JPH0582836A - 端面放射型発光半導体装置 - Google Patents
端面放射型発光半導体装置Info
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- JPH0582836A JPH0582836A JP24382291A JP24382291A JPH0582836A JP H0582836 A JPH0582836 A JP H0582836A JP 24382291 A JP24382291 A JP 24382291A JP 24382291 A JP24382291 A JP 24382291A JP H0582836 A JPH0582836 A JP H0582836A
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- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】簡単な製造法でレーザ発振を抑制し、動作特性
の安定化を図る。 【構成】光誘導増幅を行なうストライプ状の活性領域を
有する端面放射型発光半導体装置を対象としている。そ
して、後方端面12が、上記活性領域のダブルヘテロ接
合面と平行な面方向に所定角度でもって傾斜した傾斜面
で形成されている。また、上記ストライプ状の活性領域
の後方には、ダブルヘテロ接合面と平行で、かつ、光伝
搬方向と垂直する横方向に電流非注入領域11が形成さ
れている。
の安定化を図る。 【構成】光誘導増幅を行なうストライプ状の活性領域を
有する端面放射型発光半導体装置を対象としている。そ
して、後方端面12が、上記活性領域のダブルヘテロ接
合面と平行な面方向に所定角度でもって傾斜した傾斜面
で形成されている。また、上記ストライプ状の活性領域
の後方には、ダブルヘテロ接合面と平行で、かつ、光伝
搬方向と垂直する横方向に電流非注入領域11が形成さ
れている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、端面放射型発光半導体
装置に関し、特に、動作特性の安定化対策に係るもので
ある。
装置に関し、特に、動作特性の安定化対策に係るもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、発光半導体装置、すなわち、発
光ダイオ−ド(以下、単にLEDという。)は、小型で
信頼性が高く、表示システムだけでなく測距システム、
光通信伝送システムなど様々な用途に幅広く応用されて
いる。
光ダイオ−ド(以下、単にLEDという。)は、小型で
信頼性が高く、表示システムだけでなく測距システム、
光通信伝送システムなど様々な用途に幅広く応用されて
いる。
【0003】このLEDには、エピタキシャル成長表面
を主発光面として形成された面発光型LEDと、半導体
レーザなどと同様に、ヘキ開した端面を主発光面とする
端面放射型LEDとに大別される。前者は、活性層全面
に電流を注入することができるため、表示用など高輝度
用LEDや高出力用LEDとして用いられるのに対し、
後者は、活性層の狭い範囲に選択して電流を注入するこ
とができ、放射角が狭いのが特徴で、光ファイバとの結
合性が良く、光通信伝送システムや光ジャイロなどに応
用されている。
を主発光面として形成された面発光型LEDと、半導体
レーザなどと同様に、ヘキ開した端面を主発光面とする
端面放射型LEDとに大別される。前者は、活性層全面
に電流を注入することができるため、表示用など高輝度
用LEDや高出力用LEDとして用いられるのに対し、
後者は、活性層の狭い範囲に選択して電流を注入するこ
とができ、放射角が狭いのが特徴で、光ファイバとの結
合性が良く、光通信伝送システムや光ジャイロなどに応
用されている。
【0004】そこで、従来技術における代表的な端面放
射型LEDの概略を図5及び図6に示す。この図5及び
図6において、発光を行うGaAlAs活性層4はP型
GaAlAsクラッド層5とN型GaAlAsクラッド
層3にはさまれダブルヘテロ構造に形成されている。ま
た、P型GaAs半導体基板7上のN型GaAsブロッ
ク層6は電流をストライプ9に集中させるための電流ブ
ロック層であり、上記N型GaAlAsクラッド層3上
にはN型GaAsコンタクト層2が形成され、P側電極
8からN側電極1向かってから注入された電流は、スト
ライプ9に狭窄され、ストライプ9上部のGaAlAs
