JP2004253408A - 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108,n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103に、それぞれ、AlAs被選択酸化層109,104が設けられており、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103中に設けられた非酸化(導通)領域113bの一辺の長さを5μmとして、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108中の非酸化(導通)領域113aに比べて小さくしている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
面発光レーザ(面発光型半導体レーザ)は、端面発光型レーザに比べて活性層体積が小さく、高速変調が可能であることから、ギガビットイーサネット(登録商標)等の通信光源として注目されている。また、面発光レーザは、基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せることから、2次元アレイ集積が容易であり、更にアレイ化した場合でも消費電力が少ないことから並列光インターコネクション用光源としての期待も大きい。
【0003】
従来、面発光レーザの低閾値化を可能とするものとして、次のようなAl混晶の酸化物による電流狭窄構造が知られている。例えば、非特許文献1には、MOCVD法(有機金属気相成長法)によって結晶成長されたInGaAs/GaAs量子井戸活性層と、この上下にAlAs/GaAsからなる分布ブラッグ反射器とを有する素子の選択酸化構造による電流狭窄について記述がなされている。
【0004】
この従来技術では、素子部を結晶成長した後、素子部表面から基板表面までを直径20μmの円柱形状にエッチングし、80℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングして得られた水蒸気雰囲気中において、400℃の温度でアニールを行い、円柱部の側面からメサ中心部に向けてAlAs層のみを選択的に酸化し、直径5μmの電流通路を円柱の中央部に残して、円柱周辺部にAlxOyによる電流狭窄構造を形成している。AlxOyは高い絶縁性を有しているため、酸化が行われなかった領域に効率良く電流を狭窄することができる。上記の素子は、この構造により、70μAという極低閾値を実現している。
【0005】
更に、AlxOyの屈折率は、1.6程度と他の半導体層と比べて低いことから、共振器構造内に横方向の屈折率差が生じ、発振光がメサ中央に閉じ込められるので、回折による損失が低減し、素子の効率が向上する作用がある。しかし、逆に光閉じ込めが大きくなるので、高次横モードの発振を抑制する為に、酸化狭窄径を小さくする事が必要となる。従来、波長帯にもよるが、酸化狭窄径を発振波長の3〜4倍程度に絞る事により、単一基本モード発振が得られている。この様に、酸化狭窄構造により、発振閾値の低減と、回折損失の低減、及び単一基本モード制御を実現する事ができる。
【0006】
また、酸化層によってさらに高効率に単一基本横モード制御を行った従来技術として、非特許文献2には、MOX(multiple oxide)構造による横モード制御に関して記述がなされている。この従来技術では、p型分布ブラッグ反射器中に、主に電流狭窄(正孔狭窄)を行うための酸化層と、この酸化層の上層に、これよりも酸化径の広い、高次横モードの抑制を行う複数の酸化層とを設けたMOX構造が示されている。
【0007】
基本横モードはメサ中央部に大きな電場振幅を有するのに対し、高次横モードの多くはメサ中心部から離れた周辺部にも大きな電場振幅を有しており、酸化構造によりメサ周辺部に屈折率の小さい構造を形成すると、この構造によって高次横モードの回折(漏洩)損失が生じて発振が抑制される。基本横モードは酸化がなされていないメサ中心部に大きな電場振幅を有するので、基本モードが酸化径の広い酸化構造から受ける回折損失は僅かであり、この結果、基本横モードが選択的に発振する。この例では、電流狭窄層とは別に3層の酸化層を設けることによって単一基本横モード制御を効率良く行っている。
【0008】
【非特許文献1】
Electronics Letters 31(1995)p560−562
【0009】
【非特許文献2】
第47回春季応用物理学会 講演予稿集29p−N−2
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、電流狭窄構造によって単一横モード発振を得るためには、酸化径を小さくし、高次モードに対する回折損失を大きくする必要がある。酸化狭窄径を小さくすることにより、閾値電流を低減できるが、発振に寄与する領域が減少するので、高出力を得ることが難しくなるという問題がある。
【0011】
上記問題に加えて、導通領域の面積が減少することで素子抵抗が大きくなり、素子発熱による出力飽和により高出力までの発振が難しくなるという問題もある。特に、p型半導体材料では、正孔の有効質量が大きく、移動度が小さいので、ヘテロスパイク緩衝層等を界面に挿入した場合でも分布ブラッグ反射器の抵抗が大きく、酸化狭窄径を小さくすることで素子抵抗が大幅に増加してしまう。
【0012】
逆に酸化径を大きくした場合は、発振領域が広くなることで比較的高い出力を得ることが可能になるが、酸化狭窄層による高次横モードの抑制効果が弱くなるため、高次横モードの発振が起こる。
【0013】
このように、単一基本横モード発振させることと高出力を得ることとは相反する関係にあり、波長帯にもよるが、従来、単一の酸化狭窄構造によって単一基本横モード発振を得るためには、発振波長の3〜4倍程度の一辺、又は直径が必要とされている。しかし、この際の出力は2mW程度が上限である。
【0014】
また、電子写真システム,光ディスク等の書き込み光源や、光ファイバを用いた長距離通信光源等、多くの面発光レーザ素子の応用例において、単峰性のビーム形状,単一基本横モード発振が強く望まれており、微小な非酸化領域を有する選択酸化構造による単一基本横モード制御は必要不可欠となっている。
【0015】
以上のように、従来の酸化狭窄型面発光レーザ素子では、微小な非酸化領域を有する選択酸化構造により、電流狭窄と単一基本横モード制御を同時に行なっており、極低閾値電流と単一基本横モード発振を得ているが、素子は非常に高抵抗であり、更に、発振領域の減少と、高抵抗化による発熱の増大によって高出力を得ることが難しいという問題を有している。また、素子が高抵抗であることから、高速変調が困難であるという問題を有している。
【0016】
また、非特許文献2のMOX構造では、高い高次モードの抑制効果と同時に寄生容量の低減効果が得られるものの、p型分布ブラッグ反射器中に、このような酸化狭窄構造を多数設けていることから、素子の高抵抗化を引き起こしてしまうという問題がある。また、電流狭窄(正孔狭窄)層として、酸化狭窄径の小さな酸化構造を用いている事により、上述の様に、素子の低抵抗化、及び高出力化は難しい。
【0017】
本発明は、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Alを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいことを特徴としている。
【0019】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制層は、電子通路の途中に設けられていることを特徴としている。
【0020】
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられていることを特徴としている。
【0021】
また、請求項4記載の発明は、請求項1または請求項2記載の面発光レーザ素子において、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がp導電型であり、選択酸化により高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がn導電型であることを特徴としている。
【0022】
また、請求項5記載の発明は、請求項3記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がp導電型であることを特徴としている。
【0023】
また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料から構成されていることを特徴としている。
【0024】
また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料から構成されていることを特徴としている。
【0025】
また、請求項8記載の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はn導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に、n導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えていることを特徴としている。
【0026】
また、請求項9記載の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴としている。
【0027】
また、請求項10記載の発明は、請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置としたことを特徴としている。
【0028】
また、請求項11記載の発明は、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路以外に設けた高次横モード抑制層を複数としたことを特徴としている。
【0029】
また、請求項12記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚いことを特徴としている。
【0030】
また、請求項13記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層のAl組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層のAl組成に対して、相対的に大きいことを特徴としている。
【0031】
また、請求項14記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Al,Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,Pのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも短波であることを特徴としている。
【0032】
また、請求項15記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,P,N,Sbのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも長波であることを特徴としている。
【0033】
また、請求項16記載の発明は、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【0034】
また、請求項17記載の発明は、請求項16記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる2種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【0035】
また、請求項18記載の発明は、請求項17記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、2層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【0036】
また、請求項19記載の発明は、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュールである。
【0037】
また、請求項20記載の発明は、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システムである。
【0038】
また、請求項21記載の発明は、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステムである。
【0039】
また、請求項22記載の発明は、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システムである。
【0040】
また、請求項23記載の発明は、請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムである。
【0041】
また、請求項24記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0042】
また、請求項25記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のAl組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のAl組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0043】
また、請求項26記載の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0044】
また、請求項27記載の発明は、請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴としている。
【0045】
このように、本発明では、面発光レーザ素子において、正孔、及び電子通路の途中となるp型、及びn型半導体層中に、それぞれ非酸化(導通)領域の面積が異なる選択酸化構造を設けて、電子通路の途中にあたる非酸化(導通)領域の面積を、正孔通路の途中にあたる非酸化(導通)領域の面積に対し、相対的に小さい構成としている。
【0046】
ここで、電子通路の途中に設けた非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造は、高次横モードの発振を抑制する高次横モード抑制層として機能し、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が大きな選択酸化構造は正孔狭窄層として機能する。以上のように、正孔狭窄層と高次横モード抑制層をそれぞれ分離して設ける構成とし、微小な非酸化領域が必要である高次横モード抑制層を、高抵抗化し難い電子通路の途中(n型半導体中)に設け、素子の高抵抗化を防止する方法としている。
【0047】
また、同様の目的から、正孔通路の途中(p型半導体中)と、キャリアの通路(電子通路、及び正孔通路)以外の領域にそれぞれ非酸化領域の面積が異なる選択酸化構造を設け、キャリアの通路以外の領域に設けた非酸化領域の面積を、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積に対し相対的に小さい構成としている。
【0048】
ここで、キャリア通路以外の領域に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造は、高次横モード抑制層として、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が大きな選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けている。以上のように、正孔狭窄層と、高次横モード抑制層を分離する構成とし、微小な非酸化領域が必要となる高次横モード抑制層を、素子抵抗に関係しないキャリアの通路以外に設け、素子の高抵抗化を防止する方法としている。
【0049】
【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。
【0050】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態は、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子(面発光型半導体レーザ)において、前記正孔狭窄層の他に、Alを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対し、相対的に小さいことを特徴としている。
【0051】
このような構成とすることによって、従来同一の選択酸化構造により行なっていた正孔狭窄と単一基本横モード制御を、それぞれの選択酸化構造により独立に行なうことが可能となり、正孔狭窄と単一基本横モード制御とのそれぞれに最適な設計を行なうことが可能となる。よって、正孔狭窄層は、高次横モードの抑制を行なう必要が無くなり、非酸化領域の面積を大きく設けることによって、素子抵抗が著しく増加するのを防止することができる。また、正孔は狭窄効率が大きいため、正孔狭窄層の非酸化領域の面積を大きく設けることにより、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現することが可能となる。
【0052】
また、正孔狭窄層の他に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、抵抗への影響が少なくなる領域に設ける等の最適な設計を行なうことによって、素子抵抗を著しく増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【0053】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は、上記第1の実施形態の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子通路の途中に設けられている構成となっている。
【0054】
この第2の実施形態の構成では、電子通路の途中に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【0055】
また、正孔通路の途中に設けた、非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造から成る正孔狭窄層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【0056】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態は、上記第1の実施形態の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられている構成となっている。
【0057】
この第3の実施形態の構成では、正孔狭窄層の他に、電子及び正孔の通路を避けた領域に新たに設けた、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を増加させること無く高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【0058】
また、正孔通路の途中に設けた、非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造から成る正孔狭窄層は、素子抵抗を著しく増加させること無く、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【0059】
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態は、上記第2の実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化によって正孔狭窄層を形成する前記Alを組成に含む半導体層はp導電型であり、更に電子通路の途中に設けられた選択酸化によって高次横モード抑制層を形成する前記Alを組成に含む半導体層はn導電型である構成となっている。
【0060】
上記正孔狭窄層及び高次横モード抑制層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中、又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中(共振器スペーサー層中)はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層を形成する被選択酸化層をp導電型とし、電子通路の途中に設けられる高次横モード抑制層を形成する被選択酸化層をn導電型とすることにより、それぞれのキャリアに対する抵抗を効果的に低減することができる。
【0061】
第4の実施形態の構成とすることによって、正孔通路の途中に設けた非酸化領域の面積が相対的に大きな選択酸化構造は、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現する機能を有する。
【0062】
また、電子通路の途中に設けた非酸化面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【0063】
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態は、上記第3の実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成する、前記Alを組成に含む半導体層は、p導電型である構成となっている。
【0064】
第4の実施形態と同様に、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中、又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中(共振器スペーサー層中)はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる正孔狭窄層を形成する被選択酸化層をp導電型とすることによって、素子抵抗をより低抵抗に保ったまま、正孔を活性層領域においてメサの中心部へ狭窄し、高い内部量子効率を実現することができる。
【0065】
また、電子通路及び正孔通路以外の領域に設けた非酸化面積が相対的に小さな選択酸化構造から成る高次横モード抑制層は、素子抵抗を増加させること無く、高次横モードの発振を効果的に抑制する機能を有する。
【0066】
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態は、第1乃至第5のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は半導体材料である構成となっている。
【0067】
第6の実施形態の構成とすることによって、第1乃至第5のいずれかの実施形態の素子を一回の結晶成長により精度良く得ることができる。また、制御性の良い半導体プロセスにより、制御性,歩留まり良く素子を得ることができる。
【0068】
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態は、第1乃至第5のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料である構成となっている。
【0069】
この第7の実施形態の構成とすることによって、吸収損失の少ない誘電体反射ミラーによって、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【0070】
(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態は、第1乃至第7のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はn導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に該n導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えている構成となっている。
【0071】
この第8の実施形態の構成とすることによって、p型半導体分布ブラッグ反射器の代わりに、吸収損失の少ないn型半導体分布ブラッグ反射器によって、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【0072】
(第9の実施形態)
本発明の第9の実施形態は、第1乃至第8のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられている構成となっている。
【0073】
この第9の実施形態の構成とすることによって、吸収損失の少ないノンドープ半導体分布ブラッグ反射器を用いて、効率の優れた本発明の面発光レーザ素子が得られる。
【0074】
(第10の実施形態)
本発明の第10の実施形態は、第1乃至第9のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置とした構成となっている。
【0075】
この第10の実施形態の構成とすることによって、発振光の定在波の腹となる位置に設けた選択酸化構造より成る高次横モード抑制層は、より効果的に高次横モードの発振を抑制する。
【0076】
(第11の実施形態)
本発明の第11の実施形態は、第1乃至第10のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制層を複数とする構成となっている。
【0077】
この第11の実施形態の構成とすることによって、電子通路の途中、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられた相対的に非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造より成る高次横モード抑制層は、より効果的に高次横モードの発振を抑制する。
【0078】
(第12の実施形態)
本発明の第12の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを組成に含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを組成に含む半導体被選択酸化層の厚さに対して相対的に厚い構成となっている。
【0079】
この第12の実施形態の構成とすることによって、容易に制御性良く本発明の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0080】
(第13の実施形態)
本発明の第13の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを組成に含む半導体被選択酸化層のAl組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを組成に含む半導体被選択酸化層のAl組成に対して相対的に大きい構成とした。
【0081】
この第13の実施形態の構成とすることによって、容易に制御性良く本発明の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0082】
(第14の実施形態)
本発明の第14の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Al,Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,Pのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも短波である構成となっている。
【0083】
第14の実施形態の構成では、特に短波長域に発振波長を有する素子において、効果的に高出力まで単一基本横モード発振が得られる。
【0084】
(第15の実施形態)
本発明の第15の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,P,N,Sbのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも長波である構成となっている。
【0085】
第15の実施形態の構成では、特に長波長域に発振波長を有する素子において、素子の効率の優れた素子が得られる。
【0086】
また、第15の実施形態の構成とすることによって、特に、温度特性にすぐれた、光通信光源に最適な素子が得られる。
【0087】
(第16の実施形態)
本発明の第16の実施形態は、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子により構成されている面発光レーザアレイである。
【0088】
第16の実施形態の面発光レーザアレイは、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子により構成されているので、素子抵抗が低く、高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供できる。
【0089】
(第17の実施形態)
本発明の第17の実施形態は、第16の実施形態の面発光レーザアレイにおいて、該面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる2種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴としている。
【0090】
酸化狭窄型面発光レーザ素子では、選択酸化構造における非酸化領域の面積の違いによって共振器の共振波長が変化するという特徴があり、非酸化領域の面積を小さくすることにより、発振波長(共振波長)が短波長シフトすることが知られている。非酸化領域の面積の大きさにより波長変化が生じる理由は、酸化領域が発振横モードに対して閉じ込め作用を有していることから、非酸化領域の面積が変化することで横モード広がりが変化し、共振器の垂直方向の共振条件が変化するためである。
【0091】
例えば、文献「IEEE Journal of Selected Topics In Quantum Electronics Vol.3, No.2, pp.344, 1997」や、文献「IEEE Journal of Quantum Electronics Vol.34, No.10,pp.1890, 1998」では、数値計算により、0.98μm帯の素子における非酸化領域の面積に対する発振波長(共振波長)の短波長シフト量が見積もられている。これらの文献の結果では、非酸化領域の直径が5μm程度から、徐々に短波長シフトが始まり、非酸化領域の直径が2μm程度以下から急激に増加することが示されている。
【0092】
また、実際に、文献「IEEE Photonics TechnologyLetter Vol.8, No.7, pp.858 1996」では、非酸化領域の面積が異なる素子を作製し、0.98μm帯において波長間隔約1nmの2×2の面発光レーザアレイを作製した例が報告されている。この際の最小の狭窄径は2.0μmであり、最大の狭窄径は3.5μmである。
【0093】
しかしながら、従来の電流狭窄と、高次横モード抑制の単一の選択酸化構造により行なう面発光レーザ素子では、酸化狭窄径を変化させることにより、閾値電流,光出力等のアレイ内分布が非常に大きくなるという不具合が生じる。更に、前述のように酸化狭窄径を微小にすることで狭窄領域の抵抗が激増し、発熱のために高出力を得ることが難しいという不具合がある。実際に、上記の文献では酸化狭窄径が最大の3.5μmの素子においても、素子発熱のために最大の光出力は0.38mW程度であったと記述されている。これよりも酸化狭窄径の小さな素子では、高抵抗化による発熱の影響等により光出力は更に小さいものと考えられる。このように、従来構造の素子では、上述のような方法により多波長面発光レーザアレイを作製した場合に、高出力動作が可能な面発光レーザアレイを作製することは困難である。
【0094】
また、より広帯域な多波長面発光レーザアレイを得るためには、更に非酸化領域の面積を小さくする必要がある。実際には非酸化領域の直径が1μm程度以下になると選択酸化構造による光の損失が急激に増加し始めるので、この程度が実際に動作し得る下限と考えられるものの、従来構造の素子において、上記の値程度まで非酸化領域の面積を小さくした場合には、素子発熱(高抵抗化)は激増し、発振を得ることが非常に困難である。
【0095】
ところが、本発明の面発光レーザ素子を用いた多波長面発光レーザアレイでは、前述のような問題を解決することが可能である。すなわち、先ず、本発明の面発光レーザ素子では、電流狭窄層と高次横モード抑制層とを個別に夫々設ける構成としており、更に高次横モード抑制層を、高抵抗化しにくいn導電型の半導体層中、若しくは、電気抵抗に関係しないキャリア(電子、正孔)通路以外の領域に設ける構成としている。このため、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を微小にした場合の抵抗の増加は、従来構造の素子に対して少ないか、後者の場合には全く無い。従って、高抵抗化による発熱の影響を低く抑えることができるので、上述のように高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな素子に対して、基本横モード発振で且つ高出力を得ることが可能であり、また素子間での光出力のばらつきを小さくすることが可能である。更に、アレイ内の素子に対し別途設けた電流狭窄層の非酸化領域の面積を同じにすることによって、発振閾値電流や、動作電圧等の特性のばらつき等も非常に小さくすることが可能である。
【0096】
以上のように、第17の実施形態の面発光レーザアレイは、特性のばらつきが小さく、且つ高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイとして動作する。
【0097】
(第18の実施形態)
本発明の第18の実施形態は、第17の実施形態の面発光レーザアレイにおいて、該面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、2層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴としている。
【0098】
この第18の実施形態では、高次横モード抑制層を2層以上の多層とすることにより、光の横モードの閉じ込め効果を大きくし、より効果的に発振波長(共振波長)を短波長シフトさせることができる。
【0099】
(第19の実施形態)
本発明の第19の実施形態は、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第16の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている面発光レーザモジュールである。
【0100】
第1乃至第15の実施形態の面発光レーザ素子,第16の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで安定に発振が得られる。従って、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第16の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている面発光レーザモジュールファイバとの結合率が変動すること無く安定であり、信頼性の高い面発光レーザアレイモジュールとして動作する。
【0101】
(第20の実施形態)
本発明の第20の実施形態は、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第16の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている電子写真システムである。
【0102】
第1乃至第15の実施形態の面発光レーザ素子,第16の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られる。また、出射ビームが円形であり、高いアレイ間の位置精度を有していることから、同一のレンズで複数のビームを再現性良く容易に集光できるので、光学系が簡単で済み、低コストな電子写真システムを構成できる。また、基本横モードで高出力が得られるので、アレイを用いた場合、特に高速書き込みが可能であり、高速な電子写真システムを提供できる。
【0103】
(第21の実施形態)
本発明の第22の実施形態は、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第16の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている光インターコネクションシステムである。
【0104】
第1乃至第15の実施形態の面発光レーザ素子,第16の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られ、光ファイバとの結合が高く、素子の動作状態の変化に対しても横モードが安定しているので、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供できる。
【0105】
(第22の実施形態)
本発明の第22の実施形態は、第1乃至第15のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子、又は、第16の実施形態の面発光レーザアレイが用いられている光通信システムである。
【0106】
第1乃至第15の実施形態の面発光レーザ素子,第16の実施形態の面発光レーザアレイは、単一基本横モードで、高出力まで発振が得られ、光ファイバとの結合が高く、素子の動作状態の変化に対しても横モードが安定しているので、信頼性の高い光通信システムを提供できる。また、基本横モード出力が高いことから、遠距離通信が可能な光通信システムを提供できる。
【0107】
(第23の実施形態)
本発明の第23の実施形態は、第17または第18の実施形態の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムである。
【0108】
第17,第18の実施形態の面発光レーザアレイでは、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子の特性ばらつきが少なく、面発光レーザアレイの駆動制御が容易であり、単一基本横モードにおいて高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイによって、低コストで信頼性の高い光通信システムを提供できる。
【0109】
(第24の実施形態)
本発明の第24の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0110】
この第24の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く、第1乃至第11の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0111】
