CN117397135A - 表面发射激光器、表面发射激光器阵列及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本技术提供了一种能够相对于驱动温度的变化稳定发光特性的表面发射激光器。本技术提供了一种表面发射激光器，该表面发射激光器设置有第一多层膜反射器和第二多层膜反射器、层压在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间的多个有源区、以及布置在至少一组两个相邻的有源区之间的隧道结，多个有源区包括具有彼此不同的发射光谱峰值波长的至少两个有源区。根据本技术，提供了能够相对于驱动温度的变化稳定发光特性的表面发射激光器。

Description

表面发射激光器、表面发射激光器阵列及电子装置
技术领域
根据本公开的技术(在下文中也称为“本技术”)涉及表面发射激光器、表面发射激光器阵列和电子装置。
背景技术
常规地，其中堆叠了多个有源区的表面发光元件是已知的(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2000-299493号
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在常规的表面发光元件中，在稳定与驱动温度的变化有关的发光特性方面存在改进的空间。
因此，本技术的主要目的是提供能够相对于驱动温度的变化稳定发射特性的表面发射激光器。
问题的解决方案
本技术提供了一种表面发射激光器，包括：
第一多层膜反射器和第二多层膜反射器；
多个有源区，堆叠在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间；以及
隧道结，设置在至少一组两个相邻的有源区之间，其中
多个有源区包括有源层的发射光谱的峰值波长彼此不同的至少两个有源区。
多个有源区中的每一个可以包括至少一个有源层，并且至少两个有源区可以在有源层的组成、有源层的厚度以及有源层的数量中的至少一个方面彼此不同。
随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，发射光谱的峰值波长可以越短。
随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，包括在有源层中的元素之中具有最大晶格常数的元素的组分可以越小。
随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，有源层的厚度可以越小。
随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，有源层的数量可以越大。
至少两个有源区可以包括至少一组两个相邻的有源区，并且至少一组两个相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差可以是5nm以上并且50nm以下。
至少两个有源区可以包括至少一组两个相邻的有源区，并且至少一组两个相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差可以是15nm以上并且30nm以下。
在至少两个有源区中，发射光谱的峰值波长最长的有源区与发射光谱的峰值波长最短的有源区中的峰值波长之间的差可以是30nm以上并且60nm以下。
多个有源区可以是至少三个有源区，并且至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区中的发射光谱的峰值波长之间的差方面可以是不同的。
多个有源区可以是至少三个有源区，并且至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区中的发射光谱的峰值波长之间的差可以是相同的。
至少一个有源层可以包括InxGa(1-x)As(0≤x≤1.0)。
多个有源区中的每一个可以包括包含AlyGa(1-y)As(0≤y≤1.0)的半导体层。
隧道结可以至少设置在多个有源区中的离表面发射激光器最远的发射表面的有源区和与该有源区相邻的有源区之间。
隧道结可以设置在所有两个相邻的有源区之间。
隧道结可以至少不设置在最靠近表面发射激光器的发射表面的有源区和与有源区相邻的有源区之间。
可以在至少两组的两个相邻的有源区中的各组的两个相邻的有源区之间设置隧道结，并且随着多个隧道结越远离表面发射激光器的发射表面，具有的杂质掺杂浓度越高。
本技术提供了一种包括多个表面发射激光器的表面发射激光器阵列。
本技术还提供了一种包括表面发射激光器的电子装置。
本技术还提供了一种包括表面发射激光器阵列的电子装置。
附图说明
[图1]是根据本技术的第一实施方式的表面发射激光器的截面图。
[图2]是示出比较例1的表面发射激光器的有源区中的发射光谱的图。
[图3]图3A是指示比较例2的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的曲线图。图3B是示出通过对图3A中的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图4]图4A是示出图1中的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的第一示例的图。图4B是示出通过对图4A的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图5]图5A是示出图1中的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的第二示例的图。图5B是示出通过对图5A的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图6]图6A是示出图1中的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的第三示例的图。图6B是示出通过对图6A的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图7]是用于描述用于制造根据本技术的第一实施方式的表面发射激光器的方法的流程图。
[图8]是示出图7中的第一步骤的截面图。
[图9]是示出图7中的第二步骤的第一子步骤的截面图。
[图10]是示出图7中的第二步骤的第二子步骤的截面图。
[图11]是示出图7中的第二步骤的第三子步骤的截面图。
[图12]是示出图7中的第三步骤的截面图。
[图13]是示出图7中的第四步骤的截面图。
[图14]是示出图7中的第五步骤的截面图。
[图15]是示出图7中的第六步骤的截面图。
[图16]是示出图7中的第七步骤的截面图。
[图17]是根据本技术的第二实施方式的表面发射激光器的截面图。
[图18]是根据本技术的第三实施方式的表面发射激光器的截面图。
[图19]是根据本技术的第一实施方式的变形例1的表面发射激光器的截面图。
[图20]是根据本技术的第一实施方式的变形例2的表面发射激光器的剖视图。
[图21]图21A是示出图20中的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的图。图21B是示出通过对图21A中的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图22]是根据本技术的第一实施方式的变形例3的表面发射激光器的截面图。
[图23]图23A是指示图22中的表面发射激光器的每个有源区中的发射光谱的曲线图。图23B是示出通过对图23A的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
[图24]是示出根据本技术的每个实施方式的表面发射激光器的应用示例及其对距离测量装置的变形例的示图。
[图25]是示出车辆控制系统的概略结构的示例的框图。
[图26]是示出距离测量装置的设置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方式。注意，在描述和附图中，具有基本上相同的功能和配置的部件由相同的附图标记表示，并且省略多余的描述。以下描述的实施方式提供本技术的代表性实施方式，并且不应根据这些实施方式狭义地解释本技术的范围。在本说明书中，即使在描述用于制造根据本技术的表面发射激光器、表面发射激光器阵列和电子装置的方法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、表面发射激光器阵列和电子装置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.介绍
