzbetrieb wegen des Modenrauschens Einzelmodenlaser erforderlich sind, können in der Vorrichtung 1 bei geringeren Frequenzen Mehrmodenlaser oder lichtemittierende Dioden verwendet werden.
Wenn die stark dotierte Schicht 7 des n-Typs, die einen niederohmigen GaAs-Kontakt für jeden einzelnen Laser bildet, auf einer Seite jedes Laserelements 2a, 2b vollständig entfernt wird, bewirkt dies, daß jeder Laser durch die halbisolierende GaAs-Substratschicht 7 von seinem Nachbarn elektrisch isoliert ist. Die Laserdioden 2a, 2b sind mittels der Metallschicht 9 in Reihe verschaltet.
In Fig. 1 fließt der Strom Ic, der durch die obere Schicht 3 zum ersten Laser 2a in der Reihenschaltung einführt wird, durch den p-i-n- Übergang (die Schichten 4, 5 bzw. 6) nach unten, wodurch Licht von den Quantentöpfen im eigenleitenden Bereich 5 emittiert wird. Der Strom verläßt dann den ersten Laser 2a durch die untere Schicht 7 und fließt mit Hilfe der galvanisch behandelten elektrischen Schicht 9 über die Ebene des nächsten Elements in der Reihenschaltung. Der Strom wird durch die obere Schicht 3 in das nächste Laserelement 2b eingeführt und fließt wie zuvor durch den p-i-n-Übergang nach unten. Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Abschnitts einer Rasteranordnung aus diskreten Lasern (in der Figur sind zwei Laser 2a, 2b gezeigt), wobei die Laserelemente 2a, 2b in Reihe verschaltet sind. Die Figur zeigt außerdem den Übergang 10, einen Kontakt des p-Typs, und den Übergang 11, einen Kontakt des n-Typs. Jeder Laser nutzt eine Kontaktschicht 9 gemeinsam mit einem seitlichen Nachbarn, mit Ausnahme der ersten und letzten Laser in der Rasteranordnung, deren Kontakte, die nicht gemeinsam genutzt werden, als Eingangs- und Ausgangskontakte der gesamten Rasteranordnung wirken.
Die in Fig. 1 gezeigte Laservorrichtung 1 ist eine Darstellung einer integrierten Version der Vorrichtung, die bei hohen Geschwindigkeiten betrieben werden könnte. Tatsächlich können die Elemente irgendeine lichtemittierende Vorrichtung mit p-n-Übergang sein. Lichtemittierende Dioden (LED) sind außerdem recht geeignet. Für den Zweck dieser Beschreibung sollte der Term p-n-Übergang so verstanden werden, daß er jede Variation der Struktur der Halbleitervorrichtung beinhaltet, die Komponenten des p-Typs und des n- Typs, einschließlich p-i-n-Übergänge, aufweist. Beispiele der Laser, die verwendet werden können, enthalten AlGaAs-, AlGaInAs-, Al- GaInP- und AlGaInAsP-Vorrichtungen.
Die in Fig. 1 gezeigte Laservorrichtung 1 ist eine integrierte Vorrichtung, die auf einem einzelnen Chip aufgebaut sein kann. Ein wichtiges Merkmal der in Fig. 1 gezeigten integrierten Vorrichtung 1 besteht darin, daß sich jede Laserdiode 2a, 2b auf einem isolierenden Substrat befindet, wobei die einzige elektrische Verbindung zwischen ihnen die galvanisch behandelte Metallschicht 9 darstellt, die die Laserdioden 2a, 2b in Reihe verschaltet. Es ist jedoch nicht vorgesehen, daß die Erfindung auf integrierte Vorrichtungen beschränkt ist, sondern außerdem die Form einer Reihe von diskreten Komponenten annehmen kann, die in einer Schaltung in Reihe verschaltet sind. Eine integrierte Vorrichtung besitzt jedoch den Vorteil einer größeren Arbeitsgeschwindigkeit gegenüber einer Schaltungsausführung.
