JP2002261384A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面発光型半導体レーザの光出力を安定化さ
せ、信頼性の高い光通信システムを提供する。 【解決手段】 レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜
１．７μｍであり、光を発生する活性層の上部及び下部
に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光
型半導体レーザ素子チップとする。反射鏡はそれを構成
する材料層の屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を
光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡と
する。ここで、レーザ光をモニタする受光素子を面発光
型半導体レーザ素子チップと対向する位置に設け、光フ
ァイバを保持するコネクタ基板面に形成し、該受光素子
の出力をもちいて面発光型半導体レーザの光出力を制御
する。また、該受光素子を設ける場所は、光ファイバを
保持するコネクタ基板との間かつ前記光ファイバの近
傍、または、面発光型半導体レーザ素子チップ上などで
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信などに用いら
れる半導体レーザならびにその光通信システムに関する
ものであり、中でも半導体レーザとして製作に使用する
半導体基板面に対して垂直方向に光を発するいわゆる面
発光レーザを用い複数のレーザ素子を形成して、大容量
の通信を可能にした光通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】面発光半導体レーザは、基板の表面から
垂直方向にレーザ光を放射するので２次元並列集積が可
能であり、更に、その出力光の広がり角が比較的狭い
（１０度前後）ので光ファイバとの結合が容易であるほ
か、素子の検査が容易であるという特徴を有している。
そのため、特に、並列伝送型の光送信モジュール（光イ
ンタコネクション装置）を構成するのに適した素子とし
て開発が盛んに行なわれている。光インタコネクション
装置の当面の応用対象は、コンピュータ等の筐体間やボ
ード間の並列接続のほか、短距離の光ファイバー通信で
あるが、将来の期待される応用として大規模なコンピュ
ータ・ネットワークや長距離大容量通信の幹線系があ
る。

【０００３】一般に、面発光半導体レーザは、ＧaＡs
又はＧaＩnＡs からなる活性層と、当該活性層を上下に
挟んで配置された上部の半導体分布ブラッグ反射鏡と基
板側の下部の半導体分布ブラッグ反射鏡からなる光共振
器をもって構成するのが普通であるが、端面発光型半導
体レーザの場合に比較して光共振器の長さが著しく短い
ため、反射鏡の反射率を極めて高い値(９９％以上)に設
定することによってレーザ発振を起こし易くする必要が
ある。このため、通常は、ＡlＡs からなる低屈折率材
料とＧaＡs からなる高屈折率材料を１／４波長の周期
で交互に積層することによって形成した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡が使用されている。

【０００４】ところで上記のように、光通信に使用され
るようなレーザ波長が１．１μｍ以上の長波長帯レー
ザ、例えばレーザ波長が１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯
であるような長波長帯レーザは、製作基板にＩnＰが用
いられ、活性層にＩnＧaＡsＰが用いられるが、基板の
ＩnＰの格子定数が大きく、これに整合する反射鏡材料
では屈折率差が大きく取れず、従って積層数を４０対以
上とする必要がある。またＩnＰ基板上に形成される半
導体レーザには、別の問題として、温度によって特性が
大きく変化する点がある。そのため、温度を一定にする
装置を付加して使用する必要があり、民生用等一般用に
供することが困難であり、このような積層数と温度特性
の問題から、実用的な長波長帯面発光半導体は、未だ実
用化されるに至っていない。

【０００５】このような問題を解決するためになされた
発明として、特開平９−２３７９４２号公報に開示され
たものが知られている。それによると、製作基板として
ＧaＡs 基板を用い、基板側の下部上部のうち少なくと
も一方の半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層に同基
板と格子整合が取れるＡlＩnＰからなる半導体層を用
い、さらに、下部上部のうち少なくとも一方の半導体分
布ブラッグ反射鏡の高屈折率層にＧaＩnＮＡs からなる
半導体層を用い、従来よりも大きい屈折率差を得るよう
にし、少ない積層数で高反射率の半導体分布ブラッグ反
射鏡を実現しようというものである。

【０００６】また、ＧaＩnＮＡs を活性層の材料として
使用している。これは、Ｎ組成を増加させることによっ
てバンドギャップ（禁制帯幅）を１．４ｅＶから０ｅＶ
へ向かって低下させることができるので、０．８５μｍ
よりも長い波長を発光する材料として用いることが可能
となるからである。しかもＧaＡs 基板と格子整合が可
能なので、ＧaＩnＮＡs からなる半導体層は、１．３μ
ｍ帯及び１．５５μｍ帯の長波長帯面発光半導体レーザ
のための材料として好ましい点についても言及してい
る。

【０００７】しかしながら、従来は０．８５μｍよりも
長い波長帯の面発光半導体レーザ実現の可能性を示唆す
るにとどまっているだけであり、実際にはそのようなも
のは実現していない。これは基本的な構成は理論的には
ほぼ決まってはいるものの実際に安定したレーザ発光が
得られるようにするためのより具体的な構成がまだ不明
だからである。

【０００８】一例を挙げると、上記のようにＡlＡs か
らなる低屈折率材料とＧaＡs からなる高屈折率材料を
１／４波長の周期で交互に積層することによって形成し
た半導体分布ブラッグ反射鏡を使用したものや、あるい
は特開平９−２３７９４２号公報に開示されたもののよ
うに、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層に同基板
と格子整合が取れるＡlＩnＰからなる半導体層を用いた
ものにおいては、レーザ素子が全く発光しなかったり、
あるいは、発光してもその発光効率が低く、実用レベル
には程遠いものであった。これは、Ａlを含んだ材料が
化学的に非常に活性であり、Ａlに起因する結晶欠陥が
生じ易いためである。これを解決するためには、特開平
８−３４０１４６号公報や特開平７−３０７５２５号公
報に開示された発明のようにＡlを含まないＧaＩnＮＰ
とＧaＡsとから半導体分布ブラッグ反射鏡を構成する提
案がある。しかしながらＧaＩnＮＰとＧaＡs との屈折
率差はＡlＡsとＧaＡsとの屈折率差に比べて約半分であ
り、反射鏡の積層数を非常に多くなり製作が困難とな
る。

【０００９】すなわち現状では、コンピュータ・ネット
ワークなどで光ファイバー通信が期待されているが、そ
れに使用できるレーザ波長が１．１μｍ〜１．７μｍの
長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信シ
ステムが存在せず、その出現が切望されている。またそ
のレーザ出力の制御手段などもいまだ検討されていな
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような光
通信などに用いられるレーザ発振波長が１．１μｍ〜
１．７μｍの長波長帯面発光半導体レーザならびにその
光通信システムに関するものであり、その第１の目的
は、動作電圧、発振閾値電流等を低くできる面発光型半
導体レーザ素子チップを発光光源として利用し、低消費
電力で、面発光型半導体レーザの光出力を安定化するこ
とによって信頼性の高い光通信システムを提案すること
にある。

【００１１】また第２の目的は、安定して使用できるレ
ーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発
光半導体レーザ素子チップを発光光源として利用し、面
発光型半導体レーザの光出力を安定化することによって
信頼性の高い光通信システムを提案することにある。

【００１２】さらに第３の目的は、動作電圧、発振閾値
電流等を低くできる面発光型半導体レーザ素子チップを
発光光源として利用し、低消費電力で、面発光型半導体
レーザの光出力を安定化することによって信頼性の高い
光通信システムにおける他の構成を提案することにあ
る。

【００１３】また第４の目的は、安定して使用できるレ
ーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発
光半導体レーザ素子チップを発光光源として利用し、面
発光型半導体レーザの光出力を安定化することによって
信頼性の高い光通信システムにおける他の構成を提案す
ることにある。

【００１４】さらに第５の目的は、動作電圧、発振閾値
電流等を低くできる面発光型半導体レーザ素子チップを
発光光源として利用し、低消費電力で、面発光型半導体
レーザの光出力を安定化することによって信頼性の高い
光通信システムのさらに他の構成を提案することにあ
る。

