JP2002208755A - Surface emitting semiconductor laser - Google Patents

Surface emitting semiconductor laser

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JP2002208755A
JP2002208755A JP2001255915A JP2001255915A JP2002208755A JP 2002208755 A JP2002208755 A JP 2002208755A JP 2001255915 A JP2001255915 A JP 2001255915A JP 2001255915 A JP2001255915 A JP 2001255915A JP 2002208755 A JP2002208755 A JP 2002208755A
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upper electrode
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semiconductor laser
surface
upper
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JP2001255915A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Nakayama
Hiroki Otoma
Akira Sakamoto
Nobuaki Ueki
Masahiro Yoshikawa
秀生 中山
広己 乙間
昌宏 吉川
朗 坂本
伸明 植木
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitting semiconductor laser easy to manufacture, which has a high brightness fundamental transversal mode beam output. SOLUTION: The surface emitting semiconductor laser comprises a semiconductor substrate 1, an n-type lower DBR layer 3, an active layer region 4 and a p-type upper DBR layer 6 formed one after another on the substrate 1, a p-side electrode 8 formed on an upper layer of the upper DBR layer 6 as an upper electrode having an opening 27 bored for forming a laser beam emitting region, and a current restriction part 24 formed as an oxide region. The aperture size (Wmetal) of the opening 27 and the aperture size (Woxide) of the current restriction part 24 are determined so as to increase the difference between the optical loss of a resonator in a higher-order transversal mode of the laser beam and the optical loss of the resonator in a fundamental transversal mode of the laser beam, based on the reflectivity of the resonator on a region corresponding to the p-side electrode 8.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型半導体レーザに関し、詳しくは、高出力な基本横モード光を発振することが可能な面発光型半導体レーザ、また、光情報処理や光通信に用いられる光源、あるいは電子写真式画像形成装置の光源として利用価値の高い偏光が制御された素子の構造に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to surface-emitting type semiconductor laser, and more particularly, a surface emitting semiconductor laser capable of oscillating a high-output fundamental transverse mode light and the optical information processing or optical communication light source used or on the structure of an electrophotographic element having a high polarization utility value as a light source is controlled in the image forming apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザ(Vertical C BACKGROUND OF THE INVENTION Vertical cavity surface emitting laser (Vertical C
avity Surface Emitting Laser、以下「VCSEL」と称する。 avity Surface Emitting Laser, hereinafter referred to as "VCSEL". )は、端面発光型レーザに比べて、製造コストが低いこと、製造の歩留まりが高いこと、2次元アレイ化が容易なこと、光ファイバとの結合効率が高いこと、 ), As compared to the edge-emitting laser, the low production costs, that the yield of the production is high, that a two-dimensional array of is easy, that the coupling efficiency with an optical fiber is high,
消費電力が低いこと、などの多くの利点を有していることから、近年、多くの用途にこれを使用することが検討されている。 Since the power consumption has many advantages such as low that, in recent years, the use of this for many applications has been studied. 例えば、Kenichi Iga, Fumio Koyama and For example, Kenichi Iga, Fumio Koyama and
Susumu Kinoshita,"Surface Emitting Semiconductor Susumu Kinoshita, "Surface Emitting Semiconductor
Lasers",IEEE Journal of Quantum Electronics, 1988, Lasers ", IEEE Journal of Quantum Electronics, 1988,
24,pp.1845-1855には、VCSELの構造、レーザ特性、用途等が説明されている。 24, the Pp.1845-1855, structure of VCSEL, laser characteristics, applications and the like are described.

【0003】しかしながら、従来のVCSELは、基本横モード光出力がいまだ小さく、高々1mW程度であり、そのため応用範囲がCD−ROMドライブに用いられる光ピックアップといった狭い分野に限定されている。 However, the conventional VCSEL is fundamental transverse mode light output is still small, at most about 1 mW, therefore the application range is limited to a narrow field such as an optical pickup used in the CD-ROM drive. 従来のVCSELでは、発光領域の径を数μm程度まで狭めることにより、基本横モードによるレーザ発振を得ていたので、結果的に活性領域の体積が小さくなり、基本横モード光出力が低下していた。 In the conventional VCSEL, by narrowing the diameter of the light emitting region to several [mu] m, so had received laser oscillation by the fundamental transverse mode, resulting in volume of the active region is reduced, the fundamental transverse mode optical output is not reduced It was.

【0004】一方、VCSELの基本横モード光出力が増大して、例えば5mW以上となれば、レーザビームプリンタ等の画像書き込み装置や、光磁気ディスク装置等にも、VCSELを使用することが可能となる。 On the other hand, increasing the fundamental transverse mode optical output of the VCSEL, for example if the above 5 mW, an image writing device and such as a laser beam printer, to an optical disk device or the like, and can be used VCSEL Become.

【0005】特開平10−56233号公報には、高輝度基本横モード光出力を有するVCSELが提案されている。 [0005] JP-A-10-56233, VCSEL having a high luminance fundamental transverse mode optical output have been proposed. この提案では、基本横モード光出力の高出力化を、基本横モード以外に副次的に発生する高次横モードのレーザ発振条件を選択的に抑制することにより実現している。 This proposal is realized by the higher output of the fundamental transverse mode light output, to selectively suppress laser oscillation conditions of the high-order transverse mode secondarily generated in addition to the fundamental transverse mode. すなわち、VCSELにおける基本横モード発振は光導波路の中心(光軸に近接して)に生じ、高次横モード発振は光軸から離間した遠隔の位置において生じることから、光軸からの離間距離が増大するに従って共振器の光学損失を漸進的に増大させ、それによって注入電流値を増やしながら多モード発振への移行を抑え、基本横モード光出力の増加を可能にしている。 That occurs in the fundamental transverse mode oscillation of the optical waveguide center (close to the optical axis) in the VCSEL, the high-order transverse mode oscillation from to occur in a remote position separated from the optical axis, the distance from the optical axis progressively increasing the optical loss of the resonator in accordance with increases, thereby suppressing the shift to multi-mode oscillation while increasing an injection current, which enables the increase of the fundamental transverse mode light output.

【0006】具体的に説明すると、このVCSELは、 [0006] To be more specific, this VCSEL is,
図12に示すように、導電性半導体基板171と、下部DBR層172と、下部DBR(Distributed Bragg Re As shown in FIG. 12, a conductive semiconductor substrate 171, a lower DBR layer 172, a lower DBR (Distributed Bragg Re
frector:分布反射)層172とは逆の導電型を有する上部DBR層174と、下部DBR層172と上部DB Frector: a distributed reflection) layer 172 and the upper DBR layer 174 having a conductivity type opposite to a lower DBR layer 172 upper DB
R層174の間に挟まれた活性層領域173と、イオン打ち込み等により形成した低反射率ゾーン175と、損失決定素子176と、電極177及び178とにより構成され、光軸179に沿ってレーザ光が出射される。 An active layer region 173 sandwiched between the R layer 174, a low reflectivity zone 175 formed by ion implantation or the like, a loss-determining element 176 is constituted by the electrodes 177 and 178, along the optical axis 179 laser light is emitted.

【0007】損失決定素子176は、光軸179と直交する方向において光軸179からの距離が増大するのに従って共振器の光学損失を漸進的に増大させるために、 [0007] loss determination element 176, in order to progressively increase the optical loss of a resonator in accordance with the distance from the optical axis 179 in the direction perpendicular to the optical axis 179 is increased,
凹状の形状に加工されている。 It is processed into a concave shape. この凹状の形状の損失決定素子176は、共振器のレーザ光を屈折する作用と、 Loss determination element 176 of the concave shape is a function of refracting the laser beam of the resonator,
共振器のレーザ光を側方に拡散させるか、または焦点をずらす作用の両方を有する。 It has both effects of shifting or diffusing the laser light resonator laterally, or focus. したがって、この損失決定素子176により、光軸179と直交する方向における光軸179からの距離が増大するのに従って屈折損失が増大し、共振器の光学損失が大きくなる。 Accordingly, this loss determination element 176, the refractive loss according to distance from the optical axis 179 is increased in a direction perpendicular to the optical axis 179 is increased, the optical loss increases in the resonator. 一方、このV On the other hand, this V
CSELにおける基本横モード発振は光軸179に近接して生じ、高次横モード発振は光軸179から離間した遠隔の位置において生じる。 Fundamental transverse mode oscillation in CSEL occurs close to the optical axis 179, the high-order transverse mode oscillation occurs at a position of the remotely spaced from the optical axis 179.

【0008】その結果、高次横モードに関して共振器の光学損失が増大し、高次横モードのレーザ発振に必要なしきい値電流が増加する。 [0008] As a result, optical loss of the resonator is increased with respect to higher-order transverse mode, the threshold current increases required for laser oscillation of higher-order transverse modes. 一方、基本横モードに関しては共振器の光学損失の変化は小さいからしきい値電流の変化は無く、結果的に最大基本横モード光出力が増大することになる。 On the other hand, the change in threshold current because change is small in the optical loss of the resonator with respect to the fundamental transverse mode is not, it would result in the maximum fundamental lateral mode optical output increases.

【0009】また、特表平7−507183号公報には、図14に示すように、光利得領域235の直径よりも小さな直径の光開口265を有する金属接触層260 Further, JP Hei 7-507183, as shown in FIG. 14, the metal contact layer 260 than the diameter of the optical gain region 235 having an optical aperture 265 of small diameter
を形成して、高次の横モード発振を抑制する利得導波型の面発光型半導体レーザが開示されている。 To form a surface-emitting type semiconductor laser of suppressing the gain-guided transverse mode oscillation of higher order are disclosed. この構造では、基板200に水平な面内において光開口265の中心部付近で光強度の高い基本横モードに対して、中心部よりも光開口265の周辺部近傍で光強度の高い1次横モード、あるいは中心部のほかに周辺部にも光強度のピークを有するさらに高次の横モードを光開口265によって遮ることで基本横モードの光出力のみを選択的に取り出し、結果的に基本横モードでの光出力を高めている。 In this structure, for high fundamental transverse mode light intensity in the vicinity of the center portion of the optical opening 265 in the horizontal plane of the substrate 200, 1 high light intensity near the periphery of the optical aperture 265 than the central portion Tsugiyoko mode or a higher order transverse mode has a peak of light intensity in the peripheral portion in addition to the heart by blocking the light opening 265 only the light output of the fundamental transverse mode selectively removed resulting in a fundamental transverse, to enhance the light output in mode.

【0010】また、米国特許5,753,941号公報に記載された利得導波型の面発光型半導体レーザでは、 Further, in the surface-emitting type semiconductor laser is gain-guided described in US Pat. No. 5,753,941, the
図15に示すように、電流注入に用いる電極層40の下に、共振器の光学反射率を低下させる補助層38を形成して、出射口46の電極層近傍に生じる高次モードを抑制している。 As shown in FIG. 15, the lower electrode layer 40 to be used for current injection, to form an auxiliary layer 38 to reduce the optical reflectivity of the resonator, high-order mode suppression occurring in the electrode layer near the exit port 46 ing. この構造でもやはり基本となる原理は、1 The principle which is also underlying even in this structure, 1
次横モード、または更に高次の横モードにおける選択的な発振の抑制である。 Next transverse mode, or more selective oscillation suppression in the horizontal mode of higher order. その方法は補助層38の有無により基板30に水平な面内において光学反射率の分布を形成し、基板に水平な面内において光開口46の中心部付近では反射率を高いまま保ち、光開口46の周辺部近傍では補助層38の存在により実効的に反射率を低下させ、両者の発振しやすさに差を設けて基本横モードで発振しやすくするというものである。 The method to form a distribution of optical reflectance in the horizontal plane of the substrate 30 by the presence of the auxiliary layer 38, keeping remains high reflectivity near the center of the optical aperture 46 in the horizontal plane of the substrate, the optical aperture the peripheral portion near the 46 effectively reduce the reflectivity by the presence of the auxiliary layer 38, it is that easier to oscillate in the fundamental transverse mode by providing a difference in the oscillation ease of both.

【0011】一方、レーザの応用においては多くの場合円形の発光スポットが望ましく、その点、面発光型半導体レーザは、発光領域に極端なアスペクト比を要しないから円形化を容易に実現できる特徴を持つ。 Meanwhile, preferable in many cases circular luminous spots in the application of the laser, the point, the surface-emitting type semiconductor laser, the characteristics can be easily realized rounding do not require extreme aspect ratios in the light-emitting area with. また、同一ウエハ内での2次元集積化が可能で、さらに、ウエハレベルでの素子検査ができることから、従来にない高密度、かつ低コストなレーザ素子が得られるとして、通信分野を中心に需要が拡大しつつある。 Also, possible 2-dimensional integration in the same wafer, further, since it is device testing at the wafer level, as unprecedented high density, and low-cost laser device is obtained, the demand about the communications field there is expanding.

【0012】ところで、歪み量子井戸活性層を有する面発光型半導体レーザを除けば、通常の面発光型半導体レーザは出射方向に垂直な平面内に利得の異方性を持たないから、すべての方向に等しく偏光する確率を有する。 By the way, except for the surface-emitting type semiconductor laser having a strained quantum well active layer, typically of the surface-emitting type semiconductor laser since no anisotropy of gain in a plane perpendicular to the emission direction, all directions having a probability of equally polarized.

【0013】素子毎に偏光特性(偏波面の方向)が異なると、特殊なコーティングを施していないミラーや偏光ビームスプリッタといった偏波依存性のある光学素子と組合せて使用する場合、これらを通過した後の光線において、光学特性(ここでは光出力)に変化が生じる。 [0013] polarization properties for each element (direction of polarization) is different, when used in combination with the optical element with a polarization dependence such mirrors and a polarizing beam splitter which is not subjected to special coating was passed through these in light of subsequent changes in the optical characteristics (light output in this case) occurs. このため従来より面発光型半導体レーザの技術開発においては、素子の偏光を一定方向に安定化させる様々な工夫がなされている。 Thus in the development of technologies from the surface-emitting type semiconductor laser conventionally, various measures to stabilize the polarization of the element in a predetermined direction have been made.

【0014】 [0014]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、特開平10−56233号公報に開示された技術によれば、原理的には基本横モードの高出力化が可能となる。 As described above [0008], according to the technique disclosed in JP-A-10-56233, higher output of the fundamental transverse mode is possible in principle. しかし、同時に、基本横モード特性にも悪影響を与えること、所定の形状の損失決定素子176を安定に形成することが著しく困難であること、等の問題を有している。 However, at the same time, an adverse effect to the fundamental transverse mode characteristic, and it has problems such that it is extremely difficult to stably form the loss determination element 176 of a predetermined shape.

【0015】伊賀健一、小山二三夫著“面発光レーザ” [0015] Kenichi Iga, Author Fumio Koyama "surface emitting laser"
(オーム社、1990)にも説明されているように、V (Ohm-sha, 1990) as also described, V
CSELは、一般に、活性領域が小さいためレーザ発振に必要な利得を稼ぎ難く、共振器には高い反射率が必要とされる。 CSEL generally difficult earn gain required for laser oscillation for the active region is small, high reflectance is required for the resonator. 実際に、現在研究されているVCSELの共振器は、99%以上の反射率を有している。 Indeed, the resonator of the VCSEL that is currently studied has a reflectivity of 99% or more. 共振器の反射率が低いと、しきい値電流密度が上がり、レーザ発振が起こりにくくなる。 When the reflectance of the cavity is low, it increases the threshold current density, laser oscillation hardly occurs.

【0016】特開平10−56233号公報に開示された技術では、光軸179から少しでも離間した位置では、共振器の反射率が低下する構造となっており、高次横モードのレーザ発振を抑制するのみならず、基本横モードのレーザ発振も同時に抑制され、結果的に、十分な高輝度基本横モード光出力を得ることができなくなることが予想される。 [0016] In JP-A-10-56233 discloses a technique disclosed, at a position spaced a little from the optical axis 179 has a structure in which the reflectivity of the resonator is reduced, the laser oscillation of higher-order transverse modes not only inhibits, inhibited simultaneously lasing of the fundamental transverse mode, resulting in, is expected to be impossible to obtain a sufficiently high luminance fundamental transverse mode optical output.

【0017】また、損失決定素子176は、図12に示したように凹状の形状とするか、または凸状の形状とするなど、湾曲した表面を有することを特徴としている。 Moreover, the loss-determining element 176, either a concave shape, as shown in FIG. 12, or such as a convex shape, characterized by having a curved surface.
したがって、損失決定素子176の形状を作製する方法は重要であって、特開平10−56233号には詳細に説明されている。 Therefore, methods of making the shape of the loss-determining element 176 is an important, and is described in detail in JP-A-10-56233.

【0018】その一例を簡単に説明すると、図13 [0018] An example will be described briefly, FIG. 13
(a)に示すように、湾曲表面を形成しようとする層1 (A), the layer 1 to be formed a curved surface
81の表面にフォトレジスト182を塗布する。 Applying a photoresist 182 on the 81 surface of the. 次に、 next,
図13(b)に示すように、通常の露光、現像、ベーク工程を用いて円筒形フォトレジスト柱183を形成する。 As shown in FIG. 13 (b), normal exposure, developed to form a cylindrical photoresist pillar 183 using a baking process. このフォトレジスト柱183を、約5〜20分にわたって、約250〜300℃の温度で加熱すると、図1 The photoresist pillars 183, for about 5-20 minutes, and heated at a temperature of about 250 to 300 ° C., 1
3(c)に示すように、凸状の湾曲面を有する形状の層184に変形する。 As shown in 3 (c), it is deformed into a layer 184 of a shape having a convex curved surface. この層184を室温に戻した後も、 After returning the layer 184 to room temperature,
その凸状の湾曲面の形状を安定に保持している。 It is stably retain the shape of the convex curved surface.

【0019】次に、上方から反応性イオンエッチング(RIE)を用いて、ドライエッチングを施すと、層1 Next, using reactive ion etching (RIE) from above, the dry etching, the layer 1
84がエッチングマスクとして作用して、その形状を反映する結果、図13(d)に示すように、凸状の湾曲面を有する構造185が形成される。 84 acts as an etching mask, the results reflect that shape, as shown in FIG. 13 (d), the structure 185 having a convex curved surface is formed.

【0020】以上、凸状の湾曲面を有する構造を形成する方法について説明したが、層181上の中央部ではなくて、その周辺部にフォトレジスト柱183を設けるようにすれば、層181上の中央部に凹状の湾曲面を有する構造を形成することができる。 [0020] While there has been described a process for forming a structure having a convex curved surface, rather than the central portion of the layer 181, by providing the photoresist pillar 183 at its periphery, a layer 181 above it is possible to form a structure having a concave curved surface in the center of.

【0021】しかし、エッチングマスクとして作用する層184の形状は、所定の位置において所定の湾曲面を有することが必要とされるが、この湾曲面がいつも同じになるように、再現性よく、また、位置依存性なく、形成することは,現在のエッチング技術によっても相当に困難である。 [0021] However, the shape of the layer 184 which acts as an etching mask, but is required to have a predetermined curved surface at a predetermined position, so that the curved surface is always the same, good reproducibility and , position dependence without forming is considerably difficult by the current etching techniques. 特に、VCSEL素子を多数設けて二次元アレイ化するような場合には、この問題が顕著となる。 In particular, when such two-dimensional array of a large number of VCSEL elements is provided, this problem becomes remarkable.

【0022】さらに、所定の湾曲面を有する形状と所定の膜厚を有する損失決定素子176を形成するために、 Furthermore, in order to form the loss determination element 176 having a shape and a predetermined thickness having a predetermined curved surface,
RIE工程においてエッチングマスクとして作用する層184の消失時点または消失後において、適切な位置でエッチングを終了することは著しく困難である。 In RIE process after disappearance time or loss of the layer 184 which acts as an etching mask, it is extremely difficult to terminate etching at the appropriate position.

【0023】また、VCSEL素子を多数設けて二次元アレイ化するような場合には、同一基板上、または異なる基板上において、フォトレジスト柱183と損失決定素子176を構成している材料間でエッチング選択比を高精度に制御することは非常に困難であり、そのため、 Further, when providing a large number of VCSEL elements such as two-dimensional array of the same substrate or a different substrate, etching between the material constituting the loss determination element 176 and the photoresist pillar 183 it is very difficult to control the selective ratio with high accuracy, therefore,
各VCSEL素子間で損失決定素子176の反射率特性を揃えることはきわめて困難である。 Aligning the reflectance characteristics of the loss determination element 176 between each VCSEL elements is extremely difficult.

