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专利名称：半导体发光元件和其驱动方法及发光装置和光脉冲测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光元件、半导体发光元件的驱动方法、发光装置及利用该发光装置的光脉冲测试仪。
背景技术：
在光通信的领域中，使用输出多个波长的光的系统。并且，例如为输出2波长的镭射光的系统的情况，设为如下结构预备用于各波长而制造的2个半导体激光，且对来自各半导体激光的输出光进行合波而输出(例如，参照专利文献1)。对此，本专利申请人提出了如下半导体发光元件作为构成为无需这种复杂的光学系统的2波长激光光源，串联连接增益波长大不相同的多个活性层，且在内部配置衍射光栅而各波长独立实现振荡，从而能够从单体芯片出射多个波长的镭射光(参照专利文献 2)。专利文献1 日本专利公开2008-20拟66号公报专利文献2 日本专利申请2009-34080号(日本专利公开2010-192601公报)但是，在专利文献2所公开的结构中存在如下问题在长波侧的活性层外加驱动电流而使之振荡时，漏载流子流入邻接的短波侧的活性层，这引起自由载流子吸收而输出下降。

发明内容
本发明是为了解决这种课题而完成的，其抑制如下情况在串联连接多个具有互不相同的增益波长的活性层的半导体发光元件中，在长波的活性层被放出及被放大的光在通过短波的活性层时由从长波的活性层泄漏的载流子吸收且光输出下降。本发明的一种半导体发光元件特征在于，在半导体基板上具有通过劈开形成的第 1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第2光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时在所述多个活性层的各自的上方形成多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，向所述多个活性层中的1个外加驱动电流时，设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极与所述下部电极被短路，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层，通过由所述第1光出射端面和所述第 2光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第2光出射端面出射。通过该结构，能够实现防止了向长波侧的活性层外加的驱动电流的一部分向邻接的短波侧的活性层漏出并且防止了吸收长波侧的活性层放出的光而使振荡输出下降的半导体发光元件。并且，本发明的半导体发光元件可以具有如下结构相对从所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述第1光出射端面出射的光的反射率。并且，本发明的半导体发光元件具有如下结构所述多个活性层由第1活性层及第2活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m,所述第2活性层的所述增益波长为1^8 1.34μπι。通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使1.3μπι段及 1. 55 μ m段的光振荡。并且，本发明的半导体发光元件具有如下结构所述多个活性层由第1活性层、第 2活性层及第3活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m，所述第 2活性层的所述增益波长为1.52 1.58 μ m，所述第3活性层的所述增益波长为1.观 1. 34 μ m。通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使1. 3 μ m段、1. 55 μ m段及1. 625 μ m段的光振荡。本发明的一种半导体发光元件的驱动方法，其该半导体发光元件由如下结构所形成在半导体基板上具有通过劈开形成的第1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第2 光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时，在所述多个活性层的各自的上方形成用于分别向该多个活性层外加驱动电流的多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2 个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，通过由所述第1光出射端面和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第2光出射端面出射，所述半导体发光元件的驱动方法，其特征在于，向所述多个活性层中的1个外加驱动电流时， 短路设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极和设置于所述半导体基板的底面的所述下部电极，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层。