DE1298215B - Optischer Sender oder Verstaerker - Google Patents
Optischer Sender oder VerstaerkerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Sender oder länge der Emissionsstrahlung in einer Halbleiterüber-Verstärker
mit einer Halbleiterdoppeldiode als sti- '. gangszone von der Temperatur abhängig ist.
mulierbarem Medium, deren Grundkristall aus einer Aufgabe der Erfindung ist die Vereinigung von
chemischen Verbindung besteht und drei Leitfähig- zwei stimulierbaren Resonatoren in einem Halbleiterkeitszonen
aufweist, zwischen denen parallel über- 5 bauteil, deren jeweilige Strahlung unabhängig von
einander zwei pn-Übergangszonen angeordnet sind, der Strahlung des anderen Resonators gesteuert werdie
nach außen durch zwei dazu senkrecht verlau- den kann. Ein solches Bauteil wird im folgenden als
f ende optisch ebene und parallele Stirnflächen be- Zwillingshalbleiterbauteil bezeichnet,
grenzt sind, und mit parallel zu den Übergangszonen Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch
verlaufenden Flächenelektroden. io gelöst, daß die beiden pn-Übergangszonen hinsicht-
Wenn innerhalb eines (III,V)-Verbindungshalblei- lieh der abgestrahlten Frequenzen im Betrieb unabters
eine pn-Übergangszone ausgebildet wird, in der hängig voneinander einstellbar sind und einen Abeine
Rekombination geladener Trägerteilchen unter stand zwischen 10 μΐη und 1 mm aufweisen.
Strahlungsabgabe erfolgt und wenn die senkrecht zu Die Übergangszonen sind sowohl hinsichtlich der
der pn-Übergangszone verlaufenden Stirnflächen des 15 jeweiligen Dotierung als auch der jeweiligen Tempe-Halbleiterbauteils
poliert oder plan möglichst parallel ratur unabhängig voneinander einstellbar, wodurch
zueinander (in optischem Sinne parallel) gespalten man jeweils Resonatoren erhält, die auf verschiedener
werden, damit sie zusammen mit der pn-Übergangs- Frequenz arbeiten.
zone einen optischen Resonator bilden, kann die Das erfindungsgemäße Zwillingshalbleiterbauteil
Übergangszone bekanntlich eine intensive Lumines- 20 beruht auf dem Effekt, daß beim Fließen eines Strozenzstrahlung
erzeugen, wenn durch dieselbe ein mes durch eine pn-Ubergangszone in Durchlaßrich-Strom
in Durchlaßrichtung fließt. tung eine hohe Lumineszenzintensität auftritt, die
Ein solches Halbleiterbauteil ist beispielsweise in beim Fließen eines Stromes in Sperrichtung praktisch
der Zeitschrift »Applied Physics Letters«, Bd. 1, Nr. 3, verschwindet. Dabei hängt die Emissionswellenlänge
S. 62, beschrieben. Die jeweilige Emissionswellen- 25 von dem Herstellungsverfahren und den Arbeitsbelänge
eines solchen Halbleiterlasers wird durch ver- dingungen ab. Mit dem Zwillingshalbleiterbauteil
schiedene Faktoren beeinflußt, ζ. B. durch den Halb- nach der Erfindung kann man zwei Laserlichtbündel
leiterstoff, durch die Betriebsbedingungen und durch jeweils verschiedener Wellenlänge erzeugen, indem
die Herstellungsweise; doch alle derartigen Halblei- man die Stromrichtung umkehrt. Die Frequenz dieser
terlaser leiden unter dem Nachteil, daß eine Lumi- 30 Laserlichtbündel hängt jeweils von der Dotierung
neszenz nur schwer auftritt, wenn ein Strom in Sperr- der Übergangszonen und/oder deren Temperatur ab.
