JP2004521499A5

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Publication number: JP2004521499A5
Application number: JP2002572685A
Authority: JP
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-03-07

Claims

垂直共振器面発光レーザであって、
光を生成し、前記生成した光を放出するべく適合された利得領域を備える半導体材料層と、
前記利得領域と、前記利得領域と第１及び／又は第２ミラーとの間に位置する少なくとも１つのスペーサ層と、を有するレーザ共振器を形成する前記第１及び第２の少なくとも実質的に平行なミラーであって、少なくとも前記第１のミラーは、前記利得領域内で生成された光が前記第１のミラーを通じて放出されるのを許容するべく、前記生成光に対して部分的に透明であり、前記レーザ共振器と前記利得領域は、前記生成光の少なくとも１つの横電磁モードをサポートする、第１及び第２の少なくとも実質的に平行なミラーと、
前記第１及び／又は前記第２ミラーの内部又は、これらに隣接して、或いは前記少なくとも１つのスペーサ層の中の１つの内部に形成された、散乱中心の２次元周期格子を有する格子領域であって、前記周期格子は、前記第１及び第２ミラーに対して平行に位置しており、前記周期格子は、前記生成光が前記格子領域内を伝播することを実質的に妨げる周期性を備えており、更に、前記格子領域は、前記生成光が光アパーチャを通じて伝播することを許容するべく、前記周期性を有さない光アパーチャを定義しており、前記格子領域と前記光アパーチャの寸法は、それぞれの横電磁モードのレーザ動作の効率を少なくとも部分的に制御するべく適合されており、前記第１及び第２ミラーに実質的に垂直な方向の前記格子領域の寸法は、前記方向の前記垂直共振器面発光レーザの全体寸法よりも大幅に小さい格子領域と、を有する垂直共振器面発光レーザ。
前記格子領域は、前記利得領域と交差しないように位置している請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記レーザ共振器と前記利得領域は、前記生成光の複数の横モードをサポートし、それぞれの横電磁モードは、前記格子領域における横成分ｋ_τを備える波動ベクトルｋの分布によって定義可能であり、前記格子領域と前記光アパーチャの寸法は、前記光アパーチャの内部に位置する横成分ｋ_τと前記格子領域の内部に位置する横成分ｋ_τ間の比率を制御することにより、それぞれの横電磁モードのレーザ動作を制御する請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記光アパーチャの内部に位置する横成分ｋ_τと前記格子領域の内部に位置する横成分ｋ_τ間の前記比率は、高い比率を備えるモードに関して、低い比率を備えるモードのレーザ動作を抑圧又は防止するべく、横電磁モードのレーザ動作の抑圧又は防止を決定する請求項３記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記格子領域と前記光アパーチャの寸法は、前記共振器の基本横電磁モード（ＴＥＭ₀₀）のレーザ動作に関して、高次の横電磁モードのレーザ動作を低下させるべく適合されている請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記半導体材料の予め定められた領域に電流を供給する電流供給手段を更に有しており、前記予め定められた領域は、前記利得領域を定義し、前記予め定められた領域は、前記第１及び第２ミラーに少なくとも実質的に平行な面内で前記共振器の２つ又はそれ以上の横電磁モードと実質的なオーバーラップを備えていることによって特徴付けられている請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記半導体材料の予め定められた領域に光ポンピングを提供する光ポンピング手段を更に有しており、前記予め定められた領域は、前記利得領域を定義し、前記予め定められた領域は、前記第１及び第２ミラーに少なくとも実質的に平行な面内で前記共振器の２つ又はそれ以上の横電磁モードと実質的なオーバーラップを備えていることによって特徴付けられている請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記第１及び第２平行ミラーは、分布ブラッグ反射器である請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記光アパーチャは、３回又はそれ以上の対称性を備えている請求項１記載の垂直共振器面発光レーザ。