【0024】以上のように、損失決定素子176の形状や膜厚を、同一基板上の各VCSEL素子間で、または異なる基板上の各VCSEL素子間で、あるいはプロセスのロットが異なる各VCSEL素子間で、バラツキをなくすこと、あるいはバラツキを小さくすることは、きわめて困難である。 [0024] As described above, the shape and thickness of the loss determination element 176, between the VCSEL elements on the same substrate, or different between each VCSEL devices on the substrate, or between processes from a different lot each VCSEL element in, that eliminate variations, or to reduce the variation is extremely difficult.

【0025】一方、損失決定素子176の凹状の湾曲面の形状を利用して、光軸179から離間するに従って共振器の光学損失を漸進的に増大させ、それによって注入電流値を増大させて、高次横モードのレーザ発振への移行を抑制し、基本横モードのレーザ発振を可能としているので、損失決定素子176の凹状の湾曲面の形状が異なれば、高次横モードのレーザ発振へ移行するVCSE On the other hand, by utilizing the shape of the concave curved surface of the loss determination element 176 progressively increases the optical loss of the cavity as the distance from the optical axis 179, and thereby increasing the injection current value, inhibiting the transition to laser oscillation of the higher-order transverse modes, since the enabling laser oscillation of the fundamental transverse mode, different shape of the curved surface of the concave loss determination element 176, proceeds to the laser oscillation of higher-order transverse modes to VCSE
Lの光出力値、すなわち、基本横モードの最大光出力値が異なってくる。 L of the optical output value, i.e., varies the maximum light output value of the fundamental transverse mode. その結果、同一基板上の各VCSEL As a result, the VCSEL on the same substrate
素子間で、または異なる基板上の各VCSEL素子間で、あるいはプロセスのロットが異なる各VCSEL素子間で、各VCSEL素子の基本横モードの最大光出力値が異なることとなり、高輝度基本横モード光出力が要求される用途に対しては、特開平10−56233号公報に開示された技術を工業的に利用することは困難である。 Between elements or between the VCSEL elements on different substrates, or between processes from a different lot respective VCSEL elements, becomes the maximum light output value of the fundamental transverse mode of each VCSEL element is different, high brightness fundamental transverse mode optical output for applications that are required, it is difficult to industrially use the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-56233.

【0026】特表平7−507183号公報では、面発光型半導体レーザの構成に関し、「金属層は利得領域と垂直方向に整列する光開口を有しており、この光開口は利得領域の直径と同じか、それよりも小さな直径を有している」と、その特徴を述べている。 [0026] In Kohyo 7-507183 discloses relates a surface emitting semiconductor laser, "metal layer has a light aperture aligned to the gain region and the vertical direction, the light aperture of the gain region diameter same or it has a smaller diameter than ", it describes its features and.

【0027】ここで高次の横モード発振を抑えるのに十分な直径の光開口の条件が、光利得領域の直径と同じか、それよりも小さな直径であることの理由は、実施の形態に示される素子の構造がプロトン注入による半導体層の高抵抗化技術を用いたことと無関係ではない。 [0027] Here, to suppress the transverse mode oscillation of higher-order optical aperture of sufficient diameter condition, or equal to the diameter of the optical gain region, the reason for it than a small diameter, the embodiment structure of the element shown is not independent of it with high resistance technology of a semiconductor layer by proton implantation.

【0028】プロトン注入方式の面発光型半導体レーザにおいては、プロトン注入を行なった領域は注入を行なわなかった領域に比べ導電率が低下する。 [0028] In the surface-emitting type semiconductor laser of the proton injection method, the area was subjected to proton implantation conductivity compared with was not the injection region is reduced. これにより電流狭窄構造が形成され、上下の電極から注入されたキャリアは活性層平面内の特定部分(プロトン注入を行なわなかった領域)を集中的に通過する。 Thus the current confinement structure is formed, carriers injected from the upper and lower electrodes are intensively pass through a particular portion of the active layer in the plane (a region not subjected to proton implantation). 従ってこの領域で電子−正孔の再結合を生じて光子が生成され、これが共振器内で増殖されてレーザ発振に至る。 Thus electrons in this region - photons generate hole recombination is generated, leading it is grown in the resonator for laser oscillation. このような構成のレーザを一般には利得導波型レーザと呼ぶ。 A laser having such a structure generally referred to as a gain-guided type laser. すなわち電子−正孔の再結合が盛んに生じる領域(光利得領域) That electron - hole recombination occurs actively region (optical gain region)
をプロトン注入により限定することでレーザ発振に至らしめる構造である。 Which is a structure that allowed to reach the laser oscillation by limiting by proton implantation.

【0029】プロトン注入技術は従来より半導体プロセスで利用されており、確立されたプロセスといってよい。 The proton injection technique has been utilized conventionally in the semiconductor process, it can be said established process. 面発光型半導体レーザの作製プロセスにおいてもその初期の時代から利用されてきたが、対象となる半導体材料にとって異物となる不純物イオンを大量に打ち込む技術の性格上、打ち込んだ領域とそれ以外の領域との界面を正確に画定することは難しく、濃淡のすそを引くことは避けられない。 Has been utilized from its earliest days in the fabrication process of the surface-emitting type semiconductor laser, the nature of technical implanting impurity ions of foreign to the semiconductor material of interest in large quantities, and typed it area and other areas it is difficult to define the interface correctly, it is inevitable that draw the skirt of the shade. そのため非注入領域の径は狭くても10μm、典型的には20μm前後であることが多い。 Therefore the diameter of the non-injection region is narrow even 10 [mu] m, typically is often longitudinal 20 [mu] m.

【0030】利得導波型の面発光型半導体レーザにおいて、電流狭窄構造によって画定された光利得領域の径が10〜20μmである時、大きな光出力を得るため注入するキャリアの量を増やして電流密度を高めると、一般にはキャリアの分布に不均一性が生じて横モードが不安定になりやすい。 [0030] In the gain-guiding type surface emitting semiconductor laser, when the diameter of the optical gain region defined by the current confinement structure is 10 to 20 [mu] m, to increase the amount of carriers to be injected in order to obtain a large light output current increasing the density, generally transverse mode easily becomes unstable nonuniformity occurs in the distribution of the carrier to. またキャリアの再結合が最も活発に起きる光利得領域の中心部付近では、その周囲の領域よりもキャリアの消費量が増えて正孔が欠乏するいわゆる空間的ホールバーニング現象が生じ、これによってもまた横モードが分裂して基本モードでの発振が難しくなるという状態を引き起こす。 Also near the center portion of the optical gain region recombination occurs most actively carrier is caused so-called spatial hole burning phenomenon that holes is increasing consumption of carrier than the surrounding region is depleted, thereby also and transverse mode is disrupted causing a state of oscillation is difficult in a basic mode.

【0031】この問題を回避するために考案された特表平7−507183号公報で、高次の横モードを光開口によって遮ることで基本横モードの光出力のみを選択的に取り出す、という目的に適う光開口の直径の条件範囲が"光利得領域の直径と同じか、それよりも小さな直径である"ことは必然であろう。 [0031] Purpose Kohyo No. 7-507183 Publication devised to avoid this problem, taking out only the light output of the fundamental transverse mode selectively by blocking the high-order transverse mode of the light opening, that condition range of the optical aperture diameter meets the the "or equal to the diameter of the optical gain region is smaller in diameter than" it will be inevitable. 実施例においても、「典型的には、光開口265の直径は2μm乃至7μmであり、光利得領域235の直径は10μm乃至30μm」 Also in the examples, "Typically, the diameter of the optical aperture 265 is 2μm to 7 [mu] m, the diameter of the optical gain region 235 is 10μm to 30μm"
と、記載されている。 And, it has been described. 例示されたこれらの数値範囲は、 It illustrated these numerical ranges,
上記説明に合致している。 It is consistent with the above description.

【0032】基本横モードの光出力の増大に対してこの方法は一定の成果を挙げた。 [0032] The method with respect to increase in the light output of the fundamental transverse mode is listed certain results. しかし、利得導波型の面発光型半導体レーザに関して言えば、消費電力が端面発光レーザ並みかやや低い程度であること、発光効率が20 However, when it comes to surface-emitting type semiconductor laser of the gain-guided type, it consumes power on the order slightly lower or edge emitting laser comparable luminous efficiency 20
%程度であまり高くないこと、そしてここでは詳しくは述べないが原理的な問題から、一定のバイアス電圧を印加しないと光応答特性が極端に遅い(msecオーダ) Not very high in the order of percent, and from not the principles problems discussed in detail here, the optical response is extremely slow without applying a constant bias voltage (msec order)
という本質的な問題をかかえ、最近は後で述べる選択酸化方式の面発光型半導体レーザに取って代わられつつある。 It suffers the essential problem, recently being replaced by surface-emitting type semiconductor laser of selective oxidation method described later.

【0033】一方、米国特許5,753,941号公報には、面発光型半導体レーザの構成に関し、「第2の反射層36上に形成され、第2の反射層36を透過する放射光に対して共振器を構成する電極層40を有しており、この電極層40は、高い導電率を有して外部の電源に接続する金属層44と、金属層44の下方に形成され、第1の反射層32及び第2の反射層36よりも低い反射率を有する導電性の補助反射層42と、から構成されている。」と、その特徴を述べている。 On the other hand, the US Patent 5,753,941 relates to a surface emitting semiconductor laser, is formed "on the second reflective layer 36, the radiation transmitted through the second reflective layer 36 has an electrode layer 40 constituting a resonator for this electrode layer 40, the metal layer 44 to be connected to an external power source having a high conductivity, is formed under the metal layer 44, the the auxiliary reflective layer 42 of conductive having a lower reflectivity than the reflective layer 32 and the second reflective layer 36 of 1, and a. a ", describes its features.

【0034】ここで電極層40が金属層44と補助反射層42からなる2層構造をなし、金属層44下方の補助反射層42が第1の反射層32及び第2の反射層36よりも低い反射率を有する理由は、補助反射層42がなく、金属層44のみからなる電極層40の構成では、電極層40からの反射光が第2の反射層36の方向へ戻り、基本横モード発振の条件や発光強度に対して影響を与えてしまうためで、また、補助反射層42を導入した電極層40の構成では、出射開口46の中心部よりもその周辺部で高い光強度を持つ高次モードに対してより近い位置に存在する反射率の低い補助反射層42が、高次モードの発振を抑制する方向に働くためである。 [0034] Here, the electrode layer 40 forms the two-layer structure comprising a metal layer 44 and the auxiliary reflecting layer 42, the auxiliary reflection layer 42 of metal layer 44 lower than the first reflective layer 32 and the second reflective layer 36 low reason for having a reflectivity, an auxiliary reflecting layer 42 without, in the configuration of the electrode layer 40 made of only the metal layer 44, the return light reflected from the electrode layer 40 in the direction of the second reflective layer 36, the fundamental transverse mode in order thus affect the conditions and emission intensity of the oscillation, and in introduced electrode layer 40 constituting the auxiliary reflective layer 42, having a high light intensity at a peripheral portion than the central portion of the exit opening 46 lower auxiliary reflection layer 42 reflectance present in close than against higher order modes is to work in the direction of suppressing the oscillation of higher-order modes.

【0035】相対的に反射率の低い補助反射層42を設けることで、レーザ光が出射する開口46付近に反射率の分布を生じさせ、横モード特性に影響を与えるという原理は直観的に理解できる。 [0035] By providing the lower auxiliary reflection layer 42 having a relatively reflectance causes a distribution of reflectivity in the vicinity of opening 46 where the laser beam is emitted, the principle that influence the transverse mode characteristic intuitive it can. しかしながら光利得領域の径、若しくは注入されたキャリアの分布により開口内部に存在を許される横モードの次数が変化することを考慮すれば、これに影響を与えて高次モードの発振を抑制するには、反射率を低下させる部位の特定が必要となる。 However considering that the order of the transverse mode is allowed exist in open interior diameter of the optical gain region, or by the distribution of injected carriers is varied, affecting to the suppressing the oscillation of higher-order mode , it is necessary to specific site to reduce the reflectivity.
言い換えれば公報中に記述された突出部43(prot Protrusions 43 described in the publication in other words (prot
ruding portion)について、その長さ、 ruding portion) for, its length,
あるいは開口中心部からの距離といった項目をどの程度に設定するのが効果的なのか、数値的な明示がないと不十分ということになる。 Or to set the extent to which items such distance from the aperture center Do effective for, it comes to insufficient that no numerical explicitly. あるいは好ましい条件の範囲に関する提示がない限り、実際に基本横モードが得られるのか実効性に疑問が残る。 Alternatively preferred unless presented to the scope of conditions, actually questionable whether effective for the fundamental transverse mode is obtained.

【0036】さらに言えば、特表平7−507183号公報及び米国特許5,753,941号公報に記載されたVCSELは、いずれも利得導波型のVCSELであり、実施の形態でも主にプロトン注入型の面発光型半導体レーザを例にとり具体的な説明を行なっている。 Furthermore speaking, the VCSEL described in Japanese Patent Kohyo 7-507183 and U.S. Patent 5,753,941, JP-both the gain guiding type of VCSEL, mainly protons in the embodiment the injection type surface emitting semiconductor laser is performed a specific description as an example. 従って、昨今、面発光型半導体レーザの主流となりつつある選択酸化技術を用いた屈折率導波型の面発光型半導体レーザを想定しての高次モードの抑制は考慮されておらず、これらの手段をそのまま選択酸化方式の面発光型半導体レーザに適用しても効果が十全に発揮されないことが予想される。 Therefore, these days, suppression of higher modes assuming a surface-emitting type semiconductor laser of the refractive index guiding type using selective oxidation technique is becoming the mainstream of the surface-emitting type semiconductor laser is not taken into consideration, these effect is expected to not be fullness exhibited even by applying the unit directly to the surface-emitting type semiconductor laser of selective oxidation method.

【0037】一方、特開平6−302911にはレーザ利得領域を適当に整形することによって、具体的には利得領域の横断面を1.2を超える縦横比を持つよう構成することで、基本モードにおいて長いほうの次元内に偏光を持つ面発光半導体レーザが開示されている。 On the other hand, by suitably shaping the laser gain region in JP-A 6-302911, specifically by configuring to have an aspect ratio greater than the cross section of the gain region 1.2, the fundamental mode the surface emitting semiconductor laser having a polarized longer in a dimension is disclosed in. この面発光型半導体レーザでは、活性領域は直交する2つの横断面の主次元が副次元の1.2、あるいはそれ以上の係数だけ大きい形状、例えば偏菱形、亜鈴形、および十字形構造となっており、この活性領域の形状のため放出される光は優遇的に低オーダモードを持ち、主次元ACの方向に偏光(明細書中「偏向」の術語が用いられているが誤り)する、としている。 In the surface-emitting type semiconductor laser, becomes active region has major dimensions of the two cross-sections perpendicular minor dimension of 1.2 or more coefficients as large shape, for example rhomboidal, dumbbell, and the cross structure and which, light emitted due to the shape of the active region is preferential to have a low order mode, the polarization direction of the major dimensions AC (which term in the specification "deflection" is used but errors) to, It is set to. この横断面形状は屈折率ガイドレーザ内に特定の空洞形状を乾式エッチングすることによって、あるいは利得ガイドレーザの周りに整形されたイオン移植領域を形成することによって構成することができる、としているから、簡便な偏光制御手段と言える。 By dry etching the particular cavity shape to the cross-sectional shape is the refractive index guide laser, or may be constructed by forming an ion implantation region has been shaped around a gain-guided lasers, because it has to, it can be said that simple polarization control means.

【0038】しかしながらこの明細書中には何ゆえ“利得領域の横断面を1.2を超える縦横比を持つよう構成する”と偏光方向が制御され、同時に基本モードでの発振が選択されるのか原理的な説明がなされていないばかりか、それを確認した方法も偏光特性を直接的に評価したものではないから、効果について客観的な判断を下すことが難しい。 [0038] However, this What therefore is in the specification "the cross section of the gain region configured to have an aspect ratio greater than 1.2" and the polarization direction is controlled, either at the same time the oscillation in the fundamental mode is selected not only not been in principle explanation and in no way were directly evaluated the method also polarization characteristics confirm it, it is difficult to make an objective judgment about the effect.

【0039】IEEE フォトニクス・テクノロジー・ [0039] IEEE Photonics Technology
レターズ 第10巻、633頁(1998年)には、ガリウム砒素(GaAs)(311)B面を法線方向とする傾斜基板を用いた、インジウムガリウム砒素(InG Letters vol. 10, in the 633 (1998), gallium arsenide (GaAs) (311) B plane using an inclined substrate having a normal direction, indium gallium arsenide (InG
aAs)系選択酸化型表面発光レーザが記されている。 GaAs) based selective oxidation type surface emitting laser is described.
選択酸化によって形成された光導波(活性)領域の径は6μm×3μmの矩形で、長軸方向は[−233]方向にあたり、偏光方向も[−233]方向となっている。 A rectangular selection diameter of the optical waveguide (active) region formed by the oxidation is 6 [mu] m × 3 [mu] m, the major axis direction Upon [-233] direction, the polarization direction has a [-233] direction. この表面発光レーザにおいては、(311)Bという特殊な面方位を有する傾斜基板を、歪み量子井戸活性層と共に使用することで、直交偏波モード抑圧比(Orthog In this surface-emitting laser (311) an inclined substrate having a special surface orientation of B, it is used with strained quantum well active layer, orthogonal polarization mode suppression ratio (orthog
onal PolarizationSuppress onal PolarizationSuppress
ion Ratio)30dB以上の特性を得たとしている。 ion Ratio) is that we have obtained a 30dB or more properties. この方法は偏光制御に対して非常に有効な手段であると思われるが、(311)B面を法線方向とするG This method appears to be very effective means to the polarization control to the normal direction of the (311) B plane G
aAs傾斜基板は特殊仕様であるため、最もよく使われる(100)面を法線方向とするGaAs基板に比べコストが割高となる。 For aAs inclined substrate is a special specification, the cost compared with the GaAs substrate to the most commonly used (100) plane and the normal line direction becomes expensive. また、この基板を使用して結晶成長を行うに際しては、広く行われている(100)面上の成長とは温度、あるいはガス流量といった諸条件が大きく異なることが予想され、再現性の良い成長条件を見つけ、実用化するまでには多大のコストと時間とを要する。 Furthermore, when crystal growth is performed by using this substrate is prevailing in which (100) temperature and growth on the surface or gas flow such conditions, is expected to vary greatly, good reproducibility growth locate the conditions, requiring a great deal of costs and time before practical use.

【0040】本発明の目的は、製造が容易で、高出力な基本横モード光を発振することが可能な屈折率導波型の面発光型半導体レーザを提供することにある。 The object of the present invention is easy to manufacture, is to provide a surface-emitting type semiconductor laser of the index-guided type capable of oscillating high-output fundamental transverse mode light. 本発明の別の目的は、比較的簡単な構成でレーザ光の偏光を一定方向に制御することができ、かつ、低しきい値電流、高出力といった良好な電気・光学特性を有する面発光型半導体レーザを提供することにある。 Another object of the present invention, it is possible to control the polarization of the laser beam in a predetermined direction with a relatively simple construction, and low threshold current, the surface-emitting type having good electrical and optical properties and high output to provide a semiconductor laser.

【0041】 [0041]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討の結果、下記の手段により、基本横モード発振に悪影響を与えることなく、高次横モード発振を抑制した高出力の面発光型半導体レーザが得られることを見出した。 The present inventors have SUMMARY OF THE INVENTION The result of intensive studies, by the following means, without adversely affecting the fundamental transverse mode oscillation, a surface emitting type of high output by suppressing higher-order transverse mode oscillation It found that the semiconductor laser is obtained.

【0042】すなわち、本発明の面発光型半導体レーザの第1の態様は、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする。 [0042] That is, a first aspect of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention includes a lower multilayer mirror, an upper multilayer mirror active layer region, and together with the lower multilayer mirror constituting the resonator sequentially a laminated semiconductor substrate, provided on an upper layer of the upper multilayer mirror, and an upper electrode having an opening bored for and forming the emission region of the laser light generated in the active layer region, and the upper electrode wherein provided between the lower multilayer mirror, and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the current flow path, based on the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode as the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the resonator of the optical loss and laser light in high-order transverse mode of the laser beam increases, the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode characterized in that defining the.

【0043】レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失は、通常、レーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失より大きくなる。 The optical loss of the resonator in the high-order transverse mode of the laser beam is typically larger than the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the laser beam. ここでの共振器の光学損失の差は、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失からレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失を減じた場合の差分を意味している。 Here the difference between the optical loss of the resonator, the means the difference in the case of subtracting the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the laser beam from the optical loss of the resonator in the high-order transverse mode of the laser beam. この共振器の光学損失の差は大きいほど好ましく、共振器の光学損失の差が極大値近傍の値となるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めることがより好ましい。 Difference larger preferably optical loss of the resonator, so that the difference of the optical loss of the resonator becomes a value near the maximum, more be defined an opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode preferable.