richtung durch die pn-Übergangszone fließt. In ver- In weiterer Ausbildung der Erfindung ist auf jeder
schiedenen Versuchen wurde bereits die Verwendung Stirnfläche ein streifenförmiger Reflexionsbelag vorsolcher
Halbleiterbauteile in optisch-elektronischen gesehen, der jeweils nur für eine Übergangszone
Anordnungen zur Durchführung logischer Opera- 35 wirksam ist. Somit weisen die beiden optischen Resotionen,
wie Verstärkung, Schwingungserzeugung und natoren, von denen jeweils einer entsprechend der
Schaltoperationen, vorgeschlagen. jeweiligen Stromrichtung wirksam ist, eine unterin
einer solchen Anordnung ist jedoch die Ver- schiedliche Emissionsrichtung auf. wendung von zwei Halbleiterbauteilen an Stelle eines Mit einem solchen Zwillingsbauteil ist es möglich,
einzigen unvermeidlich, was den Aufbau zweier op- 40 durch wechselweise Umkehr des durch das Halbleitischer
Systeme bedingt. Dies ist für eine Miniaturi- terbauteil fließenden Stromes zwei Lumineszenzsierung
der Gerätegröße hinderlich. signale jeweils verschiedener Wellenlänge auszusen-
In »Japan. J. Appl. Phys.«, Bd. 3, Nr. 7, S. 425 und den. Durch Nachweis der beiden Lumineszenzsignale
426, ist ein Halbleiterbauteil mit zwei in einer Ebene mittels optischer Filter kann man dieselben leicht
im Abstand voneinander gelegenen pn-Übergangs- 45 voneinander trennen. Ein solches Halbleiterbauteil
zonen beschrieben, der mit den entsprechenden Stirn- kann folglich mit Erfolg in Lichtnachrichtenverbinflächen
einen optischen Resonator bildet und als sti- düngen eingesetzt werden, die in derselben Weise wie
mulierbares Medium in einem optischen Sender oder Radiowellenverbindungen mit Frequenzumtastung ar-Verstärker
dient. Dabei dient die erste Übergangs- beiten.
zone als Emissionszone und die zweite Übergangs- 50 Wenn die Lichtaustrittsrichtungen der beiden Rezone
als Modulator. Mit diesem Halbleiterbauteil ist sonatoren voneinander verschieden sind, kann man
somit die Aussendung eines modulierten Lichtbün- durch Änderung der Stromflußrichtung zwei Lichtdels
nur einer einzigen Wellenlänge möglich. bündel verschiedener Emissionsrichtung erzeugen.
In der deutschen Auslegeschrift 1048 346 ist eine Ein solches Bauteil kann in geeigneten Fällen als opelektrolumineszente
Lichtquelle aus einem Halblei- 55 tischer Schalter dienen.
terstoff mit zwei einander gegenüberstehenden Über- Weitere Einzelheiten sowie die Wirkungsweise der
gangszonen beschrieben, die wechselweise während Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
aufeinanderfolgender Halbperioden der Erregungs- bevorzugter Ausführungsformen an Hand der Zeichspannung
arbeiten. Das Licht wird in erster Linie nungen deutlicher offenbar, wo jeweils entsprechende
senkrecht zur Fläche der Übergangszonen abgestrahlt, 60 Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind,
so daß eine solche Anordnung als stimulierbares Me- F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
dium nicht brauchbar ist. Zwillingshalbleiterbauteils nach einer Ausführungs-
Ferner ist aus »Journal of Applied Physics«, form der Erfindung;
Bd. 34, Nr. 12, Dezember 1963, S. 3443 bis 3450, die F i g. 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten
pnp-Schaltung einer Halbleiterdiode als stimulier- 65 weiterer Ausführungsformen der Erfindung;
bares Medium eines optischen Senders bekannt. In Fig. 4A zeigt ein Blockschaltbild einer optisch-
»Proceedings of the IEEE«, Bd. 51, Nr. 8, August elektronischen Anordnung mit einem Halbleiterbau-1963,
S. 1148 und 1149, ist erläutert, daß die Wellen- teil nach der Erfindung;
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3 4
Fig. 4B die Wellenform eines Eingangssignals für mit man sperrfreie Elektroden erhält. Schließlich
die Anordnung nach Fig. 4A; werden die elektrischen Anschlußleiter 18 mit den
Fig. 4C und 4D zeigen Wellenformen der Aus- Elektroden verbunden.
gangssignale der Anordnung nach Fig. 4A bei An- Mit diesem Bauteil als stimulierbares Medium in
liegen eines Eingangssignals nach Fig. 4B, 5 einem optischen Sender oder Verstärker wurden fol-
F ig. 5 und 6 Blockschaltbilder zweier verschiedener gende Meßergebnisse erzielt. Bei Einstellung des
Ausführungsformen optisch-elektronischer Anordnun- Halbleiterbauteils 10 auf 77° K wurde durch die
gen mit Zwillingshalbleiterbauteil nach der Erfindung. Steuerschaltung 19 zwischen der Kristallschicht 12
Nach F i g. 1 besteht das Zwillingshalbleiterbauteil (plus-Polarität) und der Diffusionsschicht 13 (minus-10
nach einer Ausführungsform der Erfindung aus io Polarität) ein Stromimpuls von 500 mA und 1 μββΰ
einer Einkristallschicht 11 eines n-Typ-(III,V)-Ver- Dauer angelegt. Die erste pn-Übergangszone 14 zeigte
bindungshalbleiters, beispielsweise Galliumarsenid eine Emission bei einer Wellenlänge von etwa 880 nm.