Ein grundlegender funktioneller Vorteil der Laservorrichtung 1 besteht darin, daß die externe inkrementale Quantenausbeute der Rasteranordnung größer ist als die eines einzelnen Lasers. Die externe inkrementale Quantenausbeute (ηLD) eines Lasers wird gewöhnlich in Photonen pro Elektron gemessen und ist ein grundlegendes Maß der Lasereffizienz. Für den Zweck dieser Beschreibung sollte der Term "Quantenausbeute" so verstanden werden, daß er die externe inkrementale Quantenausbeute bedeutet. Die Gesamtquantenausbeute der Laservorrichtung 1 ist die Summe aller einzelnen Ausbeuten jedes Elements. Dies ermöglicht, daß die Vorrichtung mit einer Quantenausbeute von über 100% betrieben werden kann. Dies hat wichtige Vorteile für den Transistorbetrieb und die Signalverteilung im Lichtleiter, wobei diese Effizienz den Gesamtstrom oder die Effizienz der Signalübertragung bestimmt.
Ein weiterer Vorteil der Laservorrichtung 1 besteht darin, daß die Impedanz an die feste Impedanz von Mikrowellen-Schaltungsanordnungen von 50 Ω einfach angepaßt werden kann, ohne daß eine zusätzliche Schaltungsanordnung oder Impedanzanpassungselemente vorgesehen sind. Es wird jedoch ein Vorspannungsnetzwerk benötigt, damit die lichtemittierende Vorrichtung 1 oberhalb des Laser- Schwellenstroms vorgespannt werden kann. Die Einzelheiten eines geeigneten Vorspannungsnetzwerks sind für einen Fachmann geläufig und werden in dieser Beschreibung nicht beschrieben. Die Impedanzcharakteristik wird aus der Betrachtung der Eingangsimpedanz einer einzelnen Laserdiode verständlich. Fig. 4 zeigt z. B. eine Ersatzschaltung für einen in Vorwärtsrichtung vorgespannten einseitigen abrupten p-n-Übergang. Die gezeigte Schaltung ist etwa gleichwertig mit einer typischen AlGaAs-Laserdiodenvorrichtung, wobei RS den parasitären Reihenwiderstand darstellt, rc stellt den dynamischen Übergangswiderstand dar, Cj ist die Verarmungskapazität und Cd ist die Diffusionskapazität. Die Funktionsweise eines p-n-Übergangs ist für einen Fachmann geläufig und die Terme, auf die oben Bezug genommen wurde, und der Ursprung der definierten Größen sind für eine solche Person selbstverständlich.
In einer AlGaAs-Laserdiodenvorrichtung mit der in Fig. 4 gezeigten Ersatzschaltung und bei einer Stromdichte von etwa 1 · 10&sup4; A cm&supmin;² in einem Übergangsbereich von etwa 10&supmin;&sup5; cm² beträgt der Wert der Größe RS typischerweise 5 Ω. Der dynamische Übergangswiderstand rc ist gegeben durch:
wobei I der Strom und q die Elektronenladung ist. Ein Strom von 100 mA ergibt deshalb einen dynamischen Übergangswiderstand rc von 0,25 Ω. Die Verarmungskapazität Cj (bei einer Vorspannung in Vorwärtsrichtung von 1 · 10&sup4; A cm&supmin;²) beträgt typischerweise etwa 5 pF. Die Diffusionskapazität Cd besitzt eine Impedanz im Bereich von 5 · 10&supmin;³ Ω bei einer Frequenz von 10 GHz.
Die Schaltung von Fig. 4 besitzt deswegen ein Verhalten, als ob sie ein 5 Ω-Widerstand bei allen Frequenzen unterhalb etwa 20 GHz wäre. Dieser Widerstand RS ist parasitär und beträgt etwa das Zehnfache des Werts des dynamischen Übergangswiderstands rc. Wenn somit in der in Fig. 1 gezeigten Laservorrichtung 1 zehn Laserelemente enthalten sind, ergibt dies eine Eingangsimpedanz von 50 Ω. Ferner besitzt die Vorrichtung eine Quantenausbeute, die zehnmal größer ist als die einer einzelnen Laservorrichtung, und falls der parasitäre Widerstand RS weiter vermindert werden kann (d. h. auf weniger als etwa 5 Ω, ist es möglich, noch größere Quantenausbeuten zu erreichen, indem eine größere Anzahl von Emittern eingeschlossen werden, während die Impedanz von 50 Ω aufrechterhalten wird.
Es gibt alternative einfache Reihenschaltungen, um die Impedanz von 50 Ω zu erreichen. Wenn die Laser z. B. einen Reihenwiderstand von 10 Ω besitzen, würde eine einfache Reihenschaltung 5 Laser enthalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung außerdem mit einem Photodetektor kombiniert sein, wie etwa eine herkömmliche p-i-n-Halbleiterphotodiode bei umgekehrter Vorspannung, um eine transistorähnliche Vorrichtung zu erzeugen, die auf der Grundlage der optischen Übertragung von Photonen an Stelle der Übertragung von Minoritätsladungsträgern wie in herkömmlichen Transistorvorrichtungen betrieben wird.
