JP2004165461A - 面発光レーザ、電子機器及び面発光レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で閾値電流を低減化できる面発光レーザ、その面発光レーザを備える電子機器及びその面発光レーザの製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備することとしたので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化できる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば垂直共振器型として用いられる面発光レーザ、その面発光レーザを備える電子機器及びその面発光レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面発光レーザ例えば垂直共振器型面発光レーザ（以下「ＶＣＳＥＬ」（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）という。）では、酸化狭窄方式等により電流をうまく絞り込んで活性層に注入することによってその閾値電流を低減することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、酸化狭窄方式は確立された技術であるが、酸化熱処理の時間が少し長いと例えば活性層の中心近くまで酸化され、また酸化熱処理の時間が短いと径が大きくなり電流をうまく絞り込めなくなってしまう。
【０００４】
更に発明者等は活性層等に、発振領域を取り囲みその発振領域の屈折率より僅かに小さい屈折率を有する領域を設けることによって、大出力でありながら出射されるレーザ光の横モードが単一化することができるＶＣＳＥＬを提案しているが、このようなＶＣＳＥＬには酸化狭窄方式は屈折率が大きく変化するため使用できないといった問題がある。また、発明者等はリング電極を使用することによって、大出力でありながら出射されるレーザ光の横モードが単一化することができるＶＣＳＥＬでの閾値電流の低減化を提案しているが、更なる閾値電流の低減化が求められている。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされるもので、簡単な構造で閾値電流を低減化できる面発光レーザ、その面発光レーザを備える電子機器及びその面発光レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の主たる観点に係る面発光レーザは、第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域を有する半導体層と、前記第１の領域に電流を注入する電極と、前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を規制する規制領域とを具備することを特徴とする。
【０００７】
ここで半導体層とは、例えば活性層、クラッド層及び半導体多層膜ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）ミラー等をいう。
【０００８】
本発明では、半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備することとしたので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化できる。
【０００９】
本発明の一の形態によれば、前記規制領域は、前記半導体層の活性層を貫通して形成されていることを特徴とする。これにより、光を発生させる活性層に効率良く電流を注入でき、閾値電流を低減化できる。
【００１０】
本発明の一の形態によれば、前記規制領域は、空気層により形成されていることを特徴とする。これにより、エッチングにより簡単に空気層を形成できるので製造コストの低減を図りながら、空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化ができる。
【００１１】
本発明の一の形態によれば、前記電極は、前記第１の領域により発振されたレーザ光の出射口を囲むリング状領域で前記第１の領域と接触するように形成されていることを特徴とする。これにより、空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入できるので、更に発振領域への電流の効果的注入が可能となる。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする。これにより、面発光レーザは規制領域の空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードの光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードを大口径による高出力にもかかわらず、単一化させることができる。
【００１３】
ここで、実効的な屈折率（又は実効屈折率）とは、不均一な屈折率を持つ領域を屈折率が均一な領域で置換して光学特性を近似した場合の均一な屈折率のことであり、例えば活性層に空孔が設けられた領域のその領域としての屈折率をいう。
【００１４】
本発明の一の形態によれば、前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする。これにより、規制領域の空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、例えば第１の領域の媒質に屈折率１の空気の空孔の大きさや数量等を調節して形成し、容易に第１の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることができる。
【００１５】
また、例えばエッチング等により電流の拡散を規制する空気層と、単一モードの光を第１の領域に閉じ込め導波するための空孔とを同時に形成でき、製造コストの大幅な軽減を図ることができる。
【００１６】
更に活性層に空孔及び空気層を貫通して形成したので、最も効果的に閾値電流の低減化を図り、高出力にかかわらず横モードを単一化できる。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で、前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする。これにより、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入し、その注入された電流の抵抗を大きくせずに効率的に拡散を防止して、閾値電流の更なる低減化を図ることができる。
【００１８】
また、繋がれた空孔自体も規制領域として働くので空気層を形成したことによる影響を極力減ずることができる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする。これにより、空気層及び空孔の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、面発光レーザの劣化を防止できる。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で、円周状に形成されていることを特徴とする。これにより、空気層により等方的に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入できるので、更に発振領域への電流の効果的注入が可能となる。
【００２１】
本発明の一の形態によれば、前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする。これにより、面発光レーザは規制領域の空気層により等方的に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードの光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードを大口径による高出力にもかかわらず、単一化させることができる。
【００２２】
本発明の一の形態によれば、前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする。これにより、規制領域の空気層により等方的に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、例えば第１の領域の媒質に屈折率１の空気の空孔の大きさや数量等を調節して形成し、容易に第１の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることができる。
【００２３】
また、例えばエッチング等により等方的に電流の拡散を規制する空気層と、単一モードの光を第１の領域に閉じ込め導波するための空孔とを同時に形成でき、製造コストの大幅な軽減を図ることができる。
【００２４】
更に活性層に空孔及び空気層を貫通して形成したので、最も効果的に閾値電流の低減化を図り、高出力にかかわらず横モードを単一化できる。
【００２５】
本発明の一の形態によれば、前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする。これにより、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入し、その注入された電流の抵抗を大きくせずに効率的に拡散を等方的に防止して、閾値電流の更なる低減化を図ることができる。
【００２６】
また、繋がれた空孔自体も規制領域として働くので空気層を形成したことによる影響を極力減ずることができる。
【００２７】
本発明の一の形態によれば、前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする。これにより、空気層及び空孔の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、面発光レーザの劣化を防止できる。
【００２８】
本発明の一の形態によれば、前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で長軸と短軸とを有する楕円状に形成されていることを特徴とする。これにより、空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入できるので、更に発振領域への電流の効果的注入が可能となる。
【００２９】
また、レーザ光の出射光側から見て楕円状に形成された空気層の長軸方向に電流の分布を誘導できるので、その方向に線偏光を揃え制御できることとなる。
【００３０】
