CH638642A5

CH638642A5 - Lichtaktivierte lichtemittierende vorrichtung.

Info

Publication number: CH638642A5
Application number: CH1236878A
Authority: CH
Inventors: John Alexander Copeland Iii; Andrew Gomperz Dentai; Tien Pei Lee
Original assignee: Western Electric Co
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1978-12-04
Publication date: 1983-09-30
Also published as: US4152713A; SE7812185L; CA1106482A; JPS593871B2; DE2851643A1; FR2410878B1; JPS5825285A; IT1100445B; GB2009501A; FR2410878A1; SE436160B; JPS5487079A; BE872506A; NL7811841A; GB2009501B; JPS5825286A; IT7830470A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtaktivierte lichtemittierende Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und die Verwendung dieser Vorrichtung in einem Impulsregenerator. 50

Die Verwendung von Elektrizität und Mikrowellen zur Nachrichtenübertragung ist bekannt. In jüngeren Jahren wurde vorgeschlagen, Nachrichten in optischen Faserwellenleitern zu übertragen, die einen Teil von Nachrichtenanlagen bilden und sich dadurch vorteilhaft auszeichnen, dass sie eine 55 grosse Bandbreite aufweisen, im wesentlichen frei von elektromagnetischer Störung sind und hinsichtlich der Kosten interessant sind. In einigen derartigen Anlagen wandeln lichtemittierende Dioden elektrische Information in Lichtsignale um, und die optischen Fasern führen das Licht zu deren Bestim- 60 mungsort. Am Bestimmungsort empfängt ein Photodetektor die Lichtsignale und wandelt diese in elektrische Form um.

In komplexeren Anlagen wird das vom Photodetektor abgenommene elektrische Signal mit Hilfe einer elektronischen Vorrichtung verstärkt und auf eine andere lichtemittie- 65 rende Diode und von dieser auf eine optische Faser gegeben, womit die Distanz vergrössert wird, über welche eine optische Nachrichtenübertragung durchgeführt werden kann. Der Photodetektor, der elektronische Verstärker und die lichtemittierende Diode bilden einen optischen (Strecken-)Verstärker.

Wenn die Anlage derart aufgebaut ist, dass Nachrichten oder digitale Logikinformation über jede optische Faser in Form kurzer Impulse gesendet wird, werden die Impulse auf ihrem Weg nicht nur in ihrer Stärke geschwächt, so dass eine Verstärkung erforderlich ist, sondern sie werden auch nachteiligerweise zeitlich verbreitert, und zwar durch eine Erscheinung, die als optische Dispersion bekannt ist, die ihre Ursache darin hat, dass sich die Komponenten des Lichtsignals mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen. Diese unerwünschte Impulsverbreiterung ist bisher in einem optischen Streckenverstärker dadurch ausgeschaltet worden, dass eine elektronische Impulsgeneratorschaltung als Teil der elektronischen Vorrichtung zwischen dem Photodetektor und der lichtemittierenden Diode des Streckenverstärkers vorgesehen worden ist. Ungûnstigerweisé können optische Nachrichtenübertragungssysteme, bei denen solche bekannten Strek-kenverstärker und Regeneratoren verwendet werden, recht teuer werden, und folglich kann es bei vielen Anwendungen schwierig werden, mit Koaxialkabeln und anderen elektrischen Übertragungssystemen wirtschaftlich zu konkurrieren.

Die geschilderten Probleme lassen sich mit der erfindungs-gemässen Vorrichtung lösen, die durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet ist. Die Verwendung der Vorrichtung ist im kennzeichnenden'Teil des Patentanspruchs 4 definiert.

Eine Vorrichtung, die gemäss einer beispielsweisen Aus-führungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, kann einen schwachen Eingangsimpuls ohne die Verwendung einer elektronischen Impulsregeneratorschaltung der beim Stand der Technik benutzten Art regenerieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein einziger pn-Halbleiterübergang elektrische Ströme erzeugen kann, wenn er in Sperrichtung vorgespannt ist und mit Strahlung in infraroten, sichtbaren und/oder ultravioletten Bereichen des Lichtspektrums beaufschlagt wird. Ein pn-Übergang kann auch Licht in diesem Spektrum aussenden, wenn er in Durchlassrichtung vorgespannt ist. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass dann, wenn eine Elektrodenstruktur, die ein lichtemittierendes Volumen der Vorrichtung begrenzen kann, bei einer pn-Übergangsvorrich-tung vorgesehen ist, der lichtempfindliche Teil des pn-Über-gangs unter Sperrvorspannung flächenmässig viel grösser sein kann als der Teil oder der Bereich des im lichtemittierenden Volumen enthaltenden selben Übergangs der Vorrichtung, der unter Durchlassvorspannung steht. Die Erfindung macht sich diese Prinzipien zunutze, so dass Licht, das auf den in Sperrrichtung vorgespannten Übergang wesentlich ausserhalb des lichtemittierenden Bereichs auftritt, die Vorrichtung dazu trig-gert oder aktiviert, Licht vom relativ kleineren lichtemittierenden Bereich oder Teil desselben Zonenübergangs auszusenden. Die Vorrichtung zur Einkopplung der Aktivierungsenergie in den Zonenübergang wesentlich ausserhalb des lichtemittierenden Bereichs ist gegenüber ankommendem Licht richtungsempfindlich, und deshalb wird nur ein kleiner Anteil des verstärkten oder regenerierten Lichtes vom Emissionsvolumen in die Kopplungsvorrichtung zurückgekoppelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Kopplungsvorrichtung eine optische Faser, die mit ihrer Achse senkrecht zum Zonenübergang montiert ist. Somit ist die erfindungsgemässe Vorrichtung optisch in nur einer Richtung wirkend gemacht, was ein wichtiger Vorteil ist, wenn für die Anwendung bei optischen Nachrichtenübertragungssystemen viele solche Vorrichtungen verwendet werden sollen.