In Fig. 5 kann ein herkömmlicher elektronischer Transistor mit gemeinsamer Basis typischerweise einen n-p-n-Übergang enthalten, der einen Emitter 12 (Bereich des n-Typs), eine Basis 13 (Bereich des p-Typs) und einen Kollektor 14 (Bereich des n-Typs) umfaßt. Der Eingangsemitter 1 ist mittels einer angelegten Spannung 15 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Ausgang des Kollektors 3 ist mittels einer angelegten Spannung 16 in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Elektronen durchqueren die Basisschicht 13 des p-Typs, wobei ein kleiner Bruchteil der Elektronen durch Rekombinaton verloren geht und einen kleinen Basisstrom Ib erzeugt. Der Basisstrom ist gegeben durch Ib = Ie - Ic, wobei Ie und Ic die Ströme sind, die in der Basis/Emitter-Eingangsschaltung bzw. in der Basis/Kollektor- Ausgangsschaltung fließen, wie in der Figur angegeben ist.
Die Basis/Kollektor-"Ausgangs-" Schaltung enthält außerdem einen Lastwiderstand 17 (RL), der eine verhältnismäßig große Impedanz besitzen kann. Da die Basis/Emitter-"Eingangs-" Schaltung eine Weine (Gleichspannungs- und Wechselspannungs-) Impedanz besitzt und der Ausgang des in Rückwärtsrichtung vorgespannten Kollektors einen Strom an den Lastwiderstand RL mit einer verhältnismäßig größeren Impedanz liefern kann, kann der Transistor deshalb eine Leistungsverstärkung liefern.
Damit jedoch in Schaltungen mit der Impedanz 50 Ω durch den Transistor eine Leistungsverstärkung geliefert werden kann, wie etwa für das Erzeugen, das Übertragen und das Empfangen und die Kabelhardware von Mikrowellen, ist eine Stromverstärkung erforderlich. Ferner kann der in Fig. 1 gezeigte bipolare Transistor keine Stromverstärkung liefern, da der Kollektorstrom wegen des kleinen Basisstroms immer geringer als der Emitterstrom ist.
In Fig. 6(a) betrifft ein zweiter Aspekt der Erfindung einen Transistor 18, der eine Stromverstärkung liefern kann und die in Fig. 1 gezeigte Laservorrichtung enthält. Der Transistor enthält außerdem einen Photodetektor oder eine Rasteranordnung von Photodetektoren, die in Reihe, parallel oder in Reihe und parallel verschaltet sind. Der Transistor soll nachfolgend als eine optisch gekoppelte Transistorvorrichtung oder OCT-Vorrichtung bezeichnet werden. Die OCT-Vorrichtung kann unter Verwendung der chipintegrierten monolithischen Photonen-Technologie aufgebaut sein.
Die OCT-Vorrichtung 18 umfaßt eine Eingangsschaltung 19 (die "Basis/Emitter"-Schaltung) und eine Ausgangsschaltung 20 (die Basis/Kollektor"-Schaltung), die eine gemeinsame "Basis"-Verbindung 30 besitzen können. Die Eingangsschaltung 19 enthält die in Fig. 1 gezeigte Laservorrichtung 1. Die in der Figur gezeigte Laservorrichtung 1 ist so dargestellt, daß sie drei p-n-Übergänge 21 enthält. Wie früher erläutert wurde, kann die Laservorrichtung 1 eine beliebige Anzahl von Halbleitervorrichtungen mit einer Struktur des p-n- Typs (der früher definiert wurde) aufweisen und auf einem Chip integriert oder in einer Schaltung verschaltet sein. Die Übergänge 21 können z. B. Laser oder lichtemittierende Dioden (LED) sein, die ein elektrisches Signal effizient in Photonen umsetzen können. Obwohl drei Übergänge 21 gezeigt sind, kann die Vorrichtung in der Praxis ferner eine größere Anzahl von in Reihe verschalteten Übergängen 21 umfassen, die eine Gesamtimpedanz von 50 Ω ergeben.
