JP2006066538A - Surface-emitting laser light source and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光レーザ光源の製造方法、面発光レーザ光源に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a surface emitting laser light source and a surface emitting laser light source.
基板表面に対し垂直にレーザ光を出射する構造である垂直共振器型の面発光レーザ素子は、基板上において他素子と高密度で集積することが可能である。また面発光レーザ素子の出射角度は、通常(シングルモード時)6〜7度と、端面発光レーザ素子(約30度)に比べて狭い。そのため、光集積回路の光源として、将来的に利用されることが予想される。また、面発光レーザ素子のレーザ光の出射条件等に関し、種々の検討が行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。
面発光レーザ素子は、上記したように、端面発光レーザ素子に比べて出射角度の狭いレーザ光が得られる。しかしながら、面発光レーザ素子などの素子が高集積化された状態での光インターコネクションに応用する場合、面発光レーザ素子からの光の出射角度をさらに小さくすることが必要となる。これに対して、上記文献では、面発光レーザ素子とマイクロレンズとの組み合わせについて検討されている。 As described above, the surface emitting laser element can obtain laser light having a narrower emission angle than the edge emitting laser element. However, in the case of application to optical interconnection in a state where elements such as surface emitting laser elements are highly integrated, it is necessary to further reduce the light emission angle from the surface emitting laser elements. On the other hand, in the above document, a combination of a surface emitting laser element and a microlens is studied.
特許文献1では、レーザ出射部上部にノズルで樹脂を出して、その樹脂を凸レンズ形状となるように固めて、マイクロレンズを形成している。しかし、レーザ出射部分の径は数μmであるため、ノズルで樹脂を出す位置の位置合わせが難しく、また、径が数μmとなるようなマイクロレンズを形成するのも困難である。さらに、面発光レーザ光源を高密度で集積化するため、アレイで形成することを考慮すると、1つ1つノズルで樹脂を出して形成するこの方法では、大量生産に不向きである。また、特許文献2では、誘電体からなるマイクロレンズを面発光レーザ光源に適用している。しかし、具体的なレンズ構造、レンズの製造方法について充分に検討されていない。
In Patent Document 1, a resin is ejected by a nozzle above the laser emitting portion, and the resin is solidified so as to have a convex lens shape, thereby forming a microlens. However, since the diameter of the laser emission part is several μm, it is difficult to align the position where the resin is ejected by the nozzle, and it is also difficult to form a microlens having a diameter of several μm. Further, considering that the surface emitting laser light sources are integrated with high density, this method in which resin is formed by nozzles one by one is not suitable for mass production. In
一方、特許文献3では、石英ガラスを熱で溶かしてマイクロレンズを形成している。しかし、石英ガラスの溶ける温度は1000℃以上であるため、半導体基板に熱的な損傷を与えることとなり、面発光レーザ光源には適用できない。
On the other hand, in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、所望の出射条件でレーザ光を得ることができる面発光レーザ光源の製造方法及び面発光レーザ光源を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a surface emitting laser light source manufacturing method and a surface emitting laser light source capable of obtaining laser light under desired emission conditions.
このような目的を解決するために、本発明による面発光レーザ光源の製造方法は、基板上に形成された垂直共振器型の面発光レーザ素子の出射面上に第1の誘電体材料を積層する第1の誘電体積層工程と、出射面上に積層された第1の誘電体材料を元レンズに形成する第1のレンズ形成工程と、元レンズ上に、第2の誘電体材料を積層する第2の誘電体積層工程と、面発光レーザ素子よりレーザ光を出射し、その出射パターンに基づいて、元レンズ上に積層された第2の誘電体材料の外面形状を調整して、面発光レーザ素子に対応するマイクロレンズを形成する第2のレンズ形成工程とを備えることを特徴とする。 In order to solve such an object, a method of manufacturing a surface emitting laser light source according to the present invention includes laminating a first dielectric material on an emission surface of a vertical cavity surface emitting laser element formed on a substrate. A first dielectric laminating step, a first lens forming step of forming a first dielectric material laminated on the emission surface on the original lens, and a second dielectric material laminated on the original lens A second dielectric laminating step, a laser beam is emitted from the surface emitting laser element, and an outer surface shape of the second dielectric material laminated on the original lens is adjusted based on the emission pattern to obtain a surface And a second lens forming step of forming a microlens corresponding to the light emitting laser element.
