JP2005243918A - Surface light emitting semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光型半導体レーザに関する。 The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser.
面発光型半導体レーザは、半導体基板に垂直にレーザ光を出射する半導体レーザであり、端面型半導体レーザに比べて扱いが容易で、しかも放射パターンが円形であることから、各種センサや光通信の光源として期待されている。面発光型半導体レーザを各種センサや光通信に面発光型半導体レーザを用いるときには、放射角の狭い放射パターンのレーザ光を得ることが望ましい場合がある。 A surface emitting semiconductor laser is a semiconductor laser that emits laser light perpendicular to a semiconductor substrate, and is easier to handle than an end surface semiconductor laser and has a circular radiation pattern. Expected to be a light source. When a surface emitting semiconductor laser is used for various sensors or optical communication, it may be desirable to obtain a laser beam having a radiation pattern with a narrow radiation angle.
本発明の目的は、放射角のより狭いレーザ光を出射することが可能な面発光型半導体レーザを提供する。 An object of the present invention is to provide a surface emitting semiconductor laser capable of emitting laser light having a narrower emission angle.
本発明に係る面発光型半導体レーザは、
基板と、
前記基板の上方に設けられた第1のミラーと、
前記第1のミラーの上方に設けられた活性層と、
前記活性層の上方に設けられた第2のミラーと、
前記第2のミラーの上方に設けられた屈折率整合層と
を含み、
前記第2のミラーは、半導体多層膜からなり、
前記屈折率整合層の屈折率は、少なくとも前記第2のミラーの最上層の屈折率より低い。
The surface emitting semiconductor laser according to the present invention is:
A substrate,
A first mirror provided above the substrate;
An active layer provided above the first mirror;
A second mirror provided above the active layer;
A refractive index matching layer provided above the second mirror,
The second mirror is made of a semiconductor multilayer film,
The refractive index matching layer has a refractive index lower than at least the refractive index of the uppermost layer of the second mirror.
本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、レーザ光の放射角を狭くすることができる。即ち、第2のミラーの上方に屈折率整合層を設けることにより、屈折率整合層から例えば空気中にレーザ光が放射される。従って、第2のミラーから空気中にレーザ光が放射される場合に比べて、屈折率の不連続を小さくすることができるため、レーザ光の放射角を狭くすることができる。 According to the surface emitting semiconductor laser of the present invention, the radiation angle of the laser beam can be narrowed. That is, by providing a refractive index matching layer above the second mirror, laser light is emitted from the refractive index matching layer into, for example, air. Accordingly, since the discontinuity of the refractive index can be reduced as compared with the case where laser light is emitted from the second mirror into the air, the radiation angle of the laser light can be narrowed.
本発明に係る面発光型半導体レーザの代表的な構成としては、以下のとおりである。 A typical configuration of the surface emitting semiconductor laser according to the present invention is as follows.
(1)本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記屈折率整合層は、複数の層を有し、
前記複数の層の屈折率は、前記第2のミラー側から上方に向かって低くなることができる。
(1) In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The refractive index matching layer has a plurality of layers,
The refractive indexes of the plurality of layers can be lowered upward from the second mirror side.
(2)本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記屈折率整合層は、
前記第2のミラーの上方に設けられた第1の屈折率整合層と、
前記第1の屈折率整合層の上方に設けられた第2の屈折率整合層と
を有し、
前記第1の屈折率整合層は、二酸化チタンからなり、
前記第2の屈折率整合層は、二酸化珪素からなることができる。
(2) In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The refractive index matching layer is
A first refractive index matching layer provided above the second mirror;
A second refractive index matching layer provided above the first refractive index matching layer,
The first refractive index matching layer is made of titanium dioxide,
The second refractive index matching layer may be made of silicon dioxide.
(3)本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記第2のミラーは、AlGaAs層を有し、
前記屈折率整合層は、Alを少なくとも含む化合物半導体であり、前記第2のミラー側から上方に向かってAlの組成比が高くなることができる。
(3) In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The second mirror has an AlGaAs layer;
The refractive index matching layer is a compound semiconductor containing at least Al, and the composition ratio of Al can be increased upward from the second mirror side.