本発明の一の形態によれば、前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする。これにより、面発光レーザは規制領域の空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図り且つその長軸方向に線偏光を揃えながら、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードの光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードを大口径による高出力にもかかわらず、単一化させることができる。
【００３１】
本発明の一の形態によれば、前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする。これにより、規制領域の空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図り且つその長軸方向に線偏光を揃えながら、例えば第１の領域の媒質に屈折率１の空気の空孔の大きさや数量等を調節して形成し、容易に第１の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることができる。
【００３２】
また、例えばエッチング等により確実に電流の拡散を規制し、その長軸方向に線偏光を揃える空気層と、単一モードの光を第１の領域に閉じ込め導波するための空孔とを同時に形成でき、製造コストの大幅な軽減を図ることができる。
【００３３】
更に活性層に空孔及び空気層を貫通して形成したので、最も効果的に閾値電流の低減化を図り、高出力にかかわらず横モードを単一化できる。
【００３４】
本発明の一の形態によれば、前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする。これにより、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入し、その注入された電流の抵抗を大きくせずに効率的に拡散を防止して、閾値電流の更なる低減化を図り、その長軸方向に線偏光を揃えることができる。
【００３５】
また、繋がれた空孔自体も規制領域として働くので空気層を形成したことによる影響を極力減ずることができる。
【００３６】
本発明の一の形態によれば、前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする。これにより、空気層及び空孔の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、面発光レーザの劣化を防止できる。
【００３７】
本発明の他の観点に係る電子機器は、第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域と、その共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつその差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域とを有する半導体層と、前記第１の領域に電流を注入する電極と、前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制するように前記第２の領域に形成された規制領域とを具備する面発光レーザを備えることを特徴とする。
【００３８】
本発明では、光を共振する第１の領域と、その共振方向に沿って第１の領域を取り囲みその領域の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつその差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域とを有する半導体層と、第１の領域に電流を注入する電極と、電流が注入される第１の領域の半導体層上面から光の共振方向に沿って外側に第１の領域を取り囲み、電流の拡散を規制するように第２の領域に形成された規制領域とを具備する面発光レーザを備えるので、大口径による高出力レーザ光で横モードを単一化できると共に、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化でき、面発光レーザの発熱を抑え安定してレーザ光を出射でき、例えば光ディスクの高回転・高転送速度での書き込み等が可能となると共に、電子機器の信頼性の更なる向上を図ることができる。
【００３９】
本発明の他の観点に係る面発光レーザの製造方法は、第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域を有する半導体層を形成する工程と、前記第１の領域に電流を注入する電極を形成する工程と、前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制する規制領域を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００４０】
本発明では、光を共振する第１の領域を有する半導体層を形成する工程と、その第１の領域に電流を注入する電極を形成する工程と、電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って第１の領域を取り囲み、第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制する規制領域を形成する工程とを具備するので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用し、閾値電流を低減化できる面発光レーザを簡単に製造できる。
【００４１】
また、第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制する規制領域を形成することとしたので、エッチング等により簡単に形成でき製造工程を少なくさせることができる。
【００４２】
本発明の一の形態によれば、前記規制領域を形成する工程は、前記空気層と、光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なりその差が僅かな第２の屈折率を有するように光の共振方向に貫通させた空孔とを、有する第２の領域を前記半導体層に形成するものであることを特徴とする。これにより、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用し、閾値電流を低減化できると共に、僅かな屈折率差で安定的にレーザ光を閉じ込めることができ、高出力でも容易にレーザ光の横モードを単一化できる面発光レーザを簡単に製造できることとなる。
【００４３】
また、第２の領域の空孔と空気層とを同時にエッチング等により形成できるので、製造工程を少なくさせコストの低減及び製品の信頼性が図れることとなる。
【００４４】
本発明の一の形態によれば、前記規制領域を形成する工程は、前記空気層及び空孔を形成後直ちにその開口部を密閉部材により覆うものであることを特徴とする。これにより、空気層及び空孔の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、面発光レーザの劣化を防止できる。
【００４５】
本発明の一の形態によれば、前記規制領域を形成する工程は、前記開口部を覆う密閉部材にポリイミド或いはフォトレジストを用いることを特徴とする。これにより、簡単に開口部を覆うことができ製造コストの軽減等が図れる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、以下に実施形態を説明するにあたっては、面発光レーザの例として発振波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光半導体レーザ）で用いられるＡｌＧａＡｓ系を中心に説明するが、これに限られるものではない。
【００４７】
また、以下の図面各部のサイズや空孔の個数等はその説明の都合上現したもので実際の寸法や個数を表すわけでは無く、かつ各図面相互で必ずしも一致しないものとする。
【００４８】
図１は本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの概略斜視図、図２は図１のＡＡ´方向の断面図、図３は空孔の配列及び空気層を説明する図であって例えば活性層を上方から見た説明図、図４はＶＣＳＥＬのメサ構造の概略斜視図及び図５は図４のポリイミド或いはフォトレジストを取り除いて上から見た電極接触領域の説明図である。
【００４９】
図１及び図２に示すように、ＶＣＳＥＬ１は、結晶成長の種結晶である例えばＧａＡｓから形成される基板２、その基板２に結晶成長され活性層等を挟んで光のフィードバックのための半導体多層膜ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）ミラー３の内の基板側の例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される下部ＤＢＲミラー３ａ、また下部ＤＢＲミラー３ａに結晶成長され活性層を挟む一対の例えばＡｌＧａＡｓから形成されるクラッド層４の内の基板側の下部クラッド層４ａ、そのクラッド層４に挟まれ光を発生する例えばＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との組み合わせにより形成される活性層５、その活性層５に結晶成長される上部クラッド層４ｂ、その上部クラッド層４ｂに結晶成長される例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される上部ＤＢＲミラー３ｂ、更に上部ＤＢＲミラー３ｂに結晶成長され後述する上部電極と半導体とのコンタクト抵抗を下げる等のキャップ層６、その上部電極が効率良く電流をキャップ層６に注入できるようにキャップ層６の一部を覆う絶縁層７、そしてその絶縁層７及び一部のキャップ層６に蒸着等により形成された上部電極８、更に基板２のクラッド層４と反対側に蒸着等により形成された下部電極９及び上部ＤＢＲミラー３ｂからレーザ光を出射するためのキャップ層６、絶縁層７及び上部電極８に開けられた出射口１０等を具備する。
【００５０】
ここで、基板２は半導体多層膜ＤＢＲミラー３やクラッド層４等を結晶成長させるためのものであり、規則正しい格子をきれいに保ち原子同士をしっかり形成しながら積み重ねるためのものである。
【００５１】
また、下部ＤＢＲミラー３ａは屈折率の異なる膜を交互に積み重ねて反射鏡ができる性質を半導体に応用したもので、上述のように例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に積層し活性層５で発生した光を反射するものである。