(GaAs), wobei auf einer Fläche der Schicht 11 p-Typ- Bei Umkehrung der Stromrichtung trat eine Emission
GaAs unter Bildung einer ersten pn-Übergangszone in der zweiten epitaktischen Übergangszone 15 bei
14 epitaktisch in Form einer Kristallschicht 12 auf- 15 einer Wellenlänge von etwa 840 nm auf.
gewachsen ist. Auf der Gegenseite der η-Typ- Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß ein sol-
gewachsen ist. Auf der Gegenseite der η-Typ- Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß ein sol-
Schicht 11 ist unter Bildung einer zweiten pn-Über- eher Effekt auch durch Aufrechterhalten einer Temgangszone
15 eine p-Typ-Diffusionsschicht 13 er- peraturdifferenz zwischen der ersten und zweiten
zeugt. Auf die Kopfseite der epitaktischen Schicht 12 Übergangszone herbeigeführt werden kann, wenn
sowie auf die Bodenseite der p-Typ-Diffusionsschicht ao diese jeweils in gleicher Weise hergestellt sind. Es sei
13 sind jeweils metallische Eelektrodenbeläge 16 und angenommen, daß ein Zwillingshalbleiterbauteil mit
17 aufgebracht. Die Elektrodenbeläge 16 und 17 sind ähnlichem Aufbau wie in F i g. 1 auf die gleiche
mit geeigneten Anschlußleitern 18 zum Anschluß an Weise wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
eine Steuerschaltung 19 versehen. hergestellt ist, wobei lediglich beide p-Typ-Bereiche
Nunmehr soll ein Beispiel des Herstellungsverfah- 25 12 und 13 durch einen gleichzeitigen Diffusionsvorrens
für das Lumineszenzbauteil 10 erläutert werden. gang jeweils in einer Dicke von 25 μΐη erzeugt sind,
Zunächst wird ein GaAs-Plättchen mit einer Tellur- während die Kristallschicht 11100 μΐη dick ist. Wenn
dotierung von 1 · 1018 Atome cm3 vakuumdicht in man die Elektrodenbeläge 16 und 17 auf einander
ein Quarzgefäß mit einem Innenraum von 10 cm3 zu- gegenüberliegenden Seiten dieses pnp-Halbleiterbausammen
mit 10 mg Zinkarsenid (ZnAs2) eingeschmol- 30 teils jeweils auf verschiedenen Temperaturen von 77
zen und etwa drei Stunden lang bei einer Temperatur bzw. 200° K hält, stellen sich die Temperaturen der
von 850° C einem Diffusionsprozeß ausgesetzt. Die Übergangszonen 14 und 15 jeweils auf 130 bzw.
Enddicke der p-Typ-Diffusionsschicht 13 erreicht etwa 240° K ein. Wenn unter diesen Bedingungen mit po-50
μΐη. Nach dem Diffusionsprozeß wird das GaAs- sitiver Elektrode 16 und negativer Elektrode 17 ein
Plättchen aus dem Quarzgefäß herausgenommen, und 35 10-A-Stromimpuls von 50 »?sec Dauer von der Steuereine
Seitenfläche wird geläppt, bis man eine Enddicke schaltung 19 in das Bauteil 10 geschickt wird, tritt in
des Gesamtplättchens von etwa 100 μηι erreicht. der ersten Übergangszone 14 eine stimulierte Emis-
Sodann wird eine Mischung von 5 g Zinn (Sn) und sion bei einer Wellenlänge von 855 nm auf, wogegen
0,2 g Zink (Zn) in eine Quarzschiffchenform einge- bei Umkehr der Stromrichtung eine Emission bei
stellt und in einem Wasserstoffofen auf 600° C er- 40 880 nm in der zweiten Übergangszone 15 erfolgt. Sohitzt.
Nach Aufschmelzen der Mischung wird die ge- mit kann man die Emissionswellenlängen der beiden
läppte Oberfläche des GaAs-Plättchens mit der Flüs- Übergangszonen durch geeignete Wahl des Herstelsigkeitsoberfläche
der Schmelze in Berührung ge- lungsverfahrens oder der Lumineszenzanregungsbebracht.