【００１５】また第６の目的は、安定して使用できるレ
ーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発
光半導体レーザ素子チップを発光光源として利用し、面
発光型半導体レーザの光出力を安定化することによって
信頼性の高い光通信システムのさらに他の構成を提案す
ることにある。

【００１６】さらに第７の目的は、このような光通信シ
ステムにおいて、モニタ用受光素子に面発光型半導体レ
ーザ光出力を制御するのに十分な光を入射しつつ、効率
の高い光通信システムを提案することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために第１に、面発光型半導体レーザ素子チップ
と、そこから出射されるレーザ光と光結合する光ファイ
バと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レ
ーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む光通信シス
テムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μ
ｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる
元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧ
ａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ
共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップで
あって、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率が
小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射
する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈
折率が小の材料層はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）と
し、前記屈折率が大の材料層はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０≦
ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が小
と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる材
料層Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けて
なる面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源とした
光通信システムであって、前記レーザ光をモニタする受
光素子が前記面発光型半導体レーザ素子チップと対向す
る位置に設けられ前記光ファイバを保持するコネクタ基
板面に形成されており、前記受光素子の出力をもちいて
面発光型半導体レーザの光出力を制御するようにした。

【００１８】また第２に、面発光型半導体レーザ素子チ
ップと、そこから出射されるレーザ光と光結合する光フ
ァイバと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前
記レーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む発生す
る活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからな
る層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レー
ザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられ
た反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レ
ーザ素子チップであって、前記反射鏡はそれを構成する
材料の屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干
渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であると
ともに、前記屈折率が小の材料はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０
＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌ_yＧａ_1-y
Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性
層と前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａＩｎＰＡ
ｓよりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半
導体レーザ素子チップを発光光源とした光通信システム
であって、前記レーザ光をモニタする受光素子が前記面
発光型半導体レーザ素子チップと対向する位置に設けら
れ前記光ファイバを保持するコネクタ基板面に形成され
ており、前記受光素子の出力をもちいて面発光型半導体
レーザの光出力を制御するようにした。

【００１９】さらに第３に、面発光型半導体レーザ素子
チップと、そこから出射されるレーザ光と光結合する光
ファイバと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、
前記レーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む光通
信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が
１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層
を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、も
しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得
るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡
を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子
チップであって、前記反射鏡はそれを構成する材料層の
屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によ
って反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるととも
に、前記屈折率が小の材料層はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜
ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌ_yＧａ_1-y
Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、かつ前記
屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の
値をとる材料層Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦
１）を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップを発
光光源とした光通信システムであって、前記レーザ光を
モニタする受光素子が面発光型半導体レーザ素子チップ
と、該面発光型半導体レーザ素子チップと対向する位置
に設けられ前記光ファイバを保持するコネクタ基板との
間、かつ前記光ファイバの近傍に配置されており、前記
受光素子の出力をもちいて面発光型半導体レーザの光出
力を制御するようにした。

【００２０】また第４に、面発光型半導体レーザ素子チ
ップと、そこから出射されるレーザ光と光結合する光フ
ァイバと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前
記レーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む発生す
る活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからな
る層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レー
ザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられ
た反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レ
ーザ素子チップであって、前記反射鏡はそれを構成する
材料の屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干
渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であると
ともに、前記屈折率が小の材料はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌｙＧ
ａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、
前記活性層と前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａ
ＩｎＰＡｓよりなる非発光再結合防止層を設けてなる面
発光型半導体レーザ素子チップを発光光源とした光通信
システムであって、前記レーザ光をモニタする受光素子
が面発光型半導体レーザ素子チップと、該面発光型半導
体レーザ素子チップと対向する位置に設けられ前記光フ
ァイバを保持するコネクタ基板との間、かつ前記光ファ
イバの近傍に配置されており、前記受光素子の出力をも
ちいて面発光型半導体レーザの光出力を制御するように
した。

【００２１】さらに第５に、面発光型半導体レーザ素子
チップと、そこから出射されるレーザ光と光結合する光
ファイバと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、
前記レーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む光通
信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が
１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層
を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、も
しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得
るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡
を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子
チップであって、前記反射鏡はそれを構成する材料層の
屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によ
って反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるととも
に、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙ
Ｇａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であ
り、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が
小と大の間の値をとる材料層ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０
≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けてなる面発光型半導体レーザ
素子チップを発光光源とした光通信システムであって、
前記レーザ光をモニタする受光素子が面発光型半導体レ
ーザ素子チップ上に配置されており、かつ前記コネクタ
基板面で反射したレーザ光の一部を受光し、前記受光素
子の出力をもちいて面発光型半導体レーザの光出力を制
御するようにした。

【００２２】また第６に、面発光型半導体レーザ素子チ
ップと、そこから出射されるレーザ光と光結合する光フ
ァイバと、該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前
記レーザ光の一部をモニタする受光素子とを含む発生す
る活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからな
る層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レー
ザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられ
た反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レ
ーザ素子チップであって、前記反射鏡はそれを構成する
材料の屈折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干
渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であると
ともに、前記屈折率が小の材料はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０
＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌ_yＧａ_1-y
Ａｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性
層と前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａＩｎＰＡ
ｓよりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半
導体レーザ素子チップを発光光源とした光通信システム
であって、前記レーザ光をモニタする受光素子が面発光
型半導体レーザ素子チップ上に配置されており、かつ前
記コネクタ基板面で反射したレーザ光の一部を受光し、
前記受光素子の出力をもちいて面発光型半導体レーザの
光出力を制御するようにした。

【００２３】さらに第７に、上記第５、第６の光通信シ
ステムにおいて、前記コネクタ基板面に、前記面発光型
半導体レーザ素子から照射されたレーザ光の一部が前記
受光素子に入射するように反射板機能を付加するように
した。

【００２４】

【発明の実施の形態】最初に本発明の光通信システムに
適用される発光素子である伝送ロスの少ないレーザ発振
波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発光半導体
レーザの１例について図１を用いて説明する。

【００２５】前述のように、従来は本発明が適用しよう
としているレーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍの
長波長帯面発光半導体レーザに関しては、その可能性の
示唆があるのみで、実現のための材料、ならびにより具
体的、詳細な構成は不明であった。本発明では、活性層
としてＧaＩnＮＡs等の材料を使用し、さらに具体的な
構成を明確にした。以下にそれを詳述する。

【００２６】本発明では、面方位（１００）のｎ−Ｇａ
Ａｓ基板上に、それぞれの媒質内における発振波長λの
１／４倍の厚さ（λ／４の厚さ）でｎ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡ
ｓ（ｘ＝１．０）（低屈折率層〜屈折率小の層）とｎ−
Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ（ｙ＝０）（高屈折率層〜屈折率大の
層）を交互に３５周期積層したｎ−半導体分布ブラッグ
反射鏡（AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射鏡）を
形成し、その上にλ／４の厚さのｎ−Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_y
Ａｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝１）層を積層した。この例
ではｎ−Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝
１）層も下部反射鏡の一部であり低屈折率層（屈折率小
の層）となっている。

【００２７】そしてその上にアンドープ下部ＧａＡｓス
ペーサ層と、３層のＧａ_xＩｎ_1-xＡｓ量子井戸層である
活性層（量子井戸活性層）とＧａＡｓバリア層（２０ｎ
ｍ）からなる多重量子井戸活性層と、アンドープ上部Ｇ
ａＡｓスペーサ層とが積層されて、媒質内における発振
波長λの１波長分の厚さ（λの厚さ）の共振器を形成し
ている。

