JP2003309326A - Surface-emitting type semiconductor laser element - Google Patents

Surface-emitting type semiconductor laser element

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JP2003309326A
JP2003309326A JP2003025612A JP2003025612A JP2003309326A JP 2003309326 A JP2003309326 A JP 2003309326A JP 2003025612 A JP2003025612 A JP 2003025612A JP 2003025612 A JP2003025612 A JP 2003025612A JP 2003309326 A JP2003309326 A JP 2003309326A
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和思 森
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敦志 田尻
Yasuhiko Nomura
康彦 野村
Ryoji Hiroyama
良治 廣山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-emitting type semiconductor laser element which can substantially completely control polarization plane. <P>SOLUTION: This surface-emitting type semiconductor laser element comprises an N-type multilayer reflection film 3; an MQW light-emitting layer 4 formed on the film 3; and a P-type multilayer reflection film 6 formed over the layer 4. In this element, the film 6 includes a stripe part 7 processed in a stripe shape at a predetermined interval. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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
ーザ素子に関し、特に、多層反射膜を備えた面発光型半
導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser device, and more particularly to a surface emitting semiconductor laser device having a multilayer reflective film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、垂直共振型の面発光型半導体レー
ザ素子の開発が盛んに行われている。この面発光型半導
体レーザ素子は、低しきい値電流、高速応答、2次元ア
レイ化の容易さおよび低コストなどの優れた特長を有す
るので、光通信、光記録および光計測などの分野におい
て様々な応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device has been actively developed. Since this surface-emitting type semiconductor laser device has excellent features such as low threshold current, high-speed response, easy two-dimensional array and low cost, it has been widely used in various fields such as optical communication, optical recording and optical measurement. Application is expected.

【0003】しかしながら、従来の面発光型半導体レー
ザ素子は、共振器がレーザ光の進行方向に対して同心円
状になっているため、偏波面を所定の方向に制御するの
は困難であった。このため、偏波面が、発光層の結晶方
位に対して<110>または<1−10>に沿った2つ
の偏波面を不安定にスイッチングするなどの現象が生じ
る。その結果、従来の面発光型半導体レーザ素子は、偏
波面を安定して制御することが困難であるという不都合
があった。このように、偏波面を安定して制御するのが
困難な面発光型半導体レーザ素子は、偏光ビームスプリ
ッタや偏光子などの光部品と組み合わせることが困難で
あるという問題点があった。さらに、光通信において
も、偏波面のスイッチングは高速変調の妨げになるとい
う問題点があった。
However, in the conventional surface-emitting type semiconductor laser device, it is difficult to control the plane of polarization in a predetermined direction because the resonator is concentric with the traveling direction of the laser light. For this reason, a phenomenon occurs such that the plane of polarization unstablely switches two planes of polarization along <110> or <1-10> with respect to the crystal orientation of the light emitting layer. As a result, the conventional surface-emitting type semiconductor laser device has a disadvantage that it is difficult to stably control the plane of polarization. As described above, the surface-emitting type semiconductor laser device in which it is difficult to stably control the plane of polarization has a problem that it is difficult to combine it with an optical component such as a polarization beam splitter or a polarizer. Further, also in optical communication, there is a problem that switching of polarization planes hinders high-speed modulation.

【0004】そこで、面発光型半導体レーザ素子の偏波
面を安定して制御するため、種々の方法が提案されてい
る(たとえば、特許文献1参照)。この特許文献1に
は、半導体基板の面方位が特定方向に傾いた基板(傾斜
基板)を用いることによって、面発光型半導体レーザ素
子の偏波面を制御する方法が開示されている。この方法
では、レーザ光の出射方向に対する発光層の結晶方位の
異方性により、特定方向の偏波に対して高い光学利得を
与えることによって偏波面を制御している。
Therefore, various methods have been proposed to stably control the plane of polarization of the surface-emitting type semiconductor laser device (see, for example, Patent Document 1). This patent document 1 discloses a method of controlling the plane of polarization of a surface-emitting type semiconductor laser device by using a substrate (tilted substrate) in which the plane orientation of the semiconductor substrate is inclined in a specific direction. In this method, the plane of polarization is controlled by giving a high optical gain to polarized light in a specific direction due to the anisotropy of the crystal orientation of the light emitting layer with respect to the emission direction of laser light.

【0005】[0005]

【特許文献1参照】特許第3123136号公報[See Patent Document 1] Japanese Patent No. 3123136

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特許文献1に開示された方法では、所定の一方の方向
の偏波に対する光学利得を高めることができる一方で、
他方の方向の偏波に対する光学利得は0にならないた
め、偏波面制御が不十分になるという問題点があった。
また、基板全体の面方位を特定方向に傾斜させるため、
同一の基板上に形成される個々の面発光型半導体レーザ
素子の偏波面を独立して制御することが困難であるとい
う問題点もあった。
However, in the method disclosed in Patent Document 1 described above, while the optical gain for polarized light in one predetermined direction can be increased,
Since the optical gain for polarized waves in the other direction does not become 0, there is a problem that polarization plane control becomes insufficient.
Also, since the plane orientation of the entire substrate is tilted in a specific direction,
There is also a problem that it is difficult to independently control the polarization planes of the individual surface emitting semiconductor laser elements formed on the same substrate.

【0006】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の1つの目的は、
実質的に完全な偏波面制御を行うことが可能な面発光型
半導体レーザ素子を提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to:
An object of the present invention is to provide a surface-emitting type semiconductor laser device capable of performing substantially complete polarization plane control.

【0007】この発明のもう1つの目的は、上記の面発
光型半導体レーザ素子において、同一の基板上に形成さ
れる個々の面発光型半導体レーザ素子の偏波面を独立し
て制御することを可能にすることである。
Another object of the present invention is to enable independent control of polarization planes of individual surface-emitting type semiconductor laser elements formed on the same substrate in the surface-emitting type semiconductor laser element. Is to

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の一の局面による面発光型半導体レーザ素
子は、第1多層反射膜と、第1多層反射膜上に形成され
た発光層と、発光層上に形成された第2多層反射膜とを
備え、第1多層反射膜および第2多層反射膜の少なくと
も一方は、所定の周期でストライプ形状に加工されたス
トライプ部を含む。なお、本発明におけるストライプ形
状は、細長形状を意味する。
In order to achieve the above object, a surface-emitting type semiconductor laser device according to an aspect of the present invention comprises a first multilayer reflective film and a light emitting layer formed on the first multilayer reflective film. A layer and a second multilayer reflective film formed on the light emitting layer, and at least one of the first multilayer reflective film and the second multilayer reflective film includes a stripe portion processed into a stripe shape at a predetermined cycle. The stripe shape in the present invention means an elongated shape.

