JP2005050990A - Surface emitting laser, wavelength filter and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitting laser, a wavelength filter by which the yield of manufacturing the surface emitting laser and the wavelength filter can be improved, by relaxing a limit of run-to-run variance and variance in a wafer face when epitaxially growing the layer thickness of layers constituting a surface emitting laser provided with a DBR (distributed Bragg reflector) mirror consisting of an air gap and a semiconductor and a wavelength filter, and a method of manufacturing them. <P>SOLUTION: The surface emitting laser is provided with reflection mirrors 2 and 4 wherein air gaps 2A<SB>1</SB>, 2C<SB>1</SB>and 4A<SB>1</SB>and semiconductors 2B and 4B. In addition, it is provided with semiconductor layers 3B<SB>2</SB>and 3C<SB>2</SB>for adjusting resonance wavelength on the side of at least one air gap of the semiconductor layers forming a cavity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、波長多重伝送用の面発光レーザ、波長フィルタ、およびそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a surface emitting laser for wavelength division multiplexing transmission, a wavelength filter, and a method for manufacturing the same.

活性層の上下にエアーギャップとInPのペアで構成される分布反射型(DBR:Distributed Bragg Reflector)ミラーをもつ光ポンプ型の1.55μm帯面発光レーザが、N.Chiticaらにより報告されている(非特許文献1)。このレーザの断面図を図8と図9とに示す。なお、図9は図8の破線部分Nの拡大図である。エピタキシャル成長層は一回の成長でInP基板101上に形成されている。基板101側のDBRミラー部102は、基板101側からInGaAs層102Aと、InP/InGaAsの4ペアとによって構成されている。1つのペアは、InP層102BとInGaAs層102Cとで構成されている。   An optical pump type 1.55 μm surface emitting laser having a distributed Bragg reflector (DBR) mirror composed of an air gap and InP pair above and below the active layer has been reported by N. Chitica et al. (Non-Patent Document 1). Cross sections of this laser are shown in FIGS. 9 is an enlarged view of a broken line portion N in FIG. The epitaxial growth layer is formed on the InP substrate 101 by a single growth. The DBR mirror 102 on the substrate 101 side is composed of an InGaAs layer 102A and four pairs of InP / InGaAs from the substrate 101 side. One pair is composed of an InP layer 102B and an InGaAs layer 102C.

レーザ発振部の下のInGaAs層102A、102Cは、エアーギャップ102A、102Cを形成したときに、ウェットエッチングによって一部が除去されるものである。InGaAs層102Aおよび各ペアのInGaAs層102Cの層厚は、空気中での発振波長(λ)の1/4となる厚さである。各ペアのInP層102Bの層厚は、InP中における発振波長(λ)の3/4となる厚さである。 The InGaAs layers 102A and 102C under the laser oscillation part are partly removed by wet etching when the air gaps 102A 1 and 102C 1 are formed. The thicknesses of the InGaAs layer 102A and the pair of InGaAs layers 102C are ¼ of the oscillation wavelength (λ 0 ) in air. The thickness of each pair of InP layers 102B is 3/4 of the oscillation wavelength (λ) in InP.

レーザ活性層であるキャビティ部103は、1.55μm波長の多重量子井戸(厚さ:λ/2)の活性層103Aを3層重ねて、その上下にスペーサ層103B、103Cを配した構成である。これらのスペーサ層103B、103CはInPで構成され、層厚はλ/4である。   The cavity 103, which is a laser active layer, has a configuration in which three active layers 103A of 1.55 μm wavelength multiple quantum wells (thickness: λ / 2) are stacked, and spacer layers 103B and 103C are arranged above and below them. . These spacer layers 103B and 103C are made of InP and have a layer thickness of λ / 4.

キャビティ部103の上には、表面側のDBRミラー部104が配されている。DBRミラー部104は、InGaAs/InPの4ペアによって構成され、層厚は基板101側のDBRミラー部102と同様である。1つのペアは、InGaAs層104AとInP層104Bとで構成され、InGaAs層104Aには、エアーギャップ104Aが形成されている。また、本エピタキシャル成長層すべては、ノンドープで構成されている。 On the cavity portion 103, a DBR mirror portion 104 on the front side is disposed. The DBR mirror unit 104 is composed of four pairs of InGaAs / InP, and the layer thickness is the same as that of the DBR mirror unit 102 on the substrate 101 side. One pair consists of the InGaAs layer 104A and the InP layer 104B, the InGaAs layer 104A, the air gap 104A 1 are formed. All the epitaxial growth layers are non-doped.