2.根据本技术的第一实施方式的表面发射激光器
(1)表面发射激光器的配置
(2)表面发射激光器的操作
(3)表面发射激光器的制造方法
(4)表面发射激光器的效果
3.根据本技术的第二实施方式的表面发射激光器
4.根据本技术的第二实施方式的变形例的表面发射激光器
5.根据本技术的第三实施方式的表面发射激光器
6.本技术的修改
7.电子装置的应用示例
8.表面发射激光器应用于距离测量装置的示例
9.距离测量装置安装在移动体上的示例
<1.介绍>
通过利用诸如尺寸小和寿命长的特征，半导体激光器被应用于各种应用。在半导体激光器中，特别地，表面发射激光器具有超小型化和高速操作的优点，并且积极地应用于光通信、距离测量传感器的光源应用等。
同时，在表面发射激光器中，振荡波长的温度依赖性与有源区中的发射光谱的温度依赖性不同，并且由于驱动温度的改变，振荡波长与发射光谱的峰值波长之间的差异极大地改变并且增益极大地改变，使得发射特性(激光特性)不稳定，这是不利的。
为了克服该缺点，专利文献1公开了一种包括发光层的表面发光元件，该发光层包括具有彼此顺序不同的发射光谱的峰值波长的量子阱。
然而，在专利文献1中，注入到发光层中的载流子密度根据发光层的位置而变化，并且具有最高载流子密度的发光层中的增益变得占主导地位，使得难以在每个发光层中相对于驱动温度充分地抑制增益的变化。即，在专利文献1中描述的表面发光元件中，相对于驱动温度的变化稳定发光特性存在改进的空间。
因此，作为深入研究的结果，本发明人已开发了本技术的表面发射激光器作为能够稳定地控制每个活性层(每个发光层)中的发射光谱的形状，并且因此相对于驱动温度的变化稳定发射特性的表面发射激光器。
<2.根据本技术的第一实施方式的表面发射激光器>
(1)表面发射激光器的配置
[整体配置]
图1是根据本技术的第一实施方式的表面发射激光器1的截面图。在下文中，为了方便起见，将图1等的截面图中的上侧描述为上侧，并且将图1等的截面图中的下侧描述为下侧。
作为示例，如图1所示，表面发射激光器1具有设置在基板2上的堆叠结构3。
例如，堆叠结构3包括：第一多层膜反射器4和第二多层膜反射器17，第一有源区至第三有源区6、10和14，以及第一隧道结8和第二隧道结12。
第一多层膜反射器4和第二多层膜反射器17从基板2侧依次布置。
第一有源区至第三有源区6、10和14从第一多层膜反射器4侧依次布置在第一多层膜反射器4和第二多层膜反射器17之间。
第一隧道结8布置在第一有源区6和第二有源区10之间。第二隧道结12设置在第二有源区10和第三有源区14之间。
在第一多层膜反射器4与第一有源区6之间设置有第一n侧间隔层5。
在第一有源区6与第一隧道结8之间设置有第一P侧间隔层7。
第一隧道结8与第二有源区10之间设置有第二n侧间隔层9。
第二有源区10和第二隧道结12之间设有第二p侧间隔层11。
在第二隧道结12与第三有源区14之间设置有第三n侧间隔层13。
在第三有源区14与第二多层膜反射器17之间，从第三有源区14侧依次设置第三p侧间隔层15和氧化物限制层16。
接触层18设置在第二多层膜反射器17上。
在堆叠结构3中，作为示例，除了第一多层膜反射器4的部分(下部)以外的部分是在垂直于基板2的方向上突出的台面部20。
台面部20及其周边部覆盖有绝缘膜23。绝缘膜23在台面部20的顶侧上具有开口，并且具有环绕形状(例如，环形)的阳极电极22(p侧电极)设置在开口中以与接触层18接触。阳极电极22的内周侧用作表面发射激光器1的发射端口，并且台面部20的暴露上表面(例如，接触层18的暴露上表面)用作发射表面ExS。
例如，实心形状的阴极电极21(n侧电极)设置在基板2的背面(下表面)上。
[基板]
基板2例如是导电基板，并且例如是掺杂有作为杂质的3.0×1018cm-3的硅(Si)的半导体基板(例如，n-GaAs基板)。
[第一多层膜反射器]
第一多层膜反射器4例如是半导体多层膜反射器。多层膜反射器也称为分布式布拉格反射器。半导体多层膜反射器作为一种类型的多层膜反射器(分布式布拉格反射器)具有低光吸收、高反射率和导电性。
更具体地，作为示例，第一多层膜反射器4是第一导电类型(例如，n型)的半导体多层膜反射器，并且具有其中具有不同折射率的多种类型(例如，两种类型)的半导体层(例如，低折射率层和高折射率层)以振荡波长的1/4波长的光学厚度交替堆叠的结构。第一多层膜反射器4的低折射率层包含例如Alx41Ga1-x41As(0＜x41＜1)。第一多层膜反射器4的高折射率层包含例如Alx42Ga1-x42As(0≤x42＜x41)。
[第一n侧间隔层]
例如，第一n侧间隔层5包括第一导电类型(例如，n型)的Alx5Ga1-x5As(0≤x5＜1)。
[第一有源区]
第一有源区6具有例如多量子阱结构，在该多量子阱结构中，交替堆叠作为包括未掺杂的Inx6wGa1-x6wAs(0＜x6w＜1)的有源层的阱层(量子阱层)和包括未掺杂的Alx6bGa1- x6bAs(0＜x6b＜1)的阻挡层。
[第一P侧间隔层]
第一P侧间隔层7包括第二导电类型(例如，p型)的Alx7Ga1-x7As(0≤x7＜1)。
[第一隧道结]
作为示例，第一隧道结8包括第一高浓度p型层8a和第一高浓度n型层8b。第一高浓度n型层8b配置在第一高浓度P型层8a的上侧(阳极电极22侧)。更具体地，第一高浓度p型层8a掺杂有诸如1.0×1020cm-3的碳(C)的p型杂质，并且例如膜厚度为10nm。更具体地，第一高浓度n型层8b掺杂有诸如5.0×1019cm-3的硅(Si)的n型杂质，并且例如膜厚度为10nm。
[第二n侧间隔层]
作为示例，第二n侧间隔层9包括第一导电型(例如n型)的Alx9Ga1-x9As(0≤x9＜1)。
[第二有源区]
第二有源区10具有例如多量子阱结构，在该多量子阱结构中，交替堆叠作为包括未掺杂的Inx10wGa1-x10wAs(0≤x10w≤1)的有源层的阱层(量子阱层)和包括未掺杂的Alx10bGa1-x10bAs(0≤x10b＜1)的阻挡层。
[第二P侧间隔层]
作为示例，第二P侧间隔层11包括第二导电类型(例如，p型)的Alx11Ga1-x11As(0≤x11＜1)。
[第二隧道结]
第二隧道结12包括第二高浓度p型层12a和第二高浓度n型层12b。第二高浓度n型层12b设置在第二高浓度p型层12a的上侧(阳极电极22侧)。更具体地，第二高浓度p型层12a掺杂有诸如1.0×1020cm-3的碳(C)的p型杂质，并且例如膜厚度为10nm。更具体地，第二高浓度n型层12b掺杂有诸如5.0×1019cm-3的硅(Si)的n型杂质，并且例如膜厚度为10nm。即，第一隧道结8和第二隧道结12基本相同。
[第三n侧间隔层]
作为示例，第三n侧间隔层13包括第一导电型(例如n型)的Alx13Ga1-x13As(0≤x13＜1)。
[第三有源区]
第三有源区14具有例如多量子阱结构，在该多量子阱结构中，交替堆叠作为包括未掺杂的Inx14wGa1-x14wAs(0≤x14w≤1)的有源层的阱层(量子阱层)和包括未掺杂的Alx14bGa1-x14bAs(0≤x14b＜1)的阻挡层。
[第三p侧间隔层]
第三p侧间隔层15包括第二导电型(例如P型)的Alx15Ga1-x15As(0≤x15＜1)。
[氧化物限制层]
氧化物限制层16也被称为电流限制层，并且包括电流注入区16a和电流限制区16b。电流限制区16b围绕电流注入区16a形成。电流注入区16a包括第二导电型(例如，p型)的Alx16Ga1-x16As(0＜x16≤1)。电流限制区16b包括例如Al2O3(氧化铝)，并且通过例如在包括Alx16Ga1-x16As(0＜x16≤1)的选择性氧化层中用氧取代As并从侧表面氧化Al来获得。由此形成的氧化铝具有绝缘性质，并且因此氧化物限制层16具有限制电流的功能。
[第二多层膜反射器]
例如，第二多层膜反射器17是半导体多层膜反射器。多层膜反射器也称为分布式布拉格反射器。半导体多层膜反射器作为一种类型的多层膜反射器(分布式布拉格反射器)具有低光吸收、高反射率和导电性。