【0044】また、上部電極に対応する領域の共振器の反射率は、上部多層膜反射鏡の直上に上部電極が設けられた領域を含んで構成される共振器の反射率であり、出射領域に対応する領域の共振器の反射率は、上部多層膜反射鏡の出射領域となる領域を含んで構成される共振器の反射率である。 [0044] The reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is a reflective index of the resonator formed including a region where the upper electrode is provided directly on the upper multilayer mirror, output area the reflectance of the cavity of the region corresponding to is the reflectivity of the resonator formed including a region serving as the exit region of the upper multilayer mirror.

【0045】第1の態様に係る面発光型半導体レーザにおいては、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど、上部電極の開口部径を増加させる度合いを大きくすることができる。 [0045] In the surface-emitting type semiconductor laser according to the first aspect, it is possible enough to lower the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, to increase the degree of increasing the opening diameter of the upper electrode . また、上部電極の開口部径を、電流狭窄部の開口部径と同等または電流狭窄部の開口部径より大きくすることができる。 Further, an opening diameter of the upper electrode can be made larger than the opening diameter of the opening diameter equal to or current confinement portion of the current confinement portion. さらに、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにすることができる。 Furthermore, it is possible reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is set to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region.

【0046】本発明の面発光型半導体レーザの第2の態様は、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、 [0046] A second aspect of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention includes a lower multilayer mirror, an upper multilayer mirror active layer region, and together with the lower multilayer mirror constituting the resonator are sequentially stacked a semiconductor substrate, provided above the upper multilayer mirror, and an upper electrode having an opening bored for and forming the emission region of the laser light generated in the active layer region,
前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率及び前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする。 Reflection of the said upper electrode is provided between the lower multilayer mirror, and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the current flow path, the cavity of the region corresponding to the emission area based on the rate and the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the resonator of the optical loss and laser light in high-order transverse mode of the laser beam is large so as to be characterized by defining the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode.

【0047】第2の態様に係る面発光型半導体レーザにおいては、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど、上部電極の開口部径を増加させる度合いを大きくすることができる。 [0047] In the surface-emitting type semiconductor laser according to the second aspect, it is possible enough to lower the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, to increase the degree of increasing the opening diameter of the upper electrode . また、上部電極の開口部径を、電流狭窄部の開口部径と同等または電流狭窄部の開口部径より大きくすることができる。 Further, an opening diameter of the upper electrode can be made larger than the opening diameter of the opening diameter equal to or current confinement portion of the current confinement portion. また、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにすることができる。 Further, it is possible reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is set to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region. さらに、出射領域に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど上部電極の開口部径を増加させ、出射領域に対応する領域の共振器の反射率を高くするほど上部電極の開口部径を減少させることができる。 Furthermore, increasing the opening size of the upper electrode The lower the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area, the opening diameter of the upper electrode higher the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region it can be reduced.

【0048】本発明の面発光型半導体レーザの第3の態様は、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、 [0048] A third aspect of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention includes a lower multilayer mirror, an upper multilayer mirror active layer region, and together with the lower multilayer mirror constituting the resonator are sequentially stacked a semiconductor substrate, provided above the upper multilayer mirror, and an upper electrode having an opening bored for and forming the emission region of the laser light generated in the active layer region,
前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする。 Wherein the upper electrode is provided between the lower multilayer mirror, and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the current flow path, the optical resonator in the high-order transverse mode of the laser beam as the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode loss and the laser beam is increased, characterized in that defining the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode.

【0049】第3の態様に係る面発光型半導体レーザにおいては、上部電極の開口部径を高次横モードを抑圧する値に定め、且つ電流狭窄部の開口部径を3次以下の高次横モードを許容する値に定めることができる。 [0049] In the third surface-emitting type semiconductor laser in accordance with aspects of the defines an opening diameter of the upper electrode to a value which suppresses the high-order transverse mode, and the opening diameter of the current confinement portion tertiary following order it can be determined to a value that allows the transverse mode. また、 Also,
上部電極の開口部径を電流狭窄部の開口部径より大きくする場合は、約2μm以下の範囲で大きくし、上部電極の開口部径を電流狭窄部の開口部径より小さくする場合は、約1μm以下の範囲で小さくすることができる。 If larger than the opening diameter of the current confinement portion an opening diameter of the upper electrode, when from about 2μm to increase in the range, smaller than the opening diameter of the current confinement portion an opening diameter of the upper electrode is about it can be reduced in the range 1 [mu] m. また、電流狭窄部の開口部径は約3μm〜約5μmであることが好ましい。 Further, it is preferable that the opening diameter of the current confinement portion is about 3μm~ about 5 [mu] m.

【0050】レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失がレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失より大きくなるように、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにすることができる。 [0050] As optical loss of the resonator in the high-order transverse mode of the laser beam is greater than the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the laser beam, the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, emission it can be made to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the region. 上部電極に対応する領域の共振器の反射率は、95%以下であることが好ましく、80%以下であるとより好ましい。 The reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is preferably 95% or less, and more preferably a 80% or less.

【0051】上部電極を設けることにより、共振器の反射率を低下させる方法としては、以下の方法がある。 [0051] By providing the upper electrode, as a method of reducing the reflectance of the cavity, the following methods. これらの方法によれば、特殊形状の反射率低下構造を設けることなく上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低下させることができ、製造が容易である。 According to these methods, it is possible to reduce the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode without providing the reflectance reduction structure of special shape, it is easy to manufacture. (1)上部電極を、2種以上の金属材料を積層して形成する方法。 (1) an upper electrode, a method of forming by stacking two or more metal materials. (2)上部電極を、金属材料からなる薄膜を形成した後、この薄膜を250℃〜400℃の温度範囲で熱処理し、薄膜とこれに隣接する層との間で合金化を進行させて形成する方法。 (2) forming the upper electrode, after forming a thin film made of a metal material, and the thin film was heat-treated at a temperature range of 250 ° C. to 400 ° C., allowed to proceed alloying between the thin film and the layer adjacent thereto how to.

【0052】上部電極を構成する金属材料は、Au、P [0052] metallic material constituting the upper electrode, Au, P
t、Ti、Zn、Ni、In、W、Cu、Al、Au− t, Ti, Zn, Ni, In, W, Cu, Al, Au-
Sn合金、Au−Zn合金、Au−Ge合金、及び酸化インジウムスズ(ITO)から選択されることが好ましく、金属材料からなる薄膜は、金属蒸着により形成することができる。 Sn alloy, Au-Zn alloy, Au-Ge alloy, and is preferably selected from indium tin oxide (ITO), a thin film made of a metal material may be formed by metal deposition.

【0053】熱処理は300℃〜350℃の温度範囲で行うことがより好ましく、熱処理の方法は、赤外線によるフラッシュランプアニール、レーザアニール、高周波加熱、電子ビームによるアニール、及びランプ加熱から選択されるいずれかの方法により行うことが好ましい。 [0053] heat treatment is more preferably performed at a temperature range of 300 ° C. to 350 ° C., the method of heat treatment, flash lamp annealing, laser annealing using infrared rays, any high-frequency heating is selected by electron beam annealing, and lamp heating it is preferably performed by Kano method.

【0054】電流狭窄部は、電流流路の周縁部を酸化またはエッチングによる空隙化により絶縁化して形成することができる。 [0054] the current confinement portion can be formed by insulated by voided by oxidation or etching a peripheral portion of the current channel.

【0055】なお、本発明の面発光型半導体レーザは、 [0055] The surface-emitting type semiconductor laser of the present invention,
上部に、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び上部多層膜反射鏡が順次積層され、下部に、下部電極が設けられた半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層であって前記活性層領域で発生したレーザ光の出射中心の周辺部に出射口部を取り囲むように設けられ、前記下部電極と対をなし前記活性層領域に電流注入するための金属材料からなる上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、その上部に前記上部電極が設けられた出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が、出射中心の多層膜反射鏡の反射率よりも低くなるようにし、該反射率の低下の程度に応じ、前記出射口部の径を前記電流狭窄部の径より大きくする度合いを大きくしたことを特徴とする態 The upper, lower multilayer mirror, the active layer region, and an upper multilayer reflector are sequentially laminated, the lower, the semiconductor substrate provided with a lower electrode, the active a layer of the upper multilayer mirror an upper electrode made of a metal material for provided so as to surround the exit opening in the peripheral portion of the emission center of the laser light generated in the layer region and the current injected into the active layer region without the lower electrode and the counter, wherein provided between the upper electrode lower electrode, and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the current flow path, the peripheral portion of the emission center the upper electrode thereon is provided the reflectivity of the multilayer mirror is set to be lower than the reflectance of the multilayer reflector of the emission center, according to the degree of reduction of the reflectance, the diameter of said exit portion than the diameter of the current confinement portion state, characterized in that to increase the degree of increase であってもよい。 It may be.

【0056】本発明の面発光型半導体レーザの第4の態様は、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を構成する開口部が穿設された上部電極と、 [0056] A fourth aspect of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention includes a lower multilayer mirror, an upper multilayer mirror active layer region, and together with the lower multilayer mirror constituting the resonator are sequentially stacked a semiconductor substrate, provided above the upper multilayer mirror, and an upper electrode having an opening bored for and constituting the emitting region of the laser light generated in the active layer region,
前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部とを備え、前記上部電極に穿設された開口と、前記電流狭窄部の開口との少なくともいずれか一方の形状が平面内の直交する任意の2軸方向に対して、長短を有する2回対称形状であることを特徴とする。 Wherein the upper electrode is provided between the lower multilayer mirror, and a current confinement part that the peripheral portion of the current flow path formed by insulated, an opening bored in the upper electrode, the current for any two axial directions at least one of one of the shapes are orthogonal in the plane of the opening of the constriction, characterized in that it is a two symmetrical shape having long and short.

【0057】第4の態様の面発光型半導体レーザーは、 [0057] surface-emitting type semiconductor laser of the fourth aspect,
他方の形状が前記平面内の直交する任意の2軸方向に対して、等方性の形状であることが好ましい。 It is preferable that the other shapes for any two directions perpendicular to the plane, in the form of isotropic. また、前記等方性の形状が、円形、正方形、及び正多角形のうちのいずれかであることが好ましい。 Moreover, the is isotropic shape, round, square, and is preferably any one of the regular polygon.

【0058】すなわち、第4の態様の面発光型半導体レーザは、上部電極に穿設された開口と、電流狭窄部の開口とのいずれか一方の形状が対称形状で、他方の形状が基板平面内で直交する任意の2軸方向に対し、長・短軸を有する2回対称な幾何学形状であることを特徴とする。 [0058] That is, the surface-emitting type semiconductor laser of the fourth aspect, an opening is formed in the upper electrode, in one of the shape symmetrical with the opening of the current confinement portion, other shapes substrate plane for any two directions perpendicular to the inner, characterized in that it is a two symmetrical geometric shape having long and short axis. このような構成に基づく表面発光レーザは、レーザ光の偏波面がその長軸方向に従って揃う性質を有するから、レーザ光の偏波面を一定方向に制御することが可能となる。 Surface emitting lasers based on such a configuration, since having a property of polarization of the laser beam is aligned according to its axial direction, it is possible to control the polarization plane of the laser beam in a predetermined direction.

【0059】第4の態様の面発光型半導体レーザは、前記任意の2軸方向が、前記半導体基板の結晶方位が(1 [0059] surface-emitting type semiconductor laser of the fourth aspect, wherein any two axially, the crystal orientation of the semiconductor substrate (1
00)面である場合に、[01−1]および[011] If it is 00) surface, [01-1] and [011]
方向の組み合わせ、あるいはこれらと結晶学的に等価な方位の組み合わせであることが好ましい。 Direction of the combination, or is preferably a combination of these crystallographically equivalent directions. また、前記長短を有する2回対称形状は、長円形、楕円形、長方形、 Also, two symmetrical shape with the short and long, oval, elliptical, rectangular,
及びひし形のうちのいずれかであることが好ましい。 And it is preferably any of the diamonds.

【0060】以下に、本発明における基本横モード光出力増加の原理を説明する。 [0060] The following describes the principle of the fundamental transverse mode optical output increased in the present invention. 図1に示す面発光型半導体レーザにおいて、電流狭窄部24の開口部の開口径を電流狭窄部の開口径(W oxide )、電極開口部27の直径を電極開口径(W metal )と定義して、電流狭窄部の開口径及び電極開口径の値を種々変更して、基本横モードにおける共振器の周回損失及び規格化した周回損失の差分を計算した。 In the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG. 1, it is defined as the opening diameter of the aperture diameter current confinement portion of the opening of the current blocking portion 24 (W oxide), metal aperture diameter the diameter of the electrode opening 27 (W metal) Te, variously changing the value of the opening diameter and the metal aperture diameter of the current confinement portion, was calculated round trip loss difference and the normalized round trip loss of the resonator in the fundamental transverse mode. なお、図1に示す面発光型半導体レーザは、多層膜反射鏡の反射率、電流狭窄部の開口径及び電極開口径の値が異なる以外は、後述する第1の実施の形態の面発光型半導体レーザと同じ構成(図5(g)に示す)であり、一対のDBR層が共振器を構成している。 The surface emitting semiconductor laser shown in FIG. 1, the reflectivity of the multilayer mirror, except that the value of the opening diameter and the metal aperture diameter of the current confinement portion is different from the surface-emitting type of the first embodiment will be described below has the same configuration as the semiconductor laser (shown in FIG. 5 (g)), a pair of DBR layer constitutes a resonator.
図5(g)に示す面発光型半導体レーザと同じ構成部分には、同じ符号を付して説明を省略する。 The same components as the surface emitting semiconductor laser shown in FIG. 5 (g), will not be described with the same reference numbers.

【0061】図2は、電流狭窄部の開口径を3.5μm [0061] Figure 2, 3.5 [mu] m and the aperture diameter of the current confinement portion
で一定とした場合に、基本横モード(0次モード)における共振器の周回損失を電極開口径の関数として示したものである。 In case of a constant in a diagram illustrating a round trip loss of the resonator in the fundamental transverse mode (0 order mode) as a function of the electrode aperture diameter. 出射領域に対応する領域の共振器の反射率(R cavity )を99.4%と仮定し、上部電極に対応する領域の共振器の反射率(R metal )を75%から99 The reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region (R cavity) assuming 99.4%, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode (R metal) 75% 99
%まで変化させた。 It was changed to%. また、各反射率(R metal )について電極開口径の値を1.5〜6.0μmまで変化させた。 Further, changing the value of the electrode aperture diameter up 1.5~6.0μm for each reflectance (R metal). 周回損失の増加は発振が生じにくくなる方向へ働く。 Increase in circulating loss acts in the direction of oscillation is unlikely to occur. グラフから分かるように、基本横モードにおける共振器の周回損失だけを見れば、上部電極に対応する領域の共振器の反射率の低下は基本横モードにおける損失を増大させるので、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が高く、電極開口径が大きい方が、基本横モードの発振にとって好ましい。 As can be seen from the graph, if you look at only the round trip loss of the resonator in the fundamental transverse mode, the decrease in the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode increases the losses in the fundamental transverse mode, corresponding to the upper electrode high reflectance of the cavity of the region, towards the electrode opening diameter is large, preferred for the oscillation of the fundamental transverse mode.

【0062】ここで問題となるのが高次モードの挙動である。 [0062] is the behavior of the higher order modes become a problem here. 電極開口径を大きくすると、出射開口の中心部よりもその周辺部で光強度が高い高次モードに対しても発振を容易化する方向へ働く。 When the metal aperture diameter is increased acts in a direction to facilitate the oscillation with respect to higher-order mode light intensity is higher at the periphery than the central portion of the exit opening. このため、電極開口径を大きくした場合には、基本横モードへの影響と高次モードへの影響のいずれか大きくなるかを検討する必要がある。 Therefore, when increasing the metal aperture diameter, it is necessary to consider one larger one becomes the effect of the impact and higher order modes to the fundamental transverse mode.

【0063】図3は、電流狭窄部の開口径を3.5μm [0063] Figure 3, 3.5 [mu] m and the aperture diameter of the current confinement portion
で一定とし、出射領域に対応する領域の共振器の反射率を99.4%と仮定して、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を75%から99%まで変化させた場合に、1次横モードにおける共振器の周回損失と基本横モードにおける共振器の周回損失との差分を基本横モードにおける共振器の周回損失で除算した値(以下、「規格化した周回損失の差分」と称する)が、電極開口径の大きさによりどのように変化するかを表したものである。 In constant, assuming the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the emission region and 99.4%, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode in the case of changing from 75% to 99% , divided by the round trip loss of the resonator in the fundamental transverse mode the difference between round trip loss of the resonator in the round trip loss and the fundamental transverse mode of the resonator in the primary transverse mode (hereinafter, "difference of the normalized round trip loss" referred to as) is a representation of how changes depending on the size of the electrode opening diameter.
ここで、規格化した周回損失の差分の増加は、1次横モードの周回損失の増加の割合が、基本横モードの周回損失の増加の割合を上回ることを意味しており、相対的に1次横モードの発振が生じにくくなり、結果的に1次横モードよりも基本横モードの発振が有利となる。 Here, an increase in the difference between the normalized round trip loss, the ratio of increase in the round trip loss of the primary transverse mode, it indicates that exceeds the rate of increase in the round trip loss of the fundamental transverse mode, relatively 1 becomes oscillation hardly occurs in the following transverse mode, resulting in oscillation of the fundamental transverse mode than 1 order transverse mode is advantageous. この1 This 1
次横モードの概念を高次横モードに拡張することが可能であり、規格化した周回損失の差分の増加は、高次横モードよりも基本横モードの発振が有利となることをも意味している。 It is possible to extend the concept of the next transverse mode in the high-order transverse mode, increase of the difference of the normalized round trip loss also means that the oscillation in the fundamental lateral mode than the high-order transverse mode is advantageous ing.

【0064】実際には、基本横モードと高次横モードとの間のレーザ発振は、周回損失の相対的な割合だけで選択されるわけではないから、基本横モード発振と高次横モード発振とが共存することになる。 [0064] In practice, the laser oscillation, since not being selected only relative proportions of round trip loss, fundamental transverse mode oscillation and high-order transverse mode oscillation between the fundamental transverse mode and the high-order transverse mode bet is to co-exist. しかしながら、図3に示すように、各反射率(R metal )における規格化した周回損失の差分は、所定の電極開口径においてピーク値を有する。 However, as shown in FIG. 3, the difference of the normalized round trip loss at each reflectance (R metal) has a peak value in a predetermined metal aperture diameter. このピーク値に対応する電極開口径の付近にある電極開口径を用いれば、高次横モードよりも基本横モードの発振に対して有利になる、即ち高次横モードが抑圧されることがわかる。 The use of metal aperture diameter in the vicinity of the electrode aperture diameter corresponding to the peak value, which is advantageous with respect to the oscillation of the fundamental lateral mode than higher-order transverse modes, i.e., it can be seen that the higher-order transverse modes are suppressed .

【0065】また、図3から、上部電極に対応する領域の共振器の反射率に応じて、ピークを示す電極開口径やピークの急峻性が変化することがわかる。 [0065] Further, from FIG. 3, in accordance with the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the steepness of the metal aperture diameter and peak indicating a peak is seen to vary. 例えば、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が95%の場合は、電極開口径が3.3μmのときに規格化した周回損失の差分が最大となる。 For example, if the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is 95%, round trip loss difference metal aperture diameter is normalized at 3.3μm is maximized. 即ち、3.3μmが最適な電極開口径である。 That, 3.3 [mu] m is the optimal electrode aperture diameter. また、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が90%の場合は電極開口径が4.0μm、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が85%の場合は電極開口径が4.2μm、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が80%の場合は電極開口径が4.6μ The electrode aperture diameter when the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is 90% of 4.0 .mu.m, the electrode aperture diameter when the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is 85% 4.2 .mu.m, if the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is 80% of the electrode opening diameter 4.6μ
m、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が75% m, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode 75%
の場合は電極開口径が4.8μmで、規格化した周回損失の差分が最大となる。 For the electrode opening diameter of 4.8 .mu.m, a difference of the normalized round trip loss is maximum. 従って、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が75%〜99%の範囲では、電極開口径は3.3μm〜4.8μmの範囲が好ましい。 Accordingly, in the range reflectance of 75% to 99% of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the electrode aperture diameter in the range of 3.3μm~4.8μm is preferred.

