JPH08288543A

JPH08288543A - スーパールミネッセントダイオード

Info

Publication number: JPH08288543A
Application number: JP8566095A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 孝志高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-11-01
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3153727B2

Abstract

(57)【要約】【目的】２次元アレイ化が可能な高出力のスーパールミ
ネッセントダイオードを提供する。【構成】本発明によるスーパールミネッセントダイオー
ドは、第１導電型半導体基板１０１と、該基板上に順次
エピタキシャル成長された第１導電型クラッド層１０
２，活性層１０３，第２導電型クラッド層１０４，第２
導電型コンタクト層１０５と、コンタクト層１０５及び
基板１０１の裏面にそれぞれ形成された電極１０６，１
０７と、該基板１０１と水平方向にストライプ状に形成
された励起領域を備え、さらに素子端部に備えた４５度
反射鏡１０９により、基板平面に対して上方向（または
下方向）に光を放射する曲り導波路構造を備えており、
基板平面と平行な光取り出し面に反射防止コーティング
１０８が施された構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバジャイロ等
の光応用計測機器や光ＬＡＮ（ローカルエリアネットワ
ーク）等の光源として用いられる、高出力のスーパール
ミネッセントダイオードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スーパールミネッセントダイオードは、
発光ダイオードとレーザダイオードの両者の特徴を合わ
せ持った発光素子であるが、発光ダイオードに比べて効
率が高く、また変調速度も大きい。一方、発光スペクト
ル幅が広いためレーザダイオードのような干渉の影響が
少ない。スーパールミネッセントダイオードの多くは端
面発光型素子であり、その構造においてはレーザ発振を
抑制するために様々な方法が提案されている。例えば、端面に無反射コートを施して、戻り光を低減する、電極の一部を除去し非励起領域を設けて光を吸収させ
る、端面とストライプ活性層の方向が直交しない、などが
挙げられる。

【０００３】ここで、図７は従来技術の一例を示す端面
発光型スーパールミネッセントダイオードの断面図であ
る（特開平６−１９６７５４号公報参照）。図７に示す
構造のスーパールミネッセントダイオードでは、活性層
４を下部クラッド層３及び上部クラッド層５で挾んでな
るダブルヘテロ構造が基板２上に積層されている。上部
クラッド層５のうちで裏側端面９側の一部では、光学的
な厚さが発光波長以下である。その発光波長以下の光学
的厚さの上部クラッド層５上は、埋め込み層７で埋め込
まれている。埋め込み層７では屈折率が活性層４以上で
あり、エネルギーギャップが活性層４以下である。埋め
込み層７の領域が非励起領域Ｂであり、それ以外の領域
に上部電極６が設けてあり、励起領域Ａである。このス
ーパールミネッセントダイオードの非励起領域Ｂでは、
上部電極６が除去されて電流注入がされないことに加え
て、上部クラッド層５の光学的厚さが発光波長以下であ
り、その上に活性層４よりバンドギャップが小さい埋め
込み層７が埋め込まれている。そのため、裏側端面９側
では、活性層４で発光した光は上部クラッド層５を通っ
て埋め込み層７にしみ出し、埋め込み層７で大きな吸収
を受けるため、レーザ発振が抑制される。

【０００４】図８は従来技術の別の例を示す図であっ
て、斜めストライプ構造のスーパールミネッセントダイ
オードの例である（特開平６−１８８５０９号公報参
照）。図８（ａ）はスーパールミネッセントダイオード
の斜視図、同図（ｂ）はストライプ部の透視上面図であ
る。図８に示す斜めストライプ構造のスーパールミネッ
セントダイオードでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の上にｎ
型ＧａＡｓバッファ層１２が形成されており、その上に
ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１３、Ａｌ_0.08Ｇａ
_0.92Ａｓ活性層１４、ｐ型のＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１光
ガイド層１５、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ第２光ガイド層
１６が形成されており、電流狭窄のために電流チャンネ
ルとなる窓２１以外の領域には、ｎ型Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａ
ｓ電流ブロック層１７が形成されている。また、符号１
８はＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ保護層、１９はｐ型Ａｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ａｓクラッド層、２０はｐ型のＧａＡｓコンタク
ト層である。そして、前端面の垂直面に対するストライ
プ２１の角度２２は、３度から１５度に設定している。
そのため、ストライプ内を導波した光は前端面に斜めに
入射し、端面から反射して再び前記ストライプ内に戻っ
て導波する光量がほとんどなくなるので、容易にレーザ
発振を抑圧することができ、かつ、角度２２が１５度以
下となっているので、前端面において全反射することが
なく、前端面から結晶外部へと光が出射される。

