DE60304961T2

DE60304961T2 - VCSEL mit einer reflektierenden Schicht aus Harz zur Emission einer transversalen Mode

Info

Publication number: DE60304961T2
Application number: DE60304961T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi c/o Seiko Epson Kaneko
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: US7126977B2; JP3729263B2; EP1403987A1; DE60304961D1; EP1403987B1; JP2004119582A; US20040114654A1

Description

Die Erfindung betrifft einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser, ein Herstellungsverfahren für diesen, sowie ein Lichtmodul und eine Lichtübertragungsvorrichtung, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser beinhalten.
In einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser werden als Lichtquelle für optische Kommunikation und optische Datentechnik und verschiedene Arten von Sensoren große Erwartungen gesetzt. Bei der optischen Kommunikation wird momentan die Anwendung eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers als Lichtquelle für die optische Kurzstreckenkommunikation bei Verwendung mit einer Multimodenfaser erprobt. Weiter wird zukünftig ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser als Lichtquelle für die optische Langstreckenkommunikation bei Verwendung mit einer Einmodenfaser eingesetzt.
Ein Kennzeichen einer Lichtquelle, die für eine Einmodenfaser geeignet ist, ist, dass eine transversale Mode eine Einzelmode ist (Grundmode nullter Ordnung). Daher wird, wenn ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser als Lichtquelle unter Verwendung einer Einmodenfaser verwendet wird, eine stabile Einzelmode benötigt.
Als eines der Verfahren, um mit einem oberflächenemittierenden Halbleiterlaser einmodiges Licht zu erzielen, ist allgemein bekannt, dass durch selektives Oxidieren eine Stromapertur erzeugt wird, und Licht blockiert wird und gleichzeitig durch die Stromapertur der elektrische Stromfluss verringert wird. Beispielsweise wird bei einem oberflächenemittierender Halbleiterlaser, der aus einer AlGaAs-Abfolge aufgebaut ist, eine Schicht, die einen hohen Anteil an Aluminium aufweist, vorab in einem aus vielen Filmschichten bestehenden Spiegel ausgebildet, und eine Seite dieser Schicht wird danach oxidiert, so dass die Stromapertur ausgebildet wird. Diese Stromapertur weist in der Mitte ein Gebiet, bei dem dieser hohe Al-Anteil verblieben ist (eine Apertur), und ein Aluminiumoxid enthaltendes Randgebiet (einen blockierenden Oxidationsabschnitt) auf, das/der um das zuvor beschriebene Gebiet herum ausgebildet ist. Jedoch ist zu befürchten, dass gemäß diesem Verfahren der Effekt des Blockierens von Licht zu groß ist, da die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Apertur und dem des blockierenden Oxidationsabschnittes zu groß ist. Daher ist es erwünscht, dass der Radius der Apertur unter 4 μm liegt, um eine stabile Einzelmode zu erzielen. Jedoch ist in diesem Fall zu befürchten, dass der Widerstand des Elementes durch Einschränken des elektrischen Strompfades vergrößert wird und außerdem der Lichtemissionswirkungsgrad verschlechtert wird.
Ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser wie definiert im Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus dem Dokument "Applied Physics Letters", American Institute of Physics, New York, US, (06-03-1995), 66 (10), 1157–1159 bekannt. Bei diesem Stand der Technik beinhaltet der obere Teil des zweiten Spiegels 5 SiO₂/TiO₂-Schichtpaare mit einer zusätzlichen oberen aus SiO₂ bestehenden λ/2-Schicht und weist ein konservativ ausgelegtes Reflexionsvermögen von ca. 99,8 % auf. In diesem Dokument ist keine auf dem zweiten Spiegel befindliche Schicht, d. h. eine Schicht, die sich auf der oberen aus SiO₂ bestehenden λ/2-Schicht befindet, erwähnt.
WO 02/45217 A2 offenbart einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser, der einen auf einem Substrat ausgebildeten Resonator beinhaltet und einen Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zum Substrat von einer emittierenden Oberfläche abstrahlt, die auf der Oberseite des Resonators ausgebildet ist, wobei der Resonator auf dem Substrat einen ersten Spiegel, eine aktive Schicht und einen zweiten Spiegel beinhaltet, und der erste Spiegel und der zweite Spiegel sandwichartig um die aktive Schicht herum angeordnet sind. Eine Schichtstruktur zur Anpassung des Reflexionsvermögens, die aus zwei Schichten besteht, ist auf der Abstrahlfläche ausgebildet. Die erste (untere) der zwei Schichten weist eine Dicke von λ/4 und beide Schichten zusammen eine Dicke von λ/2 auf. Die zweite Schicht deckt sich im Wesentlichen mit der Abstrahlfläche, und der erste Spiegel weist eine größere Fläche auf als die zweite Schicht. Das effektive Spiegelreflexionsvermögen unter der ersten Schicht ist verringert und die optischen Verluste vergrößert, abgesehen von dem Gebiet unterhalb der zweiten Schicht, bei dem das Reflexionsvermögen des Spiegels entweder unbeeinflusst bleibt oder verbessert ist, in Abhängigkeit von dem zur Bildung des zweiten Spiegels verwendeten Materials. Dies dient dazu, das Auswählen und Auskoppeln einer Einzelmode zu begünstigen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser bereitzustellen, der zur Steuerung einer stabilisierten transversalen Mode in der Lage ist, und ein Verfahren zu dessen Fertigung.
Außerdem ist es Ziel der Erfindung, ein Lichtmodul und eine Lichtübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser beinhalten.
Diese Ziele werden durch einen Halbleiterlaser nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 17 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dieser Anmeldung ist "optische Dicke" als ein Wert definiert, der erhalten wird, indem man die tatsächliche Dicke der Schicht durch den Brechungsindex teilt. Wenn beispielsweise die Wellenlänge eines Laserstrahls λ ist, die optische Dicke den Wert λ/2 und der Brechungsindex n den Wert 1,4 hat, ist die tatsächliche Dicke der Schicht λ/2·1,4 = 0,7 λ, da sie gleich der optischen Dicke multipliziert mit dem Brechungsindex "n" ist. Außerdem wird in dieser Anmeldung vorausgesetzt, dass mit dem Begriff "Dicke" die tatsächliche Dicke gemeint ist.
Außerdem wird mit dem Ausdruck "Emittieren von Licht in einer Richtung senkrecht zu einem Substrat" ausgedrückt, dass "Licht in einer Richtung senkrecht zur Montageoberfläche des Resonators emittiert wird".
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Brechungsindex des Gebietes, das die Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens und das Gebiet des zweiten Spiegels unterhalb der Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, kleiner als der Brechungsindex des übrigen Gebietes. Mit anderen Worten kann, wenn ein Gebiet, das die Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens und ein Gebiet des zweiten Spiegels unterhalb der Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, als ein erstes Gebiet definiert ist und das übrige Gebiet des zweiten Spiegels, abgesehen von diesem ersten Gebiet, als zweites Gebiet definiert ist, das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im ersten Gebiet größer als das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im zweiten Gebiet sein.
Daher kann der Schwellenwert für eine Laseroszillation im ersten Gebiet im Vergleich zu dem des zweiten Gebietes verringert werden, derart, dass ein eine stabile transversale Mode aufweisendes Licht erzielt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teil der ersten Elektrode auf der Oberseite des Resonators ausgebildet, eine Apertur ist auf der Oberseite des Resonators ausgebildet, und die Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens ist auf der innerhalb der Apertur montierten Abstrahlfläche ausgebildet. Somit unterscheidet sich die Schicht für die erste Elektrode von der Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens, was ermöglicht, dass die Konfiguration und Größe der ersten Elektrode unabhängig von denen der Schicht zur Anpassung des Reflexionsvermögens ausgebildet werden können, so dass die Vielseitigkeit der Bauelementgestaltung verbessert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematischer Querschnitt eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Draufsicht, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ist ein expandierter schematischer Querschnitt des in 1 dargestellten zweiten Spiegels;
4 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
5 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
6 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
7 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
8 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
9 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
10 ist ein schematischer Querschnitt, der einen Prozess zur Fertigung des in den 1 bis 3 dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlasers zeigt;
11 ist ein schematischer Querschnitt, der einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
12 ist ein schematischer Querschnitt, der einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser der zweiten Ausführungsform darstellt;
13 ist ein vergrößerter schematischer Querschnitt, der den in 11 dargestellten zweiten Spiegel zeigt.
14 ist ein schematischer Querschnitt, der einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
15 ist eine schematische Draufsicht, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser der dritten Ausführungsform darstellt;
16 ist eine schematische Ansicht, die ein Lichtmodul gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
17 ist ein Diagramm, das eine Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
18 ist ein Diagramm, das eine Verwendung der Lichtübertragungsvorrichtung der fünften Ausführungsform zeigt;
19 ist ein Diagramm, das eine Verwendung der Lichtübertragungsvorrichtung der fünften Ausführungsform darstellt;
20 ist ein Diagramm, das eine Verwendung einer Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
21 ist ein Diagramm, das das Reflexionsvermögen des ersten und des zweiten Gebietes 191 und 192 des zweiten Spiegels 104 des Versuchsbeispiels darstellt.
Erste Ausführungsform
1. Struktur des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
1 ist ein Querschnitt, der schematisch einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 (nachfolgend einfach als "oberflächenemittierender Laser" bezeichnet) einer ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Draufsicht, welche den oberflächenemittierenden Laser 100 schematisch zeigt. 1 zeigt einen Querschnitt entlang Linie A-A von 2.
Der oberflächenemittierende Laser 100 der vorliegenden Ausführungsform weist ein Substrat 101 (GaAs-Substrat vom n-Typ bei dieser Ausführungsform) und einen auf dem Substrat 101 ausgebildeten vertikalen Resonator 140 auf (der nachfolgend einfach als "Resonator" bezeichnet wird), wie in 1 dargestellt. Der oberflächenemittierende Laser 100 kann einen Laserstrahl von der Abstrahlfläche 108 emittieren, die auf der Oberseite des Resonators 140 in Richtung senkrecht zum Substrat 101 ausgebildet ist.
Als nächstes wird jedes der Bestandteile dieses oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform beinhaltet der Resonator 140 eine übereinander geschichtete säulenartige Halbleiterschicht 130 (die als "säulenartiger Abschnitt" bezeichnet wird); die Seite des säulenartigen Abschnittes 130 ist mit einer Isolierschicht 106 beschichtet.
Der säulenartige Abschnitt 130 ist im Resonator 140 ausgebildet. Dabei ist der säulenartige Abschnitt 130 ein Teil des Resonators 140 und beinhaltet einen zweiten Spiegel 104. Dieser säulenartige Abschnitt 130 wird durch eine Isolierschicht 106 verdeckt. Mit anderen Worten ist die Seite des säulenartigen Abschnitts 130 von der Isolierschicht 106 umgeben. Weiter ist eine erste Elektrode 107 auf dem säulenartigen Abschnitt 130 und der umgebenden Isolierschicht 106 ausgebildet.
Der Resonator 140 beinhaltet beispielsweise: einen aus vielen Schichten aufgebauten Spiegel 102 vom "Distributed Reflection"-Typ (nachfolgend als erster Spiegel bezeichnet), der durch Aufbringen von 40 Schichtpaaren gebildet ist, die jeweils aus einer Al_0,9Ga_0,1As-Schicht vom n-Typ und einer Al_0,15Ga_0,85As-Schicht vom n-Typ bestehen, eine aktive Schicht 103, die eine Quantum-Well-Struktur beinhaltet, die durch dreifache GaAs-Well-Schichten und eine Al_0,3Ga_0,7As-Barriereschicht gebildet ist, und einen aus vielen Schichten aufgebauten Spiegel 104 vom "Distributed Reflection"-Typ (nachfolgend als zweiter Spiegel bezeichnet), der durch Aufbringen von 25 Schichtpaaren gebildet ist, die jeweils aus einer Al_0,9Ga_0,1As-Schicht vom p-Typ und einer Al_0,15Ga_0,85As-Schicht vom p-Typ bestehen, die nacheinander in dieser Reihenfolge aufgebracht werden. Weiter ist die Zusammensetzung und die Anzahl der Schichten im ersten Spiegel 102, der aktiven Schicht 103 und dem zweiten Spiegel 104 nicht auf das zuvor Erwähnte eingeschränkt.