【0009】この一の局面による面発光型半導体レーザ
素子では、上記のように、第1多層反射膜および第2多
層反射膜の少なくとも一方を、所定の周期でストライプ
形状に加工されたストライプ部を含むように構成するこ
とによって、ストライプ部に平行な方向の偏波に対する
反射率をストライプ部に垂直な方向の偏波に対する反射
率よりも大きくすることができる。この場合に、ストラ
イプ部を含む多層反射膜を構成する各材料層の周期と幅
との比を調整すれば、ストライプ部に垂直な方向の偏波
に対する各材料層の屈折率差を実質的に0にすることが
できるので、ストライプ部を含む多層反射膜をストライ
プ部に平行な方向の偏波に対してのみ反射膜として機能
させることができる。これにより、ストライプ部に平行
な方向の偏波でのみ発振させることができるので、実質
的に完全な偏波面制御を行うことができる。また、この
一の局面では、同一の基板上に形成される複数の面発光
型半導体レーザ素子のストライプ部の方向を別々に制御
すれば、同一の基板上に形成される個々の面発光型半導
体レーザ素子の偏波面を独立して制御することができ
る。
In the surface-emitting type semiconductor laser device according to this aspect, as described above, at least one of the first multilayer reflective film and the second multilayer reflective film has a stripe portion processed into a stripe shape at a predetermined cycle. With such a configuration, the reflectance for polarized waves in the direction parallel to the stripe portion can be made higher than the reflectance for polarized waves in the direction perpendicular to the stripe portion. In this case, by adjusting the ratio of the period and the width of each material layer forming the multilayer reflective film including the stripe portion, the difference in the refractive index of each material layer with respect to the polarization in the direction perpendicular to the stripe portion is substantially adjusted. Since it can be set to 0, the multilayer reflective film including the stripe portion can function as a reflective film only for polarized waves in a direction parallel to the stripe portion. As a result, since it is possible to oscillate only in the polarized light in the direction parallel to the stripe portion, it is possible to perform substantially complete polarization plane control. Further, in this one aspect, if the directions of the stripe portions of a plurality of surface-emitting type semiconductor laser elements formed on the same substrate are controlled separately, the individual surface-emitting type semiconductors formed on the same substrate can be controlled. The polarization plane of the laser element can be controlled independently.

【0010】上記一の局面による面発光型半導体レーザ
素子において、好ましくは、第1多層反射膜および第2
多層反射膜のうちのストライプ部を含む少なくとも一方
は、第1材料層と第2材料層とを含み、ストライプ部に
垂直な方向の偏波に対する第1材料層の屈折率と第2材
料層の屈折率とは、実質的に等しい。このように構成す
れば、容易に、ストライプ部を含む多層反射膜をストラ
イプ部に平行な方向の偏波に対してのみ高反射率の反射
膜として機能させることができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, the first multilayer reflective film and the second multilayer film are used.
At least one of the multilayer reflection films including the stripe portion includes the first material layer and the second material layer, and the refractive index of the first material layer with respect to the polarized light in the direction perpendicular to the stripe portion and the second material layer The refractive index is substantially equal. According to this structure, it is possible to easily cause the multilayer reflective film including the stripe portion to function as a reflective film having a high reflectance only for polarized waves in a direction parallel to the stripe portion.

【0011】上記第1材料層と第2材料層とを有する面
発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第1材
料層のストライプ部の幅と周期との比をWaとし、第2
材料層のストライプ部の幅と周期との比をWbとした場
合に、ストライプ部に垂直な方向の偏波に対する第1材
料層の屈折率と第2材料層の屈折率とが実質的に等しく
なるように、WaとWbとが設定されている。このよう
に構成すれば、容易に、ストライプ部を含む多層反射膜
をストライプ部に平行な方向の偏波に対してのみ高反射
率の反射膜として機能させることができる。
In the surface emitting semiconductor laser device having the first material layer and the second material layer, it is preferable that the ratio of the width of the stripe portion of the first material layer to the period is Wa,
When the ratio of the width and the period of the stripe portion of the material layer is Wb, the refractive index of the first material layer and the refractive index of the second material layer with respect to the polarization in the direction perpendicular to the stripe portion are substantially equal. Wa and Wb are set so that According to this structure, it is possible to easily cause the multilayer reflective film including the stripe portion to function as a reflective film having a high reflectance only for polarized waves in a direction parallel to the stripe portion.

【0012】上記の場合、ストライプ部の周期は、発光
層の発光波長よりも短いのが好ましい。このように構成
すれば、容易に、ストライプ部での回折を防ぎ、ストラ
イプ部を含む多層反射膜をストライプ部に平行な方向の
偏波に対してのみ高反射率の反射膜として機能させるこ
とができる。
In the above case, the period of the stripe portion is preferably shorter than the emission wavelength of the light emitting layer. According to this structure, it is possible to easily prevent diffraction at the stripe portion and cause the multilayer reflective film including the stripe portion to function as a reflective film having a high reflectance only for polarized waves in a direction parallel to the stripe portion. it can.

【0013】なお、上記一の局面による面発光型半導体
レーザ素子において、第2多層反射膜のみが、ストライ
プ部を含むようにしてもよい。この場合、ストライプ部
は、第2多層反射膜に、第2多層反射膜の底部に達しな
い所定の深さで形成されていてもよい。
In the surface emitting semiconductor laser device according to the above aspect, only the second multilayer reflective film may include the stripe portion. In this case, the stripe portion may be formed in the second multilayer reflective film with a predetermined depth that does not reach the bottom of the second multilayer reflective film.

【0014】また、上記ストライプ部に垂直な方向の偏
波に対する第1材料層の屈折率と第2材料層の屈折率と
が実質的に等しくなるように、WaとWbとが設定され
ている構成において、ストライプ部に平行な方向の偏波
に対する第1材料層の屈折率と第2材料層の屈折率とが
異なるように、WaとWbとが設定されているのが好ま
しい。このように構成すれば、容易に、ストライプ部を
含む多層反射膜をストライプ部に平行な方向の偏波に対
して反射膜として機能させることができる。
Wa and Wb are set so that the refractive index of the first material layer and the refractive index of the second material layer with respect to the polarized light in the direction perpendicular to the stripe portion are substantially equal to each other. In the configuration, it is preferable that Wa and Wb are set so that the refractive index of the first material layer and the refractive index of the second material layer with respect to the polarized wave in the direction parallel to the stripe portion are different. According to this structure, the multilayer reflective film including the stripe portion can easily function as a reflective film with respect to the polarized wave in the direction parallel to the stripe portion.

【0015】また、上記第1材料層と第2材料層とを有
する面発光型半導体レーザ素子において、ストライプ部
に平行な方向の偏波に対する第1材料層の屈折率および
第2材料層の屈折率は、ストライプ部に垂直な方向の偏
波に対する第1材料層の屈折率および第2材料層の屈折
率よりも大きくてもよい。
In the surface emitting semiconductor laser device having the first material layer and the second material layer, the refractive index of the first material layer and the refraction of the second material layer with respect to the polarized light in the direction parallel to the stripe portion. The index may be higher than the refractive index of the first material layer and the refractive index of the second material layer with respect to the polarization in the direction perpendicular to the stripe portion.

