CN116998074A - 表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射激光器的方法 - Google Patents

表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射激光器的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种表面发射激光器,其使得光和电流的限制效果可以在至少两个台面结构之间不同,并且其使得可以提高生产率。本发明提供一种表面发射激光器,其包括:第一多层膜反射器;第二多层膜反射器;有源层,设置在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间;以及至少一个氧化约束层,设置在有源层与第一多层膜反射器的在有源层侧表面的相对侧的表面之间和/或有源层与第二多层膜反射器的在有源层侧表面的相对侧的表面之间,并且其包括各自具有台面结构的多个发光部,其中,多个发光部的台面结构包括具有不同高度尺寸并且氧化约束层的数量和/或有源层的数量不同的第一台面结构和第二台面结构。

Description

表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射 激光器的方法
技术领域
根据本公开的技术(在下文中,也被称为“本技术”)涉及表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射激光器的方法。
背景技术
常规地,包括具有包括氧化约束层的台面结构的多个发光单元的表面发射激光器是已知的。一些这样的表面发射激光器在至少两个台面结构之间具有不同数量的氧化约束层(例如,参见专利文献1)。在该表面发射激光器中,可以使光和电流的限制效果在至少两个台面结构之间不同。
引用列表
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开第2019-62188号。
发明内容
本发明要解决的问题
然而,常规的表面发射激光器具有提高生产率的空间。
因此,本技术的主要目的是提供能够使光和电流的限制效果在至少两个台面结构之间不同并且能够提高生产率的表面发射激光器。
问题的解决方案
本技术提供一种表面发射激光器,包括:
多个具有台面结构的发光单元,该发光单元各自包括:
第一多层膜反射器,
第二多层膜反射器,
有源层,设置在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间,
至少一个氧化约束层,设置在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间和/或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间,其中,
多个发光单元的台面结构包括具有不同高度尺寸并且具有不同数量的氧化约束层和/或不同数量的有源层的第一台面结构和第二台面结构。这里,在本说明书中,氧化约束层的数量包括0。在本说明书中,有源层的数量也包括0。
第二台面结构可以具有比第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的氧化约束层。
具有第一台面结构的发光单元可以包括作为氧化约束层的材料的至少一个层。
第二台面结构可以具有有源层,并且第一台面结构可以不具有有源层。
第一台面结构和第二台面结构两者都可以具有有源层。
第一台面结构和第二台面结构两者都可以不具有有源层。
第二台面结构可以在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间的一侧上包括多个氧化约束层,并且第一台面结构可以在一侧上包括至少一个氧化约束层。
第二台面结构可以在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间以及第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间包括至少一个氧化约束层,并且第一台面结构可以在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间的一侧上包括至少一个氧化约束层。
第一台面结构和第二台面结构可以具有相同数量的氧化约束层,并且第二台面结构可以具有比第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的有源层。
第一台面结构和第二台面结构中的每一个可以在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间的一侧上包括至少一个氧化约束层。
可以在第一台面结构与第二台面结构之间设置虚拟区域。
第一台面结构与虚拟区域之间的间隔可以和第二台面结构与虚拟区域之间的间隔不同。
第二台面结构可以具有比第一台面结构更大的高度尺寸,并且第二台面结构与虚拟区域之间的间隔可以大于第一台面结构与虚拟区域之间的间隔。
第二台面结构可以具有比第一台面结构更大的高度尺寸,并且第二台面结构与虚拟区域之间的间隔可以等于或小于第一台面结构与虚拟区域之间的间隔。
本技术还提供一种光源装置,在第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的氧化约束层的情况下,该光源装置包括:表面发射激光器;准直透镜,设置在表面发射激光器的第二台面结构的顶侧;以及扩散板,设置在表面发射激光器的第一台面结构的顶侧。
本技术还提供一种光源装置,在第一台面结构和第二台面结构具有相同数量的氧化约束层、第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸、第二台面结构具有有源层并且第一台面结构不具有有源层的情况下,该光源装置包括:表面发射激光器;准直透镜,设置在表面发射激光器的第二台面结构的顶侧;以及扩散板,设置在表面发射激光器的第一台面结构的顶侧。
本技术还提供一种包括表面发射激光器的电子装置。
该电子装置可以是距离测量装置。
本发明还提供一种用于制造表面发射激光器的方法,该方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、多个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体(multilayer body);
蚀刻该层叠体以形成多个台面,该多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的选择的氧化层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层。
本发明还提供一种用于制造表面发射激光器的方法,该方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、至少一个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体;
蚀刻该层叠体以形成多个台面,该多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的有源层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层。
附图说明
图1是根据本技术的第一实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图2是根据本技术的第一实施例的表面发射激光器的平面图。
图3是用于描述根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的流程图。
图4是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第一步骤的截面图。
图5是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第二步骤的截面图。
图6是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第三步骤的截面图。
图7是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第四步骤的截面图。
图8是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第五步骤的截面图。
图9是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第六步骤的截面图。
图10是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第七步骤的截面图。
图11是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第八步骤的截面图。
图12是示出根据本技术的第一实施例的用于制造表面发射激光器的方法的第九步骤的截面图。
图13是示出根据本技术的第一实施例的修改的表面发射激光器的一部分的截面图。
图14是用于描述根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的流程图。
图15是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第二步骤的截面图。
图16是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第三步骤的截面图。
图17是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第四步骤的截面图。
图18是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第五步骤的截面图。
图19是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第六步骤的截面图。
图20是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第七步骤的截面图。
图21是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第八步骤的截面图。
图22是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第九步骤的截面图。
图23是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第十步骤的截面图。
图24是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第十一步骤的截面图。
图25是示出根据本技术的第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器的方法的第十二步骤的截面图。
