JPS62283684A - 光プロ−ブ装置 - 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〕 本発明は光プローブ装置に係り、特に非破壊で筒便に半
導体発光素子をプローブするのに好適な光プローブ装置
に関する。

講演論文集、分冊１　、　ｐ　、　１７１　（１９８５
）に記載のように、半導体レーザモジュールに気密固定
された多モード先球ファイバからの出射光をヒートシン
ク上の半導体レーザの活性層に入射させ、これにより発
生する半導体レーザの端子電圧を観測しながら半導体レ
ーザと多モード先球ファイバとの光軸調整を行なってい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は光軸調整に関するものであり、半導体発
光素子に光を入射し光電流と光起電圧を測定して特性解
析をするような光プローブを行なったものではない。

光プローブを行なうためには、従来構造のようにモジュ
ールに光ファイバや半導体発光素子を固定する必要はな
い、また先球ファイバは単一モードのものであっても良
い。

半導体発光素子の活性層近傍にバンド・ギャップ以上の
光子エネルギーをもつ光、すなわち発光素子の発光波長
と等しいかまたは短い波長の光が入射すると、光の吸収
が起こり電子−正孔対が発生するにれらのキャリアのう
ちの少数キャリアに着目すると、少数キャリアは平均し
て拡散長だけ四方に拡散したのち多数キャリアと再結合
して消滅する。しかし少数キャリアのうちの一部はｐｎ
接合やペテロ接合で生じた空乏層に到達し、空乏層内を
電界の力によりドリフトする。す数キャリアが空乏層を
通過することはすなわち光電流の発生を意味する。ここ
で発光素子の電極間を短絡にすると光電流を、開放にす
ると光起電圧を測定することができる。光電流と光起電
圧とは入射光量と吸収率、少数キャリアの濃度や拡散定
数や寿命などの関数であるが、その関数形は異なる。

概して、光電流は入射光の位置が吸収率の高い部分にあ
るときに主に発生し、光起電圧は接合近傍の吸収率が低
い部分でも発生し易い。従って光電流と光起電圧の両方
を測定することにより、より多くの情報を得ることがで
きる。従来例では光軸合わせが目的であるので、光電流
と光起電圧の・うちの一方の光起電圧しか測定されてい
なかった。

光起電圧についても、従来例では電圧ピーク値の検出し
か行なわれておらず、入射光位置に対する光起電圧のプ
ロフィールから半導体発光素子の特性解析を行なったも
のではない。

本発明の目的は半導体発光素子の光プローブを行なうの
に好適な光プローブ装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、光ファイバの先球部から出射したプローブ
光を半導体発光素子に入射させ、その入射位置を動かし
ながら半導体に生じた光起電流もしくは光起電圧をａ測
することにより、達成される。

〔作用〕

上記手段を使い半導体発光素子を光プローブすることに
より、発光素子上の入射光の位置に対応する光電流値も
しくは光起電正値が得られる。光電流値は主として光に
よるキャリアの発生数に依存していることから、発光素
子の活性層に関する情報が得られる。光起電正値からは
活性層近傍の情報も得られる。こうして半導体発光素子
に関する有用な情報を非破壊で簡便に得ることができる
。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明による光プローブ装置の第１実施例を示
す図で、第２図は第１実施例の部分拡大図である。第１
＠および第２図において、被測定物の半導体発光素子１
はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系埋込みへテロ構造半溝埋込
−ザであり波長１．３μｍで発光する。光ファイバ２に
は単一モード光ファイバを用いた。光ファイバ２の一端
を球状に加工した先球部３の曲率半径は１０μｍである
。

光源４は波長１．３μｍで発振する半導体レーザであり
、その発振波長は半導体発光索子１の発光波長に等しい
、光源４から放出された光は光ファイバ２に入射し、光
ファイバ２の中を伝搬したのち先球部３から出射し、半
導体発光素子１の表面にプローブ光として入射する。半
導体発光素子１の表面でのプローブ光のビームスポット
半径は約１．５μｍ、光のパワーは２ｍＷとした。この
プローブ光により半導体発光素子１に生ずる光電流もし
くは、光起電圧を検出器５により測定した。