Schließlich wird die Temperatur der Schmelze dingungen der beiden Zonen verschieden machen,
auf etwa 620° C gesteigert, und dieser Zustand wird 45 Nunmehr sollen zwei weitere Ausführungsformen für etwa 2 Minuten eingehalten, damit sich das epi- eines erfindungsgemäßen Zwillingshalbleiterbauteils taktische Wachstum mit Erfolg einstellen kann. So- beschrieben werden, bei denen die Austrittsrichtundann folgt ein allmähliches Absenken der Tempera- gen der Laserlichtbündel für die beiden Stromflußtur der Schmelze auf etwa 400° C innerhalb 20 Mi- richtungen voneinander verschieden gewählt sind, innuten, was zur Ausbildung einer 25 μΐη dicken epi- 50 dem die beiden Resonatoren verschiedene Austrittstaktisch aufgewachsenen p-Schicht 12 auf der geläpp- richtungen haben.
auf etwa 620° C gesteigert, und dieser Zustand wird 45 Nunmehr sollen zwei weitere Ausführungsformen für etwa 2 Minuten eingehalten, damit sich das epi- eines erfindungsgemäßen Zwillingshalbleiterbauteils taktische Wachstum mit Erfolg einstellen kann. So- beschrieben werden, bei denen die Austrittsrichtundann folgt ein allmähliches Absenken der Tempera- gen der Laserlichtbündel für die beiden Stromflußtur der Schmelze auf etwa 400° C innerhalb 20 Mi- richtungen voneinander verschieden gewählt sind, innuten, was zur Ausbildung einer 25 μΐη dicken epi- 50 dem die beiden Resonatoren verschiedene Austrittstaktisch aufgewachsenen p-Schicht 12 auf der geläpp- richtungen haben.
ten Oberfläche führt. Nach F i g. 2 hat das Zwillingshalbleiterbauteil 20
Dann verfährt man nach einer bekannten Verfah- nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
rensweise für die Herstellung eines herkömmlichen einen ähnlichen Aufbau, wie in Verbindung mit
Halbleiterbauteils weiter, damit man eine große An- 55 F i g. 1 beschrieben, abgesehen davon, daß jeweils
zahl kleiner Quader mit Kantenlängen von 0,125 · auf einen Teil jeder Stirnfläche 21 und 22 je ein Re-0,1
· 0,5 mm3 erhält, die durch senkrecht zur Längs- flexionsbelag 23 bzw. 24 aufgebracht ist. Die Stirnachse
ausgerichtete reflektierende optisch ebene Stirn- flächen sind jeweils poliert oder parallel zueinander
flächen 21 und 22, unebene oder glatte Seitenflächen abgespalten, so daß sie in der dargestellten Weise op-25
und 26 und senkrecht dazu von zwei Flächen zum 60 tische Resonatoren bilden. Offensichtlich ist der eine
Aufbringen von zwei Flächenelektroden begrenzt Reflexionsbelag 23 auf der einen Stirnfläche 21 dersind.
Diese Flächenelektroden werden jeweils als art aufgebracht, daß er den anstehenden Teil der
3 μηι dicke Legierungsbeläge 16 und 17 mit jeweils ersten pn-Übergangszone 14 auf dieser Seite völlig
gleichen Gewichtsteilen Gold und Zinn auf den an abdeckt, wogegen der andere Reflexionsbelag 24 auf
letzter Stelle genannten Flächen jedes Quaders im 65 der gegenüberliegenden Stirnfläche 22 derart aufge-Vakuum
aufgedampft. Das Halbleiterbauteil 10 wird bracht ist, daß er den an dieser anderen Stirnfläche
durch eine weitere Erhitzung während 3 Minuten auf anstehenden Teil der zweiten pn-Ubergangszone 15
450° C in einem Wasserstoffstrom fertiggestellt, da- völlig abdeckt. Die anderen Teile des Bauteils 20
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unterscheiden sich nicht von denen des Bauteils IO Die vorstehendeBeschreibung der Erfindung bezieht
nach F i g. 1. sich auf ein pnp-Typ-Bauteil. Doch erzielt man ähn-
Das Herstellungsverfahren für das Bauteil 20 ent- liehe Ergebnisse mit Zwillingshalbleiterbauteilen des
spricht dem des Bauteils 10 nach F i g. 1, abgesehen npn-Typs.