【００５２】
その反射率が最大となる膜厚は、波長λと屈折率ｎとの関係がλ／４ｎであり、その全体の厚さは例えば略３．９μｍになるように形成されている。
【００５３】
同様に、上部ＤＢＲミラー３ｂも例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に積層し活性層５で発生した光を反射するものであるが、下部ＤＢＲミラー３ａと違ってその全体の厚さは略２．６μｍに形成されており、ＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とのペア数を下部ＤＢＲミラー３ａより少なくして、上部ＤＢＲミラー３ｂ側に設けられた出射口１０よりレーザ光を出射できるようになっている。
【００５４】
更にクラッド層４は、例えばＡｌＧａＡｓから形成されておりその下部クラッド層４ａと上部クラッド層４ｂとで図２に示すように、活性層５を挟むように積層されておりキャリア等を閉じ込めるものである。
【００５５】
また、活性層５は例えばＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との組み合わせにより多重量子井戸構造を形成しており、活性層５と下部クラッド層４ａ及び上部クラッド層４ｂとでその厚さが全体で略０．３μｍに形成されている。
【００５６】
ここで、例えば図２及び図３に示すようにキャップ層６から基板２に向かってキャップ層６、上部ＤＢＲミラー３ｂ、上部クラッド層４ｂ、活性層５及び下部クラッド層４ａにかけて空孔１１及び空気層１４が光の共振方向に沿って貫通して形成されており、下部クラッド層４ａ側である下部ＤＢＲミラー３ａの上方部分にもその空孔１１及び空気層１４が光の共振方向に沿って続けて形成され、その空孔１１及び空気層１４の共振方向の全長は例えば４μｍに形成されている。これにより、発生した光は反射により何度も空孔１１からの作用を受け、更により長い距離で空孔１１による高次モードの抑制効果を十分に得ることができると共に、注入された電流の拡散を空気層１４により規制することができることとなる。
【００５７】
また、キャップ層６と光が反射され共振し増幅され発振される上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａまでとの領域を第１の領域とし、空孔１１及び空気層１４が形成された領域を第２の領域とすると、その第２の領域は図２及び例えば活性層５を上方から見た説明図である図３に示すように光の共振方向に沿ってその第１の領域を取り囲むように貫通された空孔１１及び空気層１４が形成されている。
【００５８】
更に空孔１１の配列は、例えば図３に示すように上方から見たときに最隣接する空孔中心同士が正三角形となるように三角格子状に規則的に配列されており、その夫々の空孔１１の形状は同じ大きさに形成されている。
【００５９】
また、図３に示すようにその三角格子から一点だけ空孔を抜いた領域が第１の領域となり、その領域からレーザ光が発振することとなる。尚第１の領域を円とするとその直径は空孔１１を円としたときの直径ｄとして、図３より分かるように略２Λ−ｄとなる。
【００６０】
但し、第２の領域に空孔１１と共に空気層１４を形成するのでその影響を相殺できるように、例えば第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１の直径等を他の空孔と変えて補正することが必要となる。
【００６１】
例えば活性層５にＧａＡｓを使った発振波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ１で、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を除き、全ての空孔１１の直径ｄを０．９μｍ、全ての空孔中心間距離Λを９μｍとする。これにより、レーザ光は発振領域となる第１の領域に閉じ込められると共に、高出力でありながら横モードを単一化できることとなる。なお、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１については、例えば直径を他の空孔より小さくする等の補正をする。
【００６２】
また、空孔１１の直径ｄである０．９μｍは量産性に優れる紫外線露光装置でも十分パターニング可能な寸法である。
【００６３】
更に空気層１４は、第１の領域外への電流の拡散を規制する領域として働き、例えば図３に示すように活性層５を上から見ると、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように円周状に幅の狭い溝を形成すると共に、光の共振方向に沿って第１の領域を取り囲み上下方向に貫通するように形成し、更にその中に空気を充填して空気層１４が形成されている。
【００６４】
これによって、例えば空孔１１に空気が充填されていると、空気層１４に繋げられた空孔１１自体が規制領域としても働くので、空気層１４を形成することによる第２の領域の実効的な屈折率の変化を極力抑えることができると共に、第１の領域に近接しているので無駄なく電流の拡散を規制できる。
【００６５】
なお、空孔１１の形状は円形に限られるものではなく例えば円形以外の菱形等であってもよい。この場合はその菱形の面積に相当する円の直径をｄとする。
【００６６】
また、例えば図４に示すようにキャップ層６、上部ＤＢＲミラー３ｂ、上部クラッド層４ｂ、活性層５及び下部クラッド層４ａにかけて、空孔１１及び空気層１４が形成された第２の領域及びその第２の領域によって囲まれる第１の領域を含むように、直径が略１５０μｍのメサ１２が形成されている。
【００６７】
更に絶縁層７は、ポリイミド或いはフォトレジストにより図１及び図２に示すように出射口１０及び上部電極８がキャップ層６に接触する部分を残し、空孔１１及び空気層１４の上部開口部を塞ぐようにメサ１２を覆いかつメサ１２の周辺を埋め込んで上面をやや平坦化するように形成されている。これにより、効率良く電流を閉じ込めることが可能となる他、空孔１１及び空気層１４の内壁にゴミ等の不純物が着くことを防止できる。
【００６８】
また、上部電極８及び下部電極９はＧａＡｓ等との合金化が容易なＡｕを中心にした材料を用いており、上部電極８は図２及び図５に示すように絶縁層７の上面全面と、第１の領域上で絶縁層７の上部に開けられた開口部内で例えば外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状にキャップ層６上面とに一体的に形成されており、その厚さは略１μｍとされている。
【００６９】
これにより、図５に示すように上部電極８はキャップ層６とは例えば外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状の領域でのみ接触することなり、効率的に電流を発振領域に注入し、閾値電流を低減することができる。
【００７０】
ここで、図５に示すように上部電極８がキャップ層６と接触するリング状の領域を電極接触領域とすると、その電極接触領域があまり狭いと抵抗が大きくなり、また広すぎると空孔１１が形成された第２の領域が発振領域から離れすぎて、レーザ光を閉じ込め横モードを単一化するという作用を十分果たせなくなる。その間で適切な電極接触領域の例として上述のように、外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状の領域でのみ接触することとしたものである。
【００７１】
更に出射口１０は、キャップ層６も除去し直径１０μｍで形成されており、ＶＣＳＥＬ１に上部電極８及び下部電極９を介して所定の電流が注入されると、その出射口１０からレーザ光が出射されることとなる。
【００７２】
次に、このように構成されたＶＣＳＥＬ１の動作について簡単に説明する。
【００７３】
まず、所定の電流が上部電極８に注入されるとその電流は絶縁層７により規制され、図５に示すように第１の領域上のリング状に形成されたキャップ層６と上部電極８との接触領域からのみ、キャップ層６等に進入することとなる。この結果、効率的に電流を発振領域に注入でき、ＶＣＳＥＬ１の閾値電流を低減することができる。
【００７４】
更に注入された電流は、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように形成された空気層１４によって規制され、その空気層１４より外への電流の拡散が阻止されることとなる。これにより、リング状に形成された電極の接触領域から効率的に注入された電流はその拡散が規制され、更に閾値電流を低減化できることとなる。
【００７５】
また、効率的に注入され拡散を規制された電流によって活性層５で光が発生するが、光の共振方向に直交する面内方向（横方向、図１及び図２のＸＺ面方向）では、空孔１１及び空気層１４が形成されていない領域である第１の領域とその外側で空孔１１及び空気層１４が形成されている領域の第２の領域とで僅かに第２の領域の実効的な屈折率のほうが小さいので、第１の領域内にレーザ光が閉じ込められることとなる。
【００７６】
すなわち、第２の領域は中に空気が充填された空孔１１をまばらに配置することによってその第２の領域の実効的な屈折率が僅かに第１の領域より低くなり、面内方向（図１及び図２のＸＺ面方向）のいわばクラッド層として機能することになる。
【００７７】
これによって、第１の領域で発生した光は導波路の幅が広いにもかかわらずその僅かな屈折率差により、単一横モードの光が第１の領域と第２の領域との境界付近で全反射され、全体として光の共振方向（図１及び図２のＹ方向）に光が導波され、活性層５等を上下に挟む半導体多層膜ＤＢＲミラー３により反射されて共振し、更に増幅されてレーザ光として発振し、出射口１０より出射することとなる。
【００７８】
また、上述のように空孔１１の配列により実現する第２の領域の屈折率である実効的な屈折率と第１の領域の屈折率との差は非常に小さく、この構造によって弱い閉じ込め力が安定して得られるので、屈折率差の大きい酸化狭窄等の手段では不可能な共振方向から見た第１の領域の径が大きい場合でも、単一横モードのレーザ光の発振が可能となる。
【００７９】
次に、このように構成されたＶＣＳＥＬ１の製造方法について説明する。
【００８０】
図６は本実施形態に係るＶＣＳＥＬの製造方法のフローチャート図、図７は本実施形態に係るＶＣＳＥＬの製造プロセスのうち結晶成長工程の説明図、図８は図７の次の工程である空孔及び空気層の形成工程の説明図、図９は図８の次の工程である空孔及び空気層の閉じ込め工程の説明図、図１０は図９の次の工程であるメサの形成工程の説明図、図１１は図１０の次の工程である絶縁層の形成工程の説明図、図１２は図１１の次の工程である上部電極の形成工程の説明図、図１３は図１２の上部電極を上から見たときの説明図、図１４は図１２の次の工程である出射口の形成工程の説明図及び図１５は図１４の次の工程である下部電極の形成工程である。
