JPH0661526A - 半導体発光素子の出力制御方法と集積型半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子の出力制御方法と集積型半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH0661526A JPH0661526A JP2557392A JP2557392A JPH0661526A JP H0661526 A JPH0661526 A JP H0661526A JP 2557392 A JP2557392 A JP 2557392A JP 2557392 A JP2557392 A JP 2557392A JP H0661526 A JPH0661526 A JP H0661526A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加入者系光通信に用いられる半導体レーザモ
ジュールのため、簡便な光出力制御方法を提供し、モジ
ュールの小型化、低価格化に寄与する。 【構成】 半導体レーザ1と光導電素子2を並列に接続
し、半導体レーザの出射光を光導電素子で受光すること
により半導体レーザ1の駆動電流を制御する。光導電素
子に入射する光強度が大きいほど、該光導電素子に流れ
る電流は増加するので半導体レーザへの注入電流は光強
度に応じて制御される。これにより光出力の雰囲気温度
の変化による変動を小さくできる。
ジュールのため、簡便な光出力制御方法を提供し、モジ
ュールの小型化、低価格化に寄与する。 【構成】 半導体レーザ1と光導電素子2を並列に接続
し、半導体レーザの出射光を光導電素子で受光すること
により半導体レーザ1の駆動電流を制御する。光導電素
子に入射する光強度が大きいほど、該光導電素子に流れ
る電流は増加するので半導体レーザへの注入電流は光強
度に応じて制御される。これにより光出力の雰囲気温度
の変化による変動を小さくできる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加入者系光通信に用いら
れる半導体発光素子、特に半導体レーザや発光ダイオー
ド等の光出力を制御する方法及びその方法を実現する集
積型発光素子に関する。
れる半導体発光素子、特に半導体レーザや発光ダイオー
ド等の光出力を制御する方法及びその方法を実現する集
積型発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムは、まず長距離幹線の大
容量化を中心に開発されてきたが、次の段階として加入
者系にも光通信方式を導入する検討が近年進められつつ
ある。加入者系にまで光通信を浸透させるには、まず低
価格システムを構築することが重要である。特に光源と
なる半導体レーザーはキーデバイスであり、レーザ出力
光の制御を含めた光源モジュールの低価格化は重要な課
題である。
容量化を中心に開発されてきたが、次の段階として加入
者系にも光通信方式を導入する検討が近年進められつつ
ある。加入者系にまで光通信を浸透させるには、まず低
価格システムを構築することが重要である。特に光源と
なる半導体レーザーはキーデバイスであり、レーザ出力
光の制御を含めた光源モジュールの低価格化は重要な課
題である。
【0003】光通信に用いられるInGaAsP系半導
体レーザーの光出力特性は、図3に示すように雰囲気温
度の上昇と共に発振しきい値が高くなり、かつスロープ
効率(単位注入電流あたりの光出力増加分;W/A)が
低下する。従来、温度変化に対して一定の光出力を得る
ためにフォトダイオードで光出力をモニタして自動的に
駆動電流を制御する方式が採られていたが、制御回路が
複雑であり、モジュールが大型化し、高価格になってし
まう。加入者系光通信においては、半導体レーザモジュ
ールは、簡便、小型で低価格である要請から上記の光出
力制御は欠点となり、従って一般にはバイアス固定、一
定電流駆動により光出力制御回路は含まないことが多
い。
体レーザーの光出力特性は、図3に示すように雰囲気温
度の上昇と共に発振しきい値が高くなり、かつスロープ
効率(単位注入電流あたりの光出力増加分;W/A)が
低下する。従来、温度変化に対して一定の光出力を得る
ためにフォトダイオードで光出力をモニタして自動的に
駆動電流を制御する方式が採られていたが、制御回路が
複雑であり、モジュールが大型化し、高価格になってし
まう。加入者系光通信においては、半導体レーザモジュ
ールは、簡便、小型で低価格である要請から上記の光出
力制御は欠点となり、従って一般にはバイアス固定、一
定電流駆動により光出力制御回路は含まないことが多
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は加入
者系光通信に用いられる半導体レーザモジュールの要請
に答えるべく、簡便な光出力制御法及び集積型半導体発
光素子を提供し、モジュールの小型化、低価格化に寄与
するものである。
者系光通信に用いられる半導体レーザモジュールの要請
に答えるべく、簡便な光出力制御法及び集積型半導体発