活性層4のみで部分的に発光することになる。
射型LEDの概略を図5及び図6に示す。この図5及び
図6において、発光を行うGaAlAs活性層4はP型
GaAlAsクラッド層5とN型GaAlAsクラッド
層3にはさまれダブルヘテロ構造に形成されている。ま
た、P型GaAs半導体基板7上のN型GaAsブロッ
ク層6は電流をストライプ9に集中させるための電流ブ
ロック層であり、上記N型GaAlAsクラッド層3上
にはN型GaAsコンタクト層2が形成され、P側電極
8からN側電極1向かってから注入された電流は、スト
ライプ9に狭窄され、ストライプ9上部のGaAlAs
活性層4のみで部分的に発光することになる。
【0005】上記端面放射型LEDは、構造の似かよっ
ている半導体レーザに対して、駆動回路が簡単にでき、
また、戻り光などによるノイズ発生がない等の特長を有
している。そして、該端面放射型LEDは、これらの特
長を生かすために、広い動作温度、及び、動作電流の範
囲で安定したLEDモードで発光させることが必要であ
る。このために、上記ストライプ状のGaAlAs活性
層4の後方に電流を流さない電流非注入領域11を形成
したり、また、図7及び図8に示すように、後方端面1
0をエッチング速度の結晶面依存性を利用した傾斜面に
形成した構造としている。
ている半導体レーザに対して、駆動回路が簡単にでき、
また、戻り光などによるノイズ発生がない等の特長を有
している。そして、該端面放射型LEDは、これらの特
長を生かすために、広い動作温度、及び、動作電流の範
囲で安定したLEDモードで発光させることが必要であ
る。このために、上記ストライプ状のGaAlAs活性
層4の後方に電流を流さない電流非注入領域11を形成
したり、また、図7及び図8に示すように、後方端面1
0をエッチング速度の結晶面依存性を利用した傾斜面に
形成した構造としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の端面放
射型LEDにおいて、形成される面がエッチング速度の
結晶面依存性のために傾斜することを利用して、上記後
方端面10をダブルヘテロ接合面と直交する垂直面方向
に傾斜させていた。一方、発光効率を増大させるために
通常用いられるダブルヘテロ接合は、活性層4とクラッ
ド層3,5との比較的大きな屈折率差により、スラブ導
波路構造を構成し、導波光を活性層4に閉じ込められた
ビーム状としていた。
射型LEDにおいて、形成される面がエッチング速度の
結晶面依存性のために傾斜することを利用して、上記後
方端面10をダブルヘテロ接合面と直交する垂直面方向
に傾斜させていた。一方、発光効率を増大させるために
通常用いられるダブルヘテロ接合は、活性層4とクラッ
ド層3,5との比較的大きな屈折率差により、スラブ導
波路構造を構成し、導波光を活性層4に閉じ込められた
ビーム状としていた。
【0007】このために、端面反射率を小さくするため
には、上記後方端面10の傾斜角度βを大きくする必要
がある。しかしながら、上記後方端面10の傾斜角度β
を大きくすることは、通常の異方性エッチングでは実現
できず、プロセス加工が困難であという問題があった。
には、上記後方端面10の傾斜角度βを大きくする必要
がある。しかしながら、上記後方端面10の傾斜角度β
を大きくすることは、通常の異方性エッチングでは実現
できず、プロセス加工が困難であという問題があった。
【0008】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、簡単なプロセスでレーザ発振を抑制できる構造を提
供することを目的とする。
で、簡単なプロセスでレーザ発振を抑制できる構造を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係る発明の端面放射型発光半導体装置
が講じた手段は、先ず、光誘導増幅を行なうストライプ
状の活性領域を有する端面放射型発光半導体装置を対象
としている。そして、後方端面が、上記活性領域のダブ
ルヘテロ接合面と平行な面方向に所定角度でもって傾斜
した傾斜面で形成されてた構成としている。
めに、請求項1に係る発明の端面放射型発光半導体装置
が講じた手段は、先ず、光誘導増幅を行なうストライプ
状の活性領域を有する端面放射型発光半導体装置を対象
としている。そして、後方端面が、上記活性領域のダブ
ルヘテロ接合面と平行な面方向に所定角度でもって傾斜