【００８１】
まず、図７に示すように例えば十分に洗浄した種結晶である厚さＬが略５２５μｍのＧａＡｓ基板２を用意し、この上にＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される下部ＤＢＲミラー３ａを、例えば化学的反応を利用した成長法であるＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により結晶成長させ、その厚さＫを略３．９μｍに形成する。以下同様に、例えば下部ＤＢＲミラー３ａの上にＡｌＧａＡｓから形成される下部クラッド層４ａ、その上にＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層とから形成される活性層５、更にその上にＡｌＧａＡｓから形成される上部クラッド層４ｂ、その上にＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される厚さＩが略２．６μｍの上部ＤＢＲミラー３ｂ、更にその上に厚さＨが略０．２μｍのキャップ層６を結晶成長させる（ＳＴ１０１）。なお、下部クラッド層４ａ、活性層５及び上部クラッド層４ｂの全体の厚さＪは例えば略０．３μｍとする。
【００８２】
次に、図３及び図８に示すように例えばフォトレジストでパターニングし、第２の領域中にキャップ層６から下部ＤＢＲミラー３ａの上部にかけて、直径ｄが略０．９μｍで空孔中心間距離Λが略９μｍである円形の空孔１１を、最隣接する空孔中心同士が正三角形となるように三角格子状に規則的に片側８列配した空孔列（図３では４列に表示されているが）と、上から見て第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように円周状に空気層１４となる幅の狭い溝とを、光の共振方向に沿って第１の領域を取り囲み上下方向に貫通するように同時に、Ｃｌ系ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）の手法により、深さＭ略４μｍ程度に形成する（ＳＴ１０２）。
【００８３】
これにより、空孔１１と規制領域としての空気層１４を同時に形成できるので製造工程を新たに設ける必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。
【００８４】
また、空孔１１及び空気層１４を形成した後直ちに、図９に示すように例えば空孔１１及び空気層１４が形成されたキャップ層６の上面にポリイミド或いはフォトレジスト１３ａを略０．５μｍの厚さにスピンコーティングし、空孔１１及び空気層１４によりキャップ層６上面に形成された開口部を塞ぎ、そのポリイミド或いはフォトレジスト１３ａのハードキュアを行い硬化させて、以後の工程でも空孔１１及び空気層１４を塞いでいるポリイミド或いはフォトレジスト１３ａは除去しない（ＳＴ１０３）。
【００８５】
これにより、ＲＩＥにより形成された空孔１１及び空気層１４が直ちに塞がれるので、空孔１１及び空気層１４の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、ＶＣＳＥＬ１の劣化を防ぐことができる。なお、フォトレジスト等の粘度やスピンコート条件は、空孔１１及び空気層１４にフォトレジスト等がなるべく入り込まないものが選択される。
【００８６】
次に、再び例えばフォトレジストでパターニングし、空孔１１及び空気層１４が形成された第２の領域の外周部をＣｌ系ガスＲＩＥにより図１０に示すようにエッチングし、メサ１２を形成する（ＳＴ１０４）。このエッチング深さＮは例えば下部ＤＢＲミラー３ａ表面まで届く程度で３．６μｍ程度であり、エッチングにより形成されるメサ１２の直径は例えば略１５０μｍである。
【００８７】
再び、図１１に示すようにＳＴ１０４で形成されたメサ１２を覆い、かつメサ１２の周辺を埋め込むようにポリイミド或いはフォトレジスト１３ｂをスピンコーティングし、メサ１２の段差を略平坦化させ、その後ハードキュアを行いポリイミド或いはフォトレジスト１３ｂを硬化させる。
【００８８】
更に例えばフォトレジストでパターニングしエッチングを行い、キャップ層６の上面のポリイミド或いはフォトレジスト１３ａ及び１３ｂに、第１の領域内で例えば直径（以下「狭窄直径」という。）が１４μｍとなるように円形の開口部を図１１に示すように形成する。
【００８９】
なお、ポリイミド或いはフォトレジスト１３ａ及び１３ｂにより形成された部分は、次の工程で形成される上部電極８からの電流を絞り込み、効率良く発振領域である第１の領域に電流を注入できる絶縁層７（電流狭窄層）となる（ＳＴ１０５）。
【００９０】
次に、ＳＴ１０５で形成された絶縁層７及びキャップ層６の上面全面に電極材料、例えばＧａＡｓとの合金化が容易なＡｕを中心にした材料を成膜し、その上にフォトレジストでパターニングし、絶縁層７の上部開口部（狭窄直径）内に例えば直径が１０μｍの円形のフォトレジストの窓を形成する。
【００９１】
その後、図１２及び図１３に示すようにイオンビームエッチング等によりフォトレジスト外（直径１０μｍの円形窓の部分）の電極材を除去し、フォトレジストを剥離して、第１の領域上の絶縁層７の上部開口部（狭窄直径）内に直径が１０μｍの円形の窓が形成され厚さが１μｍ程度となるように上部電極８を形成する（ＳＴ１０６）。
【００９２】
これにより、図１２及び図１３に示すように上部電極８はキャップ層６とは例えば外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状の領域（電極接触領域）でのみ接触することなり、効率的に電流を発振領域に注入し、閾値電流を低減することができる。
【００９３】
ここで、上述の上部電極８の形成はエッチング法によったがリフトオフ法でも良い。リフトオフ法とは、例えばフォトレジストで所望する形状の反転パターンを形成し電極材を成膜し、フォトレジスト及びフォトレジスト上の電極を溶剤で除去することで所望のパターンを得る方法で、エッチング法に比べ工程が簡単である。
【００９４】
次に、図１４に示すようにＳＴ１０６で形成された上部電極８をマスクとして、ウエットエッチングによりキャップ層６を上部電極８の円形窓に合わせて一部除去し、レーザ光の出射口１０を形成する（ＳＴ１０７）。なお、そのウエットエッチングにより除去された後のキャップ層６の開口部直径は例えば１０μｍでその深さが０．２μｍ程度となるものとし、エッチング液としてはアンモニア過水を用いる。
【００９５】
また、基板２を下部ＤＢＲミラー３ａ側と反対側（図１４中の下方の側）の面より研磨し厚さを１００μｍ程度にし、研磨表面をエッチング等で綺麗に整え電極層を厚さ１μｍ程度に蒸着して図１５に示すように下部電極９を形成する（ＳＴ１０８）。
【００９６】
以上で半導体レーザとしての積層構造は略できあがったが、ＶＣＳＥＬとして製品化するためには、例えば素子ごとのチップにへき開する工程やステム（足つきのマウント）にダイ・ボンドする工程、更に表面の電極とステムをワイヤーボンドする工程及び外気と遮断するキャップ・シール等の工程が必要である。
【００９７】
このように本実施形態によれば、半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備することとしたので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化できる。
【００９８】
また、規制領域を例えば空気層により形成することとしたのでエッチングにより簡単に形成でき、製造コストの低減を図りながら確実に電流の拡散を規制できる。
【００９９】
更に例えば、上部電極８を出射口１０を囲むリング状領域でキャップ層６に接触するように形成したので、空気層１４により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入できるので、発振領域への電流の効果的注入が可能となる。
【０１００】
また、第１の領域を光の共振方向に沿って取り囲み、その第１の領域の屈折率と実効的な屈折率との差が僅かなものになるような第２の領域に、電流の拡散を規制する規制領域として空気層１４を形成したので、面発光レーザは規制領域の空気層により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードのレーザ光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードを大口径による高出力にもかかわらず、単一化させることができる。
【０１０１】
具体的には、キャップ層６と上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａの上部まで、光の共振方向に沿って第１領域を取り囲むように貫通された空気が充填された複数の空孔１１及び空気層１４を形成したので、エッチング等により空孔１１の大きさや数量等を調節して容易に、第１の領域の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることができ、レーザ光として出射される横モードは大口径による高出力にもかかわらず単一化され、かつ空気層１４により第１の領域からの電流の拡散を規制し、ＶＣＳＥＬ１の閾値電流を低減化することができる。
【０１０２】
また、空気層１４を第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように、上部電極８とキャップ層６とのリング状の接触領域と同心円状に形成したので、最も効果的に第１の領域からの電流の拡散を等方的に規制できると共に、繋がれた空孔１１自体も電流の拡散を規制することとなり、空気層１４を設けることによる実効的な屈折率への影響を極力少なくできることとなる。
【０１０３】
更に一部の空孔１１、例えば空気層１４に繋がれた第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１の直径を小さくする等により、空気層１４を第２の領域に形成する影響を相殺することとしたので、発振領域である第１の領域の屈折率より僅かに相違する実効的な屈折率を確保しながら、空気層１４により第１の領域からの電流の拡散を等方的に阻止し、ＶＣＳＥＬ１の閾値電流を低減化することができる。
【０１０４】
また、上部電極８が例えば外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状の領域でのみキャップ層６に接触することとしたので、抵抗が大きくならずかつ空孔１１が形成されている第２の領域が発振領域である第１の領域から離れすぎることもなく、十分空孔１１の作用によりレーザ光として出射される横モードは大口径による高出力にもかかわらず単一化できることとなる。
