SE522802C2 - Elektrooptisk anordning med fördelad återkoppling för likformig förstärkning i vågledarens längdriktning - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 522 802 2 Det är emellertid svårt att tillverka sådana komplexa, kopplade gitter. Dessa ökar också typiskt både tröskelströmmen och förlusterna i DFB-lasem.

I U.S. patent 5,321 ,7l6 för Kinoshita et al., överlåtet till KK Toshiba, beskrivs en halvledar- laser med fördelad återkoppling, som har styrd fasförskjutning. Ett dopat ohmskt kontakthalvle- darskikt har en elektrisk resistans, som i ett centralt fasförskj utningsområde kan vara högre eller läg- re än i ändområdena.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en DFB med en i stor skala väsentligen lik- forrnig fördelning av förstärkning och effekt längs dess vågledare.

Allmän används sålunda, för att undvika en i stor skala icke-likforrnig fördelning av för- stärkning och effekt längs vågledaren i stor skala hos en DFB-halvledarlaser eller någon liknande an- ordning, en varierande resistans hos lasem, vilken resistans varierar i laservågledarens eller kavi- tetens längdriktning. Särskilt varierar resistansen på sådant sätt, att den elektriska resistansen är hög- re vid laservågledarens motstående ändar. Den elektriska resistansen väljs, så att den elektriska ef- fekten eller förstärkningen inuti den optiska vågledaren blir likformi g i dennas längdriktning.

Den varierande resistansen åstadkommes med ett kontaktskikt för att leda elektrisk ström till och från anordningen. Kontaktskiktet kan vara mönstrat eller ha försetts med en vald form sett ovani- från. Kontaktskiktet sträcker sig över hela den optiska vågledaren fram till dennas båda motstående ändar och kan ha väsentligen likfonnig tjocklek. Utformningen eller mönstret i det elektriskt ledande skiktets plan är valt att ge en elektrisk resistans mellan ett mittförbindningsområde i skiktet och om- råden vid den optiska vågledaren, som är högre för de områden, vilka är belägna nära de motstående ändarna, än de områden, vilka är belägna vid mittområdet. Kontaktskiktets form eller mönster kan vara väsentligen triangulär/t/ eller vara trapetsformad(t) och kan innefatta två motstående sidor, som sträcker sig från de motstående ändarna av vågledaren, vilka motstående sidor är konkava och/eller bildar spetsiga vinklar mot längdriktningen.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas såsom icke-begränsande utföringsformer med hänvisning till de bifogade figurema, i vilka: - Fig. 1 är en bild, som åskådliggör en princip för att elektriskt förbinda en DFB-laser via ett ohmskt kontaktskikt utformat att ge en i stor skala mer likfonnig fördelning av förstärkningen längs lasem än i en laser med ett enkelt, sammanhängande ohmskt kontaktskikt med likfonnig tjocklek, och - Fig. 2 är en schematisk vy ovanifrån av en DFB-halvledarlaser med ett ohmskt kontaktskikt, som är mönstrat för att ge en i stor skal mer likformig fördelning av förstärkningen längs lasern. 10 15 20 25 30 522 802 3 BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I den schematiska figuren i fig. 1 visas en DFB-halvledarlaser vid l innefattande aktiva skikt, ej visade, som tillsammans med omgivande skikt bildar en optisk vågledare, och vidare innefattar ett gitter, ej visat. Lasem är i grunden en avlång platta med en längdriktning i papperets plan, i vilket också ljus avges, se pil 2. Lasem 1 är förbunden med en inkommande elektrisk ledningsväg 3, som förser lasem med elektrisk ström Ihse, för att driva denna, så att den avger ljus. Ledningsvägen 3 har ett flertal grenar, som matar separata områden av lasem, så att kontaktskiktet, ej visat, hos lasem följaktligen är uppdelat i separata fält, som inte har elektrisk kontakt med varandra i sidled, dvs i kontaktskiktets plan. Iden visade utföringsforrnen finns tre grenar, varav två är förbundna med de motstående ändområdena hos lasem och en är förbunden med ett mittområde hos lasem. Ivar och en av grenarna är motstånd med valda resistanser anslutna. Sålunda är i grenledningama till ändområde- na motstånd 5, 7 med resistanser Rl respektive R; anslutna. I mittgrenen är ett motstånd 9 med resis- tans R; inkopplat. För att minska bristen på likformighet hos effektfördelningen i stor skala eller för- stärkningen hos lasem, är motstånden valda att ge högre elektrisk resistans åt ledningsvägar förbund- na med områden vid lasems motstående ändar och lägre resistans åt ledningsvägar förbundna med mer centralt belägna områden, så att resistansvärdena följaktligen ökar i vardera riktningen bort från mittområdet. Följaktligen är i fig. l motstånden 5, 7, 9 valda, så att de ger högre resistans i lednings- vägarna till ändområdena. Följaktligen är villkoren Rl > Rz, R; > R; uppfyllda.