通过该驱动方法，能够防止向长波侧的活性层外加的驱动电流的一部分向短波侧的活性层漏出，并且防止吸收长波侧的活性层放出的光而使振荡输出下降。并且，本发明的半导体发光元件的驱动方法可以具有如下结构相对从所述半导体发光元件的所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述半导体发光元件的所述第1光出射端面出射的光的反射率。并且，本发明的半导体发光元件的驱动方法具有如下结构所述多个活性层由第 1活性层及第2活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m，所述第 2活性层的所述增益波长为1^8 1.34μπι。通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使 1.3μπι段及1. 55 μ m段的光振荡。并且，本发明的半导体发光元件的驱动方法具有如下结构所述多个活性层由第1活性层、第2活性层及第3活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m,所述第2活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m,所述第3活性层的所述增益波长为U8 1.34ym。通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使1. 3 μ m段、1. 55 μ m段及1.625 μ m段的光振荡。本发明的一种发光装置，具有半导体发光元件，其在半导体基板上具有通过劈开形成的第1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第2光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时，在所述多个活性层的各自的上方形成用于分别向多个该活性层外加驱动电流的多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，通过由所述第1光出射端面和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第2光出射端面出射；及发光元件驱动电路，其分别向所述多个活性层外加驱动电流，向所述多个活性层中的1个外加驱动电流时，短路设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极和设置于所述半导体基板的底面的所述下部电极，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层。通过该结构，能够实现防止了向长波侧的活性层外加的驱动电流的一部分向邻接的短波侧的活性层漏出，并且防止了吸收长波侧的活性层放出的光而使振荡输出下降的发
光装置。并且，本发明的发光装置可以具有如下结构相对从所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述第1光出射端面出射的光的反射率。 并且，本发明的发光装置具有如下结构所述多个活性层由第1活性层及第2活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m，所述第2活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使1. 3 μ m段及1. 55 μ m 段的光振荡。并且，本发明的发光装置具有如下结构所述多个活性层由第1活性层、第2活性层及第3活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m，所述第2活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m，所述第3活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。 通过该结构，能够用1个元件以多个纵模使1. 3 μ m段、1. 55 μ m段及1. 625 μ m段的光振荡。本发明的光脉冲测试仪具备权利要求9 12中的任一项所述的发光装置，使所述半导体发光元件产生光脉冲，所述发光元件驱动电路外加的所述驱动电流为脉冲状，将从所述半导体发光元件的所述第2光出射端面出射的所述光脉冲输出至被测光纤；受光部，将来自所述被测光纤的所述光脉冲的返回光转换为电信号；及信号处理部，根据由所述受光部转换的电信号分析所述被测光纤的损失分布特性。通过该结构，能够以高光输出使能够以多个纵模来振荡多个波段的光的半导体发光元件动作，因此能够实现小型且高性能的光脉冲测试仪。发明效果本发明提供一种能够以高光输出发出多个波段的光的半导体发光元件、能够以高光输出使能够发出多个波段的光的半导体发光元件动作的半导体发光元件的驱动方法、发光装置及利用该发光装置的小型且高性能的光脉冲测试仪。