【0066】また、上部電極に対応する領域の共振器の反射率は、95%のときピークの急峻性が高くなり、9 [0066] The reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the higher the sharpness of the peak time of 95%, 9
0%、85%、80%、75%と低下するのに応じて、 0%, 85%, 80%, according to reduction with 75%,
ピークがより急峻になり、規格化した周回損失の差分が増加する。 Peak becomes sharper, the difference of the normalized round trip loss is increased. 即ち、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を95%、90%、85%、80%、75%と低下させると、高次横モードよりも基本横モードの発振に対してより有利となる。 That is, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode 95%, 90%, 85%, 80%, reducing 75%, more advantageously the oscillation in the fundamental lateral mode than the higher-order lateral mode to become. なお、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が75%を下回ると、高次横モードと共に基本横モードも抑制されて光出力が減少する。 Incidentally, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is below 75%, with higher-order transverse modes fundamental transverse mode is suppressed light output decreases.

【0067】以上の結果から予測される、R cavity 、R [0067] is expected from the above results, R cavity, R
metal 、W oxideの各値が定まった場合のW metalの最適値を表1に示す。 metal, the optimum value of W metal when a definite each value of W Oxide shown in Table 1. なお、例5〜例7のR cavity 、R The example 5 Example 7 R cavity, R
metal 、W oxide 、及びW metalの各値は実測値である。 metal, each value of W Oxide, and W metal are measured values.

【0068】 [0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】また、この結果から導かれるW metalの好適範囲を図7に示す。 [0069] Also, it shows a preferable range of W metal derived from the results in Fig. 図7に示す通り、出射領域に対応する領域の共振器の反射率(R cavity )が99.0%〜 As shown in FIG. 7, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region (R cavity) 99.0%
99.7%、上部電極に対応する領域の共振器の反射率(R metal )が75%〜95%の範囲では、電流狭窄部の開口径(W oxide )が3.0μmに対し、電極開口径(W metal )は3.0μm〜5.0μmが好ましい。 99.7%, in the range reflectance (R metal) is 75% to 95% of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the aperture diameter of the current confinement portion (W Oxide) is to 3.0 [mu] m, the metal aperture diameter (W metal) is 3.0μm~5.0μm is preferable. また、W oxide 3.5μmに対しては、W metalは3.2μ In addition, for the W oxide 3.5μm, W metal is 3.2μ
m〜5.2μmが好ましい。 m~5.2μm is preferable. oxide 4.0μmに対しては、W metalは3.5μm〜5.5μmが好ましい。 For the W oxide 4.0μm, W metal is 3.5μm~5.5μm is preferable.
oxideが4.5μmに対しては、W metalは4.0μm For the W oxide is 4.5μm, W metal is 4.0μm
〜6.0μmが好ましい。 ~6.0μm is preferable.

【0070】また、最適な電極開口径の近傍の電極開口径においては、規格化した周回損失の差分が、電極開口径が最適値を取る場合と大きくは相違しないので、所定範囲の電極開口径が許容され、電極開口径を電流狭窄部の開口径より大きくする場合は、電流狭窄部の開口径プラス0〜2μmの範囲で大きくし、電極開口径を電流狭窄部の開口径より小さくする場合は、電流狭窄部の開口径マイナス0〜1μmの範囲で小さくしても、最適な電極開口径をとる場合と略同様の効果を得ることができる。 [0070] The optimum in the electrode opening diameter in the vicinity of the electrode opening diameter, the difference of the normalized round trip loss is, therefore does not differ significantly from the case where the electrode opening diameter takes the optimum value, the predetermined range of the electrode opening diameter If There is permitted, if larger than the aperture diameter of the current confinement portion of the electrode opening diameter, the larger the range of the aperture diameter plus 0~2μm of the current confinement portion, to reduce the metal aperture diameter than the aperture diameter of the current confinement portion can be smaller in the range of the aperture diameter minus 0~1μm of the current confinement portion, it is possible to obtain substantially the same effect as taking the optimal electrode aperture diameter.

【0071】図4は、電流狭窄部の開口径を3.5μm [0071] Figure 4, 3.5 [mu] m and the aperture diameter of the current confinement portion
で一定とし、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を90%と仮定して、出射領域に対応する領域の共振器の反射率を99.0%、99.4%、99.7%と変化させた場合に、規格化した周回損失の差分が、電極開口径の大きさによりどのように変化するかを表したものである。 In the constant, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode on the assumption that 90%, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area 99.0%, 99.4%, 99.7 % in the case of changing the difference of the normalized round trip loss is a representation of how changes depending on the size of the electrode opening diameter. 図4に示すように、出射領域に対応する領域の共振器の反射率が高くなると、規格化した周回損失の差分がピーク値を示す電極開口径も僅かながら大きくなることがわかる。 As shown in FIG. 4, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area increases, the electrode aperture diameter difference of the normalized round trip loss exhibits a peak value it can be seen that increases slightly. 出射領域に対応する領域の共振器の反射率が99.0%〜99.7%の範囲では、電極開口径は3.8μm〜4.2μmが好ましい。 In the range reflectance of 99.0% to 99.7% of the cavity of the region corresponding to the emission area, the metal aperture diameter is 3.8μm~4.2μm is preferred. また、出射領域に対応する領域の共振器の反射率が高くなるほど、高次横モードよりも基本横モードの発振に対してより有利となる。 Further, as the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region is high, which is advantageous with respect to the oscillation of the fundamental transverse mode than the higher-order lateral mode. なお、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が90%であり出射領域に対応する領域の共振器の反射率が99.0%である場合と、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が90%であり出射領域に対応する領域の共振器の反射率が99.7%である場合の変化曲線を、図3にも破線で併記した。 Incidentally, in the case the reflectivity of the cavity of the region the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode corresponding to and exit area 90% is 99.0%, the cavity of the region corresponding to the upper electrode reflectance of a change curve when the reflectivity of the cavity of the region corresponding to and exit area 90% is 99.7%, are also shown by broken lines in FIG. 3.

【0072】従って、上部電極に対応する領域の共振器の反射率及び出射領域に対応する領域の共振器の反射率に応じて、電流狭窄部の開口径に対して電極開口径を最適化することにより、基本横モード発振を効率よく得ることができる。 [0072] Thus, depending on the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the reflectivity and output region of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, to optimize the electrode aperture diameter relative to the aperture diameter of the current confinement portion it is thereby possible to efficiently obtain fundamental transverse mode oscillation. また、出射領域に対応する領域の共振器の反射率が100%では光が取り出せないが、95%以下ではレーザ発振を得難い。 Further, the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region can not be taken out of 100%, the light, it is difficult to obtain a laser oscillation at 95% or less. このため、通常は99%以上とされることから、実質的には、上部電極に対応する領域の共振器の反射率に応じて、電流狭窄部の開口径に対して電極開口径を最適化することにより、基本横モード発振を効率よく得ることができる。 Therefore, usually since it is 99% or more, in effect, depending on the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, optimize metal aperture diameter relative to the aperture diameter of the current confinement portion by, it can be efficiently obtained fundamental transverse mode oscillation.

【0073】以上説明してきたように、本発明の面発光型半導体レーザによれば、基本横モード発振の特性を損なうことなく、副次的に発生する高次横モードのレーザ発振条件を選択的に抑制することができ、基本横モード出力を高めることができる。 [0073] As described above, according to the surface emitting semiconductor laser of the present invention, without impairing the characteristics of the fundamental transverse mode oscillation, selective laser oscillation conditions of the high-order transverse mode generated secondarily can be suppressed, it is possible to improve the fundamental transverse mode output.

【0074】 [0074]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, with reference to the drawings, embodiments of the present invention will be described in detail. (第1の実施の形態)次に、本発明の第1の実施の形態に係るVCSELの構造を、各製造工程を示す図5 (First Embodiment) Next, the structure of the VCSEL according to the first embodiment of the present invention, FIG showing respective manufacturing steps 5
(a)〜(g)に従って説明する。 (A) it will be described in accordance with ~ (g).

【0075】n型GaAs基板1上に、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて、n型GaAsバッファ層2、下部n型DBR層3、活性領域4、p型AlAs層5、上部p型DBR層6、及びp型のGaAsコンタクト層7を順次積層する(図5(a))。 [0075] On the n-type GaAs substrate 1, by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, n-type GaAs buffer layer 2, bottom n-type DBR layer 3, the active region 4, p-type AlAs layer 5, an upper p type DBR layer 6, and sequentially laminating the p-type GaAs contact layer 7 (Figure 5 (a)).

【0076】n型GaAsバッファ層2は、膜厚は0. [0076] n-type GaAs buffer layer 2, the thickness of 0.
2μm、n型の不純物となるSiをドーピングした後のキャリア濃度が1×10 18 cm -3のn−GaAsからなり、その後のAlを含むエピタキシャル成長をスムーズに進める役割を果たす。 2 [mu] m, carrier concentration after doping Si to be an n-type impurity is made of n-GaAs of 1 × 10 18 cm -3, it serves to advance smoothly epitaxial growth including a subsequent Al.

【0077】下部n型DBR層3は、n型のAl 0.9 [0077] The lower n-type DBR layer 3, n-type Al 0.9 G
0.1 Asとn型のAl 0.3 Ga 0.7 Asとを、各層の膜厚がλ/4n r (ただし、λはレーザの発振波長、n rは構成する媒質の屈折率)となるように交互に40.5周期積層した複数層積層体であり、キャリア濃度は3×1 a a 0.1 As and n-type Al 0.3 Ga 0.7 As, the layers of the film thickness of lambda / 4n r (although, lambda is the laser oscillation wavelength of, n r is the refractive index of the medium constituting) alternately such that a plurality of layers laminated body was 40.5 period stacking, the carrier concentration of 3 × 1
18 cm -3である。 A 0 18 cm -3.

【0078】活性領域4は、膜厚9nmのアンドープのAl 0.11 Ga 0.89 Asよりなる量子井戸層と、膜厚5n [0078] The active region 4, a quantum well layer made of undoped Al 0.11 Ga 0.89 As having a thickness of 9 nm, the film thickness 5n
mのアンドープのAl 0.3 Ga 0.7 Asよりなる障壁層と、量子井戸層及び障壁層を挟み込むアンドープのAl and a barrier layer made of undoped Al 0.3 Ga 0.7 As of m, an undoped sandwiching the quantum well layer and a barrier layer Al
0.5 Ga 0.5 Asよりなるスぺーサ層(膜厚については後述)とで構成された積層体である。 (For thickness below) 0.5 Ga 0.5 As consisting spacer layer is a lamination body composed out with. 量子井戸層の層数は所望の特性(発振波長)により適宜決定されるが、本実施の形態では、量子井戸層3層と障壁層4層とを含んで構成され、発振波長780nmを得ることができる。 It is the layer number of the quantum well layer is appropriately determined by the desired characteristics (emission wavelength), in the present embodiment is configured to include a quantum well layer 3 layer and the barrier layer 4 layers, to obtain the oscillation wavelength 780nm can. スペーサ層の膜厚については、これが実質的な光共振器となることから、活性領域4の厚みがλ/n rの整数倍となるよう設定して、その間に生ずると想定される定在波の腹の部分が、量子井戸層に相当する位置にくるよう設計する。 Standing wave layer thickness of a spacer layer, This is because it is a substantial optical resonator, and set so that the thickness of the active region 4 becomes an integral multiple of lambda / n r, is assumed to occur in the meantime belly portion is designed so as to come to positions corresponding to the quantum well layer.

【0079】p型AlAs層5は、後に水蒸気により酸化処理が行なわれる層である。 [0079] p-type AlAs layer 5 is a layer oxidized by steam is performed after. 上部p型DBR層6の一部(最下層)を構成することから、p型AlAs層5の膜厚は基本的にはλ/4n rである。 Since the constituting part (lowermost layer) of the upper p-type DBR layer 6, the thickness of the p-type AlAs layer 5 is basically the lambda / 4n r. しかし、実際にはλ/4n r膜を構成する材料がすべてAlAsからなる必然性はなく、反対にAlAs層が厚いと光学的散乱損失が増えるという問題があるので、本実施の形態では、 In practice, however, lambda / 4n r film not necessity that the material configuring consists all AlAs and there is a problem that optical scattering loss increases the AlAs layer is thick on the opposite, in this embodiment,
AlAs層自身は20nmとして、λ/4n r膜を構成する残りの部分はAl 0.9 Ga 0.1 Asとした。 As AlAs layer itself 20 nm, the remaining portion constituting the lambda / 4n r film was Al 0.9 Ga 0.1 As. また、p In addition, p
型の不純物となるMgをドーピングした後のキャリア濃度は1×10 18 cm -3である。 Carrier concentration after doping Mg as the type of impurity is 1 × 10 18 cm -3.

【0080】上部p型DBR層6は、p型のAl 0.9 [0080] The top p-type DBR layer 6, p-type Al 0.9 G
0.1 Asとp型のAl 0.3 Ga 0.7 Asとを、各層の膜厚がλ/4n rとなるように交互に29.5周期積層した複数層積層体であり、キャリア濃度は3×10 18 cm a 0.1 a As and p-type Al 0.3 Ga 0.7 As, a plurality of layers laminate thickness of each layer was 29.5 cycles alternately stacked so that the lambda / 4n r, the carrier concentration of 3 × 10 18 cm
-3である。 -3. また、素子の直列抵抗、とりわけ不純物の取り込みが難しく、キャリア濃度を上げにくいp型の導電性を有する多層反射膜に生ずる電気的抵抗を下げることを目的として、上部p型DBR層6中にはAl 0.9 Ga Also, the series resistance of the device, it is difficult especially impurity incorporation, for the purpose of lowering the electrical resistance generated in the multilayer reflective film having a conductivity of increasing the carrier concentration hardly p-type, in the upper p-type DBR layer 6 Al 0.9 Ga
0.1 AsとAl 0.3 Ga 0.7 Asとの界面にAl組成比を90%から30%まで段階的に変化させた膜厚9nmの中間層を設けてもよい。 0.1 As the Al 0.3 Ga 0.7 As and interface the Al composition ratio may be provided an intermediate layer having a thickness of 9nm the graduated from 90% to 30% of the.

【0081】p型のGaAsコンタクト層7は、膜厚は10nm、p型の不純物となるZnをドーピングした後のキャリア濃度が1×10 19 cm -3のp−GaAsからなり、その後の電極形成の際、オーミックコンタクトを得る役割を果たす。 [0081] p-type GaAs contact layer 7 has a film thickness is 10 nm, the carrier concentration after doping Zn as a p-type impurity made of p-GaAs of 1 × 10 19 cm -3, then electrode formation when, it serves to obtain an ohmic contact.

【0082】ここで原料ガスとしては、結晶成長材料にはトリメチル・ガリウム、トリメチル・アルミニウム、 [0082] Here, as the material gas, the crystal growth material trimethyl gallium, trimethyl aluminum,
アルシンを用い、p型用ドーパント材料にはシクロ・ペンタ・ジニエル・マグネシウム、およびジメチル・ジンクを用い、n型用ドーパント材料にはシランを用いる。 Arsine, cyclo-penta-Jinieru magnesium to p-type dopant material, and using dimethyl zinc, and the n-type dopant material a silane.
結晶成長時の基板温度は750℃とし、真空を破ることなく、原料ガスを順次切替えながら連続して結晶成長を行う。 The substrate temperature during the crystal growth was set to 750 ° C., without breaking the vacuum, crystal growth is performed continuously while sequentially switching the material gas.

【0083】次に、レーザ基板を成長室から取り出し、 Next, remove the laser substrate from the growth chamber,
基板上面にSiON膜21を堆積した後、レジストマスク22を形成する(図5(b))。 After depositing the SiON film 21 on the upper surface of the substrate to form a resist mask 22 (Figure 5 (b)). このレジストマスク22を用いて、BCl 3 :Cl 2をエッチャントとする反応性イオンエッチングにより、少なくともAlAs層5 Using this resist mask 22, BCl 3: by reactive ion etching to the Cl 2 etchant, at least the AlAs layer 5
が露出するまで、即ち下部n型DBR層3の上面に到達するまでエッチングを行って30μm径の円柱状ポスト23を形成し、レジストマスク22を除去する(図5 There to expose, i.e. a cylindrical post 23 of 30μm diameter formed by performing etching until it reaches the upper surface of the lower n-type DBR layer 3, the resist mask is removed 22 (FIG. 5
(c))。 (C)). なお、エッチングはAlAs層5が露出する深さまで行えばよいが、GaAs基板1までエッチングするようにしてもよい。 The etching is may be performed to a depth to expose the AlAs layer 5 may be etched until the GaAs substrate 1.

【0084】これを360℃の温度に保たれた電気炉内に格納し、水蒸気雰囲気下で窒素をキャリアガス(流量:2リットル/分)として40分間の熱処理を行い、 [0084] This was stored in an electric furnace kept at a temperature of 360 ° C., a nitrogen carrier gas with a water vapor atmosphere: a heat treatment of the (flow rate of 2 liters / min) of 40 minutes,
ポスト外周部からAlAs層5を選択的に酸化させる。 Selectively oxidizing the AlAs layer 5 from the post outer peripheral portion.
これにより活性領域4の直上部分に直径3.5μmの円形の開口部を有する高抵抗化した電流狭窄部(酸化領域)24が形成される(図5(d))。 Thus high resistance to current constricting section having a circular opening of diameter 3.5μm immediately above portion of the active region 4 (oxidized region) 24 is formed (FIG. 5 (d)). またこの時、酸化されずに残った非酸化領域が電流注入領域となる。 Further, at this time, the non-oxidized region that remains without being oxidized becomes a current injection region.

【0085】その後、露出したポスト側面を含む基板上面にSiN保護膜25を堆積し、電気配線とコンタクトを取るため、ポスト頂部の中央領域のSiN保護膜25 [0085] Then, an SiN protective film 25 is deposited on the upper surface of the substrate including the exposed side surface of the post, for electrical wires and contacts, SiN protective film 25 in the central region of the top portion of the post
及びSiON膜21を除去して、p型のGaAsコンタクト層7を露出させる(図5(e))。 And by removing the SiON film 21, to expose the p-type GaAs contact layer 7 (FIG. 5 (e)).

【0086】SiN保護膜25及びSiON膜21が除去されたポスト頂部の中央領域に、基板上方から見た形状が円形で所定直径(3〜20μm)のオーバーハング形状を有するレジストによる構造物26を形成し、その上方からEB(電子ビーム)蒸着によりp側電極(上部電極)8となるTi、Auを連続的に堆積する(図5 [0086] in the central region of the top portion of the post SiN protective film 25 and the SiON film 21 is removed, the structure 26 according to the resist shape viewed from above the substrate having an overhang shape of a predetermined diameter (3 to 20 [mu] m) with a circular formed, EB (electron beam) from above the p-side electrode (upper electrode) 8 Ti, continuously depositing Au by vapor deposition (FIG. 5
(f))。 (F)). 各金属材料の膜厚はTi:10nm、Au: The film thickness of each metal material Ti: 10nm, Au:
30nmとした。 It was 30nm.

【0087】次に、このレジストによる構造物26を除去することでいわゆるリフトオフを行い、構造物26上の金属材料を取り除く。 [0087] Next, a lift-off by removing the structure 26 by the resist, removing the metal material on the structure 26. ポスト頂部にはレジスト径によって3〜20μmの範囲で画定される電極開口部27が形成される。 The top portion of the post electrode opening 27 defined in the range of 3~20μm by the resist size is formed. また、基板裏面側にはn側電極9としてA Further, the rear surface of the substrate A as n-side electrode 9
u/Au−Geを蒸着する。 Depositing a u / Au-Ge. 最後に窒素雰囲気下、環境温度350℃の熱処理を10分間行い、VCSELが完成する(図5(g))。 Finally under a nitrogen atmosphere, a heat treatment of the environmental temperature 350 ° C. 10 minutes, VCSEL is completed (FIG. 5 (g)).

【0088】以上の工程を経て作製されたVCSELにおいては、上部電極に対応する領域の共振器の反射率が低下するのに対して、上部電極が形成されない出射領域に対応する領域の共振器の反射率は高いまま維持される。 [0088] In the above process were produced through VCSEL, while the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode is lowered, the region corresponding to the emission region in which the upper electrode is not formed resonator reflectance is remain high. このような状態にある素子について電気光学的評価を行い、電極開口径と光出力との関係を求めたのが図6 For elements in such a state subjected to electro-optical evaluation, that obtained relation between the electrode aperture diameter and the light output 6
である。 It is. グラフには発振スペクトルのSMSR(Sid The graph of an oscillation spectrum SMSR (Sid
e Mode Suppression Ratio:副モード抑圧比)が20dB以上という基準で定義された基本横モード光出力と、この制限なしに得られた正味の光出力(高次横モード発振によるものを含む)の両者について、電極開口径への依存性が示されている。 e Mode Suppression Ratio: both the fundamental transverse mode light output sub-mode suppression ratio) is defined by the criteria of more than 20 dB, the optical output of the net obtained without this restriction (including by high-order transverse mode oscillation) for, dependence on metal aperture diameter is shown.

