JP2005347715A - Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them - Google Patents
Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005347715A JP2005347715A JP2004169011A JP2004169011A JP2005347715A JP 2005347715 A JP2005347715 A JP 2005347715A JP 2004169011 A JP2004169011 A JP 2004169011A JP 2004169011 A JP2004169011 A JP 2004169011A JP 2005347715 A JP2005347715 A JP 2005347715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitting laser
- surface emitting
- light
- light emitting
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、面発光レーザ(VCSEL;Vertical Cavity Surface Emitting Laser)およびこの面発光レーザと共に光ファイバまたはモニタ用光電変換素子を備えた光学ユニットに関する。また、本発明は、この面発光レーザまたは光学ユニットを用いた受送信装置などの光学モジュールに関する。 The present invention relates to a surface emitting laser (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and an optical unit including an optical fiber or a photoelectric conversion element for monitoring together with the surface emitting laser. The present invention also relates to an optical module such as a transmission / reception device using the surface emitting laser or the optical unit.
面発光レーザの横モード制御方法として、例えば特許文献1では、電極の開口径および電流狭窄部の開口径を制御することにより基本横モードの出力を高めるようにした構成が開示されている。
As a lateral mode control method for a surface emitting laser, for example,
図10は、このような従来の面発光レーザの一例を表したものである。この面発光レーザ110では、基板111上に、n側多層反射膜112,活性層113,電流狭窄層114,p側多層反射膜115,p側コンタクト層116が順に積層されている。p側コンタクト層116上には、絶縁膜117を介してp側電極118が形成され、基板111の裏側にはn側電極119が形成されている。p側電極118の開口部118Aは、電流狭窄部114の開口の真上に位置している。
しかしながら、図10に示したような構造では、面発光レーザ110からのレーザ光LB110は、活性層113の発光領域113Aからp側電極118の開口部118Aを通って垂直に出射していた。この面発光レーザ110をレンズ(図示せず)を介して光ファイバ130に接続した場合、光ファイバ130の端面やレンズからの反射光R110がまっすぐに面発光レーザ110に戻ってきてしまい、面発光レーザ110のレーザ共振器内に取り込まれやすくなっていた。そのため、戻り光ノイズが著しく増大してしまい、面発光レーザ110の特性劣化の原因となるおそれがあった。
However, in the structure as shown in FIG. 10, the laser beam LB110 from the
また、面発光レーザとフォトダイオード(photodiode;PD)などのモニタ光電変換素子とを組み合わせた構造として、例えば特許文献2では、モニタ光電変換素子の上に面発光レーザを配置したものが提案されている。ここでは、面発光レーザの裏面反射率が100%よりも小さくされており、面発光レーザの裏面から出射した光がモニタ光電変換素子に入射するようになっている。しかしながら、特許文献2に記載された構造では、裏面反射率を低くしているので閾値電流が増大してしまうという問題があった。そこで、例えば図11に示したように、光ファイバ130からの反射光を面発光レーザ110の下に配置されたモニタ光電変換素子140に入射させることが考えられる。しかし、このように意図的に光ファイバ130からの反射光を光出力モニタリングに利用する場合にも、特許文献1の構成と同様に戻り光ノイズによる問題が生じるおそれがある。更に、光ファイバ130からの反射光の強度分布は中心軸付近が最も強くなるが、強度の大きな反射光は面発光レーザ110に入射してしまい、モニタリングには利用できないので、モニタ光電変換素子140の受光効率が低くなってしまうという問題もある。
As a structure in which a surface emitting laser and a monitor photoelectric conversion element such as a photodiode (PD) are combined, for example,
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、戻り光ノイズを抑制することができる面発光レーザおよびこれを用いた光学ユニット、並びにこれらを用いた光学モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is to provide a surface emitting laser capable of suppressing return light noise, an optical unit using the same, and an optical module using these. There is to do.
本発明の第2の目的は、モニタ光電変換素子の受光効率を向上させることができる面発光レーザおよびこれを用いた光学ユニット、並びにこれらを用いた光学モジュールを提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a surface emitting laser capable of improving the light receiving efficiency of a monitor photoelectric conversion element, an optical unit using the same, and an optical module using them.
本発明による面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備えたものである。ここで、開口部は、発光領域で発生した光のうち0次横モード成分を抑制可能な位置に設けられていることが好ましい。 A surface emitting laser according to the present invention includes a mesa portion having an active layer including a light emitting region, an electrode formed to cover a region facing the light emitting region on the mesa portion, and facing the light emitting region of the electrode. And an opening for taking out light emission provided at a position shifted from the position where the light is emitted. Here, the opening is preferably provided at a position where the 0th-order transverse mode component can be suppressed in the light generated in the light emitting region.