(第25の実施形態)
本発明の第25の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のAl組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のAl組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0112】
この第25の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く、第1乃至第11の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0113】
(第26の実施形態)
本発明の第26の実施形態は、第1乃至第11のいずれかの実施形態の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴としている。
【0114】
第26の実施形態の製造方法によって、容易に制御性良く、且つ歩留まり良く第1乃至第11の実施形態の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0115】
(第27の実施形態)
本発明の第27の実施形態は、第17または第18の実施形態の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴としている。
【0116】
第27の実施形態の製造方法によって、第17,第18の実施形態の多波長面発光レーザアレイを、素子の作製工程を増やすことなく容易に制御性良く、且つ歩留まり良く得ることができる。
【0117】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【0118】
(第1の実施例)
図1は第1の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【0119】
図1の面発光レーザ素子は、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸構造を活性層とする0.85μm帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0120】
図1の面発光レーザ素子は、有機金属気相成長法(MOCVD法)により結晶成長を行なっており、III族原料に、トリメチルアルミニウム(TMA),トリメチルガリウム(TMG),トリメチルインジウム(TMI)を用い、V族原料に、アルシン(AsH3)ガスを用いている。また、p型ドーパントにはCBr4を用い、n型ドーパントにはH2Seを用いている。
【0121】
具体的に、図1の素子は、n−GaAs基板101上に、n−GaAsバッファー層102、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85Asの対を1周期とした36周期のn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103、ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー105、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層106、ノンドープAl0.15Ga0.815As共振器スペーサー107、20周期のp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108を順次結晶成長している。また、上部分布ブラッグ反射器108の最表面層となるAl0.15Ga0.85As層では表面付近のp型ドーパント(炭素)のドーピングを高濃度としたコンタクト層(図示せず)が設けられている。
【0122】
また、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器103中、及びp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器108中には、それぞれ、n−AlAs被選択酸化層104、及びp−AlAs被選択酸化層109が設けられている。更に、各被選択酸化層104,109は、選択酸化により酸化が成された酸化領域112(図で黒く示した領域;以降の実施例についても同様)と、酸化が成されていない非酸化領域113a,113bとからなっている。
【0123】
ここで、上部分布ブラッグ反射器108,下部分布ブラッグ反射器103の低屈折率層にあたるn及びp−Al0.9Ga0.1As層103a,108aと、高屈折率層にあたるn及びp−Al0.15Ga0.85As層103b,108bの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ/2となる層厚としている(各層については図2を参照)。具体的な各層の厚さは、Al0.9Ga0.1As層103a,108aが69.8nm、Al0.15Ga0.85As層103b,108bが59.7nmである。
【0124】
図2は、図1の面発光レーザ素子の共振領域(共振器領域)を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。以後、共振領域を、ブラッグ反射器によって挟まれた領域と定義する。この第1の実施例の素子では、図1において、符号111によって示される領域が共振領域である。
【0125】
図2には、共振領域111と、n−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層103aとn−Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層103bとによるn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103の1周期分の構造と、p−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層108aとp−Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層108bとによるp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108の1周期分の構造とが示されている。
【0126】
ここで、図1の面発光レーザ素子では、図2のように、共振領域に接するn及びp−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層103a,108a中に、n−AlAs被選択酸化層104,p−AlAs被選択酸化層109がそれぞれ設けられている。AlAs被選択酸化層の厚さは、n−AlAs被選択酸化層104を30nm、p−AlAs被選択酸化層109を20nmとしている。また、AlAs被選択酸化層が設けられているn及びp−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層103a,108aの厚さのみ、AlAs層を含めた各領域における発振光の位相変化が3π/2となる厚さにしている。
【0127】
また、共振領域を形成するノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層105,GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層106,ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層107は、これらからなる共振領域において、発振光の位相変化が2πに等しくなるように調整され、所謂1λ共振器構造を形成している。
【0128】
また、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層106は、高い誘導放出確率を得るために、発振光の定在波の腹にあたる位置に設けられている。逆に、n−AlAs被選択酸化層104及びp−AlAs選択酸化層109は、光の回折損失を低減するために、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。図1の素子では、図2に示すように、それぞれ活性層106から見て2番目の定在波の節となる位置に設けられている。
【0129】
図1の面発光レーザ素子は、結晶成長の後、公知の写真製版技術によって一辺が30μmの正方形レジストパターンが形成されて、公知のドライエッチング技術を用いて、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108の表面からn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布半導体ブラッグ反射器103の途中までの各層のエッチング除去が行なわれて、正方形メサを形成している。
【0130】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中においてエッチング端面からメサ中央部に向けて、一回の酸化工程により、基板と平行方向にn−AlAs被選択酸化層104とp−AlAs被選択酸化層109の選択酸化を行って、中央に非酸化領域113a,113bを残して、メサ周辺部に選択酸化領域112を形成している。
【0131】
この際、被選択酸化層104,109の酸化レートは、n−AlAs被選択酸化層104とp−AlAs被選択酸化層109の厚さの違いによって異なり、相対的に厚さの厚いn−AlAs被選択酸化層104の方が、酸化レートが大きい。従って、非酸化領域113bの方が非酸化領域113aよりも面積が小さく形成されている。ここで、非酸化領域113bの一辺は3μm、非酸化領域113aの一辺は10μmであった。以上のように、電子通路における非酸化(導通)領域113bの面積は、正孔通路における非酸化(導通)領域113aの面積に対して、相対的に小さくなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域113bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0132】
次に、気相化学堆積法(CVD法)を用いて、ウエハ全面にSiO2層114を形成した後、メサの中央部にアラインして、絶縁樹脂115のスピンコートを行い、メサ上の絶縁樹脂の除去を行った。次に、絶縁樹脂除去部のSiO2層114の除去を行った。次に、メサ上の光出射部となる領域に10μmの方形レジストパターンを形成し、蒸着を行なった。次に、光出射部の電極材料をリフトオフにより除去し、p側電極116を形成した。次に、n−GaAs基板101の裏面を研磨した後、基板101の裏面に、蒸着によってn側電極117を設けた。次に、アニールによって、両電極116,117のオーミック導通を取った。
【0133】
図1の面発光レーザ素子は、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108,n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103に、それぞれ、AlAs被選択酸化層109,104が設けられており、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103中に設けられた非酸化(導通)領域113bの一辺の長さを3μmとして、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器108中の非酸化(導通)領域113aに比べて小さくしている。ここで、AlAsの酸化物は屈折率が1.6程度であり、共振器内の導波モードに対して作用を及ぼす。つまり、メサ中心部以外にも大きな電場振幅を持つ高次横モードは、酸化層による回折損失が大きく発振が抑制される。メサ中心部に大きな電場振幅を持つ基本横モードは、メサ中心部が酸化されていないことから、酸化狭窄構造による回折損失が少なく容易に発振が可能である。
【0134】
従来の面発光レーザ素子は、安定に単一基本横モード発振を得るために、p型分布ブラッグ反射器中の非酸化領域の面積を小さくしており、これが発振領域の減少による素子の出力の制限と、高抵抗化による素子発熱の増大(熱によるロールオーバー)を招いていた。
【0135】
しかし、この第1の実施例の素子は、主にn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器103中に設けた酸化狭窄構造によって、発振横モードの制御を行っており、n型分布ブラッグ反射器の抵抗はp型分布ブラッグ反射器に比べて低く、従って、素子を高抵抗化させることなく高次横モードの発振を抑制することができる。
【0136】
しかし、電子は正孔に比べて移動度が大きいので、n型分布ブラッグ反射器中に設けた酸化狭窄層によって、キャリアの注入領域を効果的にメサ中心部に狭窄することは難しく、キャリアがメサ側面へ拡散し、メサ側面の非発光再結合準位によって発光効率が低下する不具合を生じる。これを防ぐためには、正孔に対しても狭窄構造を設け、高密度に電子―正孔が励起される領域をメサ中心部に制限する必要がある。
【0137】
この目的のために、この第1の実施例の素子では、p型分布ブラッグ反射器にも酸化狭窄構造を設け、正孔の狭窄を行っている。この酸化狭窄構造は、高次横モードの発振を抑制する程度に非酸化領域を小さく絞る必要は無く、正孔がメサ側面にまで拡散しない程度の大きさに選べば良い。つまり、高出力が得られるように大きめに選ぶことができる。従って、従来のように著しく素子抵抗を増加させることが無く、熱による出力飽和の影響が小さい。従って、更に高出力までの発振が可能になる。
【0138】
このように、この第1の実施例の素子は、高出力まで単一基本モードによる発振が得られ、また、熱による出力飽和点も従来の素子に比べ高かった。
【0139】
(第2の実施例)
図3は第2の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図3の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0140】
図3の面発光レーザ素子は、第1の実施例と同じ結晶成長法により結晶成長が行なわれている。具体的に、図3の素子は、n−GaAs基板201上に、n−GaAsバッファー層202と、n−Al0.9Ga0.1As/GaAsの対を1周期とした36周期のn−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器203と、ノンドープGaAs共振器スペーサー205とGaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層206とノンドープGaAs共振器スペーサー207とから成る共振領域211と、p−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体ブラッグ反射器210とn−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器208とから成る20周期の上部半導体分布ブラッグ反射器とを、順次結晶成長して構成されている。また、上部分布ブラッグ反射器の最表面層となるGaAs層では表面付近のp型ドーパントである炭素のドーピングを高濃度としたp−GaAsコンタクト層(図示せず)が設けられている。
【0141】
また、上部半導体分布ブラッグ反射器208,210,下部半導体多分布ブラッグ反射器203を構成する各層は、第1の実施例と同様に、発振波長に対して各層における光の位相変化がπ/2となる層厚としている。具体的には、Al0.9Ga0.1As層を109.9nm、GaAs層を95.2nmとしている。
【0142】
また、Al0.9Ga0.1As/GaAs下部分布ブラッグ反射器203中、及びp−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部分布ブラッグ反射器210中には、それそれ、n−AlAs被選択酸化層204、及びp−AlAs被選択酸化層209が設けられている。更に、各被選択酸化層204,209は、選択酸化により酸化が成された酸化領域212と、酸化が成されていない非酸化領域213a,213bとからなっている。
【0143】
図4は、図3の面発光レーザ素子における共振領域211の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【0144】
図4には、ノンドープGaAs共振器スペーサー205とGaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層206とノンドープGaAs共振器スペーサー207とから成る共振領域211と、n−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層203aとn−AlAs被選択酸化層204とn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層203bとから成るn−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器203の1周期分の構造と、p−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層210aと、p−AlAs被選択酸化層209と、p−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層210bと、トンネル接合217と、n−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層208bと、n−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層208aとからなる構造が示されている。
【0145】
ここで、図3の面発光レーザ素子では、図4のように共振領域に接するn及びp−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層203a,210a中に、それぞれ、n−AlAs被選択酸化層204,p−AlAs被選択酸化層209が設けられており、AlAs被選択酸化層の厚さは、n−AlAs被選択酸化層104を30nm、p−AlAs被選択酸化層109を20nmとしている。
【0146】
また、p−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層210bとn−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層208bとの間には、p++−GaAs層とn++−GaAs層とからなるトンネル接合217が設けられている。
【0147】
AlAs被選択酸化層を設けたn及びp−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層203a,210aの厚さは、ブラッグ反射器の位相条件を満たすようにAlAs被選択酸化層を含めた各領域における発振光の位相変化が3π/2となる厚さにしている。
【0148】
また、トンネル接合217と、及びこれの両側に位置しているp−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層210bと、n−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層208bも、同様に、これらの層中における光の位相変化が3π/2となる厚さにしている。
【0149】
この第2の実施例の素子は、第1の実施例と同様にメサ形成を行なった後、第1の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域212、及び非酸化領域213a,213bが形成されている。ここで、非酸化領域の面積は、AlAs被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化(導通)領域213aの方が、電子通路となる非酸化(導通)領域213bに対して相対的に大きくなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域213bから成る選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0150】
次に、第1の実施例と同様にSiO2絶縁層214,絶縁性樹脂215による絶縁領域の形成を行なった後、p側電極216a,n側電極216bの形成を行なっている。
【0151】
また、この第2の実施例の素子は、第1の実施例の素子と同様に、主にn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器203中に設けた酸化狭窄構造によって横モードの制御を行っており、n型分布ブラッグ反射器の抵抗はp型分布ブラッグ反射器に比べて低いことから、高抵抗化させることなく高次横モードの発振を抑制することができる。
【0152】
実際、図3の面発光レーザ素子は、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、上下の反射ミラーの大部分をp−半導体分布ブラッグ反射器に対して吸収損失の少ないn−半導体分布ブラッグ反射器で構成しており、高スロープ効率,低発振閾値電流等の特性の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができた。
【0153】
この第2の実施例のように、トンネル接合を有する面発光レーザ素子構造とすることもできる。
【0154】
(第3の実施例)
図5は第3の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図5の面発光レーザ素子は、GaInAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする0.98μm帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0155】
図5の面発光レーザ素子は、第1の実施例と同じ結晶成長法により結晶成長が行なわれている。具体的に、図5の素子は、n−GaAs基板301上に、n−GaAsバッファー層302と、n−Al0.8Ga0.2As/GaAsの対を1周期とした36周期のn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器303と、ノンドープGaAs共振器スペーサー305とGaInAs/GaAs多重量子井戸活性層306とノンドープGaAs共振器スペーサー307とから成る共振領域311と、20周期のp−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器308とを順次結晶成長して構成されている。また、上部分布ブラッグ反射器の最表面層となるGaAs層では表面付近のp型ドーパントである炭素のドーピングを高濃度としたp−GaAsコンタクト層(図示せず)が設けられている。
【0156】
また、Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器303中、及びp−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器308中には、それぞれ、n−AlAs被選択酸化層304、及びp−AlAs被選択酸化層309が設けられている。更に、各被選択酸化層304,309は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域312と、酸化がなされていない非酸化領域313a,313bとからなっている。
【0157】
ここで、n−Al0.8Ga0.2As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層303a、p−Al0.8Ga0.2As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層308a,及びn−GaAs下部分布ブラッグ反射器高屈折率層303b、n−GaAs上部分布ブラッグ反射器高屈折率層308bの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ/2となる層厚としている。具体的な各層の厚さは、Al0.8Ga0.2As層が80.2nm、GaAs層が69.5nmである。
【0158】
この第3の実施例が、第1の実施例と異なる点は、p−AlAs被選択酸化層309の位置である。すなわち、第1の実施例では、p−AlAs被選択酸化層309は、p−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器308中において、共振領域から見て1番目のp−Al0.8Ga0.2As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層308a中に設けているのに対し、この第3の実施例では、共振領域から見て5番目のp−Al0.8Ga0.2As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層308a中に設けられている。
【0159】
図6は、図5の面発光レーザ素子の共振領域311と、p−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器308中においてp−AlAs被選択酸化層309を設けた領域を詳しく示す図である。
【0160】
図6には、n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層303aとn−AlAs被選択酸化層304とn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層303bとによるn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器303の1周期分の構造と、p−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層308aとp−AlAs被選択酸化層309とp−GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層308bとによるp−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器308の1周期分とによって挟まれた共振領域311の構造が示されている。
【0161】
ここで、p−AlAs被選択酸化層309は、共振領域311から見て5番目にあたるp−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層308a中に設けられている。また、これら2種のAlAs被選択酸化層304,309は、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。
【0162】
更に、それぞれのAlAs被選択酸化層304,309の厚さは、n−AlAs被選択酸化層304を30nm、p−AlAs被選択酸化層309を20nmとしている。また、AlAs被選択酸化層304,309が設けられているn及びp−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層303a,308aの厚さのみ、AlAs層を含めたこの領域における発振光の位相変化が3π/2となる厚さにしている。
【0163】
共振領域は、第1の実施例と同様に1λ共振器構造を形成しており、GaInAs/GaAs多重量子井戸活性層306を、発振光の定在波の腹となる位置に設けている。
【0164】
この第3の実施例の素子は、第1の実施例と同様にメサ形成を行なった後、第1の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域312と、非酸化領域313a,313bを形成している。非酸化領域の面積は、AlAs被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化(導通)領域313aの方が、電子通路となる非酸化(導通)領域313bに対して相対的に大きくなるように調整されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域313bから成る選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0165】
そして、この第3の実施例の素子は、第1の実施例と同様に、SiO2絶縁層314,絶縁性樹脂315による絶縁領域の形成を行なった後、p側電極316,n側電極317の形成を行なっている。
【0166】
図3の面発光レーザ素子は、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。高次横モード抑制層の位置としては、共振領域の近くに限らず、この第3の実施例のように、分布ブラッグ反射器の任意の位置に設けることもできる。
【0167】
(第4の実施例)
図7は第4の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図7の面発光レーザ素子は、GaInAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする0.98μm帯面発光レーザ素子である。以下、その構造を説明する。
【0168】
図7の面発光レーザ素子は、一部を除いて第3の実施例の素子と同じ層構成になっている。すなわち、第3の実施例と異なっているのは、p−AlAs選択酸化層409が、p−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器408の、共振領域411からみて5番目に当たるp−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層408a中の、発振光の定在波の腹に当たる位置に設けられている点である。
【0169】
図8は、図7の面発光レーザ素子を詳しく示す図であり、第3の実施例で説明した図6に対応する図である。図8を参照すると、第4の実施例では、厚さ20nmのp−AlAs選択酸化層409を、p−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層408a中において、発振光の定在波の腹に当たる位置に設けている。また、p−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層408aの厚さは、p−AlAs選択酸化層409とp−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層408aからなる領域中における発振光の位相変化が3π/2に等しくなるように調整されている。
【0170】
この第4の実施例の素子は、第3の実施例と同様に、選択酸化により、選択酸化領域412と、非酸化領域413a,413bを形成している。非酸化領域の面積は、AlAs被選択酸化層の厚さの違いによって、正孔通路となる非酸化(導通)領域413aの方が、電子通路となる非酸化(導通)領域413bに対して相対的に大きくなるように調整されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域413bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。非酸化(導通)領域413aの一辺の長さは10μmであり、非酸化(導通)領域413bの一辺の長さは3μmであった。
【0171】
高次横モードの発振光は、基本横モード光に対して横方向の電界の広がりが大きい。また、酸化層を電界振幅の大きな定在波の腹となる位置に設けることにより、光の回折損失は大きくなる。従って、非酸化領域の面積の大きな選択酸化構造を定在波の電界の腹となる位置に設けることによって、基本横モードに対する回折損失を抑え、高次横モードに対する回折損失を大きくすることができる。図7の面発光レーザ素子は、以上のように、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【0172】
(第5の実施例)
図9は第5の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図9の面発光レーザ素子は、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸構造を活性層とする0.85μm帯面発光レーザ素子である。図9の面発光レーザ素子は、第1の実施例の素子に対し、活性層を挟む上下の導電型を反転させて構成したものであり、この点を除いて第1の実施例と同じ構成となっている。以下、その構造を説明する。
【0173】
具体的に、図9の素子は、p−GaAs基板501上に、p−GaAsバッファー層502と、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85Asの対を1周期とした36周期のp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器503と、ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー505とGaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層506とノンドープAl0.15Ga0.815As共振器スペーサー507とから成る共振領域511と、20周期のn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器508とを順次結晶成長して構成されている。また、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器503中、及びn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器508中には、それぞれ、p−AlAs被選択酸化層504、及びn−AlAs被選択酸化層509が設けられている。更に、各被選択酸化層は、選択酸化により酸化がなされた酸化領域512と、酸化がなされていない非酸化領域513a,513bとからなっている。
【0174】
図10は、図9の面発光レーザ素子の共振領域511の周辺を詳しく示す図である。図10には、共振領域511と、p−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層503aとp−AlAs被選択酸化層504とp−Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層503bとから成るp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器503の1周期分の構造と、n−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層508aとn−AlAs被選択酸化層509とn−Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層508bとから成るn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器508の1周期分の構造が示されている。
【0175】
ここで、図9の面発光レーザ素子では、図10のように共振領域に接するp及びn−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層503a,508a中に、それぞれ、p−AlAs被選択酸化層504,n−AlAs被選択酸化層509が設けられている。AlAs被選択酸化層の厚さは、n−AlAs被選択酸化層509を30nm、p−AlAs被選択酸化層504を20nmとしている。また、AlAs被選択酸化層504,509が設けられているp及びn−Al0.9Ga0.1As下部(上部)半導体分布ブラッグ反射器低屈折層503a,508aの厚さのみ、AlAs被選択酸化層を含めた各領域における発振光の位相変化が3π/2となる厚さにしている。
【0176】
また、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層506は発振光の定在波の腹となる位置に、p及びn−AlAs被選択酸化層504,509は節となる位置に設けられている。また、素子は1λ共振器構造を形成している。
【0177】
この第5の実施例の素子では、第1の実施例と同様に、メサ形成を行なった後、選択酸化を行い、各AlAs被選択酸化層504,509の厚さの違いによって面積が異なる選択酸化領域512と、非酸化(導通)領域513a,513bを形成している。
【0178】
ここで、電子通路における非酸化(導通)領域513bの面積は、正孔通路における非酸化(導通)領域513aの面積に対し、相対的に小さくなるように形成されている。非酸化領域513bの一辺は3μm、非酸化領域513aの一辺は10μmであった。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域513bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0179】
そして、この第5の実施例では、第1の実施例と同様に、SiO2絶縁層514,絶縁性樹脂515による絶縁領域の形成を行なった後、p側電極516,n側電極517の形成を行なっている。
【0180】
図9の面発光レーザ素子は、同様に、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【0181】
このように、p導半導体基板を用いて、共振領域に対し基板側をp導電型とし、表面側をn導電型として、素子を形成することもできる。
【0182】
(第6の実施例)
図11は第6の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図11の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、図11の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けた所謂イントラキャビティコンタクト構造となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0183】
図11の面発光レーザ素子は、第1の実施例と同様にMOCVD法によって結晶成長を行なったものであり、活性層の窒素原料にはジメチルヒドラジン(DMHy)を用いている。
【0184】