davon, daß die jeweiligen Reflexionsbeläge durch 5 Außerdem besteht kein Hindernis für die Anwen-Aufdampfen
von Siliziummonoxyd (SiO) in einer dung eines bekannten (III,V)-Verbindungshalbleiter-Dicke
von etwa 200 nm und darauf von Silber in Stoffs, wie beispielsweise Galliumphosphid (GaP), Inetwa
gleicher Dicke erzeugt sind. diumarsenid (InAs), Indiumphosphid (InP) oder InWenn
aus der Steuerschaltung 19 ein 500-mA- diumantimonid (InSb) oder einer Legierung aus die-Stromimpuls
von 1 μβεο Dauer in Richtung von der io sen Verbindungen an Stelle von Galliumarsenid
Elektrode 16 zu der Elektrode 17 durch das auf einer (GaAs). Außerdem können dieselben Fremdstoffe
Temperatur von 77° K gehaltene Bauteil 20 geleitet wie bei GaAs oder andere Fremdstoffe beigefügt
wird, tritt aus der ersten pn-Übergangszone 14 durch werden. An Stelle von Galliumarsenid kann man auch
die genannte Stirnfläche 22 senkrecht zu derselben Bleitellurid (PbTe) oder Bleiselenid (PbSe) verwen-Laserlicht
aus, wogegen bei entgegengesetzter Strom- 15 den (vgl. J. Buttler in »Journal of Electrochemical
richtung Laserlicht von der zweiten pn-Übergangs- Society«, Bd. Ill, Nr. 10, Oktober 1964, S. 1150 bis
zone 15 durch die Stirnfläche 21 in entgegengesetzter 1154). Die mit diesen Halbleiterstoffen erzielbaren
Richtung austritt. Die Wellenlängen dieser Lichtbün- Laserlichtwellenlängen liegen im allgemeinen zwidel
liegen in derselben Größe wie bei dem oben be- sehen 620 und 1000 nm und unterliegen in Abhänschriebenen
Laser 10. 20 gigkeit von Herstellung und Anregungsbedingungen
Das Zwillingshalbleiterbauteil 30 nach einer drit- Änderungen.
ten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 Wenn auch für Halbleiterlaser nach der Erfindung
besitzt einen abgewandelten Aufbau gegenüber dem hinsichtlich Aufbau, Größe, Störstellenkonzentration
Bauteil 10 nach F i g. 1, wobei die die n-Typ-Schicht und anderen Größen keine Beschränkung gelten soll,
einschließenden p-Typ-Bereiche sich nur zum Teil 25 so soll doch der n-Typ-Bereich 11 in keinem Fall
kondensatorartig überlappen, wie es aus der Zeich- dünner als 10 μπι sein. Dies ist zur Ausschaltung opnung
deutlich erkennbar ist. tischer Interferenz zwischen den beiden Laserlicht-Das Bauteil 30 kann durch Bildung von p-Typ- bündeln der beiden pn-Übergangszonen erforderlich.
Schichten 12 und 13 mittels eines Diffusionsverfah- Eine weitere vorteilhafte Einstellung besteht darin,
rens in folgender Weise hergestellt werden: Vor 30 daß die Dicke des n-Typ-Bereichs weniger als 1 mm
Durchführung der Diffusionsstufe wird auf einander ausmacht, damit eine Anordnung unter Verwendung
gegenüberliegenden Flächen eines n-Typ-Plättchens des Zwillingshalbleiterbauteils miniaturisiert werden
mit Ausnahme derjenigen Bereiche, wo die Diffusion kann. Wenn die beiden Ubergangszonen mehr als
erfolgen soll, im Vakuum Siliziumdioxyd (SiO2) in 1 mm voneinander entfernt wären, wäre die Verweneiner
2 μΐη dicken Schicht aufgedampft. Bei der prak- 35 dung eines einzigen optischen Systems sehr schwietischen
Durchführung wird eine SiO2-Schicht in pa- rig, und man müßte zwei Sätze optischer Filter, Linrallelen
Streifen mit einer Breite von je 250 μπι und sen, Spiegel u. dgl. bereithalten. Dies ist wirtschaftjeweils
in gleichem gegenseitigen Abstand von 250 μπι lieh und raummäßig nachteilig,
auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens durch Das Bauteil 10 nach F i g. 1 kann in Lichtnachrich-Aufdampfen gebildet. Auf der gegenüberliegenden 40 tenverbindungen mit Frequenzumtastung benutzt Oberfläche wird eine SiO2-Schicht in ähnlicher An- werden. Mittels eines solchen Lasers kann eine Freordnung gebildet, so daß sich die beiden Streifen- quenzumtastmodulation einer Amplitudenmodulation systeme bei Betrachtung von oben rechtwinklig kreu- überlagert werden.
auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens durch Das Bauteil 10 nach F i g. 1 kann in Lichtnachrich-Aufdampfen gebildet. Auf der gegenüberliegenden 40 tenverbindungen mit Frequenzumtastung benutzt Oberfläche wird eine SiO2-Schicht in ähnlicher An- werden. Mittels eines solchen Lasers kann eine Freordnung gebildet, so daß sich die beiden Streifen- quenzumtastmodulation einer Amplitudenmodulation systeme bei Betrachtung von oben rechtwinklig kreu- überlagert werden.
zen. Sodann wird das Plättchen einer Störstellen- Nunmehr soll ein Anwendungsbeispiel des Baudiffusion
in gleicher Weise, wie für das Bauteil 10 45 teils 10 unter Bezugnahme auf das schematische
nach F i g. 1 beschrieben, ausgesetzt. Aus diesem Schaltbild nach F i g. 4 erläutert werden.