(4)本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記第2のミラーは、Alの組成比の異なる2種のAlGaAs層を有し、
前記第2のミラーの最上層には、前記2種のAlGaAs層のうち、Alの組成比の高いAlGaAs層が設けられ、
前記屈折率整合層の屈折率は、少なくとも前記第2ミラーの最上層のAlの組成比より高くなることができる。
(4) In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The second mirror has two types of AlGaAs layers having different Al composition ratios,
The uppermost layer of the second mirror is provided with an AlGaAs layer having a high Al composition ratio among the two types of AlGaAs layers,
The refractive index of the refractive index matching layer may be at least higher than the Al composition ratio of the uppermost layer of the second mirror.
(5)本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
真空中のレーザ光の波長をλとし、前記屈折率整合層の屈折率をnとした場合、
前記屈折率整合層の膜厚は、mλ/4n(mは奇数)であることができる。
(5) In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
When the wavelength of the laser beam in vacuum is λ, and the refractive index of the refractive index matching layer is n,
The film thickness of the refractive index matching layer may be mλ / 4n (m is an odd number).
本発明に係る面発光型半導体レーザによれば、膜厚を規定することによって、他の膜厚にした場合と比べて、屈折率整合層のレーザ光の反射率を高めることができる。 According to the surface emitting semiconductor laser according to the present invention, the reflectance of the laser light of the refractive index matching layer can be increased by defining the film thickness as compared with the case of other film thicknesses.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら述べる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.デバイスの構造
図1は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100を模式的に示す平面図であり、図2は図1のA−A線に沿った断面図である。
1. Device Structure FIG. 1 is a plan view schematically showing a surface-emitting
図1および図2に示すように、本実施の形態の面発光型半導体レーザ100は、半導体基板(本実施の形態ではGaAs基板)101と、半導体基板101上に形成された垂直共振器(以下「共振器」という)140と、第1電極107と、第2電極109と、屈折率整合層120とを含む。共振器140は、第1ミラー102と、活性層103と、第2ミラー104とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface emitting
次に、この面発光型半導体レーザ100の各構成要素について述べる。
Next, each component of the surface emitting
共振器140は、たとえば、n型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した40ペアの分布ブラッグ反射型ミラー(DBR)である第1ミラー102と、GaAsウエル層とAl0.3Ga0.7Asバリア層からなり、ウエル層が3層で構成される量子井戸構造を含む活性層103と、p型Al0.9Ga0.1As層とp型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した25ペアの半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射型ミラー(DBR)である第2ミラー104とを有する。なお、第1ミラー102、活性層103、および第2ミラー104を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
The
第2ミラー104は、たとえば、C、Zn、あるいはMgなどがドーピングされることによりp型にされ、第1ミラー102は、たとえば、Si、あるいはSeなどがドーピングされることによりn型にされている。したがって、第2ミラー104、不純物がドーピングされていない活性層103、および第1ミラー102により、pinダイオードが形成される。
The
第2ミラー104、活性層103および第1ミラー102の一部は、柱状の半導体堆積体(以下「柱状部」という)130を構成している。柱状部130の側面は埋込み絶縁層106で覆われている。
The
柱状部130を構成する層のうち活性層103に近い領域に、電流狭窄層として機能する絶縁層105が形成されていてもよい。この絶縁層105は、柱状部130の周縁に沿ったリング形状を有することができる。また、電流狭窄用の絶縁層105は、たとえば酸化アルミニウムからなる。
An
本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100においては、柱状部130の側面を覆うようにして、埋込み絶縁層106が形成されている。埋込み絶縁層106を構成する樹脂は、たとえば、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂などを用いることができ、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。
In the surface emitting