图26是根据本技术的第二实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图27是根据本技术的第三实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图28是根据本技术的第四实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图29是根据本技术的第五实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图30是根据本技术的第六实施例的表面发射激光器的一部分的截面图。
图31是根据本技术的修改的表面发射激光器的平面图。
图32是示出根据本技术的第一实施例的表面发射激光器对距离测量装置的应用示例的示图。
图33是示出根据本技术的第一实施例的包括表面发射激光器的光源装置的配置的截面图。
图34是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
图35是示出距离测量装置的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本技术的优选实施例。注意,在说明书和附图中,具有大致相同的功能和配置的组件由相同的参考标号表示,并且省略多余描述。以下描述的实施例示出了本技术的代表性实施例,并且根据这些实施例,本技术的范围不应被狭窄地解释。在本说明书中,即使在描述了根据本技术的表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射激光器的方法中的每一个表现出多种效果的情况下,如果根据本技术的表面发射激光器、光源装置、电子装置以及用于制造表面发射激光器的方法中的每一个表现出至少一种效果是足够的。本文中描述的效果仅是示例并且不受限制,并且可以提供其他效果。
此外,将按照以下顺序进行描述。
1.根据本技术的第一实施例的表面发射激光器
2.根据本技术的第一实施例的修改的表面发射激光器
3.根据本技术的第二实施例的表面发射激光器
4.根据本技术的第三实施例的表面发射激光器
5.根据本技术的第四实施例的表面发射激光器
6.根据本技术的第五实施例的表面发射激光器
7.根据本技术的第六实施例的表面发射激光器
8.本技术的修改
9.电子装置的应用示例
10.表面发射激光器应用于距离测量装置的示例
11.距离测量装置安装在移动体上的示例
<1.根据本技术的第一实施例的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第一实施例的表面发射激光器10。
(整体结构)
图1是根据本技术的第一实施例的表面发射激光器10的一部分的截面图(沿着图2中的线A-A截取的截面图)。图2是根据本技术的第一实施例的表面发射激光器10的平面图。
在下文中,将适当地使用图2等所示的XYZ三维正交坐标系进行描述。此外,在以下描述中,在图1等的截面图中,与图2等的+Z方向对应的方向被定义为向上方向,并且与-Z方向对应的方向被定义为向下方向。
如图1所示,表面发射激光器10具有层叠结构,其中,第一多层膜反射器102、第一包覆层103、有源层104、第二包覆层105、其中包括至少一个氧化约束层的第二多层膜反射器106、以及接触层109以该顺序层层叠在基板101上。该层叠结构中的层叠方向与图2等中的Z轴方向一致。
作为示例,表面发射激光器10是从与基板101的后表面(下表面)侧相对的前表面(上表面)侧发光的表面发射垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
表面发射激光器10包括具有台面结构的多个发光单元。
作为示例,该多个发光单元包括具有第一台面结构MS1的多个第一发光单元100-1和具有第二台面结构MS2的多个第二发光单元100-2。
作为示例,表面发射激光器10进一步具有在第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间的虚拟区域DA(非发光区域)。
在表面发射激光器10中,每个第一发光单元100-1、每个第二发光单元100-2和每个虚拟区域DA位于面内方向的不同位置处。这里,每个虚拟区域DA存在于对应的第一发光单元100-1和第二发光单元100-2周围,并且被集成为整体(参见图2)。
作为示例,每个第二发光单元100-2包括第一多层膜反射器102、第二多层膜反射器106、设置在第一多层膜反射器102与第二多层膜反射器106之间的有源层104、以及设置在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间的第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2。这里,第二氧化约束层108-2位于第一氧化约束层108-1上方。
作为示例,每个第二发光单元100-2的第二台面结构MS2包括第二多层膜反射器106的大于一半的上部分(除了底部分的部分)、第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2以及接触层109。
每个第一发光单元100-1包括第一多层膜反射器102、第二多层膜反射器106、设置在第一多层膜反射器102与第二多层膜反射器106之间的有源层104、以及设置在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对一侧的表面与有源层104之间的选择的氧化层108S1和第二氧化约束层108-2。选择的氧化层108S1是作为第一氧化约束层108-1的材料的层。选择的氧化层108S1在层叠方向(Z轴方向)上与第一氧化约束层108-1大致相同的位置处。
作为示例,每个第一发光单元100-1的第一台面结构MS1包括第二多层膜反射器106的上半部分(除了下半部分的部分)、第二氧化约束层108-2和接触层109。
从以上描述可以看出,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2具有不同数量的氧化约束层。第二台面结构MS2在有源层104与第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面之间具有两个氧化约束层,并且第一台面结构MS1在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间具有一个氧化约束层。
第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的高度尺寸彼此不同。更具体地,第二台面结构MS2的高度尺寸H2大于第一台面结构MS1的高度尺寸H1。这里,台面结构的高度尺寸是指从台面结构的下表面到上表面的距离。
更具体地,作为示例,第二台面结构MS2的底面位于第一台面结构MS1的底面下方。第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的上表面例如是接触层109的上表面。因此,H2>H1。
作为示例,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的底面均位于第二多层膜反射器106中。即,作为示例,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2都不具有有源层104。
作为示例,第一台面结构MS1的底面位于第二多层膜反射器106中的选择的氧化层108S1与第二氧化约束层108-2之间。
作为示例,第二台面结构MS2的底面位于第二多层膜反射器106中的第二包覆层105与第一氧化约束层108-1之间。
每个虚拟区域DA包括第二多层膜反射器106的大于一半的上部分(除了底部分的部分),以及设置在第二多层膜反射器106的与有源层104一侧的表面相对一侧的表面与有源层104之间的选择的氧化层108S1和第二氧化约束层108-2。
第一台面结构MS1侧的第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间的虚拟区域DA的高度尺寸为H1,并且第二台面结构MS2侧的虚拟区域DA的高度尺寸为H2。即,虚拟区域DA具有调整第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间的高度尺寸差(H2-H1)的功能。
第一台面结构MS1和第二台面结构MS2中的每一个和第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间的虚拟区域DA之间的间隔彼此不同。更具体地,彼此相邻的第二台面结构MS2与虚拟区域DA之间的间隔S2大于彼此相邻的第一台面结构MS1与虚拟区域DA之间的间隔S1。
(基板)
作为示例,基板101是第一导电类型(例如,n侧)的GaAs基板(例如,n-GaAs基板)。
(第一多层膜反射器)
作为示例,第一多层膜反射器102是第一导电类型(例如,n型)的半导体多层膜反射器,并且具有这样的结构,其中,具有相互不同的折射率的多种类型(例如,两种类型)的半导体层(折射率层)以振荡波长λ的1/4(λ/4)的光学厚度交替地层叠。作为示例,第一多层膜反射器102的每个折射率层由第一导电类型(例如,n型)的AlGaAs基化合物半导体(例如,n-AlGaAs)形成。
例如,在基板101的背面(下表面)设置阴极电极112(n侧电极)。阴极电极112可以具有单层结构或层叠结构。
阴极电极112例如包含从包括Au、Ag、Pd、Pt、Ni、Ti、V、W、Cr、Al、Cu、Zn、Sn和In的组中选择的至少一种类型的金属(包括合金)。
(第一包覆层)
第一包覆层103由第一导电类型(例如,n型)的AlGaAs基化合物半导体(n-AlGaAs)形成。“包覆层”也被称为“间隔层”。
(有源层)
有源层104具有量子阱结构,该量子阱结构包括势垒层和量子阱层,该势垒层例如包括AlGaAs基化合物半导体。该量子阱结构可以是单量子阱结构(QW结构)或多量子阱结构(MQW结构)。
有源层104与第一包覆层103和第二包覆层105一起构成谐振器。
(第二包覆层)
第二包覆层105由第二导电类型(例如,p型)的AlGaAs基化合物半导体(p-AlGaAs)形成。“包覆层”也被称为“间隔层”。
(第二多层膜反射器)
作为示例,第二多层膜反射器106是第二导电类型(例如,p型)的半导体多层膜反射器,并且具有这样的结构,其中,具有相互不同的折射率的多种类型(例如,两种类型)的半导体层(折射率层)以振荡波长的1/4波长的光学厚度交替地层叠。第二多层膜反射器106的每个折射率层由第二导电类型(例如,p型)的AlGaAs基化合物半导体形成。第二多层膜反射器106的反射率略低于第一多层膜反射器102的反射率。
(氧化约束层)
第二氧化约束层108-2设置在第一台面结构MS1的第二多层膜反射器106内部。
第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2设置在第二台面结构MS2的第二多层膜反射器106内部。第二氧化约束层108-2设置在第一氧化约束层108-1上方。
作为示例,第一氧化约束层108-1包括由AlAs形成的未氧化区域108-1a和围绕未氧化区域的由AlAs的氧化物(例如,Al2O3)形成的氧化区域108-1b。未氧化区域108-1a是电流/光通路区域,并且氧化区域108-1b是电流/光约束区域。
