JP2005347715A - Surface emission laser, optical unit using it, and optical module using them - Google Patents

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Yoshinori Yamauchi
義則 山内
Tomokimi Hino
智公 日野
Yoshiaki Watabe
義昭 渡部
Yuuichi Kuromizu
勇一 黒水
Yoshiyuki Tanaka
嘉幸 田中
Norihiko Yamaguchi
典彦 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emission laser capable of restraining return light noises and to provide an optical unit using the same. <P>SOLUTION: An optical fiber 30 is connected to the surface emission laser 10 through the intermediary of a lens (not shown in Figure). The surface emission laser 10 is equipped with an opening 18A which is used for extracting laser rays and positioned so as not to rightly confront the light emitting region 13A of a p-side electrode 18. The optical fiber 30 is provided for the surface emission laser 10 so as not to make its core layer 31 located just above the light emission region 13A of the surface emission laser 10, and a monitoring photoelectric conversion device 40 is arranged by the side of the surface emission laser 10. Light LB emitted from the light emitting region 13A is projected at an angle to the normal axis 10B of a mesa part 10A and made to impinge obliquely on the optical fiber 30 or the like. Reflected light R from the lens or the optical fiber 30 is never returned to the surface emission laser 10 and efficiently received by the monitoring photoelectric conversion device 40. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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, Patent Document 1 discloses a configuration in which the output of a fundamental lateral mode is increased by controlling the aperture diameter of an electrode and the aperture diameter of a current confinement portion.

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。
特開2002−208755号公報 特開平3−222384号公報
FIG. 10 shows an example of such a conventional surface emitting laser. In the surface emitting laser 110, an n-side multilayer reflective film 112, an active layer 113, a current confinement layer 114, a p-side multilayer reflective film 115, and a p-side contact layer 116 are sequentially stacked on a substrate 111. A p-side electrode 118 is formed on the p-side contact layer 116 via an insulating film 117, and an n-side electrode 119 is formed on the back side of the substrate 111. The opening 118A of the p-side electrode 118 is located immediately above the opening of the current confinement portion 114.
JP 2002-208755 A JP-A-3-222384

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 surface emitting laser 110 was emitted vertically from the light emitting region 113A of the active layer 113 through the opening 118A of the p-side electrode 118. When this surface emitting laser 110 is connected to the optical fiber 130 via a lens (not shown), the reflected light R110 from the end face of the optical fiber 130 or the lens returns straight back to the surface emitting laser 110, and surface emitting is performed. It was easy to be taken into the laser resonator of the laser 110. Therefore, the return light noise is remarkably increased, which may cause the characteristic deterioration of the surface emitting laser 110.

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, Patent Document 2 proposes a structure in which a surface emitting laser is arranged on a monitor photoelectric conversion element. Yes. Here, the back surface reflectance of the surface emitting laser is set to be smaller than 100%, and light emitted from the back surface of the surface emitting laser is incident on the monitor photoelectric conversion element. However, the structure described in Patent Document 2 has a problem in that the threshold current increases because the back surface reflectance is low. Therefore, for example, as shown in FIG. 11, it is conceivable that the reflected light from the optical fiber 130 enters the monitor photoelectric conversion element 140 disposed under the surface emitting laser 110. However, even when the reflected light from the optical fiber 130 is intentionally used for light output monitoring in this way, there is a possibility that a problem due to return light noise occurs as in the configuration of Patent Document 1. Further, the intensity distribution of the reflected light from the optical fiber 130 is strongest in the vicinity of the central axis, but the reflected light having a high intensity is incident on the surface emitting laser 110 and cannot be used for monitoring. There is also a problem that the light receiving efficiency of the light source becomes low.

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 laser 10 is used for a transmission / reception device in optical fiber communication, for example, and has an n-side multilayer reflective film 12 made of an n-type semiconductor multilayer film and an active layer 13 having a light-emitting region 13A on a substrate 11. , A current confinement layer 14, a p-side multilayer reflective film 15 made of a p-type semiconductor multilayer film, and a p-side contact layer 16 are sequentially stacked. Further, the p-side contact layer 16, the p-side multilayer reflective film 15, the current confinement layer 14, the active layer 13, and a part of the n-side multilayer reflective film 12 are substantially columnar mesa portions 10A. The surface emitting laser 10 is about 300 μm square, for example, and the diameter φ 10A of the mesa portion 10A is about 30 μm to 40 μm, for example.