本発明による光学ユニットは、上記本発明による面発光レーザと、面発光レーザからの光を伝送するコア層を有する光ファイバとを備えたものであって、光ファイバは、コア層が面発光レーザの発光領域上を回避するように面発光レーザに対して配置されたものである。ここで、光ファイバは、中心軸が面発光レーザのメサ部の垂直軸に平行になるように面発光レーザに対して配置されていることが好ましい。また、面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を備え、モニタ光電変換素子は面発光レーザの横に配置されていることが好ましい。 An optical unit according to the present invention includes the above-described surface-emitting laser according to the present invention and an optical fiber having a core layer that transmits light from the surface-emitting laser. It is arranged with respect to the surface emitting laser so as to avoid the light emitting region. Here, the optical fiber is preferably disposed with respect to the surface emitting laser so that the central axis is parallel to the vertical axis of the mesa portion of the surface emitting laser. Further, it is preferable that a monitor photoelectric conversion element for controlling the light output of the surface emitting laser is provided, and the monitor photoelectric conversion element is disposed beside the surface emitting laser.
本発明による第1の光学モジュールは、上記本発明による面発光レーザを備えたものである。また、本発明による第2の光学モジュールは、上記本発明による光学ユニットを備えたものである。 A first optical module according to the present invention includes the surface emitting laser according to the present invention. A second optical module according to the present invention includes the optical unit according to the present invention.
本発明の面発光レーザ、または本発明の第1の光学モジュールによれば、発光取り出し用の開口部を、発光領域に対向する位置からずれた位置に設けるようにしたので、発光領域で発生した光をメサ部の垂直軸に対して斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光を面発光レーザ内部に侵入しにくくすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザの特性劣化を防ぐことができる。 According to the surface emitting laser of the present invention or the first optical module of the present invention, the opening for extracting light emission is provided at a position shifted from the position facing the light emitting area, and thus generated in the light emitting area. Light can be emitted obliquely with respect to the vertical axis of the mesa portion, and reflected light from an external lens or optical fiber can be made difficult to enter the surface emitting laser. Therefore, the return light noise can be suppressed, and the characteristic deterioration of the surface emitting laser can be prevented.
特に、開口部を、発光領域で発生した光のうち0次横モード成分を抑制可能な位置に設けるようにすれば、発光領域から垂直(90°)に出射する0次横モード成分を抑えることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザに垂直に入射して内部に侵入することを抑制することができる。よって、戻り光ノイズの増大を確実に防ぐことができる。 In particular, if the opening is provided at a position where the 0th order transverse mode component can be suppressed in the light generated in the light emitting region, the 0th order transverse mode component emitted vertically (90 °) from the light emitting region can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the reflected light from an external lens or optical fiber from entering the surface emitting laser perpendicularly and entering the inside. Therefore, an increase in the return light noise can be surely prevented.
本発明の光学ユニット、または本発明の第2の光学モジュールによれば、光ファイバを、コア層が面発光レーザの発光領域上を回避するように面発光レーザに対して配置するようにしたので、面発光レーザから斜めに出射した光を光ファイバに入射しやすくすると共に、面発光レーザからの光を光ファイバに斜めに入射させることにより光ファイバ端からの反射光が面発光レーザに戻らないようにすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザの特性劣化を防ぐことができる。特に、レンズを用いずに面発光レーザと光ファイバとを直接接続するバットカップリングの場合には、面発光レーザと光ファイバとの距離を近づけても反射光が面発光レーザに戻ってくることがなく、戻り光ノイズを効果的に抑制することができる。 According to the optical unit of the present invention or the second optical module of the present invention, the optical fiber is arranged with respect to the surface emitting laser so that the core layer avoids the light emitting region of the surface emitting laser. The light emitted obliquely from the surface emitting laser can be easily incident on the optical fiber, and the light reflected from the end of the optical fiber is not returned to the surface emitting laser by causing the light from the surface emitting laser to enter the optical fiber obliquely. Can be. Therefore, the return light noise can be suppressed, and the characteristic deterioration of the surface emitting laser can be prevented. In particular, in the case of butt coupling in which a surface emitting laser and an optical fiber are directly connected without using a lens, reflected light returns to the surface emitting laser even if the distance between the surface emitting laser and the optical fiber is reduced. Therefore, return light noise can be effectively suppressed.