更具体地，作为示例，第二多层膜反射器17是第二导电类型(例如，p型)的半导体多层膜反射器，并且具有其中具有不同折射率的多种类型(例如，两种类型)的半导体层(例如，低折射率层和高折射率层)以振荡波长的1/4波长的光学厚度交替堆叠的结构。第二多层膜反射器17的低折射率层包括例如Alx171Ga1-x171As(0＜x171＜1)。第一多层膜反射器4的高折射率层例如包括Alx172Ga1-x172As(0≤x172＜x171)。
[接触层]
接触层18是用于使第二多层膜反射器17和阳极电极22彼此欧姆接触的层。作为示例，接触层18包括第二导电类型(例如，p型)的Alx18Ga1-x18As(0≤x18＜1)。
[阳极电极]
例如，阳极电极22包括合金，并且具有例如AuGe、Ni、以及Au从接触层18侧依次堆叠的结构。
[阴极电极]
例如，阴极电极21包括非合金，并且具有例如Ti、Pt和Au从基板2侧依次堆叠的结构。
这里，为了在表面发射激光器中获得期望的激光特性(发射特性)，振荡波长需要在能够实现发射光谱的高增益的波长范围内。
同时，包括阱层的有源区具有其发射光谱的峰值波长根据驱动温度(使用温度)改变的特性。包括阱层的有源区还具有振荡波长根据驱动温度而改变的特性。由于发射光谱的温度依赖性和振荡波长的温度依赖性不同，因此即使在某个驱动温度(例如，初始驱动阶段的驱动温度)下振荡波长落入上述波长范围，振荡波长也可能由于驱动温度的变化而变得超出波长范围。
图2是示出比较例1的表面发射激光器的发射光谱的图。
比较例1的表面发射激光器具有与第一实施方式的表面发射激光器1类似的配置，不同之处在于，表面发射激光器具有单个有源区并且不具有隧道结。
在比较例1的表面发射激光器中，如图2中所示，在发射光谱ES中实现高增益Gh的波长范围Δλc1是窄的。因此，由于驱动温度的变化，振荡波长可能变为在波长范围Δλc1之外。即，在比较例1的表面发射激光器中，实现期望的激光特性的驱动温度范围是窄的。
图3A是示出比较例2的表面发射激光器的发射光谱的图。图3B是示出通过对比较例2的表面发射激光器的发射光谱进行叠加得到的波形的图。
比较例2的表面发射激光器具有与第一实施方式的表面发射激光器1类似的配置，不同之处在于，比较例2的表面发射激光器不具有隧道结。如图3A所示，比较例2的表面发射激光器被设计为使得在第一有源区至第三有源区中的发射光谱ES1至ES3的峰值波长λP1至λP3彼此偏移。
由于比较例2的表面发射激光器不具有隧道结，所以相同电流值的电流不能注入到第一有源区至第三有源区中。具体地，注入到电流路径中位于第三有源区的下游侧的第二有源区中的电流明显小于注入到电流路径中最上游侧的第三有源区中的电流，并且注入到电流路径中位于第二有源区的下游侧的第一有源区中的电流明显小于注入到第三有源区中的电流。
因此，第二有源区中的发射光谱ES2的波形显著地小于第三有源区中的发射光谱ES3的波形，并且第一有源区中的发射光谱ES1的波形显著地小于第二有源区中的发射光谱ES2的波形。更具体地，与在第三有源区中的发射光谱ES3的峰值波长λP3处的增益相比，在第二有源区中的发射光谱ES2的峰值波长λP2处的增益大大减小，并且与在峰值波长λP2处的增益相比，在第一有源区中的发射光谱ES1的峰值波长λP1处的增益大大减小。
因此，尽管使得通过在第一有源区至第三有源区中叠加发射光谱ES1至ES3(见图3A)获得的波形(见图3B)的高增益Gh的波长范围Δλc2(见图3B)能够宽于比较例1中的波长范围Δλc1(见图2)，但当驱动温度的变化变大时，振荡波长可在Δλc2之外。即，在比较例2的表面发射激光器中，存在扩大获得期望的激光特性的驱动温度范围的改善空间。
因此，如下面将详细描述的，本发明人已经设计出拓宽在表面发射激光器1中获得期望的激光特性的驱动温度范围。
在表面发射激光器1中，如图4A所示作为示例，第一有源区至第三有源区6、10和14中的发射光谱的峰值波长彼此不同。具体地，在第一有源区至第三有源区6、10和14中，随着该区域更接近表面发射激光器1的发射面ExS，发射光谱的峰值波长越短。
即，关系表达式：λP3<λP2<λP1保持在离表面发射激光器1的发射面ExS最远的第一有源区6中的发射光谱ES1的峰值波长λP1、离发射面ExS最近的第三有源区14中的峰值波长λP3、以及设置在第一有源区6与第三有源区14之间的第二有源区10中的发射光谱ES2的峰值波长λP2之间。
此外，在表面发射激光器1中，隧道结8设置在第一有源区6和第二有源区10之间并且隧道结12设置在第二有源区10和第三有源区14之间。由此，在第一有源区至第三有源区6、10和14中可以流过具有相同电流值的电流，并且各个有源区的发射光谱的波形基本上相同(基本上相同的形状和基本上相同的尺寸)。即，可以在第二有源区10中的发射光谱ES2的峰值波长λP2和第一有源区中的发射光谱ES1的峰值波长λP1处获得与在第三有源区6中的发射光谱ES3的峰值波长λP3处的增益基本相同的增益。
因此，使得通过将发射光谱ES1至ES3(见图4A)叠加在第一有源区至第三有源区6、10和14中获得的波形(见图4B)的高增益Gh的波长范围Δλ(见图4B)能够充分宽于比较例2中的波长范围Δλc2(见图3B)，因此，即使当驱动温度的变化变大时，也可以抑制振荡波长变为在Δλ之外的可能性。即，在第一实施方式的表面发射激光器1中，可以加宽获得期望的激光特性的驱动温度范围同时降低光吸收损耗。以下将补充描述以上“在减少光吸收损耗的同时”。表面发射激光器在更靠近发射表面的位置处具有更高的光强度。而且，有源区中的每一个有源层具有更强地吸收具有较短波长的光的特性。因此，随着有源区更靠近光强度更高的发射表面，发射光谱的峰值波长被进一步缩短。因此，可以抑制每个有源区中的光吸收，并且可以抑制激光强度的降低。
这里，为了满足上述关系表达式λP3＜λP2＜λP1，例如，作为第一方法，当第一有源区至第三有源区6、10和14中的区域越接近表面发射激光器1的发射面ExS时，In组分可以越小，In组分是包括在作为包括InxGa1-xAs(0≤x≤1.0)的有源层的阱层中的元素之中具有最大晶格常数的元素。即，对于第一有源区至第三有源区6、10、14的In组分x6w、x10w、x14w，可以满足x14w＜x10w＜x6w的关系表达式。
为了满足上述关系表达式λP3＜λP2＜λP1，作为第二方法，例如，第一有源区至第三有源区6、10和14中的更接近表面发射激光器1的发射面ExS的区域可以具有厚度较小的阱层作为有源层。
为了满足上述关系表达式λP3<λP2<λP1，作为第三方法，例如，第一有源区至第三有源区6、10和14中的更接近表面发射激光器1的发射面ExS的区域可以具有更大数量的阱层作为有源层。
为了满足上述关系表达式λP3＜λP2＜λP1，可以一起采用第一方法至第三方法中的至少两个。
例如，为了获得如图4B所示的合适波形，两个相邻有源区的发射光谱的峰值波长之间的差(例如，在第一有源区6和第二有源区10中的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2和在第二有源区10和第三有源区14中的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3)优选地为5nm以上并且50nm以下，更优选为15nm以上并且30nm以下。
在这种情况下，为了获得更合适的波形，在第一有源区6、第三有源区14(其中，发射光谱的峰值波长最长)和第三有源区14(其中，峰值波长最短)的峰值波长之间的差λP1-λP3优选为30nm以上并且60nm以下。
在图4A的示例中，彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2与彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3相同。
应注意，如图5A所示，彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10中的发射光谱的峰值波长之间的差λP1-λP2可以与彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14中的发射光谱的峰值波长之间的差λP2-λP3不同。
更具体地，在图5A的示例中，λP3从图4A的示例移动到短波长侧，并且满足λP2-λP3>λP1-λP2。
如图5B所示，当图5A的发射光谱ES1至ES3叠加时的波形和Δλ从图4B的示例偏移至短波长侧。在这种情况下，即使当驱动温度的变化至较高温度侧时，也可以抑制振荡波长变为在Δλ之外的可能性。
