JP3043797B2 - 半導体光素子 - Google Patents
半導体光素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体光素子に関し、より詳しくは半導体
発光及び受光素子を兼ねられる他、新たな機能を備えた
システムの構成要素として期待される半導体光素子に関
する。
発光及び受光素子を兼ねられる他、新たな機能を備えた
システムの構成要素として期待される半導体光素子に関
する。
［従来の技術］ 従来、半導体発光素子と受光素子とを兼ね備えた半導
体光素子は幾つか提案されており、多機能な素子として
各種のシステムに応用されている。
体光素子は幾つか提案されており、多機能な素子として
各種のシステムに応用されている。
最も一般的な従来例を第７図に示す。この従来例で
は、半導体レーザ素子の共振器の一部に活性層75を越え
て垂直な端面を有した平行な溝78を設け、更に各々の部
分に独立した電極79a、79bを備えることによって（80は
共通電極）、片側に形成された発光部76と、もう片側に
形成され、発光部76から出射し再び活性層75へ入力する
光を受光する受光部77とに分離している。この従来例に
おいては、同一の活性層75を用いて、発光、受光の機能
を部分的に分担させるものであり、受光部77からの光信
号を発光部76に帰還させAPC（自動発光量制御）を行な
うことが提案されている。
は、半導体レーザ素子の共振器の一部に活性層75を越え
て垂直な端面を有した平行な溝78を設け、更に各々の部
分に独立した電極79a、79bを備えることによって（80は
共通電極）、片側に形成された発光部76と、もう片側に
形成され、発光部76から出射し再び活性層75へ入力する
光を受光する受光部77とに分離している。この従来例に
おいては、同一の活性層75を用いて、発光、受光の機能
を部分的に分担させるものであり、受光部77からの光信
号を発光部76に帰還させAPC（自動発光量制御）を行な
うことが提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ この様な発光、受光を兼ね備えた素子では、両者（発
光部と受光部）間の光及び電気的な分離の方法が重要で
あり、それにより使用される機能も決定される。従っ
て、光学的及び電気的な分離に自由度がある構成ほど、
設計の任意度が増し更に新しい機能が期待できることに
なる。
光部と受光部）間の光及び電気的な分離の方法が重要で
あり、それにより使用される機能も決定される。従っ
て、光学的及び電気的な分離に自由度がある構成ほど、
設計の任意度が増し更に新しい機能が期待できることに
なる。
しかし、上記従来例では、光学的な分離と電気的な分
離が同時に行われていて、機能も限定されていた。例え
ば、受光部77で検出できるのは発光部76から放出された
光であり、発光部76内部の光は検出できないことにな
る。
離が同時に行われていて、機能も限定されていた。例え
ば、受光部77で検出できるのは発光部76から放出された
光であり、発光部76内部の光は検出できないことにな
る。
発光部内部の光を検出する為には、発光部と受光部の
光学的分離がなく電気的分離が行なわれる必要がある
が、しかし上記従来例では、その様な構成をとる程、分
離の自由度がない。
光学的分離がなく電気的分離が行なわれる必要がある
が、しかし上記従来例では、その様な構成をとる程、分
離の自由度がない。
また、上記従来例では、発光と受光を行なうのに同一
の活性層75を用いている為、両者の特性を同時に最適化
することは困難であった。詰まり、発光部の特性（発光
スペクトルなど）を最適化しても、受光効率（感度）は
必ずしも発光波長で最適化されるとは言えないという欠
点がある。
の活性層75を用いている為、両者の特性を同時に最適化
することは困難であった。詰まり、発光部の特性（発光
スペクトルなど）を最適化しても、受光効率（感度）は
必ずしも発光波長で最適化されるとは言えないという欠
点がある。
よって、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、設計の
自由度が高く、要求に対して柔軟に対処できる構成を有
した半導体光素子を提供することにある。
自由度が高く、要求に対して柔軟に対処できる構成を有
した半導体光素子を提供することにある。
［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する為の本発明による半導体光素子に
おいては、半絶縁性の材料から成る第１のクラッド層を
挟んで積層された活性層及び吸収層と、これらの層をサ
ンドイッチにするように積層された第２及び第３のクラ
ッド層と、積層方向と直交する方向に前記活性層を挟む
ように両側にそれぞれ設けられた第１のｎ型半導体層及
び第１のｐ型半導体層と、積層方向と直交する方向に前
記吸収層を挟むように両側にそれぞれ設けられた第２の
ｎ型半導体層及び第２のｐ型半導体層と、積層方向に第
１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間、及び第