この製造方法によれば、面発光レーザ素子の出射面上にマイクロレンズが形成される。そのため、面発光レーザ光源から出射されるレーザ光の出射角度を小さくすることができ、さらには必要に応じて、コリメート光を得ることも可能となる。また、マイクロレンズは、まず元レンズを形成してから、その上に第2の誘電体材料が積層され形成されるという2段階の形成工程を経る。このような方法では、最終的に得られるマイクロレンズの外面形状、及びレンズ内での分布屈折率構造等を様々に制御することができる。さらに、一度レーザ光を出射して出射パターンを確認してから、マイクロレンズの形状が調整される。したがって、所望の出射条件を得るために、高精度でマイクロレンズの形状を制御することができる。加えて、アライメントのための複雑な調整を必要としないため、容易にレンズを形成することができる。 According to this manufacturing method, the microlens is formed on the emission surface of the surface emitting laser element. Therefore, the emission angle of the laser light emitted from the surface emitting laser light source can be reduced, and further, collimated light can be obtained as necessary. In addition, the microlens is subjected to a two-stage formation process in which an original lens is first formed and then a second dielectric material is laminated thereon. In such a method, the outer surface shape of the finally obtained microlens, the distributed refractive index structure in the lens, and the like can be variously controlled. Furthermore, after the laser beam is emitted once and the emission pattern is confirmed, the shape of the microlens is adjusted. Therefore, in order to obtain a desired emission condition, the shape of the microlens can be controlled with high accuracy. In addition, since a complicated adjustment for alignment is not required, the lens can be easily formed.
また、第2の誘電体積層工程において、元レンズの屈折率との間に段階的に屈折率の差を設けて、第2の誘電体材料を積層することが好ましい。このような構成では、第1、第2の誘電体材料の界面において、その屈折率差に応じた反射量で、面発光レーザ素子内部への反射光を得ることができる。したがって、屈折率差を調整することによって、マイクロレンズでの面発光レーザ素子内部への反射量を所望の値にし、モード制御することができる。 In the second dielectric layer stacking step, it is preferable to stack the second dielectric material by providing a stepwise difference in refractive index from the refractive index of the original lens. In such a configuration, reflected light to the inside of the surface emitting laser element can be obtained with an amount of reflection corresponding to the difference in refractive index at the interface between the first and second dielectric materials. Therefore, by adjusting the refractive index difference, the amount of reflection of the microlens into the surface emitting laser element can be set to a desired value, and the mode can be controlled.
また、第2の誘電体積層工程において、元レンズ側から外側に向けて屈折率が変化するように、第2の誘電体材料を積層することが好ましい。これにより、所望の出射条件に合わせた分布屈折率構造を有するマイクロレンズを得ることができる。 In the second dielectric layer stacking step, it is preferable to stack the second dielectric material so that the refractive index changes from the original lens side toward the outside. Thereby, it is possible to obtain a microlens having a distributed refractive index structure adapted to a desired emission condition.
また、第2の誘電体積層工程において、元レンズ側から外側に向けて屈折率が連続的に変化するように、第2の誘電体材料を積層することが好ましい。このように屈折率を変化させることにより、面発光レーザ光源から出射される各角度の光を所望の方向に徐々に屈折させ、光路長差を減少させることができる。これにより、面発光レーザ光源から出射される光の収差を軽減することができる。 In the second dielectric layer stacking step, it is preferable to stack the second dielectric material so that the refractive index continuously changes from the original lens side toward the outside. By changing the refractive index in this way, light at each angle emitted from the surface emitting laser light source can be gradually refracted in a desired direction, and the optical path length difference can be reduced. Thereby, the aberration of the light emitted from the surface emitting laser light source can be reduced.
また、第2の誘電体積層工程において、元レンズ側から外側に向けて屈折率が段階的に変化するように、第2の誘電体材料を積層することが好ましい。屈折率が段階的に変化する界面において、その界面の前後の屈折率差に応じた反射量で面発光レーザ素子内部への反射光を得ることができる。このような界面の数及び界面での屈折率差を調整することによって、マイクロレンズでの面発光レーザ素子内部への反射量を所望の値にし、モード制御することが可能となる。 In the second dielectric layer stacking step, it is preferable to stack the second dielectric material so that the refractive index changes stepwise from the original lens side toward the outside. At the interface where the refractive index changes stepwise, it is possible to obtain reflected light into the surface emitting laser element with a reflection amount corresponding to the difference in refractive index before and after the interface. By adjusting the number of interfaces and the refractive index difference at the interfaces, the amount of reflection of the microlenses into the surface-emitting laser element can be set to a desired value, and the mode can be controlled.