柱状部130および埋込み絶縁層106の上には、第1電極107が形成されている。第1電極107における柱状部130上の開口部は、レーザ光の出射面108となる。第1電極107は、たとえばAuとZnの合金とAuとの積層膜からなる。さらに、半導体基板101の裏面には、第2電極109が形成されている。第2電極109は、たとえばAuとGeの合金とAuとの積層膜からなる。すなわち、図1および図2に示す面発光型半導体レーザ100では、柱状部130上で第1電極107は第2ミラー104と接合し、かつ、第2電極109は半導体基板101と接合している。この第1電極107および第2電極109によって活性層103に電流が注入される。
A
第1および第2電極107,109を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、密着性強化、拡散防止、あるいは酸化防止などのために必要に応じて、たとえばCr、Ti、Ni、Au、あるいはPtなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
The materials for forming the first and
屈折率整合層120は、第1の屈折率整合層122と、第2の屈折率整合層124とを有する。第1の屈折率整合層122は、第2ミラー104上に形成されている。第2の屈折率整合層124は、第1の屈折率整合層122上に設けられている。第1の屈折率整合層122の屈折率は、少なくとも第2ミラー104の最上層の屈折率より低い。第2の屈折率整合層124の屈折率は、第1の屈折率整合層122の屈折率より低い。
The refractive
図3は、図2の符号Bで示す部分の拡大図である。第2ミラー104は、前述したようにp型Al0.9Ga0.1As層112とp型Al0.15Ga0.85As層114とを有し、p型Al0.9Ga0.1As層112とp型Al0.15Ga0.85As層114とを交互に積層した25ペアの分布ブラッグ反射型ミラーである。本実施の形態では、p型Al0.9Ga0.1As層112が第2ミラー104の最上層に形成される。p型Al0.9Ga0.1As層112は、p型Al0.15Ga0.85As層114と比べて、Alの組成比が高い。Alの組成比が高いほど、AlGaAs層の屈折率は低くなる。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by a symbol B in FIG. The
さらにp型Al0.9Ga0.1As層112の上方には、第1の屈折率整合層122が設けられる。第1の屈折率整合層122の屈折率は、p型Al0.9Ga0.1As層112の屈折率より低いことが望ましい。本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100においては、第1の屈折率整合層122は、p型Al0.9Ga0.1As層112より屈折率の低いTiO2からなり、第2の屈折率整合層124はSiO2からなる。
Further, a first refractive
また、真空中の屈折率をλとし、第1の屈折率整合層122の屈折率をn1とした場合、第1の屈折率整合層122の膜厚はmλ/4n1(mは奇数)であることが望ましい。同様に第2の屈折率整合層124の屈折率をn2とした場合、第2の屈折率整合層124の膜厚はmλ/4n2(mは奇数)であることが望ましい。
When the refractive index in vacuum is λ and the refractive index of the first refractive
このように膜厚を規定することによって、他の膜厚にした場合と比べて、屈折率整合層120のレーザ光の反射率を高めることができ、光出力の低下も防止することができる。
By defining the film thickness in this way, the reflectance of the laser light of the refractive
本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100の屈折率整合層120は、第1の屈折率整合層122と、第2の屈折率整合層124との2層からなるが、これに代えて、1層でもよいし、3層以上からなってもよい。
The refractive
また、屈折率整合層120は、TiO2(n=2.2)およびSiO2(n=1.46)の他、Ta2O5(n=2.1)、SiN(n=2.0)またはZnO(n=1.9)ならびにAlGaN(n=2.5)InGaN(n=2.5)等の化合物半導体からなってもよい。また高Al組成のAlGaAsまたはAlAsからなってもよい。
The refractive
屈折率整合層120が複数の場合には、各層の屈折率が、第2ミラー104側から上方に向けて階段状に低くなるように、屈折率整合層120が形成されることが望ましい。
In the case where there are a plurality of refractive index matching layers 120, it is desirable that the refractive
各層の屈折率を階段状に低くなるように形成することによって、レーザ光が空気中に出射される場合には、第2ミラー104の屈折率と、空気の屈折率との不連続をより小さくすることができる。
By forming the refractive index of each layer to be stepwise lower, when the laser light is emitted into the air, the discontinuity between the refractive index of the
屈折率整合層120がAlGaAs層からなる場合、半導体中のAlの組成比が、第2ミラー104側から上方に向けて高くなることが好ましい。この場合、Alの組成比が、第2ミラー104側から上方に向けて、階段状に高くなってもよいし、連続的に高くなってもよい。半導体のAlの組成比が高くなるにつれて、AlGaAs層の屈折率は、低くなる。
When the refractive
1−2.デバイスの動作
本実施の形態の面発光型半導体レーザ100の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の面発光型半導体レーザ100の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
1-2. Device Operation A general operation of the surface emitting
まず、第1電極107と第2電極109とで、pinダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層103において、電子と正孔との再結合が起こり、かかる再結合による発光が生じる。そこで生じた光が第2ミラー104と第1ミラー102との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部130上面にある出射面108から第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124とを介して、半導体基板101に対して垂直方向にレーザ光が出射される。