Jede der den ersten Spiegel bildenden Schichten weist eine optische Dicke (die Dicke in Richtung parallel zur Z-Richtung wie dargestellt in 1) auf, die ein ungerades Vielfaches von λ/4 (z. B. λ/4) ist, wenn die Wellenlänge eines von der Abstrahlfläche 108 emittierten Laserstrahls den Wert λ hat.
Außerdem beinhaltet der zweite Spiegel 104 eine Schicht mit einer optischen Dicke von m₁·λ/2 (m₁ ist natürliche Zahl), und jede der Schichten, abgesehen von dieser Schicht, die den zweiten Spiegel 104 aufbauen, weist eine optische Dicke auf, die ein ungerades Vielfaches von λ/4 ist (z. B. λ/4). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, bei dem die Schicht, deren optische Dicke m₁·λ/2 beträgt, die oberste Schicht des zweiten Spiegels 104 ist.
Die Verunreinigung des zweiten Spiegels 104 ist vom p-Typ, indem sie beispielsweise mit C dotiert ist, und die Verunreinigung des ersten Spiegels 102 ist vom n-Typ, indem sie beispielsweise mit Si dotiert ist. Daher ist eine PIN-Diode durch den zweiten Spiegel 104, die nicht-dotierte aktive Schicht 103 und den ersten Spiegel 102 ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Abschnitt des Resonators 140 zwischen der Abstrahlfläche und dem ersten Spiegel 102 kreisförmig geätzt, und zwar von der Abstrahlfläche her gesehen, so dass der säulenartige Abschnitt 130 gebildet wird. Daher ist bei dieser Ausführungsform die ebene Form dieses säulenartigen Abschnittes 130 ein Kreis. Jedoch sind willkürliche auch andere Formen für diesen Abschnitt möglich.
Weiter kann in einem Gebiet der den zweiten Spiegel 104 bildenden Schichten, das sich in der Nähe der aktiven Schicht 103 befindet, eine aus einem Aluminiumoxid aufgebaute Stromapertur 105 ausgebildet sein. Diese Stromapertur 105 ist ringförmig ausgebildet. Und zwar hat diese Stromapertur 105 in der Draufsicht die Form eines konzentrischen Kreisrings. Mit anderen Worten ist die Querschnittsform dieser Stromapertur 105 in einer zur X-Y-Ebene parallelen Ebene in 1 die Form eines konzentrischen Kreisrings.
Das Gebiet des inneren Kreises der Stromapertur 105 kann größer ausgeführt sein als die Querschnittsfläche einer (später noch beschriebenen) Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens. Gemäß dieser Struktur kann der durch eine Stromapertur 105 bedingte Widerstandswert eines Elementes verringert werden, so dass der Lichtabstrahlungswirkungsgrad verbessert wird. Weiter ist die Stromapertur 105 so ausgebildet, das die Steuerung des Strompfades unabhängig von der Steuerung der transversalen Mode erfolgt. Als Ergebnis kann ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit hohem Wirkungsgrad und hoher Zuverlässigkeit erzielt werden.
Außerdem ist beim oberflächenemittierenden Laser 100 der bevorzugten Ausführungsform die Isolierschicht 106 ausgebildet, um die Seitenfläche des säulenartigen Abschnittes sowie die Oberseite des ersten Spiegels 102 abzudecken.
Bei einem Prozess zur Fertigung des oberflächenemittierenden Lasers 100 ist die Isolierschicht 106 ausgebildet, um die Seitenfläche des säulenartigen Abschnittes 130 zu bedecken. Anschließend wird die erste Elektrode 107 auf der Oberseite des säulenartigen Abschnittes 130 und der Oberseite der Isolierschicht 106 ausgebildet. Eine zweite Elektrode 109 wird auf der Rückseite 101b des Substrates 101 ausgebildet. Bei dem Prozess zur Ausbildung dieser Elektroden wird eine Temperbehandlung im Allgemeinen bei ca. 400°C durchgeführt (siehe nachfolgend beschriebener Herstellungsprozess). Daher ist es, wenn die Isolierschicht 106 aus Harz erzeugt ist, erforderlich, dass das Harz ausreichende Temperaturbeständigkeit aufweist, um den Temperprozess auszuhalten. Damit dieser Anforderung genügt wird, ist es erwünscht, dass für die Isolierschicht 106 ein Harz wie beispielsweise ein Polyimidharz, ein Harz der Fluorgruppe, ein Acrylsäureharz oder ein Epoxidharz verwendet wird. Insbesondere ist vom Standpunkt einer leichten Verarbeitbarkeit und der Isolation ein Polyimidharz erwünscht.
Die erste Elektrode 107 und die zweite Elektrode 109 sind angeordnet, um einen Strom in den Resonator 140, insbesondere in die aktive Schicht 103 zu injizieren.
Zumindest ein Teil der ersten Elektrode 107, wie dargestellt in 1, ist auf der Oberseite des säulenartigen Abschnittes 130 ausgebildet. Im Detail ist die erste Elektrode 107 auf der Oberseite des säulenartigen Abschnittes 130 und der Isolierschicht 106 ausgebildet. Die erste Elektrode 107 kann als ein aus vielen Schichten bestehender Film ausgebildet sein, beispielsweise einer Legierung aus Au und Zn und Au.
Die erste Elektrode 107 weist eine Apertur 118 oberhalb der Oberseite 130a des Resonators 130 auf. Mit anderen Worten gibt es im mittigen Abschnitt der Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 einen Teil (die Apertur 118), bei dem die erste Elektrode 107 nicht ausgebildet ist. Die Abstrahlfläche 108 zum Emittieren eines Laserstrahls ist innerhalb der Apertur 118 ausgebildet.
Beim oberflächenemittierenden Laser 100 der vorliegenden Ausführungsform ist die Abstrahlfläche 108 kreisförmig.
Außerdem ist auf der Rückseite 101b des Substrates 101 die zweite Elektrode 109 ausgebildet. Mit anderen Worten werden zum Anschließen des in 1 dargestellten oberflächenemittierenden Lasers 100 die erste Elektrode 107 auf dem säulenartigen Abschnitt 130 und die zweite Elektrode 109 auf der Rückseite 101b des Substrates 101 verwendet. Die zweite Elektrode 109 kann als ein aus vielen Schichten bestehender Film wie beispielsweise einer Legierung aus Au und Ge und Au ausgebildet sein.
Eine Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ist auf der Abstrahlfläche 108 ausgebildet. Die ebene Konfiguration der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens kann kreisförmig sein. In diesem Fall kann der Durchmesser der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens weniger als 6 μm betragen. Gemäß dieser Struktur kann nicht ohne Weiteres eine Erzeugung eines Laserstrahls mit einer Mode höherer Ordnung erfolgen, derart, dass sich leicht ein Laserstrahl mit einer einzigen Mode erzielen lässt. Somit kann dieser für eine Lichtquelle mit einer Einmodenfaser zur optischen Kommunikation angewandt werden. Außerdem lässt sich in diesem Fall eine zur Mittelachse der Abstrahlfläche 108 koaxiale Mittelachse der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens erzielen. Gemäß diesem Aufbau kann ein stabiler Laserstrahl mit einer kreisförmigen transversalen Mode erzielt werden.
Außerdem kann diese Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens aus einem Material ausgebildet sein, das für den von der Abstrahlfläche 108 emittierten Laserstrahl durchlässig ist. Somit ist die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens aus einem für den Laserstrahl durchlässigen Material aufgebaut, was ermöglicht, dass der Laserstrahl mit höherem Wirkungsgrad emittiert wird. Somit kann ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit hohem Wirkungsgrad, bei dem die Moden gesteuert werden können, erzielt werden.
Die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ist beispielsweise aus einem flüssigen Material ausgebildet, das gehärtet werden kann, indem es einer Energie wie beispielsweise Wärme, Licht und dergleichen ausgesetzt wird (beispielsweise ein durch ultraviolette Strahlung gehärtetes Harz oder ein durch Wärme gehärtetes Harz). Als durch ultraviolette Strahlung gehärtetes Harz sind beispielsweise ein Harz der Acrylgruppe und ein Harz der Epoxygruppe anzuführen, die durch ultraviolettes Licht gehärtet werden.
Außerdem ist als durch Wärme gehärtetes Harz ein Vorläufer eines durch Wärme gehärteten Harzes der Polyimidgruppe anzuführen. Ein durch ultraviolettes Licht gehärtetes Harz wird durch kurzzeitiges Bestrahlen mit ultravioletter Strahlung gehärtet. Somit kann das Härten des Materials ohne einen Prozess erfolgen, der irgendwelche Schädigungen eines Elementes verursachen kann, wie beispielsweise ein thermischer Prozess. Daher kann, wenn die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens unter Verwendung eines durch ultraviolette Strahlung gehärteten Harzes erzeugt wird, der auf ein Element ausgeübte Einfluss verringert werden.
Außerdem beträgt die optische Dicke "d_r" (siehe 3) dieser Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens (2m₂ – 1)·λ/4 (m₂ ist natürliche Zahl).
1 zeigt ein Schnittsprofil des Reflexionsvermögens des zweiten Spiegels 104 gemeinsam mit dem oberflächenemittierenden Laser 100. Außerdem zeigt 3 einen expandierten Querschnitt der Umgebung des zweiten Spiegels 104 von 1. Wie in 3 dargestellt, ist ein Gebiet, das die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens und den Abschnitt des zweiten Spiegels 104 unterhalb der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, als ein erstes Gebiet 191 definiert, und das Gebiet außer diesem ersten Gebiet 191 ist als zweites Gebiet 192 definiert. Im Detail zeigt 3 ein gestricheltes Gebiet als erstes Gebiet 191 und ein schraffiertes Gebiet als zweites Gebiet 192. Das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im ersten Gebiet 191 ist größer als im zweiten Gebiet 192. 1 und 3 zeigen eine Verteilung des Reflexionsvermögens sowohl im ersten Gebiet 191 als auch im zweiten Gebiet 192. In 1 und 3 nimmt das Reflexionsvermögen in Pfeilrichtung zu.
Wie zuvor beschrieben, beinhaltet der zweite Spiegel 104 eine Schicht, deren optische Dicke m₁·λ/2 beträgt; jede der den zweiten Spiegel 104 aufbauenden Schichten, abgesehen von dieser Schicht, weist eine optische Dicke auf, die ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 ist. Falls der zuvor beschriebene Fall, bei dem der zweite Spiegel 104 eine Schicht beinhaltet, deren optische Dicke m₁·λ/2 beträgt und jede der Schichten, abgesehen von dieser Schicht, des zweiten Spiegels 104 eine optische Dicke aufweist, die ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 ist, wie dies bei dem oberflächenemittierenden Laser 100 der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist, mit einem Fall verglichen wird, bei dem die optische Dicke aller Schichten des zweiten Spiegels 104 ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4 ist, ist das Reflexionsvermögen des zweiten Spiegels 104 in dem ersten erwähnten Fall niedriger. Jedoch kann in diesem Fall das Reflexionsvermögen des ersten Gebietes 191 dadurch vergrößert werden, dass die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ausgebildet wird, deren optische Dicke (2m₂ – 1)·λ/4 beträgt. Somit kann das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im ersten Gebiet 191 größer sein als das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im zweiten Gebiet 192. Demzufolge kann das erste Gebiet 191 effizienter als das zweite Gebiet 192 eine Laseroszillation erzeugen, was ermöglicht, dass einmodiges Licht in effizienter Weise erzielt wird.
2. Funktionsweise des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
Die allgemeine Funktionsweise des oberflächenemittierenden Lasers 100 der vorliegenden Ausführungsform ist nachfolgend dargestellt. Hierbei ist das folgende Verfahren zum Betreiben des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers lediglich ein Beispiel, und verschiedene Arten von Modifikationen stehen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung zur Verfügung.
Zuerst erfolgt, wenn eine Vorwärtsspannung an die PIN-Diode über die erste Elektrode 107 und die zweite Elektrode 109 angelegt wird, in der aktiven Schicht 103 eine Rekombinieren der Elektronen mit positiven Löchern, so dass eine in Bezug zu dieser Rekombination stehende Lichtemission erzeugt wird. Somit tritt eine induzierte Emission auf, wenn sich ein erzeugter Lichtstrahl zwischen dem zweiten Spiegel 104 und dem ersten Spiegel 102 zurück und vor bewegt, so das die Lichtintensität verstärkt wird. Wenn die optische Verstärkung die optischen Verluste übersteigt, tritt eine Laseroszillation auf, so dass ein Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zum Substrat 101 (in Z-Richtung in 1) von der Abstrahlfläche 108 auf dem säulenartigen Abschnitt 130 über die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens emittiert wird. Hierbei hat der Ausdruck "eine Richtung senkrecht zum Substrat 101" die Bedeutung von "eine Richtung (die Z-Richtung in 1) senkrecht zur Oberfläche 101a (eine Ebene parallel zur X-Y-Ebene in 1) des Substrates 101".
3. Prozess zur Fertigung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
Als nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Fertigung des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 4 bis 10 beschrieben. 4 bis 10 zeigen Querschnitte, die einen Prozess zur Fertigung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellen und dem Querschnitt von 1 entsprechen.