Die Eingangsschaltung 19 umfaßt außerdem eine Spannungsquelle 22 zum Vorspannen der p-n-Übergänge 21 in Vorwärtsrichtung. Die Ausgangsschaltung 20 umfaßt einen p-n-Übergang 23, der mittels einer Spannungsquelle in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, und der deswegen zum Umsetzen auftreffender Strahlung in einen elektrischen Strom wie eine Photodiode wirkt. Der Kollektor 23 kann z. B. ein Silicium-Photodiodendetektor sein. Die Ausgangsschaltung 20 besitzt eine Ausgangslastimpedanz 25 (RL), die verhältnismäßig groß sein kann (z. B. 50 Ω).
In Fig. 6(b) ist eine vergrößerte Ansicht einer Gruppe von drei p-n- Übergängen 21 gezeigt. In dieser Ausführungsform umfaßt jeder Übergang 2 einen Bereich 26 des n-Typs und einen Bereich 17 des p- Typs, wobei der Bereich 27 des p-Typs eines Übergangs mit dem Bereich 26 des n-Typs des angrenzenden p-n-Übergangs in Verbindung steht, so daß die Übergänge in Reihe verschaltet sind.
Der Emitterstrom Ie, d. h. der Strom, der in der Spannungsschaltung 19 fließt, geht durch die p-n-Übergänge 21, wovon jeder den eingegebenen elektrischen Strom in Photonen 29 umsetzt. Diese Photonen 29 werden zur Ausgangsschaltung 20 übertragen und durch die Photodiode 23 (oder die Photodioden) gesammelt, die die Photonen wieder in einen äquivalenten elektrischen Strom Ic umsetzt. Obwohl in diesem Beispiel lediglich ein Photodiodendetektor 23 gezeigt ist, können dies in der Praxis mehrere Photodiodendetektoren sein, die in Reihe, parallel oder in Reihe und parallel verschaltet sind. Es kann z. B. bevorzugt sein, daß für jeden p-n-Übergang 21 der Laservorrichtung 1 ein Photodiodendetektor vorhanden ist. Ein OCT, der mehrere Photodiodendetektoren umfaßt, kann bei größeren Arbeitsgeschwindigkeiten betrieben werden als ein OCT, der eine einzelne große Photodiodenvorrichtung umfaßt.
Wenn die optischen Umsetzungs- und Übertragungsfunktionen des OCT effizient sind, kann die Vorrichtung eine Stromverstärkung liefern. Die inkrementale Stromübertragungseffizienz ηCT für einen einzelnen p-n-Übergang kann definiert werden durch:
UCT = ηLD · ηOP · ηPD
wobei ηLD die externe inkrementale Quantenausbeute (in Photonen pro Elektron) der lichtemittierenden Vorrichtung 21 ist, ηOP ist der Wirkungsgrad der Lichtübertragung zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung 21 und der in Rückwärtsrichtung vorgespannten p-i-n- Photodiode 23 und ηPD ist die Umsetzwirkungsgrad (in Elektronen pro Photon) der Photodiode 23. Wenn z. B. jeder p-n-Übergang eine Quantenausbeute (ηLD) von beispielsweise 50% besitzt und der Wirkungsgrad der Lichtübertragung und der Wirkungsgrad der Photodiode jeweils 100% betragen, erzeugt die OCT-Vorrichtung 18 mit drei Übergängen einen inkrementalen Ausgangsstrom ΔIe aus der Photodiode 23 von 3 · ηCT · ΔIe, d. h. ΔIc 1,5 · ΔIe, wobei Ie der Strom im Laser ist. Somit ist der Strom, der von der OCT-Vorrichtung ausgegeben wird, größer als der Eingangsstrom. Für "n" p-n-Übergänge in der Rasteranordnung beträgt der Gesamtwirkungsgrad der Stromübertragung
ηCT = n · (ηLD · ηOP · ηPD)
Die Ergebnisse der Stromübertragung, die für eine OCT-Vorrichtung erreicht werden, die eine Rasteranordnung von zehn Laserelementen in Reihenschaltung umfaßt, sind in Fig. 7 gezeigt, die die Beziehung zwischen (i) der Wechselstromverstärkung der Photodiode und (ii) dem Gleichstrom der Photodiode in Abhängigkeit vom Laservorspannungsstroms zeigt. Um diese Ergebnisse zu erhalten, wurde die aus zehn Elementen bestehende Laser-Rasteranordnung von einer 50 Ω- Quelle gespeist und die Photodiode besaß einen 50 Q-Lastwiderstand RL.