作为示例,第二氧化约束层108-2包括由AlAs形成的未氧化区域108-2a和围绕未氧化区域的由AlAs的氧化物(例如,Al2O3)形成的氧化区域108-2b。未氧化区域108-2a是电流/光通路区域,并且氧化区域108-2b是电流/光约束区域。
(接触层)
接触层109例如由第二导电型(例如,p型)的GaAs基化合物半导体(例如,p-GaAs)形成。
这里,除了第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部的中央部分之外,表面发射激光器10覆盖有绝缘膜110。绝缘膜110例如由SiO2、SiN、SiON等形成。
在覆盖每个第一台面结构MS1的顶部的绝缘膜110中形成用于电极引出的接触孔CH1。在接触孔CH1中,具有环绕形状(例如,环形)的阳极电极111被设置为与第一台面结构MS1的第二接触层109接触。接触孔CH1中的阳极电极111内部的区域是第一发光单元100-1的发射端口。
在覆盖每个第二台面结构MS2的顶部的绝缘膜110中形成用于电极引出的接触孔CH2。在接触孔CH2中,具有环绕形状(例如,环形)的阳极电极111被设置为与第二台面结构MS2的第二接触层109接触。接触孔CH2中的阳极电极111内部的区域是第二发光单元100-2的发射端口。
阳极电极111可以具有单层结构或层叠结构。
例如,阳极电极111包含从包括Au、Ag、Pd、Pt、Ni、Ti、V、W、Cr、Al、Cu、Zn、Sn和In的组中选择的至少一种类型的金属(包括合金)。
在表面发射激光器10中,作为示例,如图2所示,包括沿Y轴方向布置的多个第一发光单元100-1的第一发光单元行100L1和包括沿Y轴方向布置的多个第二发光单元100-2的第二发光单元行100L2在沿Y轴方向偏移的状态下沿X轴方向交替地布置。即,在表面发射激光器10中,多个发光单元作为整体以交错的方式布置。这里,每个发光单元的发射方向是+Z方向。
每个第一发光单元行100L1的多个第一发光单元100-1的阳极电极111经由共用的第一电极布线EW1(阳极布线)彼此连接。每个第一电极布线EW1连接到第一电极焊盘EP1。第一电极焊盘EP1连接到激光驱动器的第一端子(+端子)。第一电极布线EW1例如由Au形成。
每个第二发光单元行100L2的多个第二发光单元100-2的阳极电极111经由第二电极布线EW2(阳极布线)彼此连接。每个第二电极布线EW2连接到第二电极焊盘EP2。第二电极焊盘EP2连接到激光驱动器的第二端子(+端子)。第二电极布线EW2例如由Au形成。
每个发光单元的阴极电极112是公共电极,并且连接到激光驱动器的第三端子(-端子)。
激光驱动器可以在第一端子与第三端子之间以及第二端子与第三端子之间独立地施加电压。即,可以通过激光驱动器选择性地驱动包括多个第一发光单元行100L1的第一发光单元行组或包括多个第二发光单元行100L2的第二发光单元行组。
这里,在具有两个氧化约束层的第二台面结构MS2中,由于未氧化区域与氧化区域之间的等效折射率差Δn相对较大,因此抑制了更高模式(多模式)的生成,并且容易获得单模式。因此,具有第二台面结构MS2的第二发光单元100-2适于生成光斑。
另一方面,在具有一个氧化约束层的第一台面结构MS1中,由于未氧化区域与氧化区域之间的等效折射率差Δn相对较小,因此容易获得更高模式(多模式)。因此,具有第一台面结构MS1的第一发光单元100-1适于生成漫射光。
(表面发射激光器的操作)
在下文中,将参考图1和图2描述表面发射激光器10的操作。
在表面发射激光器10中,从激光驱动器的第一端子经由第一电极焊盘EP1注入到每个第一发光单元100-1的阳极电极111的电流通过接触层109和第二多层膜反射器106的上部分,由第二氧化约束层108-2限制,并且经由第二多层膜反射器106的下部分和第二包覆层105注入到有源层104中。此时,有源层104发光,并且该光被第二氧化约束层108-2限制在第一多层膜反射器102与第二多层膜反射器106之间并且在被有源层104放大的同时往复运动,并且当满足振荡条件时,发生多模式占主导的激光振荡,并且从第一发光单元100-1的发射端口发射激光。通过有源层104的电流经由第一包覆层103、第一多层膜反射镜102和基板101到达阴极电极112,并且从该阴极电极112流出到激光驱动器的第三端子。
在表面发射激光器10中,从激光驱动器的第二端子经由第二电极焊盘EP2注入到第二发光单元100-2的阳极电极111的电流通过接触层109和第二多层膜反射器106的上部分,由第二氧化约束层108-2限制,通过第二多层膜反射器106的中间部分,由第一氧化约束层108-1限制,并且然后经由第二多层膜反射器106的下部分和第二包覆层105注入到有源层104中。此时,有源层104发光,该光被第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2限制在第一多层膜反射器102与第二多层膜反射器106之间并且在被有源层104放大的同时往复运动,并且当满足振荡条件时,发生单模式占主导的激光振荡,并且从第二发光单元100-2的发射端口发射激光。通过有源层104的电流经由第一包覆层103、第一多层膜反射镜102和基板101到达阴极电极112,并且从该阴极电极112流出到激光驱动器的第三端子。
(用于制造表面发射激光器的方法)
在下文中,将参考图3的流程图和图4至图12的截面图(过程图)描述用于制造表面发射激光器10的方法。
这里,作为示例,通过使用半导体制造设备的半导体制造方法,在作为基板101的基材的一个晶圆上同时生成多个表面发射激光器10,并且然后通过切割使多个集成的表面发射激光器10的一系列彼此分离,以获得多个芯片形状的表面发射激光器10。
在第一步骤S1中,生成层叠体L。具体地,使用化学气相沉积(CVD)方法,例如,金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,如图4所示,在基板101上按顺序层叠第一多层膜反射器102、第一包覆层103、有源层104、第二包覆层105、其中包括选择的氧化层108S1和108S2的第二多层膜反射器106以及接触层109,以生成层叠体L。
在下一步骤S2中,形成抗蚀图案RP。具体地,如图5所示,在层叠体上形成用于形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2以及虚拟区域DA的抗蚀图案RP。在抗蚀图案RP中,用于形成第一台面结构MS1的部分与用于形成与第一台面结构MS1相邻的虚拟区域DA的部分之间的间隔是S1,并且用于形成第二台面结构MS2的部分与用于形成与第二台面结构MS2相邻的虚拟区域DA的部分之间的间隔是S2(>S1)。
在下一步骤S3中,形成第一台面M1和第二台面M2。具体地,如图6所示,使用抗蚀图案RP作为掩模对层叠体进行干蚀刻或湿蚀刻,以形成作为第一台面结构MS1的第一台面M1和作为第二台面结构MS2的第二台面M2。这里,使用微负载效应执行蚀刻,使得第一台面M1的底面(用于形成第一台面M1的蚀刻底面)位于第二多层膜反射器106中的选择的氧化层108S1与选择的氧化层108S2之间,并且第二台面M2的底面(用于形成第二台面M2的蚀刻底面)位于第二多层膜反射器106中的第二包覆层105和选择的氧化层108S2之间。因此,形成具有高度尺寸H1的第一台面M1、具有高度尺寸H2(>H1)的第二台面2、以及虚拟区域DA。
在下一步骤S4中,去除抗蚀图案RP(参见图7)。
在下一步骤S5中,形成氧化约束层。具体地,如图8所示,氧化第一台面M1的选择的氧化层108S2(参见图7)以及第二台面M2的选择的氧化层108S1和108S2(参见图7)的周边部分,以形成第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2。更具体地,第一台面M1和第二台面M2暴露于水蒸气气氛,并且从侧表面氧化(选择性地氧化)选择的氧化层108S1和108S2以形成第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2,其中,未氧化区域的周边被氧化区域包围。此时,选择的氧化层108S1的位于第一台面结构MS1侧的周边部分也被氧化。因此,第一台面M1变为第一台面结构MS1,并且第二台面M2变为第二台面结构MS。
在下一步骤S6中,形成绝缘膜110。具体地,如图9所示,在形成有第一台面结构MS1和第二台面结构MS2以及虚拟区域DA的层叠体上形成绝缘膜110。
在下一步骤S7中,形成接触孔CH1和CH2(参见图10)。具体地,在形成有第一台面结构MS1和第二台面结构MS2以及虚拟区域DA并且形成有绝缘膜110的层叠体的绝缘膜110上,生成覆盖除第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部的中央部分之外的区域的抗蚀图案。接下来,使用该抗蚀图案作为掩模执行干蚀刻或湿蚀刻,并且去除第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部的中央部分上的绝缘膜110以形成接触孔CH1和CH2。因此,暴露第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部。
在下一步骤S8中,形成阳极电极111(参见图11)。具体地,例如,将抗蚀剂涂覆至由要形成在第一台面结构MS1的顶部的阳极电极111的环绕区域包围的中央区域,通过EB气相沉积方法经由接触孔CH1在第一台面结构MS1的顶部形成电极材料并且经由接触孔CH2在第二台面结构MS2的顶部形成电极材料,并且通过剥离抗蚀剂和抗蚀剂上的电极材料,在第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部形成具有环绕形状(例如,环形)的阳极电极111。
在最后的步骤S9中,形成阴极电极112(参见图12)。具体地,在基板101的背面被研磨并薄膜化之后,在背面形成电极材料以形成阴极电极112。
此后,执行诸如退火的后处理,并且在一个晶圆上形成多个表面发射激光器10。
接下来,形成电极焊盘EP1和EP2。
接下来,例如,通过电镀方法形成每个第一电极布线EW1以便与对应的多个第一发光单元100-1的阳极电极111接触并且与第一电极焊盘EP1接触。此外,例如,通过电镀方法形成每个第二电极布线EW2以便与对应的多个第二发光单元100-2的阳极电极111接触并且与第二电极焊盘EP2接触。此时,优选通过在绝缘膜110的要形成第一电极配线EW1和第二电极配线EW2的部分处使用例如气相沉积、溅射等形成作为镀覆种类的基底层(例如,镀镍、镀铬等)。第一电极布线EW1和第二电极布线EW2形成为具有可以充分防止电压降的厚度(例如,约2μm)。此后,通过切割使多个表面发射激光器10(这里,包括第一电极焊盘EP1和第二电极焊盘EP2)彼此分离,并且获得多个芯片形状的表面发射激光器10。
(表面发射激光器及其制造方法的效果)
在下文中,将描述根据本技术的第一实施例的表面发射激光器10及其制造方法的效果。