Eine kostengünstige elektrische Steuer- oder Rückstell-Schaltungsanordnung wird vorteilhafterweise mit der in nur einer Richtung wirkenden pn-Übergangsvorrichtung kombi

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niert, um die elektrische Vorspannung der Vorrichtung zeitlich in einer Weise zu steuern, die für den jeweiligen Zweck der Lichtverstärkung oder Lichtregeneration geeignet ist. Eine zusätzliche Kopplungsvorrichtung, wie eine zweite optische Faser, ist mit dem begrenzten lichtemittierenden Volumen gekoppelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vergrösserte Querschnitts-Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die Darstellung zur Verdeutlichung in vertikaler Richtung um einen relativen Faktor 20 unproportional vergrössert ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 3 Strom-Spannung-Kennlinien mit und ohne aktivierendes Licht für die Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2;

Fig. 4 eine vergrösserte Querschnitts-Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Mesa-Aufbau für eine reduzierte Zonenübergangskapazität und für einen Betrieb mit grösserer Bandbreite, wobei zur Verdeutlichung wie in Fig. 1 die Vergrösserung in vertikaler Richtung etwa 20mal grösser ist;

Fig. 5 eine vergrösserte Querschnitts-Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem niedrige Kapazität aufweisenden Zonenübergangsaufbau, der von Maskierungs- und Diffusionsvorgängen herrührt, wobei zur Verdeutlichung wie in Fig. 1 die Vergrösserung in vertikaler Richtung etwa 20mal grösser ist;

Fig. 6 eine vergrösserte Querschnitts-Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem mehrere Mulden für optische Fasern aufweisenden Aufbau, wobei zur Verdeutlichung wie in Fig. 1 die Vergrösserung in vertikaler Richtung etwa 20mal grösser ist;

Fig. 7 eine teils bildhafte, teils schematische Darstellung einer optischen Impulsregeneratoranordnung, bei der irgendeine der Vorrichtungen der Figuren 1,4, 5 und 6 zusammen mit einer elektrischen Rückstellsteuerschaltungsanordnung verwendet ist;

Fig. 8 graphische Darstellungen der Spannung, mit der die Vorrichtung betrieben wird, in Abhängigkeit von der Zeit, korreliert mit der empfangenen Lichtintensität, des Vorrichtungsstroms und der regenerierten Impulsintensität in Abhängigkeit von der Zeit; und

Fig. 9 schematisch eine teils querschnittartige, teils schematische Darstellung eines optischen Regenerators, bei dem die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem einzigen pn-Übergang in Kombination mit einer zugeordneten Steuerschaltung benutzt wird.

Gemäss Fig. 1 wird eine mit Licht aktivierte lichtemittierende Vorrichtung, die als ein einseitig gerichteter optischer Schalter 1 arbeitet, an einer Elektrode 2 mit einer Spannung VD beaufschlagt, die gegenüber einem geerdeten, der Wärmeabfuhr dienenden Metallkühlkörper 10 negativ ist. Die Vorrichtung 1 ist ein lichtemittierender pnpn-Diodenschalter mit einem lichtempfindlichen mittleren pn-Übergang 22 in In-diumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP). Aktivierende Lichtenergie, die in Fig. 1 als Strahl 16 bezeichnet ist, wird im Kern 18 einer optischen Eingangsfaser 14 geführt. Die Faser 14 ist mittels eines Epoxyklebers 23 in einer Mulde 13 eines Indium-phosphid-(InP-)Substrates 3 eingebettet. Die Faser 14 ist derart angeordnet, dass ihr Ende 20 das Licht des Strahls 16 über das InP-Substrat 3, eine Indiumphosphid-Pufferschicht 4 und eine p-leitende InGaAsP-Schicht 5 in einen nichtemittieren-den, lichtempfindlichen Bereich 25 des Zonenübergangs 22 koppelt, der ausserhalb des lichtemittierenden Bereichs 11A in der Zonenübergangsebene liegt. Ankommendes Licht 16 besitzt geeigneterweise eine Wellenlänge, die kürzer als oder gleich wie (und daher energiereicher oder energiegleich wie)

diejenige Wellenlänge ist. die dem Bandabstand des InGaAsP entspricht, wodurch die Erzeugung von Photoleitern bewirkt wird, die zum Triggern des Einschaltens des Schalters 1 geeignet sind. Folglich tritt ein lichtaktiviertes Lichtschalten der pnpn-Vorrichtung 1 auf, und zwar durch die Injektion von Ladungsträgern an einer Stelle, die gegenüber der eigentlichen Lichtemissionszone seitlich versetzt ist.

Wenn ein Triggern oder Zündern der Vorrichtung 1 auftritt, geht der pn-Übergang 22 von einem in Sperrichtung vorgespannten hochohmigen Zustand in einen in Durchlassrichtung vorgespannten niederohmigen Zustand über. Ein wesentlich vergrösserter Strom fliesst von einem Punktkontakt 12 durch die Halbleiterschichten 7, 6, 5, 4 und 3 zur Elektrode 2. Aufgrund des Ohmschen Spannungsabfalls im Halbleiter und der geringen Breite W, geeigneterweise 50 jj.m, des Kontaktes 12, der von einer Siliziumdioxid-(Si02-)Isolierschicht 8 umgeben ist, ist die Lichtemission auf lediglich ein relativ kleines Volumen 11 zwischen der N + -Indiumphosphidschicht 4 und der P+ -Indiumphosphidschicht 7 in den InGaAsP-Schichten 5 und 6 begrenzt. Überdies umfasst das lichtemittierende Volumen 11 lediglich einen kleinen, einen Durchmesser von 50 |j.m aufweisenden Teil oder Bereich 11A des pn-Übergangs 22.