【0016】上記第1材料層と第2材料層とを有する面
発光型半導体レーザ素子において、第1材料層および第
2材料層は、互いに異なるAl組成を有するAlxGa
1-xAs(0≦x≦1)からなる。このような材料を用
いれば、第1材料層のストライプ部の幅と周期との比W
aと、第2材料層のストライプ部の幅と周期との比Wb
とを制御することにより、容易に、ストライプ部に垂直
な方向の偏波に対する第1材料層の屈折率と第2材料層
の屈折率とを実質的に等しくすることができる。この場
合、発光層は、AlyGa1-yAs(0≦y≦1)を含ん
でいてもよい。また、発光層は、AlGaInP層、I
nGaAs層、GaInNAs層、InGaAsP、お
よび、窒化物系半導体層からなるグループより選択され
る1つの層を含んでいてもよい。
In the surface-emitting type semiconductor laser device having the first material layer and the second material layer, the first material layer and the second material layer are Al x Ga having different Al compositions.
1-x As (0 ≦ x ≦ 1). If such a material is used, the ratio W of the width of the stripe portion of the first material layer to the period
The ratio Wb between a and the width and period of the stripe portion of the second material layer
By controlling and, it is possible to easily make the refractive index of the first material layer substantially equal to the refractive index of the second material layer with respect to the polarized light in the direction perpendicular to the stripe portion. In this case, the light emitting layer may contain Al y Ga 1-y As (0 ≦ y ≦ 1). The light emitting layer is an AlGaInP layer, I
It may include one layer selected from the group consisting of an nGaAs layer, a GaInNAs layer, InGaAsP, and a nitride-based semiconductor layer.

【0017】上記第1材料層と第2材料層とを有する面
発光型半導体レーザ素子において、好ましくは、第1材
料層および第2材料層の屈折率をそれぞれn1およびn
2、発光層の発振波長をλとした場合に、第1材料層お
よび第2材料層のそれぞれの厚みt1およびt2は、t
1(t2)=λ/4/n1(n2)を満たすように設定
されている。このように構成すれば、ストライプ部に平
行な方向の偏波に対して高い反射率を有する多層反射膜
を得ることができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser device having the first material layer and the second material layer, preferably, the refractive indexes of the first material layer and the second material layer are n1 and n, respectively.
2. When the oscillation wavelength of the light emitting layer is λ, the respective thicknesses t1 and t2 of the first material layer and the second material layer are t
It is set so as to satisfy 1 (t2) = λ / 4 / n1 (n2). According to this structure, it is possible to obtain a multilayer reflective film having a high reflectance for polarized waves in a direction parallel to the stripe portion.

【0018】上記一の局面による面発光型半導体レーザ
素子において、好ましくは、第1多層反射膜、発光層お
よび第2多層反射膜は、n型GaAs(100)基板上
に形成されており、ストライプ部は、n型GaAs(1
00)基板の<011>方向に沿って延びるように形成
されている。このように構成すれば、n型GaAs(1
00)基板の<011>方向に平行な方向の偏波に対し
てのみ反射膜として機能する多層反射膜を得ることがで
きる。
In the surface-emitting type semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, the first multilayer reflective film, the light emitting layer and the second multilayer reflective film are formed on an n-type GaAs (100) substrate and have stripes. The n-type GaAs (1
00) is formed so as to extend along the <011> direction of the substrate. With this structure, n-type GaAs (1
(00) It is possible to obtain a multilayer reflective film that functions as a reflective film only for polarized waves parallel to the <011> direction of the substrate.

【0019】上記一の局面による面発光型半導体レーザ
素子において、好ましくは、第1多層反射膜、発光層お
よび第2多層反射膜を含む複数の面発光型半導体レーザ
素子が、n型GaAs(100)基板上に形成されてお
り、複数の面発光型半導体レーザ素子のストライプ部
は、n型GaAs(100)基板の異なる結晶軸の方向
に沿って延びるように形成されている。このように構成
すれば、同一のn型GaAs(100)基板上に形成さ
れる個々の面発光型半導体レーザ素子の偏波面制御を独
立して行うことができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, the plurality of surface-emitting type semiconductor laser devices including the first multilayer reflection film, the light emitting layer and the second multilayer reflection film are n-type GaAs (100 ) The stripe portions of the plurality of surface-emitting type semiconductor laser devices formed on the substrate are formed so as to extend along different crystal axis directions of the n-type GaAs (100) substrate. According to this structure, the polarization plane control of each surface emitting semiconductor laser device formed on the same n-type GaAs (100) substrate can be independently performed.

【0020】上記一の局面による面発光型半導体レーザ
素子において、ストライプ部は、平面的に見て四角形状
の領域に形成されていてもよいし、ストライプ部は、平
面的に見て円形状の領域に形成されていてもよい。
In the surface-emitting type semiconductor laser device according to the above aspect, the stripe portion may be formed in a quadrilateral area when viewed two-dimensionally, or the stripe portion is circular when viewed two-dimensionally. It may be formed in the region.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の一実施形態による面発光
型半導体レーザ素子を示した断面図である。図2は、図
1に示した一実施形態による面発光型半導体レーザ素子
を示した平面図である。図3は、図1に示した一実施形
態による面発光型半導体レーザ素子のp型多層反射膜の
ストライプ部を示した拡大断面図である。図4は、図1
に示した一実施形態による面発光型半導体レーザ素子の
ストライプ部分の幅と周期との比率とp型多層反射膜の
屈折率との関係を示した特性図である。なお、図面の簡
略化のため、p型多層反射膜のストライプ部分について
は、ストライプ部の一部(2本)のみを示している。
FIG. 1 is a sectional view showing a surface emitting semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a stripe portion of the p-type multilayer reflective film of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG. 4 is shown in FIG.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the ratio of the width and period of the stripe portion and the refractive index of the p-type multilayer reflective film of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG. For simplification of the drawing, only a part (two) of the stripe portion of the p-type multilayer reflective film is shown.

【0023】まず、図1〜図4を参照して、本実施形態
の面発光型半導体レーザ素子の構造について説明する。
本実施形態の面発光型半導体レーザ素子では、図1およ
び図2に示すように、n型(100)GaAs基板1上
に、約100nmの厚みを有するn型GaAsバッファ
層2が形成されている。このn型GaAsバッファ層2
上には、約59nmの厚みを有するn型Al0.12GaA
s層と、約70nmの厚みを有するn型Al0.9GaA
s層とが交互に32組積層されたn型多層反射膜3が形
成されている。なお、n型多層反射膜3は、本発明の
「第1多層反射膜」の一例である。n型多層反射膜3の
上面には、約30μm四方の大きさの四角柱形状からな
る凸部が形成されている。このn型多層反射膜3の凸部
上には、約6nmの厚みを有するGaAs層と、約8n
mの厚みを有するAl0.3GaAs層とが交互に積層さ
れたMQW発光層4が形成されている。MQW発光層4
上の中心付近の約3μm四方の領域には、AlGaAs
層からなる低抵抗領域5aが形成されているとともに、
その低抵抗領域5aを除く領域には、Al酸化膜からな
る高抵抗領域により構成された電流狭窄層5が形成され
ている。この電流狭窄層5および低抵抗領域5aは、約
30nmの厚みを有する。
First, the structure of the surface-emitting type semiconductor laser device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the surface-emitting type semiconductor laser device of this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, an n-type GaAs buffer layer 2 having a thickness of about 100 nm is formed on an n-type (100) GaAs substrate 1. . This n-type GaAs buffer layer 2
On top, n-type Al 0.12 GaA with a thickness of about 59 nm.
n-type Al 0.9 GaA having an s layer and a thickness of about 70 nm
An n-type multilayer reflective film 3 in which 32 sets of s layers are alternately laminated is formed. The n-type multilayer reflective film 3 is an example of the "first multilayer reflective film" in the present invention. On the upper surface of the n-type multilayer reflective film 3, there is formed a convex portion having a rectangular prism shape with a size of about 30 μm square. On the convex portion of the n-type multilayer reflection film 3, a GaAs layer having a thickness of about 6 nm and about 8 n
An MQW light emitting layer 4 is formed by alternately laminating Al 0.3 GaAs layers having a thickness of m. MQW light emitting layer 4
AlGaAs is formed in the area of about 3 μm square near the center of the upper part.
The low resistance region 5a composed of a layer is formed, and
A current confinement layer 5 composed of a high resistance region made of an Al oxide film is formed in a region excluding the low resistance region 5a. The current confinement layer 5 and the low resistance region 5a have a thickness of about 30 nm.