图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置的图。图2是表示本发明的第1实施方式的发光装置的其它形态的图。图3是表示本发明的第2实施方式的发光装置的图。图4是表示本发明的第2实施方式的发光装置的其它形态的图。图5是表示本发明的第3实施方式的光脉冲测试仪的结构的方块图。图6是表示本发明的第1实施方式的发光装置的半导体发光元件的特性的图。图中1-发光部(发光装置)，2、2’_发光元件驱动电路，3-被测光纤，4-受光部， 5-信号处理部，10、30_半导体发光元件，10a、30a-第1光出射端面，10b、30b-第2光出射端面，13a、33a-第1活性层，13b,33b-第2活性层，18a-高反射(HR)涂层，18b-低反射(LR) 涂层，19,39a,39b-对接耦合部(分界面)，20.40a.40b-衍射光栅，33c-第3活性层，50、 51-发光装置，55-光脉冲测试仪。
具体实施例方式以下，利用附图对本发明所涉及的半导体发光元件、半导体发光元件的驱动方法、 发光装置及利用发光装置的光脉冲测试仪进行说明。(第1实施方式)将本发明所涉及的第1实施方式示于图1及图2。发光装置50由半导体发光元件 10及发光元件驱动电路2构成。如图1及图2所示，半导体发光元件10例如具备m型半导体基板11，由n 型hP(铟/磷)构成；η型InP镀层12 ；第1增益区域I，具备具有增益波长λ 1的由 InGaAsP (铟/镓/砷/磷)构成的第1活性层13a ；及第2增益区域II，具备具有增益波长λ 2( < λ 1)的由InGaAsP构成的第2活性层13b。其中，增益波长设为表示后述的多个纵模的振荡波长中所期望的纵模的峰波长。 在本实施方式中，作为增益波长λ 1、λ 2举例说明在光脉冲测试仪中使用的波长1. 55 μ m、 1.3μπι。另外，增益波长λ 、λ 2可以分别为1.52彡λ 1 ^ 1. 58,1. 28 ^ λ2彡1. ；34的范围内的值。或者也可以是来自1. 28 1. 34、1. 47 1. 50、1. 52 1. 55、1. 60 1. 65的各波长范围中的任一组合(其中，设为λ1> λ2来选择。单位为μπι)。第1活性层13a和第2活性层1 沿着光的波导方向配置且通过对接手法进行光耦合。另外，在此所述的第1活性层13a及第2活性层1 包括多量子阱(MQW =Multiple Quantum Well)结构和隔着此结构的光分离局限异质结构(SCH Separate Confinement Heterostructure)层。并且，在第1活性层13a及第2活性层1 的上面依次层压有由ρ型InP镀层14、 P型InGaAs (铟/镓/砷)构成的接触层15。并且，在η型半导体基板11的下面蒸镀形成有下部电极16，在接触层15上蒸镀形成有第1增益区域I用的第1上部电极17a及第2增益区域II用的第2上部电极17b。并且，半导体发光元件10具有通过劈开形成的第1光出射端面IOa及第2光出射端面10b。分别在第1光出射端面IOa上施加高反射(HR)涂层18a，在第2光出射端面IOb 上施加低反射(LR)涂层18b，相对从所述第2光出射端面IOb出射的光的反射率低于相对从所述第1光出射端面IOa出射的光的反射率。其中，优选施加了 HR涂层18a的第1光出射端面IOa侧的反射率设为90%以上， 施加了 LR涂层18b的第2光出射端面IOb侧的反射率设为1 10%左右。另外，在η型InP镀层12的第2增益区域II中，在第1活性层13a和第2活性层 13b的对接耦合部19附近，形成有具有1. 3 μ m的布拉格波长λ g及IOOcm-I以上的耦合系数κ的衍射光栅20。另外，如图1所示，衍射光栅20所形成的位置可以是第2活性层13b的下方，或者也可以是第2活性层13b的上方的ρ型InP镀层14内(未图示)。并且，在第1增益区域 I的第1光出射端面IOa附近也可以形成有衍射光栅。在专利文献2中对具有这种结构的半导体发光元件的制造方法进行了详细叙述。发光元件驱动电路2具有为了使所期望的波长的光振荡而在相对应的上部电极与下部电极之间外加驱动电流的功能，同时具有使其他上部电极与下部电极短路的功能 (详细后述)。接着，对如以上构成的本实施方式的发光装置50中的半导体发光元件10的驱动方法进行说明。首先就动作而言，在第1增益区域I用的第1上部电极17a与下部电极16之间外加驱动电流时，第1活性层13a的内部成为发光状态。在第1活性层13a产生的1. 55μπι 段的光在增益波长为1. 3 μ m的第2活性层13b中不被吸收，并且，不由具有1. 3 μ m的布拉格波长λ g的衍射光栅20反射，而沿着第1活性层13a及第2活性层1 传播。在第1活性层13a产生的1. 