JP2000261096A - Ｄｂｒを用いた発光デバイス - Google Patents

Ｄｂｒを用いた発光デバイス

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    • H01S5/18369—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors based on dielectric materials

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部フィルタを必要とすること無く、長いピー
ク波長を持つレーザ光を効率的に出力することが出来る
光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスを提供する。 【解決手段】発光デバイスは、第１の基板上に位置して
第１のピーク波長を有する第１の光を出射可能な第１の
光生成構造と、第２の基板上に位置して第２のピーク波
長を有する第２の光を出射可能な第２の光生成構造とを
含み、第１及び第２の光生成構造は第１及び第２の基板
の間に挟まれるようにして置かれる。これにより、電気
的に駆動される第１の光生成構造から出射される第１の
光に呼応して第２のピーク波長を有する第２の光が生成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に垂直共振器
型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に関し、より具体的には
光学的にポンピングされる構成の垂直共振器型面発光レ
ーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザは、従来の端
発光レーザと比較して低製造コストで高品質の光線が得
られ、またスケーラブルな外形を持つ等、数々の優位性
を有する。ＶＣＳＥＬはこれらの特性により、多くのア
プリケーションにとって望ましいものとされている。特
に長波長光（１３００ｎｍ−１５５０ｎｍ）を生成する
能力を持つＶＣＳＥＬは光通信分野において関心の的で
ある。
【０００３】ＶＣＳＥＬは電流による駆動、又は光学的
駆動により出力レーザ光を生成する能力を持つ。従来の
電流注入型ＶＣＳＥＬは、基板上に形成した２つの分布
反射器又は分布ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）とその間
に設けた活性領域を含む。電流注入型ＶＣＳＥＬは更
に、電流を活性領域に注入する為の２つのオーム接触を
含む。通常、一方のオーム接触は基板の下に位置し、も
う一方のオーム接触は上方のＤＢＲの上に位置する。こ
れらの接触に電圧が印加されると、電流が活性領域に注
入され、活性領域は光を出射する。出射された光は２つ
のＤＢＲの間で反射する。出射した光の一部は上部ＤＢ
Ｒ又は下部ＤＢＲを通過し、出力レーザ光として伝搬す
る。
【０００４】従来型の光ポンピングＶＣＳＥＬもまた、
２つのＤＢＲ間に活性領域を含む。しかしながら、光ポ
ンピングＶＣＳＥＬは光源を含んでいるか、或はそれに
作動的に結合している。光源は他のＶＣＳＥＬ又は発光
ダイオードでも良い。光ポンピングＶＣＳＥＬは、光源
から供給される「ポンピング光」を吸収することにより
出力レーザ光を発生するものである。ポンピング光は活
性領域により吸収され、これが出力レーザ光の出射を生
じる。
【０００５】米国特許第５，５１３，２０４号におい
て、Ｊａｙａｒａｍａｎは、それに結合した長波長ＶＣ
ＳＥＬを光学的にポンピングする短波長ＶＣＳＥＬを含
む光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスについて記述してい
る。Ｊａｙａｒａｍａｎの光ポンピングＶＣＳＥＬデバ
イスの一実施形態を図１に示す。この実施形態において
は、ＶＣＳＥＬデバイス１０はＧａＡｓ基板１４上に形
成された短波長ＶＣＳＥＬ１２を含む。短波長ＶＣＳＥ
Ｌ１２は活性領域１６とミラー１８、２０から構成され
る。ＶＣＳＥＬデバイス１０はまた、ＧａＡｓ基板２４
上に形成した長波長ＶＣＳＥＬ２２も含んでいる。長波
長ＶＣＳＥＬ２２は活性領域２６とミラー２８、３０か
ら構成される。ミラー２８はＧａＡｓとＡｌＡｓの交互
の層から成り、ミラー３０はＳｉＯ2とＴｉＯ2の交互の
層から成る。長波長ＶＣＳＥＬ２２は接着材料層３２に
より短波長ＶＣＳＥＬ１２と結合している。接着材料は
透明の光学接着材料、又は金属ボンディング材料でも良
い。他の実施形態において、ＶＣＳＥＬ１２、２２は融
着させてモノリシック構造を形成しても良い。