光素子を提供し、モジュールの小型化、低価格化に寄与
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、半導体
発光素子と光導電素子とを並列に接続し、該半導体発光
素子の出射光を該光導電素子で受光することにより該半
導体発光素子の駆動電流を制御することを特徴とする半
導体発光素子の出力制御方法。
発光素子と光導電素子とを並列に接続し、該半導体発光
素子の出射光を該光導電素子で受光することにより該半
導体発光素子の駆動電流を制御することを特徴とする半
導体発光素子の出力制御方法。
【0006】第2の本発明は半導体発光素子と光トラン
ジスタとを並列に接続し、該半導体発光素子の出射光を
該光トランジスタで受光することにより該半導体発光素
子の駆動電流を制御することを特徴とする半導体発光素
子の出力制御方法である。
ジスタとを並列に接続し、該半導体発光素子の出射光を
該光トランジスタで受光することにより該半導体発光素
子の駆動電流を制御することを特徴とする半導体発光素
子の出力制御方法である。
【0007】第3の発明は、活性層と該活性層挟む込む
p型導電性クラッド層及びn型導電性クラッド層からな
る光導波路の一部の領域の少なくともp型導電性クラッ
ド層を除去し、該除去領域がn型導電層に置換され、前
記光導波路の保存された領域を発光領域、前記除去置換
された領域を光導電性受光制御領域として構成される集
積型半導体発光素子である。
p型導電性クラッド層及びn型導電性クラッド層からな
る光導波路の一部の領域の少なくともp型導電性クラッ
ド層を除去し、該除去領域がn型導電層に置換され、前
記光導波路の保存された領域を発光領域、前記除去置換
された領域を光導電性受光制御領域として構成される集
積型半導体発光素子である。
【0008】第4の発明は、活性層と該活性層を挟み込
むp型導電性クラッド層n型導電性クラッド層からなる
光導波路の一部の領域の少なくともp型導電性クラッド
層またはp型導電性クラッド層と活性層を除去し、該除
去領域がp型導電層及びn型導電層からなるヘテロ接合
層に置換され、前記光導波路の保存された領域を発光領
域、前記除去置換された領域を光トランジスタ制御領域
として構成される集積型半導体発光素子である。
むp型導電性クラッド層n型導電性クラッド層からなる
光導波路の一部の領域の少なくともp型導電性クラッド
層またはp型導電性クラッド層と活性層を除去し、該除
去領域がp型導電層及びn型導電層からなるヘテロ接合
層に置換され、前記光導波路の保存された領域を発光領
域、前記除去置換された領域を光トランジスタ制御領域
として構成される集積型半導体発光素子である。
【0009】または前記第3、4の発明において、光導
波路の保存された領域と除去置換された領域との間に溝
が形成されていることを特徴とする。溝を形成すること
により、発光素子と光導電素子または光トランジスタの
分離が簡単にかつ特性の劣化なく達成できる。
波路の保存された領域と除去置換された領域との間に溝
が形成されていることを特徴とする。溝を形成すること
により、発光素子と光導電素子または光トランジスタの
分離が簡単にかつ特性の劣化なく達成できる。
【0010】
【作用】第1の本発明は光導電素子(フォトコンダク
タ)の抵抗が光入力強度によって可変となることを利用
とする。図1は第1の本発明の構成を説明するための図
である。半導体レーザ1の一方の端面から出射される光
は光電導素子2に入射される。光強度が高いほどフォト
コンダクタの抵抗が下がるため、一定駆動電流IOの多
くはフォトコンダクタ側への流れ(電流IR )、半導体
レーザに注入する駆動電流IL は減少する。即ち、図3
に半導体レーザの電流−光出力特性を温度をパラメータ
にして示したように低温になるほど光出力が高いので自
動的にレーザに注入される電流は減少する。逆に、高温
になるほど光出力は低下するので、フォトコンダクタの
抵抗は上昇し、従ってレーザに注入する電流は増加す
る。即ち、温度変化に対してレーザ光出力を変動させな
いように自動的にレーザ駆動電流IL は制御される。
タ)の抵抗が光入力強度によって可変となることを利用
とする。図1は第1の本発明の構成を説明するための図
である。半導体レーザ1の一方の端面から出射される光
は光電導素子2に入射される。光強度が高いほどフォト
コンダクタの抵抗が下がるため、一定駆動電流IOの多
くはフォトコンダクタ側への流れ(電流IR )、半導体
レーザに注入する駆動電流IL は減少する。即ち、図3
に半導体レーザの電流−光出力特性を温度をパラメータ
にして示したように低温になるほど光出力が高いので自
動的にレーザに注入される電流は減少する。逆に、高温
になるほど光出力は低下するので、フォトコンダクタの
抵抗は上昇し、従ってレーザに注入する電流は増加す
る。即ち、温度変化に対してレーザ光出力を変動させな
いように自動的にレーザ駆動電流IL は制御される。
【0011】第2の本発明である光トランジスタを用い
る場合も同様である。図2はその構成と原理を説明する