55 μ m段的光在由第1光出射端面IOa和第2光出射端面IOb构成的共振器中以1. 55 μ m段的多个纵模振荡，并且从形成有LR涂层18b的第2光出射端面IOb出射。如上述，在第1增益区域I用的第1上部电极17a与下部电极16之间外加驱动电流时，第1活性层13a的内部成为发光状态。但是由于第1上部电极17a与第2上部电极 17b之间的分离电阻有限，所以电流的一部分向第2活性层1 泄漏。因此，如图1所示，在本发明的驱动方法中，使第1增益区域I发光时，使第2上部电极17b及下部电极16短路。由此，抑制来自第1增益区域I的漏电流流入第2增益区域 II时由载流子而造成的光吸收，提高基于第1增益区域I的发光的镭射光输出效率。由此，如图6所示，尤其明显改善高电流时的1.55 μ m光输出的饱和条件，实现高输出动作。由于芯片输出获得200mW以上，因此用于作为光脉冲测试仪的代表例的光时域反射仪(Optical Time Domain Ref lectometer)时，能够获得35dB以上的高性能作为动态范围。另一方面，如图2所示，在第2增益区域II用的第2上部电极17b与下部电极16 之间外加驱动电流时，第2活性层13b的内部成为发光状态。在第2活性层1 产生的1. 3 μ m段的光沿着第2活性层1 传播。由于该1. 3 μ m 的光由具有1. 3 μ m的布拉格波长λ g的衍射光栅20被反射90 %以上，所以增益波长为 1.55 μ m的第1活性层13a中的光吸收被抑制。因此，在第2活性层1 产生的1.3μπι段的光在由衍射光栅20和第2光出射端面IOb构成的共振器中，以1. 3 μ m段的多个纵模振荡，并且从形成有LR涂层18b的第2光出射端面IOb出射。此时，在第2活性层1 产生的1. 3 μ m段的光几乎不侵入第1活性层13a，因此如图6所示，短路第1上部电极17a的效果与所述情况相比较小。如以上说明，本实施方式的发光装置中的半导体发光元件的驱动方法通过在一方的上部电极与下部电极之间外加驱动电流时使另一方的上部电极相对下部电极短路，从而抑制光输出的饱和且实现高光输出化。尤其，通过使长波侧的光振荡时使短波侧的上部电极短路，从而获得明显的效果。(第2实施方式)利用附图对本发明所涉及的发光装置的第2实施方式进行说明。对于与第1实施方式相同的结构省略说明。在本实施方式中，作为增益波长λ 、λ2、λ3举例说明光脉冲测试仪中使用的波长1.625μπι、1.55μπι、1.3μπι。另外，增益波长入1、λ 2、λ3可以分别是 1. 60 彡 λ 1 ^ 1. 65,1. 52 ^ λ 2 彡 1. 58,1. 28 ^ λ 3 彡 1. 34 的范围内的值。或者也可以是来自1. 28 1. 34、1. 47 1. 50、1. 52 1. 55、1. 60 1. 65的各波长范围中的任一组合(其中，设为λ1> λ2> λ3来选择。单位为μπι)。图3及图4是表示本发明所涉及的发光装置的第2实施方式的图。发光装置51 由半导体发光元件30及发光元件驱动电路2构成。如图3及图4所示，半导体发光元件30具备第1增益区域I，具备具有λ 1为 1. 625 μ m增益波长的由InGaAsP构成的第1活性层33a ；第2增益区域II，具备具有λ 2为 1. 55 μ m增益波长的由InGaAsP构成的第2活性层33b ；及第3增益区域III，具备具有λ 3 为1. 3 μ m增益波长的由InGaAsP构成的第3活性层33c。第1活性层33a、第2活性层3 及第3活性层33c沿着光的波导方向按此顺序依次配置，且通过对接手法分别进行光耦合。另外，在此所述的第1活性层33a、第2活性层 33b及第3活性层33c包括MQW结构和隔着此结构的SCH层。并且，在η型半导体基板11的下面蒸镀形成有下部电极16，在接触层15上蒸镀形成有第1增益区域I用的第1上部电极37a、第2增益区域II用的第2上部电极37b及第 3增益区域III用的第3上部电极37c。并且，半导体发光元件30具有通过劈开形成的第1光出射端面30a及第2光出射端面30b。与第1实施方式相同，分别在第1光出射端面30a上施加HR涂层18a，在第2光出射端面30b上施加LR涂层18b。另外，在η型InP镀层12的第2增益区域II中，在第1活性层33a和第2活性层 33b的对接耦合部39a附近，形成有具有1. 55 μ m的布拉格波长λ ga及IOOcm-I以上的耦合系数κ的衍射光栅40a。其中，衍射光栅40a的节距约为0. M μπι。相同地，在η型InP镀层12的第3增益区域III中，在第2活性层3 和第3活性层33c的对接耦合部39b附近，形成有具有1. 3 μ m的布拉格波长λ gb及IOOcm-I以上的耦合系数κ的衍射光栅40b。另外，衍射光栅40a、40b所形成的位置可以是上述及如图2所示的第2活性层3 及第3活性层33c的下方，也可以是第2活性层3 和(或)第3活性层33c的上方的ρ 型InP镀层14内(未图示)。并且，在第1增益区域I的第1光出射端面30a附近也可以形成有衍射光栅。