【0024】また、電流狭窄層5および低抵抗領域5a
上には、約61nmの厚みを有するp型Al0.12GaA
s層6aと、約74nmの厚みを有するp型Al0.9
aAs層6bとが交互に20組積層されたp型多層反射
膜6が形成されている。なお、p型多層反射膜6の領域
6cにおいても、図示しないが、p型Al0.12GaAs
層6aとp型Al0.9GaAs層6bとが交互に積層さ
れている。このp型多層反射膜6は、本発明の「第2多
層反射膜」の一例である。
The current confinement layer 5 and the low resistance region 5a
On top is p-type Al 0.12 GaA with a thickness of about 61 nm.
s layer 6a and p-type Al 0.9 G having a thickness of about 74 nm
A p-type multilayer reflective film 6 is formed by alternately stacking 20 sets of aAs layers 6b. In the region 6c of the p-type multilayer reflective film 6 as well, although not shown, p-type Al 0.12 GaAs
The layers 6a and the p-type Al 0.9 GaAs layers 6b are alternately laminated. The p-type multilayer reflective film 6 is an example of the "second multilayer reflective film" in the present invention.

【0025】本実施形態では、p型多層反射膜6に、ス
トライプ部7が約0.4μmの周期で10本(図示は2
本)形成されている。なお、このストライプ部7につい
ては、後に詳細に説明する。また、p型多層反射膜6の
上面上には、約10nmの厚みを有するp型GaAsコ
ンタクト層8が形成されている。さらに、ストライプ部
7の上面を除くp型GaAsコンタクト層8の上面上
に、p側オーミック電極9が形成されている。また、n
型GaAs(100)基板1の裏面上には、n側オーミ
ック電極10が形成されている。n型多層反射膜3の凸
部と、MQW発光層4と、電流狭窄層5および低抵抗領
域5aと、p型多層反射膜6と、p型GaAsコンタク
ト層8とによって、本実施形態の面発光型半導体レーザ
素子の四角柱形状のポスト部11が構成されている。
In this embodiment, 10 stripes 7 are formed on the p-type multilayer reflective film 6 at a cycle of about 0.4 μm (2 in the figure).
Book) is formed. The stripe portion 7 will be described later in detail. A p-type GaAs contact layer 8 having a thickness of about 10 nm is formed on the upper surface of the p-type multilayer reflective film 6. Further, the p-side ohmic electrode 9 is formed on the upper surface of the p-type GaAs contact layer 8 except the upper surface of the stripe portion 7. Also, n
An n-side ohmic electrode 10 is formed on the back surface of the type GaAs (100) substrate 1. The convex portion of the n-type multilayer reflection film 3, the MQW light emitting layer 4, the current confinement layer 5 and the low resistance region 5a, the p-type multilayer reflection film 6, and the p-type GaAs contact layer 8 make the surface of the present embodiment. A quadrangular prism-shaped post portion 11 of the light emitting semiconductor laser device is formed.

【0026】ここで、本実施形態のストライプ部7は、
図1および図2に示すように、p型多層反射膜6の中心
付近の約4μm四方の四角形(正方形)領域に、p型G
aAsコンタクト層8の上面から領域6cの上面までの
深さを有するとともに、n型GaAs(100)基板1
の<011>方向に沿った方向に延びるように形成され
ている。また、図3に示すように、ストライプ部7は、
W1の周期で10本(図示は2本)形成されている。こ
のストライプ部7の周期W1は、光の回折現象などを防
止するために、MQW発光層4の発振波長よりも短く形
成するのが好ましい。本実施形態では、MQW発光層4
の発振波長が850nmであることを考慮して、周期W
1を約400nm(約0.4μm)に設定している。
Here, the stripe portion 7 of this embodiment is
As shown in FIGS. 1 and 2, a p-type G layer is formed in a square region of about 4 μm square near the center of the p-type multilayer reflective film 6.
The n-type GaAs (100) substrate 1 has a depth from the upper surface of the aAs contact layer 8 to the upper surface of the region 6c.
Is formed so as to extend in the direction along the <011> direction. In addition, as shown in FIG.
Ten (two in the figure) are formed in the cycle of W1. The period W1 of the stripe portion 7 is preferably formed shorter than the oscillation wavelength of the MQW light emitting layer 4 in order to prevent a light diffraction phenomenon and the like. In the present embodiment, the MQW light emitting layer 4
Considering that the oscillation wavelength of 850 nm is 850 nm, the period W
1 is set to about 400 nm (about 0.4 μm).

【0027】また、本実施形態のストライプ部7は、ス
トライプパターンに平行な電場成分を有する偏波に対し
ては多層反射膜として機能する一方、ストライプパター
ンに垂直な電場成分を有する偏波に対しては多層反射膜
として機能しないように形成されている。このような機
能を有するストライプ部7を得るために、本実施形態で
は、p型Al0.12GaAs層6aのストライプ幅W2と
周期W1との比率Wa(=W2/W1)、および、p型
Al0.9GaAs層6bのストライプ幅W3と周期W1
との比率Wb(=W3/W1)を以下のように設定す
る。
Further, the stripe portion 7 of this embodiment functions as a multilayer reflection film for polarized waves having an electric field component parallel to the stripe pattern, while it functions for polarized waves having an electric field component perpendicular to the stripe pattern. It is formed so as not to function as a multilayer reflective film. In order to obtain the stripe portion 7 having such a function, in this embodiment, the ratio Wa (= W2 / W1) between the stripe width W2 of the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a and the period W1 and the p-type Al 0.9 Stripe width W3 and period W1 of GaAs layer 6b
The ratio Wb (= W3 / W1) of the following is set as follows.