１のｐ型半導体層と第２のｐ型半導体層との間にそれぞ
れ設けられた高抵抗層と、前記第１のｎ型半導体層及び
第１のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続された第１
のｎ型電極及び第１のｐ型電極と、前記第２のｎ型半導
体層及び第２のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続さ
れた第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極とを備え、前記
活性層と吸収層とが同一の光導波路内にあるように形成
され、第１のｎ型電極と第１のｐ型電極との間に電流を
流すことによって活性層で光を発生させ、活性層で発生
した光を吸収層で検出して、第２のｎ型電極及び第２の
ｐ型電極から電気信号として取り出すことを特徴とす
る。このような構成を採用することによって、活性層へ
の電流の注入と、吸収層による光検出を、クロストーク
を発生させることなく、互いに独立に行うことを可能と
している。
おいては、半絶縁性の材料から成る第１のクラッド層を
挟んで積層された活性層及び吸収層と、これらの層をサ
ンドイッチにするように積層された第２及び第３のクラ
ッド層と、積層方向と直交する方向に前記活性層を挟む
ように両側にそれぞれ設けられた第１のｎ型半導体層及
び第１のｐ型半導体層と、積層方向と直交する方向に前
記吸収層を挟むように両側にそれぞれ設けられた第２の
ｎ型半導体層及び第２のｐ型半導体層と、積層方向に第
１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間、及び第
１のｐ型半導体層と第２のｐ型半導体層との間にそれぞ
れ設けられた高抵抗層と、前記第１のｎ型半導体層及び
第１のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続された第１
のｎ型電極及び第１のｐ型電極と、前記第２のｎ型半導
体層及び第２のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続さ
れた第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極とを備え、前記
活性層と吸収層とが同一の光導波路内にあるように形成
され、第１のｎ型電極と第１のｐ型電極との間に電流を
流すことによって活性層で光を発生させ、活性層で発生
した光を吸収層で検出して、第２のｎ型電極及び第２の
ｐ型電極から電気信号として取り出すことを特徴とす
る。このような構成を採用することによって、活性層へ
の電流の注入と、吸収層による光検出を、クロストーク
を発生させることなく、互いに独立に行うことを可能と
している。
より具体的には、前記活性層及び吸収層が、それぞれ
量子井戸構造であったり、前記第１のクラッド層が、超
格子構造を有したり、前記光導波路に外部からの光信号
を入出力する手段を有し、この光信号は該光導波路中を
伝搬する間に増幅され、入出力間増幅率が常に一定にな
るように、前記第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極間か
ら取り出される電気信号に応じて、前記第１のｎ型電極
と第１のｐ型電極との間に流す電流を制御したりする。
量子井戸構造であったり、前記第１のクラッド層が、超
格子構造を有したり、前記光導波路に外部からの光信号
を入出力する手段を有し、この光信号は該光導波路中を
伝搬する間に増幅され、入出力間増幅率が常に一定にな
るように、前記第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極間か
ら取り出される電気信号に応じて、前記第１のｎ型電極
と第１のｐ型電極との間に流す電流を制御したりする。
この様に、本発明によれば、発光部又は受光部となる
べく形成された２つの領域が同一の導波路中に作製さ
れ、これらが別々に制御される構成となっているので、
自由度の高い発光受光素子などになる半導体光素子が実
現される。
べく形成された２つの領域が同一の導波路中に作製さ
れ、これらが別々に制御される構成となっているので、
自由度の高い発光受光素子などになる半導体光素子が実
現される。
［実施例］ 第１図は第１の参考例の斜視図であり、第２図は第１
参考例を用いたシステムの例を示す。
参考例を用いたシステムの例を示す。
第１図において、半絶縁性の（以下、SIと記す）GaAs
基板11上に、厚さ１μｍのSI−GaAsバッファ層12、厚さ
1.5μｍのSI−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層、厚さ0.1μｍ
のノンドープAl0.05Ga0.95As活性層14、厚さ0.3μｍのS
I−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層15、厚さ0.1μｍのノンド
ープAl0.05Ga0.95As吸収層16、厚さ１μｍのSI−Al0.3