ための図であり、(a)は構成を示し、(b)は動作原
理を示している。npn型光トランジスタのベース領域
に光が入射すれば、正孔キャリアがベースに蓄積するた
めベース電位が下がり従ってエミッタからコレクタへ電
子が注入され易くなる。光強度が高いほど光トランジス
タに電流が流れ易くなるため、先のフォトコンダクタの
場合と同じ効果が期待できる。
る場合も同様である。図2はその構成と原理を説明する
ための図であり、(a)は構成を示し、(b)は動作原
理を示している。npn型光トランジスタのベース領域
に光が入射すれば、正孔キャリアがベースに蓄積するた
めベース電位が下がり従ってエミッタからコレクタへ電
子が注入され易くなる。光強度が高いほど光トランジス
タに電流が流れ易くなるため、先のフォトコンダクタの
場合と同じ効果が期待できる。
【0012】
【実施例】図1を用いて本発明の出力制御方法の第1の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【0013】波長1.3μmに相当するバンドギャップ
を有するInGaAsP半導体を活性層とし、活性層よ
りも大きいバンドギャップを有するInPをクラッド層
とする半導体レーザ1の一方の端面から出射するレーザ
ー光を、InGaAsを光吸収領域とする光電導素子2
に入射させた。1.3μm波長のInGaAsP半導体
レーザの光出力の温度特性は図3に示した通りである。
を有するInGaAsP半導体を活性層とし、活性層よ
りも大きいバンドギャップを有するInPをクラッド層
とする半導体レーザ1の一方の端面から出射するレーザ
ー光を、InGaAsを光吸収領域とする光電導素子2
に入射させた。1.3μm波長のInGaAsP半導体
レーザの光出力の温度特性は図3に示した通りである。
【0014】次に第2の実施例を図2(a)を用いて説
明する。InGaAsをベース領域とし、InPをエミ
ッタ及び、コレクタとするnpn型光トランジスタ3を
第1の実施例の光導電素子の代わりに用い、光トランジ
スタに半導体レーザ光からの光を入射させた。
明する。InGaAsをベース領域とし、InPをエミ
ッタ及び、コレクタとするnpn型光トランジスタ3を
第1の実施例の光導電素子の代わりに用い、光トランジ
スタに半導体レーザ光からの光を入射させた。
【0015】図4は本実施例の効果を示す図で、光出力
の温度依存性を示している。点線は従来のバイアスを0
アンペアに固定し、一定電流でレーザを駆動したときの
光出力の温度依存性を示している。一方、実線及び一点
鎖線は各々本発明によるレーザに光導電素子、または光
トランジスタを並列に接続して、バイアスを0アンペア
に固定し一定の電流を印加した場合の特性である。ここ
では比較のため90℃付近でそれぞれの場合の光出力が
等しくなるように駆動電流を設定している。
の温度依存性を示している。点線は従来のバイアスを0
アンペアに固定し、一定電流でレーザを駆動したときの
光出力の温度依存性を示している。一方、実線及び一点
鎖線は各々本発明によるレーザに光導電素子、または光
トランジスタを並列に接続して、バイアスを0アンペア
に固定し一定の電流を印加した場合の特性である。ここ
では比較のため90℃付近でそれぞれの場合の光出力が
等しくなるように駆動電流を設定している。
【0016】従来例では、−40℃から85℃まで雰囲
気温度を変化させた場合、約6dBの光出力変動があっ
たのに対し、本発明によれぱ、どちらの場合も3dB以
内に変動が抑えられた。即ち、本発明は簡便な光出力制
御法を提供し、モジュールの小型化、低価格化に寄与す
るものである。
気温度を変化させた場合、約6dBの光出力変動があっ
たのに対し、本発明によれぱ、どちらの場合も3dB以
内に変動が抑えられた。即ち、本発明は簡便な光出力制
御法を提供し、モジュールの小型化、低価格化に寄与す
るものである。
【0017】本実施例では発光素子として半導体レーザ
を用いた場合を説明したが、半導体発光ダイオードや発
光型サイリスタにも適用できる。
を用いた場合を説明したが、半導体発光ダイオードや発
光型サイリスタにも適用できる。
【0018】次に図5を用いて本発明の集積型半導体発
光素子の第1の実施例について説明する。n型InP半
導体基板11の上に波長1.3μmに相当するバンドギ
ャップを有するInGaAsP活性層13と、該活性層
を挟み込むn型、及びp型InPクラッド層12、16
が積層された半導体レーザの一部の領域のp型クラッド
層を化学エッチングによって除去し、該除去領域にn型
導電性InP埋込み層17を積層した。しかる後、光導
波路以外の領域を除去して電流狭窄用に半絶縁性InP
ブロック層19で先の光導波路を埋め込んだ。しかる
後、半導体レーザ領域と除去領域との境界を含む領域を
ドライエッチングによって除去して分離溝を形成した。
元の活性層13を発光層14、除去置換した領域の活性
層13を受光層15とする。20は絶縁保護膜、21、
21は各々、発光側電極、受光側電極で、23は共通n
側電極である。こうして半導体レーザと光導電素子の集
