JPH02150079A - スーパールミネッセントダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば物理足測定センサ用の光フアイバ干渉
センサ等に用いられるスーパールミネッセントダイオー
ドに関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、ＩＥＥＥＪＯＵ
ＲＮＡＬ　ＯＦ　ＱｔＪＡＮＴ開ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
３（アイイーイーイー　ジャーナル　オブ　クラオンタ
ム　エレクトロニクス）、ｑ１二１旦［１］　　（１９
８３−１）（米）Ｐ、７８−８１に記載されるものがあ
った。以下、その構成を図を用いて説明する。

第２図は前記文献に記載された従来のスーパールミネッ
セントダイオードの部分斜視図である。

スーパールミネッセントダイオードとは、発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）とレーザダイオード（ＬＤ）の中間的な性
質を有し、その発光は誘電放射成分と自然発光成分を主
体とした位相の不均一なものである。レーザ発振をする
程の利得はもたず、発光メカニズムに光のフィードバッ
クが関与しない光源である。

このスーパールミネッセントダイオードはリッジ構造を
有するものであり、ＩｎＰ半導体基板１上には膜厚及び
幅がそれぞれ０．２５μｍ及び１５μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層２が形成されている。活性層２上にはＩｎＰク
ラッド層３及びオ−ミック接続用のＩｎＧａＡｓＰキャ
ップＭ４が順次形成されており、これらは化学的エツチ
ングが施されることによりリッジ構造を成している。

前記スーパールミネッセントダイオードの光出射端面に
はＳｉ３Ｎ４の無反射膜５がコーティングされ、後方端
面にはＡｕとＳｉ３Ｎ４による反射ＪＩｉ６が形成され
ている。

このように構成されたスーパールミネッセントダイオー
ドの動作温度は０〜４０℃程度の範囲であり、２０℃、
２５０ｍＡ駆動時においてダイオードから放射される光
出力はＬ９ｍＷ程度である。また、コア径５０μｍのマ
ルチモードファイバとの光結合効率は約３０％である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記構成のスーパールミネッセントダイオ
ードにおいては、シングルモードファイバとの結合効率
が低いという問題、及び無反射膜５を高精度かつ再現性
良く形成することが難しいという問題があり、その解決
が困難であった。

即ち、光出射端面における発光領域の幅が広いためにシ
ングルモードファイバとの結合率が低くなり、従ってシ
ングルモードファイバ出力も低くなってしまう。それ故
、シングルモードファイバ系光フアイバ干渉センサへの
適用が困難となる。

また、レーザ発振を抑制するための無反射膜５は、１％
以下の反射率で再現性良く形成することが装置制約上極
めて困難であり、レーザ発振を生じるおそれがある。

本発明は、前記従来技術がもっていた課題として、シン
グルモードファイバとの結合効率が低い点、及び所定の
無反射膜の形成が困難な点について解決したスーパール
ミネッセントダイオードを提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、半導体基板上の電
流ブロッキング層に所定長さに渡って形成され、前記半
導体基板に達する深さを有する断面がほぼ■字形状の溝
と、前記溝内にその長さ方向に沿って形成されて発光領
域を成す活性層と、前記半導体基板及び前記電流ブロッ
キング層によって前記溝の長さ方向後部に形成され、前
記溝及び前記活性層に傾斜して接触する光拡散面とで、
スーパールミネッセントダイオードを構成したものであ
る。

（作用） 本発明によれば、以上のようにスーパールミネッセント
ダイオードを構成したので、断面がほぼ■字形状の溝は
その内部に活性層を埋め込み、光出射端面における実効
的な発光領域の幅を縮小し、その面積を微小化させる働
きをする。これにより、微小なビームスポット径が実現
され、シングルモードファイバとの高い結合効率が達成
される。

また、溝後部における活性層後端面側に傾斜して設けら
れた光拡散面は、活性層で発光した光をその傾斜面で拡
散させ、活性層にフィードバックする光を低減させるよ
うに働く。これにより、レーザ発振が抑制され安定した
スーパールミネッセント光が得られる。即ち、光拡散面
の形成という容易な手段によって高品位のスーパールミ
ネッセントダイオードを得ることができる。

従って、前記課題を解決することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示すスーパールミネッセント
ダイオードの一部切欠斜視図である。

このスーパールミネッセントダイオードは、例えばＩｎ
ＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系から成り、Ｐ−ＩｎＰ半導体基板
１１上に形成されている。半導体基板１１上にはｎ−Ｉ
ｎＰ電流ブロックキング層１２及びＰ−ＩｎＰ電流ブロ
ッキング層１３が順次形成されており、電流ブロッキン
グ層１３には所定長さに渡って例えば断面Ｖ字形状のＶ
溝１４が形成されている。このＶ溝１４は化学的エツチ
ング等によって形成され、電流ブロッキング層１２を経
て半導体基板１１に達する深さを有している。

前記Ｖ溝１４内には、その長さ方向にＰ−ＩｎＰクラッ
ド層１５を介してＰ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１６が埋め
込まれている。この活性層１６は発光領域を成すもので
、その一端面はダイオードの光出射端面側に露出してい
る。