具体的に、図11の素子は、n−GaAs基板601上に、n−GaAsバッファー層602と、Al0.8Ga0.2As/GaAsの対を1周期とした36周期のn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器603と、共振領域611と、20周期のノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器608とを順次結晶成長して構成されている。
【0185】
ここで、共振領域611は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層607と、GaAs共振器スペーサー層と、p−AlAs被選択酸化層605とから構成されている。
【0186】
また、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器603中には、n−AlAs被選択酸化層604が設けられており、更に、各被選択酸化層605,604は、選択酸化により酸化がなされた選択酸化領域612と、酸化がなされていない非酸化領域613a,613bを形成している。
【0187】
図12は、図11のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。即ち、図12には、共振領域611と、n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層609aとn−AlAs被選択酸化層604とn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層609bとによるn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器603の1周期分の構造と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層610aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層610bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器608の1周期分の構造とが示されている。
【0188】
ここで、n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層609a中には、図12に示すように、n−AlAs被選択酸化層604が設けられている。
【0189】
また、共振領域611は、基板601側から順に、ノンドープGaAs共振器スペーサー層606a、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造607、ノンドープGaAsスペーサー層606b、p−GaAsスペーサー層606c、p−AlAs被選択酸化層605、p−GaAsスペーサー層606d、p−GaAsコンタクト兼共振器スペーサー層606e、ノンドープGaAs共振器スペーサー層606fが結晶成長されて形成されている。
【0190】
ここで、上部分布ブラッグ反射器,下部分布ブラッグ反射器603,608の低屈折率層にあたるAl0.8Ga0.2As層609a,610aと高屈折率層にあたるGaAs層609b,610bの膜厚は、分布ブラッグ反射器の多重反射の位相条件を満たすように、それぞれ各半導体層中における発振光の位相変化がπ/2となる層厚としている。具体的な各層の厚さは、Al0.8Ga0.2As層が108.2nm、GaAs層が95.2nmである。
【0191】
但し、図12に示すように、n−AlAs被選択酸化層604が設けられているn−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層609aの層厚のみ、n−AlAs被選択酸化層604とn−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層609aにおける発振光の位相変化が3π/2となるようにしている。ここで、n−AlAs被選択酸化層604の厚さは30nmとしている。
【0192】
また、共振領域611を形成するノンドープGaAs共振器スペーサー層606a,606b,GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造607,p−GaAs共振器スペーサー層606c,606d,ノンドープGaAs共振器スペーサー層606f,p−AlAs被選択酸化層605,p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層606eは、これらからなる共振領域611において、発振光の位相変化が4πに等しくなるように厚さが調整され、2λ共振器構造となっている。
【0193】
また、活性層であるGaInNAs/GaAs多重量子井戸構造607は、発振光の定在波の腹にあたる位置に設けられている。逆に、n−AlAs被選択酸化層604,p−AlAs選択酸化層605は、光の回折損失を低減するために、発振光の定在波の節にあたる位置に設けられている。図11の素子では、図12に示すように、活性層から見てそれぞれ2番目の定在波の節となる位置にn−AlAs被選択酸化層604,p−AlAs選択酸化層605を設けた。ここで、p−AlAs被選択酸化層605の厚さは20nmとした。
【0194】
また、p−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層606eは、高濃度にp型ドーピングされた半導体層による光の吸収損失を低減するために、定在波の節となる位置に設けられている。
【0195】
図11の面発光レーザ素子は、次のように作製された、すなわち、各層を結晶成長した後、第1の実施例と同様に、公知の写真製版技術,エッチング技術によって、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器608の表面からp−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層606eの表面までの各層のエッチング除去を行ない、図12のように一辺が30μmの正方形メサの形成を行なった。
【0196】
次に、同様に写真製版技術を用い前記の正方形メサにアラインして、一辺が50μmの正方形レジストパターンを形成し、ドライエッチングによって、n−AlAs被選択酸化層604とp−AlAs被選択酸化層605との端面が露出するようにn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器603の途中までの各層をエッチング除去し、2段メサを形成した。
【0197】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中において、一回の選択酸化工程により、n−AlAs被選択酸化層604とp−AlAs被選択酸化層605の厚さの違いにより酸化レートを制御し、メサ中央部に非酸化面積が相対的に大きな非酸化領域613aと非酸化面積が相対的に小さな非酸化領域613bとを形成し、メサ周辺部に選択酸化領域612を形成した。
【0198】
ここで、非酸化領域613bの一辺は5μm、非酸化領域613aの一辺は10μmであった。以上のように、電子通路における非酸化(導通)領域613bの面積は、正孔通路における非酸化(導通)領域613aの面積に対し、相対的に小さくなるように形成した。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域613bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0199】
次に、気相化学堆積法(CVD法)を用いて、ウエハ全面にSiO2層614を形成した後、メサの中央部にアラインして、直径45μmの正方形レジスト開口パターンを形成し、開口部のSiO2の除去を行った。次に、p−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層606e上に、メサにアラインして30μmのレジストパターンを形成し、蒸着及びリフトオフによって、p側電極615を形成した。次に、基板601の裏面を研磨した後、基板601の裏面に、蒸着によってn側電極616を設けた。次に、アニールによって両電極615,616のオーミック導通を取った。
【0200】
図11の面発光レーザ素子は、同様に単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【0201】
また、p型半導体材料では、特に1.3μm帯等を含む長波長帯において光の吸収が顕著になる傾向があり、高濃度p型ドーピング層やp型分布ブラッグ反射器による吸収損失の影響によって発振閾値電流が増加し、スロープ効率が低下するといった傾向が見られる。
【0202】
これに対し、この第6の実施例のようにイントラキャビティコンタクト構造とした場合は、正孔注入を行なうことにより、p型分布ブラッグ反射器を用いる必要が無くなるので、光の吸収の影響を低減することができる。よって、特に性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【0203】
(第7の実施例)
図13は第7の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図13の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、図13の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第7の実施例の素子は、第6の実施例の素子に対し、n−AlAs被選択酸化層の位置を共振領域中に設ける構成となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0204】
図13の面発光レーザ素子は、第6の実施例と同様な結晶成長法を用いて、n−GaAs基板701上に、n−GaAsバッファー層702と、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器703と、共振領域711と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器708とを順次結晶成長して構成されている。
【0205】
図14は、図13の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。すなわち、図14には、n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層709aとn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層709bとによるn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器703の1周期分の構造と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層710aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層710bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器708の1周期分の構造と、これらの間に設けられた共振領域711とが示されている。
【0206】
図13のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器703の結晶成長を行なった後、図14に示すように、n−GaAs共振器スペーサー層706a、n−AlAs被選択酸化層704、n−GaAs共振器スペーサー層706b、ノンドープGaAs共振器スペーサー層706c、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造707、ノンドープGaAs共振器スペーサー層706d、p−GaAs共振器スペーサー層706e、p−AlAs被選択酸化層705、p−GaAs共振器スペーサー層706f、p−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層706g、ノンドープGaAs共振器スペーサー層706hからなる共振領域711と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器708との結晶成長を行なっている。
【0207】
図13の素子は、結晶成長の後、第6の実施例の素子と同様な手法により、エッチングによる正方形状のメサ形成、選択酸化、SiO2絶縁膜714,p側電極715,n側電極716の形成を行なっている。
【0208】
また、この第7の実施例では、n−AlAs被選択酸化層704の位置を、n−GaAs共振器スペーサー層706a,706bの間としており、n−AlAs被選択酸化層,p−AlAs被選択酸化層704,705を、図13のように、共振領域711中に設けている。
【0209】
また、共振領域711における発振光の位相変化は5πに等しく、2.5λ共振器を形成している。また、被選択酸化層には、厚さの異なるn−AlAs被選択酸化層,p−AlAs被選択酸化層704,705を用いており、電子通路となるn型半導体層中に設けた非酸化(導通)領域713bの一辺が5μm、正孔通路となるp型半導体層中に設けた非酸化(導通)領域713aの一辺が10μmとなるように形成されている。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域713bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0210】
図13の面発光レーザ素子は、同様に、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。この第7の実施例のように、被選択酸化層の位置を共振領域中とする構成も可能である。
【0211】
(第8の実施例)
図15は第8の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図15の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、図15の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第8の実施例の素子は、第7の実施例の素子と同様に、n−AlAs被選択酸化層の位置を共振領域中に設ける構成とし、上部反射鏡を誘電体材料(MgF2)と半導体材料(ZnSe)から構成したものとなっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0212】
図15のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、n−GaAs基板801上に、n−GaAsバッファー層802の結晶成長を行った後、AlAs/GaAsの対を1周期とした36周期のn−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器803と、共振領域811と、p−GaAsコンタクト層806gとの結晶成長が行なわれている。
【0213】
図16は、図15のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子における共振領域811の周辺を詳しく示した図である。すなわち、図16には、n−AlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層809aとn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層809bとによるn−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器803の1周期分の構造と、この上に設けられた共振領域811とが示されている。
【0214】
図15のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、n−AlAs/GaAs下部分布ブラッグ反射器803の結晶成長を行なった後、図16に示すように、n−GaAs共振器スペーサー層806a、n−AlAs被選択酸化層804、n−GaAs共振器スペーサー層806b、ノンドープGaAs共振器スペーサー層806c、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造807、ノンドープGaAs共振器スペーサー層806d、p−GaAs共振器スペーサー層806e、p−Al0.95Ga0.05As被選択酸化層805、p−GaAs共振器スペーサー層806fからなる共振領域811と、p−GaAsコンタクト層806gとの結晶成長が行なわれている。共振領域811における発振光の位相変化は4πに等しく、2λ共振器構造としている。
【0215】
図15のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、エッチングによるメサ形成、選択酸化、SiO2絶縁膜813の形成を行なった後、吸収損失を低減するために、共振領域にあたるp−GaAsコンタクト層806gをエッチングにより除去し、ZnSe/MgF2を1周期とする5周期のZnSe/MgF2上部分布ブラッグ反射器808を電子ビーム蒸着により形成している。GaAsコンタクト層806gのエッチングは、ウエットエッチング等が適しており、この際、GaAsコンタクト層806gの下層にGaInPエッチング停止層等を設けることにより、制御性良くエッチングを行なうことができる。
【0216】
そして、p側電極815,n側電極816の形成を行なった後、ZnSe/MgF2上部分布ブラッグ反射器808をドライエッチング法によりメサ形状にエッチング加工した。
【0217】
また、この第8の実施例では、AlAs被選択酸化層としてAl組成の異なるAlGaAsを用いており、p−GaAs共振器スペーサー層806e,806fの間にはp−Al0.95Ga0.05As被選択酸化層805を設け、また、n−GaAs共振器スペーサー層806a,806bの間にはn−AlAs被選択酸化層804を設けた。両被選択酸化層804,805の厚さは、いずれも30nmとした。
【0218】
AlGaAsはAl組成が大きいもの程酸化レートが速く、一回の酸化でAl組成の違いにより面積の異なる非酸化領域813a,813bを形成することができる。このようにAl組成の違いから酸化レートを制御し、電子通路における非酸化(導通)領域813bの面積は、正孔通路における非酸化(導通)領域813aの面積に対し、相対的に小さく形成した。非酸化領域813bの一辺は5μm、非酸化領域813aの一辺は10μmとした。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域813bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0219】
図15の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であった。また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は低抵抗であった。
【0220】
以上のように、上部分布ブラッグ反射器としては、半導体以外にも誘電体材料等を用いて構成することもできる。
【0221】
(第9の実施例)
図17は第9の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図17の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、図17の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第9の実施例の素子では、p及びn電極が全て基板の表面側に設けられた構成になっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0222】
図17の面発光レーザ素子は、半絶縁性GaAs基板901上に、ノンドープGaAsバッファー層902の結晶成長を行った後、AlAs/GaAsの対を1周期とした36周期のノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器903と、共振領域911と、Al0.8Ga0.2As/GaAsの対を1周期とした20周期のノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器908との結晶成長を行なっている。
【0223】
図18は、図17の面発光レーザ素子における共振領域911の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図18には、ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層909aとノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層909bとによるノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器903の1周期分の構造と、この上に設けられた共振領域911と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層910aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層410bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器408の1周期分の構造とが示されている。
【0224】
図18に示すように、図17のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ノンドープAlAs/GaAs下部分布ブラッグ反射器903の結晶成長を行なった後、n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層906a,n−GaAs共振器スペーサー層906b,n−AlAs被選択酸化層904,n−GaAs共振器スペーサー層906c,ノンドープGaAs共振器スペーサー層906d,GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造907,ノンドープGaAs共振器スペーサー層906e,p−GaAs共振器スペーサー層906f,p−Al0.98Ga0.02As被選択酸化層905,p−GaAs共振器スペーサー層906g,p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層906h,ノンドープGaAs共振器スペーサー層906iによる共振領域911と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器908との結晶成長を行なっている。
【0225】
図17のように、この第9の実施例の素子では、p側電極と導通を取るためのp−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層906hと、n側電極とのコンタクトを取るためのn−GaAs共振器スペーサー兼コンタクト層906aを設けており、図17のようにそれぞれのコンタクト層の表面までをエッチングにより除去し、2段の正方形状メサを形成し、しかる後、水蒸気を含む加熱雰囲気中において、選択酸化領域912と、非酸化(導通)領域913a,913bとを設け、次いで、n側電極915,p側電極914を設けている。
【0226】
また、この第9の実施例では、非酸化領域の面積は、被選択酸化層のAl組成の違いによって制御しており、正孔通路の途中にはp−Al0.98Ga0.02As被選択酸化層905を設け、電子通路の途中にはn−AlAs被選択酸化層904を設けて、電子通路における非酸化(導通)領域913bの面積が、正孔通路における非酸化(導通)領域の面積913aに対し、相対的に小さくなるように形成している。
【0227】
ここで、電子通路となるn型半導体層中に設けた非酸化(導通)領域913bの一辺は3μmであり、正孔通路となるp型半導体層中に設けた非酸化(導通)領域913aの一辺は10μmであった。ここで、面積が相対的に小さな非酸化領域913bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けている。
【0228】
図17の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であった。また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は低抵抗であった。
【0229】
この第9の実施例のように、素子の電極を全て基板表面から取る構成とすることもできる。
【0230】
また、この第9の実施例の素子は、p,nいずれの電極も共振器内に設けたコンタクト層上に設けており、半導体分布ブラッグ反射器を介してキャリア注入が行なわれない構造となっている。従って、導通のために、半導体分布ブラッグ反射器に不純物ドーピングを施す必要が無く、自由キャリア吸収等による光の吸収損失を低減することができる。このように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【0231】
(第10の実施例)
図19は第10の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図19の面発光レーザ素子は、GaInP/AlGaInP多重量子井戸構造を活性層とする670nm帯可視面発光レーザ素子となっている。また、図19の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第10の実施例の素子も、p及びn電極を全て基板の表面側に設けたものとなっているが、第9の実施例とは異なる構成となっている。以下、その構造を製造工程に従い説明する。
【0232】
図19の面発光レーザ素子は、MOCVD法を用いて作製される。ここで、燐(P)材料としては、フォスフィン(PH3)を用いている。また、一部の層のp型ドーパントして、ジメチルジンク(DMZn)を用いている。
【0233】
図19の面発光レーザ素子では、半絶縁性GaAs基板1001上に、ノンドープGaAsバッファー層1002の結晶成長を行った後、Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5Asの対を1周期とした56周期のノンドープAl0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As下部半導体分布ブラッグ反射器1003と、共振領域1011と、p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pコンタクト層1006hとの結晶成長が行なわれている。
【0234】
図20は、図19の面発光レーザ素子における共振領域1011の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図20には、ノンドープAl0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層1009aとノンドープAl0.5Ga0.5As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1009bとによるノンドープAl0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As下部半導体分布ブラッグ反射器1003の1周期分の構造と、この上に設けられた共振領域1011と、p−GaAsコンタクト層1006hとが示されている。
【0235】
また、図20に示すように、Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As下部分布ブラッグ反射器1003の活性層側に最も近いノンドープAl0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層1009a中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、ノンドープAlAs被選択酸化層1004が設けられている。
【0236】
図19の面発光レーザ素子では、Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As下部分布ブラッグ反射器1003の結晶成長を行なった後、図20に示すように、n−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pコンタクト層兼共振器スペーサー層1006a,n−(Al0.5Ga0.5)0.5In0. 5P共振器スペーサー層1006b,ノンドープ(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P共振器スペーサー層1006c,ノンドープ(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P共振器スペーサー層1006d,GaInP/(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P多重量子井戸構造1007,ノンドープ(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P共振器スペーサー層1006e、p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P共振器スペーサー層1006f,p−Al0.92Ga0.02As被選択酸化層1005,p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P共振器スペーサー層1006g,p−GaAsコンタクト層1006hの結晶成長が行なわれている。
【0237】
ここで、p−Al0.98Ga0.02As被選択酸化層1005は、発振光の定在波の節に当たる位置に設けられており、ノンドープAlAs被選択酸化層1004とは、層厚,Al組成が異なる構成となっている。具体的には、p−Al0.98Ga0.02As被選択酸化層1005の厚さを20nmとし、ノンドープAlAs被選択酸化層1004の厚さを30nmとしている。また、共振領域は、2.5λ共振器構造としている。
【0238】
次に、公知の写真製版技術,公知のドライエッチング技術により、図19に示すように2段の正方形状メサ構造の形成を行ない、更に発振光の吸収を低減するために、共振領域1011におけるp−GaAsコンタクト層1006hのエッチング除去を行っている。
【0239】
次に、水蒸気を含む加熱雰囲気中で、p−Al0.95Ga0.05As被選択酸化層1005,ノンドープAlAs被選択酸化層1004をエッチング端面から酸化し、選択酸化領域1012と、非酸化領域1013a,1013bとを形成した。被選択酸化層の酸化レートは、Al組成,厚さの違いによって制御を行なった。本素子では、非酸化領域1013aの一辺が10μmとなり、非酸化領域1013bの一辺が3μmとなるように被選択酸化層のAl組成と厚さの調整を行なった。ここで、非酸化面積が相対的に小さな非酸化領域1013bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0240】
次に、電子ビーム蒸着法を用いてTiO2/SiO2の対を1周期とした7周期のTiO2/SiO2上部誘電体分布ブラッグ反射器1008を蒸着し、公知のドライエッチング技術を用いて図19のようにメサ形状に加工した。次に、p側電極電極1014,n側電極電極1015の形成を行った。
【0241】
図19の面発光レーザ素子は、基板表面に設けた2種の電極1014,1015によって、キャリアの注入が行なわれ、ノンドープAl0.9Ga0.1As/Gal0.5Ga0.5As下部分布ブラッグ反射器1003に設けた酸化絶縁層は電気抵抗に影響を与えない構造となっている。
【0242】
更に、この第10の実施例の素子では、p側,n側いずれの電極も共振器内に設けたコンタクト層上に設けられており、半導体分布ブラッグ反射器を介したキャリアの注入が行なわれない。従って、半導体分布ブラッグ反射器に不純物ドーピングを施す必要が無く、自由キャリア等による光の吸収損失を低減することができる。また、上部分布ブラッグ反射器を誘電体材料としたことによっても吸収損失を低減する効果を得ることができる。特に可視帯域においては、単一基本横モード制御を行なうために、非酸化領域の面積を小さくすることが必要であり、高抵抗化し易く、発熱の影響を受けやすいが、この第10の実施例の素子では、面積が相対的に小さい非酸化領域1013bを素子の電流通路以外に設けており、非酸化領域1013bによる高抵抗化を防止することができる。
【0243】
図19の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、素子は非常に低抵抗であった。
【0244】
(第11の実施例)
図21は第11の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図21の面発光レーザ素子は、GaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子となっている。また、図21の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第11の実施例の素子は、キャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造を設けた構成となっている。以下、その構造を説明する。
【0245】
図21の面発光レーザ素子では、共振領域1111の構造を、第6の実施例の素子と類似の構造とし、第6の実施例において、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器603中に設けたn−AlAs被選択酸化層604よる選択酸化構造の代わりに、後述のように、ノンドープ上部分布ブラッグ反射器中に、ノンドープAlAs被選択酸化層による選択酸化構造を設けている。また、活性層にはGaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造を用いている。
【0246】
図21の素子は、n−GaAs基板1101上に、n−GaAsバッファ1102と、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1103と、共振領域1111と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器1108とを順次に結晶成長して構成されている。
【0247】
図22は、図21の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。すなわち、図22には、n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1109aとn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1109bとによるn−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1103の1周期分の構造と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1110aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1110bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1108の1周期分の構造と、これらの間に設けられた共振領域1111とが示されている。
【0248】
共振領域1111は、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1103の結晶成長を行なった後、ノンドープGaAs共振器スペーサー層1106a、GaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造1107、ノンドープGaAsスペーサー層1106b、p−GaAsスペーサー層1106c,p−AlAs被選択酸化層1105、p−GaAsスペーサー層1106d、p−GaAsコンタクト兼共振器スペーサー層1106e、ノンドープGaAsスペーサー層1106fを結晶成長して形成されている。
【0249】
また、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1108中には、ノンドープAlAs被選択酸化層1104を設けている。p−AlAs被選択酸化層1105の厚さは、ノンドープAlAs被選択酸化層1104の厚さに対し、相対的に薄くしている。
【0250】
ここで、ノンドープAlAs被選択酸化層1104は、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器1108中において、共振領域1111側から見て1番目の、発振光の定在波の節に当たる、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1110a中に設けられている。また、ノンドープAlAs被選択酸化層1104が設けられているノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1110aの厚さは、ノンドープAlAs被選択酸化層1104とノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1110aにおける光の位相変化が3π/2となるように調整されている。また、p−AlAs被選択酸化層1105も、同様に、発振光の定在波の節に当たる位置に設けられている。
【0251】
次に、正方形状の2段メサを形成した後、水蒸気を含む加熱雰囲気中で、2種の選択酸化層1104,1105の選択酸化を行い、選択酸化領域1112と、非選択酸化領域1113a,1113bとの形成を行なった。被選択酸化層の酸化レートは厚さの違いによって制御した。ノンドープAlAs被選択酸化層1104の非酸化領域1112bの一辺は5μm、正孔通路となるp−AlAs被選択酸化層1105の非酸化領域1113aの一辺は10μmであった。ここで、非酸化領域1113bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0252】
次に、SiO2絶縁膜1114,p側電極1115,n側電極1116を形成し、図21の面発光レーザ素子とした。
【0253】