積素子が完成した。
光素子の第1の実施例について説明する。n型InP半
導体基板11の上に波長1.3μmに相当するバンドギ
ャップを有するInGaAsP活性層13と、該活性層
を挟み込むn型、及びp型InPクラッド層12、16
が積層された半導体レーザの一部の領域のp型クラッド
層を化学エッチングによって除去し、該除去領域にn型
導電性InP埋込み層17を積層した。しかる後、光導
波路以外の領域を除去して電流狭窄用に半絶縁性InP
ブロック層19で先の光導波路を埋め込んだ。しかる
後、半導体レーザ領域と除去領域との境界を含む領域を
ドライエッチングによって除去して分離溝を形成した。
元の活性層13を発光層14、除去置換した領域の活性
層13を受光層15とする。20は絶縁保護膜、21、
21は各々、発光側電極、受光側電極で、23は共通n
側電極である。こうして半導体レーザと光導電素子の集
積素子が完成した。
【0019】次に集積型発光素子の第2の実施例を図6
を用いて説明する。n型InP半導体基板11の上に発
光波長1.3μmに相当するバンドギャップを有するI
nGaAsP活性層13と、該活性層を挟み込むn型、
及びp型InPクラッド層12、16が積層された半導
体レーザの一部の領域のp型クラッド層16(全てで
も、一部でもよい)を化学エッチングによって除去し、
該除去領域にp型導電性埋込みベース層18、n型導電
性InP埋込み層17を積層した。しかる後、光導波路
以外の領域を除去して電流狭窄用に半絶縁性InPブロ
ック層19で先の光導波路を埋め込んだ。しかる後、半
導体レーザ領域と除去領域との境界を含む領域をドライ
エッチングによって除去して分離溝を形成した。こうし
て半導体レーザと光トランジスタの集積素子が完成し
た。この実施例では光トランジスタ形成領域でp型クラ
ッド層16までを除去したが、活性層13まで除去し、
そこにp、n層を集積してもよい。
を用いて説明する。n型InP半導体基板11の上に発
光波長1.3μmに相当するバンドギャップを有するI
nGaAsP活性層13と、該活性層を挟み込むn型、
及びp型InPクラッド層12、16が積層された半導
体レーザの一部の領域のp型クラッド層16(全てで
も、一部でもよい)を化学エッチングによって除去し、
該除去領域にp型導電性埋込みベース層18、n型導電
性InP埋込み層17を積層した。しかる後、光導波路
以外の領域を除去して電流狭窄用に半絶縁性InPブロ
ック層19で先の光導波路を埋め込んだ。しかる後、半
導体レーザ領域と除去領域との境界を含む領域をドライ
エッチングによって除去して分離溝を形成した。こうし
て半導体レーザと光トランジスタの集積素子が完成し
た。この実施例では光トランジスタ形成領域でp型クラ
ッド層16までを除去したが、活性層13まで除去し、
そこにp、n層を集積してもよい。
【0020】図4は本実施例の効果を示す図で、光出力
の温度依存性を示している。点線は従来例のバイアスを
0アンペアに固定し、一定電流でレーザを駆動したとき
の光出力の温度依存性を示している。一方、実線及び一
点鎖線は各々、本発明による発光素子の第1の実施例の
場合、第2の実施例の場合について、バイアスを0アン
ペアに固定し一定電流を印加した場合の特性である。こ
こでは比較のため90℃付近でそれぞれの場合の光出力
が等しくなるように駆動電流を設定している。従来例で
は、−40℃から85℃まで雰囲気温度を変化させた場
合、約6dBの光出力変動があったのに対し、本発明に
よれば、どちらの場合も3dB以内に変動が抑えられ
た。即ち、本発明は簡便な光出力制御法を提供し、モジ
ュールの小型化、低価格化に寄与するものである。
の温度依存性を示している。点線は従来例のバイアスを
0アンペアに固定し、一定電流でレーザを駆動したとき
の光出力の温度依存性を示している。一方、実線及び一
点鎖線は各々、本発明による発光素子の第1の実施例の
場合、第2の実施例の場合について、バイアスを0アン
ペアに固定し一定電流を印加した場合の特性である。こ
こでは比較のため90℃付近でそれぞれの場合の光出力
が等しくなるように駆動電流を設定している。従来例で
は、−40℃から85℃まで雰囲気温度を変化させた場
合、約6dBの光出力変動があったのに対し、本発明に
よれば、どちらの場合も3dB以内に変動が抑えられ
た。即ち、本発明は簡便な光出力制御法を提供し、モジ
ュールの小型化、低価格化に寄与するものである。
【0021】本実施例では発光素子として半導体レーザ
を用いた場合を説明したが、半導体発光ダイオードや発
光型サイリスタにも適用できる。
を用いた場合を説明したが、半導体発光ダイオードや発
光型サイリスタにも適用できる。
【0022】
【発明の効果】本発明の方法によれば簡便な方法で発光
素子の出力を制御でき、モジュールの小型化、低コスト
化が可能となる。また小型、低コストの集積型半導体発
光素子が得られる。
素子の出力を制御でき、モジュールの小型化、低コスト
化が可能となる。また小型、低コストの集積型半導体発
光素子が得られる。
【図1】本発明の構成を説明するための図である。