こうした構成の面発光レーザが発振するには、レーザ活性層のゲインスペクトルの巾の中に、DBRミラーの共振波長が納まっていなければならない。このゲインスペクトルの巾は、多重量子井戸の活性層を用いた場合、約15nmと狭い。このため、DBRミラーの共振波長がこの中に納まるには、DBRミラーを構成するエアーギャップとInPの層厚とが、約±0.5%以内のバラツキ精度内で制御されなければならない(非特許文献2)。
Appl. Phys. Lett. Vol.78, No.25, 18 June 2001, pp.3935-3937 ( 題 : Room-temperature operation of photopumped monolithic InP vertical-cavity laser with two air-gap Bragg reflector ) C. J. Chang-Hasnain, “Tunable VCSEL”, IEEE j. Select, Topics Quantum Electron., vol.6, pp.978-987, 2000.
In order to oscillate a surface emitting laser having such a configuration, the resonance wavelength of the DBR mirror must be within the width of the gain spectrum of the laser active layer. The width of the gain spectrum is as narrow as about 15 nm when an active layer of multiple quantum wells is used. For this reason, in order for the resonance wavelength of the DBR mirror to fall within this range, the air gap constituting the DBR mirror and the layer thickness of InP must be controlled within a variation accuracy within about ± 0.5% (non- Patent Document 2).
Appl. Phys. Lett. Vol.78, No.25, 18 June 2001, pp.3935-3937 (Title: Room-temperature operation of photopumped monolithic InP vertical-cavity laser with two air-gap Bragg reflector) CJ Chang-Hasnain, “Tunable VCSEL”, IEEE j. Select, Topics Quantum Electron., Vol.6, pp.978-987, 2000.

前述した面発光レーザには、次のような課題がある。この面発光レーザが発振するには、DBRミラーを構成するエアーギャップとInPの層厚とを、約±0.5%以内のバラツキ精度内で制御する必要がある。このため、エピタキシャル成長における層厚のrun-to-runのバラツキ、ウェハの面内バラツキに厳しい制限を受け、レーザ発振をする面発光レーザを歩止まり良く製作することができないという問題があった。   The surface emitting laser described above has the following problems. In order for this surface emitting laser to oscillate, it is necessary to control the air gap constituting the DBR mirror and the layer thickness of InP within a variation accuracy of about ± 0.5%. For this reason, there has been a problem that surface-emitting lasers that oscillate lasers cannot be manufactured with high yield due to severe restrictions on run-to-run variations in layer thickness and in-plane variations in the wafer during epitaxial growth.

また、ある特定の波長のフィルタを実現するには、DBRミラーの共振波長をその特定の波長に合わせる必要があり、面発光レーザと同様の問題が存在する。   In order to realize a filter having a specific wavelength, it is necessary to adjust the resonance wavelength of the DBR mirror to the specific wavelength, and there is a problem similar to that of the surface emitting laser.

本発明は、前記の課題を解決し、エアーギャップと半導体のペアで構成されるDBRミラーを持つ面発光レーザおよび波長フィルタを構成する層の層厚のエピタキシャル成長におけるrun-to-runのバラツキ、ウェハの面内バラツキに対する制限を緩和し、面発光レーザおよび波長フィルタの製作の歩止まりを向上させることができる、面発光レーザ、波長フィルタ、およびそれらの製造方法を提供することにある。   The present invention solves the above-described problems, and includes a surface-emitting laser having a DBR mirror composed of a pair of an air gap and a semiconductor, and run-to-run variation in epitaxial growth of layer thicknesses of layers constituting a wavelength filter, a wafer It is an object of the present invention to provide a surface emitting laser, a wavelength filter, and a method for manufacturing the surface emitting laser, which can alleviate restrictions on the in-plane variation and improve the production yield of the surface emitting laser and the wavelength filter.