【０１０５】
更に形成された空孔１１及び空気層１４は直ちにフォトレジスト等により塞ぐこととしたので、空孔１１及び空気層１４の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、ＶＣＳＥＬ１の劣化を防ぐことができる。
【０１０６】
また、規制領域として空気層１４を用い空孔１１内に空気を充填することとしたので、別の材質のものを新たに充填する場合より製造コストを削減できる。
【０１０７】
更にキャップ層６と上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａの上部まで、光の共振方向に沿って第１領域を取り囲むように貫通された空気が充填された複数の空孔１１及び空気層１４を形成することとしたので、空孔１１をエッチング等により形成するときにいっしょに空気層１４も形成でき、製造工程を少なくすることができ製造コストの低減を図ることができる。
【０１０８】
また、空孔１１及び空気層１４の開口部を覆う工程で、密閉部材にポリイミド或いはフォトレジストを用いて開口部を覆うものとしたので、簡単に開口部を覆うことができ製造コストの軽減等が図れる。
【０１０９】
次に、本発明の第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬについて説明する。
【０１１０】
図１６は本発明の第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬの空孔の配列及び空気層を説明する図であって絶縁層及び上部電極を取り除いて上方から見た説明図である。
【０１１１】
尚、第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１０１の構成は、第１の実施形態のＶＣＳＥＬ１の構成では空気層が円周状に形成されている空気層１４であるのに対し、楕円状に形成された空気層１１４である点だけ異なり、それ以外は同様であるので、第１の実施形態の構成と同様である点の説明は省略し、第１の実施形態の構成と異なる空気層に関して以下に説明する。また以下の説明で、第１の実施形態で示した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。
【０１１２】
すなわち、図１及び図２に示すように、ＶＣＳＥＬ１０１は、結晶成長の種結晶である例えばＧａＡｓから形成される基板２、その基板２に結晶成長され活性層等を挟んで光のフィードバックのための半導体多層膜ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）ミラー３の内の基板側の例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される下部ＤＢＲミラー３ａ、また下部ＤＢＲミラー３ａに結晶成長され活性層を挟む一対の例えばＡｌＧａＡｓから形成されるクラッド層４の内の基板側の下部クラッド層４ａ、そのクラッド層４に挟まれ光を発生する例えばＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との組み合わせにより形成される活性層５、その活性層５に結晶成長される上部クラッド層４ｂ、その上部クラッド層４ｂに結晶成長される例えばＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層との組み合わせにより形成される上部ＤＢＲミラー３ｂ、更に上部ＤＢＲミラー３ｂに結晶成長され後述する上部電極と半導体とのコンタクト抵抗を下げる等のキャップ層６、その上部電極が効率良く電流をキャップ層６に注入できるようにキャップ層６の一部を覆う絶縁層７、そしてその絶縁層７及び一部のキャップ層６に蒸着等により形成された上部電極８、更に基板２のクラッド層４と反対側に蒸着等により形成された下部電極９及び上部ＤＢＲミラー３ｂからレーザ光を出射するためのキャップ層６、絶縁層７及び上部電極８に開けられた出射口１０等を具備する。
【０１１３】
ここで、例えば図２及び図３に示すようにキャップ層６から基板２に向かってキャップ層６、上部ＤＢＲミラー３ｂ、上部クラッド層４ｂ、活性層５及び下部クラッド層４ａにかけて空孔１１及び空気層１１４が光の共振方向に沿って貫通して形成されており、下部クラッド層４ａ側である下部ＤＢＲミラー３ａの上方部分にもその空孔１１及び空気層１１４が光の共振方向に沿って続けて形成され、その空孔１１及び空気層１１４の共振方向の全長は例えば４μｍに形成されている。
【０１１４】
これにより、発生した光は反射により何度も空孔１１からの作用を受け、更により長い距離で空孔１１による高次モードの抑制効果を十分に得ることができると共に、注入された電流の拡散を空気層１１４により規制することができることとなる。
【０１１５】
また、キャップ層６と光が反射され共振し増幅され発振される上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａまでとの領域を第１領域とし、空孔１１及び空気層１１４が形成された領域を第２の領域とすると、その第２領域は図２及び絶縁層及び上部電極を取り除いて上方から見た説明図である図１６に示すように光の共振方向に沿ってその第１領域を取り囲むように貫通された空孔１１及び空気層１１４が形成されている。
【０１１６】
但し、第２の領域に空孔１１と共に空気層１１４を形成するのでその影響を相殺できるように、例えば第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１の直径等を他の空孔と変えて補正することが必要となる。
【０１１７】
更に空気層１１４は第１の領域外への電流の拡散を規制する領域として働き、例えば図１６に示すように上から見て第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように楕円状に幅の狭い溝を形成すると共に、光の共振方向に沿って第１の領域を取り囲み上下方向に貫通するように形成し、更にその中に空気を充填して空気層１１４が形成されている。この際、例えば楕円状に形成された空気層１１４の内側に空孔１１が入らないように空気層１１４を形成する。
【０１１８】
これによって、例えば空孔１１に空気が充填されていると、空気層１１４に繋げられた空孔１１自体が規制領域としても働くので、空気層１１４を形成することによる第２の領域の実効的な屈折率の変化を極力抑えることができると共に、第１の領域に近接しているので無駄なく電流の拡散を規制でき、空気層１１４の内側に空孔１１を形成しないので、空孔１１の形成されていない第１の領域に効果的に電流を集中できる。
【０１１９】
尚、空気層１１４の形状は上から見た形状が円のように第１の領域の中心から等距離に有るのでなく、ある方向の中心から空気層１１４までの距離が他の方向に比べ長い距離に有るような異方性を有する形状であれば他の形状であっても良い。これによって、長い距離の方向にレーザ光の偏光を強調して制御できることとなる。
【０１２０】
また、例えば図４に示すようにキャップ層６、上部ＤＢＲミラー３ｂ、上部クラッド層４ｂ、活性層５及び下部クラッド層４ａにかけて、空孔１１及び空気層１１４が形成された第２の領域及びその第２の領域によって囲まれる第１の領域を含むように、直径が略１５０μｍのメサ１２が形成されている。
【０１２１】
更に絶縁層７は、ポリイミド或いはフォトレジストにより図１及び図２に示すように出射口１０及び上部電極８がキャップ層６に接触する部分を残し、空孔１１及び空気層１１４の上部開口部を塞ぐようにメサ１２を覆いかつメサ１２の周辺を埋め込んで上面をやや平坦化するように形成されている。これにより、効率良く電流を閉じ込めることが可能となる他、空孔１１及び空気層１１４の内壁にゴミ等の不純物が着くことを防止できる。
【０１２２】
次に、このように構成されたＶＣＳＥＬ１０１の動作について簡単に説明する。
【０１２３】
まず、所定の電流が上部電極８に注入されるとその電流は絶縁層７により規制され、図１６に示すように第１の領域上のリング状に形成されたキャップ層６と上部電極８との接触領域からのみ、キャップ層６等に進入することとなる。この結果、効率的に電流を発振領域に注入でき、ＶＣＳＥＬ１０１の閾値電流を低減することができる。
【０１２４】
更に注入された電流は、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように形成された空気層１１４によって規制され、その空気層１１４より外への電流の拡散が阻止されることとなる。これにより、リング状に形成された電極の接触領域から効率的に注入された電流はその拡散を規制でき、更に閾値電流を低減化できることとなる。
【０１２５】
また、図１６に示すように空気層１１４を楕円形状に形成したときはその長軸方向（例えばＸ軸方向）に電流の分布が誘導され、その方向にレーザ光の偏光が強調されることとなる。
【０１２６】
従って電流の拡散が規制され、更に例えば楕円形の長軸方向に電流の分布が誘導され電流密度分布に異方性を有する電流によって活性層５で光が発生するが、光の共振方向に直交する面内方向（横方向、図１及び図２のＸＺ面方向）では、空孔１１及び空気層１１４が形成されていない領域である第１の領域と、その外側で空孔１１及び空気層１１４が形成されている領域の第２の領域とで、僅かに第２の領域の実効的な屈折率のほうが小さいので、第１の領域内にレーザ光が閉じ込められることとなる。
【０１２７】
すなわち、第２の領域は中に空気が充填された空孔１１をまばらに配置することによってその第２の領域の実効的な屈折率が僅かに第１の領域より低くなり、面内方向（図１及び図２のＸＺ面方向）のいわばクラッド層として機能することになる。
【０１２８】
これによって、第１の領域で発生した光は導波路の幅が広いにもかかわらずその僅かな屈折率差により、単一横モードの光が第１の領域と第２の領域との境界付近で全反射され、全体として光の共振方向（図１及び図２のＹ方向）に光が導波され、活性層５等を上下に挟む半導体多層膜ＤＢＲミラー３により反射されて共振し、更に増幅されて例えば空気層１１４の長軸方向に直線偏光が強調されたレーザ光として発振し、出射口１０より出射することとなる。
【０１２９】
また、空孔１１の形成により実現する第２の領域の屈折率である実効的な屈折率と第１の領域の屈折率との差は非常に小さく、この構造によって弱い閉じ込め力が安定して得られるので、屈折率差の大きい酸化狭窄等の手段では不可能な共振方向から見た第１の領域の径が大きい場合でも、単一横モードのレーザ光の発振が可能となる。