また、第2の誘電体積層工程において、第2の誘電体材料を、プラズマCVD法により積層することが好ましい。プラズマCVD法において、特にSiNの成膜では、350℃近辺においては屈折率が2.5であるが、成膜温度を下げるとH(水素)が混入し屈折率が低下する。そのため、積層時の温度を変えて成膜し、厚さ方向に屈折率分布を変化させることが可能である。また、SiO2では、Ge、P、B等をドーピングするなどして屈折率を変化させることも可能である。それ以外の材料においても、各成膜条件を変化させることで積層される誘電体の屈折率を変化させてマイクロレンズを形成することができる。 In the second dielectric layer stacking step, the second dielectric material is preferably stacked by a plasma CVD method. In the plasma CVD method, particularly in the case of SiN film formation, the refractive index is 2.5 around 350 ° C., but when the film formation temperature is lowered, H (hydrogen) is mixed and the refractive index is lowered. Therefore, it is possible to change the refractive index distribution in the thickness direction by changing the temperature at the time of lamination. In addition, in SiO 2 , the refractive index can be changed by doping Ge, P, B or the like. Even in other materials, the microlens can be formed by changing the refractive index of the laminated dielectric by changing each film forming condition.
また、第2のレンズ形成工程において、反応性イオンエッチング法又はスパッタリング法によりマイクロレンズの外面形状を調整することが好ましい。これにより、マイクロレンズのレンズ面の曲面を調整することができる。 In the second lens forming step, it is preferable to adjust the outer surface shape of the microlens by a reactive ion etching method or a sputtering method. Thereby, the curved surface of the lens surface of the microlens can be adjusted.
本発明による面発光レーザ光源は、基板上に形成された垂直共振器型の面発光レーザ素子と、面発光レーザ素子の出射面上に形成されたマイクロレンズとを備え、マイクロレンズは、誘電体からなり、出射面側の中心部から外側のレンズ面に向けて所定の分布で屈折率が変化する分布屈折率構造に形成されていることを特徴とする。 A surface-emitting laser light source according to the present invention includes a vertical cavity surface-emitting laser element formed on a substrate and a microlens formed on an emission surface of the surface-emitting laser element. And is formed in a distributed refractive index structure in which the refractive index changes with a predetermined distribution from the central portion on the exit surface side toward the outer lens surface.
この面発光レーザ光源によれば、マイクロレンズは面発光レーザ素子の出射面上に形成される。そのため、面発光レーザ光源から出射されるレーザ光の出射角度を小さくすることができ、さらには必要に応じて、コリメート光を得ることも可能となる。また、マイクロレンズは、その屈折率を変化させる分布屈折率構造をしているため、面発光レーザ光源から出射されるレーザ光の出射条件を様々に制御することができる。また、マイクロレンズは面発光レーザ素子の出射面上に形成されているため、マイクロレンズの位置合わせをするのに、アライメントのための複雑な調整を必要としない。なお、面発光レーザ素子の出射面は基板と反対側の面であっても、あるいは基板側の面であってもよい。 According to this surface emitting laser light source, the microlens is formed on the emission surface of the surface emitting laser element. Therefore, the emission angle of the laser light emitted from the surface emitting laser light source can be reduced, and further, collimated light can be obtained as necessary. Further, since the microlens has a distributed refractive index structure that changes its refractive index, it is possible to variously control the emission conditions of the laser light emitted from the surface emitting laser light source. Further, since the microlens is formed on the emission surface of the surface emitting laser element, complicated adjustment for alignment is not required to align the microlens. The exit surface of the surface emitting laser element may be the surface opposite to the substrate or the surface on the substrate side.
具体的な分布屈折率構造としては、マイクロレンズは、中心部を含む内側の第1レンズ部とレンズ面を含む外側の第2レンズ部とを備え、第1レンズ部と第2レンズ部との間で段階的に屈折率が変化することが好ましい。第1レンズ部と第2レンズ部との界面、及び第2レンズ部の表面においては、屈折率差に応じた反射量で、面発光レーザ素子内部への反射光を得ることができる。したがって、マイクロレンズでの面発光レーザ素子内部への反射量が所望の値となるように屈折率差を調整して、モード制御することができる。 As a specific distributed refractive index structure, the microlens includes an inner first lens portion including a central portion and an outer second lens portion including a lens surface, and includes a first lens portion and a second lens portion. It is preferable that the refractive index changes step by step. At the interface between the first lens unit and the second lens unit and the surface of the second lens unit, reflected light to the inside of the surface emitting laser element can be obtained with a reflection amount corresponding to the refractive index difference. Therefore, the mode can be controlled by adjusting the refractive index difference so that the reflection amount of the microlens into the surface emitting laser element becomes a desired value.