特に、面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を面発光レーザの横に配置すれば、光ファイバからの反射光をモニタ光電変換素子に受光させて光出力モニタリングに利用することができ、モニタ光電変換素子の受光効率を高めることができる。 In particular, if a monitor photoelectric conversion element for controlling the light output of the surface emitting laser is arranged beside the surface emitting laser, the reflected light from the optical fiber is received by the monitor photoelectric conversion element and used for light output monitoring. And the light receiving efficiency of the monitor photoelectric conversion element can be increased.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(面発光レーザ)
図1は、本発明の一実施の形態に係る面発光レーザの断面構成を表すものである。この面発光レーザ10は、例えば光ファイバ通信において受送信装置などに用いられるものであり、基板11上に、n型半導体多層膜よりなるn側多層反射膜12,発光領域13Aを有する活性層13,電流狭窄層14,p型半導体多層膜よりなるp側多層反射膜15およびp側コンタクト層16が順に積層された構成を有している。また、p側コンタクト層16,p側多層反射膜15,電流狭窄層14,活性層13およびn側多層反射膜12の一部は、略円柱状のメサ部10Aとされている。面発光レーザ10は例えば300μm角程度であり、メサ部10Aの直径φ10A は例えば約30μmないし40μmである。
(Surface emitting laser)
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention. The surface-emitting
基板11は、例えば、積層方向における厚さ(以下、単に「厚さ」という。)が約150nmであり、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型ガリウムヒ素(GaAs)により構成されている。n側多層反射膜12は、例えば、ケイ素(Si)またはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型Al0.9 Ga0.1 As混晶層とn型Al0.1 Ga0.9 As層とを交互に積層した構造を有するDBR(Distributed Bragg Reflector ;分布型ブラッグ反射)ミラーである。
The
活性層13は、例えば、厚さが30nmないし50nm程度であり、不純物を添加しないGaAsにより構成されている。発光領域13Aは、活性層13の中央に位置している。発光領域13Aは、横マルチモードで発振可能とするために例えば5μm以上の径φ13A を有することが好ましい。
The
電流狭窄層14は、活性層13の発光領域13Aを制限するためのものであり、例えば、アルミニウムヒ素(AlAs)またはAlGaAs混晶よりなる低抵抗領域14Aの周囲に、アルミニウム(Al)を含む絶縁性酸化物(AlOx ,AlGaOx )よりなる環状の高抵抗領域14Bを有し、電流は低抵抗領域14Aのみに狭窄されるようになっている。活性層13の低抵抗領域14Aに対応する領域が発光領域13となっている。
The
p側多層反射膜15は、例えば、亜鉛(Zn)または炭素(C)などのp型不純物を添加したp型Al0.9 Ga0.1 As混晶層とp型Al0.1 Ga0.9 As層とを交互に積層した構造を有するDBRミラーである。p側コンタクト層16は、例えば、亜鉛(Zn)または炭素(C)などのp型不純物を高濃度に添加したp型GaAsにより構成されている。
The p-side multilayer
メサ部10Aの表面には、例えば酸化ケイ素(SiOx )よりなる絶縁膜17を間にして、p側電極18が形成されている。p側電極18には、発光取り出し用の開口部18Aが設けられている。p側電極18は、例えば、p側コンタクト層16に近い方から順にチタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)により構成され、絶縁膜17に設けられた開口を介してp側コンタクト層16に電気的に接続されている。一方、基板11の裏側にはn側電極19が形成されている。n側電極19は、例えば、基板11に近い方から順に金ゲルマニウム(AuGe)/ニッケル(Ni)/金(Au)により構成されている。
A p-
p側電極18は、図2に示したように、メサ部10Aの発光領域13Aに対向する領域を覆うように形成されており、開口部18Aは、p側電極18の発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に設けられている。これにより、この面発光レーザ10では、発光領域13Aで発生した光LBをメサ部10Aの垂直軸10Bに対して角度θで斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光を面発光レーザ10の内部に侵入しにくくすることができるようになっている。なお、開口部18Aの形状は図2に示した円形に限られず、その直径も特に限定されない。
As shown in FIG. 2, the p-
開口部18Aが発光領域13Aの対向位置からずれた位置に設けられていることにより、この面発光レーザ10では、発光領域13Aで発生する光LBの横モードを制御することができるようになっている。すなわち、図3に示したように、発光領域13Aで発生する光LBのうち取り出したい横モード成分を開口部18Aを介して選択的に外部に取り出す一方、それ以外の横モード成分をp側電極18により反射させることにより抑制することができるようになっている。