根据第一实施例的表面发射激光器10包括第一多层膜反射器102、第二多层膜反射器106、设置在第一多层膜反射器102与第二多层膜反射器106之间的有源层104、以及设置在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间的至少一个氧化约束层,并且包括具有台面结构的多个发光单元。多个发光单元的台面结构包括具有不同高度尺寸和不同数量的氧化约束层的第一台面结构MS1和第二台面结构MS2。
在这种情况下,可以通过一次晶体生长(例如,外延生长)来形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2。
因此,利用第一实施例的表面发射激光器10,可以提供能够使光和电流的限制效果在至少两个台面结构之间不同并且能够提高生产率的表面发射激光器。
另一方面,例如,专利文献1中描述的表面发射激光器具有至少两个台面结构,该至少两个台面结构具有不同数量的氧化约束层和相同的高度尺寸。在该表面发射激光器中,通过一个晶体生长不能形成至少两个台面结构。即,在该表面发射激光器中,需要每次形成每个台面结构时执行晶体生长,并且存在提高生产率的空间。
第二台面结构MS2具有比第一台面结构MS1更大的高度尺寸和更大数量的氧化约束层。因此,可以使第二台面结构MS2的光和电流的限制效果大于第一台面结构MS1的光和电流的限制效果。
具有第一台面结构MS1的第一发光单元100-1可以包括作为第一氧化约束层108-1的材料的至少一个层。
第一台面结构MS1和第二台面结构MS2都没有有源层104。因此,可以使形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2时的蚀刻深度相对较浅,并且可以缩短蚀刻所需的时间。
第二台面结构MS2在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对一侧的表面与有源层104之间具有多个氧化约束层,并且第一台面结构MS1在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对一侧的表面与有源层104之间具有一个氧化约束层。因此,可以通过具有相对较少层数的层配置获得以上效果。
表面发射激光器10在第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间具有虚拟区域DA。因此,虚拟区域DA可以调整第一台面结构MS1与第二台面结构MS2之间的高度尺寸差。即,通过虚拟区域DA,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2可以在它们相应的高度尺寸保持在相同层叠结构中的状态下连接。
第一台面结构MS1与虚拟区域DA之间的间隔S1和第二台面结构MS2与虚拟区域DA之间的间隔S2不同。更具体地,第二台面结构MS2具有比第一台面结构MS1更大的高度尺寸,并且第二台面结构MS与虚拟区域DA之间的间隔S2大于第一台面结构MS1与虚拟区域DA之间的间隔S1。因此,例如,可以通过使用微负载效应的一次蚀刻同时生成作为第一台面结构MS1的第一台面M1和作为第二台面结构MS2的第二台面M2。
根据第一实施例的用于制造表面发射激光器10的方法包括:将第一多层膜反射器102、有源层104、多个(例如,两个)选择的氧化层108S1和108S2以及第二多层膜反射器106层叠在基板101上以生成层叠体L的步骤,蚀刻该层叠体L以形成包括具有不同高度尺寸和不同数量的选择的氧化层的第一台面和第二台面的多个台面的步骤,以及从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层的步骤。
在这种情况下,可以通过一次晶体生长(例如,外延生长)来形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2。
因此,可以有效地制造能够使光和电流的限制效果在至少两个台面结构之间不同的表面发射激光器。
<2.根据本技术的第一实施例的修改的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第一实施例的修改的表面发射激光器10-1。图13是修改的表面发射激光器10-1的截面图的一部分(与沿着图2中的线A-A截取的截面图对应)。
如图13所示,除了彼此相邻的第一台面结构MS1与虚拟区域DA之间的间隔S1和彼此相邻的第二台面结构MS2与虚拟区域DA之间的间隔S2具有相同的尺寸S之外,修改的表面发射激光器10-1具有与第一实施例的表面发射激光器10的配置相似的配置。表面发射激光器10-1具有与第一实施例的表面发射激光器10的效果相似的效果。
(用于制造表面发射激光器的方法)
在下文中,将参考图14的流程图和图15至图25的截面图(过程图)描述用于制造表面发射激光器10-1的方法。
这里,作为示例,通过使用半导体制造设备的半导体制造方法,在作为基板101的基材的一个晶圆上同时生成多个表面发射激光器10-1,并且然后通过切割使多个集成表面发射激光器10-1的一系列彼此分离,以获得多个芯片形状的表面发射激光器10。
在第一步骤S11中,生成层叠体L。具体地,使用化学气相沉积(CVD)方法,例如,金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法,在基板101上按顺序层叠第一多层膜反射器102、第一包覆层103、有源层104、第二包覆层105、其中包括选择的氧化层108S1和108S2的第二多层膜反射器106、以及接触层109,以生成层叠体L(参见图4)。
在下一步骤S12中,形成第一抗蚀图案RP1。具体地,如图15所示,在层叠体L上形成用于形成第一台面结构MS1和与第一台面结构MS1相邻的虚拟区域DA的抗蚀图案RP1。在抗蚀图案RP1中,用于形成第一台面结构MS1的部分与用于形成与第一台面结构MS1相邻的虚拟区域DA的部分之间的间隔S1是S。
在下一步骤S13中,形成第一台面M1。具体地,如图16所示,使用抗蚀图案RP1作为掩模对层叠体进行干蚀刻或湿蚀刻,以形成作为第一台面结构MS1的第一台面M1和虚拟区域DA。这里,执行蚀刻,使得第一台面M1的底面(用于形成第一台面M1的蚀刻底面)位于第二多层膜反射器106中的选择的氧化层108S1与选择的氧化层108S2之间(使得第一台面M1的高度尺寸变为H1)。因此,形成具有高度尺寸H1的第一台面M1和虚拟区域DA。
在下一步骤S14中,去除第一抗蚀图案RP1(参见图17)。
在下一步骤S15中,形成第二抗蚀图案RP2。具体地,如图18所示,在形成有第一台面M1的层叠体上形成用于形成第二台面结构MS2和与第二台面结构MS2相邻的虚拟区域DA的抗蚀图案RP2。在抗蚀图案RP2中,用于形成第二台面结构MS2的部分与用于形成与第二台面结构MS2相邻的虚拟区域DA的部分之间的间隔S2是S。
在下一步骤S16中,形成第二台面M2。具体地,如图19所示,使用抗蚀图案RP2作为掩模对形成有第一台面M1的层叠体进行干蚀刻或湿蚀刻,以形成作为第二台面结构MS2的第二台面M2和虚拟区域DA。这里,执行蚀刻,使得第二台面M2的底面(用于形成第二台面M2的蚀刻底面)位于第二多层膜反射器106中的第二包覆层105与选择的氧化层108S1之间(使得第二台面M2的高度尺寸变为H2)。因此,形成具有高度尺寸H2的第二台面M2和虚拟区域DA。
在下一步骤S17中,去除第二抗蚀图案RP2(参见图20)。
在下一步骤S18中,形成氧化约束层。具体地,如图21所示,氧化第一台面M1的选择的氧化层108S2(参见图20)以及第二台面M2的选择的氧化层108S1和108S2(参见图20)的周边部分,以形成第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2。更具体地,第一台面M1和第二台面M2暴露于水蒸气气氛,并且从侧表面氧化(选择性地氧化)选择的氧化层108S1和108S2以形成第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2,其中,未氧化区域的周边被氧化区域包围。此时,选择的氧化层108S1的位于第一台面结构MS1侧的周边部分也被氧化。因此,第一台面M1变为第一台面结构MS1,并且第二台面M2变为第二台面结构MS2。
在下一步骤S19中,形成绝缘膜110。具体地,如图22所示,在形成有第一台面结构MS1和第二台面结构MS2以及虚拟区域DA的层叠体上形成绝缘膜110。
在下一步骤S20中,形成接触孔CH1和CH2(参见图23)。具体地,在形成有第一台面结构MS1和第二台面结构MS2以及虚拟区域DA并且形成有绝缘膜110的层叠体的绝缘膜110上,生成覆盖除第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部的中央部分之外的区域的抗蚀图案。接下来,使用该抗蚀图案作为掩模执行干蚀刻或湿蚀刻,并且去除第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部的中央部分上的绝缘膜110以形成接触孔CH1和CH2。因此,暴露第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部。
在下一步骤S21中,形成阳极电极111(参见图24)。具体地,例如,将抗蚀剂涂覆至由要形成在第一台面结构MS1的顶部的阳极电极111的环绕区域包围的中央区域,通过EB气相沉积法经由接触孔CH1在第一台面结构MS1的顶部形成电极材料并且经由接触孔CH2在第二台面结构MS2的顶部形成电极材料,并且通过剥离抗蚀剂和抗蚀剂上的电极材料,在第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的顶部形成具有环绕形状(例如,环形)的阳极电极111。
在最后步骤S22中,形成阴极电极112(参见图25)。具体地,在基板101的背面被研磨并薄膜化之后,在背面形成电极材料以形成阴极电极112。
此后,执行诸如退火的后处理,并且在一个晶圆上形成多个表面发射激光器10-1。
接下来,形成电极焊盘EP1和EP2。
接下来,例如,通过电镀方法形成每个第一电极布线EW1以便与对应的多个第一发光单元100-1的阳极电极111接触并且与第一电极焊盘EP1接触。此外,例如,通过电镀方法形成每个第二电极布线EW2以便与对应的多个第二发光单元100-2的阳极电极111接触并且与第一电极焊盘EP2接触。此时,优选通过在绝缘膜110的要形成第一电极配线EW1和第二电极配线EW2的部分处使用例如气相沉积、溅射等形成作为镀覆种类的基底层(例如,镀镍、镀铬等)。第一电极布线EW1和第二电极布线EW2形成为具有可以充分防止电压降的厚度(例如,约2μm)。此后,通过切割使多个表面发射激光器10-1(此处,包括第一电极焊盘EP1和第二电极焊盘EP2)彼此分离,并且获得多个芯片形状的表面发射激光器10-1。