前記課題を解決するために、請求項1の発明は、エアーギャップと半導体とを交互に積層した反射鏡をもつ面発光レーザにおいて、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層を具備することを特徴とする面発光レーザである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の面発光レーザにおいて、前記共振波長調整用の半導体材料が、反射鏡およびスペーサ層を構成する半導体材料に対して選択エッチング性のある材料で構成されることを特徴とする。
請求項3の発明は、エアーギャップと半導体とを交互に積層した反射鏡をもち、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層を具備する面発光レーザの製造方法において、前記エアーギャップ加工後に、前記共振波長調整用の半導体層の層厚をエッチングにより変化させることにより、共振波長を変化させることを特徴とする面発光レーザの製造方法である。
請求項4の発明は、エアーギャップと半導体とを交互に積層した反射鏡をもつ波長フィルタにおいて、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に共振波長調整用の半導体層を具備することを特徴とする波長フィルタである。
請求項5の発明は、請求項4に記載の波長フィルタにおいて、前記共振波長調整用の半導体材料が、反射鏡およびスペーサ層を構成する半導体材料に対して選択エッチング性のあるもので構成されることを特徴とする。
請求項6の発明は、エアーギャップと半導体とを交互に積層した反射鏡をもち、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層を具備する波長フィルタの製造方法において、エアーギャップ加工後に、前記共振波長調整用の半導体層の層厚をエッチングにより変化させることにより、共振波長を変化させることを特徴とする波長フィルタの製造方法。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a surface emitting laser having a reflecting mirror in which an air gap and a semiconductor are alternately laminated, and is resonant with at least one air gap side of a semiconductor layer constituting a cavity. A surface-emitting laser comprising a semiconductor layer for wavelength adjustment.
According to a second aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the first aspect, the semiconductor material for adjusting the resonance wavelength is made of a material having selective etching property with respect to the semiconductor material constituting the reflector and the spacer layer. It is characterized by that.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a surface emitting laser having a reflecting mirror in which an air gap and a semiconductor are alternately laminated, and a semiconductor layer for adjusting a resonant wavelength on at least one air gap side of a semiconductor layer constituting a cavity. In this manufacturing method, after the air gap processing, the resonant wavelength is changed by changing the layer thickness of the semiconductor layer for adjusting the resonant wavelength by etching.
According to a fourth aspect of the present invention, in the wavelength filter having a reflecting mirror in which air gaps and semiconductors are alternately stacked, a semiconductor layer for adjusting a resonance wavelength is provided on at least one air gap side of the semiconductor layer constituting the cavity. Is a wavelength filter characterized by
According to a fifth aspect of the present invention, in the wavelength filter according to the fourth aspect of the present invention, the semiconductor material for adjusting the resonance wavelength is configured to have a selective etching property with respect to the semiconductor material constituting the reflector and the spacer layer. It is characterized by that.
A sixth aspect of the invention is a wavelength filter having a reflecting mirror in which an air gap and a semiconductor are alternately stacked, and a semiconductor layer for adjusting a resonance wavelength on at least one air gap side of a semiconductor layer constituting a cavity. A method for manufacturing a wavelength filter according to a manufacturing method, wherein after the air gap is processed, the resonance wavelength is changed by changing the thickness of the semiconductor layer for adjusting the resonance wavelength by etching.

本発明によれば、エアーギャップ加工後に、調整層である共振波長調整用の半導体層の層厚をエッチングで調整すると、共振波長が変化するので、エアーギャップと半導体層のペアで構成されるDBRミラーのエピタキシャル層厚の制御に対する制限を緩和することができ、面発光レーザおよび波長フィルタを歩止まり良く製作することが可能となる。   According to the present invention, after adjusting the thickness of the semiconductor layer for adjusting the resonance wavelength, which is the adjustment layer, by etching after the air gap processing, the resonance wavelength is changed. Therefore, the DBR configured by a pair of the air gap and the semiconductor layer. The restriction on the control of the epitaxial layer thickness of the mirror can be relaxed, and the surface emitting laser and the wavelength filter can be manufactured with good yield.