【0089】本実施の形態のように電流狭窄部の開口径が3.5μmの場合、電極開口径が増大するに連れて正味の光出力は単調に増加し、徐々に飽和する。 [0089] When the aperture diameter of the current confinement portion as in this embodiment is 3.5 [mu] m, the light output of the net take the metal aperture diameter is increased increases monotonically gradually saturated. これは電流狭窄部の開口径に対して電極開口径が十分な大きさになるまでは、活性領域から放射された光の一部が遮られ、消滅する(光損失となる)ことを意味している。 It is to the electrode aperture diameter relative to the aperture diameter of the current confinement portion is large enough, a part of the light emitted from the active region is blocked, means that the vanishing (the optical loss) ing.

【0090】一方、基本横モード光出力は電極開口径が4μmの時に最大値を示し、この値を超えると急激に減少する。 [0090] On the other hand, the fundamental transverse mode optical outputs a maximum value when the metal aperture diameter is 4 [mu] m, decreases rapidly above this value. これは電極開口径が4μm近傍で高次横モードの発振が抑制され、基本横モードの発振が選択されたことを意味する。 This metal aperture diameter is suppressed oscillation of high-order transverse mode 4μm vicinity, means that the oscillation of the fundamental transverse mode is selected. 即ち、本実施の形態では、このような現象(空間モードフィルタリング効果)が基本横モード発振を得るために効果的に機能するのは、電流狭窄部の開口径よりも電極開口径が0.5μm大きい場合(電極開口径が4μmの場合)である。 That is, in this embodiment, this phenomenon of (spatial mode filtering effect) effectively function in order to obtain a fundamental transverse mode oscillation, metal aperture diameter than the aperture diameter of the current confinement portion is 0.5μm a large case (when the electrode opening diameter of 4 [mu] m).

【0091】以上の通り、本実施の形態では、低しきい値、高効率、高速応答等の特性を有する屈折率導波型のVCSELにおいて、基本横モード発振時の光出力を飛躍的に向上させることができる。 [0091] As described above, in this embodiment, the low threshold, high efficiency, the refractive index guiding type having characteristics of high-speed response such as VCSEL, dramatically improved light output at the fundamental transverse mode oscillation it can be. (第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態に係るVCSELについて説明する。 VCSEL will be described according to the second embodiment (second embodiment) the present invention. 上述の第1の実施の形態においては電流狭窄部の開口径を3.5μm(一定)とした場合に電極開口径を変化させた時の基本横モード光出力の挙動について述べたが、本実施の形態では、電流狭窄部の開口径が変化した場合の基本横モード光出力の電極開口径に対する依存性を示す。 Although in the first embodiment described above has described the behavior of the fundamental transverse mode optical output when the metal aperture diameter is changed when the 3.5 [mu] m (constant) to the aperture diameter of the current confinement portion, this embodiment the form shows the dependence of the fundamental transverse mode light output electrode aperture diameter in the case where the aperture diameter of the current confinement portion is changed. レーザの構造自体は上記第1の実施の形態と変わるところはないので省略する。 Structure itself of the laser will be omitted because it is not the place to change the above-described first embodiment. AlAs層5を選択的に酸化する際の熱処理時間を調整して、電流狭窄部の開口径が3μm、4μm、5μ By adjusting the heat treatment time in selectively oxidizing the AlAs layer 5, the aperture diameter of the current confinement portion is 3 [mu] m, 4 [mu] m, 5 [mu]
mの素子を作製した。 The element of m was fabricated.

【0092】第1の実施の形態と同様に電気光学的評価を行い、電極開口径と光出力との関係を求めた。 [0092] Similar to the first embodiment performs electro-optical evaluation to determine the relationship between the electrode aperture diameter and the light output. 結果を図8に示す。 The results are shown in Figure 8. グラフには発振スペクトルのSMSRが2 The graph SMSR of the oscillation spectrum is 2
0dB以上という基準で定義された基本横モード光出力について電極開口径への依存性が示されている。 For fundamental lateral mode optical output which is defined by the criteria of more than 0dB dependence on metal aperture diameter is shown. 比較のため、第1の実施の形態で求めた電流狭窄部の開口径が3.5μmの素子に関するデータも再プロットしてある。 For comparison, the aperture diameter of the current confinement portion obtained in the first embodiment can are re also plotted data about 3.5μm element. 電流狭窄部の開口径が3μmの場合、基本横モード光出力は電極開口径が4μmの時に最大値を示し、電流狭窄部の開口径が4μmの場合、基本横モード光出力は電極開口径が4.5μmの時に最大値を示し、電流狭窄部の開口径5μmの場合、基本横モード光出力は電極開口径が5μmの時に最大値を示し、各々この値を超えると急激に減少した。 If the aperture diameter of the current confinement portion is 3 [mu] m, the fundamental transverse mode optical output indicates the maximum value when the metal aperture diameter is 4 [mu] m, if the aperture diameter of the current confinement portion is 4 [mu] m, the fundamental transverse mode light output electrodes aperture diameter the maximum value when the 4.5 [mu] m, when the opening diameter 5 [mu] m of the current confinement portion, the fundamental transverse mode optical outputs a maximum value when the metal aperture diameter is 5 [mu] m, sharply decreased when each exceeds this value. 但し、基本横モード光出力が最大値を示した時の絶対値は電流狭窄部の開口径が3.5μm However, the opening diameter of the absolute value of the current confinement portion when fundamental transverse mode light output is a maximum value is 3.5μm
の場合が最も高く、次いで4μm、3μm、5μmの順となった。 The highest case, then was 4 [mu] m, 3 [mu] m, in the order of 5 [mu] m. 以上の結果から分かるように、電流狭窄部の開口径3.5μmの場合と同様、基本横モード発振を得るために効果的に機能する電極開口径には最適値が存在し、その値は電流狭窄部の開口径に応じて変化する。 Above As can be seen from the results, as in the case of the opening diameter 3.5μm of the current confinement portion, the metal aperture diameter that functions effectively in order to obtain a fundamental transverse mode oscillation there is an optimum value, the value is the current It varies according to the aperture diameter of the constriction portion. 電流狭窄部の開口径が3.0〜5.0μmの範囲では、電極開口径は電流狭窄部の開口径より0〜1μm大きい値とするのが好ましく、電流狭窄部の開口径が大きくなるほど、電極開口径と電流狭窄部の開口径との差が小さい方が好ましい。 The range opening diameter of 3.0~5.0μm of the current confinement portion, the metal aperture diameter may preferably be 0~1μm larger than the aperture diameter of the current confinement portion, the larger the aperture diameter of the current confinement portion, towards the difference between the opening diameter of the electrode aperture diameter and the current confinement portion is preferably small.

【0093】一方、分布反射層の一部を周縁部から熱的に酸化して電流狭窄部を形成する選択酸化型VCSEL [0093] On the other hand, the selective oxidation type VCSEL to form the current confinement portion is thermally oxidized from the periphery part of the distributed Bragg reflector layer
の横モード特性は、電流狭窄部の開口径(内径)に強く依存することが知られ、典型的にはこの径が5μm以下(この条件の下では、3次以下の低次の高次横モード出力は許容されている)であれば基本横モード発振が得られる。 The transverse mode characteristics of, it is known to depend strongly on the opening diameter (inner diameter) of the current confinement portion, the diameter of 5μm or less is typically (under this condition, the third-order or lower next higher transverse mode output fundamental transverse mode oscillation can be obtained if are allowed). これは周囲の半導体材料よりも屈折率の低い電流狭窄部(酸化領域)が、電流の閉じ込めのみならず、光の閉じ込めにも関与しているためであり、さらにこの径が狭まると、ついには高次モード発振が許容されず、基本横モード発振しか示さない状態に至る。 This low current confinement portion a refractive index higher than the surrounding semiconductor material (oxidized region), not only the current confinement, to confinement of light is due to be involved, it furthers the diameter is narrowed, and finally higher-order mode oscillation is not allowed, leading to state exhibits only the fundamental transverse mode oscillation. その値は文献等によれば3μm以下と推定されている。 Its value is estimated to 3μm or less according to the literature. これよりも大きい場合は発振しきい値近傍では基本横モード発振が得られても、電流注入と共に高次モード発振を生じて、基本横モードにおける発振出力は制限を受ける。 Even if greater than this by the fundamental transverse mode oscillation is obtained in the vicinity oscillation threshold, and cause high-order mode oscillation upon current injection, the oscillation output in the fundamental transverse mode is restricted. 従って、 Therefore,
基本横モード光出力の向上が必要となるのは、電流狭窄部の径が3μmよりも大きい場合であり、電流狭窄部の開口径は3μm〜20μmの範囲で適宜選択することができる。 What is needed to improve the fundamental transverse mode optical output is a case where the diameter of the current confinement portion is greater than 3 [mu] m, the aperture diameter of the current confinement portion may be appropriately selected in the range of 3Myuemu~20myuemu.

【0094】以上、第1の実施の形態及び第2の実施の形態から得られた結果を総合すると、電極開口径と電流狭窄部の開口径との関係を、出射領域に対応する領域の共振器の反射率及び上部電極に対応する領域の共振器の反射率の差または比率に応じて、規格化した周回損失の差分ができるだけ大きくなるように決定することで、V [0094] above, To sum the results obtained from the first embodiment and the second embodiment, the relationship between the opening diameter of the electrode aperture diameter and the current confinement portion, the resonance of the region corresponding to the emission region in accordance with the difference or ratio of the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the reflectance and the upper electrode of the vessel, by determining as round trip loss difference normalized is as large as possible, V
CSELにおいて、高次横モード発振が抑制され、基本横モード発振が選択的に得られることが分かる。 In CSEL, high-order transverse mode oscillation is suppressed, it can be seen that the fundamental transverse mode oscillation can be obtained selectively. なお、 It should be noted that,
規格化した周回損失の差分ができるだけ大きくなるように決定することで、電極開口径が所定範囲内に制限され、電流狭窄部の開口径よりも十分大きな電極開口径を有する従来のVCSELに比べ、レーザ光のビーム放射角(ビームダイバージェンスアングル、ビーム広がり角ともいう)が小さくなる傾向も見られ、光ファイバとの直接結合時に結合効率を高めることが可能である。 By difference of the normalized round trip loss is determined to be as large as possible, the metal aperture diameter is limited within a predetermined range, compared with the conventional VCSEL having a sufficiently large electrode opening diameter than the opening diameter of the current confinement portion, beam radiation angle of the laser beam tends to (beam divergence angle, also referred to as beam divergence angle) is smaller seen, it is possible to increase the coupling efficiency by a direct bond when the optical fiber.

【0095】なお、以上のような方法で決定された電極開口径と電流狭窄部の開口径を有する素子について、ビーム広がり角を測定したところ、電極開口径と電流狭窄部の開口径の双方に依存する特徴的な特性が得られることが判明した。 [0095] Incidentally, the element having the aperture diameter of the electrode aperture diameter and the current confinement portion determined by the above manner was measured for beam divergence, both of the opening diameter of the electrode aperture diameter and the current confinement portion it has been found that dependent characteristic properties. 図22は横軸に電極開口径を取り、縦軸にビーム広がり角を取った場合のグラフであり、パラメータとして電流狭窄部の開口径が3.5μmと5μmの場合を示した。 Figure 22 takes the metal aperture diameter on the horizontal axis, a graph when taking the beam divergence angle in the vertical axis, the aperture diameter of the current confinement portion showed the case of 3.5μm and 5μm as parameters. いずれの場合もビーム広がり角が電極開口径に対して極小点を持つことがわかる。 It can be seen that with the minimum point with respect to even the beam divergence angle metal aperture diameter cases. また、電流狭窄部の開口径よりも十分に大きな電極開口径(電極開口径15μmの場合に相当)を有する従来のVCSELにおけるビーム広がり角は、極小点から3〜6deg. The beam divergence angle in the conventional VCSEL having a sufficiently large electrode opening diameter than the opening diameter of the current confinement portion (corresponding to the case of the electrode opening diameter 15 [mu] m) is, 3~6Deg from minimum point. 増大していることが分かる。 It can be seen that increased. 電流狭窄部の開口径が5μm The aperture diameter of the current confinement portion is 5μm
の素子については基本横モード光出力の最大値が得られた電極開口径5μmの時にビーム広がり角も最小となったが、電流狭窄部の開口径が3.5μmの素子については同じく基本横モード光出力の最大値が得られた電極開口径4μmでは、それよりも電極開口径が小さい場合よりは低下したものの最小値には到達しなかった。 The became beam divergence also minimized, also the fundamental transverse mode is the aperture diameter of the current confinement portion is about 3.5μm element when the metal aperture diameter 5μm maximum value of the fundamental transverse mode optical output is obtained for element in the maximum value is obtained electrode aperture diameter 4μm light output, did not reach the minimum value but decreased than when it metal aperture diameter is less than. ただし、電極開口径4〜6μmの範囲では、電極開口径15 However, the range of the electrode opening diameter 4 to 6 [mu] m, the metal aperture diameter 15
μmの場合より低い値となっており、ビーム広がり角の低減効果が見られる。 Has a lower value than in the case of μm, the effect of reducing the beam divergence angle can be seen. 電流狭窄部の開口径が3.5μm The aperture diameter of the current confinement portion is 3.5μm
と5μmとの間で、電極開口径15μmの場合にビーム広がり角の大小が逆転したのは3.5μm素子が電極開口径にかかわらず基本横モード発振を維持しているのに対し5μm素子は高次モードが現れているためと考えられる。 And between 5 [mu] m, it is 5 [mu] m device while 3.5μm element of the magnitude of the beam divergence angle is reversed when the electrode opening diameter 15μm maintains the fundamental transverse mode oscillation regardless metal aperture diameter It is considered to be due to higher-order mode has appeared.

【0096】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施の形態に係るVCSELについて説明する。 [0096] VCSEL will be described according to the third embodiment (Third Embodiment) The present invention. 第1及び第2の実施の形態では、TiとAuという2種類の電極材料を用いて、Ti:10nm、Au:30nmの膜厚でEB蒸着し、蒸着後に環境温度350℃で熱処理を10 In the first and second embodiments, by using two kinds of electrode materials of Ti and Au, Ti: 10 nm, Au: and EB deposition to a film thickness of 30 nm, a heat treatment at ambient temperature 350 ° C. After the deposition 10
分間行って上部電極を形成し、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低下させる例について説明したが、 The upper electrode is formed by performing minutes, an example has been described for reducing the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode,
本実施の形態では、上部電極形成の条件を変えた以外は第1の実施の形態と同様であり、レーザの構造自体は上記第1及び第2の実施の形態と変わるところはないので説明を省略する。 In the present embodiment, except for changing the conditions of forming the upper electrode is the same as the first embodiment, so description structure itself of the laser is not the place to change from the first and second embodiments omitted.

【0097】上部電極を設けることにより共振器の反射率を低下させる方法としては、例えば、以下の2つの方法がある。 [0097] As a method of reducing the reflectance of the cavity by providing the upper electrode, for example, the following two methods. (1)上部電極を、2種以上の金属材料を積層して形成する方法。 (1) an upper electrode, a method of forming by stacking two or more metal materials. 例えば、図10は、GaAs基板上にAuを蒸着したサンプルと、GaAs基板上にAu/Tiを蒸着したサンプルとを作製し、GaAs基板側からAu/ For example, FIG. 10, a sample was deposited Au on a GaAs substrate, to prepare a sample with a deposit of Au / Ti on a GaAs substrate, a GaAs substrate side Au /
GaAs界面、Au/Ti/GaAs界面へ白色光を各々入射させ、所定の波長領域での相対反射強度を測定した結果である。 GaAs interface, each is incident white light into Au / Ti / GaAs interface is a result of measuring the relative reflection intensity at a given wavelength region. これによるとAu/GaAs界面にTi Ti According to this Au / GaAs interface
を挿入して金属膜を二つ以上の金属材料から構成することで、挿入しなかった場合に比べ相対反射強度が大きく低下していることがわかる。 The insert and by forming the metal film of two or more metal materials, it can be seen that the relative reflection intensity compared to the case where not inserted is greatly reduced. このことから基板上に積層する金属膜の種類によって金属/GaAs界面の相対反射強度を制御しうることが実験的に証明された。 It has been experimentally proved this it is possible to control the relative reflection intensity of the metal / GaAs interface depending on the kind of the metal film stacked on the substrate from. 従来より半導体レーザ素子のコンタクト層にオーミック電極を形成する際、しばしばAuが用いられてきたが、さらにまた別の金属材料をAu/GaAs界面に挿入して複数の金属材料で電極を形成することにより、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を大きく低下させることができる。 When forming an ohmic electrode on a contact layer of the semiconductor laser element conventionally often but Au has been used, and also to form the electrodes of another metal material by a plurality of metallic material inserted into the Au / GaAs interface that Accordingly, it is possible to greatly reduce the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the upper electrode.

【0098】電極材料は特に制限されず、幅広い材料の中から選択することができるが、Au、Pt、Ti、Z [0098] electrode material is not particularly limited and may be selected from a wide range of materials, Au, Pt, Ti, Z
n、Ni、In、W、Cu、Al、Au−Sn合金、A n, Ni, In, W, Cu, Al, Au-Sn alloy, A
u−Zn合金、Au−Ge合金、及びITO(酸化インジウムスズ)から選択されるのが好ましく、例えば、T u-Zn alloy is preferably selected Au-Ge alloy, and ITO (indium tin oxide), eg, T
iに加えてPtを積層したり、Tiに代えてCrやAu Or laminating a Pt in addition to i, in place of the Ti Cr and Au
−Sn、Au−Zn、Au−Ge、Au−Ge/Ni、 -Sn, Au-Zn, Au-Ge, Au-Ge / Ni,
ITO等を用いることができる。 It may be used ITO. 但し、電流注入のためのワイヤリングを行なう関係から、Auワイヤと溶融性結合が容易なAuが、活性層から遠い側の金属材料であることが望ましい。 However, from the relationship to perform wiring for current injection, Au wires with meltable coupling easy Au is desirably a metal material farther from the active layer. また、蒸着はEB蒸着に限定されるものではなく、抵抗加熱法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、CVD法を用いて行ってもよい。 Further, the deposition is not limited to EB evaporation, resistance heating, sputtering, magnetron sputtering method may be performed using a CVD method. また、上部電極の各金属材料の膜厚は特に限定されるわけではなく、最外層は100〜1000nmの範囲であればよく、その他の層は2〜100nmの範囲であればよい。 Further, the film thickness of each metal material of the upper electrode is not necessarily limited to, the outermost layer may be in the range of 100 to 1000 nm, other layers may be in a range of 2 to 100 nm. (2)上部電極を、金属材料からなる薄膜を形成した後、この薄膜を250〜400℃の温度範囲で熱処理し、薄膜とこれに隣接する層との間で合金化を進行させて形成する方法。 (2) the upper electrode, after forming a thin film made of a metallic material, the thin film was heat-treated at a temperature range of 250 to 400 ° C., it is formed by advancing the alloying between the thin film and the layer adjacent thereto Method. 例えば、図11はGaAs基板上にA For example, Figure 11 A on the GaAs substrate
u/Tiを蒸着した後、窒素雰囲気下において環境温度250〜350℃の熱処理を行ったサンプルと熱処理しなかったサンプルに対して、GaAs基板側からAu/ After the deposition of u / Ti, on samples that were not heat-treated with a sample subjected to heat treatment at ambient temperature 250 to 350 ° C. in a nitrogen atmosphere, a GaAs substrate side Au /
Ti/GaAs界面へ白色光を各々入射させ、相対反射強度を測定した結果である。 Each is incident white light to Ti / GaAs interface is the result of the relative reflection intensity was measured. これによると熱処理を行うことで、熱処理しなかった場合に比べ相対反射強度は環境温度に応じて低下していることがわかる。 By performing the heat treatment according to this, the relative reflection intensity compared to the case where not heat-treated it is found that decrease in accordance with the environmental temperature. このことからAu/Tiを蒸着後に適当な温度で熱処理を行うことによって金属/GaAs界面の相対反射強度を制御しうることが実験的に証明された。 This it is possible to control the relative reflection intensity of the metal / GaAs interface by performing a heat treatment at a suitable temperature for Au / Ti after the deposition has been demonstrated experimentally from. 従来より半導体レーザ素子のコンタクト層にオーミック電極を形成する際、しばしば熱処理が行われてきたが、適当な雰囲気と環境温度を選択することにより、出射領域に対応する領域に比べ、上部電極に対応する領域の共振器の反射率を大きく低下させることができる。 When forming an ohmic electrode on a contact layer of the semiconductor laser element conventionally, often heat treatment has been carried out, by selecting a proper atmosphere and ambient temperature, compared with the region corresponding to the emission area, corresponding to the upper electrode the reflectivity of the cavity of the region can be greatly reduced.