【０００６】作動においては、最初に短波長ＶＣＳＥＬ
１２が活性化されて短いピーク波長を持つ光３４を出射
する。ＶＣＳＥＬ１２の活性化にはオーム接触（図示せ
ず）を介して活性領域１６に電流を注入する。光３４は
長波長ＶＣＳＥＬ２２のミラー３０を通過して伝搬さ
れ、そして活性領域２６へと入射される。光３４は活性
領域２６により吸収され、これにより電子・正孔対が増
える。これらの対は活性領域２６の量子井戸に集中し、
ここで再結合して長いピーク波長を持つレーザ光３６が
生成される。レーザ光３６はＶＣＳＥＬデバイス１０か
らの出力レーザ光として長波長ＶＣＳＥＬ２２のミラー
２８から出て行く。
【０００７】ＶＣＳＥＬデバイス１０において問題とさ
れるのは、長波長ＶＣＳＥＬ２２のポンピングに利用さ
れた短波長ＶＣＳＥＬ１２からの光３４の大部分が、レ
ーザ光３６と共に送られてしまう点である。出力レーザ
光は長波長ＶＣＳＥＬ１２により生成された長波長レー
ザ光３６のみを含有していることが理想である。しかし
ながら、短波長光３４が長波長ＶＣＳＥＬ２２の活性領
域２６に到達した際、短波長光３４の一部が活性領域２
６に吸収されずにミラー２８を透過して送られてしまう
のである。ミラー２８を短波長光３４を反射するように
作ることも出来る。しかしながら、いくらかの短波長光
３４がレーザ光３６と共に出力レーザ光としてミラー２
８を通って透過してしまうことは避けられない。ＶＣＳ
ＥＬデバイス１０が光ファイバケーブルに接続している
場合、長波長レーザ光３６のみをＶＣＳＥＬデバイス１
０から選択的に透過させる為にはフィルタ装置が必要と
なり、これによりＶＣＳＥＬデバイス１０を使ったシス
テムは繁雑となりコスト高となってしまう。
【０００８】他の光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスが米
国特許第５，７５４，５７８号に記述されているが、こ
れもまたＪａｙａｒａｍａｎのものである。この特許に
開示された光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスの一実施形
態を図２に示す。この実施形態においては、ＶＣＳＥＬ
デバイス３８は、単一のＧａＡｓ基板４４上に形成され
た短波長ＶＣＳＥＬ４０と長波長ＶＣＳＥＬ４２とを含
む。短波長ＶＣＳＥＬ４０は活性領域４６及びミラー４
８、５０から構成される。ミラー４８、５０はＧａＡｓ
とＡｌＧａＡｓの交互の層から成る。短波長ＶＣＳＥＬ
４０は活性層４６へと電流を供給する金属接触５２、５
４を含む。短波長ＶＣＳＥＬ４０は更に、陽子注入又は
酸化膜５６により実現可能の電流閉じ込め機構を含む。
長波長ＶＣＳＥＬ４２は活性領域５８及びミラー６０、
６２から構成される。ミラー６２はＧａＡｓとＡｌＧａ
Ａｓの交互の層から成る。しかしながらミラー６０はＶ
ＣＳＥＬ中のミラーを作成するに好適な複数の異なる材
料から構成することが出来る。ミラー６２は短波長ＶＣ
ＳＥＬ４０のエピタキシャル成長と同じ工程で成長させ
ると説明されている。
【０００９】ＶＣＳＥＬデバイス３８の動作は、図１の
ＶＣＳＥＬデバイス１０の動作と実質的に同様である。
まず最初に、短波長ＶＣＳＥＬ４０の活性領域４６に接
触５２、５４を介して電流が注入される。注入された電
流により活性領域４６が駆動され、短いピーク波長を持
つ光６３が短波長ＶＣＳＥＬ４０から出射される。光６
３はその後長波長ＶＣＳＥＬ４２のミラー６２を通過し
て伝搬され、活性領域５８に入る。光６３は活性領域５
８に吸収され、これにより活性領域５８が長いピーク波
長を持つレーザ光６４を出射することとなる。レーザ光
６４は長波長ＶＣＳＥＬ４２のミラー６０から出力レー
ザ光としてＶＣＳＥＬデバイス３８を出る。
【００１０】図２のＶＣＳＥＬデバイス３８にも図１の
ＶＣＳＥＬ１０と同じ問題がある。具体的には、ＶＣＳ
ＥＬデバイス３８からの出力レーザ光が、短波長ＶＣＳ
ＥＬ４０から出射された短波長光６３をかなりの量含む
のである。ここでも短波長光６３をろ波してレーザ光６
４のみを透過させる為には、コストの高いフィルタ装置
が必要とされる。
【００１１】
【発明の解決すべき課題】本発明の課題は、外部フィル
タの必要を生じること無く、長いピーク波長を持つレー
ザ光を効率的に出力することが出来る光ポンピングＶＣ
ＳＥＬデバイスを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】デバイスが生成した長い
ピーク波長を有する光のみを選択的に透過させる為にろ
波処理を実行する２つの別個の基板を利用した、光ポン
