光源和包括光源的光学相干层析成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光源和包括光源的光学相干层析成像(tomography)装置。
【背景技术】
[0002]超发光二极管(super luminescent d1de，以下可简称为SLD)是能够如半导体激光器那样提供ImW或更高的相对较高的光输出、同时如发光二极管那样具有宽的光谱分布的半导体光源。由于其特性，SLD在需要高分辨率的医疗和测量领域引起关注。例如，SLD被用作能够获得活体组织的层析成像图像的光学相干层析成像(OCT)装置的光源。
[0003]NPL I公开了具有在单个SLD器件中包含多个电极对的多电极结构的SLD。在NPL I公开的SLD中，包含出射端的区域发射一阶级位(first-order level)和基底级位(ground level)的光，使得在较低波长侧出现大的峰且在较长波长侧出现小的峰。另一方面，在该SLD中，与包含出射端的区域相邻的区域发射基底级位的光。该光与来自上述的包含出射端的区域的光合成，使得从SLD输出的光具有宽的发射波长范围。
[0004][引文列表]
[0005][非专利文献]
[0006]NPL I !ELECTRONICS LETTERS 1st February 1996, Vol.32, N0.3, pp.255-256
【发明内容】
[0007][技术问题]
[0008]在NPL I中公开的SLD的有源层具有单量子阱层。这意味着，发射较高能级的光所需要的最小电流密度较大。
[0009]鉴于上述的问题，本发明提供发射一阶(较高能量)级位的光所需要的最小电流密度较小的光源。
[0010][问题的解决方案]
[0011]根据本发明的一个方面的光源包括上电极层、下电极层和介于其间的有源层。上电极层和下电极层中的至少一个被分成沿有源层的面内方向相互分开的多个电极。多个分开的电极被配置为独立地将电流注入到有源层中的多个不同的区域中。光源被配置为通过将来自上电极层和下电极层的电流注入到有源层中而发光，沿面内方向引导光，并且输出光。有源层中的多个不同的区域包括不包含光出射端的第一区域和包含光出射端的第二区域，并且，第二区域被配置为发射至少一阶级位的光。有源层具有非对称的多量子阱结构。
[0012]根据本发明的另一方面的光源包括:具有两个发光区域即第一发光区域和第二发光区域的半导体发光器件；和被配置为控制注入到两个发光区域中的电流的控制单元。控制单元控制注入到第一发光区域和第二发光区域中的电流，使得注入到第一发光区域中的电流的密度小于注入到第二发光区域中的电流的密度的44%。从第一发光区域发射且穿过第二发光区域的光从光源被输出。
[0013]根据本发明的另一方面的光学相干层析成像装置包括:根据上述方面中的任一个的光源；被配置为将来自光源的光分成基准光和用于照射物体的照射光并且基于基准光和来自被照射物体的反射光产生干涉光的干涉光学系统；被配置为使干涉光的波长分散的波长分散单元；被配置为接收其波长已被分散的干涉光的光检测单元；和被配置为基于干涉光的强度获得关于物体的信息的信息获得单元。
[0014]根据本发明的另一方面的光源的控制方法是用于控制包含具有两个发光区域即第一发光区域和第二发光区域的半导体发光器件的光源的方法。该方法包括:控制注入到第一发光区域和第二发光区域中的电流，使得注入到第一发光区域中的电流的密度小于注入到第二发光区域中的电流的密度的44% ;和输出从第一发光区域发射并且穿过第二发光区域的光。
[0015]参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。
【附图说明】
[0016]图1是示出根据本发明的第一实施例的光源的配置的透视图。
[0017]图2A是图1所示的光源的平面图。
[0018]图2B是沿图2A的线IIB-1IB切取的截面图。
[0019]图3A是示出根据本发明的第二实施例的光源的结构的平面图。
[0020]图3B是沿图3A的线IIIB-1IIB切取的截面图。
[0021]图4是示出根据本发明的第三实施例的光源的结构的平面图。
[0022]图5A是示出根据第三实施例的光源的另一结构的平面图。
[0023]图5B是沿图5A的线VB-VB切取的截面图。
[0024]图6是示出根据第三实施例的光源的又一结构的平面图。
[0025]图7是示出根据本发明的第四实施例的光源的结构的平面图。
[0026]图8示出根据本发明的第五实施例的OCT装置。
[0027]图9A是在本发明的例子I中获得的发光谱的示图。
[0028]图9B是在例子I中获得的另一发光谱的示图。
[0029]图10是表示在例子I中获得的“第一发光区域中的电流密度/第二发光区域中的电流密度”与发光谱的最大半最大值全宽度之间的关系的示图。
[0030]图1lA是在本发明的例子2中获得的发光谱的示图。
[0031]图1lB是在例子2中获得的另一发光谱的示图。
[0032]图12是表示在例子2中获得的“第一发光区域中的电流密度/第二发光区域中的电流密度”与发光谱的最大半最大值全宽度之间的关系的示图。
[0033]图13表示在例子2中获得的光源配置、驱动条件、发光谱的最大半最大值全宽度以及光输出。
[0034]图14A是在本发明的例子3中获得的发光谱的示图。
[0035]图14B是在例子3中获得的另一发光谱的示图。
[0036]图14C是在例子3中获得的另一发光谱的示图。
[0037]图15是表示在本发明的例子7中获得的“第一发光区域中的电流密度/第二发光区域中的电流密度”与发光谱的最大半最大值全宽度之间的关系的示图。