【0099】熱処理時の環境温度は、250〜400℃ [0099] environment temperature of the heat treatment process, 250~400 ℃
といった電極が高温の熱処理に基因するボールアップによって硬化しない程度の範囲で適宜選択すればよく、3 It may be appropriately selected within the range so as not to cure by a ball-up electrode such is attributed to the high temperature heat treatment, 3
00〜350℃の環境温度で熱処理を行うことがより好ましい。 It is more preferable that the heat treatment is performed at ambient temperature of 00 to 350 ° C.. 熱処理の時間についても特に限定されるものではなく、所望の効果が得られる範囲で適宜選択すればよい。 There is no particular limitation on the heat treatment time may be appropriately selected within a range that achieves the desired effect. 実験では数十秒といった短い時間でも効果は現れており、逆に30分間、あるいは1時間といった長時間の熱処理を行なっても特に効果が増すということはなかった。 Effect can short time of several tens of seconds in the experiment is manifested, not have been particularly effective increase be performed long-time heat treatment such as 30 minutes, or 1 hour reversed. 熱処理の方法としては、赤外線によるフラッシュランプアニール、レーザアニール、高周波加熱、電子ビームによるアニール、及びランプ加熱等を用いることができる。 The method of heat treatment, the flash lamp annealing using infrared rays, a laser annealing, high-frequency heating, annealing by electron beams, and a lamp heating or the like.

【0100】上記第1〜第3の実施の形態では、上部電極の開口形状は略真円状としたが、p型コンタクト層上に形成された上部電極の開口形状を任意の一方向に長軸を有する2軸対称な形状、即ち2回対称形状としてもよい。 [0100] In the above first to third embodiments, the opening shape of the upper electrode was substantially a circular shape, the length of the opening shape of the upper electrode formed on the p-type contact layer on the arbitrary one direction 2 axisymmetric shape having an axis, i.e. may be a 2-fold symmetry shape. このような形状にすることにより、以下に説明するように偏光を制御することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to control the polarization as described below.

【0101】図9は出射開口から放出されたレーザ光をグラン・トムソンプリズムを通した後、フォトディテクタで検出して評価した光出力−注入電流特性である。 [0102] Figure 9 is passed through the Gran-Thompson prism laser light emitted from the exit opening, the light output was evaluated by detection by the photodetector - a injection current characteristic. グラン・トムソンプリズムは偏光子として機能するから、 Since Gran-Thompson prism functions as a polarizer,
光の進行方向に対して垂直な面内で回転させることで特定方向の偏光成分を有する出力光のみを検出することができる。 It is possible to detect only the output light having a polarization component in a specific direction by rotating in a plane perpendicular to the traveling direction of light. ここでは、注入電流量を2mAで一定とした場合(グラン・トムソンプリズムを通さなかった場合に光出力0.5mWを示すポイント)に光出力が最大となる角度および最小になる角度の2方向に回転角度を設定して評価を行った。 Here, if the amount of injected current was constant at 2mA to (point showing the light output 0.5mW if not through Glan-Thompson prism) in the two directions of the angle at which the light output is the angle and minimum becomes the maximum set the rotation angle was evaluated. 一般に、VCSELは直線偏光特性を示すから、これら2方向は直交している。 Generally, VCSEL is because showing a linear polarization characteristic, these two directions are orthogonal. 図中にはこれら2方向での光出力比を示すPMSR(Polariz In the figure shows the light output ratio in these two directions PMSR (Polariz
ation Mode Suppression Rat ation Mode Suppression Rat
io:偏光モード抑圧比)も併せて実線で示した。 io: polarization mode suppression ratio) is also shown by a solid line together.

【0102】光出力が最大となる注入電流量(7mA) [0102] injection current amount of the light output is maximum (7 mA)
でもPMSRが10dBを超え、偏光方向が制御されていることがわかる。 But PMSR exceeds 10 dB, it can be seen that the polarization direction is controlled. このVCSELが示す偏光方向である[01−1]方向は、上部電極の開口形状の長軸方向に相当する。 The VCSEL is a polarization direction indicated [01-1] direction corresponds to the long axis direction of the opening shape of the upper electrode. これは2軸方向で出射開口付近での回折損失に差が生じ、相対的に回折損失の割合が低い長軸方向の偏光成分が選択されたと考えることができる。 This can be considered as a difference in the diffraction loss in the vicinity of the exit opening in two axial directions occurs, the polarization component of the low percentage axial direction relatively diffraction losses is selected. このように、偏光特性の制御が容易であり、偏光特性に影響を受けやすい光学部品と共に使用することができる。 Thus, it is easy to control the polarization characteristics can be used with sensitive to polarization characteristics optics.

【0103】なお、同様に電流狭窄部(酸化領域)の開口形状を任意の一方向に長軸を有する2軸対称な形状、 [0103] Incidentally, 2 axisymmetric shape having a major axis of aperture shape in any direction similarly current confinement portion (oxidized region)
即ち2回対称形状とした場合にも偏光特性が制御される。 That polarization characteristics are also controlled in the case of the two symmetrical.

【0104】上記第1〜第3の実施の形態では、円柱状ポストを設け、電極開口部の形状も円形としたVCSE [0104] In the first to third embodiments, a cylindrical post provided, the shape of the electrode opening also is circular VCSE
Lの例について説明したが、ポスト形状を角柱状とし、 An example is described of L, and the shape of the post and prismatic,
電極開口部の形状を円形としても同様の効果を得ることができる。 The shape of the electrode opening it is possible to obtain the same effect as a circular shape. 角柱状ポストを元に形成される電流狭窄部の形状は多くの場合四角であり、発光領域もキャリアが注入される領域の形状に対応してやはり四角形状となる。 The shape of the current confinement portion formed based on a prismatic post is square in many cases, also a square shape corresponding to the shape of the region where the light emitting region carriers are injected.
しかしながら、エルミート−ガウシアンモード近似で求められるレーザ発振時の横モード形状は、電流狭窄部の形状が円形であっても四角形であってもほとんど変わりがない。 However, Hermitian - transverse mode shape during laser oscillation sought Gaussian mode approximation, the shape of the current confinement portion unchanged almost even quadrangular be circular. このことからもポスト形状に関しては本発明の効果にとって本質的な問題ではない。 Not an essential problem for the effect of the present invention with respect to the post shape from this. なお、電流狭窄部の開口径の見積りについては、円形の場合の直径と、四角形の場合の辺の長さが対応すると考えれば良い。 Note that the estimation of the aperture diameter of the current confinement portion may be considered the diameter of a circular, the length of the side of the case of the rectangle corresponds.

【0105】上記第1〜第3の実施の形態では、光強度の高い箇所で酸化層による光の閉じ込めを行うことで、 [0105] In the first to third embodiments, in a high intensity portion to perform the confinement of light by the oxidation layer,
低しきい値化を図るために、選択酸化を受けるAlAs To reduce the thresholding, AlAs undergoing selective oxidation
層を共振器内に立つ定在波の腹の部分に位置するように挿入した例について説明したが、本発明は、光の閉じ込めを弱め、横モードの制御性を高めるために、AlAs Has been described inserted example so as to be positioned in the abdominal portion of the standing wave standing layers in the resonator, the present invention is capable of reducing the confinement of the light, in order to improve the controllability of the transverse mode, AlAs
層の挿入位置を定在波の節の部分へ移動させた構成の素子に対しても適用可能である。 Is also applicable to element in which moving the insertion position of the layer to portions of the node of the standing wave. しかしながら、光の閉じ込めの程度により、最も効率的に基本横モード発振が選択される電極開口径と電流狭窄部の開口径との数値的関係(最適値)が変化する可能性がある。 However, the degree of confinement of light, the most efficient numerical relationship between the opening diameter of the electrode aperture diameter fundamental transverse mode oscillation is selected and the current confinement portion (the optimum value) may change. 具体的には、電流狭窄部の開口径が3.5μmのとき、AlAs層を共振器内に立つ定在波の腹の部分に位置するように挿入した場合に、電極開口径の最適値が4.0μmであったとすると、AlAs層の挿入位置を定在波の節の部分へ移動させた場合には、電極開口径の最適値が4.5〜5. Specifically, when the aperture diameter of the current confinement portion is 3.5 [mu] m, when inserted so as to be located in the ventral part of the standing wave stand AlAs layer in the resonator, the optimum value of the electrode opening diameter when a which was 4.0 .mu.m, when moving the insertion position of the AlAs layer to portions of the node of the standing wave, the optimum value of the electrode aperture diameter 4.5-5.
5μmへとシフトすることが予想される。 It is expected to be shifted to 5 [mu] m. しかしながらこれらは設計事項の範囲内にあり、本案の蓋然性をなんら否定するものではない。 However, these are within the scope of a design matter and not to any deny merits of probability.

【0106】上記第1〜第3の実施の形態では、下部電極をn型とし、上部電極をp型としたが、下部電極をp [0106] In the above first to third embodiments, the lower electrode is an n-type and the upper electrode is p-type, the lower electrode p
型とし、上部電極をn型とすることもできる。 And the mold may be an upper electrode and n-type. いずれをn型あるいはp型としても、本発明の効果を発現するものである。 Even one as n-type or p-type, in which the effects of the present invention.

【0107】上記第1〜第3の実施の形態では、活性層にAlGaAsを用いた例を説明したが、GaAsもしくはInGaAsを用いた近赤外用、InGaPもしくはAlGaInPを用いた赤色用のVCSELにも適用できる。 [0107] In the above first to third embodiments, an example has been described using the AlGaAs active layer, a near infrared with GaAs or InGaAs, in VCSEL for red using InGaP or AlGaInP It can be applied. 更には、GaN系やZnSe系等の青色もしくは紫外線用のVCSEL、InGaAsP系等の1.3 Furthermore, VCSEL for blue or UV, such as GaN-based or ZnSe type, 1.3 InGaAsP system, etc.
〜1.5μm帯用のVCSELにも利用できることはもちろんである。 It is a matter of course that can also be used to VCSEL for ~1.5μm band.

【0108】上記第1〜第3の実施の形態では、n側電極を基板下部に形成する例について説明したが、n側電極を基板上部に形成することもできる。 [0108] In the above first to third embodiments, although the n-side electrode described an example of forming the substrate lower, the n-side electrode may be formed above the substrate. 例えば、図16 For example, FIG. 16
に示すように、円柱状ポスト23を形成する際に露出した下部n型DBR層3の上面からn型不純物を拡散してn型不純物拡散領域Xを形成し、このn型不純物拡散領域X上にn側電極9を形成することができる。 As shown in, from the upper surface of the lower n-type DBR layer 3 exposed in forming a cylindrical post 23 by diffusing n-type impurity to form an n-type impurity diffusion regions X, on the n-type impurity diffusion region X it is possible to form the n-side electrode 9. なお、第1の実施の形態のVCSELと同一の構成部分については同じ符号を付して説明を省略する。 Note that VCSEL and same components of the first embodiment is omitted the same reference numerals.

【0109】この場合、p側電極8から注入された電流は、活性領域4を横方向に流れ、n側電極9に到達する。 [0109] Current this case, injected from the p-side electrode 8, flows through the active region 4 in the transverse direction, and reaches the n-side electrode 9. このように基板の一方の側に、p側電極8及びn側電極9を設けたことにより、駆動回路等との集積化を行う場合に配線が容易となる。 Thus on one side of the substrate, by providing the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9, a wiring in the case of performing integration of the drive circuit is facilitated. また、下部n型DBR層3 The lower n-type DBR layer 3
は電流経路とならないので、下部n型DBR層3を真性半導体を用いて構成することもできる。 Since not a current path, it is also possible to configure the bottom n-type DBR layer 3 by using an intrinsic semiconductor.

【0110】(第4の実施の形態)続いて、本発明の第4の実施の形態の面発光型半導体レーザについて、図1 [0110] (Fourth Embodiment of) Next, a fourth surface-emitting semiconductor laser of the embodiment of the present invention, FIG. 1
7を参照して説明する。 7 reference to be described. 有機金属気相成長法(MOCV Metal organic chemical vapor deposition (MOCV
D法)を使用して、n型GaAs基板51の(100) Use Method D), the n-type GaAs substrate 51 (100)
面上に、n型Al 0.9 Ga 0.1 As層とn型Al 0.3 On the surface, the n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layers and n-type Al 0.3 G
0.7 As層との積層体よりなる下部多層反射膜52 lower multilayer reflective film 52 of the laminate with a 0.7 As layer
と、アンドープAl 0.5 Ga 0.5 As層よりなる下部スペーサ層53と、アンドープAl 0.11 Ga 0.89 As層よりなる量子井戸層とアンドープAl 0.3 Ga 0.7 As層よりなる障壁層との積層体よりなる量子井戸活性層54 When, a lower spacer layer 53 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 As layer, an undoped Al 0.11 Ga of 0.89 consisting of As layer quantum well layer and an undoped Al 0.3 Ga 0.7 quantum well active comprising a laminate of the As layer than made barrier layer layer 54
と、アンドープAl 0.5 Ga 0.5 As層よりなる上部スペーサ層55と、p型AlAs層56と、p型Al 0.9 When, an upper spacer layer 55 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 As layer, a p-type AlAs layer 56, p-type Al 0.9
Ga 0.1 As層とp型Al 0. 3 Ga 0.7 As層との積層体よりなる上部多層反射膜57と、p型層GaAs層よりなるコンタクト層58とを、順次積層する(図17 An upper multilayer reflection film 57 made of a laminated body of a Ga 0.1 As layers and p-type Al 0. 3 Ga 0.7 As layer, and a contact layer 58 of p-type layer GaAs layer are sequentially stacked (FIG. 17
(a))。 (A)).

【0111】ここで、下部多層反射膜52は、n型Al [0111] Here, the lower multilayer reflection film 52, n-type Al
0.9 Ga 0.1 As層とn型Al 0.3 Ga 0.7 As層との複数層積層体よりなるが、各層の厚さはλ/4n r (但し、λは発振波長であり、n rは媒質の屈折率)であり、混晶比の異なるAlGaAs層を交互に40.5周期積層してある。 0.9 Ga 0.1 As layers and n-type Al 0.3 Ga is 0.7 made of multi-layer stacks of As layer, the thickness of each layer λ / 4n r (where, lambda is the oscillation wavelength, n r is the refractive index of the medium ), and are then 40.5 cycles alternately stacking different AlGaAs layer of mixed crystal ratio. n型不純物として用いたシリコンのキャリア濃度は2×10 18 cm -3である。 carrier concentration of silicon was used as n-type impurity is 2 × 10 18 cm -3.

【0112】また、上部多層反射膜57は、p型Al [0112] In addition, the upper multilayer reflection film 57, p-type Al
0.9 Ga 0.1 As層とp型Al 0.3 Ga 0.7 As層との複数層積層体よりなるが、各層の厚さはλ/4n rであり、混晶比の異なるAlGaAs層を交互に23.5周期積層してある。 0.9 Ga 0.1 As layers and p-type Al 0.3 Ga is 0.7 made of multi-layer stacks of As layer, the thickness of each layer is λ / 4n r, 23.5 cycles alternately different AlGaAs layer of mixed crystal ratio It is stacked. そして上部多層反射膜57の下層にはAlAs層56が設けられ、これを加えてλ/4n rの膜厚を有する層が24周期積層されて上部多層反射膜を構成している。 And the layer of the upper multilayer reflection film 57 AlAs layer 56 is provided, the layer having a thickness of this addition lambda / 4n r constitute a stacked 24 periods in the upper multilayer reflection film. ただしAlAs層56に関してはλ/4 However, with respect to the AlAs layer 56 λ / 4
r膜を構成する材料がすべてAlAsからなる必然性はなく、反対にAlAs層が厚いと光学的散乱損失が増えるといった問題があるので、ここではAlAs層は厚さ20nmとして、残りの部分はAl 0.9 Ga 0.1 Asとした。 n r film not necessity that the material configuring consists all AlAs and there is a problem that optical scattering loss increases the AlAs layer is thick on the contrary, as the thickness of 20nm is AlAs layer here, rest Al was 0.9 Ga 0.1 as. p型不純物である炭素のキャリア濃度は3×10 The carrier concentration of carbon as a p-type impurity is 3 × 10
18 cm -3である。 18 is a cm -3.

【0113】上部多層反射膜57の周期数(層数)を下部多層反射膜52のそれよりも少なくしてある理由は、 [0113] why the number of periods of the upper multilayer reflection film 57 (the number of layers) are less than that of the lower multilayer reflective film 52,
反射率差を設けて出射光を基板上面より取り出すためである。 The emitted light by providing a reflectance difference is to take out from the upper surface of the substrate. また、詳細は述べないが、素子の直列抵抗を下げる目的で、上部多層反射膜57中には、Al 0.9 Ga Although not mentioned specifically, the purpose of lowering the series resistance of the element, is in the upper multilayer reflection film 57, Al 0.9 Ga
0.1 As層とAl 0.3 Ga 0.7 As層との間に、その中間の混晶比を有するAlGaAs中間層が挿入されている。 Between 0.1 As layers and Al 0.3 Ga 0.7 As layer, AlGaAs intermediate layer is inserted with a mixed crystal ratio in between.

【0114】量子井戸活性層54は、厚さ8nmのアンドープAl 0.11 Ga 0.89 As層よりなる量子井戸層と厚さ5nmのアンドープAl 0.3 Ga 0.7 As層よりなる障壁層とを交互に3組積層した三重量子井戸構造である。 [0114] Quantum well active layer 54, and laminate 3 groups thickness 8nm of the undoped Al 0.11 Ga 0.89 As consisting layer quantum well layer and the undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layer having a thickness of 5nm barrier layers are alternately it is a triple quantum well structure. ただし、最外層を障壁層として、量子井戸層からのキャリアを溢れ出しを防ぐ関係上、障壁層の数は4層である。 However, the outermost layer as a barrier layer, on the relationship between preventing out overflowing the carriers from the quantum well layer, the number of barrier layers is four layers. これによって波長780nmのレーザ発振を得る。 This obtain laser oscillation of wavelength of 780 nm.

【0115】下部スペーサ層53の下面から上部スペーサ層55の上面までの膜厚は全体でλ/n rの整数倍であり、その間に生ずる定在波のいわゆる「腹」の部分(光強度が最も高い)が量子井戸活性層54の位置に来るよう設計してある。 [0115] The film thickness from the lower surface of the lower spacer layer 53 to the top surface of the upper spacer layer 55 is an integral multiple of the total lambda / n r, the portion (the light intensity of the so-called "belly" of the standing wave occurring in the meantime highest) is are designed to come to the position of the quantum well active layer 54. p型GaAs層よりなるコンタクト層58は、厚さ20nmの薄い層であるが、p型不純物である亜鉛のキャリア濃度は1×10 20 cm -3である。 a contact layer 58 of p-type GaAs layer is a thin layer of a thickness of 20 nm, the carrier concentration of zinc which is a p-type impurity is 1 × 10 20 cm -3.

【0116】レーザ基板を成長室から取り出し、基板上面にエッチング時のマスク材料となるSiON71を堆積した後、円形のレジストマスク72を形成し(図17 [0116] removed laser substrate from the growth chamber, after depositing a SiON71 as a mask material in etching the upper surface of the substrate to form a circular resist mask 72 (FIG. 17
(b))、露出したSiON71の部分をバッファードふっ酸(BHF)で除去する。 (B)), the portion of SiON71 exposed is removed by buffered hydrofluoric acid (BHF). これをエッチングマスクとしてBCl 3 :Cl 2を原料ガスとする反応性イオンエッチングにより、少なくともAlAs層56が露出するまで掘り下げ、30μm径の円柱状ポスト73を形成する(図17(c))。 BCl 3 this as an etching mask: by reactive ion etching using Cl 2 as raw material gases, down to the least AlAs layer 56 is exposed, to form a cylindrical post 73 of 30μm diameter (FIG. 17 (c)).