First, when a forward voltage is applied to the pin diode between the
本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100は、第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124とを有することにより、第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124とを介さずに第2ミラー104から空気中にレーザ光を出射する場合と比べて、出射するレーザ光の放射角を狭くすることができる。即ち、第2ミラー104の屈折率(n=3.5)と空気の屈折率(n=1)の間の屈折率をもつ第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124とを設けることにより、レーザ光の出射方向における屈折率の不連続を小さくすることができる。このように屈折率の不連続を小さくすることにより、レーザ光の放射角を狭くすることができる。
The surface-emitting
1−3.デバイスの製造方法
次に、本発明を適用した第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100の製造方法の一例について、図4〜図7を用いて述べる。図4〜図7は、図1〜図3に示す本実施の形態の面発光型半導体レーザ100の製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図2に示す断面に対応している。
1-3. Device Manufacturing Method Next, an example of a method of manufacturing the surface-emitting
(1)まず、n型GaAsからなる半導体基板101の表面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図4に示すように、半導体多層膜150を形成する。ここで、半導体多層膜150は、たとえばn型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した40ペアの第1ミラー102と、GaAsウエル層とAl0.3Ga0.7Asバリア層からなり、ウエル層が3層で構成される量子井戸構造を含む活性層103と、p型Al0.9Ga0.1As層とp型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した25ペアの第2ミラー104とからなる。これらの層を順に半導体基板101上に積層させることにより、半導体多層膜150が形成される。
(1) First, the
ここで第2ミラー104の最上層は、屈折率のより低いp型Al0.9Ga0.1As層からなることが望ましい。また第2ミラー104において、p型Al0.9Ga0.1As層に変えて、AlAs層からなってもよい。
Here, the uppermost layer of the
なお、第2ミラー104を成長させる際に、活性層103近傍の少なくとも1層を、後に酸化されて電極狭窄用の絶縁層105となるAlAs層またはAlGaAs層に形成することができる。この絶縁層105となるAlGaAs層のAl組成は、0.95以上である。また、第2ミラー104の最表面の層は、キャリア密度を高くし、電極(第1電極107)とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。
When the
エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、半導体基板101の種類、あるいは形成する半導体多層膜150の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、450℃〜800℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長(MOVPE:Metal−Organic Vapor Phase Epitaxy)法や、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、あるいはLPE(Liquid Phase Epitaxy)法などを用いることができる。
The temperature at which the epitaxial growth is performed is appropriately determined depending on the growth method and raw material, the type of the
続いて、半導体多層膜150上に、レジストを塗布した後リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、図4に示すように、所定のパターンのレジスト層R100を形成する。レジスト層R100は、柱状部130(図1および図2参照)の形成予定領域の上方に形成する。次いで、このレジスト層R100をマスクとして、たとえばドライエッチング法により、第2ミラー104、活性層103、および第1ミラー102の一部をエッチングして、図5に示すように、柱状の半導体堆積体(柱状部)130を形成する。その後、レジスト層R100を除去する。
Subsequently, after applying a resist on the
続いて、図6に示すように、たとえば400℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部130が形成された半導体基板101を投入することにより、前述の第2ミラー104中のAl組成が高い層(Al組成が0.95以上の層)を側面から酸化して、電流狭窄用の絶縁層105を形成する。酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層のAl組成および膜厚に依存する。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the Al composition in the
(2)次いで、図7に示すように、柱状部130、すなわち第1ミラー102の一部、活性層103、および第2ミラー104を取り囲む埋込み絶縁層106を形成する。
(2) Next, as shown in FIG. 7, the buried insulating