【0028】以下、図3および図4を参照して、比率W
aおよび比率Wbの設定方法の原理について説明する。
屈折率n1のp型Al0.12GaAs層6aと屈折率n1
よりも小さい屈折率n2を有するp型Al0.9GaAs
層6bとを積層する場合、p型Al0.12GaAs層6a
の屈折率n1およびp型Al0.9GaAs層6bの屈折
率n2は、図4に示すように、それぞれ、比率Waおよ
び比率Wb(Wb>Wa)とともに変化する。この場
合、ストライプ部7のストライプパターンが有する異方
性のため、ストライプパターンに平行な偏波に対する屈
折率がストライプパターンに垂直な偏波に対する屈折率
よりも大きくなる。図4において、実線は、ストライプ
パターンに対して平行な偏波に対するp型多層反射膜6
の有効屈折率の変化を示し、破線は、ストライプ方向に
対して垂直な偏波に対するp型多層反射膜6の有効屈折
率の変化を示している。比率WaおよびWbにおける、
ストライプパターンに平行な偏波に対するp型Al0.12
GaAs層6aの屈折率はn1a(点A)、ストライプ
パターンに垂直な偏波に対するp型Al0.12GaAs層
6aの屈折率はn1b(点C)、ストライプパターンに
平行な偏波に対するp型Al0.9GaAs層6bの屈折
率はn2a(点B)、ストライプパターンに垂直な偏波
に対するp型Al0.9GaAs層6bの屈折率はn2b
(点D)となる。このとき、点Cでの屈折率(n1b)
と点Dでの屈折率(n2b)とが同じ値になるように比
率WaおよびWbを設定する。
Below, referring to FIGS. 3 and 4, the ratio W
The principle of the method of setting a and the ratio Wb will be described.
P-type Al 0.12 GaAs layer 6a having a refractive index n1 and a refractive index n1
P-type Al 0.9 GaAs with refractive index n2 smaller than
When laminating with the layer 6b, the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a
, And the refractive index n2 of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b change with the ratio Wa and the ratio Wb (Wb> Wa), respectively, as shown in FIG. In this case, due to the anisotropy of the stripe pattern of the stripe portion 7, the refractive index for polarized waves parallel to the stripe pattern is larger than the refractive index for polarized waves perpendicular to the stripe pattern. In FIG. 4, the solid line indicates the p-type multilayer reflective film 6 for polarized waves parallel to the stripe pattern.
Shows the change in the effective refractive index, and the broken line shows the change in the effective refractive index of the p-type multilayer reflective film 6 with respect to the polarization perpendicular to the stripe direction. In the ratios Wa and Wb,
P-type Al 0.12 for polarized waves parallel to the stripe pattern
The refractive index of the GaAs layer 6a is n1a (point A), p-type Al 0.12 for polarization perpendicular to the stripe pattern, and the refractive index of the GaAs layer 6a is n1b (point C), p-type Al 0.9 for polarization parallel to the stripe pattern. The refractive index of the GaAs layer 6b is n2a (point B), and the refractive index of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b with respect to the polarization perpendicular to the stripe pattern is n2b.
(Point D). At this time, the refractive index at point C (n1b)
The ratios Wa and Wb are set so that the refractive index (n2b) at the point D becomes the same value.

【0029】このように、比率WaおよびWbを設定す
ると、図4に示す点Aおよび点Bで決まる屈折率差(n
1a−n2a)を有するp型Al0.12GaAs層6aと
p型Al0.9GaAs層6bとが積層されていることに
なるため、p型Al0.12GaAs層6aとp型Al0.9
GaAs層6bの厚みを適当な厚みに設定することによ
り、ストライプ部7のストライプパターンに平行な偏波
に対しては反射膜として機能する一方、ストライプパタ
ーンに垂直な偏波に対しては反射膜として機能しないよ
うにすることができる。
As described above, when the ratios Wa and Wb are set, the difference in refractive index (n) determined by points A and B shown in FIG.
1a-n2a), the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a and the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b are laminated, so that the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a and the p-type Al 0.9
By setting the thickness of the GaAs layer 6b to an appropriate thickness, the GaAs layer 6b functions as a reflection film for polarized waves parallel to the stripe pattern of the stripe portion 7, while it functions as a reflective film for polarized waves perpendicular to the stripe pattern. Can be disabled as.

【0030】上記の原理にしたがって、本実施形態で
は、p型Al0.12GaAs層6aの比率Waを0.45
にするとともに、p型Al0.9GaAs層6bの比率W
bを0.5にしている。これにより、ストライプ部7の
ストライプパターンに平行な偏波に対しては、p型Al
0.12GaAs層6aの有効屈折率n1aは3.51にな
るとともに、p型Al0.9GaAs層6bの有効屈折率
n2aは2.88になる。この場合、p型Al0.12Ga
As層6aとp型Al0.9GaAs層6bとの間に有効
な屈折率差が生じるので、p型多層反射膜6は、ストラ
イプ部7のストライプパターンに対して平行な偏波に対
して、反射膜として機能する。その一方、ストライプ部
7のストライプパターンに垂直な偏波に対しては、p型
Al0.12GaAs層6aの有効屈折率n1bは1.7と
なるとともに、p型Al0.9GaAs層6bの有効屈折
率n2bも1.7となる。この場合、p型Al0.12Ga
As層6aとp型Al0.9GaAs層6bとの間に屈折
率差がないため、p型多層反射膜6は、ストライプ部7
のストライプパターンに対して垂直な偏波に対しては、
反射膜として機能しない。
According to the above principle, in the present embodiment, the ratio Wa of the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a is 0.45.
And the ratio W of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b
b is set to 0.5. As a result, for polarized waves parallel to the stripe pattern of the stripe portion 7, p-type Al is used.
The effective refractive index n1a of the 0.12 GaAs layer 6a becomes 3.51 and the effective refractive index n2a of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b becomes 2.88. In this case, p-type Al 0.12 Ga
Since an effective refractive index difference is generated between the As layer 6a and the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b, the p-type multilayer reflective film 6 reflects the polarized light parallel to the stripe pattern of the stripe portion 7. Functions as a film. On the other hand, for the polarization perpendicular to the stripe pattern of the stripe portion 7, the effective refractive index n1b of the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a becomes 1.7 and the effective refractive index of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b. n2b is also 1.7. In this case, p-type Al 0.12 Ga
Since there is no difference in refractive index between the As layer 6a and the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b, the p-type multilayer reflective film 6 has a stripe portion 7
For the polarization perpendicular to the stripe pattern of
Does not function as a reflective film.

【0031】また、p型Al0.12GaAs層6aの厚み
t1およびp型Al0.9GaAs層6bの厚みt2につ
いて、次の式(1)を用いることによって、高反射率特
性を得ることが可能な膜厚を算出することができる。
Further, for the thickness t1 of the p-type Al 0.12 GaAs layer 6a and the thickness t2 of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b, a film capable of obtaining a high reflectance characteristic can be obtained by using the following equation (1). The thickness can be calculated.

【0032】t1(t2)=λ/4/n ・・・(1) なお、式(1)中のλは、面発光型半導体レーザ素子の
発振波長である。本実施形態の面発光型半導体レーザ素
子の発振波長λは、850nmである。また、nは、p
型Al0.12GaAs層6aおよびp型Al0.9GaAs
層6bの有効屈折率n1a、n1b、n2aおよびn2
bである。
T1 (t2) = λ / 4 / n (1) In the expression (1), λ is the oscillation wavelength of the surface-emitting type semiconductor laser device. The oscillation wavelength λ of the surface-emitting type semiconductor laser device of this embodiment is 850 nm. Also, n is p
-Type Al 0.12 GaAs layer 6a and p-type Al 0.9 GaAs
Effective refractive indices n1a, n1b, n2a and n2 of layer 6b
b.

【0033】上記式(1)を用いて計算すると、p型A
0.12GaAs層6aの厚みt1は、約61nmになる
とともに、p型Al0.9GaAs層6bの厚みt2は、
約74nmになる。これにより、p型多層反射膜6の反
射率は98%〜99%になる。
Calculation using the above equation (1) yields p-type A
The thickness t1 of the l 0.12 GaAs layer 6a is about 61 nm, and the thickness t2 of the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b is
It becomes about 74 nm. As a result, the reflectance of the p-type multilayer reflective film 6 becomes 98% to 99%.