【０１３０】
次に、このように構成されたＶＣＳＥＬ１０１の製造方法について説明する。
【０１３１】
尚、第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１０１の製造方法では、第１の実施形態でのＶＣＳＥＬ１の製造方法の空孔と同時に形成される空気層の形状が円周状の空気層１４から楕円状の空気層１１４に変更され、ＳＴ１０２の工程のみ異なるだけで他の工程は第１の実施形態の製造方法と同様であるのでＳＴ１０２の工程のみ説明し、他は省略する。また以下の説明で、第１の実施形態で示した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付するものとし、その説明を省略する。
【０１３２】
すなわち、ＳＴ１０１でキャップ層６まで結晶成長させた後、図８及び図１６に示すように例えばフォトレジストでパターニングし、第２の領域中にキャップ層６から下部ＤＢＲミラー３ａの上部にかけて、直径ｄが略０．９μｍで空孔中心間距離Λが略９μｍである円形の空孔１１を、最隣接する空孔中心同士が正三角形となるように三角格子状に規則的に片側８列配した空孔列（図１６では４列に表示されているが）と、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように上から見て楕円状に空気層１１４となる幅の狭い溝とを、光の共振方向に沿って第１の領域を取り囲み上下方向に貫通するように同時に、Ｃｌ系ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の手法により、深さＭ略４μｍ程度に形成する（ＳＴ１０２）。
【０１３３】
これにより、空孔１１と規制領域としての空気層１１４を同時に形成できるので製造工程を新たに設ける必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。
【０１３４】
以降のＶＣＳＥＬ１０１の製造方法は上述の通り、空気層の形状が円周状の空気層１４から楕円状の空気層１１４に変更される点を除けば第１の実施形態と同様なので省略するが、最終的にＶＣＳＥＬとして製品化するために、例えば素子ごとのチップにへき開する工程やステム（足つきのマウント）にダイ・ボンドする工程、更に表面の電極とステムをワイヤーボンドする工程及び外気と遮断するキャップ・シール等の工程が必要である。
【０１３５】
このように本実施形態によれば、半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備することとしたので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化できる。
【０１３６】
また、規制領域を例えば空気層により形成することとしたのでエッチングにより簡単に形成でき、製造コストの低減を図りながら確実に電流の拡散を規制できる。
【０１３７】
更に例えば、上部電極８を出射口１０を囲むリング状領域でキャップ層６に接触するように形成したので、空気層１１４により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、最もレーザ光の発振領域に近いところで電流を注入できるので、発振領域への電流の効果的注入が可能となる。
【０１３８】
また、第１の領域を光の共振方向に沿って取り囲み、その第１の領域の屈折率と実効的な屈折率との差が僅かなものになるような第２の領域に、電流の拡散を規制する規制領域として空気層１１４を形成したので、面発光レーザは規制領域の空気層１１４により確実に電流の拡散を規制でき閾値電流の低減化を図りながら、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードのレーザ光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードは大口径による高出力にもかかわらず、単一化させることができる。
【０１３９】
具体的には、キャップ層６と上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａの上部まで、光の共振方向に沿って第１領域を取り囲むように貫通された空気が充填された複数の空孔１１及び空気層１１４を形成したので、エッチング等により空孔１１の大きさや数量等を調節して容易に、第１の領域の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることができ、レーザ光として出射される横モードは大口径による高出力にもかかわらず単一化され、かつ空気層１１４により第１の領域からの電流の拡散を規制し、ＶＣＳＥＬ１０１の閾値電流を低減化することができる。
【０１４０】
また、空気層１１４を第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように形成したので、最も効果的に第１の領域からの電流の拡散を阻止できると共に、繋がれた空孔自体も電流の拡散を規制することとなり、空気層１１４を設けることによる実効的な屈折率への影響を極力少なくできることとなる。
【０１４１】
更に一部の空孔１１、例えば空気層１１４に繋がれた第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１の直径を小さくする等により、空気層１１４を第２の領域に形成する影響を相殺することとしたので、発振領域である第１の領域の屈折率より僅かに小さい実効的な屈折率を確保しながら、空気層１１４により第１の領域からの電流の拡散を阻止し、ＶＣＳＥＬ１０１の閾値電流を低減化することができる。
【０１４２】
また、規制領域としての空気層１１４を例えば図１６に示すように上から見て第１の領域の外側に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように楕円形状に形成したので、その長軸方向（例えば図１６のＸ軸方向）に電流密度分布を誘導することができ、その方向に線偏光が強調されたレーザ光を出射することができる。
【０１４３】
更に上部電極８が例えば外側直径が略１４μｍ、内側直径が略１０μｍのリング状の領域でのみキャップ層６に接触することとしたので、抵抗が大きくならずかつ空孔１１が形成されている第２の領域が発振領域である第１の領域から離れすぎることもなく、十分空孔１１の作用によりレーザ光として出射される横モードは大口径による高出力にもかかわらず単一化できることとなる。
【０１４４】
また、形成された空孔１１及び空気層１１４は直ちにフォトレジスト等により塞ぐこととしたので、空孔１１及び空気層１１４の内壁にゴミ等の不純物が付くことを防止でき、ＶＣＳＥＬ１０１の劣化を防ぐことができる。
【０１４５】
更に、規制領域として空気層１１４を用い空孔１１内に空気を充填することとしたので、別の材質のものを新たに充填する場合より製造コストを削減できる。
【０１４６】
また、キャップ層６と上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａの上部まで、光の共振方向に沿って第１領域を取り囲むように貫通された空気が充填された複数の空孔１１及び空気層１１４を形成することとしたので、空孔１１をエッチング等により形成するときにいっしょに空気層１１４も形成でき、製造工程を少なくすることができ製造コストの低減を図ることができる。
【０１４７】
更に空孔１１及び空気層１１４の開口部を覆う工程で、密閉部材にポリイミド或いはフォトレジストを用いて開口部を覆うものとしたので、簡単に開口部を覆うことができ製造コストの軽減等が図れる。
【０１４８】
次に、本発明の第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬを備えた電子機器について、その例として光磁気記録再生装置について説明する。尚、この光磁気記録再生装置に備えられたＶＣＳＥＬはＶＣＳＥＬ１で説明するが、これに限られるものではなくＶＣＳＥＬ１０１であっても良い。また、第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬ１の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。
【０１４９】
図１７は本発明の第３の実施形態に係る電子機器の例である光磁気記録再生装置の概略構成図である。
【０１５０】
光磁気記録再生装置２０１は、図１７に示すように例えばＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）やＣＤ−ＲＷ（ＣＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）等の光ディスクを回転させるスピンドルモータ２０２、光ディスクから情報を読込んだり書き込んだりするピックアップユニット２０３、外部の情報を取り入れたり逆に外部に情報を出力するインターフェース部２０４及びこれらを制御する制御部２０５等から構成されている。
【０１５１】
ここで、ピックアップユニット２０３は図１７に示すように、閾値電流が低減化され横モードが単一である大出力のレーザ光を出射するＶＣＳＥＬ１、そのＶＣＳＥＬ１から出射されたレーザ光をトラッキング・サーボに必要な３スポットを生じさせるグレーティング２０６、往路のレーザ光を略１００％透過させる偏光ＢＳ（ＰＢＳ：ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）２０７、偏光ＢＳ２０７を透過したレーザ光を平行光にするコリメータ・レンズ（ＣＬ：ｃｏｌｉｉｍａｔｏｒ ｌｅｎｓ）２０８、コリメータ・レンズ２０８により平行光にされたレーザ光を円偏光に変換するλ／４板２０９、λ／４板２０９により円偏光にされたレーザ光をＣＤ−ＲＷ等の光ディスク２１０に焦点を結ぶ対物レンズ２１１、復路で偏光ＢＳ２０７によって反射されたレーザ光に焦点サーボに必要な非点収差を発生させるシリンドリカル・レンズ２１２及びピット信号等を受け取るパターン分割ＰＤ（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）２１３等により構成される。
【０１５２】
次に、このように構成されたＶＣＳＥＬ１を備えた電子機器の例である光磁気記録再生装置２０１の動作について、光学的動作を中心に簡単に説明する。
【０１５３】
まず、光磁気記録再生装置２０１の電源が投入されると制御部２０５の指示によりスピンドルモータ２０２が所定の回転数で回転し、同時にスレッドモータ（図示しない）を駆動させ、所定の光ディスク２１０の位置にピックアップユニット２０３を移動させる。
【０１５４】