【００２８】さらにその上に、Ｃ（炭素）ドープのｐ−
Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝１）層とＺ
ｎドープｐ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０）をそれぞれの
媒質内における発振波長λの１／４倍の厚さで交互に積
層した周期構造（１周期）を積層し、その上にＣドープ
のｐ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０．９）とＺｎドープｐ
−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０）をそれぞれの媒質内にお
ける発振波長λの１／４倍の厚さで交互に積層した周期
構造（２５周期）とからなる半導体分布ブラッグ反射鏡
（Al_0.9Ga_0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射鏡）
を形成している。この例ではｐ−Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ
_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝１）層も上部反射鏡の一部であ
り、低屈折率層（屈折率小の層）となっている。

【００２９】なおここで、上部／下部反射鏡ともそれぞ
れ低屈折率層（屈折率小の層）／高屈折率層（屈折率大
の層）を交互に積層して形成するが、本発明ではこれら
の間に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層Ａｌ_zＧ
ａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けている。図２
は、低屈折率層（屈折率小の層）と高屈折率層（屈折率
大の層）の間に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層
Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けた半導
体分布ブラッグ反射鏡の一部を示したものである（図１
では図が複雑になるので図示することを省略してい
る）。

【００３０】従来レーザ波長が０．８５μｍ帯の半導体
レーザに関して、このような材料層を設けることも検討
はされているが、まだ検討段階であり、その材料、ある
いはその厚さなどまで詳細には検討されていない。また
本発明のようなレーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μ
ｍの長波長帯面発光半導体レーザに関しては全く検討さ
れていない。その理由はこの分野（レーザ発振波長が
１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発光半導体レー
ザ）が新しい分野であり、まだほとんど研究が進んでい
ないからである。

【００３１】本発明者はいち早くこの分野（レーザ発振
波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発光半導体
レーザおよびそれを用いた光通信）の有用性に気付き、
それを実現するために鋭意検討を行った。

【００３２】このような材料層は形成時にガス流量をコ
ントロールするなどして、そのＡｌ組成を連続的もしく
は段階的に変えるようにしてその材料層の屈折率が連続
的もしくは段階的に変化するようにして形成する。

【００３３】より具体的には、Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦
ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）層のｚの値を０から１．０まで変わる
ように、つまりＧａＡｓ〜ＡｌＧａＡｓ〜ＡｌＡｓとい
う具合にＡｌとＧａの比率が徐々に変わるようにして形
成する。これは前述のように層形成時にガス流量をコン
トロールすることによって作成される。また、ＡｌとＧ
ａの比率が前述のように連続的に変わるようにして形成
しても良いし、段階的にその比率が変わるようにしても
同等の効果がある。

【００３４】このような材料層を設ける理由は、半導体
分布ブラッグ反射鏡の持つ問題点の一つであるｐ−半導
体分布ブラッグ反射鏡の電気抵抗が高いという課題を解
決するためである。これは半導体分布ブラッグ反射鏡を
構成する２種類の半導体層の界面に生じるヘテロ障壁が
原因であるが、本発明のように低屈折率層と高屈折率層
の界面に一方の組成から他方の組成へ次第にＡｌ組成が
変化するようにして、屈折率も変化させることによって
ヘテロ障壁の発生を抑制することが可能である。

【００３５】またこのような屈折率が小と大の間の値を
とる材料層Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）は
本発明のようなレーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μ
ｍの長波長帯面発光半導体レーザの場合、５ｎｍ〜５０
ｎｍの厚さとするのが良く、これより薄いと抵抗が大と
なり電流が流れにくく、素子が発熱したり、駆動エネル
ギーが高くなるという不具合がある。また厚いと抵抗が
小となり、素子の発熱や、駆動エネルギーの面で有利に
なるが、今度は反射率がとれないという不具合があり、
前述のように最適の範囲（５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さ）を
選ぶ必要がある。

【００３６】なお、前述のように従来のレーザ波長が
０．８５μｍ帯の半導体レーザに関してこのような材料
層を設けることも検討されているが、本発明のようなレ
ーザ発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発
光半導体レーザの場合は、より効果的である。なぜな
ら、例えば同等の反射率（例えば９９．５％以上）を得
るためには、０．８５μｍ帯よりも１．１μｍ帯〜１．
７μｍ帯の場合、このような材料層を約２倍程度にする
ことができるので、半導体分布ブラッグ反射鏡の抵抗値
を低減させることができ、動作電圧、発振閾値電流等が
低くなり、レーザ素子の発熱防止ならびに安定発振、少
エネルギー駆動の面で有利となる。

【００３７】つまり半導体分布ブラッグ反射鏡にこのよ
うな材料層を設けることは、本発明のようなレーザ発振
波長が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発光半導体
レーザの場合に特に効果的な工夫といえる。

【００３８】なお効果的な反射率を得るためのより詳細
な検討結果の一例を挙げると、例えば１．３μｍ帯面発
光型レーザ素子では、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝１．０）
（低屈折率層〜屈折率小の層）とＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（ｙ
＝０）（高屈折率層〜屈折率大の層）を２０周期積層し
た場合においては、半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率
が９９．７％以下となるＡｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ
＜ｘ≦１）層の厚さは３０ｎｍである。また、反射率が
９９．５％以上となる波長帯域は５３ｎｍであり、反射
率を９９．５％以上と設計した場合、±２％の膜厚制御
ができればよい。そこでこれと同等およびこれより薄
い、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍのものを試作したと
ころ、反射率を実用上問題のない程度に保つことがで
き、半導体分布ブラッグ反射鏡の抵抗値を低減させるこ
とができた１．３μｍ帯面発光型レーザ素子を実現、レ
ーザ発振に成功した。なお試作したレーザ素子の他の構
成は後述のとおりである。

【００３９】なお多層膜反射鏡においては設計波長（膜
厚制御が完全にできたとして）を含んで反射率の高い帯
域がある。高反射率の帯域（反射率が狙いの波長に対し
て必要値以上である領域を含む）と呼ぶ。設計波長の反
射率が最も高く、波長が離れるにしたがってごくわずか
ずつ低下している領域である。これはある領域から急激
に低下する。そして狙いの波長に対して必要な反射率以
上となるように、本来、多層膜反射鏡の膜厚を原子層レ
ベルで完全に制御する必要がある。しかし実際には±１
％程度の膜厚誤差は生じるので狙いの波長と最も反射率
の高い波長はずれてしまう。例えば狙いの波長が１．３
μｍの場合、膜厚制御が１％ずれたとき、最も反射率の
高い波長は１３ｎｍずれてしまう。よってこの高反射率
の帯域（ここでは反射率が狙いの波長に対して必要値以
上である領域）は広い方が望ましい。しかし中間層を厚
くするとこの帯域が狭くなる傾向にある。

【００４０】このように本発明のようなレーザ発振波長
が１．１μｍ〜１．７μｍの長波長帯面発光半導体レー
ザにおいて、このような半導体分布ブラッグ反射鏡の構
成を工夫、最適化することにより、反射率を高く維持し
たまま抵抗値を低減させることができるので、動作電
圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱防止
ならびに安定発振、少エネルギー駆動が可能となる。

【００４１】再び図１に戻り、最上部の、ｐ−Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＡｓ（ｘ＝０）層は、電極とコンタクトを取るた
めのコンタクト層（ｐ−コンタクト層）としての役割も
持っている。

【００４２】ここで、量子井戸活性層のＩｎ組成ｘは３
９％（Ga0.61In0.39As）とした。また量子井戸活性層の
厚さは７ｎｍとした。なお量子井戸活性層は、ＧａＡｓ
基板に対して約２．８％の圧縮歪を有していた。

【００４３】またこの面発光型半導体レーザ全体の成長
方法はＭＯＣＶＤ法で行った。この場合、格子緩和は見
られなかった。半導体レーザの各層を構成する原料に
は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリ
メチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、
ＡｓＨ₃（アルシン）、ＰＨ₃（フォスフィン）を用い
た。また、キャリアガスにはＨ₂を用いた。図１に示し
た素子の活性層（量子井戸活性層）のように歪が大きい
場合は、非平衡となる低温成長が好ましい。ここでは、
ＧａＩｎＡｓ層（量子井戸活性層）は５５０℃で成長さ
せている。ここで使用したＭＯＣＶＤ法は過飽和度が高
く高歪活性層の結晶成長に適している。またＭＢＥ法の
ような高真空を必要とせず、原料ガスの供給流量や供給
時間を制御すれば良いので量産性にも優れている。