検出器５は半導体発光素子１の電極と電気的に接続して
いる。光電流の場合は検出器５の入力インピーダンスを
半導体発光素子１の抵抗に比べて充分小さくして半導体
発光素子１の電極間を短絡とし、光起電圧の場合は充分
大きくして開放とした。

光ファイバ２はチャック６により保持されており、チャ
ック６は図示していない微調整装置により動かすことが
できる。すなわちプローブ光の発光素子１への入射位置
を第２図のＸ方向及びＹ方向に微動させることができる
。

第４図は第１実施例により測定を行なった結果である６
第１図の検出器５とチャック６の微調整装置とを連動さ
せて、結果をＸＹレコーダにより出力した。第３図の縦
軸は光電流あるいは光起電圧、横軸は入射光の位置であ
る。Ｘ＝Ｙ＝Ｏの原点は半導体発光素子１の活性層の中
心を表わす。

本実例によれば、半導体レーザの構造に起因する特性の
解析に役立つ。本実施例では単一モード光ファイバを用
いたが用途によっては多モードのものを用うろこともで
きる。またプローブ光の波長を変えたり、半導体発光素
子の電極間にバイアスをかけた状態で測定をしたり、プ
ローブ光を連続光ではなくパルス光として光応答をみる
ことも可能である。

第４図は本実施例の第２実施例を示す図である。

先球部３から半導体発光素子１に入射した光のうち一部
は吸収され光電流の発生に寄与し、一部は散乱される。

この散乱光のうち先球部３にもどってきた光は、プロー
ブ光とは逆方向に光ファイバ２の中を伝搬し、ハーフミ
ラ−７で反射されたのち分光器８に入る。分光器８では
散乱光の波長分析が行なえる。こうして、光プローブ装
置により半導体発光素子１の光電流と光起電圧を測定し
ながら同時に、ラマン散乱などの光散乱信号を観測する
ことができた。

本実施例によれば、光電流と光起電圧の他に光散乱信号
も同時に測定でき情報量が多くなるので半導体発光素子
の特性解析により一層の効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、装置構成が簡単である上に測定時間も
短いので、簡便に半導体の光プローブを行なえる効果が
ある。

また光ファイバを伝搬し出射した光はガウシアンビーム
で良く近似できるので、測定結果の理論解析が容易に行
なえる効果がある。

光ファイバの先球部の曲率半径と先球部と半導体発光素
子間の距離を調節することにより、プローブ光のスポッ
トサイズを回折限界にまで絞ることができるので、微細
構造の局所的な解析に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は第１実
施例の部分拡大図、第３図は第１実施例の測定結果を示
す図、第４図は本発明の第２実施例を示す図である。 １・・・半導体発光素子、２・・・光ファイバ、３・・
・先球部、５・・・検出器。 一ヘ 早　７１ 奉　２２ １　判欅体発ｌＣ，駐 ２・・尤フマイへ ３　Ｌ抹舒 ４、Ｌ還 ５　検＝籠 ６　　＋ヤ・ソ　り 早　３　口 屯 へ（μ笥ジ 第　４　の ８・・分り器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体発光素子を被測定物として光ファイバと光源
   より成る光プローブ装置において、 前記光ファイバはその一端が球状に加工された先球部を
   持ち、前記光源の光の波長は前記半導体発光素子の光の
   波長と等しいかまたは短く、前記光源から発して前記光
   ファイバ内を伝搬し前記先球部から出射した光プローブ
   光として前記プローブ光を前記半導体発光素子に入射さ
   せ、その入射位置を動かしながら前記半導体発光素子に
   生じた光電流もしくは光起電圧を観測することを特徴と
   する光プローブ装置。