(1) Zuerst wird ein Vielschicht-Halbleiterfilm 150 auf den n-Typ GaAs-Substrat 101 durch epitaxiales Aufwachsen unter Modulieren der Zusammensetzung ausgebildet (siehe 4).

Der aus vielen Schichten bestehende Halbleiterfilm 150 beinhaltet beispielsweise: den ersten Spiegel 102, der durch Aufbringen von 40 Schichtpaaren gebildet ist, die jeweils aus einer Al_0,9Ga_0,1As-Schicht vom n-Typ und einer Al_0,15Ga_0,85As-Schicht vom n-Typ bestehen, so dass die zwei Arten von Schichten abwechselnd ausgebildet sind, eine aktive Schicht 103, die eine Quantum-Well-Struktur beinhaltet, die durch dreifache GaAs-Well-Schichten und eine Al_0,3Ga_0,7As-Barriereschicht gebildet ist, und den zweiten Spiegel 104, der durch Aufbringen von 25 Schichtpaaren gebildet ist, die jeweils aus einer Al_0,9Ga_0,1As-Schicht vom p-Typ und einer Al_0,15Ga_0,85As-Schicht vom p-Typ bestehen, so dass die zwei Arten von Schichten abwechselnd ausgebildet sind. Lediglich die obere Schicht des zweiten Spiegels 104 wird so aufgewachsen, dass sie eine optische Dicke von m₁·λ/2 hat. Die optische Dicke der verbleibenden Schichten des zweiten Spiegels 104, sowie die optische Dicke aller Schichten des ersten Spiegels 102 ist jeweils ein ungeradzahliges Vielfaches von λ/4. Diese Schichten sind in der Abfolge auf das Substrat 101 aufgebracht, so dass der aus vielen Schichten bestehende Halbleiterfilm 150 gebildet wird. Dabei ist beim Aufwachsen des zweiten Spiegels 104 mindestens eine Schicht nahe der aktiven Schicht 103 als eine AlAs-Schicht oder eine AlGaAs-Schicht ausgebildet, die mehr als 0,95 Atom-% Al aufweist (Schicht mit hohem Al-Anteil). Diese Schicht wird später oxidiert, um zur Stromapertur 105 zu werden. Außerdem ist es erwünscht, dass die Trägerdichte der auf der Oberseite befindlichen Schicht des zweiten Spiegels 104 vergrößert wird, so dass für einen ohmschen Kontakt mit einer Elektrode (der nachfolgend beschriebenen Elektrode 107) gesorgt wird.
Die Temperatur für epitaxiales Aufwachsen wird gemäß dem verwendeten Aufwachsverfahren, den Ausgangsmaterialien, der Art des Substrates 101 oder der Art des Vielschicht-Halbleiterfilms 150, sowie dessen Dicke und Trägerdichte geeignet festgelegt. Jedoch ist es im Allgemeinen erwünscht, dass sie zwischen 450°C und 800°C liegt. Außerdem wird die Zeit für das epitaxiale Aufwachsen wie die Temperatur ebenfalls in geeigneter Weise festgelegt.
Als Verfahren für epitaxiales Aufwachsen kann metallorganische Gasphasen-Epitaxie (MOVPE), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) oder Flüssigphasen-Epitaxie (LPE) verwendet werden.

(2) Anschließend wird der säulenartige Abschnitt 130 ausgebildet (siehe 5). Detailliert wird, nachdem ein Photoresist auf den Vielschicht-Halbleiterfilm 150 aufgetragen wurde, der Photoresist durch ein photolithographisches Verfahren gemustert, so dass eine vorbestimmte gemusterte Resistschicht R100 erzeugt wird (4). Weiter werden beispielsweise der zweite Spiegel 104, die aktive Schicht 103 und ein Teil des ersten Spiegels 102 beispielsweise durch ein Trockenätzverfahren geätzt, wobei die Resistschicht R100 als Maske zur Ausbildung der säulenartig übereinander angeordneten Halbleiterschicht (dem säulenartigen Abschnitt) 130 dient. Basierend auf dem zuvor erwähnten Herstellungsprozess wird der den säulenartigen Abschnitt 130 beinhaltende Resonator 140 auf dem Substrat 101 ausgebildet, wie in 5 dargestellt. Die Resistschicht R100 wird danach entfernt.
(3) Anschließend wird, falls nötig, die Stromapertur 105 ausgebildet (siehe 6). Detailliert wird, wie in 6 dargestellt, das Substrat 101, das mit dem durch den zuvor beschriebenen Prozess ausgebildeten Resonator 140 versehen ist, beispielsweise in eine Dampfatmosphäre von 400°C eingebracht, um die Schicht mit dem hohen Al-Anteil im zweiten Spiegel 104 zu oxidieren. Somit kann die Stromapertur 105 ausgebildet werden. Die Oxidationsgeschwindigkeit hängt von der Temperatur des Ofens, der Menge des zugeführten Dampfes und dem Al-Anteil sowie der Dicke der zu oxidierenden Schicht (der Schicht mit hohem Al-Anteil) ab. Bei dem oberflächenemittierenden Laser, der mit der durch Oxidation erzeugten Stromapertur versehen ist, fließt der Strom lediglich in einem Teil, in dem die Stromapertur nicht ausgebildet ist (nicht oxidiert ist), wenn dieser Laser aktiviert wird. Daher kann bei einem Prozess einer Ausbildung der Stromapertur mittels Oxidation die Stromdichte durch Steuern des Bereiches, in dem die Stromapertur 105 ausgebildet werden soll, gesteuert werden.
(4) Anschließend wird die den säulenartigen Abschnitt 130 umgebende Isolierschicht 106 ausgebildet (siehe 7).

Dabei wird ein Fall beschrieben, bei dem ein Polyimidharz als Material zur Ausbildung der Isolierschicht 106 verwendet wird. Zuerst wird ein Vorläufer eines Harzes (ein Vorläufer eines Polyimids) auf den Resonator 140 beispielsweise durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht, um eine (nicht dargestellte) Vorläuferschicht eine Harzes zu erzeugen. In diesem Fall wird diese derart ausgebildet, dass die Dicke der Vorläuferschicht größer als die Höhe des säulenartigen Abschnittes 130 ist. Außerdem sind als Verfahren zur Ausbildung der Vorläuferschicht herkömmliche Verfahren, wie beispielsweise das zuvor erwähnte Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Eintauchverfahren, ein Spritzbeschichtungsverfahren und ein Tintenstrahlverfahren anwendbar.
Anschließend wird, nachdem dieses Substrat beispielsweise durch eine heiße Platte erwärmt wurde, um das Lösungsmittel zu entfernen, die Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 (siehe 7) freigelegt. Als Verfahren zum Freilegen der Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 kann ein CMP-Verfahren, ein Trockenätzverfahren und ein Nassätzverfahren verwendet werden. Dann wird die Isolierschicht 106 dadurch ausgebildet, dass die Vorläuferschicht in einem Ofen bei 350°C in ein Imid umgewandelt wird. Dabei ist es möglich, die Oberseite 130 des säulenartigen Abschnittes 130 durch Ätzen einer Isolierschicht freizulegen, die hauptsächlich während des Prozesses des Umwandelns des Vorläufers in ein Imid erzeugt wird.

(5) Als nächstes werden die erste Elektrode 107 und die zweite Elektrode 109 zum Injizieren von Strom in die aktive Schicht 103 und die Oberfläche zum Emittieren eines Laserstrahls 108 ausgebildet (siehe 8).

Zuerst wird die Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 durch ein Plasmabehandlungsverfahren oder dergleichen gereinigt, bevor die erste Elektrode 107 und die zweite Elektrode 109 ausgebildet werden. Somit kann ein Bauelement mit stabileren Eigenschaften erzeugt werden. Anschließend wird ein aus vielen Schichten bestehender Film, wie beispielsweise eine Legierung aus Au und Zn und Au (nicht dargestellt), auf der Isolierschicht 106 und der Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 (siehe 7) durch ein Vakuumaufdampfungsverfahren ausgebildet. In diesem Fall wird die Au-Schicht auf der Oberseite ausgebildet. Anschließend wird ein Teil des zuvor beschriebenen Vielschichtfilms von der Oberseite 130a des säulenartigen Abschnittes 130 durch ein Abhebeverfahren entfernt. Dieser Teil wird zur Apertur 118 (siehe 8). Ein Trockenätzverfahren kann anstelle des Abhebeverfahrens verwendet werden.
Die Abstrahlfläche 108 befindet sich innerhalb der Apertur 118. Mit anderen Worten fungiert das Gebiet der Oberseite 130a des innerhalb der Apertur 118 befindlichen säulenartigen Abschnittes 130 als Abstrahlfläche 108.
Außerdem wird beispielsweise ein Vielschichtfilm, wie beispielsweise eine Legierung aus Au und Ge und Au (nicht dargestellt) auf der Rückseite 101b des Substrates 101 beispielsweise durch ein Vakuumaufdampfungsverfahren ausgebildet. Anschließend wird dieser Film getempert. Die Tempertemperatur hängt von den Elektrodenmaterialien ab. Im Fall von Elektroden, bei denen die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Materialien verwendet werden, beträgt diese normalerweise ca. 400°C.

(6) Anschließend wird die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens auf der Abstrahlfläche 108 ausgebildet (siehe 9 und 10).