Ga0.7 Asクラッド層17を分子線エピタキシャル法を用い
て順次積層した。
基板11上に、厚さ１μｍのSI−GaAsバッファ層12、厚さ
1.5μｍのSI−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層、厚さ0.1μｍ
のノンドープAl0.05Ga0.95As活性層14、厚さ0.3μｍのS
I−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層15、厚さ0.1μｍのノンド
ープAl0.05Ga0.95As吸収層16、厚さ１μｍのSI−Al0.3
Ga0.7 Asクラッド層17を分子線エピタキシャル法を用い
て順次積層した。
次に、ストライプの領域を残して活性層14を越え、ク
ラッド層13に至るまでをエッチングした。その後、スト
ライプ及びストライプの片側にマスクをし、ストライプ
の片側（第１図右側）のみをｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層18で液相エピタキシャル法を用いて埋め込んだ。
ラッド層13に至るまでをエッチングした。その後、スト
ライプ及びストライプの片側にマスクをし、ストライプ
の片側（第１図右側）のみをｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層18で液相エピタキシャル法を用いて埋め込んだ。
更に、マウスを取り除き、先程残したストライプのも
う片側（第１図左側）を第1n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド
層19、Al0.3 Ga0.7 As高抵抗層20、第2n−Al0.3 Ga0.7
Asクラッド層21で同じく液相エピタキシャル用いて埋め
込んだ。この際、SI−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層15のほ
ぼ中間位置に高抵抗層20が来るように、各々の厚みを制
御した。
う片側（第１図左側）を第1n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド
層19、Al0.3 Ga0.7 As高抵抗層20、第2n−Al0.3 Ga0.7
Asクラッド層21で同じく液相エピタキシャル用いて埋め
込んだ。この際、SI−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層15のほ
ぼ中間位置に高抵抗層20が来るように、各々の厚みを制
御した。
更に、ストライプから数μｍ離れてストライプに沿っ
て、部分的に高抵抗層20までをエッチングにより取り除
いた。
て、部分的に高抵抗層20までをエッチングにより取り除
いた。
更に、ｐ−電極22をｐ−クラッド層18上部に、ｎ−電
極23、24をそれぞれ第１及び第2n−クラッド層19、21上
部に、オーミックコンタクトがとれるよう前処理をした
後に形成した。
極23、24をそれぞれ第１及び第2n−クラッド層19、21上
部に、オーミックコンタクトがとれるよう前処理をした
後に形成した。
本参考例は発光部と受光部を同一導波路中に備えたの
が特徴であり、発光部と受光部夫々に対し電気的制御を
与えることのできる電極構造を有している。
が特徴であり、発光部と受光部夫々に対し電気的制御を
与えることのできる電極構造を有している。
第１参考例の動作を説明する。
発光部においては、ｐ−電極→ｐ−クラッド層18→活
性層14→第1n−クラッド層19→ｎ−電極24を通る経路で
電気的接続が成されているので、両電極22、24間に順バ
イアスを与えれば、この経路で電流が流れ、活性層14に
キャリアが注入されて反転分布が形成され誘導放出が生
じる。
性層14→第1n−クラッド層19→ｎ−電極24を通る経路で
電気的接続が成されているので、両電極22、24間に順バ
イアスを与えれば、この経路で電流が流れ、活性層14に
キャリアが注入されて反転分布が形成され誘導放出が生
じる。
一方、受光部においては、ｐ−電極22→ｐ−クラッド
層18→光吸収層16→第2nクラッド層21→ｎ−電極23の経
路で電気的接続が成されている。よって、両電極22、23
に逆バイアスを与えれば光吸収層16で光が検出されるこ
とになる。
層18→光吸収層16→第2nクラッド層21→ｎ−電極23の経
路で電気的接続が成されている。よって、両電極22、23
に逆バイアスを与えれば光吸収層16で光が検出されるこ
とになる。
この際、活性層14と光吸収層16とは光学的に結合して
いて両者は１つの導波路を形成しているので、発光部内
部の光パワーを検出することができる。即ち、本参考例
では、検出されるのは素子内部の光パワーであり、上記
従来例の様な発光部外へ放出される光ではない。よっ
て、本参考例のものを半導体レーザとして使用する場
合、検出されるのは素子内部の光パワーであることに留
意する必要がある。
いて両者は１つの導波路を形成しているので、発光部内
部の光パワーを検出することができる。即ち、本参考例