Die der Vorrichtung 1 zugeführte elektrische Energie wird in Lichtenergie umgewandelt, die in Fig. 1 durch einen Strahl 17 dargestellt ist und die weitgehend vom Volumen 11 durch die InP-Pufferschicht 4 und das InP-Substrat 3 und durch ein Ende 21 einer Ausgangsfaser 15 in deren Wellenleiterkern 19 gelangt. Eine im wesentlichen vernachlässigbare Menge des vom lichtemittierenden Volumen 11 kommenden Lichtes wird in die Faser 14 zurückgekoppelt, denn das lichtemittierende Volumen 11 liegt im wesentlichen ausserhalb der Aufnahmeöffnung der Faser 14. Die Faser 15 dagegen führt einen wesentlichen Anteil des vom Volumen 11 emittierten Lichtes weg. Folglich wird die Vorrichtung 1 im wesentlichen in einer Richtung wirkend gemacht, in der der Lichtstrahl 16 zum Lichtstrahl 17 verstärkt wird, jedoch nicht umgekehrt. Da die Achsen beider Fasern 14 und 15 senkrecht zur Ebene des Zonenübergangs 22 verlaufen, können diese Fasern gleichzeitig mittels Epoxy 23 in der Mulde 13 befestigt werden. Die Wärmeableitung von der Vorrichtung 1 wird leicht auf der entgegengesetzten Seite über eine Indium-(In-)Lotschicht 9 erreicht.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 1 von oben. Sieht man das lichtemittierende Volumen 11 von oben, fällt es in seiner Grösse im wesentlichen mit dem kreisförmigen Bereich 11A des Zonenübergangs 22 zusammen. Das Licht 16 kann anstatt mit der optischen Faser 14 auch durch eine andere geeignete Vorrichtung wie eine Linse in den ausserhalb des lichtemittierenden Bereichs 11A liegenden lichtempfindlichen Bereich 25 des Zonenübergangs 22 gekoppelt werden. Der lichtemittierende Bereich 11A ist bei Vorspannung in Sperrichtung lichtempfindlich, jedoch ist eine Lichteinkopplung in diesen Bereich für einen in nur einer Richtung wirksamen Betrieb nicht vorteilhaft, und somit ist eine Vorrichtung erforderlich, mit der eine Einkopplung in den Zonenübergang 22 in die wesentlich ausserhalb des lichtemittierenden Bereichs 11A liegenden Zone 25 möglich ist.

Es werden nun Einzelheiten für die Herstellung der Schichten in der Fig. 1 angegeben. Die Vorrichtung 1 wird mittels einer Standard-Flüssigphasenexpitaxie-(LPE-)Züchtungs-methode unter Verwendung einer horizontal gleitenden Graphitbootanordnung mit aufeinanderfolgenden Schmelzen gezüchtet. Eine Beschreibung eines LPE-Verfahrens, das zur Herstellung von lichtemittierenden InGaAsP-Dioden benutzt wird, ist in grosser Ausführlichkeit beschrieben in «Small-Area, High-Radiance C.W. InGaAsP LEDs Emitting at 1.2 to 1.3 |j.m», von A. G. Dentai, T. P. Lee und C.A. Burrus, Electro-

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nie Letters, Band 13, Nr. 16,4. August 1977, Seiten 484-485. Trennung während des EpoxyVorgangs aufrechtzuerhalten. Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist gegenüber den in diesem Arti- Die Fasern sind abgespalten, um Enden 20 und 21 mit kel beschriebenen lichtemittierenden Dioden verbessert, und optischer Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen. Die Fasern zwar dadurch, dass sowohl die versetzte Eingangsfaser 14 als haben einen äusseren Durchmesser von 60 [im, wobei die auch die Ausgangsfaser 15 in einer vergrösserten kreisförmi- 5 Kerne 18, 19 mit einem Durchmesser von 50 [im eine numerigen oder vorzugsweise elliptischen oder ovalen Mulde 16 vor- sehe Apertur von 0,6 aufweisen. Das die Fasern haltende Glas gesehen sind, wodurch sowohl ein Detektor als auch eine LED wird dann unter einem Mikroskop in einen xyz-Mikropositio-(lichtemittierende Diode) in derselben Vorrichtung erreicht nierer gegeben. Der Lichtaustritt vom Volumen 11 in eine der werden. Überdies ist bei den erfindungsgemässen Ausfüh- Fasern 15 wird maximal gemacht, während er mit einem exter-rungsformen der Fig. 1,4, 5 und 6 im InGaAsP ein pn- io nen Photodetektor am anderen Ende der Faser 15 gemessen HomoÜbergang 22 gezüchtet, um eine pnpn-Schalterstruktur wird. Da der Durchmesser des Bereichs 11A etwa 50 um integriert mit der Vorrichtung zu schaffen. beträgt, tritt im wesentlichen keine Lichtübertragung vom Bei einer beispielsweisen Version der Vorrichtung ist ein emittierenden Bereich in die andere Faser auf. Die beiden [11 l]-InP-Substrat 3 mit Zinn (Sn) stark N + dotiert, und zwar Fasern 14 und 15 werden zur Vollendung der Herstellung mit auf eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 3 x 10,s. Die is Expoxy 23 an ihrem Platz in der Mulde 13 befestigt. InP-Pufferschicht 4 besitzt eine Dicke von 2,8 um und ist mit In Fig. 3 sind zwei Kennlinien 31 und 32 der pnpn-Halb-Zinn (Sn) auf eine Ladungsträgerkonzentration von etwa leitervorrichtung 1 der Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Ordinate 1 x 10IS N + dotiert. Die InGaAsP-Schichten 5 und 6 haben ID repräsentiert die Grösse des durch die Vorrichtung gelan-eine gemeinsame Dicke von 1,3 p.m, un die p-Schicht 5 ist mit genden Stroms und die Abszisse VD repräsentiert die Grösse Zink auf eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 2 x 1016 20 der Spannung über der Vorrichtung zwischen der Elektrode 2 dotiert. Hochqualitatives, aus der Flüssigphase epitaktisch und dem Kühlkörper 10 der Fig. 1. Die Kurve 31 zeigt die S-gezüchtetes InGaAsP ergibt sich aus einer Züchtung in einer förmige Spannung-Strom-Vorrichtungskennlinie, wenn kein einen Innendurchmesser von 51 mm aufweisenden Röhre bei Eingangslicht auf den pn-Übergang 22 auftritt. Eine äussere einer Methode mit einem mehrere Mulden aufweisenden Gra- Schaltung, die aus einer Batterie mit einer durch den Punkt 36 phitboot, wobei die Bootmulden Bodenabmessungen von etwa 25 dargestellten negativen Spannung V — und einem durch den 6,9 mm x 11,2 mm' und eine Muldentiefe von 10,2 mm aufwei- Kehrwert der Neigung einer Lastlinie 33 hergestellten Wider-sen. Die Züchtungstemperaturen betragen 635 °C, bei einer standswert besteht, schneidet die Kennlinie 31 in einem Punkt Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,4 °C pro Minute zum 34. D.h., die Schaltung besitzt einen zulässigen Arbeitspunkt Erhalt eines Bandabstandes bei 1,2 (im. Die Flüssigkeitszu- 34 bei einem hohen Wert der Vorrichtungsspannung VD und sammensetzung der InGaAsP-Schmelzen ist, bezogen auf 1000 30 einem niedrigen Wert des Vorrichtungsstroms ID.