プ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）デバイス及
び、デバイス製造方法である。光ポンピングＶＣＳＥＬ
デバイスは、デバイスを駆動して長いピーク波長を持つ
出力レーザ光を出射させるポンプ光を生成する能力を持
つ自己ポンピングデバイスである。出力レーザ光は出来
れば光通信分野の応用に望まれる１３００ｎｍから１５
５０ｎｍの間のピーク波長を有するものが好ましい。
【００１３】光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスは、２つ
の別個の基板上に別々に形成された２つのＶＣＳＥＬを
含む。２つのＶＣＳＥＬのうちの一方は電流駆動型の短
波長ＶＣＳＥＬであり、２つのうちのもう一方は光ポン
ピング長波長ＶＣＳＥＬである。短波長ＶＣＳＥＬは、
長波長ＶＣＳＥＬを光学的にポンピングする為に利用さ
れる光を供給する。長波長ＶＣＳＥＬは１２５０ｎｍか
ら１７００ｎｍの間のピーク波長を有する光を出射する
ように構成されているものが望ましく、短波長ＶＣＳＥ
Ｌは９２０ｎｍよりも小さい、最も望ましくは８５０ｎ
ｍのピーク波長を有する光を出射するように構成されて
いることが望ましい。
【００１４】短波長ＶＣＳＥＬは、２つの別個の基板の
うちの一方に形成された活性領域及び２つの分布ブラッ
グリフレクタ（ＤＢＲ）を含む。短波長ＶＣＳＥＬは市
販されている従来型のＶＣＳＥＬでも良い。短波長ＶＣ
ＳＥＬを形成する基板はＧａＡｓ基板でも良い。２つの
ＤＢＲミラーは短波長ＶＣＳＥＬを製造する為に用いら
れる代表的な材料から成る半導体ミラーで良い。一例と
して、２つの半導体ミラーの各々は、低い屈折率を持つ
ＡｌＧａＡｓと高い屈折率を持つＡｌＧａＡｓの交互の
層であっても良い。活性領域がＧａＡｓ量子井戸を含ん
でいても良い。
【００１５】長波長ＶＣＳＥＬはもう一方の基板の上に
形成された活性領域及び２つのＤＢＲミラーを含む。長
波長ＶＣＳＥＬを形成する基板はＩｎＰ基板でも良い。
長波長ＶＣＳＥＬの２つのＤＢＲミラーの一方は半導体
ミラーでも良く、もう一方のミラーは誘電体ミラーで良
い。一例をあげると、誘電体ＤＢＲミラーはＳｉＯ2と
ＴｉＯ2の交互の層から構成できる。更に、半導体ＤＢ
ＲミラーはＩｎＧａＡｌＰとＩｎＰの交互の層、又はＩ
ｎＧａＡｌＡｓとＡｌＩｎＰ又はＩｎＰの交互の層から
構成することが出来る。活性領域にＩｎＧａＡｓＰ又は
ＡｌＩｎＧａＡｓ量子井戸を含ませても良い。長波長Ｖ
ＣＳＥＬの部品を製作する為に利用する材料は、本発明
を制限するものではない。
【００１６】長波長ＶＣＳＥＬ及び短波長ＶＣＳＥＬは
結合又は接着されて光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスを
形成する。２つのＶＣＳＥＬは、２枚の基板が２つのＶ
ＣＳＥＬの活性領域及びミラーによって分離されるよう
な形で接着される。透明の光学接着材料又は金属ボンデ
ィング材料を利用して長波長ＶＣＳＥＬ上に短波長ＶＣ
ＳＥＬを結合させることが出来る。しかしながら、２つ
のＶＣＳＥＬを結合する為に利用するボンディング材料
（結合又は接着材料）の種類は、本発明を制限するもの
ではない。
【００１７】光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスは頂面発
光デバイスでも底面発光デバイスでも良い。出来れば光
ポンピングＶＣＳＥＬデバイスは長波長ＶＣＳＥＬが短
波長ＶＣＳＥＬの上に位置する頂面発光装置であること
が望ましい。動作の際には、まず短波長ＶＣＳＥＬの活
性領域にわたって電圧が印加され、電流を活性領域へと
注入することで短波長ＶＣＳＥＬを活性化する。電流の
注入に誘発されて活性領域は比較的短いピーク波長を有
する第１の光を出射する。出射された第１の光は上方向
及び下方向に向かって伝搬する。下に向かって伝わる第
１の光は、短波長ＶＣＳＥＬをその上に形成した基板に
よって吸収される。上方向に向かって伝わる第１の光は
長波長ＶＣＳＥＬの活性領域に入射される。そして第１
の光のかなりの部分は長波長ＶＣＳＥＬの活性領域に吸
収される。
【００１８】第１の光の吸収により長波長ＶＣＳＥＬの
活性領域が駆動（例えば光学的にポンピングされる）さ
れて比較的長いピーク波長を持つ第２の光が出射され
る。第２の光は上方向及び下方向に出射される。上方向
に向かって伝わる第２の光は、長波長ＶＣＳＥＬをその
上に形成した基板を通過し、出力レーザ光として光ポン
ピングＶＣＳＥＬデバイスから出射される。しかしなが
ら、長波長ＶＣＳＥＬを通過して伝わった第１の光は、
第２の光を透過させた、その同じ基板によって高い割合