した傾斜面で形成されてた構成としている。
【0010】また、請求項2に係る発明の端面放射型発
光半導体装置が講じた手段は、請求項1の発明におい
て、上記ストライプ状の活性領域の後方には、ダブルヘ
テロ接合面と平行で、かつ、光伝搬方向と直交する横方
向に電流非注入領域が形成された構成としている。
光半導体装置が講じた手段は、請求項1の発明におい
て、上記ストライプ状の活性領域の後方には、ダブルヘ
テロ接合面と平行で、かつ、光伝搬方向と直交する横方
向に電流非注入領域が形成された構成としている。
【0011】
【作用】上記の構成により、請求項1に係る発明では、
ダブルヘテロ接合面と平行な面方向では、ストライプ状
の活性領域は活性層厚さのわずかな違いや光吸収性基板
との距離の違いなどによる微少な実効屈折率差で光を閉
じ込めており、光の閉じ込め効果は非常に小さい。した
がって、上記後方端面において、活性領域のダブルヘテ
ロ接合面と平行な面方向にわずかな傾斜角度を設けるだ
けで反射率が極めて小さく抑制されることになる。
ダブルヘテロ接合面と平行な面方向では、ストライプ状
の活性領域は活性層厚さのわずかな違いや光吸収性基板
との距離の違いなどによる微少な実効屈折率差で光を閉
じ込めており、光の閉じ込め効果は非常に小さい。した
がって、上記後方端面において、活性領域のダブルヘテ
ロ接合面と平行な面方向にわずかな傾斜角度を設けるだ
けで反射率が極めて小さく抑制されることになる。
【0012】また、請求項2に係る発明では、ストライ
プ状の活性領域の後方に、ダブルヘテロ接合面と平行
で、かつ、光伝搬方向と直交する横方向に電流非注入領
域を形成して光導波路構造を有しない領域を設け、該領
域の後方の後方端面を請求項1の発明のように傾斜する
ことにより、ストライプ端から後方端面までの間に光ビ
ームが広がるため、後方端面での反射光はストライプに
帰還されず、実効的に後方反射率がほぼゼロに抑制され
ることになる。
プ状の活性領域の後方に、ダブルヘテロ接合面と平行
で、かつ、光伝搬方向と直交する横方向に電流非注入領
域を形成して光導波路構造を有しない領域を設け、該領
域の後方の後方端面を請求項1の発明のように傾斜する
ことにより、ストライプ端から後方端面までの間に光ビ
ームが広がるため、後方端面での反射光はストライプに
帰還されず、実効的に後方反射率がほぼゼロに抑制され
ることになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づき
詳細に説明する。なお、従来例と同一部分については同
一符号を用いる。
詳細に説明する。なお、従来例と同一部分については同
一符号を用いる。
【0014】図1及び図2は、端面放射型発光半導体装
置の要部を示すものであり、特徴とするところは、後方
端面が活性領域のダブルヘテロ接合面と平行な水平面方
向に所定の角度だけ傾斜させて形成されている点であ
る。
置の要部を示すものであり、特徴とするところは、後方
端面が活性領域のダブルヘテロ接合面と平行な水平面方
向に所定の角度だけ傾斜させて形成されている点であ
る。
【0015】先ず、P型GaAs半導体基板7上にはN
型GaAsブロック層6(0.5μm)が形成され、P
N逆接合を用いた電流ブロック構造となっている。この
N型GaAsブロック層6上には、P型GaAlAsク
ラッド層5(1.0μm)と、GaAlAs活性層4
(0.1μm)と、N型GaAlAsクラッド層3
(2.0μm)と、N型GaAsコンタクト層2(3.
0μm)とが順にエピタキシャル成長されている。更
に、上記P型GaAs半導体基板7の下面にはP側電極
8が、上記N型GaAsコンタクト層2の状面にはN側
電極1がそれぞれ形成されている。そして、上記N型G
aAsブロック層6はストライプ状に部分的に除去さ
れ、この部分が電流通過部分となっている。したがっ
て、発光はN型GaAsブロック層7の除去されたスト
ライプ部の上部に対応するGaAlAs活性層4のみで
生じてストライプ9となっており、いわゆる、ストライ
プ状の活性領域を形成している。
型GaAsブロック層6(0.5μm)が形成され、P
N逆接合を用いた電流ブロック構造となっている。この
N型GaAsブロック層6上には、P型GaAlAsク
ラッド層5(1.0μm)と、GaAlAs活性層4
(0.1μm)と、N型GaAlAsクラッド層3
(2.0μm)と、N型GaAsコンタクト層2(3.