本発明によれば、次の効果を達成することができる。つまり、従来はエピタキシャル層厚のrun-to-runのバラツキが±0.5%以内必要であったものが、本発明により、run-to-runのバラツキが±2%以内へと緩和され、面発光レーザおよび波長フィルタの製作の歩止まりを向上させる利点がある。   According to the present invention, the following effects can be achieved. That is, in the past, the run-to-run variation of the epitaxial layer thickness was required to be within ± 0.5%, but according to the present invention, the run-to-run variation was reduced to within ± 2%. There is an advantage of improving the yield of manufacturing the surface emitting laser and the wavelength filter.

つぎに、本発明の実施形態について説明する。
[実施形態1]
本実施形態による光ポンプ型の面発光レーザを図1〜3に示す。図1は、面発光レーザを示す断面図であり、図2は、図1のI―I断面を示す断面図である。図3は、図1の破線部分Aを拡大した拡大図である。エピタキシャル成長層が一回の成長でn-InP基板1上に形成される。基板1側のDBRミラー部2は、基板2側からInGaAs層2AとInP/InGaAsの3ペアとによって構成されている。1つのペアは、InP層2BとInGaAs層2Cとで構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[Embodiment 1]
An optical pump type surface emitting laser according to this embodiment is shown in FIGS. 1 is a cross-sectional view showing a surface emitting laser, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a II cross section of FIG. FIG. 3 is an enlarged view in which a broken line portion A in FIG. 1 is enlarged. An epitaxial growth layer is formed on the n-InP substrate 1 by a single growth. The DBR mirror section 2 on the substrate 1 side is composed of an InGaAs layer 2A and three pairs of InP / InGaAs from the substrate 2 side. One pair is composed of an InP layer 2B and an InGaAs layer 2C.

InGaAs層2A、2Cは、エアーギャップ2A、2Cを形成したときの犠牲層となるものである。つまり、InGaAs層2A、2Cは、エアーギャップ2A、2Cを形成するために、一部分が除去される層である。InGaAs層2A、2Cの層厚は、空気中での発振波長(λ)の1/4の奇数倍となる厚さであり、ここでは、λ/4の厚さとした。InP層2Bの層厚はInP中における発振波長(λ)の1/4の奇数倍となる厚さであり、ここでは、3λ/4の厚さとした。InGaAs層2C上には、キャビティ部3が形成されている。 The InGaAs layers 2A and 2C are sacrificial layers when the air gaps 2A 1 and 2C 1 are formed. That is, the InGaAs layers 2A and 2C are layers from which a part is removed in order to form the air gaps 2A 1 and 2C 1 . InGaAs layer 2A, 2C thickness of a thickness that is 1/4 odd multiple of the oscillation wavelength (lambda 0) in the air, here, and a thickness of λ 0/4. The thickness of the InP layer 2B is a thickness that is an odd multiple of ¼ of the oscillation wavelength (λ) in InP, and here it is 3λ / 4. A cavity portion 3 is formed on the InGaAs layer 2C.

キャビティ部3は、1.55μm波長の多重量子井戸(厚さ:λ/2)の活性層3Aを3層重ねて、その上下にスペーサ層3B、3Cを配した構成である。これらのスペーサ層3B、3Cは、InP層3B、3Cと、InPに組成の非常に近いInGaAsP層3B、3Cとで構成されている。これらの2層を合計した層厚はλ/4とした。InGaAsP層3B、3Cは、数十nm以下の層厚である。また、InGaAsP層3B、3Cは、犠牲層であるInGaAs層2A、2Cのエッチング時にはほとんどエッチングされない。こうしたInGaAsP層3B、3Cは、共振波長調整用の共振波長調整層である。 The cavity portion 3 has a configuration in which three active layers 3A of 1.55 μm wavelength multiple quantum wells (thickness: λ / 2) are stacked, and spacer layers 3B and 3C are arranged above and below. These spacer layers 3B and 3C are composed of InP layers 3B 1 and 3C 1 and InGaAsP layers 3B 2 and 3C 2 having a composition very similar to InP. The total thickness of these two layers was λ / 4. The InGaAsP layers 3B 2 and 3C 2 have a thickness of several tens of nm or less. InGaAsP layers 3B 2 and 3C 2 are hardly etched when etching the InGaAs layers 2A and 2C, which are sacrificial layers. These InGaAsAs layers 3B 2 and 3C 2 are resonance wavelength adjustment layers for adjusting the resonance wavelength.