で吸収される。従って、出力レーザ光に含まれる短いピ
ーク波長を持つ第１の光は少ないものとなる。下に向か
って伝わった第２の光は、短波長ＶＣＳＥＬ及び短波長
ＶＣＳＥＬが形成された基板を通過し、従って光ポンピ
ングＶＣＳＥＬデバイスを出て行くことになる。短波長
ＶＣＳＥＬが形成された基板の下にフォトダイオードを
配置して長波長ＶＣＳＥＬから出射された第２の光をモ
ニタすることが出来る。第１の光は短波長基板によりそ
の殆どが吸収される為、フォトダイオードは基本的に長
いピーク波長を有する第２の光のみを受光することにな
る。
【００１９】本発明に基づいて光ポンピングＶＣＳＥＬ
デバイスを製造する方法は、短波長ＶＣＳＥＬを第１の
基板上に形成する工程が含まれる。長波長ＶＣＳＥＬは
第２の基板上に別途形成される。その後短波長ＶＣＳＥ
Ｌは、第１及び第２の基板を短波長及び長波長ＶＣＳＥ
Ｌによって隔てるような形で長波長ＶＣＳＥＬ上へと直
接結合又は接着される。短波長ＶＣＳＥＬを長波長ＶＣ
ＳＥＬ上にボンディング（結合又は接着）する為に透明
の光学接着材料又は金属ボンディング材料を利用するこ
とが出来る。出来ればボンディングの工程にフリップチ
ップ技術を用いることが望ましい。ボンディングの工程
に先立ち、長波長ＶＣＳＥＬを短波長ＶＣＳＥＬに対し
て角度を持つように配置することで長波長ＶＣＳＥＬの
平坦面と、対向する短波長ＶＣＳＥＬの平坦面に角度を
持たせるというオプションの工程をこの方法に含むこと
も出来る。
【００２０】光ポンピングＶＣＳＥＬデバイスの一次元
又は二次元アレイもまた、ＩｎＰウエハ上に形成した長
波長ＶＣＳＥＬのアレイをＧａＡｓウエハ上に形成した
短波長ＶＣＳＥＬのアレイへとボンディングすることに
より製造可能である。更に、波長分割多重化（ＷＤＭ）
アレイも同様の方法で製造することが出来る。ＷＤＭア
レイの製造は、長波長ＶＣＳＥＬアレイ中の各長波長Ｖ
ＣＳＥＬが波長の選択肢の中から所定のピーク波長を有
する光を生成することが出来るように長波長ＶＣＳＥＬ
のアレイを構成することで実現される。複数の異なるピ
ーク波長は、ＷＤＭアレイを利用する装置の仕様によっ
て変えることが出来る。長波長ＶＣＳＥＬアレイの波長
の変更は、異なるピーク波長を有する光を生成すること
が出来る長波長ＶＣＳＥＬを形成する為にＩｎＰウエハ
上で選択的領域成長を行うことにより実現できる。
【００２１】本発明の利点は、２つの別々の基板が短波
長ＶＣＳＥＬから出射される短波長光の殆ど全てを吸収
するという点にある。従って、出力レーザ光は基本的に
長波長ＶＣＳＥＬにより出射される長波長光のみから構
成される。この短波長光の吸収により、出力レーザ光か
ら短波長光をろ波する為のフィルタ装置を配置する必要
がなくなる。
【００２２】他の利点は、短波長光が長波長ＶＣＳＥＬ
へと到達する為に基板を通過する必要がない為、長波長
ＶＣＳＥＬへと向かって伝わる短波長光のかなりの部分
が長波長ＶＣＳＥＬへと達するという点にある。従っ
て、長波長ＶＣＳＥＬの光生成効率が悪くなることはな
い。
【００２３】
【発明の実施の形態】図３を参照すると、本発明に基づ
く光ポンピングＶＣＳＥＬデバイス６６が示されてい
る。ＶＣＳＥＬデバイス６６は光データを伝送する為に
遠隔通信システム（図示せず）において採用することが
出来る。ＶＣＳＥＬデバイス６６は基板７０上に形成さ
れた短波長ＶＣＳＥＬ６８と、基板７４上に形成された
長波長ＶＣＳＥＬ７２を含む。基板７４はＩｎＰ基板で
あることが望ましく、基板７０は半導体ＧａＡｓ基板で
あることが望ましいが、本発明の概念から離れることな
く両方の基板をＧａＡｓとすることも出来る。短波長Ｖ
ＣＳＥＬ６８は電流の注入に呼応して比較的短いピーク
波長の光７６を出射するように作られている。長波長Ｖ
ＣＳＥＬ７２は、短波長光７６の吸収に呼応して長いピ
ーク波長を持つ光７８を出射するように作られている。
従って、短波長ＶＣＳＥＬ６８は、長波長ＶＣＳＥＬ７
２を光学的にポンピングするための短波長光７６を出射
し、これにより長波長ＶＣＳＥＬ７２を駆動する。短波
長光７６は８５０ｎｍのピーク波長を、そして長波長光
７８は１２５０ｎｍから１７００ｎｍの間のピーク波長
を有することが望ましい。
【００２４】ＶＣＳＥＬデバイス６６はモノリシック構
造ではない。ＶＣＳＥＬデバイス６６は、ボンディング
（結合又は接着）された２つの別個の構造８０及び８２
から成る。上部構造８０は長波長ＶＣＳＥＬ７２及び基
板７４を含む。下部構造８２は接触層８４及び８６、短
波長ＶＣＳＥＬ６８そして基板７０を含む。長波長ＶＣ
ＳＥＬ７２及び短波長ＶＣＳＥＬ６８は、基板７０及び
７４をＶＣＳＥＬ６８及び７２により隔てる形で隣接し