Plättchen werden eine Anzahl kleiner Quader mit In Fig. 4A sei angenommen, daß die Steuerschal-Kantenlängen von 0,5 · 0,5 · 0,1mm3 ausgeschnitten rung 19 in Pfeilrichtung einen Eingangssignalstrom/ oder angespalten. Zur Fertigstellung muß man jeden nach Fig. 4B in das Bauteil einspeist. Dann wird in Quader in gleicher Weise wie bei dem Bauteil 10 be- 50 der ersten Übergangszone 14 eine Lumineszenz anhandein, geregt; das Laserlichtbündel breitet sich längs eines Wenn von der Steuerschaltung 19 in Richtung von Lichtweges 33 aus und tritt durch eine Lichtfokussierder oberen Elektrode 16 zu der unteren Elektrode 17 einrichtung 27 (z. B. eine Linse oder einen Spiegel) bei Kühlung des Halbleiterbauteils 30 auf 77° K sowie ein Filter 28 zur Abtrennung von Streulicht. Stromimpulse von 500 mA und 1 μββϋ Dauer hin- 55 Dann wird das Lichtbündel an einem halbdurchläsdurchgeschickt werden, werden in zueinander ent- sigen Spiegel 29 zur selektiven Reflexion des Lasergegengesetzten Richtungen Laserlichtbündel bei etwa lichtes von 855 nm der ersten Übergangszone 14 re-840 nm von der ersten pn-Übergangszone 14 senk- flektiert, bevor es in den Lichtempfänger einfällt. So recht zu dem Stirnflächenpaar 21 und 22 ausgesandt. erscheint am Ausgang 35 des Empfängers ein Aus-Bei Umkehr der Stromrichtung werden in zueinander 60 gangssignal, dessen Nachweisform in F i g. 4 C anentgegengesetzten Richtungen Laserlichtbündel bei gegeben ist. Wenn die Stromrichtung umgekehrt wird, etwa 840 nm von der zweiten pn-Übergangszone 15 erfolgt in der zweiten Übergangszone 15 eine Lumidurch das zweite dazu senkrechte Stirnflächenpaar neszenz bei einer Wellenlänge von 800 nm. In ähn- bzw. 26 ausgesandt. Jede Laserlichtbündelgruppe licher Weise fällt das Laserlichtbündel längs eines kann auf eine Ausstrahlrichtung beschränkt werden, 65 Lichtweges 34 nach Durchtritt durch den halbdurchwenn das Bauteil 30 in einer an Hand von F i g. 2 lässigen Spiegel in einem Lichtempfänger 32 ein. Soerläuterten Weise mit nicht dargestellten lichtundurch- mit erscheint das nachzuweisende Ausgangssignal am lässigen Reflexionsbelägen versehen ist. Ausgang 36 in der Form nach F i g. 4 D. Die F i g. 4 B
Plättchen werden eine Anzahl kleiner Quader mit In Fig. 4A sei angenommen, daß die Steuerschal-Kantenlängen von 0,5 · 0,5 · 0,1mm3 ausgeschnitten rung 19 in Pfeilrichtung einen Eingangssignalstrom/ oder angespalten. Zur Fertigstellung muß man jeden nach Fig. 4B in das Bauteil einspeist. Dann wird in Quader in gleicher Weise wie bei dem Bauteil 10 be- 50 der ersten Übergangszone 14 eine Lumineszenz anhandein, geregt; das Laserlichtbündel breitet sich längs eines Wenn von der Steuerschaltung 19 in Richtung von Lichtweges 33 aus und tritt durch eine Lichtfokussierder oberen Elektrode 16 zu der unteren Elektrode 17 einrichtung 27 (z. B. eine Linse oder einen Spiegel) bei Kühlung des Halbleiterbauteils 30 auf 77° K sowie ein Filter 28 zur Abtrennung von Streulicht. Stromimpulse von 500 mA und 1 μββϋ Dauer hin- 55 Dann wird das Lichtbündel an einem halbdurchläsdurchgeschickt werden, werden in zueinander ent- sigen Spiegel 29 zur selektiven Reflexion des Lasergegengesetzten Richtungen Laserlichtbündel bei etwa lichtes von 855 nm der ersten Übergangszone 14 re-840 nm von der ersten pn-Übergangszone 14 senk- flektiert, bevor es in den Lichtempfänger einfällt. So recht zu dem Stirnflächenpaar 21 und 22 ausgesandt. erscheint am Ausgang 35 des Empfängers ein Aus-Bei Umkehr der Stromrichtung werden in zueinander 60 gangssignal, dessen Nachweisform