では、検出されるのは素子内部の光パワーであり、上記
従来例の様な発光部外へ放出される光ではない。よっ
て、本参考例のものを半導体レーザとして使用する場
合、検出されるのは素子内部の光パワーであることに留
意する必要がある。
上記参考例の構成において、電極22、23間及び電極2
2、24間の両方ともに順バイアスを与えれば、上記発光
部、受光部共に発光部となり通常の半導体レーザとして
機能させることも可能である。
2、24間の両方ともに順バイアスを与えれば、上記発光
部、受光部共に発光部となり通常の半導体レーザとして
機能させることも可能である。
また、電極22、23又は電極22、24の一方の組のみを利
用し、各々の働きのみを個別に行なわせることも出来
る。詰まり、発光部のみに順バイアスを与えれば半導体
レーザとなり、受光部のみに逆バイアスを与えればpin
−PDとして機能する。
用し、各々の働きのみを個別に行なわせることも出来
る。詰まり、発光部のみに順バイアスを与えれば半導体
レーザとなり、受光部のみに逆バイアスを与えればpin
−PDとして機能する。
更に、第７図の従来例の如く、共振器方向に、活性層
14に至るまでの溝を設け、片側を発光部、もう片側を受
光部として用いることも可能である。こうして、APC制
御を行なえる等のことが出来る。また、本参考例の素子
では、発光部の発光特性に合わせて光吸収層16の設計が
行なえる。即ち、光吸収部16の層構成（組成、ドープ
量）を独自に変え、受光効率の向上などの特性の向上を
行なえる。
14に至るまでの溝を設け、片側を発光部、もう片側を受
光部として用いることも可能である。こうして、APC制
御を行なえる等のことが出来る。また、本参考例の素子
では、発光部の発光特性に合わせて光吸収層16の設計が
行なえる。即ち、光吸収部16の層構成（組成、ドープ
量）を独自に変え、受光効率の向上などの特性の向上を
行なえる。
さて、本参考例は発光部と受光部とを同時に且つ独立
に駆動でき、発光部内部の光パワーを検出できるという
新しい機能を有するのであるが、これを利用したシステ
ム例を第２図に沿って説明する。第２図において、25は
第１参考例を光増幅素子30として利用すべく両端面に施
されたARコーティング、26は光ファイバ、27はAGC回路
である。
に駆動でき、発光部内部の光パワーを検出できるという
新しい機能を有するのであるが、これを利用したシステ
ム例を第２図に沿って説明する。第２図において、25は
第１参考例を光増幅素子30として利用すべく両端面に施
されたARコーティング、26は光ファイバ、27はAGC回路
である。
本システムは光中継システムとなっており、光ファイ
バ26で伝送された信号が半導体光素子内部を導波する際
に増幅され、もう一方の光ファイバ26へと出力される。
バ26で伝送された信号が半導体光素子内部を導波する際
に増幅され、もう一方の光ファイバ26へと出力される。
その際、増幅度は常に一定になることが望まれる。本
システムでは、増幅器30内部の光を受光部で受光し、発
光部へ帰還してここへの電流量を制御する様なオートゲ
インコントロールを行なうことが出来る。信号光の検出
は、受光部に信号光の周波数に合わせた復調回路を持た
せることで（これはAGC回路27中に設けられる）DCレベ
ルである光増幅器30の自然放出光と分離してこれを行な
うことが出来る。
システムでは、増幅器30内部の光を受光部で受光し、発
光部へ帰還してここへの電流量を制御する様なオートゲ
インコントロールを行なうことが出来る。信号光の検出
は、受光部に信号光の周波数に合わせた復調回路を持た
せることで（これはAGC回路27中に設けられる）DCレベ
ルである光増幅器30の自然放出光と分離してこれを行な
うことが出来る。
信号光のない場合の自然放出光のレベルを検出してAG
Cを行なうことも考えられる。
Cを行なうことも考えられる。
更に、受光部の電極23を共振方向で分割し、入力側で
受光する信号レベルと出力側で受光する信号レベルを比
較し、それらの比を一定にする様に発光部に帰還をかけ
てAGCを行なうことも出来る。
受光する信号レベルと出力側で受光する信号レベルを比
較し、それらの比を一定にする様に発光部に帰還をかけ
てAGCを行なうことも出来る。
従来の光増幅器でもAGCは必要とされており、一般に
は出力信号光の一部を分離する為にビームスプリッタや
ファイバ型分波器などが用いられている。これに比べ、
本システムでは分離の必要がなく装置が非常に簡略化さ
れる。
は出力信号光の一部を分離する為にビームスプリッタや
ファイバ型分波器などが用いられている。これに比べ、
本システムでは分離の必要がなく装置が非常に簡略化さ
れる。
第１図の第１参考例では、活性層14と光吸収層16とを
同じ組成、同じ膜厚で構成した。従って、前述したこと
からも分かる様に、構成をそのままにし電極22、23及び
22、24間のバイアス状態を全く逆にすれば、活性層14を
受光部として光吸収層16を発光部として用いられる。但
し、受光部は発光部にとって損失となり、発光部の特性
を劣化させていることにもなり、必ずしも発光部と受光
部を同等にする必要はない。むしろ、発光部は発光特性