在上述修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法中,由于分别形成第一台面M1和第二台面M2,因此可以形成具有高度尺寸H1的第一台面结构MS1和具有高度尺寸H2(>H1)的第二台面结构MS2,而不管第一台面结构MS1和与第一台面结构MS1相邻的虚拟区域DA之间的间隔S1与第二台面结构MS2和与第二台面结构MS2相邻的虚拟区域DA之间的间隔S2之间的大小关系。即,尽管这里S1=S2=S,但是可以通过类似的制造方法以S1>S2形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2,或者可以以S1<S2形成第一台面结构MS1和第二台面结构MS2。
在用于制造表面发射激光器10-1的方法中,在形成第一台面M1之后形成第二台面M2,但是也可以在形成第二台面M2之后形成第一台面M1。
<3.根据本技术的第二实施例的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第二实施例的表面发射激光器20。图26是第二实施例的表面发射激光器20的截面图的一部分(与沿着图2中的线A-A截取的截面图对应)。
如图26所示,除了第一台面结构MS1和第二台面结构MS2两者都具有有源层104并且在第二台面结构MS2中的第一多层膜反射器102中设置第一氧化约束层108-1之外,第二实施例的表面发射激光器20具有与第一实施例的表面发射激光器10大致相似的配置。
作为示例,表面发射激光器20的第一发光单元200-1在第二多层膜反射器106中具有第二氧化约束层108-2以及在第一多层膜反射器102中具有选择的氧化层108S1。
作为示例,除了有源层104之外,第一发光单元200-1的第一台面结构MS1还包括第一多层膜反射器102的上部分、第一包覆层103、第二包覆层105、第二多层膜反射器106、第二氧化约束层108-2以及接触层109。
作为示例,第一发光单元200-1的第一台面结构MS1的底面位于第一多层膜反射器102中的选择的氧化层108S1与第一包覆层103之间。
作为示例,表面发射激光器20的第二发光单元200-2在第二多层膜反射器106中具有第二氧化约束层108-2,并且在第一多层膜反射器102中具有第一氧化约束层108-1。
作为示例,除了有源层104之外,第二发光单元200-2的第二台面结构MS2还包括第一多层膜反射器102的上部分、第一氧化约束层108-1、第一包覆层103、第二包覆层105、第二多层膜反射器106、第二氧化约束层108-2以及接触层109。
作为示例,第二发光单元200-2的第二台面结构MS2的底面位于第一多层膜反射器102中的第一氧化约束层108-1与基板101之间。
可以通过根据第一实施例的表面发射激光器10的制造方法的制造方法来制造表面发射激光器20。
注意,在表面发射激光器20中,满足S2>S1和H2>H1,但是作为修改,可以满足S2=S1和H2>H1,或者可以满足S2<S1和H2>H1。然而,在这种情况下,需要通过根据第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法的制造方法来制造。
同样在上述表面发射激光器20中,第二台面结构MS2具有比第一台面结构MS1更大的高度尺寸(H2>H1),并且氧化约束层的数量更大。因此,表面发射激光器20具有与第一实施例的表面发射激光器10的效果相似的效果。
此外,在表面发射激光器20中,第二台面结构MS2在第一多层膜反射器102的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间以及在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间具有一个氧化约束层,并且第一台面结构MS1在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间具有一个氧化约束层。
即,在表面发射激光器20的第二发光单元200-2中,由于第二台面结构MS2包括有源层104,因此可以抑制载流子在有源层104中沿横向方向扩展,并且此外,进一步抑制更高模式的发生,并且更容易获得单模式。
<4.根据本技术的第三实施例的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第三实施例的表面发射激光器30。图27是第三实施例的表面发射激光器30的截面图的一部分(与沿着图2中的线A-A截取的截面图对应)。
如图27所示,除了第一台面结构和第二台面结构的氧化约束层的数量是相同的并且在第二台面结构MS2中有源层104的数量(包括0)比在第一台面结构MS1中大(更具体地,第一台面结构MS1不具有有源层104,而第二台面结构MS2具有有源层104)之外,第三实施例的表面发射激光器30具有与第一实施例的表面发射激光器10的配置大致相似的配置。
同样在表面发射激光器30中,第二台面结构MS2具有比第一台面结构MS1更大的高度尺寸(H2>H1)。
在表面发射激光器30中,作为示例,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2两者具有一个氧化约束层108。氧化约束层108具有与第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-1大致相同的配置。
表面发射激光器30的第一发光单元300-1的第一台面结构MS1的底面位于第二多层膜反射器106中的第二包覆层105与氧化约束层108之间。
表面发射激光器30的第二发光单元300-2的第二台面结构MS2的底面位于第一多层膜反射器102中的基板101与第一包覆层103之间。
第一台面结构MS1和第二台面结构MS2中的每一个在第二多层膜反射器106的与有源层104侧的表面相对的一侧的表面与有源层104之间具有一个氧化约束层。
根据表面发射激光器30,获得与第一实施例的表面发射激光器10的效果相似的效果,并且由于第一台面结构MS1和第二台面结构MS2具有单个氧化约束层,因此可以减少层叠层的数量。
在表面发射激光器30的第二发光单元300-2中,由于第二台面结构MS2包括有源层104,因此可以抑制载流子在有源层104中沿横向方向扩展,并且最终进一步抑制更高模式的发生,并且更容易获得单模式。
此外,在表面发射激光器30的第一发光单元300-1中,由于第一台面结构MS1不包括有源层104,因此不抑制载流子在有源层104中沿横向方向扩展,可能发生更高模式,并且可能获得多模式。
可以通过根据第一实施例的表面发射激光器10的制造方法的制造方法来制造表面发射激光器30。
用于制造表面发射激光器30的方法包括:将第一多层膜反射器102、有源层104、至少一个选择的氧化层(例如,一个选择的氧化层)以及第二多层膜反射器106层叠在基板101上以生成层叠体的步骤,蚀刻该层叠体以形成包括具有不同高度尺寸和不同数量的有源层(包括0)的第一台面和第二台面的多个台面的步骤,以及从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层的步骤。
注意,在表面发射激光器30中,满足S2>S1和H2>H1,但是作为修改,可以满足S2=S1和H2>H1,或者可以满足S2<S1和H2>H1。然而,在这种情况下,需要通过根据第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法的制造方法来制造。
<5.根据本技术的第四实施例的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第四实施例的表面发射激光器40。图28是第四实施例的表面发射激光器40的截面图的一部分(与沿着图2中的线A-A截取的截面图对应)。
如图28所示,除了第一台面结构MS1的氧化约束层的数量是1个并且第二台面结构MS2的氧化约束层的数量是3个之外,第四实施例的表面发射激光器40具有与第一实施例的表面发射激光器10的配置大致相似的配置。
表面发射激光器40的第二发光单元400-2的第二台面结构MS2在第二多层膜反射器106中具有第一氧化约束层108-1至第三氧化约束层108-3。第三氧化约束层108-3设置在第一氧化约束层108-1与第二氧化约束层108-2之间。第三氧化约束层108-3具有未氧化区域108-3a和围绕未氧化区域108-3a的氧化区域108-3b。第三氧化约束层108-3具有与第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2大致相同的配置。
第二发光单元400-2的第二台面结构MS2的底面位于第二多层膜反射器106中的第二包覆层105与第一氧化约束层108-1之间。
表面发射激光器40的第一发光单元400-1在第二多层膜反射器106中包括作为第一氧化约束层108-1的材料的选择的氧化层108S1和作为第三氧化约束层108-3的材料的选择的氧化层108S3。
第一发光单元400-1的第一台面结构MS1的底面位于第二多层膜反射器106中的选择的氧化层108S3与第二氧化约束层108-2之间。
可以通过根据第一实施例的表面发射激光器10的制造方法的制造方法来制造表面发射激光器40。
注意,在表面发射激光器40中,满足S2>S1和H2>H1,但是作为修改,可以满足S2=S1和H2>H1,或者可以满足S2<S1和H2>H1。然而,在这种情况下,需要通过根据第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法的制造方法来制造。
在表面发射激光器40中,第二发光单元400-2的第二台面结构MS2具有比第一台面结构MS1更大的高度尺寸,并且氧化约束层的数量是3个,第一台面结构MS1具有一个氧化约束层。因此,可以使第二台面结构MS2的光和电流的限制效果甚至大于第一台面结构MS1的光和电流的限制效果。
即,因为更容易获得单模式,所以第二发光单元400-2的第二台面结构MS2更适于生成光斑。
<6.根据本技术的第五实施例的表面发射激光器>
在下文中,将参考附图描述根据本技术的第五实施例的表面发射激光器50。图29是第五实施例的表面发射激光器50的截面图的一部分(与沿着图2中的线A-A截取的截面图对应)。
如图29所示,除了第二台面结构MS2具有第一有源层104-1和第二有源层104-2以及位于第一氧化约束层108-1与第二氧化约束层108-2之间的隧道结层107之外,第五实施例的表面发射激光器50具有与第二实施例的表面发射激光器20大致相似的配置。
表面发射激光器50的第一发光单元500-1包括第一多层膜反射器102、设置在第一多层膜反射器102中的选择的氧化层108S1、第一有源层104-1、夹着第一有源层104-1的第一包覆层103和第二包覆层105、隧道结层107、第二有源层104-2、夹着第二有源层104-2的第一包覆层103和第二包覆层105、第二多层膜反射器106、设置在第二多层膜反射器106中的第二氧化约束层108-2、以及接触层109。第二有源层104-2位于第一有源层104-1的上方。
隧道结层107设置在第一有源层104-1与第二有源层104-2之间(更具体地,设置在第一有源层104-1正上方的第二包覆层105与第二有源层104-2正下方的第一包覆层103之间)。
隧道结层107具有掺杂有高浓度杂质的n型半导体区层叠在掺杂有高浓度杂质的p型半导体区上的层结构。
通过将隧道结层107设置在第一有源层104-1与第二有源层104-2之间,可以将大致相同大小的电流注入到第一有源层104-1和第二有源层104-2中的每一个中。