図21の面発光レーザ素子は、上部分布ブラッグ反射器1108を介して電流注入が行なわれない構造となっており、上部半導体分布ブラッグ反射器1108はノンドープであり、更にp型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、吸収損失が少ない。また、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1108中に設けた非酸化領域1113bは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗である。
【0254】
図21の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【0255】
このように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【0256】
(第12の実施例)
図23は第12の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図23の面発光レーザ素子は、GaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、図23の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第12の実施例の素子は、第11の実施例の素子に対して、p及びn電極を基板の表面に設ける構成となっている。以下、その構造について説明する。
【0257】
図23の素子は、半絶縁性GaAs基板1201上に、ノンドープGaAsバッファー層1202、ノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1203、共振領域1211、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器1208を順次結晶成長して構成されている。
【0258】
図24は、図23の面発光レーザ素子における共振領域1211の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図24には、ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1209aとノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1209bとによるノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1203の1周期分の構造と、この上に設けられた共振領域1211と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1210aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1210bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1208の1周期分の構造とが示されている。
【0259】
図23のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、ノンドープAlAs/GaAs下部分布ブラッグ反射器1203の結晶成長を行なった後、図24に示すように、ノンドープGaAs共振器スペーサー層1206a,n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1206b,n−AlAs被選択酸化層1204、n−GaAs共振器スペーサー層1206c,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1206d,GaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造1207,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1206e,p−GaAs共振器スペーサー層1206f,p−AlAs被選択酸化層1205,p−GaAs共振器スペーサー層1206g,p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1206h,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1206iによる共振領域1211と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1208との結晶成長を行なっている。本実施例では、更に自由キャリアによる吸収損失を低減するために、n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1206bも発振光の定在波の位置に設けている。
【0260】
ここで、図24のようにノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1208中,共振領域1211中の発振光の定在波の節に当たる位置に、それぞれ、ノンドープAlAs被選択酸化層1204,p−AlAs被選択酸化層1205を設けている。また、ノンドープAlAs被選択酸化層1204の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1205に対して、相対的に厚くしている。
【0261】
このように各層を結晶成長した後、公知の写真製版技術,ドライエッチング技術により2段正方形メサを形成し、選択酸化により、選択酸化領域1211と、非酸化領域1213a,1213bとを形成した。ここで、非酸化領域1213a,1213bの大きさは、AlAs被選択酸化層1204,1205の厚さによって調整しており、非酸化領域1213aの方が相対的に面積が大きい。相対的に非酸化領域の面積の小さな1213bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0262】
次に、p側電極1214,n側電極1215を形成して、図23の面発光レーザ素子とした。
【0263】
図23のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、上部分布ブラッグ反射器1208を介して電流注入が行なわれない構造となっており、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1208中に設けた非酸化領域1213bは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗であった。また、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1208中に設けた非酸化領域1213bにより、横モード制御が可能であり、高出力まで単一基本横モード発振が得られた。
【0264】
図23の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。
【0265】
また、第12の実施例の素子には、上部,下部ともにノンドープ半導体分布ブラッグ反射器を用いており、光の吸収損失が低減されている。このように、特に性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【0266】
(第13の実施例)
図25は第13の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図25の面発光レーザ素子は、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸構造を活性層とする0.85μm帯面発光レーザ素子である。また、この第13の実施例の素子は、第1の実施例の素子において、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化(導通)領域の面積が小さな選択酸化構造を、複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【0267】
図25の素子は、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器1303中に設けたn−AlAs被選択酸化層1304の層数を除いて、第1の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なったものであり、図25の素子では、n−AlAs被選択酸化層1304の層数を3層としている。
【0268】
図26は、図25の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図26には、n−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1303aとn−Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1303bとによるn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器1303の3周期分の構造と、この上に設けられた共振領域1311と、p−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1308aとp−Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1308bとによるp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器1308の1周期分の構造とが示されている。
【0269】
図25の面発光レーザ素子では、図26のように、共振領域1311側から順に、n−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1303a中に1層づつ計3層のn−AlAs被選択酸化層1304を設けている。各n−AlAs被選択酸化層1304は、発振光の定在波の節となる位置に設けられている。また、n−AlAs被選択酸化層1304の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1309に対して、相対的に厚く設けている。
【0270】
図25の素子では、各層を結晶成長した後、メサ形成,選択酸化を行ない、選択酸化領域1312、非酸化領域1313a,1313bを形成している。また、n−AlAs被選択酸化層1304は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域1313bの面積は、非酸化領域1313aに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域1313bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0271】
上記のような選択酸化を行なった後、SiO2絶縁膜1314、絶縁性樹脂1315、p側電極1316、n側電極1317の形成を行い、図25の面発光レーザ素子とした。
【0272】
図25の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、図25の面発光レーザ素子は、n−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器中に、非酸化領域1313bからなる選択酸化構造を複数(3層)設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【0273】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【0274】
(第14の実施例)
図27は第14の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図27の面発光レーザ素子は、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸構造を活性層とする0.85μm帯面発光レーザ素子である。また、この第14の実施例の素子は、第5の実施例の素子において、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化(導通)領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっており、第13の実施例の素子に対し、活性層の上下の導電型を反転した構成に対応している。以下、その構造について説明する。
【0275】
図27の素子は、p−GaAs基板1401上に結晶成長が行なわれており、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器1408中に設けたn−AlAs被選択酸化層1409の層数を除いて、第5の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なったものであり、図27の素子では、n−AlAs被選択酸化層1409の層数を3層としている。
【0276】
図28は、図27の面発光レーザ素子の共振領域1411の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。すなわち、図28には、p−Al0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1403aとp−Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1403bとによるp−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器1403の1周期分の構造と、この上に設けられた共振領域1411と、n−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1408aとn−Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1408bとによるn−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器1408の3周期分の構造とが示されている。
【0277】
図27の面発光レーザ素子では、図28のように、共振領域1411側から順に、n−Al0.9Ga0.1As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1408a中に1層づつ計3層のn−AlAs被選択酸化層1409を設けている。各n−AlAs被選択酸化層1409は、図28から分かるように、発振光の定在波の節となる位置に設けられている。また、n−AlAs被選択酸化層1409の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1404に対して、相対的に厚く設けている。
【0278】
図27の素子では、各層を結晶成長した後、メサ形成,選択酸化を行ない、選択酸化領域1412、非酸化領域1413a,1413bを形成している。また、n−AlAs被選択酸化層1409は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域1413bの面積は、非酸化領域1413aに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域1413bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0279】
上記のような選択酸化を行なった後、SiO2絶縁膜1314、絶縁性樹脂1415、p側電極1417、n側電極1416の形成を行い、図27の面発光レーザ素子とした。
【0280】
図27の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができた。また、図27の面発光レーザ素子は、n−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器中に、非酸化領域1413bからなる選択酸化構造を複数(3層)設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【0281】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【0282】
(第15の実施例)
図29は第15の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図29の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、この第15の実施例の素子は、第11の実施例の素子において、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【0283】
図29の素子は、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1508層中に設けたn−AlAs被選択酸化層1504の層数を除いて、第11の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なって形成されたものである。なお、図29の素子では、n−AlAs被選択酸化層1504の層数を4層としている。
【0284】
図30は、図29の面発光レーザ素子における共振領域1511の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。すなわち、図30には、共振領域1511と、n−AlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1509aとn−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1509bとによるp−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1503の1周期分の構造と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1510aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1510bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1508の5周期分の構造とが示されている。
【0285】
図29の素子では、第11の実施例の素子と同様に、n−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1503の結晶成長を行なった後、共振領域1511にあたるノンドープGaAs共振器スペーサー層1506a,GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造1507,ノンドープGaAsスペーサー層1506b,p−GaAsスペーサー層1506c,p−AlAs被選択酸化層1505,p−GaAsスペーサー層1506d,p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1506e,ノンドープGaAsスペーサー層1506f,ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1508の結晶成長を行なっている。
【0286】
図29の面発光レーザ素子では、図30のように、共振領域1511側から順に、n−Al0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1510a中に1層づつ計4層のノンドープAlAs被選択酸化層1504を設けている。各ノンドープAlAs被選択酸化層1504は、図30から分かるように、発振光の定在波の節となる位置に設けている。また、ノンドープAlAs被選択酸化層1504の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1505に対して、相対的に厚く設けられている。
【0287】
図29の素子は結晶成長の後、2段メサの形成,選択酸化を行ない、選択酸化領域1512、非酸化領域1513a,1513bを形成している。非酸化領域1513bの一辺の長さは5μmであり、非酸化領域1513aの一辺の長さは10μmである。ここで、非酸化領域1513bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0288】
図29の面発光レーザ素子は、第11の実施例の素子に対し、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1508中のノンドープAlAs被選択酸化層1504を多層(4層)とし、複数の非酸化領域1513bを設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振が得られた。また、面積の小さな非酸化領域1513bを電流通路以外の領域に設けたので、非常に低抵抗であった。
【0289】
以上のように、性能の優れた長波長帯面発光レーザ素子を得ることができる。
【0290】
(第16の実施例)
図31は第16の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図31の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、この第16の実施例の素子は、第6の実施例の素子において、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器中に設けた、非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造を複数とする構成になっている。以下、その構造について説明する。
【0291】
図31の素子は、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1603層中に設けたn−AlAs被選択酸化層1604の層数を除いて、第6の実施例の素子と同じ層構成によって結晶成長を行なって形成されている。なお、共振領域1611の詳細な層構成は第6の実施例と同じであるので省略する。また、図31の素子では、n−AlAs被選択酸化層1604の層数を3層としている。
【0292】
図31の面発光レーザ素子では、n−GaAs基板1601上に、n−GaAsバッファー層1602と、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1603と、共振領域1611と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1608との結晶成長を行なっている。
【0293】
ここで、共振領域1611は、GaAs共振器スペーサー層1606、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造1607、p−AlAs被選択酸化層1605から構成されている。
【0294】
この第16の実施例の素子では、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1603中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域1611側から順にそれぞれ1層づつ、n−AlAs被選択酸化層1604を計3層設ける構成となっている。n−AlAs被選択酸化層1604の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1605に対して、相対的に厚く設けている。具体的に、2種のAlAs被選択酸化層1604,1605の厚さは、非酸化領域1613bの一辺が5μm、非酸化領域1613aの一辺が10μmとなるように厚さの調整を行なっている。ここで、非酸化領域1613bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0295】
図31のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、下部分布ブラッグ反射器中の酸化層を多層(3層)とし、複数の非酸化領域1613bを設けたことにより横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。
【0296】
以上のように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【0297】
(第17の実施例)
図32は第17の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図32の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。また、この第17の実施例の素子は、第16の実施例の素子において、p及びn側電極を基板表面に設ける構成なっている。以下、その構造について説明する。
【0298】
図32の素子は、第16の実施例の素子に対し、p及びn側電極を基板表面に設ける構成とし、下部分布ブラッグ反射器をノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1703とし、更に面積が小さな非酸化領域1713bを含む選択酸化構造1704の位置を、共振領域1711に対してノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1713中とし、更に選択酸化構造1704を複数(3層)としている。なお、共振領域1711の層構成は、第12の実施例とほぼ同様であるので、詳細は省略する。
【0299】
図32の面発光レーザ素子では、半絶縁性GaAs基板1701上に、ノンドープGaAsバッファー層1702と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1703と、共振領域1711と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1708との結晶成長を行なっている。
【0300】
ここで、共振領域1711は、GaAs共振器スペーサー層1706、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造1707、p−AlAs被選択酸化層1705から構成されている。
【0301】
図32の素子では、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1703中の、発振光の定在波の節に当たる位置に、共振領域1711側から順にそれぞれ1層づつ、n−AlAs被選択酸化層1704を計3層設ける構成としている。また、n−AlAs被選択酸化層1704の厚さは、p−AlAs被選択酸化層1705に対して、相対的に厚く設けている。2種のAlAs被選択酸化層1704,1705の厚さは、それぞれ、非酸化領域1713bの一辺が5μm、非酸化領域1713aの一辺が10μmとなるように厚さの調整を行なっている。
【0302】
図32の素子は、結晶成長の後、メサ形成,選択酸化を行ない、選択酸化領域1712、非酸化領域1713a,1713bを形成している。ノンドープAlAs被選択酸化層1704は厚さを相対的に厚くしているため、非酸化領域1713bの面積は、非酸化領域1713aに比べて、相対的に小さく形成されている。ここで、非酸化領域1713bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0303】
図32のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子は、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1703中の酸化層を多層(3層)とし、複数の非酸化領域1713bを設けたことにより、横モードの選択能力がより向上し、更に高出力まで、単一基本横モード発振を得ることができた。また、面積が相対的に小さな非酸化領域1713bを電流通路以外に設けているので、素子抵抗を低く保つことができ、高出力まで基本単一モード発振が得られた。
【0304】
以上のように、特に性能の優れた長波長帯イントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子を得ることができる。
【0305】
(第18の実施例)
図33は第18の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図33の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子である。これまでに説明したイントラキャビティコンタクト型の面発光レーザ素子では、いずれも共振領域に対して基板側がn導電型となる構成を示したが、この第18の実施例の素子は、基板側がp導電型となる構成となっている。以下、その構造について説明する。
【0306】
図33の素子は、半絶縁性GaAs基板1801上に、ノンドープGaAsバッファー層1802の結晶成長を行った後、AlAs/GaAsの対を1周期した36周期のノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1803と、共振領域1811と、Al0.8Ga0.2As/GaAsの対を1周期とした20周期のノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1808との結晶成長を行なっている。
【0307】
図34は、図33の面発光レーザ素子の共振領域1811の周辺を詳しく示す図である。すなわち、図34には、ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1809aとノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1809bとによるノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1803の1周期分の構造と、ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折層1810aとノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折層1810bとによるノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1808の1周期分の構造と、これらの間に設けた共振領域1811の構成が示されている。
【0308】
共振領域1811は、ノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1803の結晶成長を行なった後、p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1806a,p−GaAs共振器スペーサー層1806b,p−AlAs被選択酸化層1805,p−GaAs共振器スペーサー層1806c,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1806d,GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造1807,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1806e,n−GaAs共振器スペーサー層1806f,n−AlAs被選択酸化層1804,n−GaAs共振器スペーサー層1806g,n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層1806h,ノンドープGaAs共振器スペーサー層1806iを結晶成長して形成されている。
【0309】
図33の素子では、結晶成長の後、2段のメサ形成,選択酸化を行ない、選択酸化領域1812と、非酸化領域1813b,1813aを形成している。
【0310】
図33の素子では、選択酸化工程のおいて、正孔通路となる非酸化(導通)領域1813aの面積が、電子通路となる非酸化(導通)領域1813bの面積に対して、相対的に大きくなるように、n−AlAs被選択酸化層1804の厚さをp−AlAs被選択酸化層1805の厚さに対し厚くしている。具体的に、電子通路となる非酸化(導通)領域1813bの一辺を3μm、正孔通路となる非酸化(導通)領域1813aの一辺を10μmとしている。ここで、非酸化領域1813bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられている。
【0311】
図33の素子も、同様に、抵抗が低く、単一基本横モード発振において、高出力を得ることができた。
【0312】
また、他の実施例に示した構造の異なる素子についても、この実施例と同様に、活性層に対し基板側をp型導電性として構成することが可能である。更に、この明細書に記載した以外の構造の素子においても、活性層に対し基板側をp型導電性とした同様な構成とすることが可能である。
【0313】
また、以上の各実施例においては、結晶成長方法として、MOCVD法を例に挙げて説明を行なったが、この他にも、分子線結晶成長法(MBE法)等の、その他の結晶成長方法を用いることもできる。また、基板として、n型基板,半絶縁性基板の他にも、p型基板を用いても良い。また、発振波長も、上述した670nm帯,0.98μm帯,1.3μm帯以外にも、1.5μm帯や0.85μm帯以外の波長帯であっても良く、素子を構成する半導体材料には、発振波長に応じ、上述以外のものが用いられていても良い。また、素子構造は、上述した各実施例に示した以外の構造であっても良く、また、各実施例で示した素子も、他の発振波長であっても良い。また、分布ブラッグ反射器の材料,構成を、発振波長により、最適に選ぶことで、いずれの構造も任意の発振波長に対応した素子を形成することができる。
【0314】
また、誘電体ミラー等の分布ブラッグ反射器を構成する材料も、上述以外のものを用いることができる。また、共振器の長さ及び構造も上述以外のものとすることができる。また、素子の抵抗をより低減するためには、Al(Ga)As/GaAs等のヘテロ界面には、これらの間の組成を有するヘテロスパイク緩衝層を設けることが効果的であり、被選択酸化層等の界面にもヘテロスパイク緩衝層が設けられていても良い。ヘテロスパイク緩衝層としては、ヘテロ界面を構成する2層の間の組成を有する単層や、組成の異なる複数の層を組み合わせたもの、又は組成を連続的に変化させたもの等が挙げられる。
【0315】
(第19の実施例)
図35は第19の実施例の面発光レーザアレイを示す図である。すなわち、図35は、本発明の面発光レーザ素子を2次元に4×4個集積したモノリシックレーザアレイの上面図を示したものである。図35の例では、個々の素子を独立に駆動するために個別に上部電極に配線が設けられている。また、図35の面発光レーザアレイは前述の各実施例と同様の手順・方法で作製されたものである。
【0316】
図35の面発光レーザアレイを構成する個々の素子は、いずれも、電子通路の途中、又は非導通領域に微細な非酸化領域面積を有した選択酸化構造による高次横モード抑制層を備えており、素子抵抗を増加させることなく、高次横モードの発振が抑制されている。また、p型分布ブラッグ反射器中に設けた非酸化領域面積の大きな選択酸化構造によって、素子抵抗を著しく増加させること無く正孔の注入領域をメサ中心部に制限している。従って、低抵抗であり、発振領域を広くすることができた。よって発熱が少なく、高出力まで、単一基本横モードで発振した。以上のように、単一横モードで高出力動作する面発光レーザアレイが得られた。
【0317】
(第20の実施例)
図36,図37は第20の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。なお、図36はGaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造を活性層とした2×3個の1.55μm帯面発光レーザ素子より構成された多波長面発光レーザアレイであり、図37は図36の多波長面発光レーザアレイで領域Aに位置する隣接した2つの素子A,Bについての構造を示す図である。
【0318】
この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイの1.55μm帯面発光レーザ素子は、図37に示すように、第11の実施例の面発光レーザ素子と同様な構成となっている。但し、面発光レーザ素子を構成する各層の厚さは、本素子の発振波長である1.55μm帯に対して調整を行っている。この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図37に示すように、面発光レーザ素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっており、更にキャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造が設けられたものとなっている。
【0319】
また、この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイは、図36に示すように、面発光レーザ素子の上面に個々の面発光レーザ素子を独立に駆動するためのp側電極が設けられている。また、基板の裏面にn側共通電極が設けられている。
【0320】
また、更にこの第20の実施例の多波長面発光レーザアレイは、後述するようにアレイ内における面発光レーザ素子のメサ径が互いに異なる構成となっている。図36では、図中に示す上部メサ径(上部メササイズ)の変化方向に向かって、徐々に上部メサの径が大きくなっている。また、例えば、隣接する2つの素子A,Bを示した図37を参照すると、素子Aは、素子Bに対して、上部メサの径が相対的に大きく作製されている。
【0321】
具体的に、この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイの構造について説明する。図37の各面発光レーザ素子は、n−GaAs基板1901上に、n−GaAsバッファ層1902と、n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器1903と、共振領域1911と、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器1908とを結晶成長して構成されている。
【0322】
ここで、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器1908中には、ノンドープAlAs被選択酸化層1904が一層設けられている。
【0323】
また、共振領域1911は、第6の実施例と同様に、GaAs共振器スペーサー層1906と、GaInNAsSb/GaAs多重量子井戸構造1907と、p−AlAs被選択酸化層1905とにより構成されている。ここで、p−AlAs被選択酸化層1905は、ノンドープAlAs被選択酸化層1904に対して相対的に厚さが薄くなっている。詳細な層構成は、第6の実施例と同様のものとなっている。
【0324】