接着，对如以上构成的本实施方式的发光装置51中的半导体发光元件30的驱动方法进行说明。首先就动作而言，如图3所示，在第1增益区域I用的第1上部电极37a与下部电极16之间外加驱动电流时，第1活性层33a的内部成为发光状态。在第1活性层33a产生的1. 625 μ m段的光在增益波长为1. 55 μ m的第2活性层3 及增益波长为1. 3 μ m的第3 活性层33c中不被吸收，并且，不由具有1. 55 μ m的布拉格波长λ ga的衍射光栅40a及具有1. 3 μ m的布拉格波长λ gb的衍射光栅40b反射，而沿着第1活性层33a、第2活性层3 及第3活性层33c传播。在第1活性层33a产生的1. 625 μ m段的光在由第1光出射端面 30a和第2光出射端面30b构成的共振器中，以1. 625 μ m段的多个纵模振荡，并且从形成有 LR涂层18b的第2光出射端面30b出射。如上述，在第1增益区域I用的第1上部电极37a与下部电极16之间外加驱动电流时，第1活性层33a的内部成为发光状态。但是由于第1上部电极37a与第2上部电极 37b之间的分离电阻有限，所以电流的一部分向第2活性层3 泄漏。因此，在本发明的驱动方法中，使第1增益区域I发光时，使第2上部电极37b及下部电极16短路。由此，抑制由来自第1增益区域I的漏电流流入第2增益区域II生成的载流子而造成的的光吸收，提高基于第1增益区域I的发光的镭射光输出效率。可以使第2上部电极37b短路的同时，也可以使第3上部电极37c与下部电极16短路，但是使与第1增益区域I邻接的第2上部电极37b短路，其在获得效果方面显然是重要的。由此，尤其明显改善高电流时的1.625 μ m光输出的饱和条件，并且实现高输出动作。另一方面，如图4所示，在第2增益区域II用的第2上部电极37b与下部电极16 之间外加驱动电流时，第2活性层33b的内部成为发光状态。在第2活性层3 产生的 1. 55 μ m段的光由具有1. 55 μ m的布拉格波长λ ga的衍射光栅40a被反射90%以上，因此能够抑制增益波长为1. 625 μ m的第1活性层33a中的光吸收。并且，在第2活性层3 产生的1. 55 μ m段的光在增益波长为1. 3 μ m的第3活性层33c中不被吸收，并且，不由具有 1. 3 μ m的布拉格波长λ gb的衍射光栅40b反射，而沿着第2活性层3 及第3活性层33c 传播。在第2活性层3 产生的1. 55 μ m段的光在由衍射光栅40a和第2光出射端面30b 构成的共振器中，以1. 55 μ m段的多个纵模振荡，并且从形成有LR涂层18b的第2光出射端面30b出射。如第1实施方式所述，此时也为了抑制向作为共振器的一部分即进行光往返的第 3活性层33c的漏电流，短路第3上部电极37c和下部电极16。由此，1. 55 μ m段光的光输出尤其在高电流时明显改善。同时，也可以短路第1上部电极37a与下部电极16，但是第3 上部电极的短路其效果更好。另一方面，在第3增益区域III用的第3上部电极37c与下部电极16之间外加驱动电流时，第3活性层33c的内部成为发光状态(未图示)。在第3活性层33c产生的1. 3 μ m段的光由具有1. 3 μ m的布拉格波长λ gb的衍射光栅40b被反射90%以上，因此能够抑制增益波长为1. 625 μ m的第1活性层33a及增益波长为1. 55 μ m的第2活性层33b中的光吸收。在第3活性层33c产生的1. 3 μ m段的光在由衍射光栅40b和第2光出射端面30b构成的共振器中，以1. 3 μ m段的多个纵模振荡， 并且从形成有LR涂层18b的第2光出射端面30b出射。因此，如已在第1实施方式所述， 通过使第1上部电极37a及第2上部电极37b短路来改善光输出，但是其效果较小。并且此时，不言而喻使与第3增益区域III邻接的第2上部电极37b短路十分重要。如以上说明，本实施方式的发光装置中的半导体发光元件的驱动方法通过在1个上部电极与下部电极之间外加驱动电流时使其它的上部电极相对下部电极短路，从而抑制光输出的饱和且实现高光输出化。尤其，通过使长波侧的光振荡时使在短波侧邻接的上部电极短路，从而获得明显效果。(第3实施方式)能够以多个纵模振荡多个不同的波段的光的第1或者第2实施方式的发光装置 50、51可以作为光脉冲测试仪的光源来使用。以下，利用附图对利用了发光装置50、51的光脉冲测试仪的实施方式进行说明。如图5所示，第3实施方式的光脉冲测试仪55具备发光部1，其具有半导体发光元件10、30及向半导体发光元件10、30外加用于产生光脉冲的脉冲状的驱动电流的发光元件驱动电路2’，是将从半导体发光元件10、30的第2光出射端面10b、30b出射的光脉冲输出至被测光纤3的发光装置；受光部4，将来自被测光纤3的光脉冲的返回光转换为电信号；及信号处理部5，根据由受光部4转换的电信号分析被测光纤3的损失分布特性。该第3实施方式中的发光元件驱动电路2’与第1及第2实施方式中的发光元件驱动电路2不同，是以外加脉冲状的驱动电流的方式形成。