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 substrate 11 has, for example, a thickness in the stacking direction (hereinafter simply referred to as “thickness”) of about 150 nm, and an n-type gallium arsenide (n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se)) is added. GaAs). The n-side multilayer reflective film 12 includes, for example, n-type Al 0.9 Ga 0.1 As mixed crystal layers and n-type Al 0.1 Ga 0.9 As layers to which n-type impurities such as silicon (Si) or selenium (Se) are added alternately. This is a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror having a laminated structure.

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 active layer 13 has, for example, a thickness of about 30 nm to 50 nm and is made of GaAs not added with impurities. The light emitting region 13 </ b> A is located in the center of the active layer 13. The light emitting region 13A preferably has a diameter φ 13A of, for example, 5 μm or more in order to be able to oscillate in the transverse multimode.

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 current confinement layer 14 is for limiting the light emitting region 13A of the active layer 13, and for example, an insulating layer containing aluminum (Al) around the low resistance region 14A made of aluminum arsenic (AlAs) or AlGaAs mixed crystal. An annular high resistance region 14B made of a conductive oxide (AlO x , AlGaO x ) is provided, and the current is confined only to the low resistance region 14A. A region corresponding to the low resistance region 14 </ b> A of the active layer 13 is a light emitting region 13.

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 reflective film 15 includes, for example, p-type Al 0.9 Ga 0.1 As mixed crystal layers and p-type Al 0.1 Ga 0.9 As layers to which p-type impurities such as zinc (Zn) or carbon (C) are added alternately. This is a DBR mirror having a laminated structure. The p-side contact layer 16 is made of, for example, p-type GaAs to which a p-type impurity such as zinc (Zn) or carbon (C) is added at a high concentration.

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-side electrode 18 is formed on the surface of the mesa portion 10A with an insulating film 17 made of, for example, silicon oxide (SiO x ) interposed therebetween. The p-side electrode 18 is provided with an opening 18A for extracting light emission. The p-side electrode 18 is made of, for example, titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold (Au) in order from the side closer to the p-side contact layer 16, and the p-side contact is made through an opening provided in the insulating film 17. Electrically connected to layer 16. On the other hand, an n-side electrode 19 is formed on the back side of the substrate 11. The n-side electrode 19 is composed of, for example, gold germanium (AuGe) / nickel (Ni) / gold (Au) in order from the side closer to the substrate 11.

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-side electrode 18 is formed so as to cover a region facing the light emitting region 13A of the mesa portion 10A, and the opening 18A faces the light emitting region 13A of the p-side electrode 18. It is provided at a position shifted from the position. Thereby, in this surface emitting laser 10, the light LB generated in the light emitting region 13A can be emitted obliquely at an angle θ with respect to the vertical axis 10B of the mesa portion 10A, and the reflected light from an external lens or optical fiber Can be prevented from entering the inside of the surface emitting laser 10. The shape of the opening 18A is not limited to the circular shape shown in FIG. 2, and the diameter is not particularly limited.

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 opening 18A is provided at a position shifted from the position opposed to the light emitting region 13A, the surface emitting laser 10 can control the transverse mode of the light LB generated in the light emitting region 13A. Yes. That is, as shown in FIG. 3, the lateral mode component desired to be extracted from the light LB generated in the light emitting region 13A is selectively extracted to the outside through the opening 18A, while the other lateral mode components are extracted from the p-side electrode. It can be suppressed by reflecting by 18.

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 opening 18A is preferably provided at a position where the 0th-order transverse mode component can be suppressed in the light LB generated in the light emitting region 13A. Since the zeroth-order transverse mode component is emitted vertically (90 °) from the light emitting region 13A, reflected light from an external lens or optical fiber is likely to enter the surface emitting laser 10 perpendicularly and easily enter the inside, and return light noise. It is because there exists a possibility of increasing. Even when the 0th-order transverse mode component is reflected by the p-side electrode 18 in this way, the surface-emitting laser 10 is originally provided with a reflective film such as the p-side multilayer reflective film 15. There is no adverse effect from the reflected zeroth-order transverse mode component.