【0117】エッチングの深さは下部多層反射膜53に到達するまで、あるいはGaAs基板51に到達するまでとしても良く、その深さは本案特許の内容とは直接関係がない。 [0117] The etching depth to reach the lower multilayer reflection film 53, or may be up to reaching the GaAs substrate 51, a depth not directly related to the contents of the merits patent. また、ポストの形状はレジストマスク72の形状に対応して変形しうるから、例えば正方形のレジストマスク72を形成し、上方から見た断面形状が正方形の角柱状ポスト73としてもよい。 Further, since the shape of the posts may be deformed to correspond to the shape of the resist mask 72, for example, a resist mask 72 square cross-sectional shape as viewed from above may be prismatic post 73 of square. こうして少なくとも上部多層反射膜57をメサ(ポスト)状に加工した後、 Thus after processing the at least the upper multilayer reflection film 57 on the mesa (post) shape,
窒素をキャリアガス(流量:2リットル/分)とする3 Nitrogen carrier gas: 3, (a flow rate of 2 liters / minute)
60℃の水蒸気雰囲気に40分間晒す。 The water vapor atmosphere at 60 ° C. exposure for 40 minutes. この工程において、上部多層反射膜の一部を構成するAlAs層56はAl 0.9 Ga 0.1 As層やAl 0.3 Ga 0.7 As層に比べ著しく酸化され易いため、外周部からポスト内部にかけて酸化が進行する。 In this step, AlAs layer 56 constituting a part of the upper multilayer reflection film can easily be significantly oxidized compared to Al 0.9 Ga 0.1 As layer and Al 0.3 Ga 0.7 As layer, oxidation toward post inside from the periphery proceeds. この時、ポスト内の一部、活性領域の直上部分に絶縁領域(電流狭窄部)74が形成され、酸化されずに残った非酸化領域75は電流注入領域となる(図17(d))。 At this time, part of the post, the insulation immediately above portion of the active region region (current confinement portion) 74 is formed, the non-oxidized region 75 that remains without being oxidized becomes a current injection region (FIG. 17 (d)) . 非酸化領域75の形状はポスト形状を反映して4μm径の円形となったが、角柱状のポストの場合には正方形、若しくは酸化の異方性が生じて長方形となる。 The shape of the non-oxidized region 75 became a circular 4μm diameter reflecting the shape of the post, a rectangle square, or the anisotropy of oxidation occurs in the case of a prismatic post. なお以降の記述では電流狭窄部74の開口、あるいは非酸化領域75という語を用いるが、実質的に等価なものである。 Incidentally used term opening or non-oxidized region 75, the current confinement portion 74 in the following description but is substantial equivalent.

【0118】その後、露出したポスト側面を含む基板上面に保護膜となるSiN76を堆積するが、素子に対する電気的なコンタクトを取るためポスト頂部の一部はこれをエッチングにより除去する。 [0118] Thereafter, depositing a SiN76 serving as a protective film on the upper surface of the substrate including the exposed side surface of the post, some of the post top for electrical contact for element which is removed by etching. この時、ポスト形成時に用いたSiON71も同時に除去する(図17 At this time, SiON71 also removed simultaneously used during post forming (FIG. 17
(e))。 (E)). それからポスト頂部の中央領域に、基板上方から見た形状が3×5μmの短軸・長軸を有する長円形となるレジストによる構造物77を形成する。 Then the central area of ​​the top portion of the post, to form the structure 77 by the registration of the oval with short axis and long axis of the shape 3 × 5 [mu] m when viewed from above the substrate. ただしこのレジストは後の電極リフトオフ工程に利用するためオーバーハング形状を有するよう形成条件を適切に選ぶ。 However, this resist is appropriately choosing formation conditions to have an overhang shape for utilization in the electrode lift-off process later.
また長軸方向は結晶方位として[01−1]方向を選んだ。 The major axis direction chose [01-1] direction as the crystal orientation.

【0119】ここで、構造物77の形状は、長円形以外に、楕円形、長方形、あるいはひし形など幾何学的に2 [0119] Here, the shape of the structure 77, in addition to oval, elliptical, rectangular or rhombic, etc. geometrically 2,
回対称(180°回転すると原形に復帰する形状)の平面形状にしてもよい。 Times may be planar shape of symmetric (shape to return to the original shape when 180 ° rotation).

【0120】次に上方から電子ビーム蒸着によりp側電極59を構成するTi、Auを連続的に堆積する(図1 [0120] Then Ti, and Au are sequentially deposited to constitute the p-side electrode 59 from above by an electron beam evaporation (Fig. 1
7(f))。 7 (f)). 膜厚は各々Ti:10nm、Au:30n Each thickness Ti: 10nm, Au: 30n
mである。 A m.

【0121】そして、このレジスト(構造物77)を除去する際にいわゆるリフトオフを行い、レジスト上の金属材料を取り除く。 [0121] Then, the resist performs the so-called lift-off in removing (structure 77), removing metallic material on the resist. ポスト頂部にはレジストの径によって画定される長円形の電極開口部78が形成される。 The top portion of the post oblong electrode opening 78 defined by the diameter of the resist is formed. また、基板裏面側にはAu−Ge/Ni/Auからなるn Further, n represents the rear surface of the substrate made of Au-Ge / Ni / Au
側電極60を形成し、最後に窒素雰囲気下、環境温度3 Forming a side electrode 60, and finally under a nitrogen atmosphere, ambient temperature 3
50℃の熱処理を10分間行って本案特許に係る面発光型半導体レーザが完成する(図17(g))。 Performed in 50 ° C. heat treatment for 10 minutes the surface-emitting type semiconductor laser is completed according to the merits patent (FIG. 17 (g)).

【0122】図18(a)は本素子を上方から見た場合の構成を示す。 [0122] FIG. 18 (a) shows the configuration when viewed this element from above. 円形の非酸化領域を部分的に遮るように長円形の電極開口部が形成されている。 Oval electrode opening so as to block the non-oxidized region of the circular part is formed.

【0123】図9は基板上方に放出されたレーザ光をグラン・トムソンプリズムを通してフォトディテクタで検出、測定した光出力−注入電流(偏光L−I)特性である。 [0123] Figure 9 detects the laser light emitted above the substrate by a photodetector through Gran-Thompson prism, measured light output - injection current is (polarized L-I) characteristics. グラン・トムソンプリズムは偏光子として機能するから、光の進行方向に対して垂直な面内で回転させることで特定方向の偏光成分を有する出力光のみを検出することができる。 Since Gran-Thompson prism functioning as a polarizer, it is possible to detect only the output light having a polarization component in a specific direction by rotating in a plane perpendicular to the traveling direction of light. ここでは特定の注入電流量で光出力が最大となる角度、および最小になる角度の2方向に回転角度を設定して評価を行った。 Light output is evaluated by setting the rotation angle in two directions of angle at the angle of maximum, and a minimum at a particular amount of injection current here. 本素子では各々[01− Each in this element [01
1]方向、および[011]方向である。 1] direction, and [011] the direction. 一般に面発光型半導体レーザは直線偏光特性を示すから、これら2方向は直交している。 Since general surface emitting semiconductor laser exhibits a linear polarization characteristic, these two directions are orthogonal. グラフ中には2方向での光出力の強度比を表すOPSR(Orthogonal Pola OPSR During graph showing the intensity ratio of light output in two directions (Orthogonal Pola
rization Suppression Rati rization Suppression Rati
o:直交偏波抑圧比)もあわせて示した。 o: orthogonal polarization suppression ratio) is also shown together. 光出力が最大となる注入電流量7mAでもOPSRが10dBを超え、偏光方向が十分に制御されていることがわかる。 OPSR exceeds 10dB even amount of injection current 7mA the optical output becomes the maximum, it can be seen that the polarization direction is well controlled. 本レーザ素子が示す偏光方向である[01−1]方向は、 This laser device is a polarization direction indicated by the [01-1] direction,
上部電極に穿設した開口の長軸方向に、光出力が最小(若しくは零)となった[011]方向は短軸方向相当する。 The long axis direction of the opening bored in the upper electrode, the light output is minimized (or zero) [011] direction corresponds minor axis. これは2軸方向で出射開口付近での回折損失に差が生じ、相対的に損失の割合が低い長軸方向の偏光成分が選択された結果と考えることができる。 This can be considered as a result of differences in the diffraction loss in the vicinity of the exit opening in two axial directions occurs, the polarization components of the proportion of relatively low loss long axis direction is selected.

【0124】(第5の実施の形態)続いて、本発明の第5の実施の形態の面発光型半導体レーザについて説明する。 [0124] (Fifth Embodiment) Next, description will be given of a fifth surface-emitting type semiconductor laser of the embodiment of the present invention. 上記第4の実施の形態においては上部電極に穿設された開口の形状が任意の2軸方向に長短を有する2回対称な形状からなっていたが、本実施形態では電流狭窄部(酸化領域)の開口の形状が任意の2軸方向に長短を有する2回対称な形状からなっている。 In the above-described fourth embodiment the shape of openings formed in the upper electrode consisted of two symmetrical shape with long and short in any two axial current confinement portion (oxidized region in the present embodiment ) shape of the opening is made from two symmetrical shape with long and short in any two axial. レーザの縦(積層)構造は上記第4の実施の形態と同一なので説明を省略する。 Vertical (layered) structure of the laser so the explanation will be omitted same as in the fourth embodiment.

【0125】レーザ基板を成長室から取り出し、基板上面にエッチング時のマスク材料となるSiON71を堆積した後、基板上方から見た形状が30×31μmの短軸・長軸を有する長円形のレジストマスク72を形成し、露出したSiON71の部分をBHFで除去する。 [0125] removed laser substrate from the growth chamber, after depositing a SiON71 as a mask material in etching the upper surface of the substrate, oval resist mask shape viewed from above the substrate has a short axis and a long axis of 30 × 31 .mu.m 72 is formed, a portion of SiON71 exposed is removed by BHF.
これをエッチングマスクとしてBCl 3 :Cl 2を原料ガスとする反応性イオンエッチングにより、少なくともA BCl this as an etching mask 3: by reactive ion etching using Cl 2 as the raw material gas, at least A
lAs層56が露出するまで掘り下げ、30×31μm Down to the lAs layer 56 is exposed, 30 × 31 .mu.m
径のポスト73を形成する。 To form a post 73 of diameter. ポストを上方から見た場合の形状は、長円形となる。 Shape when viewed post from above, the oval. この時、長軸方向は結晶方位として[01−1]方向となるよう設定した。 At this time, the long axis direction was set to be [01-1] direction as the crystal orientation.

【0126】また、ポストの形状はレジストマスク72 [0126] In addition, the shape of the post resist mask 72
の形状に対応して変形しうるから、例えば楕円形、長方形、あるいはひし形など幾何学的に2回対称(180° Since the can deform to the shape, for example oval, rectangular, or geometrically twofold symmetry like a rhombus (180 °
回転すると原形に復帰する形状)の平面形状を有するレジストマスク72を形成し、上方から見た断面形状が長軸・短軸を有するポスト73としてもよい。 Rotates to form a resist mask 72 having a planar shape of the shape) to return to the original shape, or as a post 73 having a cross section long axis and short axis when viewed from above.

【0127】この後、熱酸化工程を経ると非酸化領域7 [0127] the non-oxidized region 7 and this then undergoes a thermal oxidation process
5の形状はポスト73の形状を反映して、長・短軸の長さが3×4μm径の長円形となった。 5 shape reflecting the shape of the post 73, the length of the long and short axis became oval 3 × 4 [mu] m diameter.

【0128】さらにポスト頂部の中央領域に4μm径の円形のレジスト構造物77を形成した後、上方から電子ビーム蒸着によりTi、Auを連続的に堆積する。 [0128] Further after forming a circular resist structure 77 of 4μm diameter in the central region of the top portion of the post, continuously depositing Ti, and Au by electron beam evaporation from above. リフトオフによりレジスト上の金属材料を取り除くと、ポスト頂部にはレジストの径によって画定される電極開口部78が形成される。 The removal of metallic material on the resist by a lift-off, the top portion of the post electrode opening 78 defined by the diameter of the resist is formed. ここでは円形の電極開口部78が得られる。 Here circular electrode opening 78 is obtained. 図18(b)は本素子を上方から見た場合の構成を示す。 FIG. 18 (b) shows the configuration when viewed this element from above. 長円形の非酸化領域を囲むように部分的にこれよりもやや大きい円形の電極開口部が形成されている。 Slightly larger circular electrode opening than this partially surround the non-oxidized region of the oval is formed.

【0129】第4の実施の形態と同様、本素子について測定した偏光L−I特性を図19に示す。 [0129] Similar to the fourth embodiment, the polarizing L-I characteristics were measured for the elements shown in FIG. 19. 比較のため電極開口部78の径を8μmとした素子の結果も合わせて示した。 Results of element was 8μm the diameter of the electrode opening 78 for comparison are also shown together. これによると非酸化領域75の開口径(ここでは3×4μm)に比しておよそ2倍の電極開口部径を有する8μm径の素子では、偏光特性に乱れが生じているのに対し、電極開口部78が4μm径の素子ではポスト形成の際、長軸方向とした[01−1]方向に偏光方向が揃い、これと直交する成分は低く抑えられていることがわかる。 According to this in the device of the opening diameter 8μm diameter having approximately twice the electrode opening diameter than the (3 × 4 [mu] m in this case) of the non-oxidized region 75, while the turbulence in the polarization characteristics is generated, electrode when opening 78 is post forming the elements of 4μm diameter, was longitudinally [01-1] direction of polarization aligned in a direction, the component perpendicular thereto can be seen to be kept low. これは電極開口部78が8μm径の素子ではマルチモード発振に伴うモード競合の結果、モード毎に異なる偏光成分の重ねあわせが観測されていると考えられるのに対して、4μm径の素子では第1、第2の実施形態にも述べた電極開口による高次モード抑制効果が機能し、基本モードによる発振が支配的となっているから、 This while the electrode opening 78 is considered the element of 8μm diameter multimode oscillation associated mode competition results, superposition of different polarization components for each mode is observed, the in element of 4μm diameter 1, high-order mode suppression effect by the electrode openings mentioned in the second embodiment functions, since the oscillation due to the fundamental mode is dominant,
主にこのモードに由来する偏光成分が現れ、結果的に偏光特性が改善されたと見ることができる。 Mainly polarization component appears derived from this mode can be viewed as resulting in the polarization characteristics are improved. ここで、構造物77の形状は、円形以外に、正方形にしてもよい。 Here, the shape of the structure 77, in addition to circular, it may be square.

【0130】他に非酸化領域の径を4×3μm、あるいは5×3μmと変化させ、電極開口部78を各々4μ [0130] Other diameter 4 × 3 [mu] m of the non-oxidized region or 5 × 3 [mu] m and varied, each of the electrode opening 78 4 [mu]
m、5μm径とした場合の偏光L−I特性を図20に示す。 m, a polarization L-I characteristics when the 5μm diameter shown in FIG. 20. この例では長軸方向が[011]方向となるよう設定した。 This example was set to longitudinal direction is [011] direction. いずれの場合にも小径(典型的には非酸化領域の径に対して±1μm程度)の電極開口の効果が認められ、非酸化領域の径と同等かやや大きい程度の電極開口を用いることで、偏光のばらつきを改善することができた。 The effect of the electrode opening of small diameter (typically about ± 1 [mu] m relative to the diameter of the non-oxidized region in) was observed in any case, by using a diameter equal to or slightly greater degree of electrode aperture of the non-oxidized region , it was possible to improve the dispersion of the polarized light. 非酸化領域の径に比べ電極開口の径が十分に大きい場合(典型的には非酸化領域の最大径よりも+3μm以上)には、図19(b)の場合と同様、マルチモード発振のために偏光特性に乱れが生じた(結果省略)。 In the case the diameter of the electrode aperture as compared to the diameter of the non-oxidized region is sufficiently large (typically + 3 [mu] m or more than the maximum diameter of the non-oxidized region in), as in the case of FIG. 19 (b), the order of the multi-mode oscillation disturbance on the polarization characteristics (results omitted).

【0131】ところで、非酸化領域の径を対称形状とした場合は、高次モード抑制の効果は見られても、偏光特性に直交モード間でのスイッチングが観測されることがあり、2回対称形状とした場合に比べ制御性が劣る。 [0131] Incidentally, if the diameter of the non-oxidized region has a symmetrical shape, even if the effect is seen in the higher order mode suppression, may switch between orthogonal polarization characteristic mode is observed, twofold symmetry controllability is inferior compared with the case where a shape. 図21は非酸化領域の径を4μmφとした場合に、電極開口部78を各々4μm、8μm径とした場合の偏光L− Figure 21 is the case where the diameter of the non-oxidized region was 4Myuemufai, each 4μm an electrode opening 78, in the case of a 8μm diameter polarized light L-
I特性である。 It is I characteristic. 電極開口部78が4μm径の素子は図に示す出力範囲で基本モード発振していることを、これとは別の発振スペクトル測定で確認している。 Element electrode opening 78 is 4μm diameter that are fundamental mode oscillation with output range shown in FIG., It was confirmed by another oscillation spectrum measurement to this. 中には偏光特性が揃ったものも含まれているが、多くの素子で直交モード間での偏光スイッチングが観測され、非酸化領域の形状に長・短軸を導入した場合とは様相が異なることがわかる。 Although also includes those polarization characteristics uniform during, polarization switching between orthogonal modes in many elements are observed, different aspects to the case of introducing the long and short axis in the shape of the non-oxidized region it can be seen. 電極開口部78が8μm径の素子は横モードの制御がなされていないせいで発振直後から偏光特性の乱れを生じた。 Element electrode opening 78 is 8μm diameter was disturbed polarization characteristics immediately after oscillation due to control of the transverse mode is not performed.

【0132】この結果から、非酸化領域の形状に長・短軸を導入することで直交モード間での偏光特性に差異が生じ、長軸方向への偏光モードが優位性を持ったこと、 [0132] It this result, a difference in polarization characteristics between the orthogonal modes by introducing a long and short axis in the shape of the non-oxidized region occurs, the polarization mode of the long axis direction with advantage,
さらにそこへ横モード制御に効果的な電極開口を設けたことで高次モードに基因する偏光成分が抑制されたこと、のふたつが相乗効果を表して偏光制御性の向上に寄与したものと考えられる。 Considered that further the polarization component attributed to the higher order mode is suppressed by providing the effective electrode aperture in the transverse mode control thereto, two contributed to the improvement of the polarization control properties represent a synergistic effect It is.

【0133】なお、熱酸化工程に際し、ポストの長・短軸方向の、基板面方位に対する結晶方位の設定の仕方いかんによっては、非酸化領域75の形状は長円形とはならず、楕円形や、場合によってはひし形様のものになることがある。 [0133] Incidentally, when the thermal oxidation process, long and short axis direction of the post, depending on how Ikan setting crystal orientation with respect to the substrate plane orientation, the shape of the non-oxidized region 75 does not become oval, elliptical Ya , in some cases, it may become a thing of the diamond-like. しかしながら発明者の実験によれば非酸化領域75の形状が基板平面内の直交する任意の2軸方向に対して、長短を有する2回対称形状であることが重要であって、この条件を満足すれば偏光特性の制御性は保たれた。 However for any two directions perpendicular to the inventor in accordance if the non-oxidized region 75 of the shaped substrate plane experiments, there is important that a 2-fold symmetry shape with long and short, satisfying this condition control of the polarization properties if was kept.

【0134】前記第4、および第5の実施の形態においては上部電極に穿設された開口、あるいは電流狭窄部の開口形状が平面内の直交する任意の2軸方向に対して、 [0134] with respect to the fourth, and the fifth opening is formed in the upper electrode in embodiments of or any two directions opening shape is orthogonal in the plane of the current confinement portion,
長短を有する2回対称形状であることが偏光制御の要件であるとしたが、この任意の2軸方向については特に半導体基板の結晶方位が(100)面である場合に、[0 If it is two symmetrical shape with long and short is that the requirement for polarization control, in particular crystal orientation of the semiconductor substrate (100) plane for the arbitrary two axial, [0
1−1]および[011]方向の組み合わせ、あるいはこれらと結晶学的に等価な方位の組み合わせの時に効果が大きいことが実験的に確認されており、より好ましい実施の形態である。 1-1] and [011] direction of the combination or have these and be effective when the combination of crystallographically equivalent directions is larger confirmed experimentally, a more preferred embodiment.

【0135】また、前記5つの実施の形態においては、 [0135] Further, in the five embodiment,
量子井戸活性層を構成する材料として、GaAs/Al As materials constituting the quantum well active layer, GaAs / Al
GaAs系半導体を用いたが、これに限定されることなく、例えば量子井戸活性層にGaAs/InGaAs系半導体、または、GaAs/GaInNAs系半導体を用いることも可能である。 Using GaAs-based semiconductor, but is not limited to this, for example, a quantum well active layer GaAs / InGaAs-based semiconductor, or it is also possible to use a GaAs / GaInNAs-based semiconductor.