キャビティ部3の上には、表面側のDBRミラー部4が配されている。DBRミラー部4は、InGaAs/InPの3ペアによって構成されている。1つのペアは、InGaAs層4AとInP層4Bとで構成されている。また、InGaAs層4Aには、エアーギャップ4Aが形成されている。InGaAs層4AとInP層4Bとの層厚は、基板側のDBRミラー部2と同様である。さらに、本エピタキシャル成長層すべては、ノンドープで構成されている。上述した層厚は、InGaAsPの共振波長調整層を使わない場合で、レーザ発振を行わせるための層厚のバラツキの範囲としては、±0.5%以内が必要である。 On the cavity part 3, a DBR mirror part 4 on the surface side is arranged. The DBR mirror unit 4 is composed of three pairs of InGaAs / InP. One pair is composed of an InGaAs layer 4A and an InP layer 4B. Further, in the InGaAs layer 4A, the air gap 4A 1 is formed. The layer thickness of the InGaAs layer 4A and the InP layer 4B is the same as that of the DBR mirror section 2 on the substrate side. Furthermore, all of the epitaxial growth layers are non-doped. The above-described layer thickness does not use the InGaAsP resonance wavelength adjustment layer, and the range of the layer thickness variation for causing laser oscillation needs to be within ± 0.5%.

前記構造の面発光レーザは、次のようにして共振波長が調整される。InGaAs層2A、2C、4Aに、エアーギャップ2A、2C、4Aを形成した後に、InGaAsPの共振波長調整層であるInGaAsP層3B、3Cをエッチングすることで、DBRミラーの共振波長を変化させる場合を考える。 In the surface emitting laser having the above structure, the resonance wavelength is adjusted as follows. InGaAs layer 2A, 2C, the 4A, after forming the air gap 2A 1, 2C 1, 4A 1 , by the InGaAsP layer 3B 2, 3C 2 is the resonant wavelength adjustment layer of InGaAsP is etched, the resonant wavelength of the DBR mirror Consider the case of changing.

InGaAsPの共振波長調整層の厚さを20nmとして、エピタキシャル層の各層厚を4%増加して形成したとする。計算によると、共振波長は1.612μmとなる。共振波長調整用のInGaAsP層3B、3Cをエッチングした場合の共振波長の変化を図4に示す。厚さ20nmのInGaAsP層3B、3Cを完全に除去すると、共振波長は1.554μmとなり、1.55μmの活性層3Aのゲインスペクトルと重なるようになり、レーザ発振が可能となる。これらのことを考慮すると、エピタキシャル層の成長層厚を上述した共振波長調整層を使わない場合の層厚よりも2%大きい設定で成長し、InGaAsPのエッチングで共振波長の調整を行う場合、各層厚のバラツキは、±2%まで許されることになる。すなわち、層厚偏差は4倍以上緩和される。このように、InGaAsPの共振波長調整層を用いることで、許容される層厚のバラツキの範囲を大きいものにすることが可能となる。 It is assumed that the thickness of the resonance wavelength adjusting layer of InGaAsP is 20 nm and the thickness of each epitaxial layer is increased by 4%. According to the calculation, the resonance wavelength is 1.612 μm. FIG. 4 shows changes in the resonance wavelength when the InGaAsP layers 3B 2 and 3C 2 for adjusting the resonance wavelength are etched. When the InGaAsP layers 3B 2 and 3C 2 having a thickness of 20 nm are completely removed, the resonance wavelength becomes 1.554 μm, and the gain spectrum of the 1.55 μm active layer 3A overlaps, thereby enabling laser oscillation. In consideration of these, when the growth thickness of the epitaxial layer is set to 2% larger than the thickness when the above-described resonance wavelength adjustment layer is not used, and when adjusting the resonance wavelength by etching of InGaAsP, each layer The thickness variation is allowed up to ± 2%. That is, the layer thickness deviation is relaxed four times or more. Thus, by using the resonance wavelength adjustment layer of InGaAsP, it is possible to increase the range of allowable variation in layer thickness.

