JPS60241283A - 集積化学半導体素子 - Google Patents
集積化学半導体素子Info
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- JPS60241283A JPS60241283A JP9658384A JP9658384A JPS60241283A JP S60241283 A JPS60241283 A JP S60241283A JP 9658384 A JP9658384 A JP 9658384A JP 9658384 A JP9658384 A JP 9658384A JP S60241283 A JPS60241283 A JP S60241283A
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- light emitting
- semiconductor substrate
- optical
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、半導体発光素子を含む集積化光半導体素子に
関する。
関する。
光半導体素子’ｔｔ子半導体素子又は他の光半導体素子
と集積化した集積化光半導体素子は、光伝送部品、光情
報処理部品として重要である。例えば、フォトダイオー
ドとＦＥＴ累子集子導体レーザーとモニタフォトダイオ
ード等の組み合せがある。
と集積化した集積化光半導体素子は、光伝送部品、光情
報処理部品として重要である。例えば、フォトダイオー
ドとＦＥＴ累子集子導体レーザーとモニタフォトダイオ
ード等の組み合せがある。
光半導体系子の中には、発光素子の銘する先に対して使
用する半導体基板が透明なものと不透明なものとがある
。ＩｎＧａＡｓＰ系発光累子に対する集子Ｐ基板が前者
であり、ＧａＡｔＡｓ系発光素子に対するＧａＡｓ基板
が後者に相当する。
用する半導体基板が透明なものと不透明なものとがある
。ＩｎＧａＡｓＰ系発光累子に対する集子Ｐ基板が前者
であり、ＧａＡｔＡｓ系発光素子に対するＧａＡｓ基板
が後者に相当する。
本発明は、前者の透明な基板全有する光半導体素子に関
するものであり、基板が透９」な場合には以下のような
問題があった。
するものであり、基板が透９」な場合には以下のような
問題があった。
以下ＩｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰ系光半導体素子金例にと
って説明を行っていく。
って説明を行っていく。
第１図は、２つの半導体レーザーと２つのモニタフォト
ダイオードを集積した従来例である。図中１がＩｎＰｇ
板、２がＩ ｎｃａＡ８ｐ ＭＥ ＝ａ Ｆｊｊであり
、前方２つの素子が半導体レーザー、後方２つの素子が
モニタフォトダイオードである。４つの素子全分離して
いる空隙８及び９はそれぞれ電気的な分離のためであり
、８は半導・ｋレーザーとモニタフォトダイオードの光
学的な結合を可能にしている。
ダイオードを集積した従来例である。図中１がＩｎＰｇ
板、２がＩ ｎｃａＡ８ｐ ＭＥ ＝ａ Ｆｊｊであり
、前方２つの素子が半導体レーザー、後方２つの素子が
モニタフォトダイオードである。４つの素子全分離して
いる空隙８及び９はそれぞれ電気的な分離のためであり
、８は半導・ｋレーザーとモニタフォトダイオードの光
学的な結合を可能にしている。
半導体レーザとモニタフォトダイオードの光学的な結合
原理は第２図に示す通りである。第２図中左側素子へが
半導体レーザー、右側素子Ｂがモニタフォトダイオード
で２５ろ。
原理は第２図に示す通りである。第２図中左側素子へが
半導体レーザー、右側素子Ｂがモニタフォトダイオード
で２５ろ。
まず、半導体レーザー側に注入電流ＩＦの電流注入を行
いレーザー発振全行わせる。この結果空隙８を介してモ
ニタフォトダイオードにレーザー光が達しモニタ１Ｅ流
工Ｉ、が発生する。すなわち、モニタ電流工しは半導体
レーザーの光出力に比例して起こり、半導体レーザーの
光出力全電気的にモニタすることができる。ここで図中
点線で示す矢印は、半導体基板１内ケ散乱及び反射して
結合する光を表わしている。図中点線に示されるような
光はレーザー光としての成分が比較的少い性質全有して
おり、比較的放射指向性の弱い自然放出光が主である。
いレーザー発振全行わせる。この結果空隙８を介してモ
ニタフォトダイオードにレーザー光が達しモニタ１Ｅ流
工Ｉ、が発生する。すなわち、モニタ電流工しは半導体