Milligramm Indium, 1000 Milligramm Indium, 60,30 Milli- Wenn ein optisch aktivierender Lichtimpuls 16 in Fig. 1 gramm Indiumarsenid (InAs), 12,61 Milligramm Galliumarse- auf den Zonenübergang 22 auftritt, verschiebt sich die Kennli-nid (GaAs) und 9,7 Milligramm Indiumphosphid (InP). Auf nie der Vorrichtung in eine Lage, wie sie durch die Kennlinie dieser Grundlage werden 0,0005 (5 x 10-4) Milligramm Zink 32 gezeigt ist. Die Lastlinie 33 und die Kennlinie 32 besitzen (Zn) verwendet, um eine Zinkdotierung von 0,0001 (10~4) 35 nur einen Schnittpunkt 35. Dieser Schnittpunkt stellt einen Atom-% für die p-InGaAsP-Schmelze vorzusehen. Da das zulässigen Schaltungsarbeitspunkt bei einer niedrigeren Vor-Zink in der Schmelze flüchtig ist, ist die dieses enthaltende richtungsspannung VD und einem viel höheren Vorrichtungs-Bootmulde vorzugsweise geschlossen, um einen Dampftrans- ström ID dar. Die Folge ist, dass die Vorrichtungsspannung port und ein Entweichen von Zink zu verhindern. 10 Milli- von ihrem Wert beim Punkt 34 über eine Spannungsänderung gramm Zinn (Sn) werden in der n-InGaAsP-Schmelze für 1,0 4" AV auf die Vorrichtungsspannung entsprechend Punkt 35 Atom-% dieses Dotierstoffes in der Schmelze verwendet. Die abfällt. Der plötzlich erhöhte Strom ID bewirkt sowohl, dass resultierende n-leitende Schicht ist auf eine Ladungsträger- der Zonenübergang 22 Licht emittiert, als auch, dass die Vorkonzentration von etwa 1 x 1017 Zinn-dotiert, wodurch der pn- richtung eingeschaltet wird, so dass sie beim Punkt 35 bleibt, HomoÜbergang 22 zwischen den InGaAsP-Schichten 5 und 6 nachdem das Licht abgeschaltet ist. Wenn die Spannung 36 eierzeugt wird. Wenn auch der Ort des HomoÜberganges im 45 nen Wert von — 2,7 Volt aufwies und der Schaltungswider-InGaAsP nicht kritisch ist, zeigen Berechnungen, dass eine standswert R 14 Ohm betrug, wies eine Demonstrationsdiode Optimierung konkurrierender Betrachtungen bezüglich Ver- a) einen Zustand hoher Spannung (2,7 V) und niedrigeren Stärkung, elektrischen Leckens, hoher Durchgreifspannung Stroms (0,5 mA) bei geringer Lichtabgabe (weniger als 0,01 und des Absorptionsgrades des Ausgangslichtes die Verwen- Milliwatt) und dung einer Dicke von 1 um für die p-Schicht 5 und eine Dicke so b) einen Zustand niedrigerer Spannung (1,3 V) und höhe-

von 0,2 um für die n-Schicht 6 nahelegen. Mit der Optimie- ren Stroms (100 mA) bei beträchtlicher Lichtabgabe (1 Milli-

rung braucht die Vorrichtung 1 nicht in der Nähe des Schalt- watt)

schwellenwertes am «Knie» der Kennlinie betrieben zu wer- auf. Ein Lichteingangssignal 16 von 3 Mikrowatt reichte den. Damit wird die Notwendigkeit einer übermässig sorgfäl- aus, um zu bewirken, dass ein Lichtsignal von 100 Mikrowatt tig ausgelegten Vorspannungssteuerschaltungsanordnung in 55 ;n die Ausgangsfaser 15 gekoppelt wurde (eine Verstärkung einem kommerziell verwendbaren Gerät, das die Vorrichtung von 15 dB), und zwar beim Auftreten eines Spannungssignals benutzt, ausgeschaltet. Die InP-Schicht 7 weist eine Dicke von AV von 1,4 Volt in der äusseren elektrischen Schaltung.

3,3 um auf und ist geeignetermassen mit Zink auf eine Die Vorrichtung 1 der Fig. 1 mit der S-förmigen Kennlinie

Ladungsträgerkonzentration von 2 x IO18 P+ -dotiert. Auf der nach Fig. 3 kann also als eine lichtaktivierte, lichtemittierende

InP-Schicht 7 ist eine Siliciumoxidschicht 8 niedergeschlagen. 60 Verstärkervorrichtung mit einer im wesentlichen nur in einer

Mittels einer Standardmethode wird ein kleiner Punktkontakt Richtung wirksamen optischen Charakteristik arbeiten. Wenn 12 durch die Siliciumdioxidschicht 8 hindurch geschaffen. Der zusammen mit den erfindungsgemässen Vorrichtungen eine

Kontakt 12 wird mittels eines Indiumlotes 9 am geerdeten komplexere elektrische Steuerschaltungsanordnung verwendet

Kühlkörper 10 befestigt. wird, müssen die Betrachtungen hinsichtlich der Lastlinie 33

Die Fasern 14 und 15 sind bei einem erfindungsgemässen 65 durch eine Schaltungsanalyse ersetzt werden, die eine kompli-Ausführungsbeispiel mit Abstand voneinander parallel ziertere Verschiebung zulässiger Arbeitspunkte auf dem Kennangeordnet und an einem kleinen Stück eines quadratischen liniendiagramm der Fig. 3 zeigt.