Der Schwellenwertstrom der Rasteranordnung war dem des einzelnen Laserelements ähnlich ( 21 mA). In Fig. 7 beträgt der inkrementale Ausgangsstrom der Photodiode ΔIc für einen oberen Schwellenwert des Eingangsstrominkrements ΔIe von beispielsweise 14 mA etwa 28 mA, wodurch sich eine (inkrementale) Stromverstärkung mit einem Faktor zwei ergibt. Die inkrementale Verstärkung ist ein grundlegender Parameter der Gleichspannungs- und Hochfrequenzleistung der OCT-Vorrichtung sowie von faseroptischen Verbindungen, die die Vorrichtung enthalten.
Das Frequenzverhalten der OCT-Vorrichtung, die eine Laser-Rasteranordnung mit zehn Elementen in elektrischer Reihenschaltung umfaßt, ist in Fig. 8 gezeigt, die (i) die Wechselstromverstärkung der Photodiode und (ii) die Wechselstromverstärkung des Lasers über einen Frequenzbereich von 25 kHz bis 5 MHz zeigt. Es ist ersichtlich, daß sich die Verstärkung bei etwa 3 MHz verringert. Dies ist mit der Begrenzung der Reaktionsgeschwindigkeit der in der OCT-Vorrichtung verwendeten Photodiode konsistent. Diese Verminderung der Verstärkung ist jedoch ein Kunstgriff der Messung und die Begrenzung der Reaktionsgeschwindigkeit des OCT kann angehoben werden, indem eine schnellere Photodioden-Vorrichtung verwendet wird.
Der Hauptvorteil der OCT-Vorrichtung ist ihre Fähigkeit, eine Stromverstärkung (sowie eine Leistungsverstärkung) zu liefern. Diese kann ferner in einer Schaltung mit fester Impedanz über ein breites Frequenzband erreicht werden. Die Impedanzanpassung wird von Gleichspannung bis zur Betriebsgrenze des Lasers erreicht.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß die Übertragung zwischen der Eingangsschaltung 19 und der Ausgangsschaltung 20 nicht elektrisch sondern optisch erfolgt, somit werden keine Versetzungsströme erzeugt. Da die Eingangsschaltung 19 und die Ausgangsschaltung 20 entkoppelt sind, vermeidet dies ferner jede Rückkopplung von der Ausgangsschaltung 20 zur Eingangsschaltung 19, die bei herkömmlichen elektronischen Transistoren ein Problem darstellt.
Ein weiterer Vorteil der Entkopplung der Eingangs- und Ausgangsschaltungen 19, 20 besteht darin, daß der Transistor dann zwei physikalisch getrennte und elektrisch unabhängige Schaltungen mit jeweils zwei Anschlüssen darstellt im Gegensatz zum herkömmlichen Transistor (Fig. 1), der eine Vorrichtung mit drei Anschlüssen ist. Jede der Schaltungen mit zwei Anschlüssen besitzt deshalb eine größere Anzahl von Konstruktionsfreiheitsgraden. Die Schaltungen 19, 20 können deswegen einfacher verteilt werden, um die Impedanz der Eingangsschaltung 19 und der Ausgangsschaltung 20 unter Verwendung von Reihen- oder Parallelschaltungskonfigurationen zu ändern, wobei das Kombinieren und Aufteilen des Stroms im optischen Bereich erzielt wird und somit kein elektrischer Nachteil entsteht. Die Möglichkeit, den Transistor als zwei Schaltungen 19, 20 mit zwei Anschlüssen aufzuteilen, gestattet außerdem verbesserte Leistungsausgänge und einen verbesserten Wärmehaushalt.
Bei einer nicht beschichteten Vorrichtung ist der Wirkungsgrad der optischen Kopplung (ηOP) kleiner als 50%, da durch die Photodiode von Fig. 6(a) lediglich Licht von einem Ende der Laservorrichtung 1 gesammelt wird. In einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 6(a) gezeigten OCT-Vorrichtung 18 kann eine hochgradig reflektierende Beschichtung auf ein Ende jedes p-n-Übergangselements 21 aufgebracht werden, wodurch bewirkt wird, daß die gesamte Ausgangsstrahlung vom anderen Ende des Elements emittiert wird. Das macht das an der Photodiode empfangene Licht maximal. Alternativ können im OCT zwei Photodioden enthalten sein, wobei an jeder Seite der Laservorrichtung 