JPS63271981A

JPS63271981A - 端面発光型発光ダイオ−ド

Info

Publication number: JPS63271981A
Application number: JP62107393A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Noguchi; 英明野口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-11-09

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、端面発光型発光ダイオードに関し、特に光フ
ァイバとの結合効率を高くした改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、端面発光型ダイオードは、電流注入領域をストラ
イプ状に制限するストライプ構造となし、このストライ
プに直交する端面は弁開面を利用した平面であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

端面発光型発光ダイオードは、発光パワーレベルが低い
ので光ファイバとの高い結合効率が要求されている。発
光ダイオードを用いた光通信システムは、レーザダイオ
ードによる光通信システムと異なシ、小規模な加入者系
、データリンクに用いられるので、発光装置における発
光ダイオードと光ファイバとの結合方式は生産が容易で
、生産効率が良いことが必要である。

この結合方式としては、従来、第４図（＆）に示す直接
結合方式と第４図Φ）に示すレンズ結合方式とがある。

第４図（ａ）の直接結合方式は、端面発光型発光ダイオ
ード（以下では発光ダイオードと略称する）　３１のス
トライプ状の発光領域諺に対向した位置に光ファイバ３
３を配置するものである。出射した光あけ光ファイバお
に到達するまでに拡がるので、コア部あに入射する光部
分の割合は小さい。シングルモードファイバではコア部
調の直径は１０μｍ程度であるので、結合効率が低くた
かだか一１３ｄＢ程度である。

一方第４図（ｂｌのレンズ結合方式では、レンズ３７ｆ
、発光ダイオード３１と光ファイバおとの間に配置し、
発光領域諺から出射した光３６ヲレンズ算で集光し、光
７アイパあのコア部具に入射させる。したがってレンズ
３７ｔ−最適位置におけば、−１０ｄＢ程度の高い結合
効率が得られる。しかし、この方式は、発光ダイオード
３１．光ファイバ３３゜レンズｒの最適位置の調整が難
しく、生産性にかける。

本発明の目的は、上記の欠点を除去し、発光装置として
光ファイバとの結合効率および生産性の両方が達成でき
るように、その構造を考慮した発光ダイオードを提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の発光ダイオードは、積層された第１クラッド層
・活性層・第２クラッド層、および第２クラッド層に到
達するストライプ状の電流注入領域を設け、前記活性層
の側端面から光出射がなされる端面発光型を対象とし、
光出射端面の電流注入領域に対応する部分が光出射方向
の少なくとも一方向に対して凸レンズ形状を有するよう
に形成したものである。

〔作用〕

第４図（ｅ）に示すように、発光ダイオード４１のスト
ライプ状の発光領域Ｃから出射された光は、端面に設け
た凸レンズ効果を示す部分、凸部４３によシ集光されて
、光ファイバあのコア部あに入射する。したがって結合
効率は一１０ｄＢ程度になしうる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例につき説明する
。発光ダイオードの端面から発光した光ビームの放射角
は、水子〇垂直両方向に拡がシ角を有する。本発明の端
面に設けた凸部は、少なくともその一方向に有効に凸レ
ンズ効果を与えるように形成する。

第１実施例では、水平方向の拡がシを減少させるために
、第１図の斜視図に示すように端面の電流注入領域に対
応する部分を半円柱状にして凸部を形成する。以下、Ｉ
ｎＰの場合を例にとシ、製作につき説明する。Ｎ形Ｉｎ
Ｐからなる半導体基板ｌ上に、順次、Ｎ形ＩｎＰの第１
クラッド層２、禁制帯幅の小さいＮ形またはＰ形のＩｎ
ＧａＡｓＰの活性層３、第１クラッド層２と同一禁制帯
幅を有するＰ形ＩｎＰの第２クラッド層４、Ｎ彫工ｎＱ
ａＡｓ　Ｐのキャップ層５′ｔ−積層して形成する。次
に、第２クラッド層４の一部に到達する深さのストライ
プ状の電流注入領域６を、ｚｎを拡散したｐ＋拡散層で
形成した後、半導体基板ｌの裏面、キャップ層５の上に
、各々電極７゜８を形成する。