此外，如图6A所示，彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10中的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2可以与彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3不同。
更具体地，在图6A的示例中，λP1从图4A的示例移动至长波长侧，并且满足λP2-λP3＜λP1-λP2。
如图6B所示，当图6A的发射光谱ES1至ES3叠加时的波形和Δλ从图4B的示例偏移至长波长侧。在这种情况下，即使当驱动温度改变到低温侧时，也可以抑制振荡波长变为在Δλ之外的可能性。
(2)表面发射激光器的操作
在图1所示的表面发射激光器1中，如果在阳极电极22和阴极电极21之间施加电压并且电流从阳极电极22流入堆叠结构3，电流由氧化物限制层16限制并且注入到第三有源区14中，由于由第二隧道结12生成的隧道效应，具有与注入的电流基本相同的电流值的电流被注入到第二有源区10中，并且由于第一隧道结8的隧道效应，具有与注入的电流基本相同的电流值的电流被注入到第一有源区6中。
因此，当第一有源区6、第一有源区8、第三有源区10发射具有大致相同的发射强度的光并且来自每个区的光在通过第一多层膜反射器4与第二多层膜反射器17之间的对应的有源区放大的同时往复运动以满足振荡条件时，光作为激光从台面部20的顶部发射。
(3)表面发射激光器的制造方法
在下文中，将参考图7中的流程图(步骤S1至步骤S7)和图8至图16的截面图描述用于制造表面发射激光器1的方法。这里，作为示例，通过使用半导体制造装置的半导体制造方法，使用作为基板2的基础材料的基板32(晶圆，参见图8)，一次生成多个表面发射激光器1。接下来，将集成为一体的多个表面发射激光器通过切割进行分离，以获得多个芯片形状的表面发射激光器。
在第一步骤S1中，生成多层体。在此，作为示例，通过例如化学气相沉积(CVD)法(例如，金属有机化学气相沉积(MOCVD)法)的外延晶体生长方法在基板32上堆叠化合物半导体以形成堆叠。
具体地，第一多层膜反射器34、第一n侧间隔层35、第一有源区36、第一p侧间隔层37、第一隧道结38，第二n侧间隔层39、第二有源区40、第二p侧间隔层41、第二隧道结42、第三n侧间隔层43，在基板32上按顺序堆叠第三有源区44、第三p侧间隔层45、包括Alx16Ga1- x16As(0＜x16≤1)的选择性氧化层46S、第二多层膜反射器47、以及接触层48依次堆叠在基板32上(见图8)。
此时，例如，使用诸如三甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)或者三甲基铟(TMIn)的甲基类有机金属气体和砷(AsH3)气体，作为化合物半导体的原料；例如，使用乙硅烷(Si2H6)，作为施主杂质的原料；并且，例如，使用四溴化碳(CBr4)，作为受主杂质的原料。
在下一步骤S2中，形成台面。具体地，对堆叠进行蚀刻以形成台面部50。
首先，例如，在堆叠上形成用于形成台面部50的抗蚀剂图案RP(见图9)。
接下来，使用该抗蚀剂图案RP作为掩模，通过例如RIE蚀刻(反应离子蚀刻)对堆叠进行蚀刻，直到至少暴露第一多层膜反射器34，从而形成台面部50(见图10)。例如，这里进行蚀刻直至蚀刻底面位于第一多层膜反射器34中。此时，暴露选择性氧化层46S的侧表面。
最后，通过干法蚀刻或湿法蚀刻去除抗蚀剂图案RP(见图11)。
在下一步骤S3中，形成氧化物限制层46。具体地，在高温下在水蒸气气氛中执行氧化处理，并且包含在选择性氧化层46S中的Al从台面部50的侧面被选择性氧化。可替代地，通过湿法氧化法从台面部50的侧面选择性地氧化包含在选择性氧化层46S中的Al。因此，在台面部50中，选择性氧化层46S的外边缘区变成绝缘层(氧化铝)，并且形成氧化物限制层46(见图12)。
在下一步骤S4中，形成阳极电极52(见图13)。具体地，在通过例如溅射法、气相沉积法等在台面部50上形成电极材料的膜之后，通过例如剥离法在台面部50的顶部形成环形阳极电极52。
在接下来的步骤S5中，形成绝缘膜53(见图14)。具体地，绝缘膜53通过例如CVD法等形成在其上形成阳极电极52的台面部50和台面部50的外围部上。
在接下来的步骤S6中，去除部分绝缘膜53。具体地，通过干法蚀刻或湿法蚀刻去除阳极电极52上以及阳极电极52的内周侧上的绝缘膜53(见图15)。结果，暴露了阳极电极52和发射表面。
在下一步骤S7中，形成阴极电极51(见图16)。具体地，抛光基板32的背面(下表面)以使其变薄，然后通过溅射方法、气相沉积方法等在背面上形成电极材料的膜以形成阴极电极51。
此后，去除绝缘膜53的待切割的部分，然后执行切割以获得多个芯片形状的表面发射激光器1。
(4)表面发射激光的效果
第一实施方式的表面发射激光器1包括：第一多层膜反射器4和第二多层膜反射器17；堆叠在第一多层膜反射器4和第二多层膜反射器17之间的第一有源区至第三有源区6、10和14；设置在彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10之间的第一隧道结8；以及设置在彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14之间的第二隧道结12。第一有源区至第三有源区6、10和14中的每一个包括至少一个阱层(有源层)，并且第一有源区至第三有源区6、10和14在阱层的组成、阱层的厚度以及阱层的数量中的至少一个方面彼此不同。
在这种情况下，可以获得期望的发光特性的驱动温度范围可以加宽。
因此，根据第一实施方式的表面发射激光器1，可以提供能够相对于驱动温度的变化使发光特性稳定的表面发射激光器。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，发射光谱ES1、ES2和ES3的峰值波长λP1、λP2和λP3彼此不同。结果，能够可靠地扩大能够获得期望的发光特性的驱动温度范围。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，随着该区域越接近表面发射激光器1的发射面ExS，发射光谱ES1、ES2和ES3的峰值波长越短。结果，可以可靠地扩大驱动温度范围，在该驱动温度范围中，在减少光吸收损失的同时可以获得期望的光发射特性。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，可以随着该区域越接近表面发射激光器1的发射面ExS，阱层中包括的元素中具有最大晶格常数(例如，In)的元素的组成越小。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，可以随着该区域越接近表面发射激光器1的发射表面ExS，阱层的厚度越小。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，可以越接近表面发射激光器1的发射表面ExS，具有越多数量的阱层。
彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2以及彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3优选地为5nm以上并且50nm以下。
彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2以及彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3两者都更优选地为15nm以上并且30nm以下。
在第一有源区至第三有源区6、10和14中，发射光谱的峰值波长最长的第一有源区6与峰值波长最短的第三有源区14的峰值波长之间的差λP1-λP3优选为30nm以上并且60nm以下。
彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2可以与彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3相同。