Deckglases (nicht gezeigt) festgeklebt, um deren parallele Bevor diese komplexeren Schaltungen besprochen werden,

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wird auf einige alternative Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung hingewiesen. Beispielsweise ist in Fig. 1 in der Mulde 13 freier Raum zum Ankoppeln von mehr als einer optischen Fiber 14 an den lichtempfindlichen Bereich 25 und von mehr als einer optischen Faser 15 an den lichtemittierenden Bereich 11A des Zonenübergangs 22. Da das Volumen 11 in viele Richtungen abstrahlt, können auch eine oder mehrere Ausgangsfaserenden z.B. in der Ebene des Zonenübergangs 22 und senkrecht zum Ende der Faser 14 angeordnet sein. In einem solchen Fall führen die InP-Schichten 4 und 5 wirksam einen Teil des vom Volumen 11 emittierten Lichtes in einen wirksamen Bereich 11B zu einer (nicht gezeigten) randgekoppelten optischen Ausgangsfaser.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Weise modifiziert. dass ein Mesabereich geätzt ist, um die Zonenübergangskapazität zu reduzieren und folglich zu schnelleren Schaltgeschwindigkeiten der Vorrichtung zu kommen. Nach dem Niederschlag einer Siliciumoxidschicht 45, jedoch vor der Festlegung und Aufbringung eines Punktkontaktes 46, wird die ausserhalb des beabsichtigten Kontaktbereiches 46 der Fig. 4 liegenden Zone für eine Ätzung bestimmt und anschliessend unter Bildung eines Mesabereiches weggeätzt. Die geätzte Zone wird anschliessend mit einem Isolierlack 44 aufgefüllt. Alle Schichten der Vorrichtung 40 besitzen jedoch die gleiche Dicke wie jene der Vorrichtung 1 in Fig. 1. Die InP-Schicht 4 der Fig. 1 und die InGaAsP-Schichten 5 und 6 sind zu einem sehr wesentlichen Teil weggeätzt, so dass sich Mesa-InGaAsP-Schichten 41 und 42 beträchtlich kleinerer Fläche ergeben und folglich eine beträchtlich kleinere Kapazität. Die InP-Schicht 7 und die Siliciumoxidschicht 8 der Fig. 1 sind ebenfalls zu einem wesentlichen Teil weggeätzt, um Schichten 43 und 45 in Fig. 4 zu bilden. Der Punktkontakt 46 wird anschliessend in üblicher Weise hergestellt.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer anderen erfindungsgemässen Vorrichtung 50 mit verringerter Kapazität, die wieder den Kontakt 2, den InP-Substrat 3 und die InP-Pufferschicht 4 mit einer Dicke von 2,8 Mikrometer aufweist. Diesmal jedoch ist eine InGaAsP-Schicht 51, die mit Zink auf eine Ladungsträgerkonzentration von 2 x 1016 p-dotiert ist, mittels Flüssig-phasenepitaxie 2,7 Mikrometer dick gezüchtet. Als nächstes wird ein Bereich dieser Schicht 51 unter Verwendung einer Siliciumnitrid-(SÌ4N3-) oder Siliciumoxid-(Si02-)Maske festgelegt, und zwar mit solcher Breite, dass beide Fasern Zugriff finden, wie es dargestellt ist. Schwefeldotierstoff wird niedergeschlagen und aus einer Aluminiumsulfid-(Al2S3-)Quelle wenigstens eine Stunde lang im Temperaturbereich 500 °C bis 1100 °C diffundiert, um eine n-leitende InGaAsP-Schicht 52 bis in eine Tiefe von 1,7 Mikrometer zu bilden, die an ihrer Grenzfläche 58 mit der p-Schicht 51 eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 1 x 1017 aufweist. Man vergleiche «Donor Diffusion into Gallium Arsenide from Group VI Compounds» von R. G. Frieser, Journal of the Electrochemical Society,

Band 112, Nr. 7,1965, Seite 697. Als nächstes wird ein noch kleinerer Bereich der zuvor festgelegten InGaAsP-Schicht 52 unter Verwendung einer Siliciumnitrid- oder Siliciumoxid-maske definiert und mit Zink von einer Zinkphosphid-(Zn3P2-) Quelle für eine Dauer zwischen 30 Minuten und einer Stunde bei 500°C diffundiert, um eine P+-InGaAsP-Schicht 53 mit einer Dicke von 1,5 Mikrometer und einer Ladungsträgerkonzentration von 1 x 10'8 zu erzeugen. Das Ergebnis ist die Erzeugung einer lichtemittierenden Zone 57A, die optimal getrennt ist, und zwar durch ein Mikrometer von der Schicht 4 und durch 0,2 Mikrometer von der Schicht 53. Dann wird auf die herkömmliche Weise eine Siliciumoxidschicht 54 niedergeschlagen und anschliessend die Punktkontaktierung 56 durchgeführt.

Das in der Eingangsfaser 14 ankommende Licht 16 aktiviert den Zonenübergang 58, was dazu führt, dass die Vorrichtung rasch schaltet und Lichtemission vom Volumen 57 bewirkt. Das Schalten ist aufgrund der niedrigen Kapazität der Vorrichtung schnell. Das Ausgangslicht 17 wird in die Ausgangsfaser 15 gekoppelt und praktisch überhaupt nicht in 5 die Faser 14, entsprechend der optischen einseitig gerichteten Funktion der erfindungsgemässen Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt eine lichtaktivierte, lichtemittierende Vorrichtung 60, die vom Aufbau her identisch zu derjenigen der Fig. 1 ist, wenn InGaAsP-Technologie verwendet wird, mit der Aus-10 nähme, dass nicht eine sondern zwei Mulden 78 und 79 für die Fasern 71 und 72 verwendet werden, die in diesen mit Epoxy 75 und 76 festgeklebt sind. Dies ermöglicht es, dass der den Punktkontakt 68 verlassende Strom 69 nur zu beiden Seiten der Faser 72 fliesst, was zu einer verringerten I2R-Joule-Erwär-15 mung führt, dass der lichtemittierende Zonenübergangsbereich 70A vollkommener festgelegt wird und dass derjenige Teil des Lichtes 74, der zurück in die Eingangsfaser 71 gekoppelt wird, vollständiger reduziert wird. Somit aktiviert das Eingangslicht 73 den pn-Übergang 77 einschliesslich des licht-20 emittierenden Volumens 70, und das lichtemittierende Volumen 70 wiederum erzeugt Licht 74, das mit hohem Kopplungswirkungsgrad allein in die Ausgangsfaser 72 gelangt.