次に、上述した各実施例と同様に、公知の写真製版技術,エッチング技術によって、2回のエッチングにより図37のように正方形2段メサ形状を形成している。ここで、上部メサを形成する際に、メサの径を面発光レーザアレイ内で変化させて作製している。図37では、上述のように、素子Aの上部メサの径を、素子Bの上部メサの径に対して大きく形成している。この後、選択酸化により、2種の被選択酸化層1905,1904の酸化を行ない、選択酸化領域1912と、非選択酸化領域1913a,1913b,1913cとを形成している。
【0325】
ここで、p−AlAs選択酸化層1905は、ノンドープAlAs選択酸化層1904に対し、相対的に厚さを厚く設けているので、酸化レートが大きい。また、非選択酸化領域1913aの面積は、非選択酸化領域1913b,1913cの面積に比べて大きく形成されている。また、ノンドープAlAs被選択酸化層1904の酸化レートは、素子Aと素子Bとで同じであるが、素子Aの上部メサの径が、素子Bの上部メサの径に比べて相対的に大きいことにより、非選択酸化領域1913bの面積は、被選択酸化領域1913cの面積に比べて相対的に大きく形成されている。ここで、非酸化領域1913b,1913cからなる選択酸化構造は、それぞれ高次横モード抑制層として設けられている。
【0326】
また、図36の多波長面発光レーザアレイでは、アレイを構成する面発光レーザ素子の上部メサの径は、全ての面発光レーザ素子において、互いに異なるように作製されており、上述と同様にノンドープAlAs被選択酸化層1904によって形成される非酸化領域の面積は、全ての面発光レーザ素子で異なっている。
【0327】
次に、面発光レーザ素子のSiO2絶縁膜1914を形成し、蒸着及びリフトオフにより、p側電極1915を形成している。次に、基板の裏面にn側電極1916を蒸着し、アニールによってオーミック導通を取り、図36,図37の多波長面発光レーザアレイを作製することができる。
【0328】
図36の面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積がアレイ内の全ての面発光レーザ素子において互いに異なっており、これによって、各面発光レーザ素子の発振波長も異なっている。高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな面発光レーザ素子ほど、短波長において発振が得られる。この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイを構成する各面発光レーザ素子の波長間隔は1nmであり、1546nmから1553nmまでの発振波長を得ることができる。
【0329】
また、図36の面発光レーザ素子は、上部半導体分布ブラッグ反射器を介して電流注入が行なわれない構造であり、更に、上部半導体分布ブラッグ反射器はノンドープである。すなわち、図36の面発光レーザ素子は、光吸収の大きいp型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、低損失である。このため、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高い。また更に、高出力を得ることができる。
【0330】
また、高次横モード抑制層は、ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器1908中に設けられているので、非酸化領域1913b,1913cは素子抵抗に寄与しない。従って、面発光レーザ素子は非常に低抵抗であり、発熱が少ない。従って、図36の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能である。また、図36の面発光レーザ素子の電流狭窄は、共振領域に設けたp−AlAs被選択酸化層1905を選択酸化したことによって形成される選択酸化構造によって行なっており、個々の面発光レーザ素子の発振閾値電流,動作電圧等のアレイ内分布は非常に小さく、均一な特性を持つ多波長面発光レーザアレイを得ることができる。この第20の実施例の多波長面発光レーザアレイでは、単一基本横モード発振で、高出力を得ることができる。
【0331】
なお、上述の例では、2×3個の面発光レーザ素子よりなる多波長面発光レーザアレイについて説明したが、アレイの形態(素子数,素子の配置)としては、これ以外のものにすることもできる。
【0332】
(第21の実施例)
図38は第21の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図38の面発光レーザ素子は、GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造を活性層とする1.3μm帯面発光レーザ素子であり、第5の実施例と同様にp型半導体基板上に作製された面発光レーザ素子となっている。この第21の実施例の面発光レーザ素子の構成は、第5の実施例の素子に対し、発振波長,活性層の材料,分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成が異なる点を除いて、同じである。すなわち、詳細な構成は、第5の実施例に示されているものと同様である。但し、各層の厚さは、発振波長に応じて、調整が行われている。また、半導体分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成は、発振波長に対して透明な組成となるように調整が行われている。
【0333】
また、この第21の実施例の面発光レーザ素子は、図38に示すように、上部メサの形状が、メサ頂上部から底部にかけてメサ径が次第に大きくなる順メサ形状(順テーパ形状)となるように加工が行われている。以下、その構造について説明を行う。
【0334】
具体的に、図38の面発光レーザ素子は、p−GaAs基板2001上に、p−GaAsバッファー層2002と、p−Al0.9Ga0.1As/GaAsの対を1周期とした36周期のp−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器2003と、GaAs共振器スペーサー2005とGaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層2006とから成る共振領域2011と、26周期のn−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器2008とを順次結晶成長して構成されている。
【0335】
また、p−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部分布ブラッグ反射器2003中,n−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部分布ブラッグ反射器2008中には、それぞれ、p−AlAs被選択酸化層2004,n−AlAs被選択酸化層2009が設けられている。ここで、AlAs被選択酸化層2004,2009の厚さは、同じ厚さ(20nm)としている。また、共振領域2011の構成は、第5の実施例と同様な設計としている。
【0336】
図38の素子では、結晶成長の後、公知の写真製版技術によりレジストマスクを形成した後、ドライエッチングにより、四辺のいずれもが図38のような順メサ形状を有する方形メサが形成されている。順メサ形状のエッチングプロファイルを得る方法としては、レジストマスクを形成する際にフォトマスクとして公知の面積階調マスク等を使用したり、ドライエッチング条件を最適に選ぶことが挙げられる。この第21の実施例の素子では、面積階調マスクを使用することによって、凸状のレジストマスクを形成し、エッチングを行っている。これ以外に、順メサ形状を形成する方法としては、例えば、マスク形状,エッチング液,エッチング方法を適切に選んだウエットエッチング等が挙げられる。
【0337】
以上のように順メサ形状を形成した後、p−AlAs被選択酸化層2004,n−AlAs被選択酸化層2009の選択酸化を行い、選択酸化領域2012と、互いに面積が異なる非酸化(導通)領域2013a,2013bとの形成を行なう。ここで、非酸化領域2013bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられ、また、非酸化領域2013aからなる選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けられている。
【0338】
この第21の実施例の面発光レーザ素子では、以上のような順メサ形状を有していることにより、選択酸化により正孔狭窄層を形成するp−AlAs被選択酸化層2004が含まれている部分のメサの径が、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するn−AlAs被選択酸化層2009が含まれている部分の径に対して大きくなっている。このため、同程度の酸化レートによって、同じ距離だけ被選択酸化層を酸化すると、メサ径の違いによってメサ下部の径が大きい部分に位置する被選択酸化層の方が、非酸化領域の面積が大きく形成される。以上のように、電子通路における非酸化(導通)領域2013bの面積は、正孔通路における非酸化(導通)領域2013aの面積に対し、相対的に小さくなるように形成される。
【0339】
選択酸化の後、SiO2絶縁層2014,絶縁性樹脂2015による絶縁領域の形成を行ない、p側電極2016,n側電極2017の形成を行ない、図38の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0340】
図38の面発光レーザ素子は、同様に単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができる。
【0341】
以上のように、本発明でいうところの径の異なるメサとは、垂直なエッチング側面を有した互いに径が相違する複数のメサ以外にも、この第21の実施例のように、順メサのように連続的にメサ径が変化する場合も含まれる。
【0342】
(第22の実施例)
図39は第22の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。図39の面発光レーザ素子は、GaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸構造を活性層とする0.85μm帯面発光レーザ素子となっている。また、図39の面発光レーザ素子は、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト構造となっている。また、この第22の実施例の素子は、キャリアの導通領域以外の領域に発振横モード制御を行なうための選択酸化構造が設けられたものとなっている。
【0343】
図39の面発光レーザ素子の構成は、発振波長,活性層の材料,共振器スペーサー層,分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成が異なる点を除いて、第11の実施例の素子と同じ構成である。すなわち、詳細な層構成は、第11の実施例に示されているものと同様である。但し、各層の厚さは、発振波長に応じて調整が行われている。また、半導体分布ブラッグ反射器を構成する半導体材料の組成は、発振波長に対して透明な組成となるように調整されている。具体的には、第11の実施例におけるGaAs共振器スペーサー層をAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層にし、上部及び下部Al0.8Ga0.2As/GaAs半導体分布ブラッグ反射器をAl0.9Ga01As/Al0.15Ga0.85As半導体分布ブラッグ反射器にしている。各層の厚さは、発振波長に対して共振条件を満たすように調整がなされている。
【0344】
また、図39の面発光レーザ素子は、非酸化領域が異なる2種の選択酸化構造を形成する方法として、それぞれの被選択酸化層が含まれるメサの径が相違することを利用して作製が行われている。以下、その構造を説明する。
【0345】
すなわち、図39の素子は、n−GaAs基板2101上に、n−GaAsバッファ層2102と、n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部半導体分布ブラッグ反射器2103と、共振領域2111と、ノンドープAl0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器2108とを結晶成長して構成されている。
【0346】
ここで、共振領域2111は、Al0.15Ga0.85As共振器スペーサー層2106と、GaAs/Al0.15Ga0.85As 多重量子井戸構造2107と、p−AlAs被選択酸化層2105とにより構成されている。また、ノンドープAl0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As上部半導体分布ブラッグ反射器2108中には、ノンドープAlAs被選択酸化層2104が設けられている。ここで、p−AlAs被選択酸化層2105とノンドープAlAs被選択酸化層2104との厚さは、同じ厚さ(20nm)としている。
【0347】
図39の素子では、結晶成長の後、公知の写真製版技術,エッチング技術を用いて、径が異なる2段の方形状メサが形成されている。ここで、上部メサの径(1辺の長さ)を10μm、下部メサの径(1辺の長さ)を18μmとしている。ここで、図39のように、上部メサ中にはノンドープAlAs被選択酸化層2104が含まれ、下部メサ中にはp−AlAs被選択酸化層2105が含まれている。
【0348】
次に、ノンドープAlAs被選択酸化層2104とp−AlAs被選択酸化層2105の選択酸化を行い、選択酸化領域2112と、面積が互いに異なる非酸化(導通)領域2113a,2113bとの形成を行なう。この際、ノンドープAlAs被選択酸化層2104とp−AlAs被選択酸化層2105が含まれているメサの径が異なっていることにより、2種の被選択酸化層を同程度のレートで同程度の距離を酸化することによって、メサの径が大きい下部のメサ中に設けたp−AlAs被選択酸化層2105の方が相対的に非酸化領域の面積が大きく形成される。
【0349】
この第22の実施例の素子では、それぞれの被選択酸化層2105,2104を周辺から3.5μmづつ酸化し、一辺が11μmの非酸化領域2113aと、一辺が3μmの非酸化領域2113bとを形成している。
【0350】
ここで、面積が相対的に小さい非酸化領域2113bからなる選択酸化構造は、高次横モード抑制層として設けられ、また、面積が相対的に大きい非酸化領域2113aからなる選択酸化構造は、正孔狭窄層として設けられている。
【0351】
次に、SiO2絶縁膜2114,p側電極2115,n側電極2116の形成を行い、図39の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0352】
図39の面発光レーザ素子は、上部半導体分布ブラッグ反射器を介して電流注入が行なわれない構造であり、更に、上部半導体分布ブラッグ反射器はノンドープである。このように、図39の面発光レーザ素子は、光吸収の大きいp型分布ブラッグ反射器が用いられていないので、低損失である。このため、発振閾値電流は低く、スロープ効率は高い。また、ノンドープAl0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器2108中に設けた非酸化領域2113bは抵抗に影響を及ぼさない。従って、非常に低抵抗である。
【0353】
図39の面発光レーザ素子は、高出力動作が可能であり、また、単一基本横モード発振を維持したまま、高出力を得ることができる。
【0354】
上述した各実施例では、選択酸化の方法として(すなわち、非酸化領域の異なる選択酸化構造を形成するための方法として)、被選択酸化層の厚さ,Al組成,又はメサの径の違いを利用し、1回の酸化工程により形成している。しかし、これ以外にも、それぞれの選択酸化層を、それぞれ別々に酸化させて形成することや、同一の被選択酸化層に対し2回以上の酸化を行って形成することもできる。例えば、メサのエッチング形成工程と、酸化工程の順番や、メサ形成時のエッチングの深さや等を最適に組み合わせることにより可能である。また、この他には、被選択酸化層の側面に酸化保護膜等を形成することによって、被選択酸化層を個別に酸化すること等も可能である。
【0355】
(第23の実施例)
図40は第23の実施例の電子写真システムを示す図である。図40の電子写真システムは、感光ドラムと、光学走査系(走査収束光学系)と、書き込み光源と、同期制御回路(同期制御部)とを有しており、書き込み光源には、本発明の面発光レーザ素子または面発光レーザアレイが用いられている。
【0356】
図40の電子写真システムは、同期制御回路によって制御され、書き込み光源(面発光レーザ素子)からの光は、ポリゴンミラー,レンズ収束系からなる走査収束光学系によって感光ドラム上に集光され、潜像を形成する。従来、面発光レーザ素子は、発熱の影響により高出力動作が困難であったが、本発明の面発光レーザ素子は、従来の素子に比べ高出力動作が可能であり、電子写真システムの書き込み光源として用いることができる。また、発振モードも単一基本横モードであるので、遠視野像は単峰性であり、ビームの集光が容易なことから、高精彩な画質を得ることができる。
【0357】
また、AlGaInP系材料を活性層材料とした赤色面発光レーザ素子は、発振波長が650nm程度とAlGaAs系材料に比べ短波長発振が可能であり、光学設計の余裕度を大きくすることができる。従って、高精彩電子写真の書き込み光源として好適である。このような赤色面発光レーザ素子は、活性層にAlGaInP系材料を用い、分布ブラッグ反射器にAlGaAsやAlGaInP系材料を用いて、構成することができる。また、これらの材料はGaAs基板に格子整合して結晶成長を行うことが可能であるので、AlAs材料等を選択酸化層として用いることが可能である。ところが、AlGaInP系材料は、温度変化に対する影響を非常に受けやすく、素子発熱による温度上昇により、出力の飽和,発振の停止等が問題となっている。しかしながら、本発明による赤色面発光レーザ素子は、電子通路の途中、又は、非導通領域に、微細な非酸化領域面積を有した選択酸化構造による高次横モード抑制層を備えているので、素子抵抗を増加させることなく、高次横モードの発振が抑制できる。また、従来のようにp型ブラッグ反射器等の正孔通路の途中に設けた単一の酸化狭窄構造により、発振横モード制御を行なう必要が無いので、電流狭窄径を必要以上に微小にする必要が無く、素子を低抵抗化することができる。以上から、素子発熱が低減されており、単一基本横モード発振において、従来に比べ高出力動作が可能である。このように、本発明の面発光レーザ素子または面発光レーザアレイは、電子写真システムの書き込み光源として好適である。
【0358】
また、第19の実施例の面発光レーザアレイを用いることにより、マルチビーム書き込み系を得ることができるので、書き込み速度等も従来に比べて高速にできる。以上から、高速、且つ高精彩な電子写真システムを得ることができる。
【0359】
(第24の実施例)
図41は第24の実施例の面発光レーザモジュールの概要を示す図である。図41のレーザアレイモジュールは、シリコン基板上に、1次元モノリシック面発光レーザアレイと、マイクロレンズアレイと、ファイバアレイとが実装されて構成されている。
【0360】
ここで、面発光レーザアレイは、ファイバに対向して設けられており、マイクロレンズアレイを介して、シリコン基板に形成されたV溝に実装された石英シングルモードファイバと結合している。面発光レーザアレイの発振波長は1.3μm帯であり、石英シングルモードファイバを用いることで高速伝送が行える。
【0361】
また、この第24の実施例の面発光レーザモジュールは、本発明による面発光レーザアレイが用いられていることで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いレーザモジュールを得ることができる。
【0362】
(第25の実施例)
図42は第25の実施例の光インターコネクションシステムを示す図である。図42のインターコネクションシステムは、機器1と機器2との間を、光ファイバアレイを用いて接続したものとなっている。送信側である機器1には、本発明による面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイ用いた1次元レーザアレイモジュールと、これの駆動回路とが設けられている。また、受信側である機器2には、フォトダイオードアレイモジュールと、信号検出回路とが設けられている。
【0363】
また、この第25の実施例の光インターコネクションシステムは、本発明による面発光レーザアレイが用いられていることで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いインターコネクションシステムを構成することができる。
【0364】
この第25の実施例では、並列光インターコネクションシステムを例に説明したが、この他にも、単一素子を用いたシリアル伝送システムを構成することもできる。また、機器間の他にも、ボード間,チップ間,チップ内インターコネクションに応用することもできる。
【0365】
(第26の実施例)
図43は第26の実施例の光通信システムを示す図である。図43の光通信システムは、本発明による面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイ素子を用いて光LANシステムを構成したものとなっている。すなわち、サーバーとコアスイッチとの間、及び、コアスイッチと各スイッチとの間、及び、スイッチと各端末との間の光伝送の光源に、本発明の実施形態の面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイが用いられている。
【0366】
また、各機器間は、石英シングルモードファイバ又はマルチモードファイバによって結合されている。このような光LANの物理層としては、例えば1000BASE−LX等のギガビットイーサネットが挙げられる。図43の光LANシステムでは、光源のレーザ素子に、本発明による面発光レーザ素子を用いたことで、環境温度等の駆動条件の変化に対しても基本横モードで安定に発振し、ファイバとの結合率の変化も少なく、信頼性の高いインターコネクションシステムを構成することができる。
【0367】
(第27の実施例)
図44は第27の実施例の波長多重(WDM)通信システムを示す図である。
【0368】
図44の波長多重通信システムは、本発明の多波長面発光レーザアレイによる光源と、WDM合波器と、石英マルチモードファイバと、WDM分波器と、受光器とからなっている。
【0369】
ここで、分波器,合波器としては、アレイド ウエーブガイド グレーティング(AWG)等を用いることができる。また、多波長面発光レーザアレイとしては、1.55μm帯を発振波長とした第20の実施例で示したようなGaInNAsSbを活性層材料とする面発光レーザアレイを用いることができる。ここで、面発光レーザアレイ内の各面発光レーザ素子の波長間隔は1nmである。また、図44の波長多重通信システムでは、8個の素子からなる中心波長の異なる面発光レーザアレイを4個用い、32チャンネルのシステムを構成している。面発光レーザアレイ内の各面発光レーザ素子から送信される信号は、合波器で合波され、1本のマルチモードファイバを伝搬し、再び分波器で波長に応じた受光器に送られて電気信号に変換される。
【0370】
この第27の実施例の光通信システムの光源である多波長面発光レーザアレイは、上述のように個々の面発光レーザ素子の抵抗が小さく、基本単一横モード発振において、高出力を得ることができる。従って、高速変調が可能であり、また発振閾値電流等のアレイ内における各面発光レーザ素子の特性のばらつきは非常に小さい。従って、アレイを駆動するために複雑な駆動回路を必要としない。この結果、低コストで信頼性の高い光通信システムを構成することが可能となる。
【0371】
なお、この第27の実施例では、1.55μm帯における波長多重通信システムを例に説明を行なったが、波長帯としては、1.3μm帯等の他の波長帯とすることもできる。多波長面発光レーザアレイを構成する素子の材料,組成は波長帯に応じて最適に選ぶことができる。また、チャンネル数,波長間隔も用途に応じて他の組み合わせとすることもできる。また、光ファイバも石英マルチモードファイバ以外にも、石英シングルモードファイバやPOF等も用いることができる。また、使用する波長帯に応じて最適なファイバを使用することができる。
【0372】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1乃至請求項15記載の発明によれば、活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Alを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0373】
すなわち、従来、面発光レーザ素子では、単一基本横モード制御と電流狭窄とを同一の酸化層によって行なう構成となっており、酸化層は、キャリアの狭窄効率の高い正孔の注入側に設けられている。2種のキャリアの内、正孔は電子に比べて移動度が小さいため、狭窄後も拡散しにくく、高い狭窄効果を維持できるからである。また、正孔狭窄層の非酸化領域の直径又は一辺の長さを発振波長の3〜5倍程度と微小にすることにより、高次横モードの発振が抑制され、単一基本横モード発振を得ることができる。しかし、正孔の移動度が小さいことによって、正孔狭窄層の狭窄部は高抵抗化し易く、単一基本横モードとなる程度に非酸化(導通)領域の面積を小さくした場合、素子は非常に高抵抗となる。
【0374】
そこで、請求項1記載の面発光レーザ素子では、以上のような高抵抗化を防止するために、正孔狭窄層とは別に、高次横モードの発振を抑制するための別の選択酸化構造(高次横モード抑制層)を設け、更に、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積を、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して小さくしている。
【0375】
このように、正孔狭窄層と高次横モード抑制層とをそれぞれ設ける構成とすることにより、それぞれの層を独立に、また最適に設計することが可能となる。ここで、高次横モード抑制層を設ける位置は、非酸化領域を微小とした場合においても、抵抗への影響が小さい位置とすることで、素子の高抵抗化を防止することができる。
【0376】
このように、新たに設けた高次横モード抑制層によって高次横モードの発振を抑制することにより、正孔狭窄層により高次横モードの抑制を行なう必要が無くなる。従って、顕著に高抵抗化する程度に正孔狭窄層の非酸化領域の面積を小さくせずに済む。よって、抵抗が低い素子を得ることができる。また、正孔は狭窄効果が大きく正孔狭窄層の非酸化領域の面積を大きくした場合でも、活性層領域において正孔をメサの中央部に狭窄することができるので、メサ側面での非発光再結合を防止することが可能であり、高い内部量子効率を維持することができる。また、正孔狭窄層の非酸化領域を大きくしたことにより、発振領域が拡大し、出力を増大させることができる。更に、低抵抗化による発熱の低減によって、高出力動作が可能となる。更に抵抗の低減によって、高速変調が可能となる。
【0377】
上述のように、正孔は電子に比べ移動度小さく高い狭窄効果を維持する反面、移動度が小さいことから狭窄による高抵抗化が顕著である。逆に電子は狭窄後の拡散が顕著であり狭窄には適していない反面、狭窄による抵抗の増加が少ないという特徴がある。
【0378】
そこで、請求項2記載の面発光レーザ素子では、請求項1記載の面発光レーザ素子において、正孔狭窄層とは別に新たに設けた相対的に非酸化領域の面積が小さな高次横モード抑制層の位置を、電子通路の途中とし、微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制層による高抵抗化を防止する構成としている。
【0379】
このように、微小な非酸化領域を有する高次横モード抑制層を電子通路の途中に設けることにより、素子抵抗を著しく高抵抗化させること無く、高次横モードの発振を抑制することができる。
【0380】
また、請求項3記載の面発光レーザ素子では、非酸化領域の面積が相対的に小さな選択酸化構造からなる高次横モード抑制層の位置を、キャリアの通路(電子通路、及び正孔通路)を避けた領域中に設けている。
【0381】
このように、高次横モード抑制層をキャリア通路を避けた領域に設けることにより、素子抵抗は高次横モード抑制層の非酸化領域の面積に依存しなくなる。また、正孔狭窄層は高次横モード抑制を別途設けたことにより、非酸化領域の面積を微小にする必要が無くなるので、非酸化領域の面積を従来に比べ広くすることが可能であり、素子の高抵抗化を防止することができる。
【0382】
高次横モード抑制層をキャリア通路の途中に設けた場合は、本質的に非酸化領域の面積の減少に伴う高抵抗化は避けることができないが、本構成では高次横モード抑制層がキャリア通路以外の領域にあるため、この層による抵抗への影響は全く無い。また、本構成は、可視帯域等のように、単一基本横モード制御のために、特に微小な非酸化領域の面積が必要となる短波長面発光レーザにおいて非常に好適な構成である。
【0383】
また、請求項4記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられた前記Alを組成に含む半導体層がp導電型であり、更に電子通路の途中に設けられた前記Alを組成に含む半導体層をn導電型としている。前述のように、酸化狭窄構造を有する面発光レーザ素子の抵抗の大部分は、キャリアの狭窄部である非酸化導通領域の抵抗であり、素子抵抗を十分に低減するためには、非酸化領域の抵抗を低減することが重要である。
【0384】
また、電子及び正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中(共振器スペーサー層中)はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層をp導電型とし、電子通路の途中に設けられる被選択酸化層をn導電型とすることにより、それぞれのキャリアに対する抵抗を効果的に低減することができる。よって、抵抗が十分に低減された請求項2記載の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0385】
また、請求項5記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられた前記Alを組成に含む半導体層をp導電型としている。上述のように、酸化狭窄構造を有する面発光レーザ素子の抵抗の大部分は、キャリアの狭窄部である非酸化導通領域の抵抗であり、素子抵抗を十分に低減するためには、非酸化領域の抵抗を低減することが重要である。
【0386】
また、同様に正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層の位置としては、半導体分布ブラッグ反射器中又は共振器スペーサー層中等が考えられるが、共振領域中(共振器スペーサー層中)はノンドープである場合が多く、同様にノンドープの被選択酸化層を設けた場合、酸化狭窄により高抵抗となってしまう。従って、この場合に限らず、正孔通路の途中に設けられる被選択酸化層をp導電型とすることによって、抵抗を効果的に低減することができる。よって、抵抗が十分に低減された請求項3記載の面発光レーザ素子を得ることができる。
【0387】
また、請求項6記載の面発光レーザ素子では、請求項1乃至5のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、半導体材料からなる分布ブラッグ反射器を用いる構成としており、半導体からなる分布ブラッグ反射器を用いて素子を構成することにより、1回の結晶成長によって素子を構成する各層を設けることができ、また、共振領域,分布ブラッグ反射器等の高い膜厚精度が必要とされる各部を、同一の装置によって制御性良く形成することができる。
【0388】
また、制御性の高い半導体プロセス技術を用いて素子の作製が行なえるため、特性ばらつきの少ない信頼性の高い素子を得ることができる。
【0389】
また、請求項7記載の面発光レーザ素子では、請求項1乃至5のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、分布ブラッグ反射器を半導体材料と誘電体材料から構成している。誘電体材料では半導体材料に比べ、光吸収が少なく、また、少ない積層数によって高い反射率を得ることができる。吸収損失は、素子の発振閾値電流の増加や、スロープ効率、出力の低減等といった不具合を生じる。特に半導体材料では、ドーピングを高濃度にするに従い、自由キャリア吸収,価電子帯間吸収が顕著になり、光の吸収損失が増加するという性質がある。また、光吸収は長波の光ほど顕著となる。従って、特性の優れた長波長帯の素子を得るのが難しいという問題がある。これに対し、誘電体材料による分布ブラッグ反射器では、発振光の吸収損失を低減することが可能であり、上述した特性が優れた素子を得ることができる。よって、特に、長波長帯において特性の優れた請求項1乃至5の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項1乃至5記載の面発光レーザ素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能であり、また、抵抗が低いことから高速変調が可能である。この請求項7の構成によれば、特に光ファイバ通信用途に好適な面発光レーザ素子を提供することができる。すなわち、請求項7記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0390】
ここで、誘電体材料と半導体材料からなる分布ブラッグ反射器としては、低屈折率層及び高屈折率層の全てが誘電体材料である場合や、誘電体と半導体材料からなる組み合わせである場合等が含まれる。また活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器の組み合わせとしては、少なくとも一方が半導体材料のみから構成されているような場合も含まれる。
【0391】
また、請求項8記載の面発光レーザ素子では、請求項1乃至7のいずれかに記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はn導電型半導体ブラッグ反射器であり、更に、n導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えている。前述のように、半導体ブラッグ反射器はドーピングにより吸収損失が大きくなる傾向があるが、これは特にp導電型半導体の方が顕著である。また、ドーピングを低濃度とした場合には素子が高抵抗化となる問題がある。従って、p導電型の半導体ブラッグ反射器を用いた場合には、光学特性(低吸収)と電気特性の両方が優れた素子を得ることが難しい。ところが、トンネル接合では、バンド間トンネリングによって、逆バイアスされた高濃度ドープの薄膜pn接合により、正孔の生成、及び活性領域への注入が可能であり、p導電型半導体ブラッグ反射器を用いずに、活性領域への電子,正孔注入が行なえる。
【0392】
よって、半導体ブラッグ反射器による吸収損失を低減することが可能であり、この請求項8の構成を用いることにより、発振閾値電流が低く、スロープ効率,出力の大きな請求項1乃至7記載の面発光レーザ素子を得ることができる。請求項1乃至7記載の面発光レーザ素子の素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能である。また、抵抗が低いことから、高速変調が可能である。更に、この請求項8の構成は、半導体による光吸収が顕著となる長波長帯において、特性の優れた面発光レーザ素子を得ることが可能である。よって、特に通信用途に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項8記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0393】
また、請求項9記載の発明では、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴としている。
【0394】
前述のように、半導体ブラッグ反射器はドーピングを高濃度にするに従い、光吸収が増加する。従って、p導電型半導体分布ブラッグ反射器を用いた面発光レーザ素子では、光学特性(低吸収)と電気特性との両方に優れた素子を得ることが難しい。ところが、素子内部の半導体層にキャリア注入を行なうための電極を設けたイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子では、一部、若しくは、全部をノンドープとした半導体分布ブラッグ反射器を用いることが可能である。よって、ノンドープ領域の分布ブラッグ反射器による光吸収を低減することができる。
【0395】
また、n型半導体でも、程度は小さいものの、ドーピングの高濃度化により自由キャリア吸収が増加し、光吸収が顕著になる性質がある。従って、導電型に依らず、分布ブラッグ反射器の一部、若しくは、全部をノンドープとすることにより、発振光の吸収損失が低減され、これにより、発振閾値電流が低く、スロープ効率,出力の大きな請求項1乃至8の素子を得ることができる。請求項1乃至8記載の面発光レーザ素子は、抵抗が小さく、高出力まで基本単一横モード発振が可能である。また、抵抗が低いことから高速変調が可能である。更に、この請求項9の構成は、半導体による光吸収が顕著となる長波長帯において、特性の優れた面発光レーザ素子を得ることが可能である。よって特に通信用途に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項9記載の発明によれば、素子抵抗が低く、低吸収で効率が高く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0396】
また、請求項10記載の面発光レーザ素子では、正孔通路の途中に設けられたAlを構成元素として含む半導体被酸化層を選択酸化してなる酸化絶縁領域と選択酸化がなされていない非酸化導通領域とからなる選択酸化構造(正孔狭窄層)を、発振光の定在波の腹となる位置に設けている。
【0397】
従来、メサ周辺部でも大きな電場強度を持つ高次横モード光を抑制するために、酸化狭窄径を小さく絞っており、これは基本横モード光に対しても若干の損失となっている。従って、従来の単一の酸化狭窄構造により、低閾値化と、高次横モードの抑制を行う素子の多くは、発振光の回折損失を低く抑えるために、光の電場強度が小さい定在波の節の位置に酸化狭窄構造を設けている。
【0398】