【図2】本発明の構成と動作原理を説明するための図で
ある。
ある。
【図3】半導体レーザの光出力特性を説明するための図
である。
である。
【図4】光出力の温度依存性を説明するための図であ
る。
る。
【図5】本発明の第1の集積型半導体発光素子を説明す
るための図である。
るための図である。
【図6】本発明の第2の集積型半導体発光素子を説明す
るための図である。
るための図である。
1 半導体レーザ 2 光導電素子 3 光トランジスタ 11 半導体基板 12 n型クラッド層 13 活性層 14 発光層 15 受光層 16 p型クラッド層 17 n型埋込み層 18 p型埋込みベース層 19 ブロック層 20 絶縁保護膜 21 発光側電極 22 受光側電極 23 共通n側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/133 3/18
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体発光素子と光導電素子とを並列に
接続し、該半導体発光素子の出射光を該光導電素子で受
光し、出射光の強度に応じて該半導体発光素子の駆動電
流を制御することを特徴とする半導体発光素子の出力制
御方法。 - 【請求項2】 半導体発光素子と光トランジスタと並列
に接続し、該半導体発光素子の出射光を該光トランジス
タで受光し、出射光の強度に応じて該半導体発光素子の
駆動電流を制御することを特徴とする半導体発光素子の
出力制御方法。 - 【請求項3】 活性層と該活性層を挟み込むp型導電性
クラッド層及びn型導電性クラッド層からなる光導波路
の一部の領域の少なくともp型導電性クラッド層を除去
し、該除去領域がn型導電層に置換され、前記光導波路
の保存された領域を発光領域、前記除去置換された領域
を光導電性受光制御領域として構成される集積型半導体
発光素子。 - 【請求項4】 活性層と該活性層を挟み込むp型導電性
クラッド層及びn型導電性クラッド層からなる光導波路
の一部の領域の少なくともp型導電性クラッド層または
p型導電性クラッド層と活性層を除去し、該除去領域が
p型導電層及びn型導電層からなるヘテロ接合層に置換
され、前記光導波路の保存された領域を発光領域、前記
除去置換された領域を光トランジスタ制御領域として構
成される集積型半導体発光素子。 - 【請求項5】 光導波路の保存された領域と除去置換さ
れた領域との間に溝が形成されていることを特徴とする
請求項3または4記載の集積型半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2557392A JPH0661526A (ja) | 1991-08-28 | 1992-02-13 | 半導体発光素子の出力制御方法と集積型半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21565591 | 1991-08-28 | ||
JP3-215655 | 1991-08-28 | ||
JP2557392A JPH0661526A (ja) | 1991-08-28 | 1992-02-13 | 半導体発光素子の出力制御方法と集積型半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0661526A true JPH0661526A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=26363208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2557392A Withdrawn JPH0661526A (ja) | 1991-08-28 | 1992-02-13 | 半導体発光素子の出力制御方法と集積型半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0661526A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012109216A1 (de) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische Baugruppe und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Baugruppe |
JP2019154651A (ja) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | シャープ株式会社 | 調理器 |
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1992
- 1992-02-13 JP JP2557392A patent/JPH0661526A/ja not_active Withdrawn
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