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 light emitting region 13A of the surface emitting laser 10 is about 10 nm and the diameter of the opening 18A is 10 μm to 15 μm. The light LB generated in the light emitting region 13A is, for example, a zero-order transverse mode component that is emitted vertically from the vicinity of the center of the light emitting region 13A (half-value width is, for example, about 15 °), and a position that is off from the vicinity of the center of the light emitting region 13A It is a mixture of primary and secondary higher order transverse mode components radiated at a wide angle.

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 opening 18A in the surface emitting laser 10 having the transverse mode as shown in FIG. FIG. 5 shows only the secondary transverse mode component LB2 among the high-order transverse mode components. As shown in FIG. 5A, in the conventional structure in which the opening 18A is provided at a position facing the light emitting region 13A, the zeroth-order transverse mode component LB0 and the second-order transverse mode component LB2 can be extracted from the opening 18A. it can. As shown in FIG. 5B, when the opening 18A is provided at a position shifted from the position facing the light emitting region 13A and the end of the opening 18A is aligned with the vertical axis 10B of the mesa portion 10A, the zeroth-order horizontal The mode component LB0 can be partially suppressed. As shown in FIG. 5C, if the opening 18A is further provided at a position closer to the periphery of the mesa portion 10A (a displacement amount d of the opening 18A from the vertical axis 10B), the zero-order transverse mode component LB0 is obtained. It is possible to suppress completely and only the secondary transverse mode component LB2 can be selectively extracted from the opening 18A.

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 opening 18A is provided at a position where at least part of the first-order or higher-order transverse mode component of the light LB generated in the light emitting region 13A can be selectively extracted. This is because the high-order transverse mode component does not exit perpendicularly (90 °) from the light emitting region 13A, so that the reflected light from an external lens or optical fiber is difficult to enter the surface emitting laser 10.

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 opening 18A is provided at a position where light is emitted with the strongest intensity among the light emission positions of the high-order transverse mode component in the light emission region 13A (hereinafter referred to as “maximum light emission position”). This is because a larger light output can be obtained. In addition, as shown in FIG. 6, a plurality of openings 18A are provided corresponding to the light emission positions of the higher-order transverse mode components, or an annular opening 18A is provided as shown in FIG. More preferred. This is because it is possible to select and use light of a mode in which the light intensity is highest at a desired operating current among the high-order transverse modes. In this case, the size of the opening 18A is such that a sufficient contact area between the p-side electrode 18 and the p-side contact layer 16 can be secured and the contact resistance can be suppressed within an appropriate range. desirable.

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 surface emitting laser 10 can be manufactured, for example, as follows.

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 substrate 11 made of the above-described thickness and material is prepared, and the n-side multilayer reflective film 12 is formed on the front side of the substrate 11 by, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. , An active layer 13, an unoxidized layer (not shown) for forming the current confinement layer 14, a p-side multilayer reflective film 15 and a p-side contact layer 16 are grown in this order.

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-side contact layer 16, and the p-side contact layer 16, the p-side multilayer reflective film 15, an unoxidized layer (not shown), the active layer 13 and the like are etched by using the mask. by selectively removing the n-side multilayer reflective film 12, to form a substantially cylindrical mesa portion 10A having a diameter phi 10A described above. Subsequently, a mask (not shown) is removed.

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 mesa portion 10 is annularly oxidized from the periphery toward the center, thereby having the low resistance region 14A and the high resistance region 14B. A current confinement layer 14 is formed.

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 current confinement layer 14, the insulating film 17 made of the above-described material is formed over the entire surface of the substrate 11 by, for example, vapor deposition. After forming the insulating film 17, an n-side electrode 19 is formed on the back side of the substrate 11.

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-side electrode 19 is formed, the insulating film 17 is selectively removed by, for example, photolithography and etching, and an opening is provided on the p-side contact layer 16. After providing an opening in the insulating film 17, a p-side electrode 18 is formed on the mesa portion 10A. After the p-side electrode 18 is formed, the p-side electrode 18 is selectively removed by, for example, photolithography and etching. Thus, the region facing the light emitting region 13A on the mesa portion 10A is covered with the p-side electrode 18, and the opening 18A is provided at a position shifted from the position facing the light emitting region 13A of the p-side electrode 18. Thus, the surface emitting laser 10 shown in FIG. 1 is completed.