I en annan utföringsform, som åskådliggörs av vyn ovanifrån i fig. 2, har kontaktskiktet hos la- sems huvuddel 1 väsentligen likformig tjocklek och en styrd, väsentligen likformig elektrisk resisti- vitet. Kontaktskiktet har mönstrats för att åstadkomma ett elektriskt förbindningsområde l 1, i vilket olika resistanser finns i de elektriskt ledande vägarna från den inkommande ledningsvägen 3 till de olika delama av lasern 1 för att åstadkomma en elektrisk förbindning, vilken är något likartad den, som visas i fig. l. Den inkommande ledningsvägen 3 sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot lasems längdriktning och korsar lasems längdaxel någonstans inuti lasem och även kantema hos ledningsvä- gen skär lasem inom dennas huvuddel. Sålunda är bredden hos den inkommande ledningsvägen sma- lare än lasems längd. F örbindningsområdet får följaktligen i huvudsak triangulär form eller solfjä- dersform sett från den inkommande ledningsvägen. Såsom visas i fi g. 2, kan det särskilt vara väsent- ligen parallelltrapetsformat. Parallelltrapetsens sneda sidor kan vara krökta linjer med konkav form för att ge den önskade varierande resistansen. Formen kan också beskrivas, som att förbindningsom- rådets l l bredd, taget i riktning vinkelrätt mot lasems längdaxel, gradvis minskas när man närmar sig lasems ändar och utgår från någon punkt nära lasems mitt. En sådan form ger en resistans, som vari- erar på det önskade sättet. 10 15 20 25 522 802 4 Effektfördelningen inuti lasem 1, som är belägen under kontaktskiktet 1 1, kan beräknas med kända metoder. Kontaktskiktets l 1 optimala geometriska form kan sedan bestämmas ur den beräkna- de effektfördelningen, förstärkningsegenskapema hos lasem och resistiviteten hos materialet i kon- taktskiktet. Sålunda kan följande steg utföras: l. Beräkna effektfördelningen P(z) inuti lasem under förutsättning av en likforrnig förstärkning för lasems arbetseffekt, där z är ett koordinatvärde längs en koordinataxel, som sträcker sig i lasems längdriktning. 2. Beräkna den stimulerade rekombineringen ns, för effektfördelningen. 3. Beräkna ur en uppmätt eller beräknad íörstärkningskurva den elektriska strömtäthet J (z), som er- fordras vid denna nivå av stimulerad rekombinering och förstärkning. 4. Beräkna den optimala spärmingsfördelningen V(z) längs kontaktskiktet l 1 ur den elektriska ström- tätheten och kontaktresistansen. I kontaktresistansen kan en fenomenologisk kompensation för transporteffekter hos laddningsbärare medtas. 5. Beräkna ur från spänningsfördelningen och skikt- eller ytresistansen eller den elektriska resistivi- teten hos materialet i kontaktskiktet och dess tjocklek den geometriska förrn hos kontaktskiktet, som skall användas i layout-utformningen.

Lasrar med kontaktskikt med varierande bredd kan tillverkas med hjälp av endast något föränd- rade standardiörfaranden, som används för att tillverka DFB-halvledarlasrar, vilka förfaranden mod- ifieras att innefatta ett lärnpligt val av pad-metallisering och masker med den korrekta geometriska formen hos kontaktpaddar.

Den modifierade elektriska törbindningen av ett kontaktskikt eller användningen av ett kon- taktskikt med varierande, avpassad tjocklek kan också användas för att kompensera mättnadseffekter i andra halvledaranordningar med avgiven icke-likforrni g effekt taget i deras längdriktningar, såsom halvledarrnodulatorer. Denna typ av modulatorer används typiskt som med DFB-lasrar integrerade modulatorer.

Claims (8)

10 15 20 25 30 522 802 5 PATENTKRAV

1. l. Elektrooptisk anordning, särskilt en halvledarlaser med fördelad återkoppling eller en halvle- darmodulator, innefattande en optisk vågledare med en längdriktning, två motstående ändar och ett mittorrrråde, ett område med ett elektriskt ledande skikt, som bildar ett kontaktskikt anordnat över den optiska vågledarens längd fram till de två motstående ändarna för att leda elektrisk ström till den elektrooptiska anordningen för att driva denna, k ä n n e t e c k n a d av att kontaktskiktet - har väsentligen konstant tjocklek, - är förbundet med en elektriskt ledande väg endast vid ett mittförbindningsområde, och - har en form eller mönster i det elektriskt ledande skiktets plan för att ge en elektrisk resistans mellan fórbindningsonrrådet och områden vid den optiska vågledaren, som varierar i längdriktningen och ger en högre elektrisk resistans vid områden vid ändarna än i rnittområdet, varvid den varierande elektriska resistansen är avpassad att göra den elektriska effekten eller fórstärkningen inuti den optiska vågledaren likformig i längdriktningen.

2. Elektrooptisk anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att kontaktskiktets form eller mönster innefattar två motstående sidor, som sträcker sig från de motstående ändarna och som bildar spetsiga vinklar med längdriktningen.

3. Elektrooptisk anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att de motstående sidorna har konkav form och är krökta i riktning mot mittorrrrådet.

4. Elektrooptisk anordning enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att förbindnings- området har sin längdriktning parallell med anordningens längdriktning.

5. Elektrooptisk anordning enligt något av krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att kontaktskiktets form eller mönster väsentligen motsvarar formen hos en parallelltrapets med två parallella sidor och två sneda sidor, av vilka en längre av de parallella sidorna är belägen väsentligen vid och motsvarar anordningens optiska vågledare och den kortare av de parallella sidorna är belägen vid fórbindningsonrrådet.

6. Elektrooptisk anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att de två sneda sidoma bildar spetsiga vinklar med den längre av de parallella sidorna.

7. Elektrooptisk anordning enligt något av krav 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att förbindnings- området har avlång form och är beläget på avstånd från mittområdet.

8. Elektrooptisk anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att en längdaxel hos den av- långa formen hos kontaktskiktet är väsentligen parallell med en längdaxel hos anordningen.