1 eine Photodiode angeordnet ist. Die Ströme, die von den Photodioden ausgegeben werden, können dann parallel kombiniert werden, damit sich das Doppelte des Stroms ergibt, der in einer Vorrichtung mit einzelner Photodiode erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform der OCT-Vorrichtung 18 könnten die p-n-Übergänge in Reihe verschaltete oberflächenemittierende vertikale Hohlraumlaser sein; die auf der Oberseite des Kollektors von parallel verschalteten Photodioden gezogen wurden, wobei ihre optischen Ausgaben durch eine transparente "Basis-" Kontaktschicht übertragen werden.
Um eine größere Stromverstärkung zu erreichen, als dies mit einem einzelnen OCT möglich ist, können mehrere OCT in Reihe, parallel oder in Reihe und parallel (d. h. kaskadenartig) verschaltet sein.
Da die Eingangs- und Ausgangsschaltungen 19, 20 entkoppelt sind, besitzt die OCT-Vorrichtung eine nützliche Anwendung auf dem Gebiet der faseroptischen Verbindungen. Die optische Übertragung zwischen der Eingangsschaltung 19 und der Ausgangsschaltung 20 kann z. B. über eine große Entfernung bis zu beispielsweise 100 km erreicht werden. Dadurch können einfache faseroptische Verbindungen mit Breitband-Charakteristiken bei vermindertem Einsetzungsverlust und einer möglichen Verstärkung realisiert werden, indem die Eingangs- und Ausgangsschaltungen 19, 20 des Transistors an jeweils einem Ende der faseroptischen Verbindung angeordnet werden.
Dies kann auf dem Gebiet der faseroptischen Verbindungen einen besonderen Vorteil darstellen, wobei Signaleinsetzungsverluste in die Faser vermindert werden können. Ferner können die einzelnen Elemente in der Laservorrichtung kohärent verriegelt werden, so daß eine kohärente Summierung in einen einzelnen passiven Wellenleiterausgang erreicht wird, der in einen einzelnen Lichtwellenleiter eingegeben wird. Das ist vorteilhafter gegenüber dem Fall, bei dem eine Bandleitung aus Lichtwellenleitern verwendet werden muß.
Die Laservorrichtung kann außerdem bei der Aufteilung eines HF- Signals auf mehrere faseroptische Kanäle verwendet werden. Herkömmlich kann dies durch das Aufteilen des optischen Signals auf alle Kanäle sowie durch das anschließende Verstärken der aufgeteilten Signale (optische oder HF-Verstärkung) erfolgen, um die ursprüngliche Signalleistung wiederherzustellen. Alternativ kann dies erfolgen, indem das verstärkte HF-Signal aufgeteilt und jedes aufgeteilte Signal zu einem separaten Kanal übertragen wird, der seine eigene Lichtquelle besitzt. Bei der Laservorrichtung 1 kann jedoch jedes Laserelement ohne die Notwendigkeit zur Verstärkung eine ausreichende Leistung an einen separaten Lichtwellenleiter liefern, der mit jedem Element in der Rasteranordnung verbunden ist. Dies vermeidet jeden Nachteil bei der Signalteilung.
Der OCT wurde bisher als eine Vorrichtung zum Umsetzen eines elektrischen Eingangssignals in ein optisches Signal und zum anschließenden Ausgeben eines elektrischen Ausgangssignals beschrieben. Eine alternative Konfiguration für den OCT ist ein optischer Verstärker, bei dem ein Eingangslichtsignal in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das anschließend wieder in ein oder mehrere Ausgangslichtsignale umgesetzt wird. Eine mögliche Konfiguration des optischen Verstärkers ist in Fig. 9 gezeigt. In der Praxis kann es vorzuziehen sein, daß in der Laser-Eingangsschaltungsanordnung ein Verstärker und ein Vorspannungsnetzwerk enthalten sind, um die Unzulänglichkeiten zu berücksichtigen, die aus den optischen Umsetzprozessen entstehen. Die Einzelheiten eines geeigneten Vorspannungsnetzwerks sind einem Fachmann geläufig.