また、マイクロレンズは、中心部を含む内側の第1レンズ部とレンズ面を含む外側の第2レンズ部とを備え、第2レンズ部は、第1レンズ部側からレンズ面側に向けて屈折率が変化することが好ましい。これにより、第1レンズ部との組み合わせで、所望の出射条件に制御することができる。 The microlens includes an inner first lens portion including a center portion and an outer second lens portion including a lens surface, and the second lens portion is refracted from the first lens portion side toward the lens surface side. It is preferred that the rate changes. Thereby, it is possible to control to a desired emission condition in combination with the first lens unit.
この場合、第2レンズ部における第1レンズ部側からレンズ面側に向けての屈折率の変化が連続的であることが好ましい。このように屈折率を変化させることにより、面発光レーザ光源から出射される各角度の光を所望の方向に徐々に屈折させ、光路長差を減少させることができる。これにより、面発光レーザ光源から出射される光の収差を軽減することができる。 In this case, it is preferable that the change in the refractive index from the first lens unit side to the lens surface side in the second lens unit is continuous. By changing the refractive index in this way, light at each angle emitted from the surface emitting laser light source can be gradually refracted in a desired direction, and the optical path length difference can be reduced. Thereby, the aberration of the light emitted from the surface emitting laser light source can be reduced.
さらに、第2レンズ部における第1レンズ部側からレンズ面側に向けての屈折率の変化が段階的であることが好ましい。このような構成では、第2レンズ部内の屈折率が段階的に変化する界面において、その界面の前後の屈折率差に応じた反射量で面発光レーザ素子内部への反射光を得ることができる。このような界面の数及び界面での屈折率差を調整することによって、マイクロレンズでの面発光レーザ素子内部への反射量を所望の値にし、モード制御することが可能となる。 Furthermore, it is preferable that the change of the refractive index from the first lens unit side to the lens surface side in the second lens unit is stepwise. In such a configuration, at the interface where the refractive index in the second lens portion changes stepwise, reflected light to the inside of the surface emitting laser element can be obtained with a reflection amount according to the refractive index difference before and after the interface. . By adjusting the number of interfaces and the refractive index difference at the interfaces, the amount of reflection of the microlenses into the surface-emitting laser element can be set to a desired value, and the mode can be controlled.
また、面発光レーザ光源は、面発光レーザ素子、及び対応するマイクロレンズを、基板上に1次元又は2次元アレイ状に複数形成しても良い。上記の面発光レーザ光源においては、レーザ光の出射角度が抑えられるため、高密度にアレイ化することが可能となる。 In the surface emitting laser light source, a plurality of surface emitting laser elements and corresponding microlenses may be formed on a substrate in a one-dimensional or two-dimensional array. In the surface emitting laser light source described above, since the emission angle of the laser light can be suppressed, it is possible to form an array with high density.
本発明によれば、所望の出射条件でレーザ光を得ることができる面発光レーザ光源の製造方法及び面発光レーザ光源を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and surface emitting laser light source of a surface emitting laser light source which can obtain a laser beam on desired emission conditions can be provided.