エピタキシャル層成長後のレーザの製作プロセスとしては、まず、数十μm巾で100μm程度の長さのメサをエッチングにより形成する。その後、プラズマCVD作製のSiN膜をマスクにして、エアーギャップ加工を行う。加工後の断面図が図2である。犠牲層のInGaAsはFeClと水の混合液とを用いて除去し、エアーギャップ2A、2C、4Aを形成した。この段階で、DBRミラーの共振波長の測定を行い、活性層波長とのズレを把握し、InGaAsPの共振波長調整層のエッチング厚を計算により決定する。 As a laser manufacturing process after epitaxial layer growth, first, a mesa having a width of several tens of μm and a length of about 100 μm is formed by etching. Thereafter, air gap processing is performed using the SiN film formed by plasma CVD as a mask. FIG. 2 is a sectional view after processing. InGaAs in the sacrificial layer was removed using a mixture of FeCl 3 and water to form air gaps 2A 1 , 2C 1 , 4A 1 . At this stage, the resonance wavelength of the DBR mirror is measured, the deviation from the active layer wavelength is grasped, and the etching thickness of the resonance wavelength adjusting layer of InGaAsP is determined by calculation.

つぎに、DBRミラーやスペーサ層を構成するInP層はほとんどエッチングされないが、共振波長調整用のInGaAsP層は1〜2分程度で除去される速度のエッチング液を用いて所望の厚さのエッチングを行い、活性層のゲイン波長とDBRミラーの共振波長が重なるようにした。このようにすることで、エピタキシャル層の層厚のズレを±2%まで許容して、面発光レーザを発振させることが可能となる。   Next, the InP layer constituting the DBR mirror and the spacer layer is hardly etched, but the InGaAsP layer for adjusting the resonance wavelength is etched to a desired thickness by using an etching solution that can be removed in about 1 to 2 minutes. The gain wavelength of the active layer and the resonance wavelength of the DBR mirror were overlapped. By doing so, it becomes possible to oscillate the surface emitting laser while allowing a deviation of the thickness of the epitaxial layer to ± 2%.

以上、この発明の実施形態1を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。たとえば、本実施形態では、光ポンプ型の面発光レーザについて説明したが、エアーギャップを持つ電流注入型のものでも、同様に本発明が適用可能である。また、本実施形態では、犠牲層としてInGaAsを、共振波長調整層としてInGaAsP層を用いたが、犠牲層としてInAlAs層を用いることも可能である。また、共振波長調整層としてInP組成に近いInAlGaAs層またはInAlGaAsP層等InP層に格子整合するものを用いることも可能である。   As described above, the first embodiment of the present invention has been described in detail, but the specific configuration is not limited to the present embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, include. For example, in this embodiment, an optical pump type surface emitting laser has been described. However, the present invention is also applicable to a current injection type having an air gap. In this embodiment, InGaAs is used as the sacrificial layer and InGaAsP layer is used as the resonance wavelength adjustment layer. However, an InAlAs layer can also be used as the sacrificial layer. It is also possible to use a resonant wavelength adjusting layer that is lattice-matched to an InP layer such as an InAlGaAs layer or an InAlGaAsP layer close to the InP composition.

さらに、共振波長調整層をスペーサ層の片側のみに設けることも、共振波長の調整幅は狭まるが可能である。
[実施形態2]
Furthermore, providing the resonance wavelength adjustment layer only on one side of the spacer layer can narrow the adjustment range of the resonance wavelength.
[Embodiment 2]

本実施形態による波長フィルタについて説明する。実施形態1において、図1、2の活性層3Aの代わりにゲインのないInP層を用いると、波長フィルタとなる。本実施形態による波長フィルタの層構成およびエアーギャップ加工後の断面図を、図5と図6とにそれぞれ示す。また、図5の破線部分Bの拡大図を図7に示す。   The wavelength filter according to the present embodiment will be described. In the first embodiment, when an InP layer without gain is used instead of the active layer 3A of FIGS. 1 and 2, a wavelength filter is obtained. FIG. 5 and FIG. 6 show the layer configuration of the wavelength filter according to the present embodiment and the cross-sectional view after the air gap processing, respectively. Moreover, the enlarged view of the broken-line part B of FIG. 5 is shown in FIG.