レーザーの光出力に比例して起こり、半導体レーザーの
光出力全電気的にモニタすることができる。ここで図中
点線で示す矢印は、半導体基板１内ケ散乱及び反射して
結合する光を表わしている。図中点線に示されるような
光はレーザー光としての成分が比較的少い性質全有して
おり、比較的放射指向性の弱い自然放出光が主である。
この散乱及び反射による光で生じるモニタ電流’ｋＩｒ
、’ とすると、実際のモニタ電流はＩＬ十ＩＬ’とな
ジ、ＩＦとＩ Ｌ十Ｉ １．’の特性は第３図に示すよ
うになる。図中ｒｔｈ ｈ半導体レーザーのレーザー発
振しきい値電流である。
、’ とすると、実際のモニタ電流はＩＬ十ＩＬ’とな
ジ、ＩＦとＩ Ｌ十Ｉ １．’の特性は第３図に示すよ
うになる。図中ｒｔｈ ｈ半導体レーザーのレーザー発
振しきい値電流である。
実際に必要なモニタ出力は点線で示すよりなＩＬだけで
あり、このような場合には実線で示すようなＩＬ′の出
力分だけモニタ出力が重畳されている（ ＩＬ＋ＩＩ、
’ ）ことになる。しかし、ＩＦ＞Ｉｔｈのようにモニ
タ出力の大きい場合に問題に々らない場合もある。
あり、このような場合には実線で示すようなＩＬ′の出
力分だけモニタ出力が重畳されている（ ＩＬ＋ＩＩ、
’ ）ことになる。しかし、ＩＦ＞Ｉｔｈのようにモニ
タ出力の大きい場合に問題に々らない場合もある。
１７かしながら、これが附接した半導体レーザー間では
大きな問題となる。
大きな問題となる。
第４図は第１図の隣接した半導体レーザの正面図である
。
。
このような場合、レーザー光は正面方向に取シ出される
ため、隣接した素子へは達しない。しかし、第２図の場
合と同様、半導体基板へ散乱及び反射した光は到達する
ことができる。このため第３図左側素子Ａ、に電流ＩＰ
、 ｋ注入すると、右側素子Ａ、にＩＬ／Ｉという光電
流が生じる。これは右側素子Ａ２に所定電圧金加えて実
線の矢印の如＜ ＩＦ、の電流を流しておいたとき、左
側素子Ａ、にＩＦ、の電流を流したとすると、右側素子
Ａ２の電流がｌＦ２−７ Ｌ／ｌに減少することを意味
する。また同様に右側素子Ａ！に所定電圧を加えて実線
の矢印の如＜ ＩＦ。
ため、隣接した素子へは達しない。しかし、第２図の場
合と同様、半導体基板へ散乱及び反射した光は到達する
ことができる。このため第３図左側素子Ａ、に電流ＩＰ
、 ｋ注入すると、右側素子Ａ、にＩＬ／Ｉという光電
流が生じる。これは右側素子Ａ２に所定電圧金加えて実
線の矢印の如＜ ＩＦ、の電流を流しておいたとき、左
側素子Ａ、にＩＦ、の電流を流したとすると、右側素子
Ａ２の電流がｌＦ２−７ Ｌ／ｌに減少することを意味
する。また同様に右側素子Ａ！に所定電圧を加えて実線
の矢印の如＜ ＩＦ。
會流し左側素子Ａ１（二実線の矢印の如く電流ＩＦ１及
び変貌電流ΔＩＦを加えると、右側素子Ａ２の電流は点
線の矢印の如＜ ＩＰＩ −Ｉｔ、”−Δｉ Ｌ／ｌ
（但しΔＩ Ｌ／／はΔＩ’Ｆの電流によって変化する
光で隣接素子（二生じる電流）となる。このことは右側
素子Ａ、に加えた変調信号（ΔＩＦ ）が光学的結合を
介して右側素子Ａ２に伝達されたことを意味し、画素子
間の信号クロストークとｌることｒ意味する。つ１す、
画素子間の信号的分離が悪くなり集積化素子としては好
しくない。また、光学的な結合があることにより、隣接
素子に対して光学的Ｃ二作用し１イ接素子の光出力を変
化させることもあり、基板からの散乱及び反射は集積化
光半導体素子としては解消すべき問題である。
び変貌電流ΔＩＦを加えると、右側素子Ａ２の電流は点
線の矢印の如＜ ＩＰＩ −Ｉｔ、”−Δｉ Ｌ／ｌ
（但しΔＩ Ｌ／／はΔＩ’Ｆの電流によって変化する
光で隣接素子（二生じる電流）となる。このことは右側
素子Ａ、に加えた変調信号（ΔＩＦ ）が光学的結合を
介して右側素子Ａ２に伝達されたことを意味し、画素子
間の信号クロストークとｌることｒ意味する。つ１す、
画素子間の信号的分離が悪くなり集積化素子としては好
しくない。また、光学的な結合があることにより、隣接
素子に対して光学的Ｃ二作用し１イ接素子の光出力を変
化させることもあり、基板からの散乱及び反射は集積化
光半導体素子としては解消すべき問題である。
本発明は、このような光学的結合を抑えた集積化光半導
体素子の提供を目的としている。
体素子の提供を目的としている。
本発明は、発光素子の発光波長に対して透明な半導体基
板Ｃ：、発光素子の光学的機能を阻害しないよう適度な
距離會隔てて発光素子の発光波長に対して不透明な光吸
収層を設けるものである。