另外，信号处理部5控制发光元件驱动电路2’向半导体发光元件10、30外加驱动电流的时机。另外，本实施方式的光脉冲测试仪55具备光耦合器7，将来自发光部1的光脉冲输出至带通滤波器(BPF)6的同时，将来自被测光纤3的返回光输出至受光部4 ；光连接器 8，与被测光纤3光耦合；及显示部9，显示信号处理部5的处理结果。接着，说明如以上构成的本实施方式的光脉冲测试仪55的动作。另外，在以下说明中，本实施方式的光脉冲测试仪55设为具备有半导体发光元件10的光脉冲测试仪。首先，通过发光元件驱动电路2’对半导体发光元件10的第1增益区域I (或者第 2增益区域II)外加脉冲状的驱动电流，并且第2上部电极17b(或者第1上部电极17a)与下部电极16被短路，从而从发光部1输出1. 55 μ m段(或者1.3 μ m段)的光脉冲。并且对于此时未使之发光的增益区域，其上下的电极被短路。而且，从发光部1输出的光脉冲经过光耦合器7、BPF6、光连接器8入射至被测光纤3。入射至被测光纤3的光脉冲成为返回光并通过光耦合器7被受光至受光部4。返回光通过受光部4转换为电信号且被输入至信号处理部5。并且，通过信号处理部5计算被测定纤维3的损失分布特性。计算出的损失分布特性显示于显示部9。如以上说明，本实施方式的光脉冲测试仪55具备能够用一个元件以高光输出来振荡多个不同波段的光的半导体发光元件，因此能够实现小型化及高性能化
权利要求
1.一种半导体发光元件，其特征在于，在半导体基板上具有通过劈开形成的第1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第 2光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时在所述多个活性层的各自的上方形成多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，向所述多个活性层中的1个外加驱动电流时，设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极和所述下部电极被短路，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层，通过由所述第1光出射端面和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第2光出射端面出射。
2.如权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，相对从所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述第1光出射端面出射的光的反射率。
3.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述多个活性层由第1活性层及第2活性层构成，所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m, 所述第2活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
4.如权利要求1或权利要求2所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述多个活性层由第1活性层、第2活性层及第3活性层构成， 所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m,所述第2活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m, 所述第3活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
5.一种半导体发光元件的驱动方法，该半导体发光元件由如下结构形成其在半导体基板上具有通过劈开形成的第1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第2光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时，在所述多个活性层的各自的上方形成用于分别向该多个活性层外加驱动电流的多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，通过由所述第1光出射端面和所述第2 光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第2光出射端面出射，所述半导体发光元件的驱动方法，其特征在于，向所述多个活性层中的1个外加驱动电流时，短路设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极和设置于所述半导体基板的底面的所述下部电极，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层。