ここでは、埋込み絶縁層106を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について述べる。まず、たとえばスピンコート法を用いて前駆体(ポリイミド前駆体)を、柱状部130を有する半導体基板101上に塗布して、前駆体層を形成する。この際、前記前駆体層の膜厚が柱状部130の高さより大きくなるように形成する。なお、前記前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、液滴吐出法等の公知技術が利用できる。
Here, a case where polyimide resin is used as a material for forming the buried insulating
次いで、この半導体基板101を、たとえばホットプレート等を用いて加熱して溶媒を除去した後、たとえば350℃程度の炉に入れて、前駆体層をイミド化させることにより、ほぼ完全に硬化したポリイミド樹脂層を形成する。続いて、図7に示すように、柱状部130の上面130aを露出させて、埋込み絶縁層106を形成する。柱状部130の上面130aを露出させる方法としては、CMP法、ドライエッチング法、ウェットエッチング法などが利用できる。また、感光性を有する樹脂で埋込み絶縁層106を形成することもできる。埋込み絶縁層106は、必要に応じてリソグラフィーなどによってパターニングすることができる。
Next, the
(3)次に、活性層103に電流を注入するための第1電極107、第2電極109およびレーザ光の出射面108(図2参照)を形成する工程について述べる。
(3) Next, a process of forming the
まず、第1電極107および第2電極109を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部130および半導体基板101の露出している上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、図2に示すように、たとえば真空蒸着法により埋込み絶縁層106および柱状部130の上面に、たとえばAuとZnの合金とAuとの積層膜を形成した後、リフトオフ法により、柱状部130の上面に、前記積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が出射面108となる。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いることもできる。
First, before forming the
また、半導体基板101の露出している面に、たとえば真空蒸着法により、たとえばAuとGeの合金とAuとの積層膜を形成する。次いで、アニール処理する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施の形態で用いた電極材料の場合は、通常400℃前後で行う。以上の工程により、第1電極107および第2電極109が形成される。
Further, a laminated film of, for example, an alloy of Au and Ge and Au is formed on the exposed surface of the
(4)次に、第1の屈折率整合層122および第2の屈折率整合層124(図2および図3参照)を形成する工程について述べる。
(4) Next, a process of forming the first refractive
第2ミラー104上の出射面108部分に、スパッタ法を用いてTiO2膜を積層する。さらにTiO2膜上には、スパッタ法を用いてSiO2膜を積層する。TiO2膜およびSiO2膜の積層後、レジストを塗布し、出射面108上のみレジストが残るようにパターニングする。つづいてフッ酸を用いてウェットエッチングすることにより、第1電極107上に積層されたTiO2膜およびSiO2膜を除去する。このようにして第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124は形成される。
A TiO 2 film is laminated on the
また第1電極107上に積層されたTiO2膜およびSiO2膜を除去する方法としては、上述したレジストをマスクにウェットエッチングする方法の他に、ドライエッチングを用いることができる。またエッチングのかわりにリフトオフ法を用いて第1の屈折率整合層122および第2の屈折率整合層124を形成してもよい。
As a method for removing the TiO 2 film and the SiO 2 film stacked on the
以上のプロセスにより、図1および図2に示す面発光型半導体レーザ100が得られる。
Through the above process, the surface emitting
なお、屈折率整合層120が半導体からなる場合には、第2ミラー104をエピタキシャル成長させた後に、さらにその上方に半導体層を成長させることにより、屈折率整合層120は形成される。
When the refractive
2.変形例
以下、図8を用いて、変形例に係る面発光型半導体レーザ200を説明する。基本的な構造は、前述した本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ100と同様であるので、異なる点についてのみ説明する。
2. Modified Example Hereinafter, a surface emitting
2−1.デバイスの構造
図8は、変形例にかかる図2のB部分に相当する部分の拡大図である。変形例に係る面発光型半導体レーザ200は、コンタクト層124が第2ミラー104の最上層に形成されている点で、前述した面発光型半導体レーザ100と異なる。コンタクト層124は、例えばp型GaAs層からなる。出射面108上のコンタクト層124は除去されて、p型Al0.9Ga0.1As層112が露出する。このp型Al0.9Ga0.1As層112上に、第1の屈折率整合層122と第2の屈折率整合層124が積層されている。
2-1. Device Structure FIG. 8 is an enlarged view of a portion corresponding to the portion B of FIG. 2 according to a modification. The surface emitting
2−2.デバイスの製造方法
変形例に係る製造方法のうち、本実施の形態に係る製造方法の1−3.の(1)〜(3)については同様であるので、説明を省略する。
2-2. Device Manufacturing Method Among the manufacturing methods according to the modification, 1-3. Of the manufacturing method according to the present embodiment. Since (1) to (3) are the same, description thereof is omitted.