【0034】本実施形態の面発光型半導体レーザ素子
は、上記したように、p型多層反射膜6を、ストライプ
形状に加工されたストライプ部7を含むように構成する
とともに、p型多層反射膜6を構成するp型Al0.12
aAs層6aとp型Al0.9GaAs層6bとにおけ
る、ストライプ部7の周期W1とストライプ部7の幅と
の比率WaおよびWbを調節することによって、p型多
層反射膜6をストライプパターンに平行な方向の偏波に
対してのみ反射膜として機能させることができる。その
結果、ストライプ部7のストライプパターンに平行な偏
波のみ発振させることができるので、実質的に完全な偏
波面制御を行うことができる。
In the surface-emitting type semiconductor laser device of this embodiment, as described above, the p-type multilayer reflection film 6 is configured to include the stripe portion 7 processed into a stripe shape, and the p-type multilayer reflection film is formed. P-type Al 0.12 G constituting 6
By adjusting the ratio Wa and Wb between the period W1 of the stripe portion 7 and the width of the stripe portion 7 in the aAs layer 6a and the p-type Al 0.9 GaAs layer 6b, the p-type multilayer reflective film 6 is parallel to the stripe pattern. It can function as a reflection film only for polarized waves in the direction. As a result, only polarized waves parallel to the stripe pattern of the stripe portion 7 can be oscillated, so that substantially complete polarization plane control can be performed.

【0035】また、本実施形態の面発光型半導体レーザ
素子では、同一のn型GaAs(100)基板1上に複
数の面発光型半導体レーザ素子を形成する場合に、スト
ライプ部7のストライプパターンの延びる方向を別々の
方向に形成することによって、同一のn型GaAs(1
00)基板1上に形成される個々の面発光型半導体レー
ザ素子の偏波面制御を独立して行うことができるという
利点もある。
Further, in the surface-emitting type semiconductor laser device of this embodiment, when a plurality of surface-emitting type semiconductor laser devices are formed on the same n-type GaAs (100) substrate 1, the stripe pattern of the stripe portion 7 is formed. By forming the extending directions in different directions, the same n-type GaAs (1
00) There is also an advantage that the polarization plane control of each surface emitting semiconductor laser element formed on the substrate 1 can be independently performed.

【0036】図5〜図8、図10および図11は、図1
に示した本発明の一実施形態による、面発光型半導体レ
ーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。図9は、図8に示した製造プロセスにおける平面図
である。次に、図1および図5〜図10を参照して、本
実施形態による面発光型半導体レーザ素子の製造プロセ
スについて説明する。
FIGS. 5-8, 10 and 11 show FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. FIG. 9 is a plan view in the manufacturing process shown in FIG. Next, the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 and 5 to 10.

【0037】まず、図5に示すように、n型GaAs
(100)基板1上に、約100nmの厚みを有するn
型GaAsバッファ層2を形成する。そして、n型Ga
Asバッファ層2上に、約59nmの厚みを有するn型
Al0.12GaAs層と約70nmの厚みを有するn型A
0.9GaAs層とを32組積層することによって、n
型多層反射膜3を形成する。その後、n型多層反射膜3
上に、約6nmの厚みを有するGaAs層と約8nmの
厚みを有するAl0.3GaAs層とを積層することによ
ってMQW発光層4を形成する。そして、MQW発光層
4上に、約30nmの厚みを有するp型AlGaAs層
5bを形成する。その後、p型AlGaAs層5b上
に、約61nmの厚みを有するp型Al0.12GaAs層
6aと約74nmの厚みを有するp型Al0.9GaAs
層6bとを20組積層することによってp型多層反射膜
6を形成する。さらに、p型多層反射膜6上に、約10
nmの厚みを有するp型GaAsコンタクト層8を形成
する。
First, as shown in FIG. 5, n-type GaAs
N having a thickness of about 100 nm on a (100) substrate 1
The type GaAs buffer layer 2 is formed. And n-type Ga
An n-type Al 0.12 GaAs layer having a thickness of about 59 nm and an n-type A having a thickness of about 70 nm are formed on the As buffer layer 2.
By stacking 32 pairs of 1 0.9 GaAs layers,
The type multilayer reflective film 3 is formed. After that, the n-type multilayer reflective film 3
The MQW light emitting layer 4 is formed by stacking a GaAs layer having a thickness of about 6 nm and an Al 0.3 GaAs layer having a thickness of about 8 nm on the upper layer. Then, a p-type AlGaAs layer 5b having a thickness of about 30 nm is formed on the MQW light emitting layer 4. Then, a p-type Al 0.12 GaAs layer 6a having a thickness of about 61 nm and a p-type Al 0.9 GaAs having a thickness of about 74 nm are formed on the p-type AlGaAs layer 5b.
The p-type multilayer reflective film 6 is formed by stacking 20 sets of layers 6b. Furthermore, about 10 is formed on the p-type multilayer reflective film 6.
A p-type GaAs contact layer 8 having a thickness of nm is formed.

【0038】次に、図6に示すように、フォトリソグラ
フィ技術とドライエッチング技術とを用いて、p型Ga
Asコンタクト層8からn型多層反射膜3までの領域の
一部を除去することによって、四角柱形状を有するポス
ト部11を形成する。そして、約450℃の水蒸気雰囲
気下で数分間の熱処理を行うことによって、AlGaA
s層5bの周辺部のみを酸化する。これにより、AlG
aAs層5bの周辺部にのみ、図7に示すような高抵抗
化された電流狭窄層5が形成される。そして、AlGa
As層5bの中心部付近の約3μm四方の領域には、電
流通路を構成する低抵抗領域5aが形成される。
Next, as shown in FIG. 6, p-type Ga is formed by using a photolithography technique and a dry etching technique.
By removing a part of the region from the As contact layer 8 to the n-type multilayer reflective film 3, the post portion 11 having a quadrangular prism shape is formed. Then, by performing a heat treatment for several minutes in a steam atmosphere at about 450 ° C., AlGaA
Only the peripheral portion of the s layer 5b is oxidized. This allows AlG
The high-resistance current confinement layer 5 as shown in FIG. 7 is formed only in the peripheral portion of the aAs layer 5b. And AlGa
A low resistance region 5a forming a current path is formed in a region of about 3 μm square near the center of the As layer 5b.

【0039】次に、図8に示すように、ポスト部11の
p型GaAsコンタクト層8の上面上およびn型多層反
射膜3の露出された上面上に、Niからなる微細加工用
のマスク層12を形成する。このマスク層12には、図
8および図9に示すように、ポスト部11の上面の中心
付近の4μm四方の領域に、約0.4μm周期のストラ
イプ形状と、約0.2μmの幅とを有する溝部12a
が、n型GaAs(100)基板1の<011>方向に
沿って形成されている。
Next, as shown in FIG. 8, on the upper surface of the p-type GaAs contact layer 8 of the post portion 11 and on the exposed upper surface of the n-type multilayer reflective film 3, a mask layer made of Ni for fine processing is formed. 12 is formed. As shown in FIGS. 8 and 9, the mask layer 12 has a stripe shape of about 0.4 μm period and a width of about 0.2 μm in a 4 μm square region near the center of the upper surface of the post portion 11. Groove portion 12a
Are formed along the <011> direction of the n-type GaAs (100) substrate 1.