彼此相邻的第一有源区6和第二有源区10的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2可以与彼此相邻的第二有源区10和第三有源区14的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3不同。
阱层(有源层)优选地包括InxGa1-xAs(0≤x≤1.0)。
第一有源区至第三有源区6、10和14中的每一个可以包括包含AlyGa1-yAs(0≤y≤1.0)的阻挡层(半导体层)。
隧道结优选地至少设置在第一有源区至第三有源区6、10和14中的距离表面发射激光器1的发射表面ExS最远的第一有源区6和与第一有源区6相邻的第二有源区10之间。
隧道结更优选地设置在所有相邻的有源区之间。
<3.根据本技术的第二实施方式的表面发射激光器>
在下文中，将参考图17描述根据本技术的第二实施方式的表面发射激光器。图17是根据第二实施方式的表面发射激光器101的截面图。
第二实施方式的表面发射激光器具有与第一实施方式的表面发射激光器101的配置类似的配置，不同之处在于，第一有源区至第三有源区的发射光谱ES1、ES2和ES3具有图5A中示出的波形。
在表面发射激光器101中，如图5A所示，彼此相邻的第一有源区和第二有源区中的发射光谱ES1和ES2的峰值波长之间的差λP1-λP2可以与彼此相邻的第二有源区和第三有源区的发射光谱ES2和ES3的峰值波长之间的差λP2-λP3不同。
更具体地，在图5A的示例中，发射光谱ES3的峰值波长λP3从图4A的示例移动至短波长侧，并且满足λP2-λP3>λP1-λP2。
如图5B所示，当图5A的发射光谱ES1至ES3叠加时的波形和Δλ从图4B的示例偏移至短波长侧。在这种情况下，即使当驱动温度的变化至较高温度侧时，也可以抑制振荡波长变为在Δλ之外的可能性。
如图17所示，作为示例，第二实施方式的表面发射激光器101包括：基板102，第一多层膜反射器104和第二多层膜反射器117，第一有源区至第三有源区106、110和114，第一隧道结108和第二隧道结112，氧化物限制层116，第一n侧间隔层105，第一p侧间隔层107，第二n侧间隔层109，第二p侧间隔层111，第三n侧间隔层113，第三p侧间隔层115，接触层118，阳极电极122，阴极电极121和绝缘膜123。
氧化物限制层116包括电流注入区116a和围绕电流注入区116a的电流限制区116b。
第一隧道结108包括第一高浓度p型层108a和第一高浓度n型层108b。第二高浓度n型层108b布置在第一高浓度p型层108a的上侧(阳极电极122侧)。
第二隧道结112包括第二高浓度p型层112a和第二高浓度n型层112b。第二高浓度n型层112b设置在第二高浓度p型层112a的上侧(阳极电极122侧)。
在表面发射激光器101中，作为示例，除了堆叠结构103的第一多层膜反射器104的部分(下部)之外的部分是在垂直于基板102的方向上突出的台面部120。
例如，第一有源区106具有多量子阱结构，其中交替堆叠包括未掺杂的Inx106wGa1-x106wAs(0＜x106w＜1)的阱层和包括未掺杂的Alx106bGa1-x106bAs(0＜x106b＜1)的势垒层。
例如，第二有源区110具有多量子阱结构，其中交替堆叠包括未掺杂的Inx110wGa1-x110wAs(0＜x110w＜1)的阱层和包括未掺杂的Alx110bGa1-x110bAs(0＜x110b＜1)的阻挡层。
例如，第三有源区110具有多量子阱结构，其中交替堆叠包括未掺杂的Inx114wGa1-x114wAs(0＜x114w＜1)的阱层和包括未掺杂的Alx114bGa1-x114bAs(0＜x114b＜1)的阻挡层。
在第一有源区106中的阱层的In组分x106w、在第二有源区110中的阱层的In组分x110w、以及在第三有源区114中的阱层的In组分x114w的关系为有x106w>x110w>x114w，并且x106w与x110w之间的差大于x110w与x114w之间的差。
根据第二实施方式的表面发射激光器101，获得与表面发射激光器1的效果类似的效果，并且由于通过叠加第一有源区106、第一有源区110、第三有源区114的发射光谱获得的波形被偏移至短波长侧，所以即使当驱动温度的变化至高温侧时，也可以抑制振荡波长超出允许高增益Gh的波长范围Δλ的可能性(见图5B)。
注意，在第二实施方式的表面发射激光器101中，除了使In组分与如上所述的不同之外或者代替使In组分与如上所述的不同，可以使有源区中的阱层的厚度不同，或者可以使有源区中的阱层的数量不同，类似于第一实施方式的表面发射激光器1。
第二实施方式的表面发射激光器101也可以通过根据上述第一实施方式的表面发射激光器1的制造方法的制造方法来制造。
<4.根据本技术的第二实施方式的变形例的表面发射激光器>
根据第二实施方式的变形例的表面发射激光器具有类似于第二实施方式的表面发射激光器101的配置，不同之处在于，在第一有源区106中的阱层的In组分x106w与在第三有源区110中的阱层的In组分x110w之间的差小于在第二有源区110中的阱层的In组分x110w与在第三有源区114中的阱层的In组分x114w之间的差。
即，在第二实施方式的变形例的表面发射激光器中，第一有源区至第三有源区的发射光谱ES1、ES2和ES3具有在图6A中示出的波形。
根据第二实施方式的变形例的表面发射激光器，获得与表面发射激光器1的效果类似的效果，并且由于通过叠加第一有源区至第三有源区的发射光谱ES1、ES2和ES3获得的波形被偏移至长波长侧(见图6B)，所以即使当驱动温度的变化至低温侧时(见图6B)，也可以抑制振荡波长变为在启用高增益Gh的波长范围Δλ之外的可能性。
注意，在第二实施方式的变型的表面发射激光器中，除了使In组分与如上所述的不同之外或者代替使In组分与如上所述的不同，可以使有源区中的阱层的厚度不同，或者可以使有源区中的阱层的数量不同，类似于第一实施方式的表面发射激光器1。
第二实施方式的变形例的表面发射激光器也可以通过根据上述第一实施方式的表面发射激光器1的制造方法的制造方法来制造。
<5.根据本技术的第三实施方式的表面发射激光器>
在下文中，将参照图18描述根据本技术的第三实施方式的表面发射激光器。图18是根据第三实施方式的表面发射激光器201的截面图。
第三实施方式的表面发射激光器201具有与第一实施方式的表面发射激光器1的配置类似的配置，不同之处在于，随着第一隧道结和第二隧道结远离表面发射激光器201的发射表面，第一隧道结和第二隧道结具有更高的杂质掺杂浓度。
如图18所示，作为示例，第三实施方式的表面发射激光器201包括：基板202，第一多层膜反射器204和第二多层膜反射器217，第一有源区至第三有源区206、210和214，第一隧道结208和第二隧道结212，氧化物限制层216，第一n侧间隔层205，第一p侧间隔层207，第二n侧间隔层209，第二p侧间隔层211，第三n侧间隔层213，第三p侧间隔层215，接触层218，阳极电极222，阴极电极221和绝缘膜223。
氧化物限制层216包括电流注入区216a和围绕电流注入区216a的电流限制区216b。
第一隧道结208包括第一高浓度p型层208a和第一高浓度n型层208b。第二高浓度n型层208b布置在第一高浓度p型层208a的上侧(阳极电极222侧)。
第二隧道结212包括第二高浓度p型层212a和第二高浓度n型层212b。第二高浓度n型层212b配置于第二高浓度P型层212a的上侧(阳极电极222侧)。
在表面发射激光器201中，作为示例，除了堆叠结构203的第一多层膜反射器204的部分(下部)以外的部分是在垂直于基板202的方向上突出的台面部220。
更具体地，第一高浓度p型层208a掺杂有诸如1.0×1020cm-3的碳(C)的p型杂质，并且例如膜厚度为10nm。更具体地，第一高浓度n型层208b掺杂有诸如5.0×1019cm-3的硅(Si)的n型杂质，并且例如膜厚度为10nm。
更具体地，第二高浓度p型层212a掺杂有诸如7.0×1019cm-3的碳(C)的p型杂质，并且例如膜厚度为10nm。更具体地，第二高浓度n型层212b掺杂有诸如3.0x1019 cm-3的硅(Si)的n型杂质，并且例如膜厚度为10nm。
即，在第一隧道结208和第二隧道结212之外，离表面发射激光器201的发射表面更远的第一隧道结208的第一高浓度p型层208a具有比第二隧道结212的第二高浓度p型层212a更高的杂质掺杂浓度。在第一隧道结208和第二隧道结212中，离表面发射激光器201的发射表面更远的第一隧道结208的第一高浓度n型层208b具有比第二隧道结212的第二高浓度n型层212b更高的杂质掺杂浓度。