in F i g. 4 C anentgegengesetzten Richtungen Laserlichtbündel bei gegeben ist. Wenn die Stromrichtung umgekehrt wird, etwa 840 nm von der zweiten pn-Übergangszone 15 erfolgt in der zweiten Übergangszone 15 eine Lumidurch das zweite dazu senkrechte Stirnflächenpaar neszenz bei einer Wellenlänge von 800 nm. In ähn- bzw. 26 ausgesandt. Jede Laserlichtbündelgruppe licher Weise fällt das Laserlichtbündel längs eines kann auf eine Ausstrahlrichtung beschränkt werden, 65 Lichtweges 34 nach Durchtritt durch den halbdurchwenn das Bauteil 30 in einer an Hand von F i g. 2 lässigen Spiegel in einem Lichtempfänger 32 ein. Soerläuterten Weise mit nicht dargestellten lichtundurch- mit erscheint das nachzuweisende Ausgangssignal am lässigen Reflexionsbelägen versehen ist. Ausgang 36 in der Form nach F i g. 4 D. Die F i g. 4 B
bis 4 D lassen erkennen, daß durch das Bauteil 10 fließende positive und negative Stromimpulse jeweils
getrennt an den Ausgängen 35 und 36 nachgewiesen werden können.
Eine ähnliche Wirkungsweise ist bei Verwendung von zwei pn-Übergangszonen-Halbleiterbauteilen zu
erwarten. In diesem Fall könnte man jedoch die beiden pn-Übergangszonen nicht so nahe zusammenbringen
wie im Falle der Erfindung, so daß die beiden optischen Signale der beiden Ubergangszonen
unter Verwendung zweier optischer Systeme oder halbdurchlässiger Spiegel zu demselben Nachweissystem
geführt werden müßten. Da sich die beiden Übergangszonen nach der Erfindung genügend nahe
beisammen befinden, ist in jedem Fall ein einziges optisches System ausreichend.
Die beiden in F i g. 2 und 3 gezeigten Bauteile 20 und 30 können als Lichtschalter arbeiten. Da in diesem
Fall die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Stromintensität geändert werden kann, kann jedes ao
Bauteil als Vielstufenschalter benutzt werden. Dies läßt eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen
Bauteile als Schalter in elektronischen Rechenmaschinen erwarten.
Wenn nach F i g. 5 in ein Bauteil 40 ein Strom / in Pfeilrichtung eingespeist wird, gelangt Laserlicht
längs des Lichtweges 41 in den Lichtempfänger 37. Durch den Lichteinfall wird der Innenwiderstand des
Lichtempfängers 37 herabgesetzt, und die Anschlußklemmen 43 werden durchgeschaltet. Durch Umkehr
der Stromrichtung wird der Lichtempfänger 38 durch Licht über den Lichtweg 42 bestrahlt, so daß die Anschlußklemmen
44 durchgeschaltet werden. Somit können durch Umkehr des durch den Laser 40 fließenden
Stromes die normalerweise elektrisch gesperrten Schaltkreise der Anschlußklemmen 43 und 44
wechselweise durchgeschaltet werden.
Innerhalb der Schaltung nach F i g. 5 erfolgt die Umschaltung durch Umwandlung eines elektrischen
Signals in ein Lichtsignal, so daß die Rückkoppelung von der Ausgangsseite auf die Eingangsseite im Vergleich
zu herkömmlichen elektrischen Schaltern völlig vermieden werden kann. Ein solcher Lichtschalter
kann vorteilhafterweise dort Anwendung finden, wo die Rückkopplung zwischen einer gesteuerten und
einer steuernden Schaltung ausgeschaltet werden muß. Da außerdem die Zwillingshalbleiterbauteile
nach der Erfindung kürzere Ansprechzeiten als 0,1 μβεο besitzen, sind die mit Lichtschaltern erzielbaren
Schaltgeschwindigkeiten viel größer als bei mechanischen Schaltern. Ein solcher Lichtschalter
kann in der vorliegenden Form zur Modulation oder Demodulation von Zeitmultiplexsignalen benutzt
werden oder, um ein naheliegenderes Beispiel zu nennen, als Integrationsstufe einer Trennschaltung für
frequenzmodulierte Mehrfachträgerfrequenzsignale.