Claims

1. Lichtemittierende Vorrichtung (1), die eine Eingangsimpendanz und eine Vorrichtungs-Quantenausbeute besitzt, um aus einem Eingangsstrom aus Elektronen zwei oder mehr Strahlen einer Ausgangsstrahlung zu erzeugen, und:

wenigstens zwei lichtemittierende Mittel (2a, 2b) umfaßt, die den Eingangsstrom aus Elektronen in einen Strahl einer Ausgangsstrahlung umsetzen, wobei jedes lichtemittierende Mittel einen jeweiligen Lichtwellenleiter besitzt und eine Impedanz sowie eine individuelle Quantenausbeute hat,

wobei die lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) (i) elektrisch in Reihe geschaltet sind; so daß die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung (1) im wesentlichen gleich der Summe der Impedanzen der lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) ist und die Quantenausbeute der Vorrichtung (1) im wesentlichen gleich der Summe der einzelnen Quantenausbeuten der lichtemittierenden Mittel ist und (ii) optisch in der Weise angeordnet sind, daß sie keinen gemeinsamen Lichtwellenleiter gemeinsam nutzen.

2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) elektrisch in der Weise verschaltet sind, daß die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung im wesentlichen gleich 50 Ω ist, ohne daß eine zusätzliche Schaltungsanordnung oder Impedanzanpassungselemente vorgesehen sind.

3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jedes der lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) eine Modulationsfrequenzgrenze hat und die Eingangsimpedanz der lichtemittierenden Vorrichtung (1) über einen Frequenzbereich im wesentlichen von der Gleichspannung bis zu der Modulationsfrequenzgrenze jedes der lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) im wesentlichen gleich 50 Ω ist.

4. Lichtemittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die lichtemittierenden Mittel (2a, 2b) p-n-Übergänge (4, 5, 6) sind.

5. Lichtemittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, bei der die p-n-Übergänge (4, 5, 6) Laserdioden oder lichtemittierende Dioden sind.

6. Lichtemittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei der die Laserdiodenvorrichtungen irgendwelche von AlGaAs-, AlGaInP-, AlGalnAs- oder AlGaInAsP-Laserdiodenvorrichtungen sind.

7. Lichtemittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei der die p-n-Übergänge (4, 5, 6) jeweils eine mit einer reflektierenden Beschichtung beschichtete Stirnfläche besitzen.

8. Optisch gekoppelter Transistor (18) für die Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, der umfaßt:

die lichtemittierende Vorrichtung (1; 21) nach einem der Ansprüche 1-3, die wenigstens zwei Strahlen einer Ausgangsstrahlung (29) emittiert, und

wenigstens einen Photodetektor (23) für die Erfassung der Strahlen der Ausgangsstrahlung (29) von der lichtemittierenden Vorrichtung (1) und zum Umsetzen der Strahlen der Ausgangsstrahlung (29) in einen elektrischen Ausgangsstrom (Ic),

wobei die lichtemittierende Vorrichtung (1) und der wenigstens eine Photodetektor (23) in der Weise angeordnet sind, daß keine elektrische Rückkopplung von dem wenigstens einen Photodetektor (23) zu der lichtemittierenden Vorrichtung (1) erfolgt.

9. Optisch gekoppelter Transistor (18) nach Anspruch 8, bei dem der eine oder die mehreren Photodetektoren eine Photodiodenvorrichtung (23) sind.

10. Optisch gekoppelter Transistor (18) nach Anspruch 8, der wenigstens zwei Photodetektoren umfaßt, wobei die Photodetektoren entweder in Reihe oder parallel oder in Reihe und parallel verschaltet sind.

11. Optisch gekoppelter Transistor (18) nach Anspruch 8, der eine oder mehrere Lichtleitfasern umfaßt, um die Strahlen der Ausgangsstrahlung (29) an den einen oder die mehreren Photodetektoren zu übertragen.

12. Faseroptische Verbindung, die eine oder mehrere Lichtleitfasern mit einer Eingangsstirnfläche und einer Ausgangsstirnfläche sowie die lichtemittierende Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 umfaßt,

wobei sich die lichtemittierende Vorrichtung (1) an der Eingangsstirnfläche der einen oder der mehreren Lichtleitfasern befindet, so daß die Strahlen der Ausgangsstrahlung von der lichtemittierenden Vorrichtung in die eine oder die mehreren Lichtleitfasern eingegeben werden.

13. Verfahren zum Verteilen eines Eingangssignals auf einen Ausgangskanal, das die folgenden Schritte umfaßt:

(i) Ausgeben zweier oder mehrerer Strahlen einer Strahlung von der lichtemittierenden Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, die wenigstens zwei lichtemittierende Mittel (2a, 2b; 21) umfaßt, und

(ii) Eingeben der zwei oder mehreren Strahlen der Ausgangsstrahlung in den Ausgangskanal,

wobei die lichtemittierenden Mittel (2a, 2b; 21) in der Weise verschaltet sind, daß die Vorrichtungs-Quantenausbeute größer oder gleich der individuellen Quantenausbeute eines der lichtemittierenden Mittel ist.

14. Verfahren zum Verteilen eines Eingangssignals auf mehrere Ausgangskanäle, das die folgenden Schritte umfaßt:

(ii) Eingeben jedes der zwei oder mehr Strahlen der Ausgangsstrahlung in einen anderen der Ausgangskanäle,

15. Optischer Verstärker zum Empfangen eines Eingangslichtsignals und zum Erzeugen eines oder mehrerer Ausgangslichtsignale, der umfaßt:

einen Photodetektor (23), der das Eingangslichtsignal empfängt und in ein elektrisches Signal umsetzt, und

die lichtemittierende Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-3, die das elektrische Signal empfängt und ein oder mehr Lichtsignale ausgibt.

16. Optischer Verstärker nach Anspruch 15, der außerdem Verstärkungsmittel zum Verstärken des vom Photodetektor (23) ausgegebenen elektrischen Signals umfaßt.