Selbstverständlich kann die Erfindung mit einer Vielzahl von Materialsystemen verwirklicht werden, und tatsächlich ist 25 es lediglich erforderlich, dass im Material eine lichtaktivierbare aktive Zone vorhanden ist. die über einen kleineren Bereich oder Teil von ihr Licht emittieren kann. Dieses Erfindungsprinzip umfasst eine Vielzahl von Materialtechnologien, einschliesslich jener der Halbleiter-pn-Zonenübergänge. Unter 30 anderen Halbleitermaterialien zur Herstellung von pn-Zonen-übergängeri ist das System Galliumarsenid-(GaAs-)Alumi-niumgalliumarsenid (AIGaAs) vielleicht am geläufigsten. Die Vorrichtung 60 kann alternativ gemäss der folgenden Beschreibung in diesem Materialsystem hergestellt werden, 35 wobei die Schichtdicken die gleichen wie jene in Vorrichtung 1 nach Fig. 1 sind.

Ein N + -Substrat 62 ist ein GaAs-Substrat mit [100]-Kristallorientierung und mit einer Silicium-(Si-)Dotierung auf eine Ladungsträgerkonzentration von 1 x 10". Eine Al025. 40 Ga0i75As-Pufferschicht 63 ist mit Tellur (Te) auf eine Ladungsträgerkonzentration von 1 x IO18 N+ -dotiert. Eine aktive GaAs-Schicht 64 ist mit Germanium (Ge) auf eine Ladungsträgerkonzentration von 1 x 10" p-dotiert. Eine aktive GaAs-Schicht 65 ist mit Tellur (Te) auf eine Ladungsträgerkonzen-45 tration von 2 x 1017 n-dotiert. Eine Al0.25Gao.75As-Schicht 66 ist mit Germanium (Ge) auf eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 2 x IO18 P+ -dotiert. Eine Schicht 67 besteht wie zuvor aus Siliciumoxid, und ein Punktkontakt 68 ist in der üblichen Weise vorgesehen. Indiumlot 9 klebt die Vorrichtung 50 60 auf dem Kühlkörper 10 fest, und eine Elektrode 61 und der Kühlkörper 10 sind kontaktiert. Zum Niederschlagen der III-V-Schichten werden Standard-Flüssigphasenepitaxiemetho-den verwendet. Verschiedene Materialmodifikationen, wie das Hinzufügen von Antimon (Sb) oder Indium (In) zur Verringe-55 rung des Bandabstandes werden bei alternativen Ausführungsformen verwendet.

Fig. 7 zeigt, wie die Vorrichtung nach Fig. 1, und analog die Vorrichtungen nach den Fig. 4, 5 und 6, als Teil eines optischen Impulsregenerators 80 eingesetzt sind, der die Vor-60 richtung 1 und eine mit den Elektroden 2 und 12 der Vorrichtung 1 verbundene elektrische Rückstellsteuerschaltung 81 umfasst. Ein verzerrter, geschwächter Impuls 90 gelangt in die Faser 14 als aktivierendes Licht 16. Durch Zusammenwirken von Vorrichtung 1 und Rückstellsteuerschaltung 81 wird ein 65 verstärkter, zeitlich verkürzter regenerierter Impuls 97 als Ausgangslicht 17 von der Faser 15 angegeben. Die Rückstellsteuerschaltung 81 besitzt eine Quelle 82 negativer Spannung V für die Erzeugung eines Stroms Ir in einem Widerstand 83

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mit dem Widerstandswert R. Der Widerstand 83 ist seinerseits mit einem geerdeten Kondensator 84 mit der Kapazität C verbunden und ausserdem mit einer Spule 85 mit der Induktivität L. Die Spule 85 befindet sich in Reihenschaltung zur Vorrichtung 1, die über den Kühlkörper 10 geerdet ist.

Wenn die Vorrichtung 1 vor dem Einsetzen des Impulses 90 an einer hohen Vorspannung VD liegt und einen niedrigen Strom Id führt, ist der Kondensator C auf eine relativ hohe Spannung aufgeladen, wie es in der Spannungskurve des Zeitablaufdiagramms der Fig. 8 mit einer Linie 92 dargestellt ist. Der der Linie 92 entsprechende Spannungswert ist dem \rbeitspunkt 34 in Fig. 3 äquivalent. Dann aktiviert der Impuls 90 die Vorrichtung 1, und dies bewirkt die Erzeugung eines Lichtimpulses 97 gleichzeitig mit einem plötzlichen Spannungsabfall AV, der durch den Linienabschnitt 93 angedeutet ist. Die LC-Schaltung 84, 85 in Fig. 7 beginnt zu «schwingen», wie es durch eine Stromschleife 86 und einen Spannungskurvenabschnitt 94 in Fig. 8 angedeutet ist. Dieses Schwingen bewirkt, dass die Spannung über der Vorrichtung 1 auf einen Wert abfällt, der mehr als AV niedriger als der Spannungswert 92 liegt, und dies bringt die Vorrichtung dazu, zu ihrem Zustand hohen Widerstandswertes zurückzukehren und damit eine Beendigung des Ausgangslichtimpulses 97 zu bewirken.

Die Vorrichtung 1 und die Steuerschaltung 81 wirken also derart zusammen, dass ein Impuls des aktivierenden Lichtes 90 zu einer Emission der Vorrichtung führt, und zwar für eine Zeitdauer, die durch die Abschaltbedingung 95 bestimmt ist, die den Spannungskurvenabschnitt 94 beendet. Die Zeitperiode des Abschnitts 94 hat die Dauer

Tp = 7t/LC (1)

Der maximale Strom Imax und folglich die Lichtabgabe sind durch das Verhältnis von C und L bestimmt, so dass gilt

Imax s 0,5 AVi/C/L (2)

Somit können im Entwurfsstadium C und L aus dem Spannungsabfall AV der Vorrichtung nach dem Triggern oder Zünden, aus dem gewünschten Maximalstrom Imax und aus der Länge Tp des regenerierten Impulses bestimmt werden.

Wenn der Widerstandwert R der externen Schaltung genügend gross ist, dann liegt nach dem Hochstromimpuls eine Spannung über der Diode (und dem Kondensator C), die um mehr als AV kleiner ist als die Vorspannung 92. (Siehe das Ende des Kurvenabschnitts 94). Der Kondensator C lädt sich dann (Kurvenabschnitt 95) über den Widerstand R mit einer Zeitkonstanten, die näherungsweise gleich RC ist, auf die Vorspannung 92 auf. Die Vorrichtung 1 ist gegenüber Lichteingangssignalen 90 unempfindlich, bis die Spannung über C wieder nahe bei der Vorspannung 92 liegt. Dies ist der Grund, weswegen die beispielsweise 500 |is dauernden Lichteingangsimpulse, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind, lediglich einen Ausgangsimpuls mit einer Dauer von 60 us triggern. Am Ende des 500 jis dauernden Eingangslichtimpulses liegt die Spannung an der Diode noch immer einige Zehntel Volt unter dem Schwellenwert.