6.如权利要求5所述的半导体发光元件的驱动方法，其特征在于，相对从所述半导体发光元件的所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述半导体发光元件的所述第1光出射端面出射的光的反射率。
7.如权利要求5或权利要求6所述的半导体发光元件的驱动方法，其特征在于， 所述半导体发光元件的所述多个活性层由第1活性层及第2活性层构成， 所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m,所述第2活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
8.如权利要求5或权利要求6所述的半导体发光元件的驱动方法，其特征在于，所述半导体发光元件的所述多个活性层由第1活性层、第2活性层及第3活性层构成， 所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m, 所述第2活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m, 所述第3活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
9.一种发光装置，其特征在于，具有半导体发光元件，其在半导体基板上具有通过劈开形成的第1光出射端面及第2光出射端面，在不同的波长频带具有增益波长的多个活性层在光的波导方向上，从所述第1光出射端面朝向所述第2光出射端面按所述增益波长的长度依次被光耦合而配置，在所述半导体基板的底面形成下部电极的同时，在所述多个活性层的各自的上方形成用于分别向该多个活性层外加驱动电流的多个上部电极，邻接的2个活性层中在具有较短的增益波长的活性层附近并且在该2个活性层的分界面附近，形成有至少一个具有相当于该较短的增益波长的布拉格波长的衍射光栅，通过由所述第1光出射端面和所述第2光出射端面构成的共振器来振荡在具有最长的增益波长的活性层产生的光，通过由所述衍射光栅和所述第2 光出射端面构成的共振器来振荡在具有较短的增益波长的活性层产生的光，同时从所述第 2光出射端面出射；及发光元件驱动电路，其分别向所述多个活性层外加驱动电流，向所述多个活性层中的1 个外加驱动电流时，短路设置于具有该较短的增益波长的活性层的上方的所述上部电极和设置于所述半导体基板的底面的所述下部电极，以使漏电流不流入邻接于外加该驱动电流的活性层的具有更短的增益波长的活性层。
10.如权利要求9所述的发光装置，其特征在于，相对从所述半导体发光元件的所述第2光出射端面出射的光的反射率形成为低于相对从所述半导体发光元件的所述第1光出射端面出射的光的反射率。
11.如权利要求9或权利要求10所述的发光装置，其特征在于，所述半导体发光元件的所述多个活性层由第1活性层及第2活性层构成， 所述第1活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m, 所述第2活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
12.如权利要求9或权利要求10所述的发光装置，其特征在于，所述半导体发光元件的所述多个活性层由第1活性层、第2活性层及第3活性层构成， 所述第1活性层的所述增益波长为1. 60 1. 65 μ m,所述第2活性层的所述增益波长为1. 52 1. 58 μ m, 所述第3活性层的所述增益波长为1. 28 1. 34 μ m。
13. 一种光脉冲测试仪，具备如权利要求9 12中的任一项所述的发光装置，使所述半导体发光元件发出光脉冲， 所述发光元件驱动电路外加的所述驱动电流为脉冲状，将从所述半导体发光元件的所述第 2光出射端面出射的所述光脉冲输出至被测光纤；受光部，将来自所述被测光纤的所述光脉冲的返回光转换为电信号；及信号处理部，根据由所述受光部转换的电信号分析所述被测光纤的损失分布特性。
全文摘要
本发明提供一种发出多个波段的光的半导体发光元件、其驱动方法、发光装置和光脉冲测试仪。该半导体发光元件的驱动方法，所述半导体发光元件形成如下结构在1.55μm段具有增益波长(λ1)的活性层(13a)和在1.3μm段具有增益波长(λ2)的活性层(13b)沿着光的波导方向被光耦合而按增益波长(λ1、λ2)的长度依次串联配置，在具有较短的增益波长(λ2)的活性层(13b)附近并且在活性层(13a)和活性层(13b)的对接耦合部(19)附近，形成具有较短的增益波长(λ2)的布拉格波长的衍射光栅(20)，所述驱动方法为如下向活性层(13a)外加驱动电流时，短路设置于活性层(13b)的上方的上部电极和设置于半导体基板的底面的下部电极，以使漏电流不流入活性层(13b)。
文档编号G01J11/00GK102377108SQ20111020767
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年8月17日
发明者森本慎太郎, 森浩, 长岛靖明 申请人:安立股份有限公司