以下、図面とともに、本発明による面発光レーザ光源の製造方法及び面発光レーザ光源の第1実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, a manufacturing method of a surface emitting laser light source and a first embodiment of a surface emitting laser light source according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
図1は、本実施形態に係る面発光レーザ光源である面発光レーザアレイ1の斜視図である。面発光レーザアレイ1は、複数の面発光レーザ光源2が基板10の同一面上に一定の間隔で2次元アレイ状に配列されてなる。
FIG. 1 is a perspective view of a surface emitting laser array 1 which is a surface emitting laser light source according to the present embodiment. The surface-emitting laser array 1 includes a plurality of surface-emitting
図2は、本実施形態に係る面発光レーザ光源2の斜視図、図3は面発光レーザ光源2の垂直断面図である。
FIG. 2 is a perspective view of the surface emitting
面発光レーザ光源2は、図2に示すように、円柱状のメサ型形状を有する面発光レーザ素子3とマイクロレンズ4とが一体に、基板10上に形成されて構成されている。面発光レーザ素子3は、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)であり、下部ミラー5、活性層6、酸化膜電流狭窄層7、及び上部ミラー8が積層されて形成され、下部ミラー5と上部ミラー8との間で共振器が構成される。そのため、図2の矢印で示す通り、これらの層の積層方向と平行な方向に、レーザ光が出射される。
As shown in FIG. 2, the surface emitting
マイクロレンズ4は、凸レンズ形状であり、面発光レーザ素子3の基板10とは反対側の面である出射面3a上に、面発光レーザ素子3と一体に形成される。また、マイクロレンズ4は、出射面3a側の中心部から外側のレンズ面4cに向かって所定の分布で屈折率が変化する分布屈折率構造に形成されている。
The
具体的には、マイクロレンズ4は、誘電体であるSiNからなり、図3に示すように、出射面3a側の面上にあって光軸と交わる点である中心点(中心部)Cを含む内側の第1レンズ部4aと、マイクロレンズ4の外面であるレンズ面4cを含む外側の第2レンズ部4bとで構成される。第1レンズ部4a内では、屈折率は一定値で一様に分布している。また、第2レンズ部4bでは、屈折率は第1レンズ部4a側からレンズ面4c側に向けて、放射状に連続的に小さくなるように分布している。
Specifically, the
次に、面発光レーザアレイ1及び面発光レーザ光源2の効果について説明する。面発光レーザ素子3から出射されるレーザ光は、マイクロレンズ4によって屈折させられ、その出射角度が小さくなる。そのため、必要に応じて出射角度を絞ったレーザ光、あるいはコリメートされたレーザ光を得ることができる。したがって、面発光レーザアレイ1あるいは面発光レーザ光源2を光インターコネクションに応用した場合、その高集積化や、チャネル間でのクロストークの抑制等が可能となる。また、マイクロレンズ4においては、その屈折率が中心点Cからレンズ面4cに向けて分布する分布屈折率構造をしている。このような構成では、屈折率の具体的な分布構造を変えることによって、レーザ光の出射条件を様々に制御することができる。また、マイクロレンズ4は面発光レーザ素子3の出射面3a上に形成されている。そのため、アライメントのための複雑な調整をすることなく、マイクロレンズ4の位置合わせをすることが可能である。
Next, effects of the surface emitting laser array 1 and the surface emitting
マイクロレンズ4の分布屈折率構造としては、様々な構造をとることが可能である。例えば、第2レンズ部4bにおいて、屈折率が第1レンズ部4a側からレンズ面4c側に向けて変化する構造をとることによって、第1レンズ部4aとの組み合わせで、所望の出射条件に制御することが可能である。
The distributed refractive index structure of the
具体的には、本実施形態におけるマイクロレンズ4の分布屈折率構造は、第1レンズ部4aにおいて、屈折率が一定値で一様に分布し、第2レンズ部4bにおいて、屈折率が第1レンズ部4a側からレンズ面4c側に向けて連続的に小さくなるように変化する構造である。そのため、図3の光路図に示すように、各角度の出射レーザ光は、垂直方向(上方向)に徐々に屈折し、これらの光の間における光路長差は減少される。その結果、面発光レーザ光源2から出射されたレーザ光を集光した際の収差が軽減される。これにより、フェムト秒パルス波を用いた高速光並列処理回路などのデバイスに応用した場合に、収差からくる分散が低減され、フェムト秒パルス光コンピュータなど高速処理に必要な光学系の実現も可能となる。
Specifically, in the distributed refractive index structure of the
マイクロレンズ4の分布屈折率構造は上記の例に限らず、例えば、第1レンズ部4aと第2レンズ部4bとの間で段階的に屈折率が変化するような構成であっても良い。このように、屈折率を段階的に変化させると、図4に示したように、第1レンズ部4aと第2レンズ部4bとの界面で、光の一部が反射し、面発光レーザ素子3内部に戻される。その反射率は屈折率差によるので、所望の反射量となるよう屈折率差を調整して、モード制御を行うことが可能である。また、この場合、第2レンズ部4bでの屈折率については、上記のように連続的に変化する構成であっても良く、あるいは一定であっても良い。また、第1レンズ部4a内で、屈折率が中心点Cから第2レンズ部4bとの界面に向けて連続的に変化するような分布としても良い。あるいは、第1レンズ部4a内で、屈折率が段階的に変化するような分布としても良い。さらには、こうした分布を組み合わせることもできる。これにより、所望の出射条件を満たす出射レーザ光が得られる。