Since the
開口部18Aは、発光領域13Aで発生した光LBのうち0次横モード成分を抑制可能な位置に設けられていることが好ましい。0次横モード成分は発光領域13Aから垂直(90°)に出射するので、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ10に垂直に入射して内部に侵入しやすく、戻り光ノイズを増大させるおそれがあるからである。なお、このように0次横モード成分をp側電極18により反射させた場合も、もともと面発光レーザ10にはp側多層反射膜15等の反射膜が設けられており、p側電極18で反射された0次横モード成分による悪影響はない。
The
図4は、面発光レーザ10の発光領域13Aの径が約10nm、開口部18Aの径が10μmないし15μmの場合に得られる横モードの一例を模式的に表すものである。発光領域13Aで発生する光LBは、例えば、発光領域13Aの中央付近から垂直に(半値幅は例えば15°程度)出射する0次横モード成分と、発光領域13Aの中央付近から外れた位置から広い角度で放射される1次および2次の高次横モード成分との混合されたものとなっている。
FIG. 4 schematically shows an example of the transverse mode obtained when the diameter of the
図5は、図4に示したような横モードを有する面発光レーザ10において、開口部18Aの位置による横モード制御の例を表している。なお、図5では高次横モード成分のうち2次横モード成分LB2のみを示している。図5(A)に示したように、開口部18Aを発光領域13Aに対向する位置に設けた従来構造では、0次横モード成分LB0および2次横モード成分LB2を開口部18Aから取り出すことができる。図5(B)に示したように、開口部18Aを発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に設け、開口部18Aの端部をメサ部10Aの垂直軸10Bに合わせると、0次横モード成分LB0を部分的に抑制することができる。図5(C)に示したように、開口部18Aを更にメサ部10Aの周辺寄りの位置に設ければ(開口部18Aの垂直軸10Bからのずれ量d)、0次横モード成分LB0を完全に抑制し、2次横モード成分LB2のみを開口部18Aから選択的に取り出すことができる。
FIG. 5 shows an example of the transverse mode control by the position of the
また、開口部18Aは、発光領域13Aで発生した光LBのうち1次以上の高次横モード成分の少なくとも一部を選択的に取り出し可能な位置に設けられていることが好ましい。高次横モード成分は発光領域13Aから垂直(90°)に出射しないので、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ10に入射しにくいからである。
Moreover, it is preferable that the
なお、このように0次横モード成分を抑制して1次以上の高次横モード成分を利用する場合には、0次横モード成分を含む光LBを利用する場合に比較して光出力は多少小さくなる可能性がある。しかし、面発光レーザは一般に戻り光の影響を極めて受けやすく、高速変調が困難になってしまうので、0次横モード成分を抑制することにより光出力を多少小さくしたとしても、戻り光を抑えることにより信頼性の向上、応用範囲の拡大などの利点を得るほうが有利である。また、0次横モード成分を抑制した場合であっても、注入電流を増やした場合は高次横モードが発生しやすくなり、光出力も増大するので、通常の利用に不足のない程度の光出力は確保することが可能である。 Note that, when the 0th-order transverse mode component is suppressed and the first-order or higher-order transverse mode component is used as described above, the light output is smaller than when the light LB including the 0th-order transverse mode component is used. May be slightly smaller. However, surface-emitting lasers are generally very sensitive to return light, and high-speed modulation becomes difficult. Therefore, even if the light output is somewhat reduced by suppressing the zeroth-order transverse mode component, the return light is suppressed. Therefore, it is advantageous to obtain advantages such as improved reliability and expanded application range. Even when the zeroth-order transverse mode component is suppressed, if the injection current is increased, a higher-order transverse mode is likely to occur and the light output increases, so that there is no shortage of light for normal use. Output can be secured.