【００４４】またこの例では、電流経路外の部分をプロ
トン（Ｈ⁺）照射によって絶縁層（高抵抗部）を作っ
て、電流狭さく部を形成した。

【００４５】そしてこの例では、上部反射鏡の最上部の
層であり上部反射鏡一部となっているｐ−コンタクト層
上に光出射部を除いてｐ側電極を形成し、基板の裏面に
ｎ側電極を形成した。

【００４６】この例では、上下反射鏡に挟まれた、キャ
リアが注入され再結合する活性領域（本実施例では上部
及び下部スペーサ層と多重量子井戸活性層とからなる共
振器）において、活性領域内にはＡｌを含んだ材料（II
I 族に占める割合が１％以上）を用いず、さらに、下部
及び上部反射鏡の低屈折率層の最も活性層に近い層をＧ
ａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）の非
発光再結合防止層としている。キャリアは、活性層に最
も近くワイドギャップである上部及び下部反射鏡の低屈
折率層間に閉じ込められるので、活性領域のみをＡｌを
含まない層（III 族に占める割合が１％以下）で構成し
ても活性領域に接する反射鏡の低屈折率層（ワイドギャ
ップ層）にＡｌを含んだ構造としたのでは、キャリアが
注入され再結合する時、この界面で非発光再結合が生じ
発光効率は低下してしまう。よって活性領域はＡｌを含
まない層で構成することが望ましい。

【００４７】またこのＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ
＜１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層は、
その格子定数がＧａＡｓ基板よりも小さく、引張り歪を
有している。

【００４８】エピタキシャル成長では下地の情報を反映
して成長するので基板表面に欠陥があると成長層へ這い
上がっていく。しかし歪層があるとそのような欠陥の這
い上がりが抑えられ効果があることが知られている。

【００４９】上記欠陥が活性層に達すると発光効率を低
減させてしまう。また、歪を有する活性層では臨界膜厚
が低減し必要な厚さの層を成長できないなどの問題が生
じる。特に活性層の圧縮歪量が例えば２％以上と大きい
場合や、歪層の厚さ臨界膜厚より厚く成長する場合、低
温成長などの非平衡成長を行っても欠陥の存在で成長で
きないなど、特に問題となる。歪層があるとそのような
欠陥の這い上がりが抑えられるので、発光効率を改善し
たり、活性層の圧縮歪量が例えば２％以上の層を成長で
きたり、歪層の厚さを臨界膜厚より厚く成長することが
可能となる。

【００５０】このＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜
１、０＜ｙ≦１）層は活性領域に接しており活性領域に
キャリアを閉じ込める役割も持っているが、Ｇａ_xＩｎ
_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層は格子定
数が小さくなるほどバンドギャップエネルギーを大きく
取り得る。例えばＧａ_xＩｎ_1-xＰ（ｙ＝１の場合）の場
合、ｘが大きくなりＧａＰに近づくと格子定数が大きく
なり、バンドギャップは大きくなる。バンドギャップＥ
ｇは、直接遷移でＥｇ（Γ）＝1.351＋0.643ｘ＋0.786
ｘ²、間接遷移でＥｇ（Ｘ）＝2.24＋0.02ｘと与えられ
ている。よって活性領域とＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０
＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層のヘテロ障壁は大きくなるの
でキャリア閉じ込めが良好となり、しきい値電流低減、
温度特性改善などの効果がある。

【００５１】さらにこのＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜
ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層
は、その格子定数がＧａＡｓ基板よりも大きく、圧縮歪
を有しており、かつ前記活性層の格子定数が前記Ｇａ_x
Ｉｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層より
も大きく圧縮歪を有している。

【００５２】またこのＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ
＜１、０＜ｙ≦１）層の歪の方向が活性層と同じ方向な
ので、活性層が感じる実質的な圧縮歪量を低減する方向
に働く。歪が大きいほど外的要因の影響を受けやすいの
で、活性層の圧縮歪量が例えば２％以上と大きい場合
や、臨界膜厚を超えた場合に特に有効である。

【００５３】例えば発振波長が１．３μｍ帯の面発光型
レーザはＧａＡｓ基板上に形成するのが好ましく、共振
器には半導体多層膜反射鏡を用いる場合が多く、トータ
ル厚さが５〜８μｍで５０〜８０層の半導体層を活性層
成長前に成長する必要がある。（一方、端面発光型レー
ザの場合、活性層成長前のトータル厚さは２μｍ程度で
３層程度の半導体層を成長するだけで良い。）この場
合、高品質のＧａＡｓ基板を用いてもさまざまな原因
（一度発生した欠陥は基本的には結晶成長方向に這い上
がるし、ヘテロ界面での欠陥発生などがある）でＧａＡ
ｓ基板表面の欠陥密度に比べて活性層成長直前の表面の
欠陥密度はどうしても増えてしまう。活性層成長以前
に、歪層の挿入や、活性層が感じる実質的な圧縮歪量が
低減すると、活性層成長直前の表面にある欠陥の影響を
低減できるようになる。

【００５４】この例では、活性領域内及び反射鏡と活性
領域との界面にＡｌを含まない構成としたので、キャリ
ア注入時にＡｌに起因していた結晶欠陥が原因となる非
発光再結合がなくなり、非発光再結合が低減した。

【００５５】前述のように、反射鏡と活性領域との界面
にＡｌを含まない構成とする、すなわち非発光再結合防
止層を設けることを、上下反射鏡ともに適用することが
好ましいが、一方の反射鏡に適用するだけでも効果があ
る。またこの例では、上下反射鏡とも半導体分布ブラッ
グ反射鏡としたが、一方の反射鏡を半導体分布ブラッグ
反射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡としても良
い。

【００５６】また前述の例では、反射鏡低屈折率層の最
も活性層に近い層のみをＧａ_xＩｎ_{1 -x}Ｐ_yＡｓ_1-y（０＜
ｘ＜１、０＜ｙ≦１）の非発光再結合防止層としている
が、複数層のＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０
＜ｙ≦１）を非発光再結合防止層としても良い。

【００５７】さらにこの例では、ＧａＡｓ基板と活性層
との間の下部反射鏡にこの考えを適用し、活性層の成長
時に問題となる、Ａｌに起因する結晶欠陥の活性層への
這い上がりによる悪影響が押さえられ、活性層を高品質
に結晶成長することができる。これらにより、発光効率
は高く、信頼性は実用上十分な面発光型半導体レーザが
得られた。また、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率
層のすべてではなく、少なくとも活性領域に最も近い部
分をＡｌを含まないＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜
１、０＜ｙ≦１）層としただけなので、反射鏡の積層数
を特に増加させることなく、上記効果を得ることができ
ている。

【００５８】このようにして製作した面発光型半導体レ
ーザの発振波長は約１．２μｍであった。ＧａＡｓ基板
上のＧａＩｎＡｓは、Ｉｎ組成の増加で長波長化するが
歪み量の増加をともない、従来１．１μｍまでが長波長
化の限界と考えられていた（文献「ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ
ｏｎｉｃｓ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．９
（１９９７）ｐｐ．１３１９−１３２１」参照）。

【００５９】しかしながら今回発明者が製作したよう
に、６００℃以下の低温成長などの非平衡度の高い成長
法により高歪のＧａＩｎＡｓ量子井戸活性層を従来より
厚くコヒーレント成長することが可能となり、波長は
１．２μｍまで到達できた。なおこの波長はＳｉ半導体
基板に対して透明である。従ってＳｉ基板上に電子素子
と光素子を集積した回路チップにおいてＳｉ基板を通し
た光伝送が可能となる。