0μm)とが順にエピタキシャル成長されている。更
に、上記P型GaAs半導体基板7の下面にはP側電極
8が、上記N型GaAsコンタクト層2の状面にはN側
電極1がそれぞれ形成されている。そして、上記N型G
aAsブロック層6はストライプ状に部分的に除去さ
れ、この部分が電流通過部分となっている。したがっ
て、発光はN型GaAsブロック層7の除去されたスト
ライプ部の上部に対応するGaAlAs活性層4のみで
生じてストライプ9となっており、いわゆる、ストライ
プ状の活性領域を形成している。
【0016】この活性領域(ストライプ9)は、PN接
合と直交な垂直面方向にはダブルヘテロ構造による大き
な屈折率差から強い光の閉じ込めを呈すのに対し、PN
接合と平行な水平面方向では光吸収性のN型GaAsブ
ロック層6の影響による小さな屈折率差の弱い光の閉じ
込め効果を示す光導波路となる。実際に、この活性領域
からの放射角は、垂直方向では約40度であるのに対
し、水平方向では約10度と狭く、PN接合と平行な水
平面方向では平面波に近い。従って、反射面をPN接合
と平行な水平面方向に10度以上に傾斜させれば反射光
は導波路の全反射角を越え、導波されず、反射率を極め
て小さくできる。
合と直交な垂直面方向にはダブルヘテロ構造による大き
な屈折率差から強い光の閉じ込めを呈すのに対し、PN
接合と平行な水平面方向では光吸収性のN型GaAsブ
ロック層6の影響による小さな屈折率差の弱い光の閉じ
込め効果を示す光導波路となる。実際に、この活性領域
からの放射角は、垂直方向では約40度であるのに対
し、水平方向では約10度と狭く、PN接合と平行な水
平面方向では平面波に近い。従って、反射面をPN接合
と平行な水平面方向に10度以上に傾斜させれば反射光
は導波路の全反射角を越え、導波されず、反射率を極め
て小さくできる。
【0017】そこで、本実施例では、後方端面12の傾
斜角度αをダブルヘテロ接合面に平行な水平面方向に1
5度だけ傾斜させた傾斜面で形成しており、その結果、
電流値が200mA以上までレーザ発振を抑制できた。
斜角度αをダブルヘテロ接合面に平行な水平面方向に1
5度だけ傾斜させた傾斜面で形成しており、その結果、
電流値が200mA以上までレーザ発振を抑制できた。
【0018】以上のように、後方端面12において、活
性領域のダブルヘテロ接合面に平行な水平面方向にわず
かな傾斜角度αを設けるだけで反射率を極めて小さくす
ることができ、動作特性を安定化させることができる。
性領域のダブルヘテロ接合面に平行な水平面方向にわず
かな傾斜角度αを設けるだけで反射率を極めて小さくす
ることができ、動作特性を安定化させることができる。
【0019】図3及び図4は、本発明の別の実施例の端
面放射型発光半導体装置の要部を示すものであり、特徴
とするところは、電流非注入領域11をストライプ9の
後方に設け、この電流非注入領域11の後方の後方端面
12を傾斜させて形成している点である。
面放射型発光半導体装置の要部を示すものであり、特徴
とするところは、電流非注入領域11をストライプ9の
後方に設け、この電流非注入領域11の後方の後方端面
12を傾斜させて形成している点である。
【0020】この電流非注入領域11は、N型GaAs
ブロック層6のエッチングによる除去を光出射の前方部
のみに行い、後方部はN型GaAsブロック層6を残す
ことにより、容易に作製できる。そして、該電流非注入
領域11では、光吸収性基板であるN型GaAsブロッ
ク層6とGaAlAs活性層4との距離の違いによる屈
折率の差が生じず、第1の実施例の場合と異なり光の閉
じ込め効果がない。一方、後方端面12は水平傾斜角が
第1の実施例と同じ15度とし、また、電流非注入領域
11の長さは80μmとした。この場合、ストライプ9
の後端から光ビームは広がりながら進行し後方端面12
で反射するので、上記構成によれば、活性領域のダブル
ヘテロ接合面と平行な水平面方向に後方端面12を第1
の実施例よりわずかな傾斜角度を設けるだけで反射率を
極めて小さくすることができ、また、反射面状態の影響
によるばらつきが極めて小さくなり、第1の実施例に比
べて製造における再現性を改善できる。
ブロック層6のエッチングによる除去を光出射の前方部
のみに行い、後方部はN型GaAsブロック層6を残す
ことにより、容易に作製できる。そして、該電流非注入
領域11では、光吸収性基板であるN型GaAsブロッ
ク層6とGaAlAs活性層4との距離の違いによる屈
折率の差が生じず、第1の実施例の場合と異なり光の閉
じ込め効果がない。一方、後方端面12は水平傾斜角が
第1の実施例と同じ15度とし、また、電流非注入領域
11の長さは80μmとした。この場合、ストライプ9
の後端から光ビームは広がりながら進行し後方端面12
で反射するので、上記構成によれば、活性領域のダブル
ヘテロ接合面と平行な水平面方向に後方端面12を第1
の実施例よりわずかな傾斜角度を設けるだけで反射率を
極めて小さくすることができ、また、反射面状態の影響
によるばらつきが極めて小さくなり、第1の実施例に比
べて製造における再現性を改善できる。
【0021】なお、上記各実施例は、GaAlAs/G
aAs系の端面放射型発光半導体装置について述べた
が、本発明はInP系や他の材料系を用いた端面放射型
発光半導体装置についても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
aAs系の端面放射型発光半導体装置について述べた
が、本発明はInP系や他の材料系を用いた端面放射型
発光半導体装置についても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明の端
面放射型発光半導体装置によれば、後方端面をダブルヘ
テロ接合と平行な面方向に傾斜させるという簡単な構成
により、反射率を極めて小さく抑制することができ、簡