Detailliert wird zuerst eine Resistschicht R200 durch ein photolithographisches Verfahren innerhalb der Apertur 118 ausgebildet. Diese Resistschicht R200 weist eine Apertur 218 auf. Diese Apertur 218 wird verwendet, um die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens auszubilden. Die Apertur 218 weist eine kreisförmige Ebene auf, deren Mittelachse mit der Mittelachse der Apertur 118 zusammenfällt.
Anschließend wird ein Tröpfchen auf die Apertur 218 durch ein Tintenstrahlverfahren aufgebracht, um einen Vorläufer 110b (siehe 10) der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens auszubilden (s. 1 bis 3). Dann wird dieser Vorläufer 110b gehärtet, so dass die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens auf der Abstrahlfläche 108b ausgebildet wird. Der Vorläufer 110b ist aus einem Material aufgebaut, das durch einen Energiestrahl gehärtet wird, beispielsweise ein wärmehärtendes Harz oder ein durch ultraviolettes Licht härtendes Harz.
Als Ausstoßverfahren eines Tintenstrahls gibt es beispielsweise (i) ein Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit unter einem Druck, der durch Ändern der Größe einer Luftblase in einer Flüssigkeit (hier einem Linsenmaterial) unter Erwärmung und (ii) ein Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit unter einem durch eine piezoelektrische Vorrichtung hervorgerufenen Druck. Vom Aspekt einer Steuerung des Druckes gesehen, ist das Verfahren (ii) wünschenswert.
Die Ausrichtung der Position einer Düse 112 eines Tintenstrahlkopfes 120 mit der Position zum Ausstoßen eines Tropfens 110a wird durch ein herkömmliches Bilderkennungsverfahren realisiert, das bei einem Belichtungsverfahren oder einem Prüfprozess bei allgemeinen Prozessen zur Fertigung einer integrierten Halbleiterschaltung verwendet wird. Beispielsweise wird, wie in 9 dargestellt, das Ausrichten der Position der Düse 112 des Tintenstrahlkopfes 120 zur Öffnung 118 des oberflächenemittierenden Lasers 100 mittels einer Bilderkennung realisiert. Nachdem das Ausrichten bewerkstelligt ist, wird die an den Tintenstrahlkopf 120 angelegte Spannung gesteuert.
Dann wird das Tröpfchen 110a abgegeben. Somit wird der Vorläufer 110b auf der Abstrahlfläche 108 ausgebildet (siehe 10).
In diesem Fall tritt in einem gewissen Maße eine Schwankung bei den Ausstoßwinkeln des Tröpfchens 110a aus der Düse 112 auf. Falls jedoch die Position, in der das Tröpfchen 110a ankommt, innerhalb der Apertur 118 liegt, verteilt sich das Tröpfchen 110a in dem von der Resistschicht R200 umgebenen Gebiet und die Position wird dadurch automatisch korrigiert.
Nach Beendigung des zuvor beschriebenen Prozesses werden, wie dargestellt in 10, Energiestrahlen 113 (beispielsweise ultraviolette Strahlen) aufgestrahlt, um den Vorläufer 110b zu härten. Die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens wird auf der Abstrahlfläche 108 ausgebildet (siehe 1 bis 3). Das geeignete Bestrahlungsausmaß und die Wellenlänge der ultravioletten Strahlung hängen vom Material des Vorläufers 110b ab. Wenn beispielsweise der Vorläufer 110b aus einem durch ultraviolettes Licht gehärteten Acrylgruppen-Harz ausgebildet ist, wird dieser Vorläufer durch 5-minütiges Bestrahlen mit einer ultravioletten Strahlung einer Wellenlänge von 350 nm und einer Leistung von 10 mW bestrahlt. Die Resistschicht R200 wird danach entfernt.
Der in den 1 bis 3 dargestellte oberflächenemittierende Laser 100 wird mittels der zuvor beschriebenen Prozesse bereitgestellt.
4. Funktionen und Vorteile
Der oberflächenemittierende Laser 100 der vorliegenden Ausführungsform verfügt über die folgenden Vorteile und Funktionen.

(1) Das Reflexionsvermögen eines Gebietes, das die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens und den Teil des zweiten Spiegels 104 unterhalb der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, ist geringer als das des übrigen Gebietes. Im Detail kann, wenn die Wellenlänge des Laserstrahls λ ist, da der zweite Spiegel 104 eine Schicht beinhaltet, deren optische Dicke den Wert m₁·λ/2 hat und die optische Dicke der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens den Wert (2m₂ – 1)·λ/4 hat, das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl im ersten Gebiet 191 größer sein als im zweiten Gebiet 192 (siehe 3). Daher kann der Schwellenwert der Laseroszillation im ersten Gebiet 191 im Vergleich zu dem des zweiten Gebietes 192 verringert werden, was ermöglicht, dass ein stabiles Licht mit transversaler Mode erzielt werden kann. Insbesondere bildet eine Schicht, deren optische Dicke den Wert m₁·λ/2 hat, die obere Schicht des zweiten Spiegels 104, was ermöglicht, dass das Reflexionsvermögen im ersten Gebiet 191 in effizienter Weise vergrößert wird und stabiles Licht mit transversaler Mode sicher erzielt werden kann.
(2) Zumindest ein Teil der ersten Elektrode 107 ist auf der Oberseite 130a des Resonators 130 ausgebildet, die Apertur 118 ist auf der Oberseite 130a des Resonators 130 ausgebildet, und die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ist auf der Abstrahlfläche 108 innerhalb dieser Apertur 118 ausgebildet. Mit anderen Worten kann, da die Schicht für die erste Elektrode 107 sich von der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens unterscheidet, die Konfiguration und die Größe der ersten Elektrode 107 unabhängig von denen der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ausgebildet werden, was eine vielseitige Bauteilgestaltung ermöglicht.
(3) Die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens besteht aus einem durch Wärme oder durch ultraviolettes Licht gehärteten Harz. Außerdem kann diese Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden.