本実施形態では、基板11の上にDBRミラー部12が形成され、DBRミラー部12の上にフィルタ部13が形成され、さらに、フィルタ部13の上にDBRミラー部14が形成されている。DBRミラー部12は、InGaAs層12AとInP/InGaAsの3ペアとによって構成されている。1つのペアは、InP層12BとInGaAs層12Cとで構成されている。InGaAs層12AとInGaAs層12Cとには、エアーギャップ12A、12Cが形成されている。 In this embodiment, a DBR mirror unit 12 is formed on the substrate 11, a filter unit 13 is formed on the DBR mirror unit 12, and a DBR mirror unit 14 is formed on the filter unit 13. The DBR mirror unit 12 is composed of an InGaAs layer 12A and three pairs of InP / InGaAs. One pair is composed of an InP layer 12B and an InGaAs layer 12C. Air gaps 12A 1 and 12C 1 are formed in the InGaAs layer 12A and the InGaAs layer 12C.

フィルタ部13は、InP層13Aと、この上下に形成されたInGaAsP層13B、13Cとで形成されている。本実施形態では、InGaAsP層13B、13Cが共振波長調整用の共振波長調整層である。   The filter unit 13 is formed of an InP layer 13A and InGaAsP layers 13B and 13C formed above and below the InP layer 13A. In this embodiment, the InGaAsP layers 13B and 13C are resonance wavelength adjustment layers for adjusting the resonance wavelength.

フィルタ部13の上には、DBRミラー部14が形成されている。DBRミラー部14は、InGaAs/InPの3ペアによって構成されている。1つのペアは、InGaAs層14AとInP層14Bとで構成されている。InGaAs層14Aには、エアーギャップ14Aが形成されている。 A DBR mirror unit 14 is formed on the filter unit 13. The DBR mirror unit 14 is composed of three pairs of InGaAs / InP. One pair is composed of an InGaAs layer 14A and an InP layer 14B. The InGaAs layer 14A, the air gap 14A 1 is formed.

実施形態1におけるレーザ活性層3Aおよびスペーサ層3B、3CのInP層3B、3Cが、本実施形態では単一のInP層13Aで構成されている。さらに、本実施形態では、InP層13Aの上下にInGaAsP層13B、13Cが形成されている。つまり、実施形態1における面発光レーザのゲインスペクトル波長をフィルタリングする波長と置き換えれば、実施形態1の面発光レーザと同様に本発明が適用可能である。 The laser active layer 3A and spacer layers 3B and 3C InP layers 3B 1 and 3C 1 in the first embodiment are formed of a single InP layer 13A in this embodiment. Further, in this embodiment, InGaAsP layers 13B and 13C are formed above and below the InP layer 13A. That is, if the gain spectrum wavelength of the surface emitting laser in the first embodiment is replaced with a wavelength for filtering, the present invention can be applied in the same manner as the surface emitting laser in the first embodiment.

本発明は、エアーギャップと半導体とからなる反射鏡をもつものに適用できる。   The present invention can be applied to a device having a reflecting mirror composed of an air gap and a semiconductor.

本発明の実施形態1を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Embodiment 1 of this invention. 図1のI―I断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the II cross section of FIG. 図1の破線部分を拡大した拡大図である。It is the enlarged view to which the broken-line part of FIG. 1 was expanded. InGaAsP層をエッチングした場合の共振波長の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the resonant wavelength at the time of etching an InGaAsP layer. 本発明の実施形態2を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Embodiment 2 of this invention. 図5のII―II断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the II-II cross section of FIG. 図5の破線部分を拡大した拡大図である。It is the enlarged view to which the broken-line part of FIG. 5 was expanded. 従来のレーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional laser. 図8の破線部分を拡大した拡大図である。It is the enlarged view to which the broken-line part of FIG. 8 was expanded.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2、4 DBRミラー部
2A、2C、4A InGaAs層
2A、2C、4A エアーギャップ
2B、4B InP層
3 キャビティ部
3A 活性層
3B、3C スペーサ層
3B、3C InP層
3B、3C InGaAsP層
11 基板
12、14 DBRミラー部
12A、12C、14A InGaAs層
12B、14B、13A InP層
13 フィルタ部
13B、13C InGaAsP層
1 substrate 2, 4 DBR mirror unit 2A, 2C, 4A InGaAs layer 2A 1, 2C 1, 4A 1 air gap 2B, 4B InP layer 3 cavity 3A active layer 3B, 3C spacer layer 3B 1, 3C 1 InP layer 3B 2 3C 2 InGaAsP layer 11 Substrate 12, 14 DBR mirror part 12A, 12C, 14A InGaAs layer 12B, 14B, 13A InP layer 13 Filter part 13B, 13C InGaAsP layer