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 surface emitting laser 10, when a predetermined voltage is applied between the n-side electrode 19 and the p-side electrode 18, the drive current supplied from the p-side electrode 18 is current-confined by the current confinement layer 14. Light is emitted by being injected into the active layer 13 and electron-hole recombination. This light is reflected by the n-side multilayer reflective film 12 and the p-side multilayer reflective film 15, reciprocates between them to generate laser oscillation, and is emitted to the outside from the opening 18 A of the p-side electrode 18 as a laser beam. Here, since the opening 18A is provided at a position shifted from the position facing the light emitting region 13A of the p-side electrode 18, the light LB generated in the light emitting region 13A is relative to the vertical axis 10B of the mesa portion 10A. The reflected light from the external lens or optical fiber is less likely to enter the surface emitting laser 10. Therefore, the return light noise is suppressed and the characteristic deterioration of the surface emitting laser 10 is prevented.

(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 optical unit 20 including the surface emitting laser 10. This optical unit is used, for example, in a transmission unit in a transmission / reception device, and an optical fiber 30 is connected to the surface emitting laser 10 via a lens (not shown).

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 optical fiber 30 has a core layer 31 that transmits light LB from the surface emitting laser 10, and a cladding layer 32 for confining light around the core layer 31 is provided. The diameter φ 30 of the optical fiber 30 is, for example, 200 μm, and the diameter φ 31 of the core layer 31 is, for example, 50 μm. Note that the diameter of a lens (not shown) is, for example, about 200 μm.

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 optical fiber 30 is disposed with respect to the surface emitting laser 10 so that the core layer 31 avoids the light emitting region 13 </ b> A of the surface emitting laser 10. Thereby, in this optical unit 20, the light LB emitted obliquely from the surface emitting laser 10 is easily incident on the optical fiber 30, and the light LB from the surface emitting laser 10 is incident on the optical fiber 30 obliquely. Reflected light from the optical fiber 30 or a lens (not shown) can be prevented from returning to the surface emitting laser 10.

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 optical fiber 30 is arranged with respect to the surface emitting laser 10 so that the central axis 30B is parallel to the vertical axis 10B of the mesa portion 10A of the surface emitting laser 10. Thereby, in this optical unit 20, the position of the optical fiber 30 and the surface emitting laser 10 in the optical axis direction can be matched with high accuracy, and the reflected light R from the fiber 30 or a lens (not shown) is applied to the surface emitting laser 10. It is possible to reliably prevent it from returning. On the other hand, conventionally, in order to make light from the surface emitting laser incident on the optical fiber obliquely, the surface emitting laser is disposed obliquely with respect to the optical fiber, or the end face of the optical fiber is processed obliquely. Although the mounting process is complicated, it is difficult to adjust the angle of tilting the surface emitting laser and the processing angle of the optical fiber, and the optical fiber and the surface emitting laser must be aligned with high accuracy. It was difficult.

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 core layer 31 of the optical fiber 30 may be disposed anywhere as long as a part of the core layer 31 is not on the light emitting region 13A, and the position of the opening 18A of the surface emitting laser 10 and the emission direction of the light LB. It is desirable to select an optimal position based on the above.

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 optical unit 20 includes a monitor photoelectric conversion element 40 such as a photodiode in order to control the light output of the surface emitting laser 10. The monitor photoelectric conversion element 40 is disposed beside the surface emitting laser 10. Thereby, in this optical unit, the reflected light R from the optical fiber 30 or a lens (not shown) is received by the monitor photoelectric conversion element 40 so that the light receiving efficiency is improved and the light output can be monitored efficiently. .