【0040】そして、図10に示すように、マスク層1
2をマスクとして、RIBE法を用いてエッチングを行
う。これにより、電流狭窄層5にまでは達しない深さを
有する微細格子からなるストライプ部7を形成する。
Then, as shown in FIG. 10, the mask layer 1
Etching is performed using the RIBE method with 2 as a mask. As a result, the stripe portion 7 formed of a fine lattice having a depth that does not reach the current constriction layer 5 is formed.

【0041】この後、アンモニア系または酒石酸などの
エッチャントにより、ストライプ部7を構成するAl
0.12GaAs層6aのみを所定量だけ選択的にエッチン
グする。これにより、図11に示すように、p型Al
0.12GaAs層6aの幅W2(図3参照)が約0.18
μmになるように形成する。この場合、p型Al0.9
aAs層6bの幅W3(図3参照)は、約0.2μmに
なるように形成される。
After that, Al forming the stripe portion 7 is formed by an etchant such as ammonia or tartaric acid.
Only the 0.12 GaAs layer 6a is selectively etched by a predetermined amount. As a result, as shown in FIG.
0.12 GaAs layer 6a has a width W2 (see FIG. 3) of about 0.18
It is formed to have a thickness of μm. In this case, p-type Al 0.9 G
The width W3 (see FIG. 3) of the aAs layer 6b is formed to be about 0.2 μm.

【0042】最後に、図1に示したように、p型GaA
sコンタクト層8上のストライプ部7を除く領域に、p
側オーミック電極9を形成するとともに、n型GaAs
(100)基板1の裏面上に、n側オーミック電極10
を形成する。このようにして、本実施形態の面発光型半
導体レーザ素子が形成される。
Finally, as shown in FIG. 1, p-type GaA
In the region on the s contact layer 8 excluding the stripe portion 7, p
Side ohmic electrode 9 is formed, and n-type GaAs is formed.
On the back surface of the (100) substrate 1, the n-side ohmic electrode 10 is formed.
To form. In this way, the surface-emitting type semiconductor laser device of this embodiment is formed.

【0043】なお、今回開示された本実施形態は、すべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は、上記した本実施形態の
説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特
許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変
更が含まれる。
It should be understood that the present embodiment disclosed this time is illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the present embodiment but by the claims, and further includes meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0044】たとえば、上記実施形態では、発光層の発
振波長が850nmの場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、他の発振波長を有する発光層であって
もよい。たとえば、750nm〜870nmの範囲の発
振波長を有する発光層であっても同様の効果が得られ
る。この場合、上記した原理にしたがって各多層反射膜
の厚みとポスト部に形成するストライプ部の微細格子の
周期と幅とを調整する必要がある。
For example, in the above-described embodiment, the case where the oscillation wavelength of the light emitting layer is 850 nm has been described, but the present invention is not limited to this, and a light emitting layer having another oscillation wavelength may be used. For example, the same effect can be obtained even with a light emitting layer having an oscillation wavelength in the range of 750 nm to 870 nm. In this case, it is necessary to adjust the thickness of each multilayer reflective film and the period and width of the fine lattice of the stripe portion formed on the post portion according to the above-described principle.

【0045】また、上記実施形態では、GaAs基板上
に、GaAs/AlGaAsからなる発光層を形成した
が、本発明はこれに限らず、GaAs基板上に、AlG
aInPからなる発光層を形成してもよい。これによ
り、600nm〜700nmの範囲の波長を有する赤色
領域の発振波長を実現することができる。この場合、た
とえば、発振波長650nmに対して、約49nmの厚
みを有するAl0.5GaAs層と約54nmの厚みを有
するAl0.95GaAs層とを交互に30組程度積層する
ことにより、多層反射膜を形成すればよい。
Further, in the above embodiment, the light emitting layer made of GaAs / AlGaAs is formed on the GaAs substrate, but the present invention is not limited to this, and AlG is formed on the GaAs substrate.
You may form the light emitting layer which consists of aInP. This makes it possible to realize an oscillation wavelength in the red region having a wavelength in the range of 600 nm to 700 nm. In this case, for example, for an oscillation wavelength of 650 nm, an Al 0.5 GaAs layer having a thickness of about 49 nm and an Al 0.95 GaAs layer having a thickness of about 54 nm are alternately laminated about 30 sets to form a multilayer reflective film. do it.

【0046】また、GaAs基板上に、InGaAsか
らなる発光層を形成してもよい。これにより、850n
m〜1500nmの範囲の波長を有する発振波長を実現
することができる。この場合、たとえば、発振波長98
0nmに対して、約69nmの厚みを有するAl0.12
aAs層と約80nmの厚みを有するAl0.9GaAs
層とを交互に30組程度積層することにより、多層反射
膜を形成してもよい。
A light emitting layer made of InGaAs may be formed on the GaAs substrate. As a result, 850n
It is possible to realize an oscillation wavelength having a wavelength in the range of m to 1500 nm. In this case, for example, the oscillation wavelength 98
Al 0.12 G having a thickness of about 69 nm with respect to 0 nm
Al 0.9 GaAs with an aAs layer and a thickness of about 80 nm
The multilayer reflective film may be formed by alternately stacking about 30 sets of layers.

【0047】また、上記実施形態では、GaAs基板上
に、GaAs/AlGaAsからなる発光層を形成した
が、本発明はこれに限らず、GaInNAsからなる発
光層を形成してもよい。これにより、850nm〜15
00nmの範囲の波長を有する発振波長を得ることがで
きる。
In the above embodiment, the light emitting layer made of GaAs / AlGaAs is formed on the GaAs substrate, but the present invention is not limited to this, and a light emitting layer made of GaInNAs may be formed. By this, 850 nm to 15
An oscillation wavelength having a wavelength in the range of 00 nm can be obtained.

【0048】また、上記実施形態では、GaAs基板を
用いたが、本発明はこれに限らず、他の基板であっても
よい。たとえば、InP基板を用いてもよい。この場
合、InGaAsPからなる発光層を用いることによ
り、1.2μm〜1.6μmの範囲の波長を有する発振
波長を実現することができる。なお、発光層として、A
lGaN、InGaN、BInAlGaNなどからなる
窒化物系半導体層やウルツ鉱構造のZnO層を用いても
よい。また、このウルツ鉱構造のZnOに、Be、M
g、Cd、Hg、Te、SまたはSeを含む混晶半導体
を用いた場合であってもよい。さらに、発光層材料とし
て、ウルツ鉱構造や閃亜鉛鉱構造の2−6族半導体であ
るZnSSeまたはCdSSeを用いてもよい。また、
これらの2−6族半導体に、Be、Mg、Zn、Cd、
Hg、S、SeまたはTeを含む混晶半導体を用いた場
合であっても同様の効果を得ることができる。
Although the GaAs substrate is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and another substrate may be used. For example, an InP substrate may be used. In this case, by using the light emitting layer made of InGaAsP, an oscillation wavelength having a wavelength in the range of 1.2 μm to 1.6 μm can be realized. As the light emitting layer, A
A nitride semiconductor layer made of lGaN, InGaN, BInAlGaN, or the like, or a ZnO layer having a wurtzite structure may be used. In addition, this wurtzite structure ZnO has Be, M
A mixed crystal semiconductor containing g, Cd, Hg, Te, S or Se may be used. Furthermore, ZnSSe or CdSSe, which is a group 2-6 semiconductor having a wurtzite structure or a zinc blende structure, may be used as the light emitting layer material. Also,
Be, Mg, Zn, Cd,
Similar effects can be obtained even when a mixed crystal semiconductor containing Hg, S, Se, or Te is used.