作为示例,第一发光单元500-1的第一台面结构MS1的底面位于第一有源层104-1与第二有源层104-2之间。
表面发射激光器50的第二发光单元500-2包括第一多层膜反射器102、设置在第一多层膜反射器102中的第一氧化约束层108-1、第一有源层104-1、夹着第一有源层104-1的第一包覆层103和第二包覆层105、隧道结层107、第二有源层104-2、夹着第二有源层104-2的第一包覆层103和第二包覆层105、第二多层膜反射器106、设置在第二多层膜反射器106中的第二氧化约束层108-2、以及接触层109。第二有源层104-2位于第一有源层104-1的上方。
作为示例,第二发光单元500-2的第二台面结构MS2的底面位于第一多层膜反射器102中的基板101与第一氧化约束层108-1之间。
可以通过根据第一实施例的表面发射激光器10的制造方法的制造方法来制造表面发射激光器50。
用于制造表面发射激光器50的方法包括:将第一多层膜反射器102、第一有源层104-1和第二有源层104-2、两个选择的氧化层以及第二多层膜反射器106层叠在基板101上以生成层叠体的步骤,蚀刻该层叠体以形成具有不同高度尺寸和不同数量(包括0)的有源层的第一台面和第二台面的多个台面的步骤,以及从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层的步骤。
注意,在表面发射激光器50中,满足S2>S1和H2>H1,但是作为修改,可以满足S2=S1和H2>H1,或者可以满足S2<S1和H2>H1。然而,在这种情况下,需要通过根据第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法的制造方法来制造。
在表面发射激光器50中,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2具有不同的高度尺寸,并且氧化约束层的数量和有源层的数量不同。
在表面发射激光器50中,与一台面结构MS1相比,第二台面结构MS2具有更大的高度尺寸、更大数量的氧化约束层以及更大数量的有源层。
在表面发射激光器50中,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2两者都具有有源层104。
根据表面发射激光器50,获得与第二实施例的表面发射激光器20的效果相似的效果,并且第二台面结构MS2具有第一有源层104-1和第二有源层104-2以及第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2,使得可以进一步抑制载流子在每个有源层中沿横向方向扩展,并且进一步容易地获得单模式。
<7.根据本技术的第六实施例的表面发射激光器>
如图30所示,除了第二台面结构MS2具有第一有源层104-1和第二有源层104-2以及隧道结层107之外,第六实施例的表面发射激光器60具有与第三实施例的表面发射激光器30大致相同的配置。
在表面发射激光器30中,作为示例,第一台面结构MS1和第二台面结构MS2两者具有一个氧化约束层108。氧化约束层108具有与第一氧化约束层108-1和第二氧化约束层108-2大致相同的配置。
表面发射激光器60的第一发光单元600-1包括第一多层膜反射器102、第一有源层104-1、夹着第一有源层104-1的第一包覆层103和第二包覆层105、隧道结层107、第二有源层104-2、夹着第二有源层104-2的第一包覆层103和第二包覆层105、第二多层膜反射器106、设置在第二多层膜反射器106中的氧化约束层108以及接触层109。第二有源层104-2位于第一有源层104-1的上方。
隧道结层107设置在第一有源层104-1与第二有源层104-2之间(更具体地,设置在第一有源层104-1正上方的第二包覆层105与第二有源层104-2正下方的第一包覆层103之间)。
隧道结层107具有掺杂有高浓度杂质的n型半导体区层叠在掺杂有高浓度杂质的p型半导体区上的层结构。
通过将隧道结层107设置在第一有源层104-1与第二有源层104-2之间,可以将大致相同大小的电流注入到第一有源层104-1和第二有源层104-2中的每一个中。
作为示例,第一发光单元600-1的第一台面结构MS1的底面位于第二多层膜反射器106中的第二有源层104-2正上方的第二包覆层105与氧化约束层108之间。
表面发射激光器60的第二发光单元600-2包括第一多层膜反射器102、第一有源层104-1、夹着第一有源层104-1的第一包覆层103和第二包覆层105、隧道结层107、第二有源层104-2、夹着第二有源层104-2的第一包覆层103和第二包覆层105、第二多层膜反射器106、设置在第二多层膜反射器106中的氧化约束层108以及接触层109。第二有源层104-2位于第一有源层104-1的上方。
作为示例,第二发光单元600-2的第二台面结构MS2的底面位于第一多层膜反射器102中的基板101与第一有源层104-1正下方的第一包覆层103之间。
可以通过根据第一实施例的表面发射激光器10的制造方法的制造方法来制造表面发射激光器60。
注意,在表面发射激光器60中,满足S2>S1和H2>H1,但是作为修改,可以满足S2=S1和H2>H1,或者可以满足S2<S1和H2>H1。然而,在这种情况下,需要通过根据第一实施例的修改的用于制造表面发射激光器10-1的方法的制造方法来制造。
根据表面发射激光器60,获得与第三实施例的表面发射激光器30的效果相似的效果,并且第二台面结构MS2具有第一有源层104-1和第二有源层104-2以及氧化约束层108,因此,可以进一步抑制载流子在每个有源层中沿横向方向扩展,并且更容易获得单模式。
<8.本技术的修改>
上述每个实施例和每个修改的表面发射激光器可以适当地改变。
优选地,上述每个实施例和修改的表面发射激光器的第一发光单元和第二发光单元包括至少一个氧化约束层,该至少一个氧化约束层设置在第一多层膜反射器102的与有源层侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间和/或第二多层膜反射器的与有源层侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间。
可以适当地改变第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的氧化约束层的数量。
例如,第一台面结构MS1的氧化约束层的数量可以是0个或多个。
例如,第二台面结构MS2的氧化约束层的数量可以等于或大于4个。
在任何情况下,第二台面结构MS2优选地具有比第一台面结构MS1更大数量的氧化约束层。
可以适当地改变第一台面结构MS1和第二台面结构MS2的有源层的数量。
例如,第一台面结构MS1的有源层的数量可以等于或大于2个。
例如,第二台面结构MS2的有源层的数量可以等于或大于3个。
在任何情况下,第二台面结构MS2优选地具有比第一台面结构MS1更大数量的有源层。
包括多个有源层的台面结构优选地在两个相邻的有源层之间具有隧道结层。
例如,还可以提供导电类型(p型和n型)与上述每个实施例和修改的表面发射激光器的导电类型相反的表面发射激光器。
例如,上述每个实施例和修改的表面发射激光器还可以应用于从基板101的背面侧发射光的背面发射垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
例如,在上述每个实施例和修改的表面发射激光器中,如图31所示,沿X轴方向并排布置其中沿Y轴方向布置具有第一台面结构MS1的多个第一发光单元的多个第一发光单元行的第一发光单元行组以及沿X轴方向并排布置其中沿Y轴方向布置具有第二台面结构MS2的多个第二发光单元的多个第二发光单元行的第二发光单元行组可以沿X轴方向布置在不同区域中。
例如,上述每个实施例和修改的表面发射激光器具有第一台面结构MS1和第二台面结构MS2中的两种类型的台面结构,但是可以进一步具有包括与第一台面结构MS1和第二台面结构MS2不同的高度尺寸并且具有不同数量的氧化约束层和/或有源层的至少一种类型的台面结构。这种台面结构的示例包括在第一台面结构与第二台面结构之间具有中间光学和电约束效果的台面结构。
例如,在具有三种或三种以上类型的台面结构的情况下,可以跟随图2的示例交替地布置三种类型的发光单元行,或者可以跟随图31的示例在三个或更多个区域中单独地布置三种类型的发光单元行组。
例如,上述每个实施例和修改的表面发射激光器可以不包括接触层109。
例如,上述每个实施例和修改的表面发射激光器可以在基板101与第一多层膜反射器102之间具有缓冲层。
例如,在上述每个实施例和修改的表面发射激光器中,第一多层膜反射器102和第二多层膜反射器106中的至少一个可以是介电多层膜反射器。
上述实施例和修改的表面发射激光器的一些配置可以在它们彼此不冲突的范围内组合。
在上述每个实施例和修改中,可以在用作表面发射激光器的范围内适当地改变构成表面发射激光器的每个组件的材料、导电类型、厚度、宽度、长度、形状、尺寸、布置等。
9.电子装置的应用示例
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品(电子装置)。例如,根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动体(诸如汽车、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动性、飞机、无人机、船舶和机器人)上的装置。
10.<表面发射激光器应用于距离测量装置的示例>
在下文中,将描述根据上述每个实施例和修改的表面发射激光器的应用示例。
图32示出了作为根据本技术的电子装置的示例的包括表面发射激光器10的距离测量装置1000的示意性配置的示例。距离测量装置1000通过飞行时间(TOF)方法测量到对象S的距离。距离测量装置1000包括表面发射激光器10作为光源。距离测量装置1000例如包括:包括表面发射激光器10的光源装置800、光接收装置125、透镜135、信号处理部140、控制部150、显示部160以及存储部170。
作为示例,如图33所示,除了表面发射激光器10之外,光源装置800包括壳体810、微透镜阵列820、准直透镜830、作为扩散板的衍射光学元件840以及具有驱动器IC的激光驱动器。微透镜阵列820包括具有聚光功能的透镜部分和不具有聚光功能的平坦部分。
从表面发射激光器10的第一发光单元100-1发射的光照原样穿过微透镜阵列820的平坦部分并进入准直透镜830,被准直透镜830转换为大致平行的光,在被衍射光学元件840分割的同时被衍射(同时斑点的数量增加),并且作为光斑SPL被施加到对象S。如上所述,从第一发光单元100-1发射的光具有高方向性,使得可以增大测量距离,但是由于以点状方式发射光而具有低分辨率。在这种情况下,期望斑点尺寸(光斑SPL的直径)几乎不根据准直透镜830上的入射位置而改变。在从第一发光单元100-1发射的光中,由于单模式在水平模式中占主导,因此斑点尺寸不太可能改变,并且光特别适于延长测量距离的目的。