更に、開口部18Aは、発光領域13Aにおいて高次横モード成分の発光位置のうち最も強い強度で発光している位置(以下、「最大発光位置」という。)に設けられていればより好ましい。より大きな光出力を得ることができるからである。加えて、図6に示したように高次横モード成分の発光位置の各々に対応して複数の開口部18Aを設けたり、図7に示したように環状の開口部18Aを設けるようにすれば、更に好ましい。高次横モードのうち所望の動作電流において光強度が最高となるモードの光を選択して使用することができるからである。なお、この場合、開口部18Aの大きさは、p側電極18とp側コンタクト層16との十分な接触面積を確保し、接触抵抗を適切な範囲内に抑えることができる程度とすることが望ましい。
Furthermore, it is more preferable that the
この面発光レーザ10は、例えば、次のようにして製造することができる。
The
まず、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板11を用意し、この基板11の表側に、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により、n側多層反射膜12,活性層13,電流狭窄層14を形成するための未酸化層(図示せず),p側多層反射膜15およびp側コンタクト層16を順次成長させる。
First, for example, the
次いで、p側コンタクト層16の上にレジストよりなる図示しないマスクを形成し、このマスクを用いたエッチングによりp側コンタクト層16,p側多層反射膜15,図示しない未酸化層,活性層13およびn側多層反射膜12を選択的に除去することにより、上述した径φ10A を有する略円柱状のメサ部10Aを形成する。続いて、図示しないマスクを除去する。
Next, a mask (not shown) made of a resist is formed on the p-
そののち、例えば水蒸気中で加熱することにより、メサ部10の側面に露出した図示しない未酸化層を周辺から中央に向かって環状に酸化させることにより、低抵抗領域14Aおよび高抵抗領域14Bを有する電流狭窄層14を形成する。
After that, for example, by heating in water vapor, an unoxidized layer (not shown) exposed on the side surface of the
電流狭窄層14を形成したのち、基板11の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁膜17を形成する。絶縁膜17を形成したのち、基板11の裏側にn側電極19を形成する。
After forming the
n側電極19を形成したのち、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより絶縁膜17を選択的に除去して、p側コンタクト層16上に開口を設ける。絶縁膜17に開口を設けたのち、メサ部10A上にp側電極18を形成する。p側電極18を形成したのち、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングによりp側電極18を選択的に除去する。これにより、メサ部10A上の発光領域13Aに対向する領域をp側電極18で覆うと共に、p側電極18の発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に開口部18Aを設ける。以上により、図1に示した面発光レーザ10が完成する。
After the n-
この面発光レーザ10では、n側電極19とp側電極18との間に所定の電圧が印加されると、p側電極18から供給される駆動電流は電流狭窄層14により電流狭窄されたのち活性層13に注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、n側多層反射膜12およびp側多層反射膜15により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとしてp側電極18の開口部18Aから外部に射出される。ここでは、開口部18Aが、p側電極18の発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に設けられているので、発光領域13Aで発生した光LBは、メサ部10Aの垂直軸10Bに対して斜めに出射し、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ10内部に侵入しにくくなる。よって、戻り光ノイズが抑制され、面発光レーザ10の特性劣化が防止される。
In this
(光学ユニット)
図8は、この面発光レーザ10を備えた光学ユニット20の構成を表すものである。この光学ユニットは、例えば受送信装置における送信部に用いられるものであり、面発光レーザ10に、図示しないレンズを介して光ファイバ30が接続されている。
(Optical unit)
FIG. 8 shows a configuration of the
光ファイバ30は、面発光レーザ10からの光LBを伝送するコア層31を有し、コア層31の周囲に光を閉じ込めるためのクラッド層32が設けられている。光ファイバ30の径φ30は例えば200μm、コア層31の径φ31は例えば50μmである。なお、図示しないレンズの径は例えば200μm程度である。
The
この光ファイバ30は、コア層31が面発光レーザ10の発光領域13A上を回避するように面発光レーザ10に対して配置されている。これにより、この光学ユニット20では、面発光レーザ10から斜めに出射した光LBを光ファイバ30に入射しやすくすると共に、面発光レーザ10からの光LBを光ファイバ30に斜めに入射させることにより光ファイバ30や図示しないレンズからの反射光が面発光レーザ10に戻らないようにすることができるようになっている。
The
また、光ファイバ30は、中心軸30Bが面発光レーザ10のメサ部10Aの垂直軸10Bに平行になるように面発光レーザ10に対して配置されている。これにより、この光学ユニット20では、光ファイバ30と面発光レーザ10との光軸方向の位置を高い精度で合わせることができ、ファイバ30や図示しないレンズからの反射光Rが面発光レーザ10に戻ってきてしまうのを確実に防止することができるようになっている。これに対して、従来では、面発光レーザからの光を光ファイバに斜めに入射させるために、面発光レーザを光ファイバに対して斜めに配置したり、あるいは光ファイバの端面を斜めに加工することがしばしば行われているが、実装工程が複雑化する上に、面発光レーザを傾ける角度や光ファイバの加工角度の調整が難しく、光ファイバと面発光レーザとの位置を高い精度で合わせることが困難であった。
The
なお、光ファイバ30のコア層31は、コア層31の一部が発光領域13A上にない限り、どこに配置されていてもよく、面発光レーザ10の開口部18Aの位置や光LBの出射方向に基づいて、最適な位置を選択することが望ましい。
The
更に、この光学ユニット20は、面発光レーザ10の光出力を制御するため、フォトダイオードなどのモニタ光電変換素子40を備えている。モニタ光電変換素子40は、面発光レーザ10の横に配置されている。これにより、この光学ユニットでは、光ファイバ30や図示しないレンズからの反射光Rをモニタ光電変換素子40に受光させて受光効率を高め、効率よく光出力モニタリングを行うことができるようになっている。