【０００５】上記の２つの従来例は、端面発光型素子で
あるが、近年、面発光型素子のスーパールミネッセント
ダイオードも提案されている（特開平５−２１８５００
号公報等）。図９はその一例を示す面発光型スーパール
ミネッセントダイオードの断面図である。図９におい
て、符号３１はｎ型ＧａＡｓ基板、３０は基板３１の上
面に形成したＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓバッファ層、
２９はバッファ層３０上に形成された下部反射素子であ
る。この下部反射素子２９はＡｌＡｓとＡｌＧａＡｓの
複数の交互の層から成っており、各層は光の１／４波長
の厚さを有している。また、符号２８は約１０００オン
グストローム（Å）のＡｌＧａＡｓからなる底部スペー
サであり、正孔及び電子を能動層に閉じ込める働きをす
る。能動層２６は底部スペーサ２８上にあり、複数の量
子井戸によって構成される。能動層２６の上には上部ス
ペーサ２７が形成されている。ここで、底部スペーサ２
８，能動層２６，上部スペーサ２７の合計厚は、１／２
波長の倍数に等しく構成されている。出力反射素子２４
は、上部スペーサ２７上に形成されており、層の数が少
ない点を除いて下部反射素子２９と類似の構造である。
符号２５は酸素注入部であり、電流を水平方向に所定の
領域に閉じ込める働きをする。この素子は、垂直共振器
型面発光レーザと同様な構造をしているが、上部及び下
部鏡面の反射率は、１００％より若干低くなるように設
計されており、垂直方向のレージングを抑制している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】スーパールミネッセン
トダイオードは、光ファイバジャイロや光ＬＡＮ等の光
源として期待されており、性能向上のためには高出力化
が不可欠である。しかしながら、現在、十分可干渉性が
低く、かつ高出力のスーパールミネッセントダイオード
は実用化されていない。第１，第２の従来例（図７，図
８）に示した端面発光型スーパールミネッセントダイオ
ードでは、自然放出光の増幅率は高いが、面発光ダイオ
ードに比べて光の取り出し面積が小さいという欠点が有
る。一方、第３の従来例（図９）に示した面発光型スー
パールミネッセントダイオードは、２次元アレイ化が容
易であり、光取り出し面積を大きくできるが、光出射面
の反射率が高いため外部への出射光量が小さくなってし
まう。また、外部への出射光量を大きくするために光出
射面の反射率を低くすると、光の増幅距離が短いため十
分な自然放出光の増幅ができないという問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、２次元アレイ化が可能な高出力の
スーパールミネッセントダイオードを提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のスーパールミネッセントダ
イオードは、第１導電型半導体基板と、該基板上に順次
エピタキシャル成長された第１導電型クラッド層，活性
層，第２導電型クラッド層，第２導電型コンタクト層
と、コンタクト層及び基板裏面にそれぞれ形成された電
極と、該基板と水平方向にストライプ状に形成された励
起領域を備え、さらに素子端部に備えた４５度反射鏡に
より、基板平面に対して上方向に光を放射する曲り導波
路構造を備えており、基板平面と平行な光取り出し面に
反射防止コーティングが施された構成となっている。

【０００９】また、請求項２記載のスーパールミネッセ
ントダイオードは、第１導電型半導体基板と、該基板上
に順次エピタキシャル成長された第１導電型クラッド
層，該基板よりも禁制帯幅が狭い活性層，第２導電型ク
ラッド層，第２導電型コンタクト層と、コンタクト層及
び基板裏面にそれぞれ形成された電極と、該基板と水平
方向にストライプ状に形成された励起領域を備え、さら
に素子端部に備えた４５度反射鏡により、基板を透過し
て基板平面に対して下方向に光を放射する曲り導波路構
造を備えており、基板平面と平行な光取り出し面に反射
防止コーティングが施された構成となっている。