て配置されている。２つの構造８０及び８２は接着材料
８８によりボンディングされている。接着材料８８は透
明の光学接着材料でも金属ボンディング材料でも良い。
構造８０及び８２のボンディングは出来れば低温で行
い、ボンディング処理中にＶＣＳＥＬ６８及び７２に損
傷を与えないようにすることが望ましい。
【００２５】構造８２の短波長ＶＣＳＥＬ６８は、ミラ
ー９２及び９４の間に挟まれた活性領域８０及び電流閉
じ込め酸化膜９１から構成される。ミラー９２及び９４
は従来型の短波長ＶＣＳＥＬの製造に利用される典型的
な材料から作られる。ミラー９２及び９４は出来れば半
導体による分布反射器又は分布ブラッグリフレクタ（Ｄ
ＢＲ）であることが望ましい。一例として、ミラー９２
及び９４は低屈折率のＡｌＧａＡｓ及び高屈折率のＡｌ
ＧａＡｓの交互の層から構成することが出来る。屈折率
の違いは層中のＡｌ含有率により生じる。活性領域９０
はＧａＡｓ量子井戸（図示せず）を含む。構造８２の頂
面及び底面を画定する接触層８４及び８６は、アルミニ
ウム−ゲルマニウム−ニッケル合金のような金属性材料
から作られる。
【００２６】短波長ＶＣＳＥＬ６８の発光作用は、電圧
が接触層８４及び８６へと印加された時点で始まる。印
加電圧により電流が活性領域９０へと注入され、活性領
域９０の量子井戸が光エネルギーを出射する。出射光エ
ネルギーはミラー９２及び９４の間を反射する。出射光
エネルギーの一部はミラー９２及び９４により画定され
たキャビティから短波長光７６として出射され、これが
長波長ＶＣＳＥＬ７２に向かって伝わって行く。しかし
ながら、出射光エネルギーの一部は、光７６と同じ波長
を持つ光として基板７０方向に向けキャビティから出て
行く。この光は最終的には基板７０により吸収される。
基板７０は、約８５０ｎｍ以下の波長を有する光を吸収
するという特性を持つ。
【００２７】上部構造８０の長波長ＶＣＳＥＬ７２は、
ミラー９８及び１００の間に位置する活性領域９６から
構成される。ミラー９８は半導体ＤＢＲであり、ミラー
１００は誘電体ＤＢＲである。半導体ＤＢＲミラー９８
はＩｎＧａＡｌＰとＩｎＰの交互の層から構成される。
他の構造において、ミラー９８をＩｎＧａＡｌＡｓとＩ
ｎＰ又はＡｌＩｎＰの交互の層から構成しても良い。誘
電体ＤＢＲミラー１００はＳｉＯ2及びＴｉＯ2の交互の
層から成るもので良いが、他の誘電材料を利用しても良
い。活性領域９６はＩｎＧａＡｓＰ又はＡｌＩｎＧａＡ
ｓ量子井戸（図示せず）を含み得る。活性領域９６及び
ミラー９８及び１００を作る為に用いる材料は本発明を
制限するものではない。
【００２８】長波長ＶＣＳＥＬ７２は、短波長ＶＣＳＥ
Ｌ６８から出射される短波長光７６を吸収することによ
り長波長光７８を生成するように働く。出射された短波
長光７６は長波長ＶＣＳＥＬ７２の底部ミラー１００を
通過し、活性領域９６で吸収される。短波長光７６を活
性領域９６が吸収すると、活性領域９６は長波長光を出
射することになる。出射された長波長光の一部は基板７
４に向かって上方向に伝搬される。しかしながら、長波
長光の一部は活性領域９６から短波長ＶＣＳＥＬ６８に
向かって下方向に出射される。この長波長光は短波長Ｖ
ＣＳＥＬ６８及びＧａＡｓ基板７０を通過して伝わって
行く。下向きに伝わる長波長光は最終的にはＶＣＳＥＬ
デバイス６６から出て、接触層８６から出射される。短
波長ＶＣＳＥＬ６８から出射された短波長光は基板７０
により吸収される為、接触層８６からＶＣＳＥＬ６６を
出る光は、長波長ＶＣＳＥＬ７２が出射した長波長光の
一部のみである。従って、長波長ＶＣＳＥＬ７２により
生成された長波長光の光度は、接触層８６の下にフォト
ダイオードを設けることによりモニターすることが出来
る。
【００２９】逆方向においては、基板７４に向かって上
方向に出射された長波長光がミラー９８及び基板７４を
通過して伝搬される。基板７４は、約９２０ｎｍ以下の
波長を持つ光を吸収するように構成されている。上述し
たようにこの実施形態においては、短波長ＶＣＳＥＬ６
８から出射された短波長光７６は８５０ｎｍのピーク波
長を持ち、一方で長波長ＶＣＳＥＬ７２から出射された
長波長光は１２５０ｎｍ乃至１７００ｎｍの間にピーク
波長を持つ。従って、短波長光７６は基板７４により吸
収され、長波長光７８のみが基板７４を通過して伝わる
ことが出来る。基板７４は実際に基板７４を通って伝わ
る短波長７６をろ波し、基板７４とそれに関連する光フ
ァイバケーブル（図示せず）との間に外部フィルタを設
ける必要が無くなる。
【００３０】他の実施形態においては、上部構造８０は
下部構造８２の平坦面に対して傾斜する。これは上部構