Further, the
この光学ユニット20では、面発光レーザ10の発光領域13Aで発生した光LBは、p側電極18の開口部18Aから外部に射出され、図示しないレンズを通過して光ファイバ30のコア層31またはクラッド層32に入射する。コア層31に入射した光はそのままコア層31内部に進入するが、一部はコア層31端面で反射される。クラッド層32に入射した光は、クラッド層32端面で反射される。これらの反射光Rは、モニタ光電変換素子40に受光され、光出力モニタリングに利用される。ここでは、面発光レーザ10の開口部18Aがp側電極18の発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に設けられていると共に、光ファイバ30がコア層31が面発光レーザ10の発光領域13A上を回避するように面発光レーザ10に対して配置され、かつモニタ光電変換素子40が面発光レーザ10の横に配置されているので、発光領域13Aで発生した光LBは、メサ部10Aの垂直軸10Bに対して斜めに出射し、光ファイバ30等に斜めに入射する。よって、図示しないレンズや光ファイバ30からの反射光Rは面発光レーザ10に戻らず、モニタ光電変換素子40に受光される。よって、面発光レーザ10の戻り光ノイズが抑制されると共に、モニタ光電変換素子40の受光効率が向上する。
In this
(光学モジュール)
図9は、このような面発光レーザ10を有する光学ユニット20を備えた光学モジュールの構成を概略的に表したものである。この光学モジュール200は、高速光通信システムにおいて光信号と電気信号とを変換するFEM(フロントエンドモジュール)などとして用いられるものであり、基体201上に、送信部210と受信部220とを備えている。
(Optical module)
FIG. 9 schematically shows a configuration of an optical module including the
送信部210は、例えば、上述した光学ユニット20と、面発光レーザ10を駆動するドライバ211とを有している。ドライバ211としては、公知のドライバIC(Integrated Circuit;集積回路)を用いることができる。
The
受信部220は、例えば、光電変換素子(フォトダイオード)221およびTIA(トランスインピーダンスアンプリファイア)やLIA(リミティングインピーダンスアンプリファイア)等の増幅器222を備えた一般的なものである。受信部220には、図示しないコネクタを介して光ファイバ223が接続されている。
The receiving
この光学モジュール200では、送信部210において、外部から供給された電気信号S1に基づいてドライバ211により面発光レーザ10が駆動され、光信号P1が光ファイバ30を介して送信されると共に、モニタ光電変換素子40により面発光レーザ10の光出力が制御される。また、受信部220において、光ファイバ223を介して供給された光信号P2が光電変換素子221に入射して電気信号に変換され、この電気信号が増幅器222により増幅され、必要な変換処理が加えられて電気信号S2として外部へ出力される。ここで、光学モジュール200は、本実施の形態の面発光レーザ10を有する光学ユニット20を備えているので、面発光レーザ10の戻り光ノイズが抑制され、面発光レーザ10の特性劣化が起こりにくくなっている。よって、この面発光レーザ10を有する光学ユニット20および光学モジュール200の信頼性が向上する。
In the optical module 200, the
このように本実施の形態の面発光レーザ10では、開口部18Aを、p側電極18の発光領域13Aに対向する位置からずれた位置に設けるようにしたので、発光領域13Aで発生した光LBをメサ部10Aの垂直軸10Bに対して斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバ30からの反射光を面発光レーザ10の内部に侵入しにくくすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザ10の特性劣化を防ぐことができる。
As described above, in the
特に、開口部18Aを、発光領域13Aで発生した光LBのうち0次横モード成分を抑制可能な位置に設けるようにすれば、発光領域13Aから垂直(90°)に出射する0次横モード成分を抑えることができ、外部のレンズや光ファイバ30からの反射光が面発光レーザ10に垂直に入射して内部に侵入することを抑制することができる。よって、戻り光ノイズの増大を確実に防ぐことができる。
In particular, if the
本実施の形態の光学ユニット20では、光ファイバ30を、コア層31が面発光レーザ10の発光領域13A上を回避するように面発光レーザ10に対して配置するようにしたので、面発光レーザ10から斜めに出射した光LBを光ファイバ30に入射しやすくすると共に、面発光レーザ10からの光LBを光ファイバ30に斜めに入射させ、光ファイバ30からの反射光Rが面発光レーザ10に戻らないようにすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザ10の特性劣化を防ぐことができる。特に、レンズを用いずに面発光レーザ10と光ファイバ30とを直接接続するバットカップリングの場合には、面発光レーザ10と光ファイバ30との距離を近づけても反射光Rが面発光レーザ10に戻ってくることがなく、戻り光ノイズを効果的に抑制することができる。
In the
特に、面発光レーザ10の光出力を制御するためのモニタ光電変換素子40を面発光レーザ10の横に配置すれば、光ファイバ30等からの反射光Rをモニタ光電変換素子40に受光させて光出力モニタリングに利用することができ、モニタ光電変換素子40の受光効率を高めることができる。
In particular, if the monitor
本実施の形態の光学モジュール200では、本実施の形態の面発光レーザ10を有する光学ユニット20を備えるようにしたので、信頼性の高い光学モジュール200を実現することができる。
Since the optical module 200 of the present embodiment includes the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。 While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the material and thickness of each layer described in the above embodiment, the film formation method, the film formation conditions, and the like are not limited, and may be other materials and thicknesses, or other film formation methods and Film forming conditions may be used.