また、制御部２０５の制御下所定の電流が上部電極８に注入されるとその電流は絶縁層７により規制され、図５に示すように第１の領域上のリング状に形成されたキャップ層６との接触領域からのみ、キャップ層６等に進入することとなる。この結果、効率的に電流を発振領域に注入でき、ＶＣＳＥＬ１の閾値電流を低減することができる。
【０１５５】
更に注入された電流は、第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように形成された空気層１４によって規制され、その空気層１４より外への電流の拡散が阻止されることとなる。これにより、リング状に形成された電極の接触領域から効率的に注入された電流はその拡散が規制され、更に閾値電流を低減化できることとなる。
【０１５６】
また、効率的に注入され拡散を規制された電流によって活性層５で光が発生するが、光の共振方向に直交する面内方向（横方向、図１及び図２のＸＺ面方向）では、空孔１１及び空気層１４が形成されていない領域である第１の領域とその外側で空孔１１及び空気層１４が形成されている領域の第２の領域とで僅かに第２の領域の実効的な屈折率のほうが小さいので、いわばクラッド層として機能し、第１の領域で発生した光は導波路の幅が広いにもかかわらずその僅かな屈折率差により、単一横モードの光が第１の領域と第２の領域との境界付近で全反射され、全体として光の共振方向（図１及び図２のＹ方向）に光が導波され、活性層５等を上下に挟む半導体多層膜ＤＢＲミラー３により反射されて共振し、更に増幅されてレーザ光として発振し、出射口１０より出射することとなる。
【０１５７】
更にＶＣＳＥＬ１から出射されたレーザ光はグレーティング２０６を通り、偏光ＢＳ２０７を透過しコリメータ・レンズ２０８により平行光にされ、λ／４板２０９で円偏光になり、対物レンズ２１１により光ディスク２１０例えばＣＤ−ＲＷ等の所定位置に、高出力レーザ光の焦点が結ばれ必要な情報が書き込まれることとなる。
【０１５８】
また、再生の場合は光ディスク２１０により反射されたレーザ光が復路に入り逆コースを偏光ＢＳ２０７までたどり、偏光ＢＳ２０７で略１００％シリンドリカル・レンズ２１２方向に反射され、シリンドリカル・レンズ２１２に入射し非点収差を発生させ、パターン分割ＰＤ２１３に入射する。
【０１５９】
更にレーザ光が入射したパターン分割ＰＤ２１３は、ピット信号、トラッキング信号及びフォーカス信号等を受け取り、それらの信号情報を制御部２０５に出力する。
【０１６０】
制御部２０５は、入力された信号情報をインターフェース部２０４に出力し、外部の表示装置等の電子機器に情報が出力され、或いは光磁気記録再生装置２０１に表示装置等の出力手段があるときはこれらにより信号情報が表示情報等に変換される。
【０１６１】
このように本実施形態によれば、半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備するＶＣＳＥＬ１を備えるので、第１の領域に注入された電流は第１の領域の外には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化した電子機器とすることができる。
【０１６２】
また、第１の領域を光の共振方向に沿って取り囲み、その第１の領域の屈折率と実効的な屈折率との差が僅かなものになるような第２の領域に、電流の拡散を規制する規制領域として空気層１４を形成したＶＣＳＥＬ１を備えるので、第１の領域からの電流の拡散を規制し閾値電流を低減化しながら、出射口１０を１０μｍ以上に拡大し高出力としても、高次の横モードの光は第１の領域を導波されずに単一モードのレーザ光は第１の領域に閉じ込められ導波し、レーザ光として出射される横モードは単一化され高回転・高転送速度での書き込み（光磁気記録、相変化とも）が可能となる。
【０１６３】
更に規制領域として空気層１４を用い空孔１１内に空気を充填したＶＣＳＥＬ１を備えるので、別の材質のものを新たに充填する場合より電子機器の製造コストを削減できる。
【０１６４】
また、空気層１４を第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように、上部電極８とキャップ層６とのリング状の接触領域と同心円状に形成したＶＣＳＥＬ１を備えるので、最も効果的に第１の領域からの電流の拡散を等方的に規制できると共に、繋がれた空孔１１自体も電流の拡散を規制することとなり、空気層１４を設けることによる実効的な屈折率への影響を極力少なくでき、レーザ光として出射される横モードは単一化され高回転・高転送速度での書き込み（光磁気記録、相変化とも）が可能となる。
【０１６５】
更に一部の空孔１１、例えば空気層１４に繋がれた第１の領域に最も近接して取り囲む空孔１１の直径を小さくする等により、空気層１４を第２の領域に形成する影響を相殺することとしたＶＣＳＥＬ１を備えるので、発振領域である第１の領域の屈折率より僅かに相違する実効的な屈折率を確保しながら、空気層１４により第１の領域からの電流の拡散を等方的に阻止し、閾値電流を低減化した電子機器とすることができる。
【０１６６】
また、キャップ層６と上部ＤＢＲミラー３ｂから下部ＤＢＲミラー３ａの上部まで、光の共振方向に沿って第１領域を取り囲むように貫通された空気が充填された複数の空孔１１及び空気層１４を形成するＶＣＳＥＬ１を備えることとしたので、空孔１１をエッチング等により形成するときにいっしょに空気層１４も形成でき、製造工程を少なくすることができ電子機器の製造コストの低減を図ることができる。
【０１６７】
更に携帯用電子機器では、特に部品の軽量、小型化が要望されるがＶＣＳＥＬ１を備えれば、半導体レーザを閾値電流の低減化を図りながら高出力で横モードが単一化したレーザ光を出射できる小型軽量のチップ構造にでき、部品の軽量、小型化がより図られることとなる。
【０１６８】
また、ＶＣＳＥＬ１０１を用いた場合は規制領域としての空気層１１４を例えば図１６に示すように上から見て第１の領域の外側に最も近接して取り囲む空孔１１を繋ぐように楕円形状に形成するので、その長軸方向（例えば図１６のＸ軸方向）に電流密度分布を誘導することができ、その方向に線偏光が強調されたレーザ光を出射することができるので、ＶＣＳＥＬ１０１によって偏光方向が異ならないようにでき、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有る光学素子を組合せて使用しても、光学的に特性変化が生じることを防ぐことができる。
【０１６９】
更にＶＣＳＥＬ１０１を用いることによって、その多数のＶＣＳＥＬ１０１の偏光特性を揃えることができ、同一の光学系で用いてもＶＣＳＥＬ１０１ごとに異なる偏光特性により光量にばらつき等が生じるといったことを防げる。
【０１７０】
なお、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
【０１７１】
例えば、上述した実施形態ではＶＣＳＥＬ１を備える電子機器の例として光磁気記録再生装置２０１について説明したがこれに限られるものではなく、レーザ加工装置でも光の導波路となる第１の領域を取り囲む第２の領域に空孔１１及び空気層１４を形成したＶＣＳＥＬ１を備えるので、第１の領域からの電流の拡散を規制し閾値電流を低減化しながら、出射口を１０μｍ以上に拡大し高出力としても出射されるレーザ光の横モードを単一モードとすることができ、集光スポット径を微細化することができるので精密な加工が可能となる。
【０１７２】
また、レーザ・ビーム・プリンタ等の印刷装置に光の導波路となる第１の領域を取り囲む第２の領域に空孔１１及び空気層１４を形成したＶＣＳＥＬ１を備えることによって、第１の領域からの電流の拡散を規制し閾値電流を低減化しながらレーザ光の光強度分布を単峰形にできるので、一様に帯電させた感光ドラムを局所的にレーザ照射して除電することによって、トナーが付着しない領域を形成し図版の作成を行う場合に、微細な画素を中抜け無く形成することができる。
【０１７３】
更に第１の領域からの電流の拡散を規制し閾値電流を低減化しながら、１０ｍＷ以上の高い発光強度を有するＶＣＳＥＬ１を複数配列することにより、同時に感光ドラムの複数箇所を除電することができ、しかも発光強度が高いので照射時間を短くすることも可能となる。
【０１７４】
すなわち、電流の拡散を規制し閾値電流を低減化しながら大出力で単一横モードのレーザ光を出射できるＶＣＳＥＬ１により、高精細かつ高速で印刷が可能なレーザ・ビーム・プリンタを提供できることとなる。
【０１７５】
また、上述した実施形態では第２の領域に形成された空孔１１に例えばとして空気が充填された場合について説明したがこれに限られるものではなく、第１の領域の媒質より屈折率の低い材質のものを充填しても良い。これにより、更に第２の領域の実効的な屈折率を細かく調整できることとなり、第１の領域の屈折率より僅かに小さい所望の実効的な屈折率を得ることがより容易にできることとなる。
【０１７６】
更に上述した実施形態では規制領域として空気層１４を形成したが、空気の代わりに電流を規制できる材質のものを充填して、第１の領域を光の共振方向に沿って取り囲むように形成された層状の規制領域であっても良い。
【０１７７】
また、上述した実施形態では上部電極８とキャップ層６との接触領域（電極接触領域）を例えばとしてリング状に形成したがこれに限られるものではなく、レーザ光の発振領域への電流の効率的注入が可能で、閾値電流を低減化できる接触領域であればどんな形状でもよい。
【０１７８】
更に上述した実施形態では例えば第１の領域に最も近接して取り囲み、空気層１４によって繋がれる空孔１１の直径を、空気層１４を設けることによる影響を相殺するように小さく補正したがこれに限られるものではなく、他の空孔１１の直径を補正しても良い。
【０１７９】
また、上述した実施形態では例えばとして空孔１１及び空気層１４をキャップ層６から下部クラッド層４ａまで貫通して形成したが、これに限られるものではなく、例えばキャップ層６から上部ＤＢＲミラー３ｂと上部クラッド層４ｂとの境界面付近までにとどめることもできる。これによって活性層５の空孔界面等で生じるキャリアの非発光再結合電流による発光効率の減少を回避することができる。
【０１８０】
更に、上述した実施形態では例えばとして空孔１１及び空気層１４の光の共振方向に沿ってキャップ層６から同じ深さで形成したが、これに限られるものではなく、空孔１１より空気層１４を深く形成しても又逆でも良い。これによって、電流の拡散の規制及び横モードの単一化、更に発光出力等を考慮し、より自由に制御できることとなる。
【０１８１】
また、上述した実施形態では例えばとして空気層１４を空孔１１を繋ぐように形成したがこれに限られるものではなく、空気層１４と空孔１１とを別々の位置に形成しても良い。これによって、より自由に空気層１４を形成でき多種の用途に対応できることとなる。