【００６０】以上の説明より明らかなようにＩｎ組成が
大きい高圧縮歪のＧａＩｎＡｓを活性層に用いることに
より、ＧａＡｓ基板上に長波長帯の面発光型半導体レー
ザを形成できることがわかった。

【００６１】なお前述のように、このような面発光型半
導体レーザは、ＭＯＣＶＤ法で成長させることができる
が、ＭＢＥ法等の他の成長方法を用いることもできる。
また活性層の積層構造として、３重量子井戸構造（ＴＱ
Ｗ）の例を示したが、他の井戸数の量子井戸を用いた構
造（ＳＱＷ、ＭＱＷ）等を用いることもできる。

【００６２】レーザの構造も他の構造にしてもかまわな
い。また共振器長はλの厚さとしたがλ／２の整数倍と
することができる。望ましくはλの整数倍である。また
半導体基板としてＧａＡｓを用いた例を示したが、Ｉｎ
Ｐなどの他の半導体基板を用いた場合でも上記の考え方
を適用できる。反射鏡の周期は他の周期でも良い。

【００６３】なおこの例では活性層として、主たる元素
がＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層、すなわちＧａ_xＩｎ_1-x
Ａｓ（ＧａＩｎＡｓ活性層）の例を示したが、より長波
長のレーザ発振を行うためには、Ｎを添加し主たる元素
がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層（ＧａＩｎＮＡｓ活
性層）とすればよい。

【００６４】実際にＧａＩｎＮＡｓ活性層の組成を変え
ることにより、１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯のそれぞ
れにおいて、レーザ発振を行うことが可能であった。組
成を検討することにより、さらに長波長の例えば１．７
μｍ帯の面発光レーザも可能となる。

【００６５】また、活性層にＧａＡｓＳｂを用いてもＧ
ａＡｓ基板上に１．３μｍ帯面発光レーザを実現でき
る。このように波長１．１μｍ〜１．７μｍの半導体レ
ーザは従来適した材料がなかったが、活性層に高歪のＧ
ａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂを用い、か
つ、非発光再結合防止層を設けることにより、従来安定
発振が困難であった波長１．１μｍ〜１．７μｍ帯の長
波長領域において、高性能な面発光レーザを実現できる
ようになった。

【００６６】次に本発明の光送受信システムに適用され
る発光素子である長波長帯面発光型半導体レーザの他の
構成について、図３を用いて説明する。

【００６７】この場合も図１の場合と同様に面方位（１
００）のｎ−ＧａＡｓ基板を使用している。それぞれの
媒質内における発振波長λの１／４倍の厚さ（λ／４の
厚さ）でｎ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０．９）とｎ−Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０）を交互に３５周期積層したｎ
−半導体分布ブラッグ反射鏡（Al_0.9Ga_0.1As/GaAs下部
反射鏡）を形成し、その上にλ／４の厚さのｎ−Ｇａ_x
Ｉｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝１）層を積層し
た。この例ではｎ−Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．
５、ｙ＝１）層も下部反射鏡の一部であり低屈折率層と
なっている。

【００６８】そしてその上に、アンドープ下部ＧａＡｓ
スペーサ層と、３層のＧａ_xＩｎ_1-xＮ_yＡｓ_1-y量子井戸
層である活性層（量子井戸活性層）とＧａＡｓバリア層
（１５ｎｍ）から構成される多重量子井戸活性層（この
例では３重量子井戸(ＴＱＷ)）と、アンドープ上部Ｇａ
Ａｓスペーサ層とが積層されて、媒質内における発振波
長の１波長分の厚さ（λの厚さ）の共振器を形成してい
る。

【００６９】さらにその上に、ｐ−半導体分布ブラッグ
反射鏡（上部反射鏡）が形成されている。上部反射鏡
は、被選択酸化層となるＡｌＡｓ層を、ＧａＩｎＰ層と
ＡｌＧａＡｓ層で挟んだ３λ／４の厚さの低屈折率層
（厚さが（λ／４−１５ｎｍ）のＣドープｐ−Ｇａ_xＩ
ｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝１）層、Ｃドープ
ｐ−Ａｌ _zＧａ_1-zＡｓ（ｚ＝１）被選択酸化層（厚さ３
０ｎｍ）、厚さが（２λ／４−１５ｎｍ）のＣドープｐ
−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ層（ｘ＝０．９））と、厚さがλ／
４のＧａＡｓ層（１周期）と、Ｃドープのｐ−Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＡｓ層（ｘ＝０．９）とｐ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ
（ｘ＝０）層をそれぞれの媒質内における発振波長の１
／４倍の厚さで交互に積層した周期構造（２２周期）と
から構成されている半導体分布ブラッグ反射鏡（Al_0.9G
a_0.1As/GaAs上部反射鏡）である。

【００７０】なおこの例においても、図３では複雑にな
るので図示することは省略しているが、半導体分布ブラ
ッグ反射鏡の構造は、図２に示したような低屈折率層
（屈折率小の層）と高屈折率層（屈折率大の層）の間
に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層Ａｌ_zＧａ_1-z
Ａｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けたものである。

【００７１】そして、最上部の、ｐ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ
（ｘ＝０）層は、電極とコンタクトを取るためのコンタ
クト層（ｐ−コンタクト層）としての役割も持たせてい
る。

【００７２】ここで量子井戸活性層のＩｎ組成ｘは３７
％、Ｎ（窒素）組成は０．５％とした。また量子井戸活
性層の厚さは７ｎｍとした。

【００７３】またこの面発光型半導体レーザの成長方法
はＭＯＣＶＤ法で行った。半導体レーザの各層を構成す
る原料には、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭ
Ｇ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジ
ウム）、ＡｓＨ₃（アルシン）、ＰＨ₃（フォスフィ
ン）、そして窒素の原料にはＤＭＨｙ（ジメチルヒドラ
ジン）を用いた。ＤＭＨｙは低温で分解するので６００
℃以下のような低温成長に適しており、特に低温成長の
必要な歪みの大きい量子井戸層を成長する場合に好まし
い。なおキャリアガスにはＨ₂を用いた。

【００７４】またこの例では、ＧａＩｎＮＡｓ層（量子
井戸活性層）は５４０℃で成長した。ＭＯＣＶＤ法は過
飽和度が高くＮと他のＶ族を同時に含んだ材料の結晶成
長に適している。またＭＢＥ法のような高真空を必要と
せず、原料ガスの供給流量や供給時間を制御すれば良い
ので量産性にも優れている。

【００７５】さらにこの例では、所定の大きさのメサ部
分をｐ−Ｇａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（ｘ＝０．５、ｙ＝
１）層に達するまで、ｐ−Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（ｚ＝１）
被選択酸化層の側面を露出させて形成し、側面の現れた
Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（ｚ＝１）層を水蒸気で側面から酸化
してＡｌ_xＯ_y電流狭さく層を形成している。

【００７６】最後にポリイミド（絶縁膜）でメサエッチ
ングで除去した部分を埋め込んで平坦化し、上部反射鏡
上のポリイミドを除去し、ｐ−コンタクト層上に光出射
部を除いてｐ側電極を形成し、ＧａＡｓ基板の裏面にｎ
側電極を形成した。

【００７７】この例においては、被選択酸化層の下部に
上部反射鏡の一部としてＧａ_xＩｎ_{1 -x}Ｐ_yＡｓ_1-y（０＜
ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層が挿入している。例えばウェッ
トエッチングの場合では、硫酸系エッチャントを用いれ
ば、ＡｌＧａＡｓ系に対してＧａＩｎＰＡｓ系はエッチ
ング停止層として用いることができるため、Ｇａ_xＩｎ
_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）層が挿入さ
れていることで、選択酸化のためのメサエッチングの高
さを厳密に制御できる。このため、均一性、再現性を高
められ、低コスト化が図れる。

