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公開番号2025078724
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2025032899,2022065143
出願日2025-03-03,2022-04-11
発明の名称発光装置及び測距装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01S 5/183 20060101AFI20250513BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】光パルス幅が短く尖頭値が高い光パルスを生成しうる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、半導体基板の上に、第1の反射鏡と、活性層を含む共振器スペーサ部と、第2の反射鏡と、がこの順に積層された半導体発光素子を有する。半導体発光素子は、半導体基板と第2の反射鏡との間に可飽和吸収層を含む。また、半導体発光素子は、最大ピーク値を有し、かつ、最大ピーク値の後に所定の光強度である安定値へ収束するプロファイルを有する光を射出するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板の上に、第１の反射鏡と、活性層を含む共振器スペーサ部と、第２の反射鏡と、がこの順に積層された半導体発光素子を有し、
前記半導体発光素子は、前記半導体基板と前記第２の反射鏡との間に可飽和吸収層を含み、
前記活性層は、複数の量子井戸層と、前記複数の量子井戸層の間に設けられた障壁層と、を有し、前記量子井戸層と前記障壁層とのバンドギャップの差は、２３０ｍｅＶ以下であり、
前記半導体発光素子は、最大ピーク値を有し、かつ、前記最大ピーク値の後に所定の光強度である安定値へ収束するプロファイルを有する光を射出するように構成されている
ことを特徴とする発光装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記可飽和吸収層は、前記半導体基板と前記活性層の間に位置している
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記可飽和吸収層は、前記第１の反射鏡を兼ねる
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記可飽和吸収層は、前記活性層と前記第２の反射鏡との間に位置している
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記最大ピーク値を示す光パルスの半値幅が５０ｐｓ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記半導体発光素子への電流の注入開始のタイミングから光出力が前記最大ピーク値に達するタイミングまでの時間差が、５０ｐｓ以上、１ｎｓ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記量子井戸層はＩｎＧａＡｓにより構成されており、
前記障壁層はＧａＡｓにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記活性層と前記可飽和吸収層との間に配された半導体層を更に有し、
前記半導体層は、Ａｌ組成が０．４５から０．９の範囲のＡｌＧａＡｓ層を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
前記半導体層は、ＧａＡｓＰ層を更に含む
ことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記共振器スペーサ部の光学厚さは、共振波長の５倍に相当する厚さ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及び測距装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＴｏＦ（Time of Flight：飛行時間）方式のＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging：光検出と測距）用光源としてＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器型面発光レーザ）を用いることが記載されている。ＶＣＳＥＬは、温度に対する波長依存性が少ない利点がある。
【０００３】
ところで、上記のシステムにおいては、照射する光パルスの尖頭値を上げることで、受光側において環境光と自身が発した光パルスとを見分けることが容易になり、Ｓ／Ｎを上げることができ、ひいては最大測距可能距離を延ばすことができる。一方で、アイセーフの観点から、光パルスの尖頭値には制限がある。アイセーフの観点からの尖頭値の上限は、光パルスの幅に依存し、光パルスの幅が狭いほど尖頭値を上げることができる。そのため、ＬｉＤＡＲシステムに適用する光源としては、光パルス幅が短く、尖頭値が高い光パルスを生成しうる光源が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１４８５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬｉＤＡＲシステムに好適な光パルスを発生し得る発光装置を実現するのは、ＶＣＳＥＬ及びＶＣＳＥＬを駆動する電気的な観点から容易ではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、光パルス幅が短く尖頭値が高い光パルスを生成しうる半導体発光素子を含む発光装置、並びに、このような発光装置を用いた測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書の一開示によれば、半導体基板の上に、第１の反射鏡と、活性層を含む共振器スペーサ部と、第２の反射鏡と、がこの順に積層された半導体発光素子を有し、前記半導体発光素子は、前記半導体基板と前記第２の反射鏡との間に可飽和吸収層を含み、前記活性層は、複数の量子井戸層と、前記複数の量子井戸層の間に設けられた障壁層と、を有し、前記量子井戸層と前記障壁層とのバンドギャップの差は、２３０ｍｅＶ以下であり、前記半導体発光素子は、最大ピーク値を有し、かつ、前記最大ピーク値の後に所定の光強度である安定値へ収束するプロファイルを有する光を射出するように構成されている発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光パルス幅が短く尖頭値が高い光パルスを生成しうる半導体発光素子を含む発光装置、並びに、このような発光装置を用いた高性能の測距装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１実施形態による半導体発光素子を示す概略断面図である。
井戸層に蓄積されるキャリアの密度と障壁層に蓄積されるキャリアの密度との比のＡｌ組成依存性を示すグラフである。
比較例による半導体発光素子の光出力波形を示すグラフである。
本発明の第１実施形態による半導体発光素子の光出力波形を示すグラフである。
活性層に蓄積されるキャリアの密度及び光強度の時間変化を示すグラフである。
実効共振器長と光出力波形との関係を示すグラフである。
実効共振器長と光出力のパルス幅との関係を示すグラフである。
量子井戸の層数と尖頭値比との関係を示すグラフである。
尖頭値比が２を超えるために必要な量子井戸層の最少数と共振器長との関係を示すグラフである。
本発明の第２実施形態による半導体発光素子を示す概略断面図である。
本発明の第３実施形態による半導体発光素子を示す概略断面図である。
本発明の第４実施形態による半導体発光素子を示す斜視図である。
本発明の第４実施形態による半導体発光素子の上面図である。
本発明の第５実施形態による測距装置の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第６実施形態による測距装置の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第６実施形態による測距装置における面発光レーザアレイの構成例を示す概略断面図である。
比較例の半導体発光素子における環境温度の変化や経時的な物理パラメータの変化による光波形の変化を示すグラフである。
本発明の半導体発光素子における環境温度の変化や経時的な物理パラメータの変化による光波形の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体発光素子について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体発光素子の構造を示す概略断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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