第2ミラー104の最上層には、コンタクト層126が積層される。つづいてコンタクト層126をウェットエッチングすることにより、出射面108上のコンタクト層126を除去する。ここでエッチング液としては、NH3、H2O2、H2Oの混合液を用いることが好ましい。さらには、NH3:H2O2:H2O=1:10:100の混合液を用いることが好ましい。
A
なお、出射面108上以外のコンタクト層126は、コンタクト層126の上部に第1電極107が形成されているため、エッチングにより除去されることはない。
The
コンタクト層126をエッチングした後、本実施の形態に係る工程と同様の工程(1−3.の(4))により第1の屈折率整合層122および第2の屈折率整合層124を積層する。
After the
コンタクト層126が、p型GaAs層からなる場合には、屈折率が第2ミラーの最上層の屈折率が高い。従って、変形例に係る面発光型半導体レーザ200によれば、出射面108上のコンタクト層126を除去して第1の屈折率整合層122および第2の屈折率整合層124を積層するため、屈折率の不連続を小さくし、レーザ光の放射角を狭くすることができる。
When the
100 面発光型半導体レーザ、101 半導体基板、102 第1ミラー、103 活性層、104 第2ミラー、105 絶縁層、106 埋め込み絶縁層、107 第1電極、108 出射面、109 第2電極、120 屈折率整合層、122 第1の屈折率整合層、124 第2の屈折率整合層 100 surface emitting semiconductor laser, 101 semiconductor substrate, 102 first mirror, 103 active layer, 104 second mirror, 105 insulating layer, 106 buried insulating layer, 107 first electrode, 108 exit surface, 109 second electrode, 120 refraction Index matching layer, 122 First index matching layer, 124 Second index matching layer
Claims (6)
前記基板の上方に設けられた第1のミラーと、
前記第1のミラーの上方に設けられた活性層と、
前記活性層の上方に設けられた第2のミラーと、
前記第2のミラーの上方に設けられた屈折率整合層と
を含み、
前記第2のミラーは、半導体多層膜からなり、
前記屈折率整合層の屈折率は、少なくとも前記第2のミラーの最上層の屈折率より低い、面発光型半導体レーザ。 A substrate,
A first mirror provided above the substrate;
An active layer provided above the first mirror;
A second mirror provided above the active layer;
A refractive index matching layer provided above the second mirror,
The second mirror is made of a semiconductor multilayer film,
The surface emitting semiconductor laser, wherein a refractive index of the refractive index matching layer is lower than at least a refractive index of an uppermost layer of the second mirror.
前記屈折率整合層は、複数の層を有し、
前記複数の層の屈折率は、前記第2のミラー側から上方に向かって低くなる、面発光型半導体レーザ。 In claim 1,
The refractive index matching layer has a plurality of layers,
The surface emitting semiconductor laser, wherein the plurality of layers have a refractive index that decreases upward from the second mirror side.
前記屈折率整合層は、
前記第2のミラーの上方に設けられた第1の屈折率整合層と、
前記第1の屈折率整合層の上方に設けられた第2の屈折率整合層と
を有し、
前記第1の屈折率整合層は、二酸化チタンからなり、
前記第2の屈折率整合層は、二酸化珪素からなる、面発光型半導体レーザ。 In claim 1 or 2,
The refractive index matching layer is
A first refractive index matching layer provided above the second mirror;
A second refractive index matching layer provided above the first refractive index matching layer,
The first refractive index matching layer is made of titanium dioxide,
The surface-emitting type semiconductor laser, wherein the second refractive index matching layer is made of silicon dioxide.
前記第2のミラーは、AlGaAs層を有し、
前記屈折率整合層は、Alを少なくとも含む化合物半導体であり、前記第2のミラー側から上方に向かってAlの組成比が高くなる、面発光型半導体レーザ。 In claim 1 or 2,
The second mirror has an AlGaAs layer;
The surface-emitting type semiconductor laser, wherein the refractive index matching layer is a compound semiconductor containing at least Al, and the Al composition ratio increases upward from the second mirror side.
前記第2のミラーは、Alの組成比の異なる2種のAlGaAs層を有し、
前記第2のミラーの最上層には、前記2種のAlGaAs層のうち、Alの組成比の高いAlGaAs層が設けられ、
前記屈折率整合層の屈折率は、少なくとも前記第2ミラーの最上層のAlの組成比より高い、面発光型半導体レーザ。 In claim 4,
The second mirror has two types of AlGaAs layers having different Al composition ratios,
The uppermost layer of the second mirror is provided with an AlGaAs layer having a high Al composition ratio among the two types of AlGaAs layers,
The surface emitting semiconductor laser, wherein a refractive index of the refractive index matching layer is higher than at least an Al composition ratio of an uppermost layer of the second mirror.
真空中のレーザ光の波長をλとし、前記屈折率整合層の屈折率をnとした場合、
前記屈折率整合層の膜厚は、mλ/4n(mは奇数)である、面発光型半導体レーザ。 In any of claims 1 to 5,
When the wavelength of the laser beam in vacuum is λ, and the refractive index of the refractive index matching layer is n,
The surface-emitting type semiconductor laser, wherein the film thickness of the refractive index matching layer is mλ / 4n (m is an odd number).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004051716A JP2005243918A (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Surface light emitting semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
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2004
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