板Ｃ：、発光素子の光学的機能を阻害しないよう適度な
距離會隔てて発光素子の発光波長に対して不透明な光吸
収層を設けるものである。
本発明によれば、発光素子の発光波長に対して透明な半
導体基板を用いた集積化光半導体素子においても、隣接
した半導体素子間の光学的クロストークを抑制すること
ができる効果を奏する。
導体基板を用いた集積化光半導体素子においても、隣接
した半導体素子間の光学的クロストークを抑制すること
ができる効果を奏する。
第５図は本発明実施例の１つであり、２つの半導体レー
ザーを集積した正面図である。図中１１の層が光吸収層
であり、ＩｎＧａＡｌ１ ／ ＩｎＰ系光半導体レーザ
ーでは、吸収端波長の長いＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａ
Ａｌ１ によって構成すればよい。この実施例では左側
素子Ａ、から出た光（図中矢印破線で示ｊ）は吸収層１
１内で大部分吸収され透明な半導体基板１０側にはかな
り減衰した光となって現われる。また、基板裏面電極１
８に反射した光は右側素子Ａ！に到達する前に再１埃光
吸収層ＩＹを通るため史（二減衰した光となる。
ザーを集積した正面図である。図中１１の層が光吸収層
であり、ＩｎＧａＡｌ１ ／ ＩｎＰ系光半導体レーザ
ーでは、吸収端波長の長いＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａ
Ａｌ１ によって構成すればよい。この実施例では左側
素子Ａ、から出た光（図中矢印破線で示ｊ）は吸収層１
１内で大部分吸収され透明な半導体基板１０側にはかな
り減衰した光となって現われる。また、基板裏面電極１
８に反射した光は右側素子Ａ！に到達する前に再１埃光
吸収層ＩＹを通るため史（二減衰した光となる。
ここで光吸収層ｋ ＩｎＧａ０．４７ Ａｌ１１１，５
３とし、半導体レーザーの発光波長を約１．３μｍとす
る１、この場合ＩｎＧａＡａ 層の１．３μｍ光じ対す
る光吸収係数は約１約３μｍとすると隣接素子に達する
光強度ＩＶｉＩ−Ｉ６ｅｘｐ（−αＸ）（但し■ｏ：最
初の光強度α：光吸収係数、Ｘ：光の通過する距離）の
関係よりＩ／１． ＝ｅＸｐ（−１ｘｌＯｘ３ｘｉｏ
Ｘ２）中２．５Ｘ１０ となり約１／４００の光強度と
なることがわかる。
３とし、半導体レーザーの発光波長を約１．３μｍとす
る１、この場合ＩｎＧａＡａ 層の１．３μｍ光じ対す
る光吸収係数は約１約３μｍとすると隣接素子に達する
光強度ＩＶｉＩ−Ｉ６ｅｘｐ（−αＸ）（但し■ｏ：最
初の光強度α：光吸収係数、Ｘ：光の通過する距離）の
関係よりＩ／１． ＝ｅＸｐ（−１ｘｌＯｘ３ｘｉｏ
Ｘ２）中２．５Ｘ１０ となり約１／４００の光強度と
なることがわかる。
次に第６図は光吸収層１１を半導体基板の裏面に設けた
実施例である。この実施例は、喰切に半導体基板の裏面
に光吸収層を設けその後表面（二手導体素子を形成する
ものである。第５図実施例においては光吸収層の上（二
半導体協子金形成するため、光吸収層形成のｌＩｆに結
晶格子不整合が発生するとその上の半導体素子に影響す
ることが考えられる。
実施例である。この実施例は、喰切に半導体基板の裏面
に光吸収層を設けその後表面（二手導体素子を形成する
ものである。第５図実施例においては光吸収層の上（二
半導体協子金形成するため、光吸収層形成のｌＩｆに結
晶格子不整合が発生するとその上の半導体素子に影響す
ることが考えられる。
第６図実施例（二おいては上記のような問題が生じにく
い利点を有しており、その効果は第５図実施１何と同様
である。
い利点を有しており、その効果は第５図実施１何と同様
である。
本発明実施例では半導体レーザーケ例にとって説明した
が、これは半導体レーザーとフォトダイオード、発光ダ
イオードとフォトダイオード等と他の組み合わせであっ
てもかまわない。また材料についても発光素子の発光波
長に対して半導体基板が透明であれば、他の材料系にお
いても本発明の適用が可能である。その他、第５図実施
例及び第６図実施例を併用してもかまわないのは熱論の
ことである。
が、これは半導体レーザーとフォトダイオード、発光ダ
イオードとフォトダイオード等と他の組み合わせであっ
てもかまわない。また材料についても発光素子の発光波
長に対して半導体基板が透明であれば、他の材料系にお
いても本発明の適用が可能である。その他、第５図実施
例及び第６図実施例を併用してもかまわないのは熱論の
ことである。
第１図〜第４図は従来技術説明のた゛めの図、第５図及