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 optical unit 20, the light LB generated in the light emitting region 13A of the surface emitting laser 10 is emitted to the outside from the opening 18A of the p-side electrode 18, passes through a lens (not shown), or the core layer 31 of the optical fiber 30 or The light enters the clad layer 32. The light incident on the core layer 31 enters the core layer 31 as it is, but a part of the light is reflected on the end face of the core layer 31. The light incident on the clad layer 32 is reflected on the end face of the clad layer 32. The reflected light R is received by the monitor photoelectric conversion element 40 and used for light output monitoring. Here, the opening 18 </ b> A of the surface emitting laser 10 is provided at a position shifted from the position facing the light emitting region 13 </ b> A of the p-side electrode 18, and the optical fiber 30 is the core layer 31 and the light emitting region of the surface emitting laser 10. Since the monitor photoelectric conversion element 40 is disposed beside the surface emitting laser 10 so as to avoid the surface 13A, the light LB generated in the light emitting region 13A is generated by the mesa unit 10A. The light is emitted obliquely with respect to the vertical axis 10B of the optical fiber 30 and is incident obliquely on the optical fiber 30 or the like. Therefore, the reflected light R from the lens (not shown) or the optical fiber 30 does not return to the surface emitting laser 10 but is received by the monitor photoelectric conversion element 40. Therefore, the return light noise of the surface emitting laser 10 is suppressed, and the light receiving efficiency of the monitor photoelectric conversion element 40 is improved.

(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 optical unit 20 having such a surface emitting laser 10. The optical module 200 is used as an FEM (front end module) that converts an optical signal and an electrical signal in a high-speed optical communication system, and includes a transmission unit 210 and a reception unit 220 on a base body 201. Yes.

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 transmission unit 210 includes, for example, the optical unit 20 described above and a driver 211 that drives the surface emitting laser 10. As the driver 211, a known driver IC (Integrated Circuit) can be used.

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 unit 220 is a general unit including, for example, a photoelectric conversion element (photodiode) 221 and an amplifier 222 such as a TIA (transimpedance amplifier) or LIA (limiting impedance amplifier). An optical fiber 223 is connected to the receiving unit 220 via a connector (not shown).

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 surface emitting laser 10 is driven by the driver 211 based on the electric signal S1 supplied from the outside in the transmission unit 210, and the optical signal P1 is transmitted through the optical fiber 30, and the monitor photoelectric module The light output of the surface emitting laser 10 is controlled by the conversion element 40. In the receiving unit 220, the optical signal P2 supplied via the optical fiber 223 is incident on the photoelectric conversion element 221 and converted into an electric signal. The electric signal is amplified by the amplifier 222, and necessary conversion processing is performed. And output to the outside as an electric signal S2. Here, since the optical module 200 includes the optical unit 20 having the surface emitting laser 10 of the present embodiment, the return light noise of the surface emitting laser 10 is suppressed, and the characteristic deterioration of the surface emitting laser 10 hardly occurs. It has become. Therefore, the reliability of the optical unit 20 and the optical module 200 having the surface emitting laser 10 is improved.

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 surface emitting laser 10 according to the present embodiment, the opening 18A is provided at a position shifted from the position facing the light emitting region 13A of the p-side electrode 18, and thus the light LB generated in the light emitting region 13A. Can be emitted obliquely with respect to the vertical axis 10 </ b> B of the mesa unit 10 </ b> A, and reflected light from an external lens or the optical fiber 30 can be made difficult to enter the inside of the surface emitting laser 10. Therefore, return light noise can be suppressed and characteristic deterioration of the surface emitting laser 10 can be prevented.

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 opening 18A is provided at a position where the 0th-order transverse mode component can be suppressed in the light LB generated in the light emitting region 13A, the 0th order transverse mode emitted vertically (90 °) from the light emitting region 13A. The component can be suppressed, and the reflected light from the external lens or the optical fiber 30 can be prevented from entering the surface emitting laser 10 perpendicularly and entering the inside. Therefore, an increase in the return light noise can be surely prevented.

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 optical unit 20 of the present embodiment, the optical fiber 30 is arranged with respect to the surface emitting laser 10 so that the core layer 31 avoids the light emitting region 13A of the surface emitting laser 10, so that the surface emitting laser is used. The light LB emitted obliquely from 10 is easily incident on the optical fiber 30 and the light LB from the surface emitting laser 10 is incident obliquely on the optical fiber 30 so that the reflected light R from the optical fiber 30 is reflected by the surface emitting laser 10. It is possible not to return to. Therefore, return light noise can be suppressed and characteristic deterioration of the surface emitting laser 10 can be prevented. In particular, in the case of butt coupling in which the surface emitting laser 10 and the optical fiber 30 are directly connected without using a lens, the reflected light R is generated even if the distance between the surface emitting laser 10 and the optical fiber 30 is reduced. Returning light noise can be effectively suppressed without returning to 10.