【００１０】また、請求項３記載のスーパールミネッセ
ントダイオードは、半絶縁性半導体基板と、該基板上に
順次エピタキシャル成長された第１導電型コンタクト
層，第１導電型クラッド層，該基板よりも禁制帯幅が狭
い活性層，第２導電型クラッド層，第２導電型コンタク
ト層と、第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタク
ト層の基板表面側にそれぞれ形成された電極と、該基板
と水平方向にストライプ状に形成された励起領域を備
え、さらに素子端部に備えた４５度反射鏡により、基板
を透過して基板平面に対して下方向に光を放射する曲り
導波路構造を備えており、基板平面と平行な光取り出し
面に反射防止コーティングが施された構成となってい
る。

【００１１】そして、上記のスーパールミネッセントダ
イオードは、素子端部に備えた反射鏡の角度を４５度か
らわずかに傾けたり（請求項４）、ストライプ状の励起
領域の軸方位と反射鏡面を形成した素子端面のなす角度
を垂直に対してわずかに傾けることもできる（請求項
５）。

【００１２】

【作用】請求項１記載の構成によれば、基板面と水平方
向にストライプ状の励起領域を有しているため、端面発
光型スーパールミネッセントダイオードと同様に高い自
然放出光の増幅が可能である。そして、素子端部に備え
た４５度反射鏡により、基板面の上方向に光を取り出す
ことができる。そのため、素子端面の両側の光を同一方
向へ取り出せる。また、本構造は２次元アレイ化に適し
ており、２次元アレイにすることにより高出力のスーパ
ールミネッセント光が得られる。本素子は、曲り共振器
型半導体レーザと類似の構造となっているが、レーザ発
振を抑制しスーパールミネッセント光を取り出すため
に、光取り出し面に反射防止コーティングを施してい
る。この反射防止コーティングは、従来の端面発光型ス
ーパールミネッセントダイオードのように劈開端面に形
成するのではなく、基板平面と平行に形成している。従
って、劈開してチップにしてから端面にコーティング膜
を形成する必要がなく、基板のままでコーティング形成
プロセスができるという利点を持っている。また、光学
式膜厚モニターを用いて、コーティング膜の膜厚を制御
性よく形成することができる。

【００１３】請求項２記載の構成においても、基板面と
水平方向にストライプ状に形成された励起領域，素子端
部に備えた４５度反射鏡，光取り出し面に設けた反射防
止コーティングは請求項１の素子と同様である。請求項
１の素子と異なっている点は、光を４５度反射鏡で曲げ
て基板の裏面から取り出しているところである。これに
より、請求項１の素子に比べて、光取り出し面積を大き
くすることができる。また、活性層に用いている材料の
禁制帯幅を基板よりも小さくすることにより、基板通過
時における光の吸収をなくしている。

【００１４】請求項３記載の構成では、請求項２の素子
と同様に光を基板裏面から取り出す構造となっている。
異なっているのは、基板として第１導電型基板ではなく
半絶縁性基板を用いており、第１導電側電極，第２導電
側電極の両方を基板の表面側に形成している点である。
そのため、光取り出し側である基板裏面には光を遮光す
る電極がなく、光取り出し面積をより大きくすることが
できる。

【００１５】請求項１，２，３の素子においては、レー
ザ発振を抑制する手段として、光取り出し面に反射防止
コーティングを施している。反射防止コーティングは、
完全に反射率を零にすることは困難であり、わずかな反
射率であっても励起を強くしていくとレーザ発振が生じ
てしまう可能性がある。そこで、請求項４記載の構成に
よれば、素子端部に備えた反射鏡の角度を４５度からわ
ずかに傾けている。そのため、基板と水平方向のストラ
イプ状励起領域から発した光が、素子端部の反射鏡で反
射されて基板面と平行な光取り出し面に達したとき、光
取り出し面と直交しない。さらに光取り出し面で反射さ
れた光は再び素子端部の反射鏡で反射されるが、基板と
水平な面に対してさらに大きく傾くことになる。このよ
うに、曲り導波路構造が共振器を形成しないため、レー
ザ発振をより有効に抑制できる。なお、斜め反射鏡の角
度は、素子内部を導波する光が反射鏡で全反射し、かつ
光取り出し面において全反射しないような角度に設定し
なければならない。