Claims (6)

エアーギャップ(2A、2C、4A)と半導体(2B、4B)とを交互に積層した反射鏡(2、4)をもつ面発光レーザにおいて、
キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層(3B、3C)を具備することを特徴とする面発光レーザ。
In a surface emitting laser having a reflector (2, 4) in which air gaps (2A 1 , 2C 1 , 4A 1 ) and semiconductors (2B, 4B) are alternately stacked,
A surface emitting laser comprising a semiconductor layer (3B 2 , 3C 2 ) for adjusting a resonance wavelength on at least one air gap side of a semiconductor layer constituting a cavity.
前記共振波長調整用の半導体材料が、反射鏡(2、4)およびスペーサ層(3B、3C)を構成する半導体材料に対して選択エッチング性のある材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ。   The semiconductor material for adjusting the resonance wavelength is composed of a material having a selective etching property with respect to the semiconductor material constituting the reflecting mirror (2, 4) and the spacer layer (3B, 3C). 2. The surface emitting laser according to 1. エアーギャップ(2A、2C、4A)と半導体(2B、4B)とを交互に積層した反射鏡をもち、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層(3B、3C)を具備する面発光レーザの製造方法において、
前記エアーギャップ加工後に、前記共振波長調整用の半導体層(3B、3C)の層厚をエッチングにより変化させることにより、共振波長を変化させることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
It has a reflecting mirror in which air gaps (2A 1 , 2C 1 , 4A 1 ) and semiconductors (2B, 4B) are alternately stacked, and is used for adjusting the resonance wavelength on at least one air gap side of the semiconductor layer constituting the cavity. In a method for manufacturing a surface emitting laser including a semiconductor layer (3B 2 , 3C 2 ),
A method of manufacturing a surface emitting laser, wherein after the air gap processing, the resonant wavelength is changed by changing the thickness of the semiconductor layer (3B 2 , 3C 2 ) for adjusting the resonant wavelength by etching.
エアーギャップ(12A、12C、14A)と半導体(12B、14B)とを交互に積層した反射鏡(12、14)をもつ波長フィルタにおいて、
キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に共振波長調整用の半導体層(13B、13C)を具備することを特徴とする波長フィルタ。
In a wavelength filter having reflectors (12, 14) in which air gaps (12A 1 , 12C 1 , 14A 1 ) and semiconductors (12B, 14B) are alternately laminated,
A wavelength filter comprising a semiconductor layer (13B, 13C) for adjusting a resonance wavelength on at least one air gap side of a semiconductor layer constituting a cavity.
前記共振波長調整用の半導体材料が、反射鏡(12、14)およびスペーサ層を構成する半導体材料に対して選択エッチング性のあるもので構成されることを特徴とする請求項4に記載の波長フィルタ。   5. The wavelength according to claim 4, wherein the semiconductor material for adjusting the resonance wavelength is made of a material having a selective etching property with respect to the semiconductor material constituting the reflecting mirror (12, 14) and the spacer layer. filter. エアーギャップ(12A、12C、14A)と半導体(12B、14B)とを交互に積層した反射鏡(12、14)をもち、キャビティを構成する半導体層の少なくとも片方のエアーギャップ側に、共振波長調整用の半導体層を具備する波長フィルタの製造方法において、
エアーギャップ加工後に、前記共振波長調整用の半導体層(13B、13C)の層厚をエッチングにより変化させることにより、共振波長を変化させることを特徴とする波長フィルタの製造方法。
It has a reflector (12, 14) in which air gaps (12A 1 , 12C 1 , 14A 1 ) and semiconductors (12B, 14B) are alternately stacked, and at least one air gap side of the semiconductor layer constituting the cavity, In the manufacturing method of the wavelength filter including the semiconductor layer for resonance wavelength adjustment,
A method of manufacturing a wavelength filter, wherein after the air gap is processed, the resonance wavelength is changed by changing a layer thickness of the semiconductor layers (13B, 13C) for adjusting the resonance wavelength by etching.
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