び第６図は本発明の実〆ζ例孕説明するための図である
。 １．１０・・・半導体基板 ２．１３・・・発光領域又は光吸収領域３．１４・・・
り２ラド層 ４．１５・・・オーミックコンタクト層５．１７・・・
電極金属 ６，１８・・・電極金属７．１６・・・電流
注入領域 ８・・・半２．り体レーザとモニタフォトダイオード間
空隙 ９．１９・・・隣接素子間空陸 １１・・・光吸収層 １２・・・クラッドｊ：・代理人
弁理士 則 近 憲 佑 （はが１名）第 ３ 図 ＩＪ（注入を流） − 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
び第６図は本発明の実〆ζ例孕説明するための図である
。 １．１０・・・半導体基板 ２．１３・・・発光領域又は光吸収領域３．１４・・・
り２ラド層 ４．１５・・・オーミックコンタクト層５．１７・・・
電極金属 ６，１８・・・電極金属７．１６・・・電流
注入領域 ８・・・半２．り体レーザとモニタフォトダイオード間
空隙 ９．１９・・・隣接素子間空陸 １１・・・光吸収層 １２・・・クラッドｊ：・代理人
弁理士 則 近 憲 佑 （はが１名）第 ３ 図 ＩＪ（注入を流） − 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
Claims (2)
- （１）半導体発光素子（二よる発光波長（二対して透明
な半導体基板上に該半導体発光素子を含んで集積されて
成る集積化半導体素子において、各素子より基板側に所
定距離だけ隔てて前記発光素子の発光波長以上に長い吸
収端波長全有する光吸収層が設けられて成ること全特徴
とする集積化光半導体素子。 - （２）光吸収層は、半導体基板の裏面に設けられて成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集積化光
半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9658384A JPS60241283A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 集積化学半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9658384A JPS60241283A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 集積化学半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241283A true JPS60241283A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14168962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9658384A Pending JPS60241283A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 集積化学半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241283A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037387A1 (en) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd | Semiconductor laser |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893390A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9658384A patent/JPS60241283A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893390A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037387A1 (en) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd | Semiconductor laser |
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