Die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens wird durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet, derart, dass eine dem auszubildenden Bauteil zugefügte Schädigung, im Vergleich zu einer Ausbildung der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens mittels CVD-Verfahren, Aufdampfen und Ätzen, verringert werden kann, und die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens kann ohne Weiteres ausgebildet werden. Außerdem wird, wenn die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet wird, die Menge der Tröpfchen so angepasst, dass die Dicke der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ohne Weiteres mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.
Zweite Ausführungsform
1. Struktur des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
11 zeigt einen schematischen Querschnitt des oberflächenemittierenden Lasers 200 einer zweiten Ausführungsform, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird. 12 zeigt eine schematische Draufsicht dieses oberflächenemittierenden Lasers 200. 11 ist ein Querschnitt entlang Linie A-A von 12.
Der oberflächenemittierende Laser 200 dieser Ausführungsform hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform, abgesehen davon, dass eine Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens in der gesamten Apertur 118 der ersten Elektrode 107 ausgebildet ist. Bestandteile, die im Wesentlichen die gleiche Funktion wie bei der ersten Ausführungsform haben, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung von diesen wird hier nicht wiederholt.
11 zeigt ein Schnittprofil des Reflexionsvermögens des zweiten Spiegels 104 gemeinsam mit dem oberflächenemittierenden Laser 200. Zusätzlich zeigt 13 eine expandierte Schnittansicht der Umgebung des zweiten Spiegels 104 in 11. Wie in 13 dargestellt, ist ein Gebiet, das die Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens und den Abschnitt des zweiten Spiegels 104 unterhalb der Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, als erste Region 291 definiert, und das verbleibende Gebiet ist als zweites Gebiet 292 definiert. Im Detail ist in 13 ein punktiertes Gebiet das erste Gebiet 291, und ein schraffiertes Gebiet ist das zweite Gebiet 292.
Bei diesem oberflächenemittierenden Laser 200 ist das Reflexionsvermögen für einen Laserstrahl im ersten Gebiet 291 größer als das Reflexionsvermögen für einen Laserstrahl im zweiten Gebiet 292, wie dies bei dem oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform der Fall ist. Somit erzeugt das erste Gebiet 291 im Vergleich zum zweiten Gebiet 292 eine effizientere Laseroszillation, so dass ein einmodiges Licht in effizienterer Weise erhalten wird.
Beispielsweise kann in der Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens die optische Dicke "d_r" (siehe 13) in dem Abschnitt außer der Umgebung der ersten Elektrode 107 (2m₂ – 1)·λ/4 sein (m₂ ist natürliche Zahl), ähnlich wie die der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens. Außerdem ist diese Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens aus dem gleichen Material wie die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens der ersten Ausführungsform aufgebaut.
Außerdem ist, wie in 11 und 13 dargestellt, die Dicke der Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens keine Konstante, sondern kann stattdessen in der Umgebung einer Kontaktfläche zur ersten Elektrode 107 vergrößert sein. Somit ist das Reflexionsvermögen des ersten Gebietes 291 mit zunehmender Annäherung an die Kontaktfläche in der Umgebung einer Kontaktfläche zur ersten Elektrode 107 verringert (siehe 13).
2. Herstellungsprozess eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
Die Funktionsweise des oberflächenemittierenden Lasers 200 der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie beim oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung von diesem entfällt.
Außerdem haben der oberflächenemittierende Laser 200 der vorliegenden Ausführungsform und ein Verfahren zur Fertigung von diesem im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Effekte wie der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform.
Weiter kann beim oberflächenemittierenden Laser 200 der vorliegenden Ausführungsform die Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens dadurch ausgebildet werden, dass das Tröpfchen 110a direkt in die Apertur 118 ausgestoßen wird. Somit kann diese Schicht 210 zur Anpassung des Reflexionsvermögens ohne Verwendung der Resistschicht R200 ausgebildet sein. Somit kann das Gebiet, das ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, notwendigerweise durch ein einfaches Verfahren begrenzt werden, was ermöglicht, dass ein oberflächenemittierender Laser eine stabilisierte transversale Mode steuert.
Dritte Ausführungsform
14 zeigt einen schematischen Querschnitt des oberflächenemittierenden Lasers 300 einer dritten Ausführungsform, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird. 15 zeigt eine schematische Draufsicht dieses oberflächenemittierenden Lasers 300. 14 ist ein Querschnitt entlang Linie A-A von 15.
Der oberflächenemittierende Laser 300 der vorliegenden Ausführungsform hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform, abgesehen davon, dass die zweite Elektrode 119 auf der Oberfläche 101a des Substrates 101 ausgebildet ist, ähnlich wie die erste Elektrode 107. Bestandteile, die im Wesentlichen die gleiche Funktion wie beim oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform haben, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung von diesen entfällt hier.
Bei diesem oberflächenemittierenden Laser 300 sind zwei Kontaktflächen der ersten Elektrode 107 bzw. der zweiten Elektrode 119 auf der Oberseite 101a des Substrats 101 ausgebildet. Wie in 14 dargestellt, ist eine Apertur 111 so ausgebildet, dass sie zumindest den ersten Spiegel 102 erreicht.
2. Prozess zur Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
der oberflächenemittierende Laser 300 der vorliegenden Ausführungsform wird durch einen Prozess gefertigt, der im Wesentlichen derselbe wie der des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform ist. Mit anderen Worten wird bei dem Prozess, der ähnlich wie der zur Herstellung des oberflächenemittierenden Lasers 100 der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform ist, nachdem die Isolierschicht 106 auf dem Resonator 140 ausgebildet ist (siehe 7), die Apertur 111 in der Isolierschicht 106 ausgebildet (siehe 14). Als Verfahren zur Ausbildung der Apertur 111 kann beispielhaft ein Nassätzverfahren oder ein Trockenätzverfahren angeführt werden. Die freiliegende Fläche des ersten Spiegels 102, die der Unterseite der Apertur 111 entspricht, kann, falls erforderlich, geätzt werden.
Anschließend wird die erste Elektrode 107 wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Außerdem wird die zweite Elektrode 119 von der Unterseite der Apertur 111 bis zu einer Oberseite der Isolierschicht 106 ausgebildet. Die zweite Elektrode 119 kann aus dem gleichen Material aufgebaut sein, wie dasjenige, welches zur Ausbildung der zweiten Elektrode 109 des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform verwendet wird. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform, wenn die zweite Elektrode 119 beispielsweise unter Verwendung eines Abhebeverfahrens ausgebildet wird, ein Gebiet von der freiliegenden Oberfläche des ersten Spiegels 102, das der Unterseite der Apertur 111 bis zur Oberseite der Isolierschicht 106 entspricht, gemustert. Der nachfolgende Prozess (der Prozess zur Ausbildung der Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens) ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Somit kann der oberflächenemittierende Laser 300 durch die zuvor beschriebenen Prozesse ausgebildet werden.
3. Operationen, Funktionen und Effekte des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers
Die Funktionsweise des oberflächenemittierenden Lasers 300 ist im Wesentlichen die gleiche wie die des oberflächenemittierenden Lasers 100 der ersten Ausführungsform, und eine Erläuterung von dieser entfällt.
Außerdem sind beim oberflächenemittierenden Laser 300 der vorliegenden Ausführungsform sowohl die erste Elektrode 107 als auch die zweite Elektrode 119 auf der Oberfläche 101a des Substrates 101 ausgebildet.
Somit können beispielsweise Ansteuerelemente oberhalb der ersten Elektrode 107 und der zweiten Elektrode 119 über eine erhöhte Kontaktierfläche montiert sein. Somit lässt sich ein Bauelement erzielen, das ohne Verdrahtung angesteuert werden kann und ausgebildet ist, um als 'Face-down'-Struktur montiert zu werden. Da außerdem die erste Elektrode 107 und die zweite Elektrode 119 auf der gleichen Oberfläche ausgebildet sind, sind eine Mehrzahl von Kontaktflächen auf der gleichen Fläche ausgebildet, was ermöglicht, dass eine stabilere Montage erzielt wird.