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 photoelectric conversion element 40 for controlling the light output of the surface emitting laser 10 is arranged beside the surface emitting laser 10, the reflected light R from the optical fiber 30 or the like is received by the monitor photoelectric conversion element 40. It can be used for light output monitoring, and the light receiving efficiency of the monitor photoelectric conversion element 40 can be increased.

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 optical unit 20 having the surface emitting laser 10 of the present embodiment, the optical module 200 with high reliability can be realized.

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 surface emitting laser 10 was specifically mentioned and demonstrated, it is not necessary to provide all the layers, and also provided with other layers, such as a light guide layer. Also good.

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.

本発明の一実施の形態に係る面発光レーザの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the surface emitting laser which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示したp側電極および開口部の平面図である。It is a top view of the p side electrode and opening part which were shown in FIG. 図1に示したp側電極および開口部による横モードの制御を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating control of the transverse mode by the p side electrode and opening part shown in FIG. 図1に示した面発光レーザで得られる横モードの一例を表す表である。It is a table | surface showing an example of the transverse mode obtained with the surface emitting laser shown in FIG. 図4に示した横モードを有する面発光レーザにおいて、開口部の位置による横モードの制御を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining control of the transverse mode depending on the position of the opening in the surface emitting laser having the transverse mode shown in FIG. 4. 図2に示したp側電極および開口部の変形例を表す平面図である。It is a top view showing the modification of the p side electrode and opening part which were shown in FIG. 図2に示したp側電極および開口部の他の変形例を表す平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating another modification of the p-side electrode and the opening illustrated in FIG. 2. 図1に示した面発光レーザを有する光学ユニットの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the optical unit which has a surface emitting laser shown in FIG. 図8に示した光学ユニットを備えた光学モジュールの構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the optical module provided with the optical unit shown in FIG. 従来の面発光レーザの問題点を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the problem of the conventional surface emitting laser. 従来の面発光レーザとモニタ光電変換素子との配置関係の問題点を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the problem of the arrangement | positioning relationship between the conventional surface emitting laser and a monitor photoelectric conversion element.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10 ... Surface emitting laser, 10A ... Mesa part, 10B ... Vertical axis, 11 ... Substrate, 12 ... N side multilayer reflective film, 13 ... Active layer, 13A ... Light emitting region, 14 ... Current confinement layer, 14A ... Low resistance region, 14B ... High resistance region, 15 ... p-side multilayer reflective film, 16 ... p-side contact layer, 17 ... insulating film, 18 ... p-side electrode, 18A ... opening, 19 ... n-side electrode, 20 ... optical unit, 30 ... Optical fiber, 30B ... center axis, 31 ... core layer, 32 ... clad layer, 40 ... monitor photoelectric conversion element (PD), 200 ... optical module

Claims (14)

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.
前記開口部は、前記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た
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.
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち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た
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.
前記メサ部は、前記活性層の発光領域を制限するための電流狭窄層を含み、前記電流狭窄層は、半導体よりなる低抵抗領域と、前記低抵抗領域の周囲に、絶縁性酸化物よりなる環状の高抵抗領域とを有する
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.
前記発光領域は、5μm以上の径を有する
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.
面発光レーザと、前記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光学ユニットであって、
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.
前記光ファイバは、中心軸が前記面発光レーザのメサ部の垂直軸に平行にな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.
前記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、前記モニタ光電変換素子は前記面発光レーザの横に配置された
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.
前記開口部は、前記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た
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.
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち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た
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.
前記発光領域は、5μm以上の径を有する
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.
面発光レーザを有する光学モジュールであって、
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.
面発光レーザと、前記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光学ユニットを備えた光学モジュールであって、
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.
前記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、前記モニタ光電変換素子は、前記面発光レーザの横に配置された
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.



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