造８０の一方の側の接着材料８８の厚みを増すことによ
り可能となる。上部構造８０を傾斜させると、短波長Ｖ
ＣＳＥＬ６８及び長波長ＶＣＳＥＬ７２の対向する平坦
面の間に角度が生じる。この角度によって、長波長ＶＣ
ＳＥＬ７２の底面で反射する短波長光７６のかなりの部
分が短波長ＶＣＳＥＬ６８に戻されることがなくなる。
【００３１】次に本発明に基づく光ポンピングＶＣＳＥ
Ｌデバイスの製造方法を図４を参照しつつ説明する。工
程１０２において、短波長ＶＣＳＥＬが第１の基板上に
形成される。短波長ＶＣＳＥＬは従来型の電流駆動式Ｖ
ＣＳＥＬで良い。短波長ＶＣＳＥＬは８５０ｎｍのピー
ク波長を有する光を出射するように構成されていること
が望ましい。次の工程１０４においては、長波長ＶＣＳ
ＥＬが第２の基板上に別途形成される。長波長ＶＣＳＥ
Ｌは、短波長ＶＣＳＥＬから出射された短波長光を吸収
することによって１３００ｎｍから１５５０ｎｍの間の
ピーク波長を有する光を出射するように構成されている
ことが望ましい。実施形態においては、第１及び第２の
基板は、短波長ＶＣＳＥＬから出射される光を吸収する
一方で長波長ＶＣＳＥＬから出射される光を透過させる
という共通の透過特性を有している。工程１０６におい
ては、短波長ＶＣＳＥＬが長波長ＶＣＳＥＬ上へと直接
的にボンディングされるが、これは第１及び第２の基板
が短波長及び長波長ＶＣＳＥＬによって隔てられるよう
な形に行われる。出来ればこのボンディング工程にはフ
リップチップ技術を用いることが望ましい。本方法にお
いては、長波長ＶＣＳＥＬを短波長ＶＣＳＥＬに対して
角度をつけて配置するオプションの工程が工程１０６に
先立って含まれていてもよく、これにより長波長ＶＣＳ
ＥＬの平坦面と短波長ＶＣＳＥＬの対向する平坦面が角
度を持つことになる。
【００３２】上述の方法では単一のＶＣＳＥＬデバイス
を製造したが、ＩｎＰウエハ上に形成した長波長ＶＣＳ
ＥＬアレイとＧａＡｓウエハ上に形成した短波長ＶＣＳ
ＥＬアレイとをボンディングすることにより図３のＶＣ
ＳＥＬデバイス６６と同一の光ポンピングＶＣＳＥＬデ
バイスを一次元又は二次元アレイとして製造可能であ
る。更に、波長分割多重化（ＷＤＭ）アレイも同様の方
法で作成することが出来る。ＷＤＭアレイの製造は、長
波長ＶＣＳＥＬアレイ中の各長波長ＶＣＳＥＬが波長の
選択肢の中から所定のピーク波長を有する光を発生する
ことが出来るように長波長ＶＣＳＥＬアレイを構成する
ことで可能となる。複数の異なるピーク波長はそのＷＤ
Ｍアレイを利用する装置の仕様によって変えることが出
来る。異なるピーク波長を持つ光を生成できる長波長Ｖ
ＣＳＥＬを作る為にＩｎＰウエハ上で選択的領域成長を
行うことにより、長波長ＶＣＳＥＬアレイの波長に変化
をつけることが出来る。
【００３３】本発明を上述の実施形態に即して説明する
と、本発明によれば、第１の基板（７０）上に位置し、
第１のピーク波長を有する第１の光（７６）を出射する
第１の光生成構造（６８）と、第２の基板（７４）上に
位置し、第２のピーク波長を有する第２の光（７８）を
出射する第２の光生成構造（７２）とを含み、前記第１
及び第２の光生成構造が前記第１及び第２の基板の間に
挟まれるようにして前記第２の光生成構造が前記第１の
光生成構造へと物理的に固定され、これにより前記第２
の光生成構造が前記第１の光生成構造と光学的に結合
し、前記第１のピーク波長を有する前記第１の光に呼応
して前記第２のピーク波長を有する前記第２の光を生成
することを特徴とした発光デバイス（６６）が提供され
る。
【００３４】好ましくは、前記第１の基板（７０）及び
前記第２の基板（７４）は、前記第１のピーク波長を有
する前記第１の光（７６）を吸収する一方で、前記第２
のピーク波長を有する前記第２の光を透過させるという
透過特性を有し、これにより前記第１及び第２の基板が
光エネルギーの伝搬において波長選択的とされる。
【００３５】好ましくは、前記第１の基板（７０）がＧ
ａＡｓを含み、前記第２の基板（７４）がＩｎＰを含
む。
【００３６】好ましくは、前記第１の光生成構造（６
８）が第１の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）
を画定し、前記第２の光生成構造（７２）が第２の垂直
共振器型面発光レーザを画定する。
【００３７】好ましくは、前記第１の光生成構造（６
８）が９２０ｎｍより小さい前記第１のピーク波長を有
する前記第１の光（７６）を生成するように構成され、
前記第２の光生成構造（７２）が１２５０ｎｍから１７
００ｎｍの間の前記第２のピーク波長を持つ前記第２の
光を生成するように構成される。
【００３８】好ましくは、前記第１の光生成構造（６