垂直共振器面発光レーザであって、
光を生成し、前記生成した光を放出するべく適合された利得領域を備える半導体材料本体と、
前記利得領域と、前記利得領域と第１及び／又は第２ミラーとの間に位置する少なくとも１つのスペーサ層と、を有するレーザ共振器を形成する前記第１及び第２の平行ミラーであって、少なくとも前記第１のミラーは、前記利得領域内で生成された光が前記第１のミラーを通じて放出されるのを許容するべく、前記生成光に対して部分的に透明であり、前記レーザ共振器と前記利得領域は、前記生成光の少なくとも１つの横電磁モードをサポートする、第１及び第２の平行ミラーと、
前記第１及び／又は前記第２ミラーの内部又は、これらに隣接して、或いは前記少なくとも１つのスペーサ層の中の１つの内部に形成された、散乱中心の２次元周期格子を有する格子領域であって、前記周期格子は、前記第１及び第２ミラーに対して平行に位置しており、前記周期格子は、前記生成光が前記格子領域内を伝播することを実質的に妨げる周期性を備えており、更に、前記格子領域は、前記生成光が光アパーチャを通じて伝播することを許容するべく、前記周期性を有さない細長い光アパーチャを定義しており、前記細長いアパーチャは、第１軸に沿う寸法αと、前記第１軸に垂直の第２軸に沿う寸法βを備えており（ここで、β＜αである）、前記格子領域と前記細長い光アパーチャの寸法は、それぞれの横電磁モードのレーザ動作の効率を少なくとも部分的に制御し、前記第１軸に少なくとも実質的に平行に偏光されていない横電磁モードのレーザ動作を抑圧又は防止するべく適合されており、前記第１及び第２ミラーに実質的に垂直な方向の前記格子領域の寸法は、前記方向の前記垂直共振器面発光レーザの全体寸法よりも大幅に小さい格子領域と、を有する垂直共振器面発光レーザ。
前記格子領域は、前記利得領域と交差しないように位置している請求項１０記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記細長い光アパーチャは、２回の対称性を備えている請求項１０記載の垂直共振器面発光レーザ。
垂直共振器面発光レーザであって、
光を生成し、前記生成した光を放出するべく適合された利得領域を備える半導体材料本体と、
前記利得領域と、前記利得領域と第１及び／又は第２ミラーとの間に位置する少なくとも１つのスペーサ層と、を有するレーザ共振器を形成する前記第１及び第２の平行ミラーであって、少なくとも前記第１のミラーは、前記利得領域内で生成された光が前記第１のミラーを通じて放出されるのを許容するべく、前記生成光に対して部分的に透明であり、前記レーザ共振器と前記利得領域は、前記生成光の少なくとも１つの横電磁モードをサポートする、第１及び第２の平行ミラーと、
前記第１及び／又は前記第２ミラーの内部又は、これらに隣接して、或いは前記少なくとも１つのスペーサ層の中の１つの内部に形成された、散乱中心の２次元周期格子を有する格子領域であって、前記周期格子は、前記第１及び第２ミラーに対して平行に位置しており、前記周期格子は、前記生成光が前記格子領域内を伝播することを実質的に妨げる周期性を備えており、前記散乱中心は、前記第１軸に沿って延長されており、更に、前記格子領域は、前記周期性を有さない光アパーチャを定義しており、前記格子領域と前記光アパーチャの寸法は、それぞれの横電磁モードのレーザ動作の効率を少なくとも部分的に制御するべく適合されており、かつ、前記散乱中心の延長は、前記第１軸に少なくとも実質的に平行に偏光していない横電気モードのレーザ動作を抑圧又は予防するべく適合されている、垂直共振器面発光レーザ。
前記第１及び第２ミラーに垂直な方向における前記格子領域の大きさは、前記方向における垂直共振器面発光レーザの全体の大きさよりも大幅に小さい、請求項１３記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記格子領域は、前記利得領域と交差しないように位置している請求項１３記載の垂直共振器面発光レーザ。