【００１６】また、請求項５記載の素子によれば、スト
ライプ状の励起領域の軸方位と反射鏡面を形成した素子
端面のなす角度を垂直に対してわずかに傾けている。こ
れも、ストライプ状励起領域を導波した光が、素子端部
反射鏡及び光取り出し面で反射されて再びストライプに
戻って導波する光量を低減するため、レーザ発振を抑制
する働きをする。そしてストライプの傾き角度は、光取
り出し面で全反射が生じないような角度に選ぶ必要があ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。［実施例１］図１は、請求項１に記載したスーパールミ
ネッセントダイオードの断面図である。図１に示す素子
構造ではｎ型ＧａＡｓ基板１０１の上に、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１０２，アンドープＧａＡｓ活性層１０
３，ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０４，ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１０５が積層形成されている。また、図中
符号１０９は、素子の両端部に形成した４５度の角度を
有する反射鏡であり、１０８は光取り出し面に形成され
たＳｉＯ反射防止膜である。そして、ｐ型コンタクト層
上にｐ側電極１０６、基板裏面にｎ側電極１０７が形成
されており、素子に電流を注入するようになっている。
本素子の励起領域は、端面発光型レーザダイオードと同
様に基板と水平方向にストライプ状に形成されている。
電流狭窄の手段としては、酸化膜ストライプ構造，リッ
ジ構造，プロトン注入ストライプ構造，埋め込み構造な
ど様々な方法を用いることが可能である。

【００１８】図２は、図１に示したスーパールミネッセ
ントダイオードの製造工程を示したものである。最初
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ(Metal O
rganicVapor Phase Eptaxy)法によりｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１０２，ＧａＡｓ活性層１０３，ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層１０４，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
０５を順次エピタキシャル成長させる（図２（ａ））。
クラッド層１０２，１０４の厚さは１．５μｍ、活性層
１０３の厚さは０．１μｍ、コンタクト層１０５の厚さ
は０．３μｍとした。

【００１９】次に、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ(Electoron Cyclo
tron Resonance-Reactive Ion BeamEtching）装置を用
いて４５度反射鏡１０９をドライエッチングで形成する
（図２（ｂ）。これは、反応性イオンビームの方向を基
板面から所定の角度で傾けることにより、エッチング形
状が基板面に対して４５度になるようにしている。そし
て、素子の両端について基板の向きを変えて各々エッチ
ングを行ない、合計２回のドライエッチングを行なっ
た。尚、本実施例ではストライプ状励起領域の長さを２
５０μｍとした。

【００２０】次に、光取り出し面となる４５度反射鏡１
０９の上方に位置するｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０５
をエッチングにより除去する。これは、コンタクト層１
０５の材料が活性層１０３と同じＧａＡｓ材料であるた
め、光が吸収されてしまうことを避けるために行なう。
その後、コンタクト層１０３を除去した光取り出し面
に、ＳｉＯ反射防止膜１０８を蒸着する（図２
（ｃ））。このとき、蒸着中に基板の光反射率をモニタ
ーしながら行なうことにより、膜厚が１／４波長となる
ように制御性よく形成することができた。最後に、電流
注入を行なうストライプ状励起領域に対応したｐ型コン
タクト層１０５上にｐ側電極（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ）１０
６を、また基板１０１裏面にｎ側電極（Ａｕ−Ｇｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ）１０７を真空蒸着で形成する（図２
（ｄ））。

【００２１】図１、図２に示した構造によれば、基板面
と水平方向にストライプ状の励起領域を有している。そ
のため、従来の端面発光型スーパールミネッセントダイ
オードと同様に増幅距離が長くなっており、自然放出光
の増幅率が大きい。そして、素子端部に備えた４５度反
射鏡１０９は、ストライプ状励起領域を導波してきた光
を全反射により基板面の上方向に曲げる働きをする。こ
れにより、素子端部の両側の光を基板１０１と垂直方向
に取り出すことができる。従って、従来の端面発光型ス
ーパールミネッセントダイオードよりも２倍の光量を使
うことができる。また、本構造は２次元アレイ化が可能
であり、２次元アレイにすることにより全光出力は更に
高出力となる。そして、光取り出し面に形成したＳｉＯ
反射防止膜１０８は、厚さを１／４波長に制御すること
により、反射率を１．２％まで低減している。これによ
り、レーザ発振を抑制してスーパールミネッセントダイ
オードとして動作させている。