Vierte Ausführungsform
16 zeigt eine schematische Ansicht eines Lichtmoduls gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Das Lichtmodul beinhaltet einen Strukturkörper 1000 (siehe 16). Dieser Strukturkörper 1000 weist den oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform (siehe 1), eine Plattform 1120, einen ersten optischen Wellenleiter 1130 und einen Aktuator 1150 auf. Außerdem beinhaltet dieser Strukturkörper 1000 einen zweiten optischen Wellenleiter 1302. Der zweite optische Wellenleiter 1302 ist ein Teil des Substrates 1308. Ein optischer Wellenleiter 1304 zum Anschließen kann mit dem zweiten optischen Wellenleiter 1302 optisch verbunden sein.
Der optische Wellenleiter 1304 zum Anschließen kann eine optische Faser sein. Außerdem ist die Plattform 1120 am Substrat 1308 durch ein Harz 1306 fest angebracht.
Bei dem Lichtmodul dieser Ausführungsform wird, nachdem Licht vom oberflächenemittierenden Laser 100 (der Abstrahlfläche 108, siehe 1) emittiert wurde, dieses Licht durch ein (nicht dargestelltes) Lichtempfangselement über den ersten und den zweiten optischen Wellenleiter 1330 und 1302 (und den zum Anschluss dienenden optischen Wellenleiter 1304) aufgenommen.
Fünfte Ausführungsform
17 zeigt eine Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind eine Mehrzahl von dritten optischen Wellenleitern 1230, 1310 und 1312 zwischen dem ersten optischen Wellenleiter 1130 und einem Lichtempfangselement 220 vorgesehen. Außerdem beinhaltet die Lichtübertragungsvorrichtung eine Mehrzahl (zwei) von Substraten 1314 und 1316.
Bei dieser Ausführungsform ist der dritte optische Wellenleiter 1312 zwischen der Seite des oberflächenemittierenden Lasers 100 (einschließlich des oberflächenemittierenden Lasers 100, der Plattform 1120, des ersten optischen Wellenleiters 1130, des zweiten optischen Wellenleiters 1318 und des Aktuators 1150) und der Seite des Licht empfangenden Elementes 220 vorgesehen (das ein Licht empfangendes Element 220, die Plattform 1220 und die dritten optischen Wellenleiter 1230 und 1310 beinhaltet). Als dritter optischer Wellenleiter 1312 wird eine optische Faser verwendet, um das Licht zwischen mehreren elektronischen Geräten zu übertragen.
Beispielsweise sind in 18 elektronische Geräte 1102, wie beispielsweise ein Computer, eine Anzeigeeinrichtung, eine Speichervorrichtung und ein Drucker über Lichtübertragungsvorrichtungen 1100 miteinander verbunden. Elektronische Geräte 1102 können Informationskommunikationsgeräte sein. Eine Lichtübertragungsvorrichtung 1100 weist ein Kabel 1104 auf, das den dritten optischen Wellenleiter 1312, wie beispielsweise eine optische Faser, beinhaltet. Bei der Lichtübertragungsvorrichtung 1100 kann ein Stecker 1106 an beiden Enden des Kabels 1104 montiert sein. In jeden der Stecker 1106 sind der oberflächenemittierende Laser 100 und das Licht empfangende Element 220 eingebaut. Ein von einem beliebigen der elektronischen Geräte 1102 ausgegebenes elektrisches Signal wird durch ein emittierendes Bauelement in ein optisches Signal umgewandelt, so dass es über das Kabel 1104 übertragen wird und durch das Empfangselement in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Ein elektrisches Signal wird dem anderen elektronischen Gerät 1102 zugeführt. Somit können bei den Lichtübertragungsvorrichtungen 1100 dieser Ausführungsform Informationen zwischen elektronischen Geräten 1102 mittels optischer Signale transportiert werden.
19 zeigt eine Verwendung der Lichtübertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform. Elektronische Geräte 1112 sind miteinander durch die Lichtübertragungsvorrichtungen 1110 verbunden. Als elektronische Geräte 1112 sind ein Flüssigkristallanzeigemonitor und ein CRT für eine digitale Anzeige (kann auf dem Gebiet der Finanzdienstleistung, das Versandes, der medizinischen Versorgung und auf dem Gebiet des Unterrichts verwendet werden), eine Flüssigkristallprojektionseinrichtung, ein Plasmaanzeigepaneel (PDP), ein Digitalfernseher, eine Einzelhandels-Registrierkasse für POS-Scan-Geschäftsvorgänge), ein Video, ein Tuner, eine Spielvorrichtung und ein Drucker anzuführen.
Außerdem können bei einer in den 18 und 19 dargestellten Lichtübertragungsvorrichtung, sogar wenn der oberflächenemittierende Laser 200 (siehe 11 bis 13) oder der oberflächenemittierende Laser 300 anstelle des oberflächenemittierenden Lasers 100 verwendet werden, die gleichen Funktionen und Effekte erzielt werden.
Sechste Ausführungsform
20 zeigt eine Zeichnung, die eine Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung erläutert. In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Lichtübertragungsvorrichtung eine Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 zwischen IC-Chips ist.
1. Struktur der Lichtübertragungsvorrichtung
Die Lichtübertragungsvorrichtung 2000 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten IC-Chips versehen. In der Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 20 dargestellt, zwei IC-Chips übereinander angeordnet. Jedoch ist die Anzahl der übereinander angeordneten IC-Chips nicht auf zwei eingeschränkt.
Bei der Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 der vorliegenden Ausführungsform werden Laserstrahlen 521, 522 zwischen den übereinander angeordneten IC-Chips 501 und 502 übertragen, um Daten auszutauschen. IC-Chips 501 und 502 beinhalten Substrate (beispielsweise ein Siliziumsubstrat) 511 und 512 und IC-Gebiete 531 und 532, die auf den Substraten 511 bzw. 512 ausgebildet sind. Eine CPU, ein Speicher und ein ASIC seien als IC-Chips 501 und 502 beispielhaft angeführt.
Im IC-Chip 501 sind der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform und eine Lichterfassungsvorrichtung 541 auf dem Substrat 511 montiert. In ähnlicher Weise sind im IC-Chip 502 der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform und eine Lichterfassungsvorrichtung 542 auf dem Substrat 512 montiert. Auch wenn bei dieser Ausführungsform der oberflächenemittierende Laser 100 der ersten Ausführungsform sowohl auf dem Substrat 511 als auch dem Substrat 512 verwendet wird, können einer oder beide dieser oberflächenemittierenden Laser 100 durch den zweiten oder den dritten oberflächenemittierenden Laser 200 und 300 ersetzt werden.
2. Funktionsweise der Lichtübertragungsvorrichtung
Als nächstes wird die Funktionsweise dieser Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 mit Bezug auf 20 beschrieben.
Bei dieser Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 wird ein Signal, das im IC-Gebiet 531 des IC-Chip 501 elektrisch verarbeitet wird, durch den Resonator 140 (siehe 1, nicht in 20 dargestellt) des oberflächenemittierenden Lasers 100 in ein gepulstes Lasersignal umgewandelt und dann an die Lichterfassungsvorrichtung 542 des IC-Chip 502 übertragen. Die Lichterfassungsvorrichtung 542 wandelt einen empfangenen Laserimpuls in ein elektrisches Signal um und überträgt dieses an das IC-Gebiet 532.
Andererseits wird die gleiche Operation in einem Fall durchgeführt, bei dem ein gepulstes Lasersignal von dem auf dem IC-Chip 502 ausgebildeten oberflächenemittierenden Laser 100 zur Lichterfassungsvorrichtung 541 übertragen wird. Mit anderen Worten wird in der Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 ein Signal, das im IC-Gebiet 532 des IC-Chips 502 elektrisch verarbeitet wird, durch den Resonator 140 des oberflächenemittierenden Lasers in ein gepulstes Lasersignal umgewandelt und dann an die Lichterfassungsvorrichtung 541 des IC-Chips 501 übertragen. Die Lichterfassungsvorrichtung 541 wandelt einen empfangenen Laserimpuls in ein elektrisches Signal um und überträgt dieses an das IC-Gebiet 531. Somit werden Daten zwischen IC-Chips 501, 502 mittels eines Lasers ausgetauscht.
Außerdem wird, wenn die Substrate 511 und 512 aus Silizium aufgebaut sind, die Wellenlänge einer Laseroszillation im Resonator des oberflächenemittierenden Lasers 100 auf einen Wert oberhalb 1,1 μm festgelegt, wodurch ermöglicht wird, das das von dem oberflächenemittierenden Laser 100 emittierte Licht durch die Substrate 511 und 512 (Siliziumsubstrate) hindurchgeht. Nebenbei bemerkt, treten bei einer Signalübertragung zwischen IC-Chips mittels einer elektrischen Verbindung in Zusammenhang mit einer hohen Frequenz und einer hohen Signalverarbeitungsgeschwindigkeit im Allgemeinen die folgenden Probleme auf:

– eine Verschiebung (Skew) der Signalübertragungstakte zwischen Verdrahtungen tritt auf;
– der Stromverbrauch bei der Übertragung eines elektrischen Hochfrequenzsignals wird vergrößert;
– die Gestaltung des Verdrahtungsplans wird erschwert;
– eine Impedanzanpassung ist erforderlich;
– eine Abhilfemaßnahme gegen Ground Noise ist erforderlich.

Andererseits können diese Probleme dadurch gelöst werden, dass Signale zwischen IC-Chips als Lichtsignale übertragen werden, beispielsweise mit der Licht-Zusammenschaltungsvorrichtung 2000 der vorliegenden Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor angeführten Ausführungsformen eingeschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen angewandt werden. Beispielsweise beinhaltet die Erfindung einen Aufbau, der im Wesentlichen dem in den Ausführungsformen erläuterten Aufbau entspricht (ein Aufbau, der beispielsweise die gleiche Funktion, das gleiche Verfahren und das gleiche Ergebnis oder das gleiche Ziel und Ergebnis aufweist). Außerdem beinhaltet die Erfindung einen Aufbau, bei dem unwesentliche Teile des Aufbaus, die in der Ausführungsform erläutert werden, durch andere Teile ersetzt sind. Außerdem beinhaltet die Erfindung einen Aufbau, der die gleichen Funktionen und Wirkungen erzielen kann, die in dem in den zuvor erwähnten Ausführungsformen erläuterten Aufbau dargestellt sind, oder der das gleiche Ziel wie diese hat. Außerdem beinhaltet die Erfindung einen Aufbau, bei dem in den zuvor erwähnten Ausführungsformen erläuterten Aufbau bekannte Technik hinzugefügt ist.
Beispielsweise wurde bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser erläutert, der einen einzigen säulenartigen Abschnitt beinhaltet. Jedoch umfasst der Schutzumfang der Erfindung eine Mehrzahl säulenartiger Abschnitte auf einem einzigen Substrat. Außerdem weist ein Fall, bei dem eine Mehrzahl von oberflächenemittierenden Halbleiterlasern in einem Array angeordnet sind, die gleichen Funktionen und Effekte auf.
Außerdem kann beispielsweise gemäß der Erfindung in jeder der Halbleiterschichten der p-Typ durch einen n-Typ ersetzt sein. Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen wurde ein Material der AlGaAs-Gruppe verwendet. Jedoch können andere Materialien, wie beispielsweise eine GaInP-Gruppe, eine ZnSSe-Gruppe, eine InGaN-Gruppe, eine AlGaN-Gruppe, eine InGaAs-Gruppe, eine GaInAs-Gruppe und eine GaAsSb-Gruppe in Abhängigkeit von einer Wellenlänge einer Laseroszillation verwendet werden.
Außerdem war bei der zuvor erwähnten Ausführungsform ein GaAs-Substrat als Verbindungshalbleitersubstrat dargestellt. Jedoch können weitere Verbindungshalbleitersubstrate wie beispielsweise ein GaN-Substrat, ein AlN-Substrat, ein InP-Substrat, ein GaP-Substrat, ein ZnSe-Substrat, ein ZnS-Substrat, ein CdTe-Substrat, ein ZnTe-Substrat und ein CdS-Substrat verwendet werden.
Versuchsbeispiel
Mit Bezug auf den oberflächenemittierenden Laser 100 der ersten Ausführungsform wurde ein Simulationstest des Reflexionsvermögens des zweiten Spiegels 104 durchgeführt. 21 zeigt das Reflexionsvermögen der ersten und zweiten Gebiete 191 und 192 des zweiten Spiegels 104, das durch diese Messung geliefert wurde.
Außerdem weist bei dieser Messung jede der den oberflächenemittierenden Laser 100 aufbauenden Schichten den gleichen Aufbau und Zusammensetzung auf, wie bei der zuvor erwähnten Ausführungsform dargestellt. Die Wellenlänge der Oszillation im oberflächenemittierenden Laser 100 beträgt 850 nm. Außerdem beinhaltet bei dieser Messung das durch das Beispiel dargestellte Reflexionsvermögen nicht das Reflexionsvermögen der Stromapertur 105.
Zuerst werden, wenn der zweite Spiegel 104 einen aus vielen Schichten bestehenden Film aufweist, der 25 Paare beinhaltet, die jeweils aus einer Al_0,9Ga_0,1As-Schicht vom n-Typ und einer Al_0,15Ga_0,85As-Schicht vom n-Typ bestehen, die Schichten abwechselnd aufgebracht, und deren optische Dicke beträgt jeweils λ/4, jedoch beträgt die der oberen Schicht λ/2, und das Reflexionsvermögen des zweiten Spiegels 104 betrug 99,04 % für Licht der Oszillationswellenlänge von 850 nm. In diesem Fall betrug, wenn die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens, deren optische Dicke λ/4 betrug, auf der Abstrahlfläche 108 zusätzlich zu der oberen Schicht, deren optische Dicke λ/2 betrug, ausgebildet wurde, das Reflexionsvermögen des ersten Gebietes 191 (siehe 3) des zweiten Spiegels 104 99,57 %, und das Reflexionsvermögen des zweiten Gebietes 192 (siehe 3) betrug 99,04 %, d. h. war das gleiche wie im Fall ohne die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens. Außerdem zeigt 21 das Reflexionsvermögen für jede Wellenlänge des ersten Gebietes 191 bzw. des zweiten Gebietes 192. In 21 stellt eine durchgehende Linie das Reflexionsvermögen des ersten Gebietes 191 und eine unterbrochene Linie das Reflexionsvermögen des zweiten Gebietes 192 dar.
Gemäß dem Versuchsbeispiel betrug die optische Dicke der oberen Schicht des zweiten Spiegels 104 λ/2 und die Schicht 110 zur Anpassung des Reflexionsvermögens, deren optische Dicke λ/4 betrug, wurde auf der Abstrahlfläche 108 ausgebildet, wodurch ermöglicht wurde, dass das Reflexionsvermögen für einen Laser im ersten Gebiet 191 größer war als das im zweiten Gebiet 192 (siehe 21). Somit kann der Schwellenwert der Laseroszillation im ersten Gebiet 191 im Vergleich zu dem im zweiten Gebiet 192 verringert werden, wodurch ermöglicht wird, das ein Laser eine stabilisierte transversale Mode aufweist.