に合わせて、受光部は受光特性に合わせて最適化するの
が良く、各々を独立に設計できるのが本参考例の特徴で
もある。その設計は、期待される機能に合わせて行なわ
れるのがよい。
同じ組成、同じ膜厚で構成した。従って、前述したこと
からも分かる様に、構成をそのままにし電極22、23及び
22、24間のバイアス状態を全く逆にすれば、活性層14を
受光部として光吸収層16を発光部として用いられる。但
し、受光部は発光部にとって損失となり、発光部の特性
を劣化させていることにもなり、必ずしも発光部と受光
部を同等にする必要はない。むしろ、発光部は発光特性
に合わせて、受光部は受光特性に合わせて最適化するの
が良く、各々を独立に設計できるのが本参考例の特徴で
もある。その設計は、期待される機能に合わせて行なわ
れるのがよい。
第２図におけるシステムでの光増幅素子30の設計例を
第３図（ａ）〜（ｄ）に示す。
第３図（ａ）〜（ｄ）に示す。
第３図（ａ）は第１図の第１参考例で説明した構成の
伝導帯のバンド構造である。
伝導帯のバンド構造である。
第２図におけるシステムでは、増幅特性が劣化しない
方がよく、従って発光部の特性を重視し、第３図（ｂ）
の様に、導波モードの中心部に活性層14を配置し、導波
モードの裾となる部分に光吸収層16を形成すれば第３図
（ａ）に比べ増幅率の向上が期待される。
方がよく、従って発光部の特性を重視し、第３図（ｂ）
の様に、導波モードの中心部に活性層14を配置し、導波
モードの裾となる部分に光吸収層16を形成すれば第３図
（ａ）に比べ増幅率の向上が期待される。
また、第３図（ｃ）の様に、活性層14と光吸収層16を
量子井戸構造とし、更に導波構造の両側にGRIN（graded
index）構造を設けることも考えられる。量子井戸を
用いる場合、組成や障壁の幅等を変えて、使用される用
途に適した発光、受光特性が任意に設計できる。
量子井戸構造とし、更に導波構造の両側にGRIN（graded
index）構造を設けることも考えられる。量子井戸を
用いる場合、組成や障壁の幅等を変えて、使用される用
途に適した発光、受光特性が任意に設計できる。
更に、第３図（ｄ）の様に活性層14と光吸収層16の中
間に超格子構造の層31を設け、構造的に高抵抗層を実現
して両者間の半絶縁性を確実なものとする設計も考えら
れる。
間に超格子構造の層31を設け、構造的に高抵抗層を実現
して両者間の半絶縁性を確実なものとする設計も考えら
れる。
第４図は本発明の実施例を示す。本実施例は４電極で
構成されている。第１図と同じ部材には同じ番号が付さ
れている。本実施例では４極構造とする為に、基板部分
を取り除き、その下部に電極を設けている。こうして、
電気的接続は、高抵抗量20、SI−クラッド層15を境とし
て発光部（下部）と受光部（上部）で上下に全く分離さ
れている。発光部は、ｐ型電極45→ｐ型層41→活性層14
→ｎ型層43→ｎ型電極47で接続され、受光部は、ｐ型電
極46→ｐ型層42→光吸収層16→ｎ型層44→ｎ型電極48で
接続されている。光学的には、第１参考例と変わらず、
動作、効果も、前述した本発明に特有の効果の点を除い
て、同じである。
構成されている。第１図と同じ部材には同じ番号が付さ
れている。本実施例では４極構造とする為に、基板部分
を取り除き、その下部に電極を設けている。こうして、
電気的接続は、高抵抗量20、SI−クラッド層15を境とし
て発光部（下部）と受光部（上部）で上下に全く分離さ
れている。発光部は、ｐ型電極45→ｐ型層41→活性層14
→ｎ型層43→ｎ型電極47で接続され、受光部は、ｐ型電
極46→ｐ型層42→光吸収層16→ｎ型層44→ｎ型電極48で
接続されている。光学的には、第１参考例と変わらず、
動作、効果も、前述した本発明に特有の効果の点を除い
て、同じである。
第５図は第２の参考例を示す。同図において、ｎ−Ga
As基板51上に、厚さ１μｍのｎ−GaAsバッファ層52、厚
さ1.5μｍのｎ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層53、厚さ0.1
μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As活性層54、厚さ1.5μ
ｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層55を積層する。次
に、ストライプをエッチングにより作製し、ストライプ
以外の底面部分に高抵抗層56を作製する。さらに、スト
ライプ以外の部分に厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga
0.95As光吸収層57、更にストライプを埋め込むようにｎ
−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層58を積層させる。更に、ス
トライプ上部にｐ型電極60を、基板51下部にｎ型電極61
を、そしてストライプ両脇のｎ−クラッド層58上部にｎ
型電極62を形成する。
As基板51上に、厚さ１μｍのｎ−GaAsバッファ層52、厚