Da beispielsweise das Zweirichtungszwillingsbauteil 40, das durch ein Schaltsignal geschaltet wird,
wechselweise eine Durchschaltung der Ausgangsklemmen 43 bzw. 44 von Lichtempfängern 37 bzw.
bewirkt, kann ein frequenzmoduliertes Mehrfachfrequenzsignal L + R nach Fig. 6 in Signale L und R
aufgespalten werden.
Ein solcher Lichtschalter ist durch kompakte Bauweise, hohe Ansprechgeschwindigkeit und Rückkopplungsfreiheit
gekennzeichnet. Diesen Lichtschalter erhält man durch Kombination eines Zwillingshalbleiterbauteils
nach der Erfindung mit zwei Lichtempfängern.
Claims (5)
1. Optischer Sender oder Verstärker mit einer Halbleiterdoppeldiode als stimulierbarem Medium,
deren Grundkristall aus einer chemischen Verbindung besteht und drei Leitfähigkeitszonen
aufweist, zwischen denen parallel übereinander zwei pn-Übergangszonen angeordnet sind, die
nach außen durch zwei dazu senkrecht verlaufende optisch ebene und parallele Stirnflächen begrenzt
sind, und mit parallel zu den Übergangszonen verlaufenden Flächenelektroden, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden pn-Übergangszonen (14, 15) hinsichtlich der abgestrahlten
Frequenzen im Betrieb unabhängig voneinander einstellbar sind und einen Abstand zwischen
10 μία und 1 mm aufweisen.
2. Halbleiterdoppeldiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden pn-Übergangszonen
(14, 15) nach verschiedenen Verfahren, wie durch Diffusion und epitaktisches Aufwachsen
mit unterschiedlichem Einfluß auf die abzustrahlende Frequenz aufgebaut sind.
3. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichartigem Aufbau
der beiden pn-Übergangszonen (14,15) eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Zonen einen
unterschiedlichen Einfluß auf die abzustrahlenden Frequenzen bedingt.
4. Halbleiterdoppeldiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf
jede Stirnfläche (21, 22) ein streifenförmiger Reflexionsbelag (23, 24) jeweils nur für eine Übergangszone
(14,15) vorgesehen ist (F i g. 2).
5. Halbleiterdoppeldiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
pn-Übergangszonen (14, 15) sich nicht über die Gesamtfläche des Quaders (30) erstrecken, sondern
nur jeweils einen Streifen bilden, dessen größte Längenausdehnung senkrecht zum anderen
verläuft und die durch ebenfalls senkrecht zueinander stehende Stirnflächenpaare (21, 22, bzw.
25, 26) für den Lichtaustritt optisch begrenzt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909526/nO
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US3514715A (en) * | 1967-06-29 | 1970-05-26 | Rca Corp | Multilayer,light-emitting semiconductor device |
US3526851A (en) * | 1967-07-10 | 1970-09-01 | Rca Corp | Filamentary structure injection laser having a very narrow active junction |
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NL187413C (nl) * | 1978-03-16 | 1991-09-16 | Philips Nv | Registratiedragerlichaam, ingeschreven registratiedrager, werkwijze voor het inschrijven van het registratiedragerlichaam en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze en voor het uitlezen van een ingeschreven registratiedrager. |
JPS54146613A (en) * | 1978-05-10 | 1979-11-16 | Hitachi Ltd | Optical head |
US4280108A (en) * | 1979-07-12 | 1981-07-21 | Xerox Corporation | Transverse junction array laser |
US4477730A (en) * | 1981-04-09 | 1984-10-16 | Fujitsu Limited | Laser apparatus |
US4517667A (en) * | 1982-06-10 | 1985-05-14 | Xerox Corporation | Direct read after write optical disk system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2817783A (en) * | 1955-07-13 | 1957-12-24 | Sylvania Electric Prod | Electroluminescent device |
DE1048346B (de) * | 1959-01-08 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3340479A (en) * | 1963-06-14 | 1967-09-05 | Bell Telephone Labor Inc | Laser tunable by junction coupling |
US3305685A (en) * | 1963-11-07 | 1967-02-21 | Univ California | Semiconductor laser and method |
-
1965
- 1965-09-27 US US490521A patent/US3431513A/en not_active Expired - Lifetime
- 1965-09-28 DE DEN27402A patent/DE1298215B/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1048346B (de) * | 1959-01-08 | |||
US2817783A (en) * | 1955-07-13 | 1957-12-24 | Sylvania Electric Prod | Electroluminescent device |
Also Published As
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