从表面发射激光器10的第二发光单元100-2发射的光穿过微透镜阵列820的透镜部分,聚光在准直透镜830与衍射光学元件840之间,在被衍射光学元件840分割(重叠)的同时被衍射,并且作为散射光DL被施加到对象S。如上所述,由于从第二发光单元100-2发射的光具有低方向性,因此测量距离不能增大,但是由于执行均匀照射,因此分辨率高,并且可以提高距离测量精度。在这种情况下,期望容易地使准直透镜830散焦。从第二发光单元100-2发射的光由于多模式在横向模式中占主导而容易散焦,并且特别适于提高距离测量精度的用途。
返回图32,光接收装置125检测被对象S反射的光。透镜135是用于将被对象S反射的光聚光并将该光引导至光接收装置125的透镜,并且是聚光透镜。
信号处理部140是用于生成与从光接收装置125输入的信号与从控制部150输入的参考信号之间的差值对应的信号的电路。
控制部150例如包括时间-数字转换器(TDC)。参考信号可以是从控制部150输入的信号,或者可以是直接检测表面发射激光器10的输出的检测部的输出信号。控制部150例如是控制表面发射激光器10、光接收装置125、信号处理部140、显示部160以及存储部170的处理器。
控制部150将用于驱动包括多个第一发光单元100-1的第一发光单元组的第一发光信号和用于驱动包括多个第二发光单元100-2的第二发光单元组的第二发光信号以不同的定时施加至激光驱动器,从而使第一发光单元组和第二发光单元组以不同的定时发光。因此,可以切换并执行用于增大到对象S的测量距离的光斑照射和用于提高距离测量精度的扩散光照射。
控制部150基于由信号处理部140生成的信号来测量到对象S的距离。控制部150生成用于显示关于到对象S的距离的信息的视频信号,并且将该视频信号输出到显示部160。显示部160基于从控制部150输入的视频信号显示关于到对象S的距离的信息。控制部150将关于到对象S的距离的信息存储在存储部170中。
在本应用示例中,代替表面发射激光器10,上述表面发射激光器10-1、20、30、40、50和60中的任一个可以应用于距离测量装置1000。
11.<距离测量装置安装在移动体上的示例>
图34是示出作为可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图34所示的示例中,车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外,作为集成控制单元12050的功能结构,示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052、车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如,驱动系统控制单元12010用作用于生成车辆的驱动力的驱动力生成装置(诸如内燃机或驱动电机)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构、用于生成车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置在车身上的各种装置的操作。例如,车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后备灯、制动灯、转向指示器或雾灯的各种灯的控制装置。在这种情况下,从替代钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号,并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测关于包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如,距离测量装置12031连接到车外信息检测单元12030。距离测量装置12031包括上述距离测量装置1000。车外信息检测单元12030使距离测量装置12031测量到车辆外部的物体(对象S)的距离,并且获取通过测量获得的距离数据。车外信息检测单元12030可以基于所获取的距离数据来执行人、车辆、障碍物、标志等的物体检测处理。
车内信息检测单元12040检测关于车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括捕获驾驶员的图像的相机,并且车内信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳度或集中度,或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆内部或外部的信息来计算驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值,并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如,微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协作控制,该功能包括用于车辆的防碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、维持驾驶的车辆速度、车辆碰撞的警告、车辆与车道的偏离的警告等。
另外,微型计算机12051通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆的外部或内部的信息来控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等,可以执行用于自动驾驶的协作控制,这使得车辆不依赖于驾驶员的操作等而自动行驶。
另外,微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的关于车辆的外部的信息,将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如,微型计算机12051可以通过根据由车外信息检测单元12030检测的前方车辆或对面车辆的位置控制前照灯以从远光改变到近光,来执行旨在防止眩光的协作控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置,该输出装置能够视觉地或听觉地将信息通知给车辆的乘员或车辆的外部。在图34的示例中,音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示出为输出装置。显示部12062可以例如包括板上显示器和平视显示器中的至少一个。
图35是示出距离测量装置12031的安装位置的示例的示图。
在图35中,车辆12100包括距离测量装置12101、12102、12103、12104和12105作为距离测量装置12031。
距离测量装置12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的诸如前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车厢中的挡风玻璃的上部的位置处。设置在前鼻的距离测量装置12101和设置在车厢中的挡风玻璃的上部的距离测量装置12105主要获取车辆12100的前侧的数据。设置在侧视镜的距离测量装置12102和12103主要获取车辆12100的侧面的数据。设置在后保险杠或后门的距离测量装置12104主要获取车辆12100后面的数据。由距离测量装置12101和12105获取的前侧的数据主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志等。
注意,图35示出了距离测量装置12101至12104的检测范围的示例。检测范围12111指示设置在前鼻的距离测量装置12101的检测范围,检测范围12112和12113分别指示设置在侧视镜的距离测量装置12102和12103的检测范围,并且检测范围12114指示设置在后保险杠或后门的距离测量装置12104的检测范围。
例如,微型计算机12051可以基于从距离测量装置12101至12104获得的距离数据来确定在检测范围12111至12114内到每个三维物体的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度),并且从而特别地提取存在于车辆12100的行驶路径上并且以与车辆12100大致相同的方向以预定速度(例如,等于或大于0千米/小时)行驶的最近的三维物体作为前方车辆。另外,微型计算机12051可以预先设置跟随距离以保持在前行车辆的前方,并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此,可以进行不依赖于驾驶员的操作等而使车辆自动行驶的自动驾驶用的协作控制。
例如,微型计算机12051可以基于从距离测量装置12101至12104获得的距离数据将三维物体的三维物体数据分类为二轮车、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据,提取分类的三维物体数据,并且将所提取的三维物体数据用于自动躲避障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后,微型计算机12051确定指示与每个障碍物碰撞的风险的碰撞风险,并且当碰撞风险等于或高于设定值并且有可能碰撞时,微型计算机12051可以通过经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警报或经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或躲避转向来执行用于防碰撞的驾驶辅助。
以上已经描述了可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述配置中的距离测量装置12031。
此外,本技术还可以具有以下配置。
(1)一种表面发射激光器,包括:
多个具有台面结构的发光单元,该发光单元各自包括:
第一多层膜反射器,
第二多层膜反射器,
有源层,设置在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间,
至少一个氧化约束层,设置在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间和/或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间,其中,
多个发光单元的台面结构包括具有不同高度尺寸并且具有不同数量的氧化约束层和/或不同数量的有源层的第一台面结构和第二台面结构。
(2)根据(1)的表面发射激光器,其中,第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的氧化约束层。
(3)根据(1)或(2)的表面发射激光器,其中,具有第一台面结构的发光单元包括作为氧化约束层的材料的至少一个层。
(4)根据(1)至(3)中任一项的表面发射激光器,其中,第二台面结构具有有源层,并且第一台面结构不具有有源层。
(5)根据(1)至(3)中任一项的表面发射激光器,其中,第一台面结构和第二台面结构两者都具有有源层。