さ1.5μｍのｎ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層53、厚さ0.1
μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As活性層54、厚さ1.5μ
ｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層55を積層する。次
に、ストライプをエッチングにより作製し、ストライプ
以外の底面部分に高抵抗層56を作製する。さらに、スト
ライプ以外の部分に厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga
0.95As光吸収層57、更にストライプを埋め込むようにｎ
−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層58を積層させる。更に、ス
トライプ上部にｐ型電極60を、基板51下部にｎ型電極61
を、そしてストライプ両脇のｎ−クラッド層58上部にｎ
型電極62を形成する。
本実施例の電気的接続は次の様になっている。先ず、
発光部はｐ型電極60→ｐ−クラッド層55→活性層54→ｎ
−クラッド層53→ｎ−バッファ層52→ｎ−基板51→ｎ電
極61のように接続されている。次に、受光部は、ｐ型電
極60→ｐ−クラッド層55→光吸収層57→ｎ−クラッド層
58→ｎ電極62のように接続されている。
発光部はｐ型電極60→ｐ−クラッド層55→活性層54→ｎ
−クラッド層53→ｎ−バッファ層52→ｎ−基板51→ｎ電
極61のように接続されている。次に、受光部は、ｐ型電
極60→ｐ−クラッド層55→光吸収層57→ｎ−クラッド層
58→ｎ電極62のように接続されている。
本参考例では、前の第１の参考例及び本発明の実施例
と異なり、導波モードは、発光部の構成でほぼ決定され
ている。その為に、本参考例では、特に発光部の特性
（発光スペクトル等）の向上が効果として期待される。
すなわち、本参考例では、発光部を主とする導波モード
の界分布の一部に受光部がある。第６図に第３の参考例
を示す。本実施例の構成を説明する。
と異なり、導波モードは、発光部の構成でほぼ決定され
ている。その為に、本参考例では、特に発光部の特性
（発光スペクトル等）の向上が効果として期待される。
すなわち、本参考例では、発光部を主とする導波モード
の界分布の一部に受光部がある。第６図に第３の参考例
を示す。本実施例の構成を説明する。
ｐ−GaAs基板63に、厚さ１μｍのｐ−GaAsバッファ層
64、厚さ1.5μｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層65、
厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As活性層66、厚
さ0.15μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層67を積層す
る。次に、ストライプを形成する為に活性層66を越えて
ｐ−クラッド層65までエッチングする。その後、ストラ
イプ以外をSI−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層68で埋め込
む。さらに、厚さ0.1μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asキャッ
プ層69、厚さ0.1μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層7
0、厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As光吸収層7
1、厚さ1.5μｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層72を成
膜する。次に、ストライプ部分を残してｎ−キャップ層
69までを取り除き、その上部にｎ電極73を形成する。ま
た、ストライプ上部にはｐ電極74、基板63下部にｐ電極
75を形成する。
64、厚さ1.5μｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層65、
厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As活性層66、厚
さ0.15μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層67を積層す
る。次に、ストライプを形成する為に活性層66を越えて
ｐ−クラッド層65までエッチングする。その後、ストラ
イプ以外をSI−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層68で埋め込
む。さらに、厚さ0.1μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asキャッ
プ層69、厚さ0.1μｍのｎ−Al0.2 Ga0.8 Asクラッド層7