Um das Tastverhältnis zu erhöhen, ist es erforderlich, den externen Widerstandswert R zu reduzieren, da sowohl die Ausgangsimpulsdauer als auch die Erholungszeitkonstante proportional zu C sind (für ein feststehendes Imax). Wenn R jedoch kleiner als ein kritischer Wert ist, der bei etwa 5,4 AV/ Imax liegt, schwingt die Vorrichtung, nachdem sie getriggert ist, oder geht in einen stabilen Hochstromzustand über. Eine Analyse zeigt, dass das maximale Tastverhältnis Dmax von den Eigenschaften der pnpn-Vorrichtung, eingeschlossen deren negativen Widerstand Rn, abhängt, so dass gilt

Kl + kRNIma/A V) (3)

5 Dabei ist k eine Konstante von etwa 0,5. Für einen besseren Annäherungsgrad ist k die Zahl der RC-Zeitkonstanten für die Wiedererlangung einer angemessenen Empfindlichkeit, geteilt durch 2n. Für eine verwendete Vorrichtung ist Rn = 300 Q, Imax = 0,05 A und AV = 1,4 V, so dass D„,ax = 0,16 ist. 10 Typische Komponentenwerte sind R = 180 Ohm, C = 10 (J.F und L = 2 mH für eine Impulslänge von 500 jis und ein Tastverhältnis von 16%.

Der anfängliche Spannungsabfall 93 nach dem Triggern erscheint plötzlich. Eine Analyse und Experimente bei höhe-15 ren Frequenzen zeigen, dass dieser Abfall eine Zeitkonstante aufweist, die näherungsweise durch das Produkt der Zonenübergangskapazität der Vorrichtung und den negativen Widerstand RnQ gegeben ist. Für eine beispielsweise Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art sind RN = 300 Ohm, Cj etwa 200 pF 2f) und RnQ etwa 60 nS. Diese Zeitkonstanten begrenzen den Betrieb der beispielsweisen Vorrichtung auf etwa 1 MHz. Da sich der mittlere np-Übergang über den gesamten, 400 |im messenden Chip in der Vorrichtung 1 erstreckt, während der optisch aktive Bereich lediglich einen Durchmesser von 50 |im 25 aufweist, kann diese Kapazität mit einem Aufbau, wie dem in Fig. 4 oder 5 gezeigten, stark verringert werden.

Mit Anklemmleitungen, die eine pnpn-LED-Vorrichtung 1 an eine Stromquelle anschliessen, werden elektrische Schwingungen bei 100 MHz beobachtet, die wahrscheinlich auf der 30 Streuinduktivität beruhen, die mit der Zonenübergangskapazität in Resonanz tritt. Dies zeigt, dass die grundsätzliche Bipolartransistorwirkung bis zu der durch die Minoritätsladungsträgerlebenszeit bestimmten Frequenz wirksam ist. Die LED-Reaktion wird als 60 bis 90 MHz gemessen. 35 Während der Rückflanke des Impulses 90 ist die Vorrichtungsspannung VD auf der Ladekurve 95 der Fig. 8 zu niedrig, um ein Schalten der Vorrichtung 1 zu erlauben. Folglich ist der Vorrichtungsstrom ID während der Ladekurve 95 zu niedrig. Wenn später ein zweiter Lichtimpuls 90' ankommt, wird er 40 ebenfalls als ein Impuls 97' regeneriert, und die Vorrichtungsspannung VD folgt dem Muster 93', 94', 95'. Wenn das Vorhandensein des Eingangsimpulses 90 einer binären «EINS» entspricht, dann wird ein kurzer binärer «EINS»-Impuls 97 regeneriert. Wenn jedoch ein Eingangsimpuls nicht vorhanden 43 ist, wird die Vorrichtung 1 nicht getriggert und bleibt die Vorrichtungsspannung VD auf dem hohen Wert 92".

Einige Rückstellschaltungen, die der Schaltung 81 etwas ähnlich sind, zeigt das General Electric SCR Manual, 5. Ausgabe, Seiten 128 und 439. Die vorliegende Erfindung erkennt so jedoch, dass die Vorrichtung 1 in Kombination mit einer RLC-Rückstellschaltung 81 als ein einseitig gerichteter optischer Regenerator wirken kann, der Ausgangsimpulse 97 erzeugt, die kürzer als Eingangsimpulse 90 sind, und dass sie nicht nur als ein gewöhnlicher geschalteter SCR oder eine lichtakti-55 vierte, elektrische monostabile Schaltung wirkt.

Fig. 9 zeigt eine optische Regeneratorkombination 130 mit einer nur in einer Richtung wirkenden Vorrichtung 140, die nur einen einzigen pn-Übergang 151 in der lichtaktivierten lichtemittierenden Vorrichtung gemäss Erfindung aufweist. 60 Die Vorrichtung 140 bildet zusammen mit ihrer Steuerschaltung 139 den optischen Regenerator 130, der zur Verwendung in optischen Nachrichtenübertragungssystemen und/oder in optischen Logikanordnungen geeignet ist.