【００７８】またこの例の面発光型半導体レーザ（素
子）を一次元または二次元に集積した場合、素子製作時
における制御性が良好になることにより、アレイ内の各
素子の素子特性の均一性、再現性も極めて良好になると
いう効果がある。

【００７９】なおこの例では、エッチングストップ層を
兼ねるＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦
１）層を上部反射鏡側に設けたが、下部反射鏡側に設け
ても良い。

【００８０】またこの例においても、上下反射鏡に挟ま
れた、キャリアが注入され再結合する活性領域（本実施
例では上部及び下部スペーサ層と多重量子井戸活性層と
からなる共振器）において、活性領域内にはＡｌを含ん
だ材料を用いず、さらに下部及び上部反射鏡の低屈折率
層の最も活性層に近い層をＧａ_xＩｎ_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０
＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）の非発光再結合防止層としてい
る。つまりこの例では、活性領域内及び反射鏡と活性領
域との界面に、Ａｌを含まない構成としているので、キ
ャリア注入時に、Ａｌに起因していた結晶欠陥が原因と
なる非発光再結合を低減させることができる。

【００８１】なお反射鏡と活性領域との界面にＡｌを含
まない構成を、この例のように上下反射鏡に適用するこ
とが好ましいが、いずれか一方の反射鏡に適用するだけ
でも効果がある。またこの例では、上下反射鏡とも半導
体分布ブラッグ反射鏡としたが、一方の反射鏡を半導体
分布ブラッグ反射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡
としても良い。

【００８２】さらにこの例でも、ＧａＡｓ基板と活性層
との間の下部反射鏡に図１の例の場合と同様の考えを適
用したので、活性層の成長時に問題となるＡｌに起因す
る結晶欠陥の活性層への這い上がりによる悪影響が押さ
えられ、活性層を高品質に結晶成長することができる。

【００８３】なお、このような非発光再結合防止層は、
図１、図３のいずれの構成においても半導体分布ブラッ
グ反射鏡の一部を構成するので、その厚さは、媒質内に
おける発振波長λの１／４倍の厚さ（λ／４の厚さ）と
している。あるいはそれを複数層も設けても良い。

【００８４】以上の説明より明らかなように、このよう
な構成により、発光効率は高く、信頼性は実用上十分な
面発光型半導体レーザが得られた。また、半導体分布ブ
ラッグ反射鏡の低屈折率層のすべてではなく、少なくと
も活性領域に最も近い部分をＡｌを含まないＧａ_xＩｎ
_1-xＰ_yＡｓ_1-y（０＜ｘ＜１、０＜ｙ≦１）の非発光再
結合防止層としただけなので、反射鏡の積層数を特に増
加させることなく、上記効果を得ることができた。

【００８５】またこのような構成にしても、ポリイミド
の埋め込みは容易であるので、配線（この例ではｐ側電
極）が段切れしにくく、素子の信頼性は高いものが得ら
れる。

【００８６】このように製作した面発光型半導体レーザ
の発振波長は約１．３μｍであった。

【００８７】この例では、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、
Ｎ、Ａｓからなる層を活性層に用いた（ＧａＩｎＮＡｓ
活性層）ので、ＧａＡｓ基板上に長波長帯の面発光型半
導体レーザを形成できた。またＡｌとＡｓを主成分とし
た被選択酸化層の選択酸化により電流狭さくを行ったの
で、しきい値電流は低かった。

【００８８】被選択酸化層を選択酸化したＡｌ酸化膜か
らなる電流狭さく層を用いた電流狭さく構造によると、
電流狭さく層を活性層に近づけて形成することで電流の
広がりを抑えられ、大気に触れない微小領域に効率良く
キャリアを閉じ込めることができる。更に酸化してＡｌ
酸化膜となることで屈折率が小さくなり凸レンズの効果
でキャリアの閉じ込められた微小領域に効率良く光を閉
じ込めることができ、極めて効率が良くなり、しきい値
電流は低減できる。また容易に電流狭さく構造を形成で
きることから、製造コストを低減できる。

【００８９】以上の説明から明らかなように図３のよう
な構成においても図１の場合と同様に、１．３μｍ帯の
面発光型半導体レーザを実現でき、しかも低消費電力で
低コストの素子が得られる。

【００９０】なお、図３の面発光型半導体レーザも図１
の場合と同様にＭＯＣＶＤ法で成長させることができる
が、ＭＢＥ法等の他の成長方法を用いることもできる。
また窒素の原料に、ＤＭＨｙを用いたが、活性化した窒
素やＮＨ₃等他の窒素化合物を用いることもできる。

【００９１】さらに活性層の積層構造として３重量子井
戸構造（ＴＱＷ）の例を示したが、他の井戸数の量子井
戸を用いた構造（ＳＱＷ、ＤＱＷ、ＭＱＷ）等を用いる
こともできる。レーザの構造も他の構造にしてもかまわ
ない。

【００９２】また図３の面発光型半導体レーザにおい
て、ＧａＩｎＮＡｓ活性層の組成を変えることで、１．
５５μｍ帯、更にはもっと長波長の１．７μｍ帯の面発
光型半導体レーザも可能となる。ＧａＩｎＮＡｓ活性層
にＴｌ、Ｓｂ、Ｐなど他のIII−Ｖ族元素が含まれてい
てもかまわない。また活性層にＧａＡｓＳｂを用いて
も、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯の面発光型半導体レ
ーザを実現できる。

【００９３】なお活性層にＧａＩｎＡｓを用いた場合、
従来１．１μｍまでが長波長化の限界と考えられていた
が、６００℃以下の低温成長により高歪のＧａＩｎＡｓ
量子井戸活性層を従来よりも厚く成長することが可能と
なり、波長は１．２μｍまで到達できる。このように、
波長１．１μｍ〜１．７μｍの半導体レーザは従来適し
た材料がなかったが、活性層に高歪のＧａＩｎＡｓ、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂを用い、かつ非発光再結合
防止層を設けることにより、従来安定発振が困難であっ
た波長１．１μｍ〜１．７μｍ帯の長波長領域におい
て、高性能な面発光レーザを実現できるようになり、光
通信システムへの応用ができるようになった。

【００９４】図４はこのような長波長帯面発光半導体レ
ーザ素子を、面方位（１００）のｎ−ＧａＡｓウエハに
多数のチップとして形成した例、ならびにレーザ素子チ
ップを示したものである。こので示したレーザ素子チッ
プには、１〜ｎ個のレーザ素子が形成されているが、そ
の個数ｎはその用途に応じて、数ならびに配列方法が決
められる。

【００９５】図５は本発明の面発光型半導体レーザを用
いた光通信システムのうち信号を送信する光送信部の一
例を示したものである。ここでモニタ用受光素子は、面
発光型半導体レーザ素子チップと対向する位置に設けら
れる光ファイバを保持するコネクタ基板のレーザ素子チ
ップ側に搭載、形成されている。また、光ファイバに隣
接して形成されている。

【００９６】なおこの図では面発光型半導体レーザ、光
ファイバ、モニタ用の受光素子がアレイ状に１次元に並
んでいる様子を図示しているが、２次元状に実装用基板
に配置されていても同様の効果を示す。またこの図で
は、各レーザ素子が１個ずつ独立したチップとして描か
れ、それらが実装用基板に配置されているが、本発明に
良好に適用できる面発光型半導体レーザの特徴を活か
し、１枚のチップ上に複数個のレーザ素子を形成したよ
うな構成としてもよい。

【００９７】なお図が煩雑になるので面発光型半導体レ
ーザの駆動回路、モニタ用受光素子から得た信号を用い
てレーザ出力を制御するレーザ出力制御（安定化）回路
は図示していない。