【００２２】［実施例２］図３は、請求項２に記載した
スーパールミネッセントダイオードの断面図である。図
３に示す素子構造では、ｎ型ＩｎＰ基板３０１上に、ｎ
型ＩｎＰクラッド層３０２，アンドープＩｎＧａＡｓＰ
（１．５μｍ）活性層３０３，ｐ型ＩｎＰクラッド層３
０４，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ）コンタクト層
３０５が形成されている。また、図中符号１０６，１０
７はそれぞれ、ｐ側電極とｎ側電極である。本素子にお
いても４５度反射鏡１０９が素子端部に形成されている
が、実施例１と逆方向を向いている。そのため、ストラ
イプ活性層を導波した光は、４５度反射鏡１０９で全反
射されて、基板３０１の下方向に曲げられる。そして、
光は基板３０１を透過して、基板裏面から取り出される
構成となっている。これにより、実施例１の素子に比べ
て、光取り出し面積を大きくすることができる。また、
基板材料としてＩｎＰを用いており、活性層のＩｎＧａ
ＡｓＰよりも禁制帯幅が小さくなっている。従って、４
５度反射鏡１０９で反射された光が基板３０１を通過す
るときに、基板３０１での光吸収はほとんどなく、有効
に光を外に取り出すことができる。また、光取り出し面
が基板裏側で有ることに伴い、レーザ発振を抑制する反
射防止膜１０８も基板裏面に形成されている。

【００２３】［実施例３］図４は、請求項３に記載した
スーパールミネッセントダイオードの断面図である。図
４に示す素子構造では、基板として半絶縁性ＧａＡｓ基
板４０１を用いていることが特徴となっており、この半
絶縁性ＧａＡｓ基板４０１上に、ｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層４０２，ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０２，活性
層４０３，ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０４，ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１０５が順に積層されている。活性
層４０３としては、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪多重量子
井戸構造を採用している。量子井戸層であるＩｎ_0.2Ｇ
ａ_0.8Ａｓの層厚は８ｎｍ、バリア層であるＧａＡｓ層
の層厚は７ｎｍであり、井戸数を３個とした。この歪量
子井戸活性層４０３の発光波長は０．９８μｍとなって
おり、ＧａＡｓ基板４０１よりも禁制帯幅が小さく、基
板４０１に対して透明である。ｐ側電極１０６は、スト
ライプ状励起領域に対応したｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０５上に形成されている。一方、ｎ側電極１０７は、
４５度反射鏡１０９作製時にエッチングされて表面を露
出させたｎ型ＧａＡｓコンタクト層４０２上に形成され
ている。４５度反射鏡１０９は実施例２と同じ向きに構
成しており、光を基板裏側から取り出すようになってい
る。この４５度反射鏡１０９のエッチングをする場合
に、エッチング角度に加えてエッチング深さも制御し
て、エッチング底面がｎ型コンタクト層４０２となるよ
うにする必要がある。このように、ｐ側電極１０６，ｎ
側電極１０７の両方が半絶縁性基板４０１の表面側に形
成されており、光取り出し側である基板裏面には光を遮
光する電極がない構造となっている。そのため、基板４
０１と水平方向に導波してストライプ活性層で増幅され
た自然放出光に加えて、面発光型発光ダイオードと同様
に面方向に発光する自然放出光も合わせて取り出すこと
が可能となり、光出力が向上する。また、反射防止膜１
０８は基板裏側の全面に形成でき、パターニングを行な
う必要がないので、プロセスが簡略化される。

【００２４】［実施例４］図５は、請求項４に記載した
スーパールミネッセントダイオードの断面図である。図
５に示す素子構造では、実施例１の素子と同様に、基板
の上方向に光を取り出す構成となっている。実施例１の
素子と異なっている点は、素子端部に備えた反射鏡５０
１の角度を４５度からわずかに傾けていることである。
本実施例では、基板面と斜め反射鏡のなす角度（θ）５
０２を４８度とした。そのため、基板と水平方向のスト
ライプ状励起領域から発した光は、素子端部の斜め反射
鏡５０１で全反射されて、光取り出し面に対して、２π
−２θの角度で入射することになる。この光取り出し面
には反射防止膜１０８を形成しているが、完全に反射率
を零にすることは困難であり、約１％の反射が存在す
る。光取り出し面で反射された光は、再び素子端部の斜
め反射鏡５０１で反射されて、素子内部に戻っていく。
しかし、このとき基板面に対して、４θ−２πの角度だ
け傾くことになる。従って、戻り光はストライプ状励起
領域には戻らない。このように、戻り光がストライプ状
の活性層に入らず、曲り導波路構造が共振器を形成しな
いため、励起を強くしていってもレーザ発振が生じなく
なり、より高い電流領域までスーパールミネッセントダ
イオードとして使用可能である。尚、反射防止膜１０８
の厚さは、斜め入射に対して反射率が最低となるよう
に、その厚さを制御した。また、本実施例では素子端部
の両側の斜め反射鏡５０１の角度を４５度からずらした
が、共振器を構成しなければよいので、どちらか一方の
斜め反射鏡５０１の角度を４５度からずらしてもよい。