根据第三实施方式的表面发射激光器201，从第一隧道结208生成的载流子浓度变得高于从第二隧道结212生成的载流子浓度，并且更多的载流子注入到第一有源区206中。由此，第一有源区206的发射光谱的波形变大(发射光谱的峰值波长处的增益变大)，即使在驱动温度向高温侧变化的情况下，也能够抑制振荡波长超出能够使发射光谱叠加的波形的增益高的波长范围的可能性。
第三实施方式的表面发射激光器201也可以通过根据上述第一实施方式的表面发射激光器1的制造方法的制造方法来制造。
<6.本技术的修改>
本技术不限于上述各个实施方式和变形例，并且可以进行各种修改。
例如，如在图19中所示的第一实施方式的变形例1的表面发射激光器1-1中，隧道结不一定至少设置在最接近表面发射激光器1-1的发射表面的第三有源区14和与第三有源区14相邻的第二有源区10之间。
变形例1的表面发射激光器1-1具有与第一实施方式的表面发射激光器1的配置类似的配置，不同之处在于，不具有第二隧道结12。
上述各个实施方式和变形例中的表面发射激光器具有三个有源区，但是有源区的数量不限于此，并且表面发射激光器可以具有两个有源区或者四个或更多个有源区。在任何情况下，隧道结设置在至少一组两个相邻的有源区之间就足够了，并且优选地，隧道结设置在至少离发射表面最远的有源区和与有源区相邻的有源区之间，并且更优选地，隧道结设置在所有两个相邻的有源区之间。
例如，如在图20中所示的第一实施方式的变形例2的表面发射激光器1-2中，表面发射激光器可以包括两个有源区(例如，第一有源区6和第二有源区10)以及设置在两个有源区之间的隧道结(例如，第一隧道结8)。
变形例2的表面发射激光器1-2具有与第一实施方式的表面发射激光器1的配置类似的配置，不同之处在于，不具有第三有源区14或者第二隧道结12。
在表面发射激光器1-2中，第一有源区6和第二有源区10具有例如图21A中示出的发射光谱ES1和ES2，并且通过对发射光谱ES1和ES2进行叠加获得的波形如图21B中所示(波形具有比图4B的示例中的波形短的Δλ)。
例如，如在图22中所示的第一实施方式的变形例3的表面发射激光器1-3中，表面发射激光器可以具有四个有源区(例如，第一至第四有源区6、10、14和24)。
变形例3的表面发射激光器1-3具有与第一实施方式的表面发射激光器1的配置类似的配置，不同之处在于，除了第三有源区14之外，还在氧化物限制层16与第二隧道结12之间设置第四有源区24，并且在第四有源区24与氧化物限制层16之间设置间隔层25。
注意，表面发射激光器1-3也可以在第三有源区14与第四有源区24之间具有隧道结。在这种情况下，第一有源区至第四有源区6、10、14和24具有例如图23A中示出的发射光谱ES1、ES2、ES3和ES4，并且通过对发射光谱ES1、ES2、ES3和ES4进行叠加获得的波形如图23B中所示(波形具有比图4B的示例中的更长的Δλ)。
例如，在各个上述实施方式和变形例的表面发射激光器中，可以颠倒作为半导体的导电类型的p型和n型。此外，在多个有源区中，如果至少两个有源区在阱层中包括的元素中具有最大晶格常数的元素(例如，In)的组成、阱层的厚度、和/或阱层的数目上不同，并且存在至少两个有源区在上述组成、厚度、以及数目方面相同(例如，发射光谱的峰值波长相同)，这是足够的。
换言之，在多个有源区中，只要发射光谱的峰值波长在至少两个有源区之间不同就足够了，并且可以存在具有相同发射光谱的峰值波长的至少两个有源区。
在上述各实施方式及变形例中，以砷化物半导体为例进行了说明，但也可以根据需要使用例如含有氮(N)、硼(B)、锑(Sb)、磷(P)的III-V族半导体。注意，“砷化物半导体”是指包含砷(As)元素并且包含铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)中的至少一种元素的化合物半导体。
在各个上述实施方式和变形例的表面发射激光器中，可以不必提供氧化物限制层。
在各个上述实施方式和变形例的表面发射激光器中，可以不必设置接触层。
在各个上述实施方式和变形例的表面发射激光器中，多个有源区中的至少一个有源区可以具有单量子阱结构(具有单个阱层)。
在各个上述实施方式和变形例中，第一多层膜反射器和第二多层膜反射器都是半导体多层膜反射器，但是本技术不限于此。
例如，第一多层膜反射器可以是半导体多层膜反射器，并且第二多层膜反射器可以是介电多层膜反射器。介电多层膜反射器也是一种分布式布拉格反射器。
例如，第一多层膜反射器可以是介电多层膜反射器，并且第二多层膜反射器可以是半导体多层膜反射器。
例如，第一多层膜反射器和第二多层膜反射器可以都是介电多层膜反射器。
该半导体多层膜反射器具有低光吸收性和导电性。根据该观点，该半导体多层膜反射器适合于在发射侧上以及在从阳极电极到每个活性层的电流路径上的第二多层膜反射器。
另一方面，介电多层膜反射器具有极低的光吸收性。根据该观点，介电多层膜反射器适于发射侧上的第二多层膜反射器。
在各个上述实施方式和变形例中，已经描述了从台面顶部发射激光的前表面发射型表面发射激光器作为示例，但是本技术还适用于从基板的后表面发射激光的后表面发射型表面发射激光器。
在各个上述实施方式和变形例中，表面发射激光器具有台面部，但是本技术也可应用于例如不具有台面部的增益引导表面发射激光器。
在各个上述实施方式和变形例中，已经描述了单个表面发射激光器作为示例，但是本技术还可以提供包括多个上述实施方式和变形例中的任一个的表面发射激光器的表面发射激光器阵列。在表面发射激光器阵列中，表面发射激光器二维地布置为例如矩阵形状、锯齿形状、随机形状等。
上述实施方式和变形例的表面发射激光器的一些配置可在它们彼此不冲突的范围内组合。
根据本技术的表面发射激光器的特性可以通过例如利用透射电子显微镜(TEM)或二次离子质谱(SIMS)分析堆叠结构的膜厚度、组成和杂质浓度来确定。
<7.电子装置的应用示例>
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品(电子装置)。例如，根据本公开的技术可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、个人出行工具、飞机、无人机、船舶和机器人)上的装置。
根据本技术的表面发射激光器还可用作例如通过激光形成或显示图像的装置(例如，激光打印机、激光复印机、投影仪、头戴式显示器、平视显示器等)的光源。
8.<表面发射激光器应用于距离测量装置的示例>
在下文中，将描述根据上述第一实施方式的表面发射激光器1的应用示例。
图24示出了包括表面发射激光器1的距离测量装置1000的示意性配置的示例，作为根据本技术的电子装置的示例。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1作为光源。距离测量装置1000包括例如表面发射激光器1、光接收装置125、透镜119和130、信号处理部140、控制部150、显示部160以及存储部170。
光接收装置125检测由对象S反射的光。透镜119是用于校准从表面发射激光器1发射的光的透镜，并且是准直透镜。透镜130是用于会聚由对象S反射的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输入的信号和从控制部150输入的参考信号之间的差对应的信号的电路。控制部150包括例如时间到数字转换器(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1的输出的检测部的输出信号。例如，控制部150是控制表面发射激光器1、光接收装置125、信号处理部分140、显示部160以及存储部170的处理器。控制部150是基于由信号处理部140生成的信号来测量到对象S的距离的电路。控制部150生成用于显示与到对象S的距离有关的信息的影像信号，并将该影像信号输出到显示部160。显示部160基于从控制部150输入的影像信号，显示与对象S的距离有关的信息。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1，可以将上述表面发射激光器101、201、1-1、1-2和1-3中的任一个或包括多个任何表面发射激光器的表面发射激光器阵列应用于距离测量装置1000。