前記光アパーチャは３回またはそれ以上の対称性を有する、請求項１３記載の垂直共振器面発光レーザ。
垂直共振器面発光レーザのフェーズドアレイであって、
光を生成し、前記生成した光を放出するべく適合された利得領域を備える半導体材料本体と、
前記利得領域と、前記利得領域と第１及び／又は第２ミラーとの間に位置する少なくとも１つのスペーサ層と、を有するレーザ共振器を形成する前記第１及び第２のミラーであって、少なくとも前記第１のミラーは、前記利得領域内で生成された光が前記第１のミラーを通じて放出されるのを許容するべく、前記生成光に対して部分的に透明である、第１及び第２の平行ミラーと、
前記第１及び／又は前記第２ミラーの内部又は、これらに隣接して、或いは前記少なくとも１つのスペーサ層の中の１つの内部に形成された、散乱中心の２次元周期格子を有する格子領域であって、前記周期格子は、前記第１及び第２ミラーに対して平行に位置しており、前記周期格子は、前記生成光が前記格子領域内を伝播することを実質的に妨げる周期性を備えており、更に、前記格子領域は、前記利得領域を前記格子領域上に投影することによって定義される領域内に位置する２個又はそれ以上の分離された光アパーチャを定義し、この２個またはそれ以上の光アパーチャは、２個またはそれ以上の結合レーザ共振器を形成する、前記周期性を有さない領域であり、前記格子領域および前記２個又はそれ以上の光アパーチャの寸法は、各レーザ共振器において横電磁モードにおけるレーザ動作の効率を少なくとも部分的に制御するように適応されている、格子領域、とを有する、垂直共振器面発光レーザのフェーズドアレイ。
前記第１及び第２ミラーに垂直な方向における前記格子領域の寸法は、前記方向における垂直共振器面発光レーザの全体の大きさよりも大幅に小さい、請求項１７記載の垂直共振器面発光レーザのフェーズドアレイ。
前記格子領域は、前記利得領域と交差しないように位置している、請求項１７記載の垂直共振器面発光レーザのフェーズドアレイ。
前記光アパーチャの寸法と位置は、前記レーザから離れたところで前記放出光を集束させるべく適合されている、請求項１７記載の垂直共振器面発光レーザのフェーズドアレイ。
横電磁モードの制御機能を有する垂直共振器面発光レーザを製造する方法であって、
基板を提供する段階と、
前記基板上に、分布ブラッグ反射器の第１平行積層を形成する段階と、
前記第１平行積層上に、活性層とスペーサ層を形成する段階と、
前記活性層及びスペーサ層上に、分布ブラッグ反射器の第２平行積層を形成する段階と、
前記第１及び／又は第２平行積層の中の１つ又は複数の層、或いは前記スペーサ層の誘電率に周期的な変化を形成することにより、前記第１及び／又は前記第２平行積層の内部、又は、これらに隣接して、或いは前記スペーサ層の内部に散乱センタの２次元周期格子を有する格子領域を形成する段階であって、前記格子領域は、前記横電磁モードを制御する光アパーチャを定義し、前記光アパーチャは、前記誘電率の周期的な変化を有していない前記格子領域内の領域によって形成されている段階と、を有する方法。
前記格子領域は、前記利得領域と交差しないように形成され位置している請求項２１記載の方法。
前記誘電率の周期的な変化は、前記第１及び／又は前記第２平行積層内に、孔からなる周期的な格子を形成することによって形成される請求項２１記載の方法。
前記誘電率の周期的な変化は、前記第２積層上の周期的な格子内に金属パッドを蒸着することによって形成される請求項２１記載の方法。
前記光アパーチャは、３回又はそれ以上の対称性を備えている請求項２１記載の方法。
前記光アパーチャは、正多角形の形状を少なくとも実質的に備えている請求項２５記載の方法。
前記光アパーチャは、２回の対称性を備え、前記モードの偏光軸を定義する第１軸に沿って延長されている請求項２１記載の方法。
前記活性層内に利得領域を定義する電流アパーチャを形成する段階と、
前記活性層に電流を供給する電荷注入手段を形成する段階と、を更に有する請求項２１記載の方法。
前記第１平行積層は、波長λ_pの放射に対して少なくとも実質的に透明な材料で形成されており、前記活性層は、波長λ_pの放射を少なくとも実質的に吸収する請求項２１記載の方法。
前記格子領域を形成する段階は、横電磁モードの個別の制御機能を有する結合された垂直共振器面発光レーザのアレイを形成するために、２つ又はそれ以上の光アパーチャの境界を定めるべく前記格子領域を形成する段階を有している請求項２１記載の方法。