前記■溝１４の長さ方向後部には光拡散面１７が形成さ
れている。この光拡散面１７は■溝１４の後端面に接触
する半導体基板１１及び電流ブロッキングＮ１２，１３
によって形成され、その接触面は傾斜面を成して前記活
性層１６に接している。即ち、光拡散面１７は活性層１
６で発光した光の進行方向に対し傾斜しているので、そ
の光は光拡散面１７で拡散される。光拡散面１７の形成
は、Ｖ溝１４の形成時に化学的エツチング等を施すこと
により、容易に可能である。

前記■溝１４を含む電流ブロッキング層１３上には、ｎ
−ＩｎＰクラッド層１８及びコンタクト電極とのオーミ
ック接続用のＩ　ｎＧａＡｓＰキャップ層１９が順層形
９され、これらによってスーパールミネッセントダイオ
ードがその形態を成している。

次に、上記構成のスーパールミネッセントダイオードの
素子特性について、第３図及び第４図により説明する。

第３図は光出力−電流特性及びファイバ出力−電流特性
を示し、第４図は発光スペクトル分布を示すものである
。

先ず第３図においては、周囲温度Ｔａ＝２５℃。

ＣＷ　（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）駆動におけ
る光出力ＰＯと、先球加工されたシングルモードファイ
バのファイバ出力Ｐｆが示されている。図から明らかな
ように、例えば順方向電流１５０ｍＡ駆動時には約２．
２ｍＷの高い光出力Ｐｏが得られ、そのときのファイバ
出力Ｐｆは約１ｍＷに達する。これよりシングルモード
ファイバとの結合効率は約４５％の高率に達することが
分かる。

第４図においては、周囲温度Ｔａ＝２５℃、駆動電流Ｉ
ｆ＝１５０ｍＡでの発光スペクトル分布か示されている
。図より、スペクトル分布の包絡線はスムーズであり、
レーザ発振が抑制されていることが分かる。また、スペ
クトル半値幅は３０ｎｍであった。

本実施例においては、Ｖ溝１４内部に埋め込んだ活性層
１６の後端に光拡散面１７を設けることにより、活性層
１６へフィードバックする光を低減し、共振器の形成を
防いでレーザ発振を抑制することができる。この構造に
おいて、半導体素子内での発光は誘導放射成分と自然発
光成分を主体とした位相の不均一なものとなり、これに
よって所定のスーパールミネッセントダイオードが得ら
れる。ここに、光拡散面１７は容易な手段で再現性良く
形成可能であり、所定の素子特性を有するスーパールミ
ネッセントダイオードを確実に形成することができる。

また、活性１１６をＶ溝１４内に埋め込むことによって
、光出射端面における実効的な発光領域の面積を微小に
することができる。これにより微小なビームスポット径
が実現され、シングルモードファイバとの間に高い結合
効率が達成される。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず種々の変形が
可能である。例えば、スーパールミネッセントダイオー
ドはＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のみならず、他の系によ
って構成してもよいし、或は半導体基板１１、電流ブロ
ッキング層１２゜１３、クラッド層１５．１８及びキャ
ップ１１９等の個々の構成を変えてもよい。また、溝形
状は■講１４のみに限られるものではなく、例えばＵ字
形状とすることもできる。さらに、光拡散面１７は傾斜
平面もしくは傾斜曲面のいずれで形成してもよく、例え
ば両側部が斜めに湾曲する傾斜曲面とすれば、光拡散上
効果的である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、スーパー
ルミネッセントダイオードを溝構造とし、その溝内に埋
め込まれた活性層の後端面に傾斜して接触する光拡散面
を設けたので、活性層で発光した光は光拡散層で拡散さ
れ、フィードバック光の低減によってレーザ発振が抑制
される。これにより、高品質のスーパールミネッセント
ダイオードを容易かつ再現性の高い形成手段で得ること
ができる。

また、活性層を溝内に埋め込んで形成することにより、
光出射端面における実効的な発光領域の面積が微小化さ
れるめで、シングルモードファイバとの結合効率を著し
く高められるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すスーパールミネッセント
ダイオードの一部切欠斜視図、第２図は従来のスーパー
ルミネッセントダイオードの部分斜視図、第３図は第１
図のスーパールミネッセントダイオードの光出力及びフ
ァイバ出力特性曲線図、第４図は第１図のスーパールミ
ネッセントダイオードの発光スペクトル分布図である。 １１・・・・・・半導体基板、１２．１３・・・・・・
電流ブロッキング層、１４・・・・・・■溝、１５．１
８・・・・・・クラッド層、１６・・・・・・活性層、
１７・・・・・・光拡散面、１９・・・・・・キャップ
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上の電流ブロッキング層に所定長さに渡つて
   形成され、前記半導体基板に達する深さを有する断面が
   ほぼＶ字形状の溝と、 前記溝内にその長さ方向に沿って形成されて発光領域を
   成す活性層と、 前記半導体基板及び前記電流ブロッキング層によつて前
   記溝の長さ方向後部に形成され、前記溝及び前記活性層
   に傾斜して接触する光拡散面とを、備えたことを特徴と
   するスーパールミネッセントダイオード。