0、厚さ0.1μｍのノンドープAl0.05Ga0.95As光吸収層7
1、厚さ1.5μｍのｐ−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層72を成
膜する。次に、ストライプ部分を残してｎ−キャップ層
69までを取り除き、その上部にｎ電極73を形成する。ま
た、ストライプ上部にはｐ電極74、基板63下部にｐ電極
75を形成する。
本参考例の電気的接続は次の様になっている。発光部
は、ｐ電極75→ｐ基板63→ｐ−バッファ層64→ｐ−クラ
ッド層65→活性層66→ｎ−クラッド層67→ｎ−キャップ
層69→ｎ−電極73と接続されている。一方、受光部は、
ｐ電極74→ｐ−クラッド層72→光吸収層71→ｎ−クラッ
ド層70→ｎ−キャップ層69→ｎ電極73と接続されてい
る。
は、ｐ電極75→ｐ基板63→ｐ−バッファ層64→ｐ−クラ
ッド層65→活性層66→ｎ−クラッド層67→ｎ−キャップ
層69→ｎ−電極73と接続されている。一方、受光部は、
ｐ電極74→ｐ−クラッド層72→光吸収層71→ｎ−クラッ
ド層70→ｎ−キャップ層69→ｎ電極73と接続されてい
る。
また、光学的には、ｎ−キャップ層69でストライプは
一時中断するものの、上下のストライプの効果により１
つの導波路として扱って差し支えなく、第１参考例とほ
ぼ変わりはない。
一時中断するものの、上下のストライプの効果により１
つの導波路として扱って差し支えなく、第１参考例とほ
ぼ変わりはない。
従って、本素子も第１参考例と変わらない効果が得ら
れる。
れる。
以上の例では構成材料はGaAs系で説明したが、GaAs系
に限らず、InP系など他のIII−Ｖ系或はII−VI系などの
他半導体材料で構成されてもよい。
に限らず、InP系など他のIII−Ｖ系或はII−VI系などの
他半導体材料で構成されてもよい。
また、活性層、光吸収層として量子井戸などで説明し
たが、夫々が多重量子井戸構造や量子細線などであって
もよい。
たが、夫々が多重量子井戸構造や量子細線などであって
もよい。
製造方法も、制御性や再現性に優れた公知の成膜装
置、エッチング装置ならどの様なものを用いてもよい。
置、エッチング装置ならどの様なものを用いてもよい。
更に、活性層や光吸収層の形成される導波路も、単一
モード矩形導波路、多モード導波路など用途に合ったも
のとして構成すればよい。
モード矩形導波路、多モード導波路など用途に合ったも
のとして構成すればよい。
［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、活性層又は光吸
収層になるべく構成された第１領域と第２領域が同一の
導波路中に作製され、この第１及び第２領域を独立に別
個に制御する手段が設けられているので、例えば、発
光、受光を兼ね備えた光素子として設計の自由度が増
す。
収層になるべく構成された第１領域と第２領域が同一の
導波路中に作製され、この第１及び第２領域を独立に別
個に制御する手段が設けられているので、例えば、発
光、受光を兼ね備えた光素子として設計の自由度が増
す。
それにより、発光部、受光部独自の設計を行なうこと
ができ、特性の向上が図られる。また、従来の構成に加
え、新しい機能を備えたシステムを構成することが可能
となる。
ができ、特性の向上が図られる。また、従来の構成に加
え、新しい機能を備えたシステムを構成することが可能
となる。
第１図は本発明による半導体素子の第１参考例を示す
図、第２図は第１参考例を使用して構成する光中継シス
テムを示す図、第３図の（ａ）〜（ｄ）は層構成のいく
つかの例を説明する図、第４図は本発明の実施例を示す
図、第５図は第２の参考実施例を示す図、第６図は第３
の参考実施例を示す図、第７図は従来例を示す図であ
る。 11、51、63……基板、12、52、64……バッファ層、13、
15、18、19、21、53、55、58……クラッド層、14、54、
66……活性層、16、57、71……光吸収層、20、56……高
抵抗層、22、23、24、45、46、47、48、60、62、73、7
4、75……電極、25……ARコーティング、26……光ファ
イバ、27……AGC回路、30……光増幅器、31……超格子
層（SL層）、41、42……ｐ型層、43、44……ｎ型層、69
……ｎ−キャップ層
図、第２図は第１参考例を使用して構成する光中継シス
テムを示す図、第３図の（ａ）〜（ｄ）は層構成のいく
つかの例を説明する図、第４図は本発明の実施例を示す
図、第５図は第２の参考実施例を示す図、第６図は第３
の参考実施例を示す図、第７図は従来例を示す図であ
る。 11、51、63……基板、12、52、64……バッファ層、13、
15、18、19、21、53、55、58……クラッド層、14、54、
66……活性層、16、57、71……光吸収層、20、56……高
抵抗層、22、23、24、45、46、47、48、60、62、73、7
4、75……電極、25……ARコーティング、26……光ファ
イバ、27……AGC回路、30……光増幅器、31……超格子