[0038]图16A是用于解释本发明的例子8的示图。
[0039]图16B是用于解释例子8的另一示图。
[0040]图16C是用于解释例子8的另一示图。
[0041]图17是用于解释例子8的另一示图。
[0042]图18A是用于解释本发明的例子9的示图。
[0043]图18B是用于解释例子9的另一示图。
[0044]图18C是用于解释例子9的另一不图。
[0045]图19是表不例子8和例子9的结果的表格。
[0046]图20A是用于解释本发明的例子10的示图。
[0047]图20B是用于解释例子10的另一示图。
【具体实施方式】
[0048]将描述根据本发明的实施例的光源。
[0049]根据本发明的实施例的光源包括上电极层、下电极层和介于其间的有源层。光源具有上电极层和下电极层中的至少一个被分成沿有源层的面内方向、特别是沿光的波导方向相互分开的多个电极的多电极配置。多个分开的电极被配置为独立地将电流注入到有源层中的多个不同的区域中。光源可通过将来自上电极层和下电极层的电流注入到有源层中而发光，沿面内方向引导光，并且输出光。通过改变注入到有源层中的电流的量，改变发光波长范围。可通过适当地调整注入到有源层中的多个不同的区域中的电流的量，加宽发光波长范围。
[0050]有源层中的多个不同的区域包括不包含光出射端的第一区域和包含光出射端的第二区域，并且，第二区域被配置为发射一阶级位和基底级位的光。一阶级位发光的峰值出现于短波长侧，而基底级位发光的峰值出现于长波长侧。长波长侧的发光峰值小于短波长侧的发光峰值。由于第一区域被配置为发射基底级位的光，因此，可通过使得来自第一区域的光穿过第二区域并且出射，使发光波长范围变大。本发明的发明人发现，当来自第一区域的光穿过第二区域时，出现激励发光。这意味着，能够获得强度比从第一区域发射的长波长侧的光的强度与从第二区域发射的长波长侧的光的强度之和大的光。
[0051]第一区域和第二区域可彼此相邻。
[0052]在根据本发明的实施例的光源中，有源层具有非对称的多量子阱结构。为了加宽发光波长范围，不仅可以发射基底级位的光，而且可以发射一阶级位的光。对于一阶级位的发光，有源层被配置为具有非对称的多量子阱结构。当有源层具有非对称的多量子阱结构时，能够不仅发射不同发光级位的光，而且减小发射一阶级位的光所需要的最小电流密度。
[0053]在单量子阱结构的情况下，需要加深量子阱以加宽发光波长范围。但是，加深量子阱会增加发射一阶级位的光所需要的最小电流密度。
[0054]在根据本发明的实施例的光源中，由于有源层具有非对称多量子阱结构，因此能够减小发射一阶级位的光所需要的最小电流密度。
[0055]发光级位可以为一阶级位或更高。
[0056]根据本发明的实施例的光源可被配置为使得注入到第一区域中的电流的密度小于注入到第二区域中的电流的密度。
[0057]对于根据本发明的实施例的光源中的SLD操作，第二区域中的载流子密度可大于透明载流子密度。
[0058]第二区域可在比入射于第二区域上的光的主导峰的能级高的能级处具有主导峰。
[0059]第二区域以外的区域中的载流子密度可大于透明载流子密度。
[0060]第二区域中的电流密度可大于或等于饱和电流密度的80%。
[0061]现在详细描述根据本发明的实施例的光源。作为光源，描述作为示例性半导体发光器件的SLD。
[0062][第一实施例]
[0063]现在参照图1描述根据第一实施例的光源的配置。
[0064]根据本实施例的光源包括依次设置在基板100上的下包覆层101、有源层102和上包覆层103。上包覆层103具有脊部波导106。上电极108被设置在脊部波导部分上，使得接触层104介于其间。电流从上电极108和接触层104被注入到有源层102中。上电极108被分成通过分割部分109分开的两个部分，即第一电极110和第二电极120。以下，第一电极110和下电极107被称为第一电极对，第二电极120和下电极107被称为第二电极对。在基板100的两个(上和下)表面中，上面不具有下包覆层101的表面(下表面)具有下电极107。根据本实施例的光源是SLD，其通过在第一电极110和第二电极120与下电极107之间施加电压而沿图1中的空心箭头输出光。以下，这种具有多个电极对的SLD可被称为多电极SLD。
[0065]图2A是图1所示的光源的顶视图。即，图2A示出从在基板100上形成的上电极108观看的光源。图2B是沿图2A的线IIB-1IB切取的截面图。在图2B所示的例子中，接触层104被分成通过分割部分109分开并且相互电气分开的两个部分。
[0066]有源层的通过第一电极110注入电流的区域是第一发光区域(未示出)，并且，有源层的通过第二电极120注入电流的区域是第二发光区域(未示出)。本实施例的光源是具有至少两个发光区域(在本实施例中，为第一发光区域和第二发光区域)的超发光二极管(SLD)。即，光源可具有三个或更多个发光区域。在本实施例的光源(SLD)中，如图1、图2A和图2B所示，第一发光区域和第二发光区域可具有相同的有源层，但是，只要可实现本发明的效果，它们也可具有不同的有源层。当本实施例的光源具有三个或更多个发光区域时，这些发光区域可具有相同的有源层或不同的有源层，只要能够实现本发明的效果即可。具有相同的有源层可意味着，如图1、图2A和图2B所示，不同的发光区域共享一个有源层，或者，可意味着它们具有尺寸和成分相同的不同有源层。
[0067]来自根据本实施例的光源的光是通过合成从第一发光区域发射且通过第二发光区域输出的光与从第二发光区域发射的光而产生的光。
[0068]本实施例的光源的特征在于，有源层具有非对称多量子阱结构。本实施例的光源的特征还在于，从第二发光区域发射较高