【００２５】［実施例５］図６は、請求項５に記載した
スーパールミネッセントダイオードの実施例であり、同
図（ａ）はスーパールミネッセントダイオードの上面
図、同図（ｂ）はスーパールミネッセントダイオードの
断面図である。図６（ｂ）に示すように、断面構造は実
施例２に示した素子と同様な構造であるが、本実施例で
は２次元アレイを構成している。Ｘ方向の並びは４５度
反射鏡１０９により分離されており、Ｙ方向の並びはプ
ロトン注入６０２を行なうことにより電気的に分離して
ストライプ状励起領域６０１を形成している。スーパー
ルミネッセント光は、４５度反射鏡１０９で曲げられて
基板３０１裏側から取り出される。本実施例における特
徴は、ストライプ状励起領域６０１のストライプ方向が
素子端面に垂直な方向からφ（例えば、φ＝５度）だけ
傾けていることにある。このため、ストライプ状励起領
域６０１で増幅された自然放出光は、４５度反射鏡１０
９においてＺ方向の成分は垂直に曲げられるが、Ｙ方向
成分は２φだけずれて反射される。そのため、基板裏側
の反射防止膜１０８でわずかに反射された光は、もとの
ストライプ状励起領域６０１にはほとんど戻らない。従
って、高電流注入においてもレーザ発振することなく、
高出力のスーパールミネッセント光が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載のスーパールミネッセントダイオードは、基板面と
水平方向にストライプ状に形成された励起領域を有して
いるため、端面発光型スーパールミネッセントダイオー
ドと同様に高い自然放出光の増幅が可能であり、かつ、
素子端部に備えた４５度反射鏡により基板面の上方向に
光を取り出す構造であるため、２次元アレイ化に適して
いる。従って、高出力のスーパールミネッセント光が得
られる。また、基板平面と平行な光取り出し面に形成し
た反射防止膜は、作製が容易であり膜厚の制御性もよ
い。従って、安定した低反射膜を得ることができ、レー
ザ発振を抑制できる。

【００２７】また、請求項２記載のスーパールミネッセ
ントダイオードのように、光を４５度反射鏡で曲げて基
板の裏面から取り出す場合には、光取り出し面積を大き
くすることができるため、より高出力が得られる。尚、
活性層に用いている材料の禁制帯幅は、基板よりも小さ
くしているため、基板通過時における光の吸収はほとん
どない。

【００２８】そして、請求項３記載のスーパールミネッ
セントダイオードのように、半絶縁性基板を用いて第１
導電側電極，第２導電側電極の両方を基板の表面側に形
成する場合には、光取り出し側である基板裏面に光を遮
光する電極がなくなる。従って、光取り出し面積をさら
に大きくすることができ、高出力化が可能である。

【００２９】また、請求項４記載のスーパールミネッセ
ントダイオードのように、素子端部に備えた反射鏡の角
度を４５度からわずかに傾けることにより、曲り導波路
構造が共振器を形成しないため、高い電流注入領域でも
レーザ発振を抑制することができ、高出力のスーパール
ミネッセント光が得られる。

【００３０】また、請求項５記載のスーパールミネッセ
ントダイオードのように、ストライプ状の励起領域の軸
方位と反射鏡面を形成した素子端面のなす角度を垂直に
対してわずかに傾けることによっても、ストライプ状励
起領域を導波した光が素子端部反射鏡及び光取り出し面
で反射されて再びストライプ状励起領域に戻って導波す
る光量を低減できる。これにより、レーザ発振を抑制し
て高出力のスーパールミネッセントダイオードとして動
作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるスーパールミネッ
セントダイオードの断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例によるスーパールミネッ
セントダイオードの製造工程を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例によるスーパールミネッ
セントダイオードの断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例によるスーパールミネッ
セントダイオードの断面図である。