【0136】さらに、前記4つの実施の形態においては、被酸化層としてAlAs層を用いた。 [0136] Further, in the above four embodiments used the AlAs layer as the layer to be oxidized. Al x Ga 1-x Al x Ga 1-x
As系材料について言えば、AlAs組成比、すなわちxの値が大きくなるにつれて酸化速度は増大するので、 As for As-based material, AlAs composition ratio, that is, the oxidation rate increases as the value of x increases,
製造工程の時間を短縮するにはxの値が大きいほど良い。 To shorten the manufacturing process time, the better the larger the value of x. また、わずかな組成比の違いでも、酸化速度に大きな差が現れていることが知られており、具体的にはx= Further, even small composition ratio difference, it is known that a large difference in the oxidation rate has appeared, in particular x =
1.0とx=0.98で3〜5倍程度の速度差があることを確認している。 It was confirmed that 1.0 and x = 0.98 is the speed difference of about 3 to 5 times. したがって被酸化層の材料はx= Thus the material of the oxide layer is x =
1.0のAlAs層に限定されることなく、実験の目的に応じて適宜xの値を選択すれば良い。 Without being limited to 1.0 AlAs layer, may be selected value appropriate x in accordance with the purpose of the experiment.

【0137】なお、前記いずれの実施の形態も限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。 [0137] Incidentally, the present invention should not be construed both embodiments limitation, it is needless to say also be implemented in other ways within the range satisfying the requirements for the invention.

【0138】 [0138]

【発明の効果】本発明によれば、製造が容易で、高出力な基本横モード光を発振することが可能な屈折率導波型の面発光型半導体レーザが提供される。 According to the present invention, it is easy to manufacture, the surface-emitting type semiconductor laser of the refractive index guiding type capable of oscillating high-output fundamental transverse mode light is provided. これにより、高出力な基本横モード光を発振することが可能な屈折率導波型の面発光型半導体レーザを安価に製造することができ、プリンタ装置、光磁気ディスク装置等、高輝度の基本横モード光出力を要求する用途にも、面発光型半導体レーザを利用することができる。 Thus, the surface-emitting type semiconductor laser of the index-guided type capable of oscillating high-output fundamental transverse mode light can be produced inexpensively, printer, a magneto-optical disk device or the like, basic high intensity in applications requiring transverse mode light output, it is possible to use a surface-emitting type semiconductor laser. また、本発明によれば、非酸化領域の開口形状、若しくは、上部電極の開口形状の少なくとも一方を、任意の2軸方向に対して長短を有する2回対称な形状としたから、横モードを安定化させながら偏光制御可能な面発光型半導体レーザを簡便に、かつ低コストで実現することができるようになる。 Further, according to the present invention, the opening shape of the non-oxidized region, or at least one opening shape of the upper electrode, since the twice symmetrical shape with long and short for any two axial directions, the transverse mode conveniently polarization controllable VCSEL while stabilized, and so can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の原理を説明するための面発光型半導体レーザの概略断面図である。 1 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser for explaining the principle of the present invention.

【図2】電流狭窄部の開口径3.5μmとした場合の基本横モードにおける共振器の周回損失に関する電極開口径依存性を表すグラフである。 2 is a graph showing the electrode opening diameter dependencies for round trip loss of the resonator in the fundamental transverse mode when the opening diameter 3.5μm of the current confinement portion.

【図3】1次横モードにおける共振器の周回損失と基本横モードにおける共振器の周回損失との差分を後者で規格化し、上部電極に対応する領域の共振器の反射率をパラメータとした場合の電極開口径依存性を表すグラフである。 [3] the difference between the round trip loss of the resonator in the round trip loss and the fundamental transverse mode of the resonator in the primary transverse mode standardized by the latter, if the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode as a parameter it is a graph showing the electrode opening diameter dependent.

【図4】1次横モードにおける共振器の周回損失と基本横モードにおける共振器の周回損失との差分を後者で規格化し、出射領域に対応する領域の共振器の反射率をパラメータとした場合の電極開口径依存性を表すグラフである。 [4] The difference between the round trip loss of the resonator in the round trip loss and the fundamental transverse mode of the resonator in the primary transverse mode standardized by the latter, if the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission region as a parameter it is a graph showing the electrode opening diameter dependent.

【図5】(a)〜(g)は、本発明の第1の実施形態に係るVCSELの製造工程を順に示す断面図である。 [5] (a) ~ (g) are cross-sectional views showing manufacturing steps in order of a VCSEL according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの電極開口径と光出力の関係を示すグラフである。 6 is a graph showing the surface-emitting type semiconductor laser of the electrode aperture diameter and optical output relation according to the first embodiment of the present invention.

【図7】電流狭窄部の開口径及び電極開口径の好適範囲を示すグラフである。 7 is a graph showing the opening diameter and preferable range of the electrode aperture diameter of the current confinement portion.

【図8】本発明の第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの、電流狭窄部の開口径をパラメータとする、 [8] of the surface-emitting type semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention, the aperture diameter of the current confinement portion as a parameter,
電極開口径と光出力の関係を示すグラフである。 Is a graph showing the relation between the electrode aperture diameter and the light output.

【図9】本発明の第3の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの注入電流量と偏光光出力の関係、および偏光モード抑圧比を示すグラフである。 [9] Third surface-emitting type according to an embodiment of the semiconductor laser injection current amount and relationship of the polarized light output of the present invention, and is a graph showing the polarization mode suppression ratio.

【図10】Au/u−GaAs界面とAu/Ti/u− [10] Au / u-GaAs interface and a Au / Ti / u-
GaAs界面における白色光の反射強度変化を示すグラフである。 It is a graph showing reflection intensity change of the white light at the GaAs interface.

【図11】Au/Ti/u−GaAs界面のにおけるアニールによる白色光の反射強度変化を示すグラフである。 11 is a graph showing reflection intensity change of the white light by the annealing in the Au / Ti / u-GaAs interface.

【図12】従来のVCSELの断面図である。 12 is a cross-sectional view of a conventional of the VCSEL.

【図13】(a)〜(d)は、従来のVCSELの凹状の損失決定素子の製造工程を順に示す断面図である。 13 (a) ~ (d) are cross-sectional views showing manufacturing steps in order concave loss determination element of the conventional of the VCSEL.

【図14】従来の面発光型半導体レーザの断面図である。 14 is a cross-sectional view of a conventional surface emitting type semiconductor laser.

【図15】従来の面発光型半導体レーザの断面図である。 15 is a sectional view of a conventional surface emitting type semiconductor laser.

【図16】本発明の面発光型半導体レーザの他の構成を示す断面図である。 16 is a sectional view showing another structure of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention.

【図17】本発明の第4の実施の形態に係る形状性電極アパーチャを有する面発光型半導体レーザの製造工程における断面図である。 17 is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser manufacturing process having a shape of electrode apertures according to a fourth embodiment of the present invention.

【図18】(a)本発明の第4の実施の形態に係る形状性電極アパーチャを有する面発光型半導体レーザを上方から見た図である。 [18] (a) it is a view of the surface emitting semiconductor laser from above having a shape of electrode apertures according to a fourth embodiment of the present invention. (b)本発明の第5の実施の形態に係る形状性ポスト構造を有する面発光型半導体レーザを上方から見た図である。 (B) it is a view of the surface emitting semiconductor laser from above having a shape of a post structure according to the fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5の実施の形態に係る形状性ポスト構造を有する面発光型半導体レーザにおける偏光L− [19] polarization in the surface-emitting type semiconductor laser having the shape of the post structure according to the fifth embodiment of the present invention L-
I特性を示すグラフである。 Is a graph showing the I characteristic.

【図20】本発明の第5の実施の形態に係る形状性ポスト構造を有する面発光型半導体レーザの他のパラメータにおける偏光L−I特性を示すグラフである。 20 is a graph showing polarization L-I characteristics in other parameters of the surface-emitting type semiconductor laser having the shape of the post structure according to the fifth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第5の実施の形態に係る形状性ポスト構造を有する面発光型半導体レーザの比較のために行った他のパラメータにおける偏光L−I特性を示すグラフである。 21 is a graph showing polarization L-I characteristics in other parameters was performed for comparison of the fifth surface emitting semiconductor laser having a shape of a post structure according to the embodiment of the present invention.

【図22】電流狭窄部の開口径が3.5μmと5μmの場合における電極開口径とビーム広がり角の関係を示すグラフである。 [22] aperture diameter of the current confinement portion is a graph showing the relation between the electrode aperture diameter and the beam divergence angle in the case of 3.5μm and 5 [mu] m.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 n型GaAs基板 2 n型GaAsバッファ層 3 下部n型DBR層 4 活性領域 5 p型AlAs層 6 上部p型DBR層 7 p型GaAsコンタクト層 8 p側電極 9 n側電極 21 SiON膜(エッチングマスク) 22 円形のレジストマスク 23 円柱状ポスト 24 電流狭窄部(酸化領域) 25 SiN保護膜 26 レジストによる構造物 27 電極開口部 51 n型GaAs基板 52 n型下部多層反射膜 53 アンドープ下部スペーサ層 54 量子井戸活性層 55 アンドープ上部スペーサ層 56 p型AlAs層 57 p型上部多層反射膜 58 p型コンタクト層 59 p側電極 60 n側電極 71 SiON 72 レジストマスク 73 ポスト構造 74 絶縁領域(電流狭窄部) 75 非酸化領域 76 SiN 77 構造物 78 電極開口部 1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 under the n-type DBR layer 4 the active region 5 a p-type AlAs layer 6 upper p-type DBR layer 7 p-type GaAs contact layer 8 p-side electrode 9 n-side electrode 21 SiON film (etching mask) 22 circular resist mask 23 cylindrical post 24 current confinement portion (oxidized region) 25 SiN protective film 26 resist by structure 27 electrode opening 51 n-type GaAs substrate 52 n-type lower multilayer reflective film 53 undoped lower spacer layer 54 quantum well active layer 55 an undoped upper spacer layer 56 p-type AlAs layer 57 p-type upper multilayer reflective film 58 p-type contact layer 59 p-side electrode 60 n-side electrode 71 SiON 72 resist mask 73 post structure 74 insulating region (current confinement portion) 75 non-oxidized region 76 SiN 77 structure 78 electrode opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昌宏 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 中山 秀生 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 乙間 広己 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Fターム(参考) 5F073 AA61 AB17 CB22 EA16 EA18 EA29 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Masahiro Yoshikawa Kanagawa Prefecture Ebina Hongo 2274 address Fuji zero box Co., Ltd. Ebina house (72) inventor Hideo Nakayama Ebina, Kanagawa Prefecture Hongo 2274 address Fuji zero box Co., Ltd. Ebina house (72) inventor Otsu between wide himself Ebina, Kanagawa Prefecture Hongo 2274 address Fuji zero box Co., Ltd. Ebina house F-term (reference) 5F073 AA61 AB17 CB22 EA16 EA18 EA29

Claims (25)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、 該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、 前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 1. A lower multilayer mirror, a semiconductor substrate upper multilayer reflector are sequentially laminated to the active layer region, and together with the lower multilayer mirror constituting the resonator, the upper layer of the upper multilayer mirror provided, and an upper electrode having an opening bored for forming a laser light emitting region generated in the active layer region, provided between the upper electrode and the lower multilayer mirror, the current flow and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the road, based on the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, and the optical loss of the resonator in the high-order transverse mode of the laser beam as the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the laser beam is increased, the surface-emitting type semiconductor laser, characterized in that defining the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode.
  2. 【請求項2】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど、上部電極の開口部径を増加させる度合いを大きくした請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。 Wherein The lower the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface-emitting type semiconductor laser according to claim 1 having an increased degree of increasing the opening diameter of the upper electrode.
  3. 【請求項3】 前記上部電極の開口部径が、電流狭窄部の開口部径と同等または電流狭窄部の開口部径より大きくした請求項2に記載の面発光型半導体レーザ。 Wherein the opening diameter of the upper electrode, the surface emitting semiconductor laser according to claim 2 which is greater than the opening diameter of the opening diameter equal to or current confinement portion of the current confinement portion.
  4. 【請求項4】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにした請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。 Wherein the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface-emitting type semiconductor of claim 1 was made to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area laser.
  5. 【請求項5】 下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、 該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、 前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、 前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率及び前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、 5. A lower multilayer mirror, a semiconductor substrate upper multilayer reflector are sequentially laminated to form a resonator active layer region, and together with the lower multilayer mirror, the upper layer of the upper multilayer mirror provided, and an upper electrode having an opening bored for forming a laser light emitting region generated in the active layer region, provided between the upper electrode and the lower multilayer mirror, the current flow and a current confinement portion formed by insulating the peripheral portion of the road, based on the reflectance of the cavity of the region corresponding to the reflectance and the upper electrode of the resonator of the emission corresponding to the region area,
    レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 As the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the resonator of the optical loss and laser light in high-order transverse mode of the laser beam increases, the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode surface-emitting type semiconductor laser, characterized in that defined.
  6. 【請求項6】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど、上部電極の開口部径を増加させる度合いを大きくした請求項5に記載の面発光型半導体レーザ。 6. The lower the reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface-emitting type semiconductor laser according to claim 5 having an increased degree of increasing the opening diameter of the upper electrode.
  7. 【請求項7】 前記上部電極の開口部径が、電流狭窄部の開口部径と同等または電流狭窄部の開口部径より大きくした請求項6に記載の面発光型半導体レーザ。 7. opening diameter of the upper electrode, the surface emitting semiconductor laser according to claim 6 which is greater than the opening diameter of the opening diameter equal to or current confinement portion of the current confinement portion.
  8. 【請求項8】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにした請求項5に記載の面発光型半導体レーザ。 8. The reflectivity of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface-emitting type semiconductor according to claim 5 which is to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area laser.
  9. 【請求項9】 前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率を低くするほど、上部電極の開口部径を増加させ、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率を高くするほど、上部電極の開口部径を減少させた請求項6 9. The lower the reflectance of the cavity of the region the corresponding to the emission regions, increasing the opening size of the upper electrode, the higher the reflectivity of the cavity of the region corresponding to the emission area , claim 6 having a reduced opening diameter of the upper electrode
    に記載の面発光型半導体レーザ。 The VCSEL according to.
  10. 【請求項10】 下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、 該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、 前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、 レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 10. A lower multilayer mirror, a semiconductor substrate upper multilayer reflector are sequentially laminated to form a resonator active layer region, and together with the lower multilayer mirror, the upper layer of the upper multilayer mirror provided, and an upper electrode having an opening bored for forming a laser light emitting region generated in the active layer region, provided between the upper electrode and the lower multilayer mirror, the current flow comprising a current confinement part that the peripheral portion of the road which is formed by insulated, the difference between the optical loss of the resonator in the fundamental transverse mode of the resonator of the optical loss and laser light in high-order transverse mode of the laser beam is large so as to surface-emitting type semiconductor laser, characterized in that defining the opening diameter of the opening diameter and the current confinement portion of the upper electrode.
  11. 【請求項11】 前記上部電極の開口部径が、高次横モードを抑圧する値に定められ、且つ電流狭窄部の開口部径が3次以下の高次横モードを許容する値に定められる請求項10に記載の面発光型半導体レーザ。 Opening diameter of 11. The upper electrode is defined in the value for suppressing the higher-order transverse mode is determined to a value and opening diameter of the current confinement portion to allow the higher-order transverse mode of the third order or less surface emitting semiconductor laser according to claim 10.
  12. 【請求項12】 前記上部電極の開口部径を電流狭窄部の開口部径より大きくする場合は、約2μm以下の範囲で大きくし、前記上部電極の開口部径を電流狭窄部の開口部径より小さくする場合は、約1μm以下の範囲で小さくする請求項10に記載の面発光型半導体レーザ。 12. If larger than the opening diameter of the current confinement portion an opening diameter of the upper electrode is increased in a range of about 2 [mu] m, the opening diameter of the current confinement portion an opening diameter of the upper electrode If smaller, the surface-emitting type semiconductor laser according to claim 10 to reduce the range of less than about 1 [mu] m.
  13. 【請求項13】 電流狭窄部の開口部径が約3μm〜約5μmである請求項12に記載の面発光型半導体レーザ。 13. The surface emitting semiconductor laser according to claim 12 opening diameter of the current confinement portion is about 3μm~ about 5 [mu] m.
  14. 【請求項14】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、前記出射領域に対応する領域の共振器の反射率よりも低くなるようにした請求項10に記載の面発光型半導体レーザ。 14. The reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface-emitting type semiconductor according to claim 10 which is to be lower than the reflectance of the cavity of the region corresponding to the emission area laser.
  15. 【請求項15】 前記上部電極に対応する領域の共振器の反射率が、95%以下である請求項14に記載の面発光型半導体レーザ。 15. reflectance of the cavity of the region corresponding to the upper electrode, the surface emitting semiconductor laser according to claim 14 or less 95%.
  16. 【請求項16】 前記上部電極を2種以上の金属材料を積層して形成した請求項14に記載の面発光型半導体レーザ。 16. The surface emitting semiconductor laser according to claim 14 which is formed by laminating two or more kinds of metallic materials the upper electrode.
  17. 【請求項17】 前記上部電極を、金属材料からなる薄膜を形成した後、該薄膜を250〜400℃の温度範囲で熱処理し、前記薄膜とこれに隣接する層との間で合金化を進行させて形成した請求項14に記載の面発光型半導体レーザ。 17. the upper electrode, after forming a thin film made of a metal material, heat treating the thin film in the temperature range of 250 to 400 ° C., proceed alloying between the thin film and the layer adjacent thereto surface emitting semiconductor laser according to claim 14 which is formed by.
  18. 【請求項18】 前記上部電極を構成する金属材料は、 18. A metal material constituting the upper electrode,
    Au、Pt、Ti、Zn、Ni、In、W、Cu、A Au, Pt, Ti, Zn, Ni, In, W, Cu, A
    l、Au−Sn合金、Au−Zn合金、Au−Ge合金、及び酸化インジウムスズから選択される請求項14 l, Au-Sn alloy, Au-Zn alloy, Au-Ge alloy, and claims are selected from indium tin oxide 14
    に記載の面発光型半導体レーザ。 The VCSEL according to.
  19. 【請求項19】 前記金属材料からなる薄膜を、金属蒸着により形成した請求項17に記載の面発光型半導体レーザ。 19. The thin film made of the metal material, the surface emitting semiconductor laser according to claim 17 formed by metal deposition.
  20. 【請求項20】 前記電流狭窄部を、電流流路の周縁部を酸化またはエッチングによる空隙化により絶縁化して形成する請求項9に記載の面発光型半導体レーザ。 20. the current confinement portion, the surface emitting semiconductor laser according to claim 9 to form insulated by voided by oxidation or etching a peripheral portion of the current channel.
  21. 【請求項21】 下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び前記下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、 該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ前記活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を構成する開口部が穿設された上部電極と、 前記上部電極と前記下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、 前記上部電極に穿設された開口と、前記電流狭窄部の開口との少なくともいずれか一方の形状が平面内の直交する任意の2軸方向に対して、長短を有する2回対称形状であることを特徴とする面発光型半導体レーザ。 21. lower multilayer mirror, a semiconductor substrate upper multilayer reflector are sequentially laminated to form a resonator active layer region, and together with the lower multilayer mirror, the upper layer of the upper multilayer mirror provided, and an upper electrode having an opening bored constituting the emission region of the laser light generated in the active layer region, provided between the upper electrode and the lower multilayer mirror, the current flow comprising a current confinement part that the peripheral portion of the road which is formed by insulated, and an opening bored in the upper electrode, at least one of the shape of the opening of the current confinement portion orthogonal in the plane for any two axial directions, the surface-emitting type semiconductor laser, which is a twofold symmetry shape with long and short.
  22. 【請求項22】 他方の形状が前記平面内の直交する任意の2軸方向に対して、等方性の形状であることを特徴とする請求項21に記載の面発光型半導体レーザ。 22. For any two axial directions orthogonal in the other shape the plane, a surface emitting semiconductor laser according to claim 21, characterized in that it is in the form of isotropic.
  23. 【請求項23】 前記任意の2軸方向は、前記半導体基板の結晶方位が(100)面である場合に、[01− 23. the arbitrary two axial directions, when the crystal orientation of the semiconductor substrate is a (100) plane, [01-
    1]および[011]方向の組み合わせ、あるいはこれらと結晶学的に等価な方位の組み合わせであることを特徴とする請求項21または22に記載の面発光型半導体レーザ。 1] and [011] direction of the combination or the surface emitting semiconductor laser according to claim 21 or 22, characterized in that a combination of these crystallographically equivalent directions.
  24. 【請求項24】 前記長短を有する2回対称形状は、長円形、楕円形、長方形、及びひし形のうちのいずれかであることを特徴とする請求項21または22に記載の面発光型半導体レーザ。 24. twofold symmetry shape with the short and long, oval, elliptical, rectangular, and the surface emitting semiconductor laser according to claim 21 or 22, characterized in that any of a rhombus .
  25. 【請求項25】 前記等方性の形状が、円形、正方形、 25. The shape of the isotropy, round, square,
    及び正多角形のうちのいずれかであることを特徴とする請求項22に記載の面発光半導体レーザ。 And the surface emitting semiconductor laser according to claim 22, characterized in that any of a regular polygon.
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