(6)根据(1)至(3)中任一项的表面发射激光器,其中,第一台面结构和第二台面结构两者都不具有有源层。
(7)根据(1)至(6)中任一项的表面发射激光器,其中,第二台面结构在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间的一侧上包括多个氧化约束层,并且第一台面结构在该一侧上包括至少一个氧化约束层。
(8)根据(1)至(6)中任一项的表面发射激光器,其中,第二台面结构在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间以及第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间包括至少一个氧化约束层,并且第一台面结构在第一多层膜反射器的与该有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间的一侧上包括至少一个氧化约束层。
(9)根据(1)的表面发射激光器,其中,第一台面结构和第二台面结构具有相同数量的氧化约束层,并且第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的有源层。
(10)根据(9)的表面发射激光器,其中,第一台面结构和第二台面结构中的每一个在第一多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间或第二多层膜反射器的与有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与该有源层之间的一侧上包括至少一个氧化约束层。
(11)根据(1)至(10)中任一项的表面发射激光器,进一步包括:虚拟区域,在第一台面结构与第二台面结构之间。
(12)根据(11)的表面发射激光器,其中,第一台面结构与虚拟区域之间的间隔和第二台面结构与虚拟区域之间的间隔不同。
(13)根据(11)或(12)的表面发射激光器,其中,第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸,并且第二台面结构与虚拟区域之间的间隔大于第一台面结构与虚拟区域之间的间隔。
(14)根据(11)或(12)的表面发射激光器,其中,
第二台面结构具有比第一台面结构更大的高度尺寸,并且
第二台面结构与虚拟区域之间的间隔等于或小于第一台面结构与虚拟区域之间的间隔。
(15)一种光源装置,包括:
根据(1)至(14)中任一项的表面发射激光器;
扩散板,设置在表面发射激光器的第一台面结构的顶侧;以及
准直透镜,设置在表面发射激光器的第二台面结构的顶侧。
(16)一种电子装置,包括根据(1)至(14)中任一项的表面发射激光器。
(17)根据(16)的电子装置,其中,该电子装置是距离测量装置。
(18)一种用于制造表面发射激光器的方法,该方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、多个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体;
蚀刻该层叠体以形成多个台面,该多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的选择的氧化层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层。
(19)一种用于制造表面发射激光器的方法,该方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、至少一个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体;
蚀刻该层叠体以形成多个台面,该多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的有源层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化该多个台面的选择的氧化层。
参考标记列表
10、10-1、20、30、40、50、60 表面发射激光器
100-1、200-1、300-1、400-1、500-1、600-1 第一发光单元(具有第一台面结构的发光单元)
100-2、200-2、300-2、400-2、500-2、600-2 (具有第二台面结构的发光单元)
101 基板
102 第一多层膜反射器
104 有源层
104-1 第一有源层(有源层)
104-2 第二有源层(有源层)
106 第二多层膜反射器
108 氧化约束层
108-1 第一氧化约束层(氧化约束层)
108-2 第二氧化约束层(氧化约束层)
108-2 第三氧化约束层(氧化约束层)
108S1、108S2、108S3 选择的氧化层
800 光源装置
830 准直透镜
840 衍射光学元件(扩散板)
MS1 第一台面结构
MS2 第二台面结构
DA 虚拟区域
M1 第一台面
M2 第二台面
L 层叠体。

Claims (20)

1.一种表面发射激光器,包括:
多个具有台面结构的发光单元,所述发光单元各自包括:
第一多层膜反射器,
第二多层膜反射器,
有源层,设置在所述第一多层膜反射器与所述第二多层膜反射器之间,
至少一个氧化约束层,设置在所述第一多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间和/或所述第二多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间,其中,
多个所述发光单元的所述台面结构包括具有不同高度尺寸并且具有不同数量的所述氧化约束层和/或不同数量的所述有源层的第一台面结构和第二台面结构。
2.根据权利要求1所述的表面发射激光器,其中,所述第二台面结构具有比所述第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的所述氧化约束层。
3.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,具有所述第一台面结构的所述发光单元包括作为所述氧化约束层的材料的至少一个层。
4.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,所述第二台面结构具有所述有源层,并且所述第一台面结构不具有所述有源层。
5.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,所述第一台面结构和所述第二台面结构两者都具有所述有源层。
6.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,所述第一台面结构和所述第二台面结构两者都不具有所述有源层。
7.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,
所述第二台面结构在所述第一多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间或所述第二多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间的一侧上包括多个所述氧化约束层,并且
所述第一台面结构在所述一侧上包括至少一个所述氧化约束层。
8.根据权利要求2所述的表面发射激光器,其中,
所述第二台面结构在所述第一多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间以及所述第二多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间包括至少一个所述氧化约束层,并且
所述第一台面结构在所述第一多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间或所述第二多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间的一侧上包括至少一个所述氧化约束层。
9.根据权利要求1所述的表面发射激光器,其中,
所述第一台面结构和所述第二台面结构具有相同数量的所述氧化约束层,并且
所述第二台面结构具有比所述第一台面结构更大的高度尺寸和更大数量的所述有源层。
10.根据权利要求9所述的表面发射激光器,其中,所述第一台面结构和所述第二台面结构中的每一个在所述第一多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间或所述第二多层膜反射器的与所述有源层的一侧的表面相对的一侧的表面与所述有源层之间的一侧上包括至少一个所述氧化约束层。
11.根据权利要求1所述的表面发射激光器,进一步包括:虚拟区域,在所述第一台面结构与所述第二台面结构之间。
12.根据权利要求11所述的表面发射激光器,其中,所述第一台面结构与所述虚拟区域之间的间隔和所述第二台面结构与所述虚拟区域之间的间隔不同。
13.根据权利要求12所述的表面发射激光器,其中,
所述第二台面结构具有比所述第一台面结构更大的高度尺寸,并且
所述第二台面结构与所述虚拟区域之间的间隔大于所述第一台面结构与所述虚拟区域之间的间隔。
14.根据权利要求11所述的表面发射激光器,其中,
所述第二台面结构具有比所述第一台面结构更大的高度尺寸,并且
所述第二台面结构与所述虚拟区域之间的间隔等于或小于所述第一台面结构与所述虚拟区域之间的间隔。
15.一种光源装置,包括:
根据权利要求2所述的表面发射激光器;以及
扩散板,设置在所述表面发射激光器的第一台面结构的顶侧;以及
准直透镜,设置在所述表面发射激光器的第二台面结构的顶侧。
16.一种光源装置,包括:
根据权利要求9所述的表面发射激光器;
扩散板,设置在所述表面发射激光器的第一台面结构的顶侧;以及
准直透镜,设置在所述表面发射激光器的第二台面结构的顶侧。
17.一种电子装置,包括根据权利要求1所述的表面发射激光器。
18.根据权利要求17所述的电子装置,其中,所述电子装置是距离测量装置。
19.一种用于制造表面发射激光器的方法,所述方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、多个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体;
蚀刻所述层叠体以形成多个台面,所述多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的所述选择的氧化层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化所述多个台面的所述选择的氧化层。
20.一种用于制造表面发射激光器的方法,所述方法包括:
将第一多层膜反射器、至少一个有源层、至少一个选择的氧化层以及第二多层膜反射器层叠在基板上以形成层叠体;
蚀刻所述层叠体以形成多个台面,所述多个台面包括具有不同高度尺寸以及不同数量的所述有源层的第一台面和第二台面;以及
从侧表面选择性地氧化所述多个台面的所述选择的氧化层。
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