と〜までは、通常の発光ダイオードの製作であるが、本
実施例では、さらに、ホトレジスト技術によ＃）ＣＸを
エツチング剤としてドライエツチングすることによ勺、
端面を、電流注入領域６に対応した縦部分を半円柱状と
する。このようにして形成した凸部９は、出射光の水平
方向成分に対して凸レンズ作用をなし、その拡がシを集
束できる。この実施例では、凸部９の電流注入領域６に
対する位置、その曲率を極めて精度よく、また再現性よ
く形成できる。

第２実施例は、出射光の垂直方向・水平方向の両方向の
拡がシを集束するため、端面に、半球面状の凸部を設は
九ものである。第２図が、斜視図である。この発光ダイ
オードの層構造・電極は第１図と同様とする。端面には
、凸部１０が半球面状に、電流注入領域６に対応して、
活性層３の端部を中心として形成しである。

第２図の構造を有する発光ダイオードの端面の製造方法
につき簡単に、第３図を参照して説明する。電極７，８
が形成される前の積層構造の半導体結晶加において、第
３図（ａ）に示すようにレジストマスク２１を、半導体
結晶美の上面に、端面よシ少し内側に先端が凸状に形成
しておき、ドライエツチングのイオン流乙によって半導
体結晶加をエツチングする。このとき、ドライエツチン
グの異方性を利用し、オーバハング状にエッチする。次
に、レジストマスク囚として、さらに端面よシ遠ざかシ
、先端が凸状に形成しておき、イオン流スによってドラ
イエツチングする。イオン流スの向きはイオン流ｎと異
ならしめ、先にオーバハング状になった部分の上部を切
りおとす。これによって半球面状の凸部１０が形成でき
る。なお半導体結晶頷の端部は点線に示すように適宜切
シおとす。

なお端面に、端面にあられれた活性層を中心として横方
向に半円柱状に凸部を形成すれば、出射光の垂直方向の
拡が夛を減少することができる。

〔発明の効果〕

先きに述べたように、第４図（Ｃ）に示すように、発光
ダイオードの発光領域よル出射した光は、その部分の端
面の形状が凸部に形成されてあって、凸レンズとして作
用するので、この部分で集束した光として出射する。凸
部の位置・曲率を含めた形状は、発光ダイオードの製作
工程中に、精確に形成される。したがって、光７アイパ
の発光ダイオードに対する位置設定が容易であシ、発光
装置としての生産効率が高く、シかもその結合効率が従
来のレンズ結合方式と同等に高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例の斜視図、第３図は、
第２図の半球面状の凸部を形成する製造工程の概略説明
図、第４図は従来例・実施例の光ファイバとの結合方式
を説明する図である。１・・・半導体基板、　　　２，４・・・クラッド層、
３・・・活性層、　　　　　５・・・キャップ層、６・
・・電流注入領域、　　７．８・・・電極、９・・・凸
部（半円柱状）、１０・・・凸部（半球面状）、ｍ・・・半導体結晶、２１．２３・・・レジストマスク
、ｎ、２４・・・イオン流、３１　、４１・・・発光ダイオード°、！、４２・・・
発光領域、　お・・・光ファイバ、Ｕ・・・コア部、　
ご・・・レンズ、４６・・・凸部。第３Ｎ ■ ２５−侶第４因

Claims

【特許請求の範囲】　積層された第１クラッド層・活性層・第２クラッド層
、および第２クラッド層に到達するストライプ状の電流
注入領域を設け、前記活性層の側端面から光出射がなさ
れる端面発光型発光ダイオードにおいて、前記光出射端面の電流注入領域に対応する部分が光出射
方向の少なくとも一方向に対して凸レンズ形状を有する
ように形成されていることを特徴とする端面発光型発光
ダイオード。