9.<距离测量装置安装在移动体上的示例>
图25是示出了作为可应用根据本公开的实施方式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的示例的框图。
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25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以及集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能结构，例示了微型计算机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、驱动电机等)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节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身体系统控制单元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检测包含车辆控制系统12000的车外的信息。例如，在车外信息检测单元12030上连接有距离测量装置12031。距离测量装置12031具备上述的距离测量装置1000。车外信息检测单元12030使距离测量装置12031测定到车外的对象(对象S)的距离，获取通过测定得到的距离数据。车外信息检测单元12030可以基于获取的距离数据来执行人、车辆、障碍物、标志等的目标检测处理。
车内信息检测单元12040检测与车内有关的信息。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单元12041连接。驾驶员状态检测单元12041包括例如拍摄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单元12041输入的检测信息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，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。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基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外信息或车内信息，通过控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，能够进行不依赖于驾驶员的操作等而自主行驶的自动驾驶用的协调控制。
另外，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030获取的车外信息，向车身系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051可以通过根据由外部车辆信息检测单元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向能够视觉或听觉地向车辆的乘员或车辆外部通知信息的输出装置发送声音或图像中的至少一者的输出信号。在图25的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063被示为输出装置。例如，显示部12062可以包括板上显示器或平视显示器中的至少一个。
图26是表示距离测量装置12031的设置位置的示例的图。
在图26中，车辆12100具备距离测量装置12101、12102、12103、12104、12105作为距离测量装置12031。
距离测量装置12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的如前鼻、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。设置在前鼻部上的距离测量装置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。设置在侧视镜处的距离测量装置12102和12103主要获取车辆12100侧面的数据。设置在后保险杠或后门上的距离测量装置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26示出距离测量装置12101至12104的检测范围的示例。检测范围12111指示设置在前鼻部上的距离测量装置12101的检测范围，检测范围12112和12113分别指示设置在侧视镜处的距离测量装置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上的距离测量装置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，确定在检测范围12111至12114内距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)，并且由此，提取最近的三维物体，尤其是存在于车辆12100的行驶路径上、以与车辆12100大致相同的方向以规定的速度(例如，等于或大于0km/小时)行驶的三维物体作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以事先设定跟随距离以保持在前方车辆的前方，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。由此，能够进行不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协调控制。
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、电线杆等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障碍物自动躲避。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确定表示与各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。
上面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。根据本申请的技术，能够适用于上述结构中的距离测量装置12031。
在本说明书中描述的具体数值、形状、材料(包括成分)等仅是示例，并且不限于此。
此外，本技术还可具有以下配置。
(1)一种表面发射激光器，包括：
第一多层膜反射器和第二多层膜反射器；
多个有源区，堆叠在第一多层膜反射器与第二多层膜反射器之间；以及
隧道结，设置在至少一组两个相邻的有源区之间，其中，
多个有源区包括发射光谱的峰值波长彼此不同的至少两个有源区。
(2)根据(1)所述的表面发射激光器，其中，
多个有源区中的每一个包括至少一个有源层，并且
至少两个有源区在有源层的组成、有源层的厚度和有源层的数量中的至少一个方面彼此不同。
(3)根据(1)或(2)所述的表面发射激光器，其中，随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，发射光谱的峰值波长越短。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的表面发射激光器，其中，随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，包括在有源层中的元素之中具有最大晶格常数的元素的组分越小。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的表面发射激光器，其中，随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，有源层的厚度越小。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的表面发射激光器，其中，随着至少两个有源区越接近表面发射激光器的发射表面，有源层的数量越大。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的表面发射激光器，其中，