これに対し、本発明の素子では、主に高次横モードの抑制は電子通路の途中に設けた酸化狭窄構造によって行っており、正孔通路の途中に設けた酸化狭窄構造は、正孔の注入領域を素子抵抗が著しく増加しない程度にメサ中心部に制限できる大きさであれば良い。従って、従来に比べて、より大きな狭窄径とすることができるので、基本横モードに対する損失は少ない。しかし、メサ周辺部にも大きな電場強度を持つ高次横モードに対しては抑制効果が得られるので、定在波の腹の位置に設けることにより、効果的に高次モードの発振を抑制することができる。以上から、素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、請求項10記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つより高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0399】
また、請求項11記載の面発光レーザ素子では、電子通路の途中、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられた相対的に非酸化領域の面積が小さな選択酸化構造(高次横モード抑制層)を複数とした構成としている。酸化層を多層とすることによって、高次横モードの発振を抑制する効果をより大きく得ることができる。従来の素子においては、非酸化領域の面積の小さな選択酸化構造を多層構造として設けた場合、抵抗の増加が非常に顕著となるが、本発明の場合においては、高次横モード抑制層は電気抵抗の小さな電子通路の途中(n型半導体層)に設けているため、多層とした場合の抵抗の増加は少ない。以上のように抵抗を著しく増加させること無く、単一基本横モードの選択性を向上させる効果がある。すなわち、請求項11記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つより高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を提供することができる。
【0400】
また、請求項12記載の面発光レーザ素子では、選択酸化によって相対的に面積の小さな非酸化領域を形成する、Alを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層の厚さが、選択酸化によって相対的に面積の大きな非酸化領域を形成する、Alを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚くなるようにしている。
【0401】
AlGaAs混晶のようにAlを組成に含む半導体混晶は、加熱水蒸気雰囲気中において酸化させることができるが、この時の酸化速度は、Alを組成に含む半導体層のAl組成,厚さに依存し、Al組成が大きく、厚さの厚い構造ほど、酸化が速く進行する。従って、同じ組成の半導体層であれば、成長される選択酸化層の厚さを変えることによって、酸化狭窄径の大きさを制御することが可能であり、この請求項12のような構造とすることで、一度の酸化によって狭窄径の異なる酸化狭窄構造を設けることができる。Alを組成に含む半導体層の厚さを、この請求項12のように選ぶことにより、請求項1乃至11に記載の素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を容易に得ることができる。すなわち、請求項12記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に得ることができる。
【0402】
また、請求項13記載の面発光レーザ素子では、選択酸化によって相対的に面積の小さな非酸化領域を形成する、Alを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層のAl組成が、選択酸化によって相対的に面積の大きな非酸化領域を形成する、Alを組成に含む半導体層よりなる被選択酸化層のAl組成に対して、相対的に大きくなるようにしている。
【0403】
AlGaAsのようにAlを組成に含む半導体混晶は、加熱水蒸気雰囲気中において酸化させることができるが、この時の酸化速度は、Alを組成に含む半導体層のAl組成,厚さに依存し、Al組成が大きく、厚さの厚い構造ほど、酸化が速く進行する。AlGaAs混晶の場合、Al組成が0.9以上であれば酸化が可能である。
【0404】
従って、Al組成を調節することにより酸化狭窄径の大きさを制御することが可能であり、この請求項13のような構造とすることで、同一構造内に、一度の酸化で狭窄径の異なる酸化狭窄構造を設けることができる。Alを組成に含む半導体層のAl組成をこの請求項13のように選ぶことにより、請求項1乃至11記載の素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られる面発光レーザ素子を容易に得ることができる。すなわち、請求項13記載の発明によれば、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に得ることができる。
【0405】
また、請求項14記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Al,Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,Pのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも短波であるので、特に、短波長域において、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、発振波長が1.1μmよりも短波である面発光レーザ素子において、単一基本横モード制御を行なうためには、非酸化領域一辺の長さ又は直径を5μm程度以下とする必要があり、素子抵抗の増加が特に顕著になる。しかしながら、この請求項14によれば、非常に効果的に素子抵抗を低減することができる。
【0406】
これは、特に可視帯域における面発光レーザにおいて、大きな効果を得ることができる。例えば、AlGaInP系材料を面発光レーザ素子の活性層として用いると、660nm帯の発振波長を有する赤色面発光レーザ素子を得ることが可能であるが、このような面発光レーザ素子において、単一基本横モード発振を得るためには、3μm以下の非常に微細な非酸化領域の一辺の長さ又は直径が必要であり、狭窄による抵抗の増加は非常に顕著となる。
【0407】
しかしながら、本発明の素子では、微小な非酸化領域の面積が必要な高次横モードの抑制層は、高抵抗化し難い電子通路の途中(n型半導体中)、若しくは、抵抗に寄与しないキャリアの通路以外の領域に設けているので、著しく素子を高抵抗化させること無く、単一基本横モード制御を行なうことができる。
【0408】
以上のように、発振波長が1.1μmよりも短波である面発光レーザ素子において、素子抵抗の低減と、単一基本横モード発振における高出力動作が可能となる。
【0409】
また、請求項15記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,P,N,Sbのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも長波であるので、特に、長波長域において、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を得ることができる。すなわち、発振波長が1.1μmよりも長波である面発光レーザ素子は、石英ファイバ通信光源として非常に重要である。特に1.3μm帯は、石英ファイバの零分散帯であり、長距離,高速通信が可能である。また、1.5μm帯は波長多重通通信帯域として重要な波長帯である。
【0410】
本発明の素子は、素子抵抗が低いことから、高速変調が可能であり、これらの光源として非常に好適である。また、単一基本横モード発振において、高出力が得られるため、特に1.3μm帯において長距離通信が可能であり、以上のように光通信光源に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。
【0411】
このように、請求項15記載の発明によれば、GaAs基板上に1.1μmから1.6μmまでの発振波長を持つ面発光レーザ素子が得られる。GaAs基板上では、特性の優れたAlGaAs混晶による分布ブラッグ反射器を用いることが可能で、特性の優れた素子が得られる。更に、これらの材料の中でもGaInAsに数%以下の窒素を微量添加したGaInNAs材料は、GaAs等のバリア層に対し伝導帯バンド不連続量が大きく、従来のInP基板上における同波長帯の素子と比べ良好な温度特性を有している。更に、請求項1乃至11によって素子抵抗が低く、高出力まで単一横モード発振が得られるので、特に光ファイバ等に対する結合効率が高い。以上から光ファイバ通信に好適な面発光レーザ素子を得ることができる。
【0412】
また、請求項16記載の発明によれば、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供することができる。すなわち、請求項16記載の面発光レーザアレイでは、請求項1乃至15記載の面発光レーザ素子によってモノリシックレーザアレイを構成しているので、素子抵抗が低く、高出力まで基本横モード発振が可能な面発光レーザアレイを提供することができる。従って、本面発光レーザアレイは、電子写真システムのマルチビーム書き込み系や、長距離の光通信システム等の光源として好適である。
【0413】
また、請求項17記載の発明によれば、請求項16記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる2種以上の面発光レーザ素子により構成されているので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【0414】
すなわち、請求項17記載の多波長面発光レーザアレイでは、アレイ内の各面発光レーザ素子における高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を変化させることにより、アレイ面内における発振波長を変化させている。この際、本発明の面発光レーザ素子では、電流狭窄層と高次横モード抑制層とをそれぞれ個別に設ける構成としており、更に、高次横モード抑制層を、高抵抗化しにくいn導電型の半導体層中、若しくは電気抵抗に関係しないキャリア(電子,正孔)の通路以外の領域に設ける構成としている。このため、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積を微小にすることによる抵抗の増加は、従来構造の素子に比べて少ないか、後者の場合には全く無い。
【0415】
以上のように高抵抗化による発熱の影響を低く抑えることができるので、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が小さな素子に対して、基本横モード発振で且つ高出力を得ることが可能であり、また素子間の光出力のばらつきを小さくすることが可能である。更に、別途設けた電流狭窄層の非酸化領域の面積を同じにすることにより、発振閾値電流や、動作電圧等の特性のばらつきも非常に小さくすることが可能である。以上のように、特性のばらつきが小さく、且つ高出力動作が可能な多波長面発光レーザアレイを得ることが可能である。
【0416】
更に、素子発熱(高抵抗化)の影響を低減できることにより、従来では十分な特性を得ることが困難な微小な非酸化領域を有した素子を作製することが可能となり、より発振波長が短波である素子を作りこむことが可能となる。これによって、従来に比べ広帯域な多波長面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
【0417】
また、請求項18記載の発明によれば、請求項17記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子が、2層以上の複数の高次横モード抑制層を備えているので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい多波長面発光レーザアレイを提供することができる。
【0418】
すなわち、請求項18記載の多波長面発光レーザアレイは、請求項17記載の多波長面発光レーザアレイにおいて、高次横モード抑制層の層数を2つ以上の複数とする構成としている。
【0419】
非酸化領域を微細にすることによる発振波長(共振波長)の変化は、酸化層によって横モードの広がりが変化するためであり、横モードの広がりを小さくすることで、より大きな波長変化の効果を得ることができる。請求項19では、横モード抑制層を多層にすることによって、横モードに対する閉じ込め効果が大きくなり、従来に比べて広帯域な多波長面発光レーザアレイを得ることができる。
【0420】
また、請求項18においても、請求項17の作用,効果と同様に、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、更にアレイを構成する面発光レーザ素子間での特性ばらつきが小さな多波長面発光レーザアレイを得ることができる。
【0421】
また、請求項19記載の発明によれば、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュールであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高いレーザモジュールを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。よって、信頼性の高い面発光レーザモジュールを提供することができる。
【0422】
また、請求項20記載の発明によれば、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、高精彩な電子写真システムを提供することができる。すなわち、従来の面発光レーザ素子は出力が小さく、電子写真システムの書き込み光源として用いることが難しかったが、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られる。従って、電子写真システムの書き込み光源として用いることが可能である。また、面発光レーザ素子を電子写真システムの書き込み光源として用いると、出射ビームが円形であることから、ビーム成形が容易である。更に、高いアレイ間の位置精度を有していることから、同一のレンズで複数のビームを再現性良く容易に集光することができる。よって、光学系が簡単で済み、低コストに高精彩なシステムを得ることができる。また、本発明の面発光レーザ素子は、出力が大きいことから、特にアレイを用いた場合には高速書き込みが可能である。以上のように、低コスト,高精彩の電子写真システムを提供することができる。
【0423】
また、請求項21記載の発明によれば、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。よって、信頼性の高い光インターコネクションシステムを提供することができる。
【0424】
また、請求項22記載の発明によれば、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザにより、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。すなわち、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイでは、基本横モードで、高出力まで発振が得られるので、光ファイバとの結合が高い。また、高次横モードの発振が抑制されていることから、出力等の素子の動作状態が変化した場合でも、結合率が変化しファイバへの光入力が変化するようなことが非常に少ない。また、従来に比べ、高出力が得られるので、長距離の通信が可能である。よって、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。
【0425】
また、請求項23記載の発明によれば、請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システムであるので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい面発光レーザアレイによって、素子の駆動が容易で、信頼性の高い光通信システムを提供することができる。
【0426】
すなわち、請求項23記載の光通信システムでは、通信光源として、請求項17または請求項18記載の多波長面発光レーザアレイが用いられており、請求項17または請求項18記載の多波長面発光レーザアレイの特徴は、アレイ内の面発光レーザ素子の特性ばらつきが少なく、また高出力を得られる点にある。従って、請求項17または請求項18記載の多波長面発光レーザアレイは、アレイ内の面発光レーザ素子の特性が揃っていることから、動作信頼性が高く、また駆動回路が簡単で済むため、コストを低くできる。また、素子抵抗も従来の素子に比べて低いので、高速変調が容易となる。
【0427】
また、請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイは、個々の面発光レーザ素子の波長が異なる多波長アレイであることから、特に波長分割多重通信システムの光源として好適である。波長分割多重通信では、波長の異なる複数の信号光を一本のファイバにより伝送することにより、高速大容量通信を行なうことが可能である。
【0428】
以上のように、本発明の多波長面発光レーザアレイによって構成された光通信システムは、信頼性が高く、また高速通信が可能である。
【0429】
また、請求項24記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に製造することができる。すなわち、請求項24記載の製造方法によって作製された面発光レーザ素子は、Alを組成に含む半導体混晶の厚さの違いによる酸化速度の差によって、同一構造内に一度の酸化工程において非酸化領域の面積が異なる酸化狭窄構造を得ることができる。
【0430】
従って、従来の面発光レーザ素子に対して特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程,コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた素子を製造することができる。
【0431】
また、請求項25記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のAl組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のAl組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に製造することができる。すなわち、請求項25記載の製造方法によって作製された面発光レーザ素子は、Alを組成に含む半導体混晶のAl組成の違いによる酸化速度の差によって、同一構造内に一度の酸化工程において径の異なる酸化狭窄構造を得ることができる。
【0432】
従って、従来の面発光レーザ素子に対して特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程,コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた素子を製造することができる。
【0433】
また、請求項26記載の発明によれば、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成するので、素子抵抗が低く、高出力動作可能であり、且つ高出力まで単一基本横モード発振が可能な面発光レーザ素子を制御性良く容易に、且つ低コストに製造することができる。
【0434】
すなわち、請求項26記載の製造方法では、高次横モード抑制層が含まれるメサの径と正孔狭窄層が含まれるメサの径とを相違させ、正孔狭窄層が含まれるメサの径を、高次横モード抑制層が含まれるメサの径に対して相対的に大きくすることによって、メサの径の違いにより、これらの被選択酸化層を同時に同程度の酸化レートで酸化した場合に、正孔狭窄層における非選択酸化領域の面積を、高次横モード抑制層における非選択酸化領域の面積に対して相対的に大きく形成することができる。
【0435】
従って、従来の面発光レーザ素子に対し、特別の工程を追加すること無く、同じ作製工程,コストによって作製が可能であり、同等のコストで高出力まで単一横モード発振が可能という優れた性能を備えた面発光レーザ素子を製造することができる。請求項27記載の製造方法は、特にイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子に好適な製造方法である。
【0436】
また、請求項27記載の発明によれば、請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けるので、素子抵抗が低く、高出力動作が可能であり、且つ高出力まで単一基本モード発振が可能であり、更にアレイ内の素子特性のばらつきが小さい面発光レーザアレイを制御性良く容易に、且つ低コストに製造することができる。
【0437】
すなわち、請求項27記載の製造方法では、請求項17または請求項18記載の多波長面発光レーザアレイの製造方法として、アレイ内で、高次横モード抑制層が含まれるメサ部の径を変化させる製法としている。
【0438】
高次横モード抑制層の酸化レートは面内で一定であるので、このようにメサの径を変化させることにより、メサの中央に残る非酸化領域の径を変化させることが可能である。また、請求項27記載の製造方法によれば、1回の酸化工程により、非酸化領域の面積が異なる面発光レーザ素子を一度に作製することが可能であり、従来と同等のコストによって、本発明の多波長面発光レーザアレイを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図2】図1の面発光レーザ素子の共振領域(共振器領域)を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図3】第2の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図4】図3の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図5】第3の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図6】図5の面発光レーザ素子の共振領域と、p−Al0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器中においてp−AlAs被選択酸化層を設けた領域を詳しく示す図である。
【図7】第4の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図8】図7の面発光レーザ素子を詳しく示す図である。
【図9】第5の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図10】図9の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図11】第6の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図12】図11のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図13】第7の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図14】図13の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。
【図15】第8の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図16】図15のイントラキャビティコンタクト型面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示した図である。
【図17】第9の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図18】図17の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図19】第10の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図20】図19の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図21】第11の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図22】図21の面発光レーザ素子の共振領域を詳しく示す図である。
【図23】第12の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図24】図23の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図25】第13の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図26】図25の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図27】第14の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図28】図27の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図29】第15の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図30】図29の面発光レーザ素子における共振領域の周辺を発振光の定在波とともに詳しく示す図である。
【図31】第16の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図32】第17の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図33】第18の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図34】図33の面発光レーザ素子の共振領域の周辺を詳しく示す図である。
【図35】第19の実施例の面発光レーザアレイを示す図である。
【図36】第20の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。
【図37】第20の実施例の多波長面発光レーザアレイを示す図である。
【図38】第21の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図39】第22の実施例の面発光レーザ素子を示す図である。
【図40】第23の実施例の電子写真システムを示す図である。
【図41】第24の実施例の面発光レーザモジュールの概要を示す図である。
【図42】第25の実施例の光インターコネクションシステムを示す図である。
【図43】第26の実施例の光通信システムを示す図である。
【図44】第27の実施例の波長多重(WDM)通信システムを示す図である。
【符号の説明】
101 n−GaAs基板
102 n−GaAsバッファー層
103 n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器
103a n− Al0.9Ga0.1As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
103b n− Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
104 n−AlAs被選択酸化層
105 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
106 ノンドープGaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層
107 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
108 p− Al0.9Ga0.1As /GaAs上部分布ブラッグ反射器
108a p− Al0.9Ga0.1As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
108b p− Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
109 p−AlAs被選択酸化層
111 共振領域
112 選択酸化領域
113a 非酸化領域
113b 非酸化領域
114 SiO2絶縁層
115 絶縁性樹脂
116 p側電極
117 n側電極
201 n−GaAs基板
202 n−GaAsバッファー層
203 n−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部分布ブラッグ反射器
203a n−Al0.9Ga0.1As/GaAs下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
203b n−GaAs下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
204 n−AlAs被選択酸化層
205 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
206 ノンドープGaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層
207 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
208 n−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部分布ブラッグ反射器
208a n−Al0.9Ga0.1As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
208b n−GaAs上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
209 p−AlAs被選択酸化層
210 p−Al0.9Ga0.1As/GaAs上部分布ブラッグ反射器
210a p−Al0.9Ga0.1As低屈折率層
210b p−GaAs高屈折率層
211 共振領域
212 選択酸化領域
213a 非酸化領域
213b 非酸化領域
214 SiO2絶縁層
215 絶縁性樹脂
216a n側電極
216b n側電極
217 トンネル接合
301 n−GaAs基板
302 n−GaAsバッファー層
303 n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器
303a n− Al0.8Ga0.2As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
303b n− GaAs下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
304 n−AlAs被選択酸化層
305 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
306 ノンドープGaInAs/GaAs多重量子井戸活性層
307 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
308 p− Al0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器
308a p− Al0.8Ga0.2As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
308b p− GaAs上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
309 p−AlAs被選択酸化層
311 共振領域
312 選択酸化領域
313a 非酸化領域
313b 非酸化領域
314 SiO2絶縁層
315 絶縁性樹脂
316 p側電極
317 n側電極
401 n−GaAs基板
402 n−GaAsバッファー層
403 n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部分布ブラッグ反射器
403a n− Al0.8Ga0.2As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
403b n− GaAs下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
404 n−AlAs被選択酸化層
405 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
406 ノンドープGaInAs/GaAs多重量子井戸活性層
407 ノンドープGaAs共振器スペーサー層
408 p− Al0.8Ga0.2As/GaAs上部分布ブラッグ反射器
408a p− Al0.8Ga0.2As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
408b p− GaAs上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
409 p−AlAs被選択酸化層
410 p−GaAsコンタクト層
411 共振領域
412 選択酸化領域
413a 非酸化領域
413b 非酸化領域
414 SiO2絶縁層
415 絶縁性樹脂
416 p側電極
417 n側電極
501 p−GaAs基板
502 p−GaAsバッファー層
503 p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器
503a p− Al0.9Ga0.1As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
503b p− Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
504 p−AlAs被選択酸化層
505 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
506 ノンドープGaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層
507 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
508 n− Al0.9Ga0.1As /GaAs上部分布ブラッグ反射器
508a n− Al0.9Ga0.1As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
508b n− Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
509 n−AlAs被選択酸化層
511 共振領域
512 選択酸化領域
513a 非酸化領域
513b 非酸化領域
514 SiO2絶縁層
515 絶縁性樹脂
516 p側電極
517 n側電極
601 n−GaAs基板
602 n−GaAsバッファー層
603 n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
604 n−AlAs 被選択酸化層
605 p−AlAs 被選択酸化層
606a ノンドープGaAs共振器スペーサー層
606b ノンドープGaAs共振器スペーサー層
606c p−GaAs共振器スペーサー層
606d p−GaAs 共振器スペーサー層
606e p−GaAs コンタクト層兼共振器スペーサー層
606f p−GaAs 共振器スペーサー層
607 GaInNAs /GaAs 多重量子井戸構造
608 ノンドープAl0.8Ga0.2As /GaAs 上部半導体分布ブラッグ反射器
609a n−Al0.8Ga0.2As 下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
609b n−GaAs 下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層610a ノンドープAl0.8Ga0.2As 上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
610b ノンドープGaAs 上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
611 共振領域
612 選択酸化領域
613a 非酸化領域
613b 非酸化領域
614 SiO2絶縁膜
615 p 側電極
616 n 側電極
701 n−GaAs基板
702 n−GaAsバッファー層
703 n−Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
704 n−AlAs被選択酸化層
705 p−AlAs被選択酸化層
706a n−GaAs共振器スペーサー層
706b n− GaAs共振器スペーサー層
706c ノンドープGaAs共振器スペーサー層
706d ノンドープGaAs共振器スペーサー層
706e p−GaAs共振器スペーサー層
706f p− GaAs共振器スペーサー層
706h p− GaAs共振器スペーサー層
707 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
708 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
709a n−Al0.8Ga0.2As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
709b n−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
710a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
710b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
711 共振領域
712 選択酸化領域
713a 非酸化領域
713b 非酸化領域
714 SiO2絶縁膜
715 p側電極
716 n側電極
801 n−GaAs基板
802 n−GaAsバッファー層
803 n−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
804 n−AlAs被選択酸化層
805 p− Al0.95Ga0.05As被選択酸化層
806a n−GaAs共振器スペーサー層
806b n− GaAs共振器スペーサー層
806c ノンドープGaAs共振器スペーサー層