Eine Batterie 131, ein Widerstand 132, ein Kondensator 65 133 und eine Spule 134 bilden eine RCL-Abschaltschaltung ähnlich der nach Fig. 7 zum Betreiben einer SCR-äquivalenten Siliciumtransistorschaltung aus den Transistoren 135 und 136 und den Widerständen 137 und 138. Wenn sich die Schaltung

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135, 136, 137 und 138 in einem Zustand hoher Impedanz befindet, gelangt ein schwacher, verzerrter Impuls 90 über die Eingangsfaser 141 in die Vorrichtung 140, und Photonen 152 treffen auf den pn-Übergang 151 auf, der in Sperrichtung vorgespannt ist und als Photodetektor wirkt. Die Ladungsträger, 5 die in der Vorrichtung 140 im nichtemittierenden, empfindlichen Bereich 155 des Zonenübergangs 151 erzeugt werden, erhöhen den Strom im Basis-Emitter-Übergang der Transistoren 135 und 136, was ein Einschalten der die Elemente 135,

136, 137 und 138 benutzenden Schaltung bewirkt. Die Span- io nung am Kollektor des Transistors 135 steigt an, und die Spannung am Kollektor des Transistors 136 fällt ab, was bewirkt, dass der Zonenübergang 151 in Durchlassvorspannung kommt und ein Strom über den Kühlkörper 150 und die Elektrode 145 durch den Zonenübergang 151 fliesst. Als Folge 's davon werden Photonen 153 vom lichtemittierenden Volumen 154 in die Ausgangsfaser 142 emittiert. Aufgrund des kleinen Metallpunktkontaktes 149 umfasst das Volumen 154 lediglich einen begrenzten Bereich des Zonenübergangs 151. Allerhöchstens ein relativ kleiner Anteil der durch den Strahl 153 darge- 20 stellten Photonen gelangt in die Eingangsfaser 151, was die Vorrichtung vorteilhafterweise in nur einer Richtung wirkend macht. Die LC-Schaltung 133, 134 beginnt zu «schwingen», was zu einer baldigen Abschaltung der Schaltung 135, 136, 137 und 138 und der Lichtemission von der Vorrichtung 140 führt. 25 Infolgedessen ist die Regeneration des Impulses 90 als Impuls 97 erfolgreich vollendet. Der Kondensator 133 wird von der Batterie 131 über den Widerstand 132 erneut aufgeladen, und der Regenerator 130 ist bald zur Regenerierung eines weiteren Eingangslichtimpulses 90 bereit. 30

Die Vorrichtung 140 umfasst optische Eingangs- und Ausgangsfasern 141 und 142, die mittels Epoxy 143 in einer Mulde

144 eines durch Silicium-(Si-)Dotierung n-leitenden GaAs-Substrates 146 festgeklebt sind. Eine p-leitende Schicht 147 aus GaAs ist mittels einer Standardmethode durch Diffundieren von Zink (Zn) in das Substrat 146 gebildet. Der Punktkontakt 149 ist von einer Siliciumoxid-(Si02-)IsoIierung umgeben und auf dem Kühlkörper 150 befestigt. Siehe beispielsweise «Small-Area High-Current-Density GaAs Electroluminescent Diodes and a Method of Operation for Improved Degradation Characteristics» von C.A. Burrus und R.W. Dawson, Applied Physics Letters, Band 17, Nr. 3, 1970, Seiten 97-99.

Der Regenerator 130 bietet den Vorteil, dass er die Verwendung von Siliciumtransistoren 135 und 136 mit einem sehr niedrigen Stromschwellenwert für Verstärkungseinschaltung erlaubt, was den Regenerator 130 empfindlicher gegenüber Licht macht. Der wirtschaftliche Vorteil des Regenerators 130 im Vergleich zum Regenerator 80 nach Fig. 7 hängt von einem Kostenvergleich zwischen denjenigen Kosten, welche der Einsatz der Zusatzschaltung 135, 136, 137, 138 verursacht, und der Einsparungen ab, die sich durch einen vergrösserten Regeneratorabstand in einem Fasersystem ergeben und dadurch, dass man die Vorrichtung 140 mit ihren weniger Schichten vorsieht.

Wie in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Vorrichtungen erwähnt worden ist, kann die Vorrichtung 140 geeigneterweise auch mit AlGaAs, InGaAsP und anderen Materialien hergestellt werden, wenn dies Entwurfsbetrachtungen vorschreiben. Mesa-Lösungen oder Lösungen mit begrenztem diffundiertem Zonenübergang zur Herabsetzung der Vorrichtungskapazität sind anwendbar. Eine Mehrfachmuldenfaser-kopplung ist benutzbar, und auf Wunsch werden mehrere Eingangs- und Ausgangsfasern geeignet mit dem Zonenübergang 151 gekoppelt.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Lichtaktivierte lichtemittierende Vorrichtung [1] mit wenigstens einem pn-Übergang [22] und mit wenigstens einer dem Anlegen eines Potentials [VjJ dienenden Elektrodenanordnung [2 und 10], die Lichtemission [17] auf ein Volumen 5 [11] begrenzt, das nur einen Teil [11A] des pn-Übergangs [22] umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine richtungsempfindliche optische Anordnung [14] vorgesehen ist, die aktivierendes Licht [16] an einem Punkt [25], der wesentlich ausserhalb des genannten Teils [11A] des pn-Übergangs [22] liegt, in den 10 pn-Übergang [22] einkoppelt, und dass die optische Anordnung [14] derart orientiert ist, dass lediglich ein praktisch vernachlässigbarer Anteil des emittierten Lichtes [17] in die optische Anordnung gekoppelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, '5 dass die optische Anordnung eine optische Faser [14] aufweist mit einem Ende [20], das an einer Oberfläche [13] der lichtemittierenden Vorrichtung [1] befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite optische Faser [15] vorgesehen ist, deren eines20 Ende [21] an der Vorrichtung derart befestigt ist, dass es die maximale Menge der Lichtemission [17] von dem lediglich den genannten Teil [IIA] des pn-Übergangs [22] umschliessenden Volumen [11] empfängt.
4. Verwendung der Vorrichtung nach Patentanspruch 1 in 25 einem Impulsregenerator, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Steuerschaltung [81] verbunden ist, die bewirkt, dass das emittierte Licht gegenüber einem Impuls aktivierenden Lichtes eine begrenzte Dauer aufweist.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 3" dass die Steuerschaltung mit der Elektrodenanordung [2, 10] verbunden ist, und eine Potentialquelle [82], die über ein Widerstandselement [83] und ein induktives Element [85] mit der einen Elektrode [2] der Elektrodenanordnung verbunden ist, und ein kapazitives Element [84] aufweist, das einen Endes 35 mit einem Verbindungspunkt zwischen Widerstandselement und induktivem Element und anderen Endes mit der zweiten Elektrode [10] der Elektrodenanordnung verbunden ist.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Element [134] mit der einen Elektrode [145] 40 über eine Transistorschaltung [139] verbunden ist, die einem gesteuerten Siliziumgleichrichter äquivalent ist und ein Paar komplementäre Transistoren [135, 136] aufweist.