層（SL層）、41、42……ｐ型層、43、44……ｎ型層、69
……ｎ−キャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−128589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−35392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−7583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−9163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−12180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】半絶縁性の材料から成る第１のクラッド層
を挟んで積層された活性層及び吸収層と、これらの層を
サンドイッチにするように積層された第２及び第３のク
ラッド層と、積層方向と直交する方向に前記活性層を挟
むように両側にそれぞれ設けられた第１のｎ型半導体層
及び第１のｐ型半導体層と、積層方向と直交する方向に
前記吸収層を挟むように両側にそれぞれ設けられた第２
のｎ型半導体層及び第２のｐ型半導体層と、積層方向に
第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間、及び
第１のｐ型半導体層と第２のｐ型半導体層との間にそれ
ぞれ設けられた高抵抗層と、前記第１のｎ型半導体層及
び第１のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続された第
１のｎ型電極及び第１のｐ型電極と、前記第２のｎ型半
導体層及び第２のｐ型半導体層にそれぞれ電気的に接続
された第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極とを備え、前
記活性層と吸収層とが同一の光導波路内にあるように形
成され、第１のｎ型電極と第１のｐ型電極との間に電流
を流すことによって活性層で光を発生させ、活性層で発
生した光を吸収層で検出して、第２のｎ型電極及び第２
のｐ型電極から電気信号として取り出すことを特徴とす
る半導体光素子。 - 【請求項２】前記活性層及び吸収層が、それぞれ量子井
戸構造である請求項１記載の半導体光素子。 - 【請求項３】前記第１のクラッド層が、超格子構造を有
する請求項２記載の半導体光素子。 - 【請求項４】前記光導波路に外部からの光信号を入出力
する手段を有し、この光信号は該光導波路中を伝搬する
間に増幅され、入出力間増幅率が常に一定になるよう
に、前記第２のｎ型電極及び第２のｐ型電極間から取り
出される電気信号に応じて、前記第１のｎ型電極と第１
のｐ型電極との間に流す電流を制御する請求項１乃至３
のいずれかに記載の半導体光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289643A JP3043797B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 半導体光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289643A JP3043797B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 半導体光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163983A JPH04163983A (ja) | 1992-06-09 |
| JP3043797B2 true JP3043797B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=17745896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289643A Expired - Fee Related JP3043797B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 半導体光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3043797B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08116139A (ja) * | 1994-08-22 | 1996-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-10-27 JP JP2289643A patent/JP3043797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04163983A (ja) | 1992-06-09 |
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