【０１８２】
なお、空気層１４を例えば円周状に形成するとしてその半径を大きくすれば電流の閉じ込めを小さくできるし、半径を小さくすれば電流閉じ込めを大きくできるので、その半径を変えることによって抵抗を重視するのか或いは、電流狭窄を重視するのかを選択することができる。
【０１８３】
更に上述した実施形態では、ＶＣＳＥＬ１及びＶＣＳＥＬ１０１の例としてＡｌＧａＡｓ系を中心に説明したがこれに限られるものではなく、他の材料系や他の組成であっても良い。例えばＩｎＧａＡｓＰ系やＧａＮ系であっても、半導体層上面から光の共振方向に沿って電流が注入される第１の領域の外側に第１の領域を取り囲むように、電流の拡散を規制する規制領域を具備することとしたので、第１の領域に注入された電流が第１の領域の外側には漏れにくく確実にレーザ光の発振に作用することとなり、閾値電流を低減化できる。
【０１８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では大口径化による高出力で横モードを安定な単一モードとしながら、発振領域である第１の領域からの電流の拡散を規制し閾値電流の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの概略斜視図である。
【図２】図１のＡＡ´方向の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの空孔の配列及び空気層を説明する図であって例えば活性層を上方から見た説明図である。
【図４】ＶＣＳＥＬのメサ構造の概略斜視図である。
【図５】図４のポリイミド或いはフォトレジストを取り除いて上から見た電極接触領域の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの製造方法のフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの製造プロセスのうち結晶成長工程の説明図である。
【図８】図７の次の工程である空孔及び空気層の形成工程の説明図である。
【図９】図８の次の工程である空孔の閉じ込め工程の説明図である。
【図１０】図９の次の工程であるメサの形成工程の説明図である。
【図１１】図１０の次の工程である絶縁層の形成工程の説明図である。
【図１２】図１１の次の工程である上部電極の形成工程の説明図である。
【図１３】図１２の上部電極を上から見たときの説明図である。
【図１４】図１２の次の工程である出射口の形成工程の説明図である。
【図１５】図１４の次の工程である下部電極の形成工程である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬの空孔の配列及び空気層を説明する図であって絶縁層及び上部電極を取り除いて上方から見た説明図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る電子機器の例である光磁気記録再生装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１、１０１ ＶＣＳＥＬ
２ 基板
３ 半導体多層膜ＤＢＲミラー
３ａ 下部ＤＢＲミラー
３ｂ 上部ＤＢＲミラー
４ クラッド層
４ａ 下部クラッド層
４ｂ 上部クラッド層
５ 活性層
６ キャップ層
７ 絶縁層
８ 上部電極
９ 下部電極
１０ 出射口
１１ 空孔
１２ メサ
１３ａ、１３ｂ ポリイミド或いはフォトレジスト
１４、１１４ 空気層
２０１ 光磁気記録再生装置
２０２ スピンドルモータ
２０３ ピックアップユニット
２０４ インターフェース部
２０５ 制御部

Claims (23)

1. 第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域を有する半導体層と、
   前記第１の領域に電流を注入する電極と、
   前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を規制する規制領域と
   を具備することを特徴とする面発光レーザ。
2. 請求項１に記載の面発光レーザにおいて、
   前記規制領域は、前記半導体層の活性層を貫通して形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
3. 請求項２に記載の面発光レーザにおいて、
   前記規制領域は、空気層により形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
4. 請求項３に記載の面発光レーザにおいて、
   前記電極は、前記第１の領域により発振されたレーザ光の出射口を囲むリング状領域で前記第１の領域と接触するように形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
5. 請求項４に記載の面発光レーザにおいて、
   前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする面発光レーザ。
6. 請求項５に記載の面発光レーザにおいて
   前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする面発光レーザ。
7. 請求項６に記載の面発光レーザにおいて、
   前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で、前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
8. 請求項７に記載の面発光レーザにおいて、
   前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする面発光レーザ。
9. 請求項４に記載の面発光レーザにおいて、
   前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で、円周状に形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
10. 請求項９に記載の面発光レーザにおいて、
    前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする面発光レーザ。
11. 請求項１０に記載の面発光レーザにおいて、
    前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする面発光レーザ。
12. 請求項１１に記載の面発光レーザにおいて、
    前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
13. 請求項１２に記載の面発光レーザにおいて、
    前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする面発光レーザ。
14. 請求項４に記載の面発光レーザにおいて、
    前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記リング状領域の外側で長軸と短軸とを有する楕円状に形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
15. 請求項１４に記載の面発光レーザにおいて、
    前記半導体層は、前記空気層を含み光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつ、その差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域を具備することを特徴とする面発光レーザ。
16. 請求項１５に記載の面発光レーザにおいて、
    前記第２の領域は、前記第１の領域の部材に光の共振方向に前記活性層を貫通して形成された複数の空孔及び前記空気層が形成されたものであることを特徴とする面発光レーザ。
17. 請求項１６に記載の面発光レーザにおいて、
    前記空気層は、光の共振方向に直交する面内では前記第１の領域に最も近接して取り囲む空孔を繋ぐように形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
18. 請求項１７に記載の面発光レーザにおいて、
    前記空気層及び空孔は、密閉されていることを特徴とする面発光レーザ。
19. 第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域と、その共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なり、かつその差が僅かな第２の屈折率を有する第２の領域とを有する半導体層と、
    前記第１の領域に電流を注入する電極と、
    前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制するように前記第２の領域に形成された規制領域と
    を具備する面発光レーザ
    を備えることを特徴とする電子機器。
20. 第１の屈折率を有し光を共振する第１の領域を有する半導体層を形成する工程と、
    前記第１の領域に電流を注入する電極を形成する工程と、
    前記電極に接する半導体層上面から光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み、前記第１の領域外への電流の拡散を空気層により規制する規制領域を形成する工程と
    を具備することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
21. 請求項２０に記載の面発光レーザの製造方法において、
    前記規制領域を形成する工程は、前記空気層と、光の共振方向に沿って前記第１の領域を取り囲み前記第１の屈折率とは実効的な屈折率が異なりその差が僅かな第２の屈折率を有するように光の共振方向に貫通させた空孔とを、有する第２の領域を前記半導体層に形成するものであることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
22. 請求項２１に記載の面発光レーザの製造方法において、
    前記規制領域を形成する工程は、前記空気層及び空孔を形成後直ちにその開口部を密閉部材により覆うものであることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
23. 請求項２２に記載の面発光レーザの製造方法において、
    前記規制領域を形成する工程は、前記開口部を覆う密閉部材にポリイミド或いはフォトレジストを用いることを特徴とする面発光レーザの製造方法。

Images