また、上記実施の形態および実施例では、面発光レーザ10の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、光ガイド層など他の層を更に備えていてもよい。
Moreover, in the said embodiment and Example, although the structure of the
本発明による面発光レーザおよび光学ユニットは、光ファイバ通信,光配線,光空間伝送などに適用可能である。また、本発明による光学モジュールは、光トランシーバに利用することができる。 The surface emitting laser and the optical unit according to the present invention are applicable to optical fiber communication, optical wiring, optical space transmission, and the like. The optical module according to the present invention can be used for an optical transceiver.
10…面発光レーザ、10A…メサ部、10B…垂直軸、11…基板、12…n側多層反射膜、13…活性層、13A…発光領域、14…電流狭窄層、14A…低抵抗領域、14B…高抵抗領域、15…p側多層反射膜、16…p側コンタクト層、17…絶縁膜、18…p側電極、18A…開口部、19…n側電極、20…光学ユニット、30…光ファイバ、30B…中心軸、31…コア層、32…クラッド層、40…モニタ光電変換素子(PD)、200…光学モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、
前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部と
を備えたことを特徴とする面発光レーザ。 A mesa portion having an active layer including a light emitting region;
An electrode formed so as to cover a region facing the light emitting region on the mesa unit;
A surface emitting laser comprising: an opening for extracting light emission provided at a position shifted from a position facing the light emitting region of the electrode.
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。 The surface emitting laser according to claim 1, wherein the opening is provided at a position capable of suppressing a zeroth-order transverse mode component of light generated in the light emitting region.
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。 2. The surface according to claim 1, wherein the opening is provided at a position where at least a part of a first-order or higher-order transverse mode component of light generated in the light emitting region can be selectively extracted. Light emitting laser.
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。 The mesa portion includes a current confinement layer for limiting a light emitting region of the active layer, and the current confinement layer is formed of a semiconductor with a low resistance region and an insulating oxide around the low resistance region. The surface emitting laser according to claim 1, further comprising an annular high resistance region.
ことを特徴とする請求項1記載の面発光レーザ。 The surface emitting laser according to claim 1, wherein the light emitting region has a diameter of 5 μm or more.
前記面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備え、
前記光ファイバは、前記コア層が前記面発光レーザの発光領域上を回避するように前記面発光レーザに対して配置された
ことを特徴とする光学ユニット。 An optical unit comprising a surface emitting laser and an optical fiber having a core layer that transmits light from the surface emitting laser,
The surface emitting laser includes a mesa portion having an active layer including a light emitting region, an electrode formed to cover a region facing the light emitting region on the mesa portion, and a position of the electrode facing the light emitting region. An opening for taking out light emission provided at a position deviated from,
The optical unit, wherein the optical fiber is disposed with respect to the surface emitting laser so that the core layer avoids a light emitting region of the surface emitting laser.
ことを特徴とする請求項6記載の光学ユニット。 The optical unit according to claim 6, wherein the optical fiber is disposed with respect to the surface emitting laser so that a central axis is parallel to a vertical axis of a mesa portion of the surface emitting laser.
ことを特徴とする請求項6記載の光学ユニット。 The optical unit according to claim 6, further comprising a monitor photoelectric conversion element for controlling an optical output of the surface emitting laser, wherein the monitor photoelectric conversion element is disposed beside the surface emitting laser.
ことを特徴とする請求項6記載の光学ユニット。 The optical unit according to claim 6, wherein the opening is provided at a position capable of suppressing a zeroth-order transverse mode component in the light generated in the light emitting region.
ことを特徴とする請求項6記載の光学ユニット。 The optical device according to claim 6, wherein the opening is provided at a position where at least a part of a first-order or higher-order transverse mode component in the light generated in the light emitting region can be selectively extracted. unit.
ことを特徴とする請求項6記載の光学ユニット。 The optical unit according to claim 6, wherein the light emitting region has a diameter of 5 μm or more.