Claims

Oberflächenemittierender Halbleiterlaser, der einen auf einem Substrat (101) ausgebildeten Resonator (140) beinhaltet und einen Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zum Substrat (101) von einer Abstrahlfläche (108) emittiert, die auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet ist, wobei der Resonator (140) auf dem Substrat (101) einen ersten Spiegel (102), eine aktive Schicht (103) und einen zweiten Spiegel (104) beinhaltet, der die Abstrahlfläche (108) als Teil seiner Oberseite beinhaltet, wobei der erste Spiegel (102) und der zweite Spiegel (104) die aktive Schicht (103) sandwichartig einschließen; und der zweite Spiegel (104) eine Schicht beinhaltet, deren optische Dicke m₁·λ/2 beträgt, wobei m₁ eine natürliche Zahl gleich oder größer 1 ist und λ die Wellenlänge des Laserstrahls ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens auf demjenigen Teil der Abstrahlfläche (108) ausgebildet ist, von dem das Licht emittiert wird; und die optische Dicke der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens (2m₂ –1)·λ/4 beträgt, wobei m₂ eine natürliche Zahl gleich oder größer 1 ist.
Laser nach Anspruch 1, bei dem das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl in einem ersten Gebiet größer als dasjenige in einem zweiten Gebiet ist, wobei das erste Gebiet als ein Gebiet definiert ist, das die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens und das Gebiet des zweiten Spiegels (104) unterhalb der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, und das zweite Gebiet als das restliche Gebiet des zweiten Spiegels (104) definiert ist.
Laser nach Anspruch 1, welcher weiter aufweist: eine erste Elektrode (107) und eine zweite Elektrode (109) zum Injizieren eines elektrischen Stroms in den Resonator (140), wobei zumindest ein Teil der ersten Elektrode (107) auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet ist, eine Apertur (118) in der ersten Elektrode (107) auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet ist, und die Abstrahlfläche (108) innerhalb der Apertur vorgesehen ist.
Laser nach Anspruch 3, bei dem der Resonator (140) auf dem Substrat (101) einen ersten Spiegel (102), der auf dem Substrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht (103) und einen zweiten Spiegel (104) beinhaltet, wobei der erste Spiegel (102) und der zweite Spiegel (104) die aktive Schicht (103) sandwichartig einschließen; und das Reflexionsvermögen für den Laserstrahl in einem ersten Gebiet größer als dasjenige in einem zweiten Gebiet ist, wobei das erste Gebiet als ein Gebiet definiert ist, das die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens und das Gebiet des zweiten Spiegels (104) unterhalb der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens beinhaltet, und das zweite Gebiet als das restliche Gebiet des zweiten Spiegels (104) definiert ist.
Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Schicht, deren optische Dicke m₁·λ/2 ist, die obere Schicht des zweiten Spiegels (104) bildet.
Laser nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, bei dem die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens für den Laserstrahl durchlässig ist.
Laser nach einem der Ansprüche 1, 2, und 4 bis 6, bei dem die Konfiguration der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens in der Draufsicht kreisförmig ist.
Laser nach Anspruch 7, bei dem der Durchmesser der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens 6 μm oder weniger beträgt.
Laser nach Anspruch 7, bei dem die Abstrahlfläche (108) kreisförmig ist und die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens koaxial zur Mittelachse der Abstrahlfläche (108) angeordnet ist.
Laser nach Anspruch 1 oder 3, bei dem die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens aus einem durch Wärme oder einem durch ultraviolettes Licht gehärteten Harz besteht.
Laser nach Anspruch 3, bei dem die Dicke der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens ungleichmäßig ist.
Laser nach Anspruch 11, bei dem die Dicke der Schicht (210) zur Anpassung des Reflexionsvermögens in einem Gebiet in der Nähe der Kontaktfläche zur ersten Elektrode (107) größer als die des übrigen Gebietes ist.
Laser nach Anspruch 1 oder 4, bei dem der zweite Spiegel (104) mit einer Stromapertur (105) versehen ist, die eine konzentrische kreisringförmige Ebene aufweist, und der Flächeninhalt des inneren Kreises der Stromapertur (105) größer als die Querschnittsfläche der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens ist.
Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem mindestens ein Teil des Resonators (140) einen säulenartigen Abschnitt (130) beinhaltet.
Lichtmodul, das einen optischen Wellenleiter (1130, 1302) und den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Lichtübertragungsvorrichtung, die ein Lichtmodul nach Anspruch 15 aufweist.
Verfahren zur Fertigung eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers, der einen auf einem Substrat (101) ausgebildeten Resonator (140) beinhaltet und einen Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zum Substrat (101) von einer Abstrahlfläche (108) emittiert, die auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet ist, wobei das Verfahren beinhaltet: (a) Ausbilden eines Resonators (140) auf dem Substrat (101) durch Ausbilden eines ersten Spiegels (102), einer aktiven Schicht (103) und eines zweiten Spiegels (104), der die Abstrahlfläche (108) als Teil seiner Oberseite aufweist, so dass der erste Spiegel (102) und der zweite Spiegel (104) die aktive Schicht (103) sandwichartig einschließen, wobei der zweite Spiegel (104) so ausgebildet wird, dass er eine Schicht mit einer optischen Dicke von m₁·λ/2 zu beinhaltet, wobei m₁ eine natürliche Zahl gleich oder größer 1 ist und λ die Wellenlänge des Laserstrahls ist; gekennzeichnet durch (b) Ausbilden einer Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens mit einer optischen Dicke von (2m₂ –1)·λ/4, wobei m₂ eine natürliche Zahl gleich oder größer 1 ist, und zwar auf dem Teil der Abstrahlfläche (108), von dem das Licht emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt (b) beinhaltet, dass ein Vorläufer der Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens durch Ausstoßen eines Tröpfchens auf die Abstrahlfläche (108) und nachfolgendes Härten des Vorläufers ausgebildet wird, um die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das weiter beinhaltet: (c) Ausbilden einer ersten Elektrode (107) und einer zweiten Elektrode (109), um einen Strom in den Resonator (140) zu injizieren, wobei zumindest ein Teil der ersten Elektrode (107) auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet wird und eine Apertur auf der Oberseite des Resonators (140) ausgebildet wird, wobei Schritt (c) beinhaltet, dass die Schicht (110) zur Anpassung des Reflexionsvermögens auf der Abstrahlfläche (108) ausgebildet wird.