単なプロセス加工によって動作特性を格段に安定化でき
るので、その工業的価値は大といえる。
面放射型発光半導体装置によれば、後方端面をダブルヘ
テロ接合と平行な面方向に傾斜させるという簡単な構成
により、反射率を極めて小さく抑制することができ、簡
単なプロセス加工によって動作特性を格段に安定化でき
るので、その工業的価値は大といえる。
【0023】また、請求項2に係る発明の端面放射型発
光半導体装置によれば、ストライプ状の活性領域の後方
に電流非注入領域を形成して光導波路構造を有しない領
域を設けることにより、ストライプ端から後方端面まで
の間に光ビームが広がり、後方端面での反射光がストラ
イプに帰還されず、実効的に後方反射率をほぼゼロに抑
制することができる。また、上記後方端面のわずかな傾
斜角度で反射率を極めて小さくすることができ、しか
も、反射面状態の影響によるばらつきが極めて小さくな
り、製造における再現性を改善することができる。
光半導体装置によれば、ストライプ状の活性領域の後方
に電流非注入領域を形成して光導波路構造を有しない領
域を設けることにより、ストライプ端から後方端面まで
の間に光ビームが広がり、後方端面での反射光がストラ
イプに帰還されず、実効的に後方反射率をほぼゼロに抑
制することができる。また、上記後方端面のわずかな傾
斜角度で反射率を極めて小さくすることができ、しか
も、反射面状態の影響によるばらつきが極めて小さくな
り、製造における再現性を改善することができる。
【図1】本発明の第1の実施例の端面放射型発光半導体
装置の要部平面図である。
装置の要部平面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の端面放射型発光半導体
装置の要部断面図である。
装置の要部断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の端面放射型発光半導体
装置の要部平面図である。
装置の要部平面図である。
【図4】本発明の第2の実施例の端面放射型発光半導体
装置の要部断面図である。
装置の要部断面図である。
【図5】従来の端面放射型発光半導体装置の要部平面図
である。
である。
【図6】従来の端面放射型発光半導体装置の要部断面図
である。
である。
【図7】従来の他の端面放射型発光半導体装置の要部縦
断面図である。
断面図である。
【図8】従来の他の端面放射型発光半導体装置の要部横
断面図である。
断面図である。
【符号の説明】 1 N側電極 2 N型GaAsコンタクト層 3 N型GaAlAsクラッド層 4 GaAlAs活性層 5 P型GaAlAsクラッド層 6 N型GaAsブロック層 7 P型GaAs半導体基板 8 P側電極 9 ストライプ 11 電流非注入領域 12 後方端面
Claims (2)
- 【請求項1】 光誘導増幅を行なうストライプ状の活性
領域を有する端面放射型発光半導体装置において、 後方端面が、上記活性領域のダブルヘテロ接合面と平行
な面方向に所定角度でもって傾斜した傾斜面で形成され
ていることを特徴とする端面放射型発光半導体装置。 - 【請求項2】 ストライプ状の活性領域の後方には、ダ
ブルヘテロ接合面と平行で、かつ、光伝搬方向と直交す
る横方向に電流非注入領域が形成されていることを特徴
とする請求項1記載の端面放射型発光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24382291A JPH0582836A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 端面放射型発光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24382291A JPH0582836A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 端面放射型発光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582836A true JPH0582836A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17109446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24382291A Withdrawn JPH0582836A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 端面放射型発光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582836A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955748A (en) * | 1994-07-19 | 1999-09-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | End face light emitting type light emitting diode |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24382291A patent/JPH0582836A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955748A (en) * | 1994-07-19 | 1999-09-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | End face light emitting type light emitting diode |
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