前記面発光レーザは、
発光領域を含む活性層を有するメサ部と、
前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、
前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部と
を備えたことを特徴とする光学モジュール。 An optical module having a surface emitting laser,
The surface emitting laser is
A mesa portion having an active layer including a light emitting region;
An electrode formed so as to cover a region facing the light emitting region on the mesa unit;
An optical module comprising: an opening for extracting light emission provided at a position shifted from a position facing the light emitting region of the electrode.
前記面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備え、
前記光ファイバは、前記コア層が前記面発光レーザの発光領域上を回避するように前記面発光レーザに対して配置された
ことを特徴とする光学モジュール。 An optical module comprising an optical unit comprising a surface emitting laser and an optical fiber having a core layer that transmits light from the surface emitting laser,
The surface emitting laser includes a mesa portion having an active layer including a light emitting region, an electrode formed to cover a region facing the light emitting region on the mesa portion, and a position of the electrode facing the light emitting region. An opening for taking out light emission provided at a position deviated from,
The optical module, wherein the optical fiber is arranged with respect to the surface emitting laser so that the core layer avoids a light emitting region of the surface emitting laser.
ことを特徴とする請求項13記載の光学モジュール。
The optical module according to claim 13, further comprising a monitor photoelectric conversion element for controlling an optical output of the surface emitting laser, wherein the monitor photoelectric conversion element is disposed beside the surface emitting laser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004169011A JP2005347715A (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004169011A JP2005347715A (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005347715A true JP2005347715A (en) | 2005-12-15 |
Family
ID=35499763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004169011A Pending JP2005347715A (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005347715A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006294810A (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface-emitting semiconductor laser array, and optical transmission system using the same |
JP2009188382A (en) * | 2008-01-10 | 2009-08-20 | Sony Corp | Vertical cavity surface-emitting laser |
US8077752B2 (en) | 2008-01-10 | 2011-12-13 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
JP2013239561A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Light-emitting element and light-emitting element array |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004169011A patent/JP2005347715A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006294810A (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface-emitting semiconductor laser array, and optical transmission system using the same |
KR100743944B1 (en) | 2005-04-08 | 2007-07-30 | 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 | Surface emitting semiconductor laser array and optical transmission system using the same |
JP2009188382A (en) * | 2008-01-10 | 2009-08-20 | Sony Corp | Vertical cavity surface-emitting laser |
JP2010135854A (en) * | 2008-01-10 | 2010-06-17 | Sony Corp | Surface-emitting semiconductor laser |
JP4582237B2 (en) * | 2008-01-10 | 2010-11-17 | ソニー株式会社 | Surface emitting semiconductor laser |
US8077752B2 (en) | 2008-01-10 | 2011-12-13 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
US8363687B2 (en) | 2008-01-10 | 2013-01-29 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
USRE48577E1 (en) | 2008-01-10 | 2021-06-01 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
JP2013239561A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Light-emitting element and light-emitting element array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8022424B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing it | |
US7944957B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser, method for fabricating surface emitting semiconductor laser, module, light source apparatus, data processing apparatus, light sending apparatus, optical spatial transmission apparatus, and optical spatial transmission system | |
KR101014412B1 (en) | Surface light emitting semiconductor laser element | |
US8290009B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
US20060227836A1 (en) | Surface emitting semiconductor laser array and optical transmission system using the same | |
JP5082344B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
KR100866059B1 (en) | Optical data processing apparatus using vertical-cavity surface-emitting laservcsel device with large oxide-aperture | |
JP4868004B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JP2007329194A (en) | Surface-emission semiconductor laser device | |
JP2009277815A (en) | Semiconductor light emitting element | |
JPWO2005071808A1 (en) | Surface emitting laser | |
JP2014086565A (en) | Surface emission semiconductor laser, surface emission semiconductor laser device, optical transmission device and information processing device | |
US8175128B2 (en) | Semiconductor laser element and semiconductor laser device | |
JP2012015139A (en) | Vertical cavity surface emitting semiconductor laser, vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, optical transmission device and information processing apparatus | |
JP5190038B2 (en) | Surface emitting laser | |
JP3857632B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser device | |
JP2002223033A (en) | Optical element and optical system | |
JP2007324313A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
KR100763986B1 (en) | Optical element and optical module | |
JP2005347715A (en) | Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them | |
JP2010045249A (en) | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP2011222721A (en) | Semiconductor laser | |
JP2007299985A (en) | Laser diode | |
JP5034275B2 (en) | Semiconductor laser device | |
JP2006302955A (en) | Vertical cavity surface emitting laser |