８）が、前記第２の光生成構造（７２）に対して金属ボ
ンディング材料（８８）により固着されており、前記金
属ボンディング材料は前記第１及び第２の光生成構造間
の光学的結合を著しく制限することがないように配され
る。
【００３９】更に、本発明によれば、光ポンピング発光
デバイス（６６）の製造方法であって、第１の発光層ス
タック（６８）を第１の基板（７０）上に形成し、前記
第１の発光層スタックが電気信号の印加に呼応して第１
のピーク波長を有する所定波長範囲にある第１の光（７
６）を出射するべく電流駆動され得るよう構成すること
を特徴とする工程（１０２）と、第２の発光層スタック
（７２）を第２の基板（７４）上に別途形成し、前記第
２の発光層スタックが前記第１の光に呼応して、第２の
ピーク波長を有する所定波長範囲にある第２の光（７
８）を出射するべく光駆動され得るよう構成することを
特徴とする工程と、前記第１の層スタック及び前記第２
の層スタックによって前記第１の基板が前記第２の基板
から隔てられるような形にして前記第１の発光層スタッ
クを前記第２の発光層スタックに略接して配置させる工
程とを含むことを特徴とした製造方法が提供される。
【００４０】好ましくは、前記第１の発光層スタック
（６８）を形成する前記工程（１０２）は、第１の垂直
共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を前記第１の基板
（７０）上に形成する工程であり、前記第２の発光層ス
タック（７２）を別途形成する工程（１０４）は、第２
の垂直共振器型面発光レーザを前記第２の基板（７４）
上に形成する工程である。
【００４１】好ましくは、前記第１の発光層スタック
（６８）を前記第２の発光層スタック（７２）上へと略
接して配置する前記工程（１０６）では、前記第１の発
光層スタックが前記第２の発光層スタックに対して角度
を持たせて配置され、これにより前記第１の発光層スタ
ックの平坦面が前記第２の発光層スタックの対向する平
坦面に対して前記角度を持って置かれる。
【００４２】好ましくは、前記第１の発光層スタック
（６８）を前記第２の発光層スタック（７２）上へと略
接して配置する前記工程（１０６）では、前記第１の発
光層スタックと前記第２の発光層スタックとを１つに結
合する為に金属ボンディング材料（８８）を利用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の従来例となる２枚の基板を持つ光ポンピ
ングＶＣＳＥＬデバイスの概略図である。
【図２】第２の従来例となる単一の基板を持つ光ポンピ
ングＶＣＳＥＬデバイスの概略図である。
【図３】本発明に基づく光ポンピングＶＣＳＥＬデバイ
スの概略図である。
【図４】本発明に基づく光ポンピングＶＣＳＥＬデバイ
スの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
６６ 発光デバイス ６８ 第１の光生成構造 ７０ 第１の基板 ７２ 第２の光生成構造 ７４ 第２の基板 ７６ 第１の光 ７８ 第２の光 ８８ ボンディング材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ダブラフコ・アイ・バビック アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーヴ ェイル エイカレーンズ ドライブ 187 (72)発明者 スコット・ダブリュ・コルジン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーヴ ェイル イグレット ドライブ 1354 (72)発明者 ティルムラ・アール・ランガナス アメリカ合衆国カリフォルニア州パロアル ト マックレーン 363 (72)発明者 シー−ユアン・ウォン アメリカ合衆国カリフォルニア州パロアル ト エンシナ グランデ 766 (72)発明者 ウエイン・ビー アメリカ合衆国カリフォルニア州フレモン ト サマー ホリー コモン 37584

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の基板上に位置し、第１のピーク波長
    を有する第１の光を出射する第１の光生成構造と、 第２の基板上に位置し、第２のピーク波長を有する第２
    の光を出射する第２の光生成構造とを含み、 前記第１及び第２の光生成構造が前記第１及び第２の基
    板の間に挟まれるようにして前記第２の光生成構造が前
    記第１の光生成構造へと物理的に固定され、これにより
    前記第２の光生成構造が前記第１の光生成構造と光学的