806d ノンドープGaAs共振器スペーサー層
806e p−Ga8As共振器スペーサー層
806f p−GaAs共振器スペーサー層
806g p−GaAsコンタクト層
807 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
808 MgF2/ZnSe上部半導体分布ブラッグ反射器
809a n−AlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
809b n−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
811 共振領域
812 選択酸化領域
813a 非酸化領域
813b 非酸化領域
814 SiO2絶縁膜
815 p側電極
816 n側電極
901 半絶縁性GaAs基板
902 ノンドープGaAsバッファー層
903 ノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
904 n−AlAs被選択酸化層
905 p−AlAs被選択酸化層
906a n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
906b n−GaAs共振器スペーサー層
906c n−GaAs共振器スペーサー層
906d ノンドープ GaAs共振器スペーサー層
906e ノンドープGaAs共振器スペーサー層
906f p− GaAs共振器スペーサー層
906g p− GaAs共振器スペーサー層
906h p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
906i p−GaAs共振器スペーサー層
907 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
908 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
909a ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
909b ノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
910a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
910b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
911 共振領域
912 選択酸化領域
913a 非酸化領域
913b 非酸化領域
914 p側電極
915 n側電極
1001 半絶縁性GaAs基板
1002 ノンドープGaAsバッファー層
1003 ノンドープAl0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As下部半導体分布ブラッグ反射器
1004 ノンドープAlAs被選択酸化層
1005 p− Al0.98Ga0.02As被選択酸化層
1006a n−(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5Pコンタクト層兼共振器スペーサー層
1006b n− (Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006c ノンドープ (Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006d ノンドープ (Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006e p−(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006f p−(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006g p−(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P共振器スペーサー層
1006h p−GaAsコンタクト層
1007 GaInP/(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5P多重量子井戸構造
1008 TiO2/SiO2上部誘電体布ブラッグ反射器
1009a ノンドープAl0.9Ga0.1As下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1009b ノンドープAl0.5Ga0.5As下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1011 共振領域
1012 選択酸化領域
1013a 非酸化領域
1013b 非酸化領域
1014 p側電極
1015 n側電極
1101 n−GaAs基板
1102 n−GaAsバッファー層
1103 n−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1104 ノンドープAlAs被選択酸化層
1105 p−AlAs被選択酸化層
1106a ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1106b ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1106c p−GaAs共振器スペーサー層
1106d p−GaAs共振器スペーサー層
1106e p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1106f ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1107 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1108 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1109a n−AlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層1109b n−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層1110a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1110b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1111 共振領域
1112 選択酸化領域
1113a 非酸化領域
1113b 非酸化領域
1114 SiO2絶縁膜
1115 p側電極
1116 n側電極
1201 半絶縁性GaAs基板
1202 ノンドープGaAsバッファー層
1203 ノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1204 n−AlAs被選択酸化層
1205 ノンドープAlAs被選択酸化層
1206a ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1206b n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1206c n−GaAs共振器スペーサー層
1206d ノンドープ GaAs共振器スペーサー層
1206e ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1206f p− GaAs共振器スペーサー層
1206g p− GaAs共振器スペーサー層
1206h p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1206i ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1207 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1208 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1209a ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1209b ノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1210a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1210b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1211 共振領域
1212 選択酸化領域
1213a 非酸化領域
1213b 非酸化領域
1214 p側電極
1215 n側電極
1301 n−GaAs基板
1302 n−GaAsバッファー層
1303 n−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器
1303a n− Al0.9Ga0.1As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
1303b n− Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
1304 n−AlAs被選択酸化層
1305 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
1306 ノンドープGaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層
1307 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
1308 p− Al0.9Ga0.1As /GaAs上部分布ブラッグ反射器
1308a p− Al0.9Ga0.1As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
1308b p− Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
1309 p−AlAs被選択酸化層
1310 p−Al0.15Ga0.85Asコンタクト層
1311 共振領域
1312 選択酸化領域
1313a 非酸化領域
1313b 非酸化領域
1314 SiO2絶縁層
1315 絶縁性樹脂
1316 p側電極
1317 n側電極
1401 p−GaAs基板
1402 p−GaAsバッファー層
1403 p−Al0.9Ga0.1As/Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器
1403a p− Al0.9Ga0.1As下部分布ブラッグ反射器低屈折率層
1403b p− Al0.15Ga0.85As下部分布ブラッグ反射器高屈折率層
1404 p−AlAs被選択酸化層
1405 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
1406 ノンドープGaAs/Al0.15Ga0.85As多重量子井戸活性層
1407 ノンドープAl0.15Ga0.85As共振器スペーサー層
1408 n− Al0.9Ga0.1As /GaAs上部分布ブラッグ反射器
1408a n− Al0.9Ga0.1As上部分布ブラッグ反射器低屈折率層
1408b n− Al0.15Ga0.85As上部分布ブラッグ反射器高屈折率層
1409 n−AlAs被選択酸化層
1411 共振領域
1412 選択酸化領域
1413a 非酸化領域
1413b 非酸化領域
1414 SiO2絶縁層
1415 絶縁性樹脂
1416 n側電極
1417 p側電極
1501 n−GaAs基板
1502 n−GaAsバッファー層
1503 n−AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1504 ノンドープAlAs被選択酸化層
1505 p−AlAs被選択酸化層
1506a ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1506b ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1506c p−GaAs共振器スペーサー層
1506d p−GaAs共振器スペーサー層
1506e p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1506f ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1507 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1508 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1509a n−AlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層1509b n−GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層1510a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1510b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1511 選択酸化領域
1512a 非酸化領域
1512b 非酸化領域
1513 SiO2絶縁膜
1514 p側電極
1515 n側電極
1601 n−GaAs基板
1602 n−GaAsバッファー層
1603 n− Al0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1604 n−AlAs被選択酸化層
1605 p−AlAs被選択酸化層
1606 GaAs共振器スペーサー層
1607 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1608 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1611 共振領域
1612 選択酸化領域
1613a 非酸化領域
1613b 非酸化領域
1614 SiO2絶縁膜
1615 p側電極
1616 n側電極
1701 半絶縁性GaAs基板
1702 ノンドープGaAsバッファー層
1703 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1704 ノンドープAlAs被選択酸化層
1705 p−AlAs被選択酸化層
1706 共振器スペーサー層
1707 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1708 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1711 共振領域
1712 選択酸化領域
1713a 非酸化領域
1713b 非酸化領域
1714 p側電極
1715 n側電極
1801 半絶縁性GaAs基板
1802 ノンドープGaAsバッファー層
1803 ノンドープAlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射器
1804 n−AlAs被選択酸化層
1805 p−AlAs被選択酸化層
1806a p−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1806b p−GaAs共振器スペーサー層
1806c p−GaAs共振器スペーサー層
1806d ノンドープ GaAs共振器スペーサー層
1806e ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1806f n− GaAs共振器スペーサー層
1806g n− GaAs共振器スペーサー層
1806h n−GaAsコンタクト層兼共振器スペーサー層
1806i ノンドープGaAs共振器スペーサー層
1807 GaInNAs/GaAs多重量子井戸構造
1808 ノンドープAl0.8Ga0.2As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射器
1809a ノンドープAlAs下部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1809b ノンドープGaAs下部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1810a ノンドープAl0.8Ga0.2As上部半導体分布ブラッグ反射器低屈折率層
1810b ノンドープGaAs上部半導体分布ブラッグ反射器高屈折率層
1811 共振領域
1812 選択酸化領域
1813a 非酸化領域
1813b 非酸化領域
1814 p側電極
1815 n側電極
Claims (27)
- 活性層と、活性層を挟んで対向する一対の分布ブラッグ反射器とを備え、正孔通路の途中に設けたAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る正孔狭窄層を有する面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の他に、Alを構成元素として含む半導体被選択酸化層を選択酸化して成る高次横モード抑制層を有し、高次横モード抑制層における非酸化領域の面積が、正孔狭窄層における非酸化領域の面積に対して、相対的に小さいことを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1記載の面発光レーザ素子において、前記高次横モード抑制層は、電子通路の途中に設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1記載の面発光レーザ素子において、前記正孔狭窄層の非酸化領域の面積に対し、相対的に面積の小さな非酸化領域を有する前記高次横モード抑制層が、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1または請求項2記載の面発光レーザ素子において、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がp導電型であり、選択酸化により高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がn導電型であることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項3記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層がp導電型であることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料から構成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対の分布ブラッグ反射器は、半導体材料と誘電体材料から構成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方はn導電型半導体ブラッグ反射器を含み、更に、n導電型半導体ブラッグ反射器と活性層との間にトンネル接合を備えていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、前記一対のブラッグ反射器のうちの少なくとも一方の分布ブラッグ反射器は、ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、一部にノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域を含んだブラッグ反射器であり、更に該ノンドープ半導体ブラッグ反射器、若しくは、ノンドープ半導体ブラッグ反射器より成る領域と活性層との間の半導体層に、キャリアを注入するための電極が設けられていることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、正孔通路の途中に設けた正孔狭窄層の位置を、発振光の定在波の腹となる位置としたことを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中に設けた高次横モード抑制層、若しくは、電子及び正孔の通路を避けた領域中に設けた高次横モード抑制層を複数としたことを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さが、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層の厚さに対して、相対的に厚いことを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、電子通路の途中、若しくは、電子,正孔通路を避けた領域中に設けた、選択酸化によって高次横モード抑制層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層のAl組成が、正孔通路の途中に設けた、選択酸化により正孔狭窄層を形成するAlを構成元素として含む半導体被選択酸化層のAl組成に対して、相対的に大きいことを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Al,Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,Pのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも短波であることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層を構成するIII族元素として、Ga,Inのうちの少なくとも1つを含み、また、V族元素として、As,P,N,Sbのうちの少なくとも1つを含み、発振波長が1.1μmよりも長波であることを特徴とする面発光レーザ素子。
- 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
- 請求項16記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイは、高次横モード抑制層の非酸化領域の面積が相違することによって発振波長が異なる2種以上の面発光レーザ素子により構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
- 請求項17記載の面発光レーザアレイにおいて、前記面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子は、2層以上の複数の高次横モード抑制層を備えていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
- 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする面発光レーザモジュール。
- 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられていることを特徴とする電子写真システム。
- 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光インターコネクションシステム。
- 請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項16記載の面発光レーザアレイが光源として用いられていることを特徴とする光通信システム。
- 請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光通信システム。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一の厚さを有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二の厚さを有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のAl組成を有する半導体被選択酸化層、及び、第一の厚さとは異なる第二のAl組成を有する半導体被選択酸化層により、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子の製造方法において、第一のメサ径を有し高次横モード抑制層を含んだ第一のメサと、第一のメサ径とは異なる第二のメサ径を有し正孔狭窄層を含んだ第二のメサとにより、互いに非酸化領域の面積の異なる正孔狭窄層、及び、高次横モード抑制層を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
- 請求項17または請求項18記載の面発光レーザアレイの製造方法において、面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子において、高次横モード制御層を含むメサの径が相違することにより、面積が相違する非酸化領域を設けることを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。
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US10/368,488 US6959025B2 (en) | 2002-02-22 | 2003-02-20 | Surface-emitting laser diode having reduced device resistance and capable of performing high output operation, surface-emitting laser diode array, electrophotographic system, surface-emitting laser diode module, optical telecommunication system, optical interconnection system using the surface-emitting laser diode, and method of fabricating the surface-emitting laser diode |
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Cited By (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006140446A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
JP2006156944A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-06-15 | Ricoh Co Ltd | フォトニック結晶レーザ、フォトニック結晶レーザの製造方法、面発光レーザアレイ、光伝送システム、及び書き込みシステム |
JP2006253340A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子およびその製造方法および面発光レーザアレイおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
WO2006100975A1 (ja) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Nec Corporation | トンネル接合発光素子 |
JP2006351798A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | トンネル接合型面発光半導体レーザ装置およびその製造方法 |
JP2007005386A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザー素子および二次元面発光レーザーアレイおよび光走査装置および画像形成装置 |
JP2007173304A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ |
JP2007173514A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 大口径表面発光型半導体レーザ素子を用いた光情報処理装置 |
JP2007214430A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Fuji Xerox Co Ltd | マルチモード光通信システムおよび多波長面発光素子 |
JP2007318064A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-12-06 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
JP2008244461A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-10-09 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザアレイおよびそれを用いた画像形成装置 |
JP2009094485A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-30 | Canon Inc | 垂直共振器型面発光レーザ素子、及び該垂直共振器型面発光レーザ素子を用いた画像形成装置 |
WO2009064018A1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Ricoh Company, Ltd. | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
JP2009206480A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システム |
JP2009238815A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
US7724799B2 (en) | 2007-05-11 | 2010-05-25 | Fuji Xerox Co., Ltd. | VCSEL, optical device, light irradiation device, data processing device, light source, free space optical communication device, and optical transmission system |
JP2010186899A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、光半導体装置、光送信装置、光空間伝送装置、光送信システム、光空間伝送システムおよび面発光型半導体レーザの製造方法 |
JP2011003820A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 |
JP2011029496A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
JP2011029495A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
US7924899B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode (VCSEL), method for fabricating VCSEL, and optical transmission apparatus |
JP2011211227A (ja) * | 2011-06-20 | 2011-10-20 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
JP2012231178A (ja) * | 2005-11-30 | 2012-11-22 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
JP2013175712A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-09-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 |
JP2013201222A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
JP2014154787A (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイ素子 |
JP2017118034A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子 |
JP2017204579A (ja) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子及び垂直共振器型発光素子の製造方法 |
JP2018517301A (ja) * | 2015-06-09 | 2018-06-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 垂直共振器型面発光レーザ |
KR20200089778A (ko) * | 2019-01-17 | 2020-07-28 | 상하이 아스코어 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 레이저 소자 |
JP2021048427A (ja) * | 2021-01-04 | 2021-03-25 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子 |
JP2022098436A (ja) * | 2020-11-18 | 2022-07-01 | 浙江睿熙科技有限公司 | マルチトンネル接合を有するvcselレーザ及びその製造方法 |
Families Citing this family (76)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10131608B4 (de) * | 2001-06-29 | 2004-02-05 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Photosensor für ein Durchlichtverfahren zur Detektion der Bewegungsrichtung von Intensitätsmaxima und Intensitätsminima einer optischen stehenden Welle |
JP4537658B2 (ja) * | 2002-02-22 | 2010-09-01 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 |
JP3741108B2 (ja) * | 2003-03-18 | 2006-02-01 | ソニー株式会社 | レーザー発光モジュール |
JP2005116933A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Sony Corp | 面発光レーザ素子アレイおよび面発光レーザ素子アレイの製造方法 |
JP4437913B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2010-03-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法 |
JP4602685B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2010-12-22 | 株式会社リコー | 垂直共振器型面発光半導体レーザ素子および発光装置および光伝送システム |
US20050265415A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Lambkin John D | Laser diode and method of manufacture |
US7372886B2 (en) * | 2004-06-07 | 2008-05-13 | Avago Technologies Fiber Ip Pte Ltd | High thermal conductivity vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) |
KR101015499B1 (ko) * | 2004-06-19 | 2011-02-16 | 삼성전자주식회사 | 복수의 파장을 발생시키는 반도체 레이저 소자 및 상기반도체 레이저 소자용 레이저 펌핑부 |
US20060056473A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-16 | Tatsuya Tanigawa | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
WO2007081688A2 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-19 | Li Fan | Tunable laser device |
US7693204B2 (en) | 2006-02-03 | 2010-04-06 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser device and surface-emitting laser array including same |
CN101776224B (zh) | 2006-04-28 | 2012-11-28 | 株式会社理光 | 面发光激光阵列、光学扫描装置和成像装置 |
EP2054980B1 (en) * | 2006-08-23 | 2013-01-09 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser array, optical scanning device, and image forming device |
JP5309485B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2013-10-09 | 株式会社リコー | 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP2008060322A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム |
JP2008064801A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
JP5326204B2 (ja) | 2006-11-29 | 2013-10-30 | 富士通株式会社 | 発光部品及びその製造方法及び発光部品組立体及び電子装置 |
US7809040B2 (en) * | 2007-02-14 | 2010-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Red surface emitting laser element, image forming device, and image display apparatus |
US20080240196A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Seiko Epson Corporation | Surface emitting laser array, method for manufacturing the same, and semiconductor device |
JP2008283028A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザの製造方法、モジュール、光源装置、情報処理装置、光送信装置、光空間伝送装置および光空間伝送システム。 |
JP5177399B2 (ja) * | 2007-07-13 | 2013-04-03 | 株式会社リコー | 面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
US8077752B2 (en) * | 2008-01-10 | 2011-12-13 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
JP4582237B2 (ja) * | 2008-01-10 | 2010-11-17 | ソニー株式会社 | 面発光型半導体レーザ |
KR100950263B1 (ko) | 2008-01-10 | 2010-04-01 | 광주과학기술원 | 마이크로렌즈를 포함한 단일모드 수직 공진식표면발광레이저 및 그 제조방법 |
KR20130006705A (ko) | 2008-02-12 | 2013-01-17 | 가부시키가이샤 리코 | 면 발광 레이저 소자, 면 발광 레이저 어레이, 광 주사 장치, 및 화상 형성 장치 |
EP2277246B1 (en) * | 2008-05-02 | 2022-11-09 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical cavity surface emitting laser device, vertical cavity surface emitting laser array, optical scanning apparatus, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
JP5408477B2 (ja) * | 2008-05-13 | 2014-02-05 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP2009295792A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP4872987B2 (ja) * | 2008-08-25 | 2012-02-08 | ソニー株式会社 | 面発光型半導体レーザ |
JP5748949B2 (ja) | 2008-11-20 | 2015-07-15 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5261754B2 (ja) | 2008-11-27 | 2013-08-14 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
US20130223846A1 (en) | 2009-02-17 | 2013-08-29 | Trilumina Corporation | High speed free-space optical communications |
US10244181B2 (en) | 2009-02-17 | 2019-03-26 | Trilumina Corp. | Compact multi-zone infrared laser illuminator |
US10038304B2 (en) | 2009-02-17 | 2018-07-31 | Trilumina Corp. | Laser arrays for variable optical properties |
US8995485B2 (en) | 2009-02-17 | 2015-03-31 | Trilumina Corp. | High brightness pulsed VCSEL sources |
US8995493B2 (en) | 2009-02-17 | 2015-03-31 | Trilumina Corp. | Microlenses for multibeam arrays of optoelectronic devices for high frequency operation |
JP5434131B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2014-03-05 | 富士通株式会社 | 多波長レーザ素子及びその製造方法 |
JP5515767B2 (ja) | 2009-05-28 | 2014-06-11 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子の製造方法、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5510899B2 (ja) | 2009-09-18 | 2014-06-04 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、及び画像形成装置 |
JP2011096787A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Sony Corp | 半導体発光装置 |
US8441633B2 (en) * | 2009-10-29 | 2013-05-14 | California Institute Of Technology | Multiple-photon excitation light sheet illumination microscope |
JP5532321B2 (ja) * | 2009-11-17 | 2014-06-25 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5527714B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2014-06-25 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5522595B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2014-06-18 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
US8979338B2 (en) | 2009-12-19 | 2015-03-17 | Trilumina Corp. | System for combining laser array outputs into a single beam carrying digital data |
CN102959811B (zh) * | 2009-12-19 | 2016-06-29 | 三流明公司 | 用于组合用于数字输出的激光器阵列的系统和方法 |
JP2011151357A (ja) | 2009-12-21 | 2011-08-04 | Ricoh Co Ltd | 光デバイス、光走査装置及び画像形成装置 |
JP2011159943A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-08-18 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP2011166108A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-08-25 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5834414B2 (ja) | 2010-03-18 | 2015-12-24 | 株式会社リコー | 面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置 |
JP5585940B2 (ja) | 2010-04-22 | 2014-09-10 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法 |
JP5754624B2 (ja) | 2010-05-25 | 2015-07-29 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法 |
JP5721055B2 (ja) | 2010-06-11 | 2015-05-20 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法 |
JP2012209534A (ja) | 2011-03-17 | 2012-10-25 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、原子発振器及び面発光レーザ素子の検査方法 |
US11095365B2 (en) | 2011-08-26 | 2021-08-17 | Lumentum Operations Llc | Wide-angle illuminator module |
JP6303255B2 (ja) * | 2011-12-02 | 2018-04-04 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子及び原子発振器 |
JP5731996B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2015-06-10 | 富士フイルム株式会社 | 半導体発光素子 |
US10203399B2 (en) | 2013-11-12 | 2019-02-12 | Big Sky Financial Corporation | Methods and apparatus for array based LiDAR systems with reduced interference |
US9581493B2 (en) * | 2014-02-12 | 2017-02-28 | Bruker Optics, Inc. | Acquiring a Raman spectrum with multiple lasers |
US9360554B2 (en) | 2014-04-11 | 2016-06-07 | Facet Technology Corp. | Methods and apparatus for object detection and identification in a multiple detector lidar array |
US10036801B2 (en) | 2015-03-05 | 2018-07-31 | Big Sky Financial Corporation | Methods and apparatus for increased precision and improved range in a multiple detector LiDAR array |
US9742153B1 (en) | 2016-02-23 | 2017-08-22 | Lumentum Operations Llc | Compact emitter design for a vertical-cavity surface-emitting laser |
US9866816B2 (en) | 2016-03-03 | 2018-01-09 | 4D Intellectual Properties, Llc | Methods and apparatus for an active pulsed 4D camera for image acquisition and analysis |
US10250012B2 (en) | 2016-06-02 | 2019-04-02 | Lumentum Operations Llc | Variable emission area design for a vertical-cavity surface-emitting laser array |
US10516251B2 (en) * | 2016-06-28 | 2019-12-24 | Vi Systems Gmbh | Reliable high-speed oxide-confined vertical-cavity surface-emitting laser |
US10418558B2 (en) * | 2016-07-04 | 2019-09-17 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting display device including a P-type dopant in an electron transport layer |
WO2018187571A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Vixar | Novel patterning of vcsels for displays, sensing, and imaging |
JP2019040953A (ja) * | 2017-08-23 | 2019-03-14 | 住友電気工業株式会社 | 垂直共振型面発光レーザ、垂直共振型面発光レーザを作製する方法 |
US10355456B2 (en) | 2017-09-26 | 2019-07-16 | Lumentum Operations Llc | Emitter array with variable spacing between adjacent emitters |
CN109524878B (zh) * | 2018-12-05 | 2019-08-09 | 深亮智能技术(中山)有限公司 | 一种垂直腔面发射激光器 |
TW202205448A (zh) * | 2019-06-21 | 2022-02-01 | 全新光電科技股份有限公司 | 具有複數電流侷限層的垂直共振腔表面放射雷射二極體 |
TWI743722B (zh) | 2020-03-30 | 2021-10-21 | 元太科技工業股份有限公司 | 顯示裝置 |
EP3961829B1 (en) * | 2020-08-24 | 2023-10-04 | Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences | Radiation emitter |
TWI823611B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-11-21 | 全新光電科技股份有限公司 | 具有模態過濾層的垂直腔面射型半導體雷射二極體 |
WO2023247129A1 (en) * | 2022-06-24 | 2023-12-28 | Ams-Osram International Gmbh | Surface emitting semiconductor laser diode |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10107389A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-24 | Alcatel Alsthom Co General Electricite | 半導体光電子素子の製造方法およびこの方法によって製造される素子および素子マトリックス |
JPH10505465A (ja) * | 1995-06-26 | 1998-05-26 | オプティカル コンセプツ,インコーポレイティド | 電流アパーチャを備えた垂直キャビティレーザー |
JPH11112086A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 |
JPH11224965A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-17 | Mitsui Chem Inc | 面発光レーザ装置 |
JPH11307882A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-11-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法 |
JP2000332363A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2003069151A (ja) * | 2001-06-12 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3281518A (en) * | 1963-11-26 | 1966-10-25 | Leeds & Northrup Co | Thermocouple assembly |
US4280108A (en) * | 1979-07-12 | 1981-07-21 | Xerox Corporation | Transverse junction array laser |
US5745152A (en) * | 1994-10-31 | 1998-04-28 | Hewlett Packard Company | Multiple beam laser scanner using lasers with different aperture sizes |
US5729566A (en) * | 1996-06-07 | 1998-03-17 | Picolight Incorporated | Light emitting device having an electrical contact through a layer containing oxidized material |
US6233264B1 (en) | 1996-08-27 | 2001-05-15 | Ricoh Company, Ltd. | Optical semiconductor device having an active layer containing N |
JP3449516B2 (ja) | 1996-08-30 | 2003-09-22 | 株式会社リコー | 半導体多層膜反射鏡および半導体多層膜反射防止膜および面発光型半導体レーザおよび受光素子 |
JP3788831B2 (ja) | 1996-08-30 | 2006-06-21 | 株式会社リコー | 半導体素子およびその製造方法 |
JP3467153B2 (ja) | 1996-08-30 | 2003-11-17 | 株式会社リコー | 半導体素子 |
JP4097232B2 (ja) | 1996-09-05 | 2008-06-11 | 株式会社リコー | 半導体レーザ素子 |
US6072196A (en) | 1996-09-05 | 2000-06-06 | Ricoh Company, Ltd. | semiconductor light emitting devices |
US5822356A (en) * | 1997-02-06 | 1998-10-13 | Picolight Incorporated | Intra-cavity lens structures for semiconductor lasers |
US5903588A (en) * | 1997-03-06 | 1999-05-11 | Honeywell Inc. | Laser with a selectively changed current confining layer |
JP3683669B2 (ja) | 1997-03-21 | 2005-08-17 | 株式会社リコー | 半導体発光素子 |
JP3547037B2 (ja) | 1997-12-04 | 2004-07-28 | 株式会社リコー | 半導体積層構造及び半導体発光素子 |
GB2333895B (en) * | 1998-01-31 | 2003-02-26 | Mitel Semiconductor Ab | Pre-fusion oxidized and wafer-bonded vertical cavity laser |
US6668005B2 (en) * | 1998-01-31 | 2003-12-23 | Klaus Streubel | Pre-fusion oxidized and wafer-bonded vertical cavity laser |
US6207973B1 (en) | 1998-08-19 | 2001-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Light emitting devices with layered III-V semiconductor structures |
US6348698B1 (en) | 1998-12-03 | 2002-02-19 | Ricoh Company, Ltd. | Layered semiconductor structures and light emitting devices including the structure |
US6931042B2 (en) * | 2000-05-31 | 2005-08-16 | Sandia Corporation | Long wavelength vertical cavity surface emitting laser |
KR100727907B1 (ko) * | 2000-07-20 | 2007-06-14 | 삼성전자주식회사 | 다중 파장 표면광 레이저 및 그 제조방법 |
US6650683B2 (en) * | 2000-11-20 | 2003-11-18 | Fuji Xerox Co, Ltd. | Surface emitting semiconductor laser |
JP4621393B2 (ja) * | 2001-03-27 | 2011-01-26 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザ及び表面発光型半導体レーザの製造方法 |
JP4050028B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-02-20 | 株式会社東芝 | 面発光型半導体発光素子 |
JP4066654B2 (ja) * | 2001-12-19 | 2008-03-26 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザ装置及びその製造方法 |
JP4537658B2 (ja) * | 2002-02-22 | 2010-09-01 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 |
JP4062983B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2008-03-19 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
JP2004063707A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 表面発光型半導体レーザ |
JP4362682B2 (ja) * | 2002-09-02 | 2009-11-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法ならびにその製造装置 |
JP4184769B2 (ja) * | 2002-11-26 | 2008-11-19 | 株式会社東芝 | 面発光型半導体レーザ及びその製造方法 |
JP2005142463A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP5194432B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2013-05-08 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子 |
JP2009010248A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Canon Inc | 面発光レーザおよびその製造方法 |
JP4974981B2 (ja) * | 2007-09-21 | 2012-07-11 | キヤノン株式会社 | 垂直共振器型面発光レーザ素子、及び該垂直共振器型面発光レーザ素子を用いた画像形成装置 |
JP2009094332A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
-
2003
- 2003-02-10 JP JP2003032758A patent/JP4537658B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-20 US US10/368,488 patent/US6959025B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-09-13 US US11/224,051 patent/US7787511B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10505465A (ja) * | 1995-06-26 | 1998-05-26 | オプティカル コンセプツ,インコーポレイティド | 電流アパーチャを備えた垂直キャビティレーザー |
JPH10107389A (ja) * | 1996-09-13 | 1998-04-24 | Alcatel Alsthom Co General Electricite | 半導体光電子素子の製造方法およびこの方法によって製造される素子および素子マトリックス |
JPH11112086A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋め込み型面発光レーザ及びその作製方法 |
JPH11224965A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-17 | Mitsui Chem Inc | 面発光レーザ装置 |
JPH11307882A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-11-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レ―ザ、面発光型半導体レ―ザアレイ、及び面発光型半導体レ―ザの製造方法 |
JP2000332363A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2003069151A (ja) * | 2001-06-12 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レーザ素子 |
Cited By (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006140446A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
JP2006156944A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-06-15 | Ricoh Co Ltd | フォトニック結晶レーザ、フォトニック結晶レーザの製造方法、面発光レーザアレイ、光伝送システム、及び書き込みシステム |
JP4594814B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2010-12-08 | 株式会社リコー | フォトニック結晶レーザ、フォトニック結晶レーザの製造方法、面発光レーザアレイ、光伝送システム、及び書き込みシステム |
JP2006253340A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子およびその製造方法および面発光レーザアレイおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム |
WO2006100975A1 (ja) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Nec Corporation | トンネル接合発光素子 |
JP2006351798A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | トンネル接合型面発光半導体レーザ装置およびその製造方法 |
JP2007005386A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザー素子および二次元面発光レーザーアレイおよび光走査装置および画像形成装置 |
US8824517B2 (en) | 2005-11-30 | 2014-09-02 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser devices, surface-emission laser array having the same, electrophotographic system and optical communication system |
JP2007318064A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-12-06 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
JP2012231178A (ja) * | 2005-11-30 | 2012-11-22 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
JP2007173304A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ |
US7912105B2 (en) | 2005-12-19 | 2011-03-22 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
JP2007173514A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 大口径表面発光型半導体レーザ素子を用いた光情報処理装置 |
JP2007214430A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Fuji Xerox Co Ltd | マルチモード光通信システムおよび多波長面発光素子 |
JP2008244461A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-10-09 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザアレイおよびそれを用いた画像形成装置 |
US7724799B2 (en) | 2007-05-11 | 2010-05-25 | Fuji Xerox Co., Ltd. | VCSEL, optical device, light irradiation device, data processing device, light source, free space optical communication device, and optical transmission system |
JP2009094485A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-30 | Canon Inc | 垂直共振器型面発光レーザ素子、及び該垂直共振器型面発光レーザ素子を用いた画像形成装置 |
US8208511B2 (en) | 2007-11-14 | 2012-06-26 | Ricoh Company, Ltd. | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
WO2009064018A1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Ricoh Company, Ltd. | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
JP2009206480A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-09-10 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システム |
JP2009238815A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
US7924899B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Vertical-cavity surface-emitting laser diode (VCSEL), method for fabricating VCSEL, and optical transmission apparatus |
US8031755B2 (en) | 2009-02-13 | 2011-10-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser and method for fabricating the same |
JP2010186899A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、光半導体装置、光送信装置、光空間伝送装置、光送信システム、光空間伝送システムおよび面発光型半導体レーザの製造方法 |
JP2011003820A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 |
JP2011029495A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
US8188487B2 (en) | 2009-07-28 | 2012-05-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface emitting laser with trenches to define conductive regions |
JP2011029496A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
US8265115B2 (en) | 2009-07-28 | 2012-09-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface emitting laser, method for manufacturing surface emitting laser, and image forming apparatus |
JP2011211227A (ja) * | 2011-06-20 | 2011-10-20 | Canon Inc | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、画像形成装置 |
JP2013175712A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-09-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 |
US8731012B2 (en) | 2012-01-24 | 2014-05-20 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser and its manufacturing method, surface emitting semiconductor laser device, optical transmitter, and information processor |
JP2013201222A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
JP2014154787A (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイ素子 |
JP2018517301A (ja) * | 2015-06-09 | 2018-06-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 垂直共振器型面発光レーザ |
JP2021073679A (ja) * | 2015-06-09 | 2021-05-13 | トランプ フォトニック コンポーネンツ ゲーエムベーハー | 垂直共振器型面発光レーザ |
JP2017118034A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子 |
JP2017204579A (ja) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子及び垂直共振器型発光素子の製造方法 |
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