【図５】本発明の第４の実施例によるスーパールミネッ
セントダイオードの断面図である。

【図６】本発明の第５の実施例を示す図であり、（ａ）
はスーパールミネッセントダイオードの上面図、（ｂ）
はスーパールミネッセントダイオードの断面図である。

【図７】第１の従来例である端面発光型スーパールミネ
ッセントダイオードの断面図である。

【図８】第２の従来例を示す図であり、（ａ）は端面発
光型スーパールミネッセントダイオードの斜視図、
（ｂ）は端面発光型スーパールミネッセントダイオード
の透視上面図である。

【図９】第３の従来例である面発光型スーパールミネッ
セントダイオードの断面図である。

【符号の説明】

１０１：ｎ型ＧａＡｓ基板１０２：ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３：アンドープＧａＡｓ活性層１０４：ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５：ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０６：ｐ側電極１０７：ｎ側電極１０８：反射防止膜１０９：４５度反射鏡１１０：出射光３０１：ｎ型ＩｎＰ基板３０２：ｎ型ＩｎＰクラッド層３０３：アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４：ｐ型ＩｎＰクラッド層３０５：ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４０１：半絶縁性ＧａＡｓ基板４０２：ｎ型ＧａＡｓコンタクト層４０３：ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪多重量子井戸活性層５０１：斜め反射鏡５０２：基板面と斜め反射鏡のなす角度θ ６０１：ストライプ状励起領域６０２：プロトン注入領域６０３：素子端面に垂直な方向とストライプ軸方向のな
す角度φ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型半導体基板と、該基板上に順次
エピタキシャル成長された第１導電型クラッド層，活性
層，第２導電型クラッド層，第２導電型コンタクト層
と、コンタクト層及び基板裏面にそれぞれ形成された電
極と、該基板と水平方向にストライプ状に形成された励
起領域を備え、さらに素子端部に備えた４５度反射鏡に
より、基板平面に対して上方向に光を放射する曲り導波
路構造を備えており、基板平面と平行な光取り出し面に
反射防止コーティングが施されていることを特徴とする
スーパールミネッセントダイオード。
【請求項２】第１導電型半導体基板と、該基板上に順次
エピタキシャル成長された第１導電型クラッド層，該基
板よりも禁制帯幅が狭い活性層，第２導電型クラッド
層，第２導電型コンタクト層と、コンタクト層及び基板
裏面にそれぞれ形成された電極と、該基板と水平方向に
ストライプ状に形成された励起領域を備え、さらに素子
端部に備えた４５度反射鏡により、基板を透過して基板
平面に対して下方向に光を放射する曲り導波路構造を備
えており、基板平面と平行な光取り出し面に反射防止コ
ーティングが施されていることを特徴とするスーパール
ミネッセントダイオード。
【請求項３】半絶縁性半導体基板と、該基板上に順次エ
ピタキシャル成長された第１導電型コンタクト層，第１
導電型クラッド層，該基板よりも禁制帯幅が狭い活性
層，第２導電型クラッド層，第２導電型コンタクト層
と、第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層
の基板表面側にそれぞれ形成された電極と、該基板と水
平方向にストライプ状に形成された励起領域を備え、さ
らに素子端部に備えた４５度反射鏡により、基板を透過
して基板平面に対して下方向に光を放射する曲り導波路
構造を備えており、基板平面と平行な光取り出し面に反
射防止コーティングが施されていることを特徴とするス
ーパールミネッセントダイオード。
【請求項４】請求項１，２，３記載のスーパールミネッ
セントダイオードにおいて、素子端部に備えた反射鏡の
角度が４５度からわずかに傾いていることを特徴とする
スーパールミネッセントダイオード。
【請求項５】請求項１，２，３，４記載のスーパールミ
ネッセントダイオードにおいて、ストライプ状の励起領
域の軸方向と反射鏡面を形成した素子端面のなす角度
が、垂直に対してわずかに傾いていることを特徴とする
スーパールミネッセントダイオード。