至少两个有源区包括至少一组两个相邻的有源区，并且
至少一组两个相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差为5nm以上并且50nm以下。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的表面发射激光器，其中，
至少两个有源区包括至少一组两个相邻的有源区，并且
至少一组两个相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差为15nm以上并且30nm以下。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的表面发射激光器，其中，在至少两个有源区中，发射光谱的峰值波长最长的有源区与发射光谱的峰值波长最短的有源区中的峰值波长之间的差是30nm以上并且60nm以下。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的表面发射激光器，其中，
多个有源区是至少三个有源区，并且
至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区中的发射光谱的峰值波长之间的差方面是不同的。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的表面发射激光器，其中，
多个有源区是至少三个有源区，并且
至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差方面是相同的。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的表面发射激光器，其中，至少一个有源层包括InxGa1-xAs(0≤x≤1.0)。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的表面发射激光器，其中，多个有源区中的每一个包括包含AlyGa1-yAs(0≤y≤1.0)所述的半导体层。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的表面发射激光器，其中，隧道结至少设置在多个有源区中的离表面发射激光器最远的发射表面的有源区和与有源区相邻的有源区之间。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的表面发射激光器，其中，隧道结设置在所有两个相邻的有源区之间。
(16)根据(1)至(14)中任一项所述的表面发射激光器，其中，隧道结至少不设置在最靠近表面发射激光器的发射表面的有源区和与有源区相邻的有源区之间。
(17)根据(1)至(16)中任一项所述的表面发射激光器，其中，
在至少两组的两个相邻的有源区中的各组的两个相邻的有源区之间设置隧道结；并且
随着多个隧道结越远离表面发射激光器的发射表面，具有的杂质掺杂浓度越高。
(18)一种表面发射激光器阵列，包括多个根据(1)至(17)中任一项所述的表面发射激光器。
(19)一种电子装置，包括根据(1)至(17)中任一项所述的表面发射激光器。
(20)一种电子装置，包括根据(18)所述的表面发射激光器阵列。
参考符号列表
1、101、201、1-1、1-2、1-3表面发射激光器
2,102,202基底
4、104、204第一多层膜反射器
17、117、217第二多层膜反射器
6、106、206第一有源区(有源区)
10、110、210第二有源区(有源区)
14、114、214第三有源区(有源区)
24第四有源区(有源区)
8第一隧道结(隧道结)
12第二隧道结(隧道结)
1000距离测量装置(电子装置)
ES1、ES2、ES3、ES4发射光谱
λP1、λP2、λP3、λP4峰值波长
ExS发射表面。

Claims (20)

1.一种表面发射激光器，包括：
第一多层膜反射器和第二多层膜反射器；
多个有源区，堆叠在所述第一多层膜反射器与所述第二多层膜反射器之间；以及
隧道结，设置在至少一组两个相邻的有源区之间，其中，
所述多个有源区包括发射光谱的峰值波长彼此不同的至少两个有源区。
2.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
所述多个有源区中的每一个包括至少一个有源层，并且
所述至少两个有源区在所述有源层的组成、所述有源层的厚度和所述有源层的数量中的至少一个方面彼此不同。
3.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，随着所述至少两个有源区越接近所述表面发射激光器的发射表面，所述发射光谱的峰值波长越短。
4.根据权利要求2所述的表面发射激光器，其中，随着所述至少两个有源区越接近所述表面发射激光器的发射表面，包括在所述有源层中的元素之中具有最大晶格常数的元素的组分越小。
5.根据权利要求2所述的表面发射激光器，其中，随着所述至少两个有源区越接近所述表面发射激光器的发射表面，所述有源层的厚度越小。
6.根据权利要求2所述的表面发射激光器，其中，所述随着至少两个有源区越接近所述表面发射激光器的发射表面，所述有源层的数量越大。
7.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
所述至少两个有源区包括至少一组两个相邻的有源区，并且所述至少一组两个相邻的有源区的发射光谱的峰值波长之间的差为5nm以上并且50nm以下。
8.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
所述至少两个有源区包括至少一组两个相邻的有源区，并且所述至少一组两个相邻的所述有源区的发射光谱的峰值波长之间的差为15nm以上并且30nm以下。
9.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，在所述至少两个有源区中，发射光谱的峰值波长最长的有源区与发射光谱的峰值波长最短的有源区中的峰值波长之间的差是30nm以上并且60nm以下。
10.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
所述多个有源区是至少三个有源区，并且
至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区中的发射光谱的峰值波长之间的差方面是不同的。
11.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
所述多个有源区是至少三个有源区，并且
至少两组两个彼此相邻的有源区在两个彼此相邻的有源区中的发射光谱的峰值波长之间的差方面是相同的。
12.根据权利要求2所述的表面发射激光器，其中，所述至少一个有源层包括InxGa(1-x)As(0≤x≤1.0)。
13.根据权利要求12所述的表面发射激光器，其中，所述多个有源区中的每一个包括包含AlyGa(1-y)As(0≤y≤1.0)的半导体层。
14.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，所述隧道结至少设置在所述多个有源区中的离所述表面发射激光器最远的发射表面的有源区和与该有源区相邻的有源区之间。
15.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，所述隧道结设置在所有两个相邻的有源区之间。
16.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，所述隧道结至少不设置在最靠近所述表面发射激光器的发射表面的有源区和与该有源区相邻的有源区之间。
17.根据权利要求1所述的表面发射激光器，其中，
在至少两组两个相邻的有源区中的各组中，在两个相邻的有源区之间设置所述隧道结；并且
随着多个所述隧道结越远离所述表面发射激光器的发射表面，具有的杂质掺杂浓度越高。
18.一种表面发射激光器阵列，包括多个根据权利要求1所述的表面发射激光器。
19.一种电子装置，包括根据权利要求1所述的表面发射激光器。
20.一种电子装置，包括根据权利要求18所述的表面发射激光器阵列。
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