【００９８】この例ではコネクタ基板は光ファイバを保
持するとともに、コネクタガイドを用いて実装用基板に
組み付けられている。光ファイバはコネクタ基板面に貫
通する孔をとおして保持され、レーザ素子面に光ファイ
バの端面が相対するようになっており、また各素子と光
ファイバは互いの光軸が合うように位置決めされてい
る。またコネクタ基板面の光ファイバ挿入用孔の近傍に
はモニタ用受光素子が配置されている。

【００９９】ここで面発光型半導体レーザ素子から出射
されたレーザ光は、その大部分が対向する光軸のあった
光ファイバに導かれる。光ファイバーに入射しなかった
レーザ光の一部が、光ファイバの面発光型半導体レーザ
素子チップと対向する光ファイバの近傍のコネクタ面に
形成されているレーザ光をモニタする受光素子に入射す
る。

【０１００】図６に、図５に示した面発光型半導体レー
ザとモニタ用受光素子の信号の相互関係を示す半導体レ
ーザの出力を制御（安定化）させるブロック図を示す。
ここで、データ信号（電気信号）が入力されたレーザ駆
動回路により、面発光型半導体レーザが駆動されレーザ
光を出射する。レーザ光の一部（もれ光）がモニタ用受
光素子に入射（光信号）し、その入射光の変動を打ち消
すようにレーザ出力制御（安定化）部がレーザ駆動回路
の出力を電気信号によりフィードバック制御する。

【０１０１】なお半導体レーザの出力をモニタし、モニ
タ用受光素子の出力を用いてフィードバックし半導体レ
ーザの出力を制御するためのモニタ用受光素子側に入射
するレーザ光の光強度はレーザ出力を安定させるために
は、光強度の変動をモニタし、変動分をモニタ受光用素
子の出力を用いてフィードバックし制御すればよいた
め、光強度は大きい必要はない。よって遠距離伝送の観
点より、面発光型半導体レーザのレーザ光の大部分が、
データを光信号として伝送する光ファイバに入射される
のが好ましいが、本実施例に示すような光ファイバ近傍
でのもれ光、すなわち光ファイバに入射しなかったわず
かなレーザ光を用いた面発光型半導体レーザのレーザ光
出力制御であっても十分実用的である。

【０１０２】次に、本発明の別の実施例を図７に示す。
ここでモニタ用受光素子は面発光型半導体レーザ素子チ
ップとコネクタ基板との間かつ面発光型半導体レーザ素
子チップに対向する光ファイバの近傍に形成されてい
る。なお、図５と同様に面発光型半導体レーザ、光ファ
イバ、モニタ用の受光素子がアレイ状に１次元に並んで
いる様子を図示しているが、２次元状に実装用基板に配
置されていても同様の効果を示す。また上記説明と同様
に、この図では各レーザ素子が１個ずつ独立したチップ
として描かれ、それらが実装用基板に配置されている
が、本発明に良好に適用できる面発光型半導体レーザの
特徴を活かし、１枚のチップ上に複数個のレーザ素子を
形成したような構成としてもよい。なお図が煩雑になる
ので面発光型半導体レーザの駆動回路、モニタ用受光素
子から得た信号を用いてレーザ出力を制御するレーザ出
力制御（安定化）回路は図示していない。

【０１０３】この例では図５の場合と異なり、モニタ用
受光素子は実装用基板とコネクタ基板の間の領域に置か
れるとともに光ファイバ近傍に配置されている。

【０１０４】図７に示すように面発光型半導体レーザ素
子から出射されたレーザ光は、その大部分が対向する光
軸のあった光ファイバに導かれる。光ファイバに入射し
なかったレーザ光の一部が、面発光型半導体レーザ素子
チップとコネクタ基板との間かつ面発光型半導体レーザ
素子チップに対向する光ファイバの近傍に配置されてい
るレーザ光をモニタする受光素子に入射する。本実施例
でも前述の実施例と同様に光ファイバ近傍でのもれ光、
すなわち光ファイバに入射しなかったレーザ光を用いて
面発光型半導体レーザのレーザ光出力制御が可能であ
る。

【０１０５】次に、本発明の別の実施例を図８に示す。
ここでモニタ用受光素子は面発光型半導体レーザ素子チ
ップといっしょに実装用基板上に配置されており、かつ
前記コネクタ面で反射したレーザ光の一部を受光するよ
うに配置されている。なおこの例のようにモニタ用受光
素子を面発光型半導体レーザ素子チップといっしょに実
装用基板上に配置してもいいが、本発明に良好に適用で
きる面発光型半導体レーザの特徴を活かし、１枚のチッ
プ上に複数個のレーザ素子を形成したような構成とし、
そのチップ上の各レーザ素子の隣にモニタ用受光素子を
配置してもよい。後者の場合は、チップ上各レーザ素子
とモニタ用受光素子を同時に作り込むので、大変コンパ
クト、高精度で、アセンブリコストがかからないものと
なる。ここでも図が煩雑になるので面発光型半導体レー
ザの駆動回路、モニタ用受光素子から得た信号を用いて
レーザ出力を制御するレーザ出力制御（安定化）回路は
図示していない。

【０１０６】この例の場合、面発光型半導体レーザ素子
から出射されたレーザ光は、その大部分が対向する光軸
のあった光ファイバに導かれる。光ファイバに入射しな
かったレーザ光の一部がコネクタ基板面で反射され、レ
ーザ素子のとなりに配置されているレーザ光をモニタす
る受光素子に入射する。本実施例でも前述の実施例と同
様に光ファイバ近傍でのもれ光、すなわち光ファイバに
入射しなかったレーザ光を用いて面発光型半導体レーザ
のレーザ光出力制御が可能である。

【０１０７】次に、本発明の別の実施例を図９に示す。
この場合もレーザ素子とモニタ用受光素子の配置は図８
の場合と同じである。図８の場合との違いは、コネクタ
基板面で反射するレーザ光がより効率よく反射するよう
に、反射板作用を付加している点である。たとえばこの
ような反射板作用を付加するには、コネクタ基板のレー
ザ素子面側にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属薄膜を形成して
おけばよい。中でも長波長行きのレーザ光をより効率良
く反射するためにはＡｕが好ましい。本実施例でも前述
の実施例と同様に光ファイバ近傍でのもれ光、すなわち
光ファイバに入射しなかったレーザ光を用いて面発光型
半導体レーザのレーザ光出力制御が可能である。また反
射板作用を付加しているので、より少ないもれ光であっ
ても、精度良く制御可能である。

【０１０８】

【発明の効果】（請求項１に対応した効果）コンピュー
タ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光フ
ァイバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１
μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、動作電圧、発振
閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定
した発振ができる面発光型半導体レーザおよびそれを用
いた通信システムが存在しなかったが、本発明のように
半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作
電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も
少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光
通信システムが実現できた。

【０１０９】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部をモニタし、光出
力の変動をフィードバック制御することによって、光出
力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現できた。

【０１１０】（請求項２に対応した効果）コンピュータ
・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファ
イバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μ
ｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、安定して使用でき
る長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信
システムが存在しなかったが、本発明のように、非発光
再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チ
ップとすることにより安定した発振が可能となり、これ
を発光光源とした実用的な光通信システムが実現でき
た。

【０１１１】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部をモニタし、光出
力の変動をフィードバック制御することによって、光出
力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現できた。

【０１１２】（請求項３に対応した効果）コンピュータ
・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファ
イバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μ
ｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、動作電圧、発振閾
値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定し
た発振ができる面発光型半導体レーザおよびそれを用い
た通信システムが存在しなかったが、本発明のように半
導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電
圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少
なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通
信システムが実現できた。

【０１１３】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部をモニタし、光出
力の変動をフィードバック制御することによって、光出
力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現できた。

【０１１４】（請求項４に対応した効果）コンピュータ
・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファ
イバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μ
ｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、安定して使用でき
る長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信
システムが存在しなかったが、本発明のように、非発光
再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チ
ップとすることにより安定した発振が可能となり、これ
を発光光源とした実用的な光通信システムが実現でき
た。