    に結合し、前記第１のピーク波長を有する前記第１の光
    に呼応して前記第２のピーク波長を有する前記第２の光
    を生成することを特徴とする発光デバイス。
  2. 【請求項２】前記第１の基板及び前記第２の基板は、前
    記第１のピーク波長を有する前記第１の光を吸収する一
    方で、前記第２のピーク波長を有する前記第２の光を透
    過させるという透過特性を有し、これにより前記第１及
    び第２の基板が光エネルギーの伝搬において波長選択的
    とされることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイ
    ス。
  3. 【請求項３】前記第１の基板がＧａＡｓを含み、前記第
    ２の基板がＩｎＰを含むことを特徴とする請求項１又は
    ２に記載の発光デバイス。
  4. 【請求項４】前記第１の光生成構造が第１の垂直共振器
    型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を画定し、前記第２の光
    生成構造が第２の垂直共振器型面発光レーザを画定する
    ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のデバイ
    ス。
  5. 【請求項５】前記第１の光生成構造が９２０ｎｍより小
    さい前記第１のピーク波長を有する前記第１の光を生成
    するように構成され、前記第２の光生成構造が１２５０
    ｎｍから１７００ｎｍの間の前記第２のピーク波長を持
    つ前記第２の光を生成するように構成されることを特徴
    とする請求項１、２、３又は４に記載の発光デバイス。
  6. 【請求項６】前記第１の光生成構造が、前記第２の光生
    成構造に対して金属ボンディング材料により固着されて
    おり、前記金属ボンディング材料は前記第１及び第２の
    光生成構造間の光学的結合を著しく制限することがない
    ように配されることを特徴とする請求項１、２、３、４
    又は５に記載の発光デバイス。
  7. 【請求項７】光ポンピング発光デバイスの製造方法であ
    って、 第１の発光層スタックを第１の基板上に形成し、前記第
    １の発光層スタックが電気信号の印加に呼応して第１の
    ピーク波長を有する所定波長範囲にある第１の光を出射
    するべく電流駆動され得るよう構成することを特徴とす
    る工程と、 第２の発光層スタックを第２の基板上に別途形成し、前
    記第２の発光層スタックが前記第１の光に呼応して、第
    ２のピーク波長を有する所定波長範囲にある第２の光を
    出射するべく光駆動され得るよう構成することを特徴と
    する工程と、 前記第１の層スタック及び前記第２の層スタックによっ
    て前記第１の基板が前記第２の基板から隔てられるよう
    な形にして前記第１の発光層スタックを前記第２の発光
    層スタックに略接して配置させる工程とを含むことを特
    徴とした製造方法。
  8. 【請求項８】前記第１の発光層スタックを形成する前記
    工程は、第１の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥ
    Ｌ）を前記第１の基板上に形成する工程であり、前記第
    ２の発光層スタックを別途形成する工程は、第２の垂直
    共振器型面発光レーザを前記第２の基板上に形成する工
    程であることを特徴とした請求項７に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】前記第１の発光層スタックを前記第２の発
    光層スタック上へと略接して配置する前記工程では、前
    記第１の発光層スタックが前記第２の発光層スタックに
    対して角度を持たせて配置され、これにより前記第１の
    発光層スタックの平坦面が前記第２の発光層スタックの
    対向する平坦面に対して前記角度を持って置かれること
    を特徴とする請求項７又は８に記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】前記第１の発光層スタックを前記第２の
    発光層スタック上へと略接して配置する前記工程では、
    前記第１の発光層スタックと前記第２の発光層スタック
    とを１つに結合する為に金属ボンディング材料を利用す
    ることを特徴とする請求項７、８又は９に記載の製造方
    法。
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