【0049】また、上記実施形態では、MQW発光層4
の上に位置するp型多層反射膜6にストライプ部7を形
成するようにしたが、本発明はこれに限らず、MQW発
光層4の下に位置するn型多層反射膜3にストライプ部
を形成するようにしても同様の効果を得ることができ
る。
In the above embodiment, the MQW light emitting layer 4 is used.
Although the stripe portion 7 is formed on the p-type multilayer reflective film 6 located above, the present invention is not limited to this, and the stripe portion is formed on the n-type multilayer reflective film 3 located below the MQW light emitting layer 4. Even if it is formed, the same effect can be obtained.

【0050】なお、上記実施形態では、四角形状の発光
部を有する面発光型半導体レーザ素子を形成したが、本
発明はこれに限らず、発光部の形状は他の形状であって
もよい。たとえば、図12に示す平面図のように、円形
状の発光部を有する面発光型半導体レーザ素子を形成し
てもよい。この場合、n型多層反射膜13の上方に、p
型コンタクト層18が形成されており、p型コンタクト
層18の内部には、所定の周期と幅でストライプ状に加
工されたストライプ部17が形成されている。ストライ
プ部17の上面を除くp型コンタクト層18上には、p
側オーミック電極19が形成されている。なお、図12
に示した面発光型半導体レーザ素子のその他の構成は、
上記した実施形態と同様である。
In the above embodiment, the surface-emitting type semiconductor laser device having the square light emitting portion is formed, but the present invention is not limited to this, and the light emitting portion may have another shape. For example, as shown in the plan view of FIG. 12, a surface emitting semiconductor laser device having a circular light emitting portion may be formed. In this case, p above the n-type multilayer reflective film 13
The p-type contact layer 18 is formed, and inside the p-type contact layer 18, stripe portions 17 processed into a stripe shape with a predetermined cycle and width are formed. On the p-type contact layer 18 except the upper surface of the stripe portion 17, p
The side ohmic electrode 19 is formed. Note that FIG.
Other configurations of the surface-emitting type semiconductor laser device shown in
This is similar to the above-described embodiment.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、実質的
に完全な偏波面制御を行うことが可能な面発光型半導体
レーザ素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface emitting semiconductor laser device capable of performing substantially complete polarization plane control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態による面発光型半導体レー
ザ素子を示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a surface-emitting type semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した一実施形態による面発光型半導体
レーザ素子を示した平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した一実施形態による面発光型半導体
レーザ素子のp型多層反射膜のストライプ部を示した拡
大断面図である。
3 is an enlarged cross-sectional view showing a stripe portion of a p-type multilayer reflective film of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG.

【図4】図1に示した一実施形態による面発光型半導体
レーザ素子のストライプ部分の幅と周期との比率とp型
多層反射膜の屈折率との関係を示した特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the ratio of the width of the stripe portion to the period of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG. 1 and the refractive index of the p-type multilayer reflective film.

【図5】本発明の一実施形態による面発光型半導体レー
ザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態による面発光型半導体レー
ザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態による面発光型半導体レー
ザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態による面発光型半導体レー
ザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図9】図8に示した製造プロセスにおける平面図であ
る。
9 is a plan view of the manufacturing process shown in FIG.

【図10】本発明の一実施形態による面発光型半導体レ
ーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態による面発光型半導体レ
ーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図12】図1および図2に示した一実施形態の変形例
による同心円状のレーザ光出射形状を有する面発光型半
導体レーザ素子の構造を説明するための平面図である。
FIG. 12 is a plan view for explaining the structure of a surface-emitting type semiconductor laser device having a concentric laser beam emission shape according to a modification of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、13 n型多層反射膜(第1多層反射膜) 4 MQW発光層(発光層) 6 p型多層反射膜(第2多層反射膜) 7、17 ストライプ部 3, 13 n-type multilayer reflective film (first multilayer reflective film) 4 MQW light emitting layer (light emitting layer) 6 p-type multilayer reflective film (second multilayer reflective film) 7,17 Stripe part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田尻 敦志 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 野村 康彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 廣山 良治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA02 AA03 AA74 AB17 BA04 CA04 CB02 DA25 EA22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Atsushi Tajiri             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiko Nomura             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Ryoji Hiroyama             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. F-term (reference) 5F073 AA02 AA03 AA74 AB17 BA04                       CA04 CB02 DA25 EA22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1多層反射膜と、 前記第1多層反射膜上に形成された発光層と、 前記発光層上に形成された第2多層反射膜とを備え、 前記第1多層反射膜および前記第2多層反射膜の少なく
とも一方は、所定の周期でストライプ形状に加工された
ストライプ部を含む、面発光型半導体レーザ素子。
1. A first multilayer reflective film, comprising: a first multilayer reflective film; a light emitting layer formed on the first multilayer reflective film; and a second multilayer reflective film formed on the light emitting layer. Further, at least one of the second multilayer reflection film includes a surface emitting semiconductor laser device including a stripe portion processed into a stripe shape at a predetermined cycle.
【請求項2】 前記第1多層反射膜および前記第2多層
反射膜のうちの前記ストライプ部を含む少なくとも一方
は、第1材料層と第2材料層とを含み、 前記ストライプ部に垂直な方向の偏波に対する前記第1
材料層の屈折率と前記第2材料層の屈折率とは、実質的
に等しい、請求項1に記載の面発光型半導体レーザ素
子。
2. At least one of the first multilayer reflective film and the second multilayer reflective film including the stripe portion includes a first material layer and a second material layer, and a direction perpendicular to the stripe portion. The first for the polarization of
The surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, wherein the refractive index of the material layer and the refractive index of the second material layer are substantially equal to each other.
【請求項3】 前記第1材料層のストライプ部の幅と周
期との比をWaとし、前記第2材料層のストライプ部の
幅と周期との比をWbとした場合に、前記ストライプ部
に垂直な方向の偏波に対する前記第1材料層の屈折率と
前記第2材料層の屈折率とが実質的に等しくなるよう
に、前記Waと前記Wbとが設定されている、請求項2
に記載の面発光型半導体レーザ素子。
3. When the ratio of the width and period of the stripe portion of the first material layer is Wa and the ratio of the width and period of the stripe portion of the second material layer is Wb, the stripe portion is The Wa and the Wb are set so that the refractive index of the first material layer and the refractive index of the second material layer with respect to the polarized wave in the vertical direction are substantially equal to each other.
The surface-emitting type semiconductor laser device described in 1.
【請求項4】 前記ストライプ部の周期は、前記発光層
の発光波長よりも短い、請求項1〜3のいずれか1項に
記載の面発光型半導体レーザ素子。
4. The surface-emitting type semiconductor laser device according to claim 1, wherein the stripe portion has a cycle shorter than an emission wavelength of the light emitting layer.
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