【０１１５】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部をモニタし、光出
力の変動をフィードバック制御することによって、光出
力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現できた。

【０１１６】（請求項５に対応した効果）コンピュータ
・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファ
イバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μ
ｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、動作電圧、発振閾
値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定し
た発振ができる面発光型半導体レーザおよびそれを用い
た通信システムが存在しなかったが、本発明のように半
導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電
圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少
なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通
信システムが実現できた。

【０１１７】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部の反射光をモニタ
し、光出力の変動をフィードバック制御することによっ
て、光出力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現
できた。

【０１１８】（請求項６に対応した効果）コンピュータ
・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファ
イバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μ
ｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、安定して使用でき
る長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信
システムが存在しなかったが、本発明のように、非発光
再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チ
ップとすることにより安定した発振が可能となり、これ
を発光光源とした実用的な光通信システムが実現でき
た。

【０１１９】さらに、面発光型半導体レーザからの出射
されるレーザ光すなわち光出力の一部の反射光をモニタ
し、光出力の変動をフィードバック制御することによっ
て、光出力が安定し信頼性の高い光通信システムが実現
できた。

【０１２０】（請求項７に対応した効果）このような光
通信システムにおいて、光ファイバ近傍のコネクタ面に
面発光型半導体レーザ素子から照射されたレーザー光の
一部がモニタ用受光素子に入射するように反射板機能を
付加することで、レーザー光を効率よくモニタ用受光素
子に入射させることが実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの素子部の断面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの半導体分布ブラッグ反射鏡の構成の部分断面
を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの他の構成の素子部の断面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を形成したウエハ基板ならびにレーザ素子
チップを示す平面図である。

【図５】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を用いた光通信システムの面発光型半導体
レーザとモニタ用受光素子の位置関係を示す模式図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態に係る面発光型半導体レー
ザとモニタ用受光素子の信号の相互関係を示す半導体レ
ーザの出力を制御（安定化）させるブロック図である。

【図７】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を用いた光通信システムの面発光型半導体
レーザとモニタ用受光素子の位置関係を示す模式図であ
る。

【図８】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を用いた光通信システムの面発光型半導体
レーザとモニタ用受光素子の位置関係を示す模式図であ
る。

【図９】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を用いた光通信システムの面発光型半導体
レーザとモニタ用受光素子および反射面の位置関係を示
す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 正良 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 古田 輝幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮垣 一也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 金井 健 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 和多田 篤行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 俊一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鈴木 幸栄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 菅原 悟 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 曳地 秀一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5F073 AA09 AA11 AA51 AA65 AA74 AB04 AB17 AB28 BA02 CA07 CA17 CB02 DA05 EA15 EA24 FA05 FA07 FA30 5K002 BA01 BA13 BA21 CA09 FA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む光通信システムに
   おいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜
   １．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素
   がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉ
   ｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活
   性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器
   構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであっ
   て、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率が小／
   大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する
   半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率
   が小の材料層はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、
   前記屈折率が大の材料層はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０≦ｙ＜
   ｘ≦１）とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が小と大
   の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる材料層
   Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けてなる
   面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源とした光通
   信システムであって、前記レーザ光をモニタする受光素
   子が前記面発光型半導体レーザ素子チップと対向する位
   置に設けられ前記光ファイバを保持するコネクタ基板面
   に形成されており、前記受光素子の出力をもちいて面発
   光型半導体レーザの光出力を制御することを特徴とする
   光通信システム。
2. 【請求項２】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む発生する活性層
   を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、も
   しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得
   るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡
   を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子
   チップであって、前記反射鏡はそれを構成する材料の屈
   折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によっ
   て反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、
   前記屈折率が小の材料はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦
   １）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ
   （０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と
   前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａＩｎＰＡｓよ
   りなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体
   レーザ素子チップを発光光源とした光通信システムであ
   って、前記レーザ光をモニタする受光素子が前記面発光
   型半導体レーザ素子チップと対向する位置に設けられ前
   記光ファイバを保持するコネクタ基板面に形成されてお
   り、前記受光素子の出力をもちいて面発光型半導体レー
   ザの光出力を制御することを特徴とする光通信システ
   ム。
3. 【請求項３】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む光通信システムに
   おいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜
   １．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素
   がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉ
   ｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活
   性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器
   構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであっ
   て、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率が小／
   大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する
   半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率
   が小の材料層はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、
   前記屈折率が大の材料層はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０≦ｙ＜
   ｘ≦１）とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が小と大
   の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる材料層
   Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けてなる
   面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源とした光通
   信システムであって、前記レーザ光をモニタする受光素
   子が面発光型半導体レーザ素子チップと、該面発光型半
   導体レーザ素子チップと対向する位置に設けられ前記光
   ファイバを保持するコネクタ基板との間、かつ前記光フ
   ァイバの近傍に配置されており、前記受光素子の出力を
   もちいて面発光型半導体レーザの光出力を制御すること
   を特徴とする光通信システム。
4. 【請求項４】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む発生する活性層
   を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、も
   しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得
   るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡
   を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子
   チップであって、前記反射鏡はそれを構成する材料の屈
   折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によっ
   て反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、
   前記屈折率が小の材料はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦
   １）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ
   （０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と
   前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａＩｎＰＡｓよ
   りなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体
   レーザ素子チップを発光光源とした光通信システムであ
   って、前記レーザ光をモニタする受光素子が面発光型半
   導体レーザ素子チップと、該面発光型半導体レーザ素子
   チップと対向する位置に設けられ前記光ファイバを保持
   するコネクタ基板との間、かつ前記光ファイバの近傍に
   配置されており、前記受光素子の出力をもちいて面発光
   型半導体レーザの光出力を制御することを特徴とする光
   通信システム。
5. 【請求項５】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む光通信システムに
   おいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜
   １．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素
   がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉ
   ｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活
   性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器
   構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであっ
   て、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率が小／
   大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する
   半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率
   が小の材料層はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、
   前記屈折率が大の材料層はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０≦ｙ＜
   ｘ≦１）とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が小と大
   の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる材料層
   Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）を設けてなる
   面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源とした光通
   信システムであって、前記レーザ光をモニタする受光素
   子が面発光型半導体レーザ素子チップ上に配置されてお
   り、かつ前記コネクタ基板面で反射したレーザ光の一部
   を受光し、前記受光素子の出力をもちいて面発光型半導
   体レーザの光出力を制御することを特徴とする光通信シ
   ステム。
6. 【請求項６】 面発光型半導体レーザ素子チップと、そ
   こから出射されるレーザ光と光結合する光ファイバと、
   該光ファイバを保持するコネクタ基板と、前記レーザ光
   の一部をモニタする受光素子とを含む発生する活性層
   を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、も
   しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得
   るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡
   を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子
   チップであって、前記反射鏡はそれを構成する材料の屈
   折率が小／大と周期的に変化し入射光を光波干渉によっ
   て反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、
   前記屈折率が小の材料はＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０＜ｘ≦
   １）とし、前記屈折率が大の材料はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓ
   （０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と
   前記反射鏡の間にＧａＩｎＰもしくはＧａＩｎＰＡｓよ
   りなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体
   レーザ素子チップを発光光源とした光通信システムであ
   って、前記レーザ光をモニタする受光素子が面発光型半
   導体レーザ素子チップ上に配置されており、かつ前記コ
   ネクタ基板面で反射したレーザ光の一部を受光し、前記
   受光素子の出力をもちいて面発光型半導体レーザの光出
   力を制御することを特徴とする光通信システム。
7. 【請求項７】 前記コネクタ基板面に、前記面発光型半
   導体レーザ素子から照射されたレーザ光の一部が前記受
   光素子に入射するように反射板機能を付加したことを特
   徴とする請求項５、６に記載の光通信システム。