The distributed refractive index structure of the
また、面発光レーザ光源2は、上述したように、出射角度が抑えられ、また収差も軽減されるため、高密度に面発光レーザ光源2を配置した面発光レーザアレイ1が可能となる。さらに、高密度な配置を有する大規模高出力アレイが実現されると、高密度集光が可能となる。なお、面発光レーザアレイ1において、面発光レーザ光源2の配置は上記した2次元アレイに限定されず、1次元または2次元アレイ状に形成されていれば良い。さらに、面発光レーザアレイ1が備える面発光レーザ光源2の数はいくつでもよく、1つのみ備える場合はアレイではなく単体の面発光レーザ光源となる。
Further, as described above, since the surface emitting
また、面発光レーザ素子3はメサ型に限らず、埋込型、平面型でも良い。また、マイクロレンズを形成する誘電体材料はSiNに限られない。
The surface emitting
次に、図5、図6を参照して、本実施形態に係る面発光レーザ光源2の製造方法について説明する。
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, a method for manufacturing the surface emitting
ここで、本実施形態における面発光レーザ光源2の製造方法では、積層した誘電体によってマイクロレンズを形成している。特に、マイクロレンズの形成において、プラズマCVD法、反応性イオンエッチング法、プラズマエッチング法、スパッタリング法のそれぞれの特徴を生かすよう組み合わせるのが好ましい。これにより、面発光レーザ素子3に搭載されたマイクロレンズのレンズ曲面を自在に調整することが可能である。プラズマCVD法は、積層に関して方向性がないため、積層物は均一な厚さで積層される。また、プラズマエッチング法は、エッチングに関して方向性がないため、エッチングされる物の表面に対して均一な厚さでエッチングされる。また、スパッタリング法は、積層に関して垂直性があるため、曲面の曲率が維持されたままその上に積層物が積層される。また、反応性イオンエッチング法は、エッチングに関して垂直性があるので、曲率が維持されたまま曲面がエッチングされる。
Here, in the manufacturing method of the surface emitting
また、プラズマCVD法でSiNを積層する場合、積層に際して温度を変化させることによって積層物の屈折率が変わる。このことを利用して、積層物を、屈折率が段階的又は連続的に変化する分布屈折率構造とすることが可能である。これにより、出射レーザ光のモード制御、出射パターン(出射角度)制御だけでなく、収差軽減も可能となる。 When SiN is laminated by plasma CVD, the refractive index of the laminate changes by changing the temperature during lamination. By taking advantage of this, it is possible to make the laminate a distributed refractive index structure in which the refractive index changes stepwise or continuously. Thereby, not only mode control of the emitted laser beam and emission pattern (emission angle) control but also aberration reduction can be achieved.
本実施形態に係る面発光レーザ光源2の製造方法は、第1の誘電体積層工程、第1のレンズ形成工程、第2の誘電体積層工程、及び第2のレンズ形成工程を含んでいる。ここでは、積層する誘電体の例としてSiNを用いる。
The manufacturing method of the surface emitting
図5(a)は、第1の誘電体積層工程を示す工程断面図である。 FIG. 5A is a process sectional view showing a first dielectric layer stacking process.
図5(a)に示すように、まず、基板10上に形成された面発光レーザ素子3の出射面3a上に、例えばプラズマCVD法によって、第1の誘電体材料であるSiNを積層して、第1のSiN膜11を形成する。第1のSiN膜11の屈折率は、第1の誘電体材料SiNを積層する温度によって異なり、例えば350℃で積層すると、第1のSiN膜11の屈折率は2.5となる。
As shown in FIG. 5A, first, SiN which is the first dielectric material is laminated on the
図5(b)〜図5(f)は、第1のレンズ形成工程を説明する図である。 FIG. 5B to FIG. 5F are diagrams for explaining the first lens forming step.
図5(b)に示すように、まず、第1の誘電体積層工程で積層された第1のSiN膜11の上にレジスト材料(例えばS1818、Shipley製)を塗布し、レジスト膜12を形成する。レジスト材料の塗布は、例えば、スピンコート(回転速度7000rpm、処理時間40秒)による。
As shown in FIG. 5B, first, a resist material (for example, S1818, manufactured by Shipley) is applied on the
次に、図5(c)に示すように、露光と現像を行うことにより、レジスト膜12をマスクのパターンに応じた形状にする。マスクのパターンは、面発光レーザ素子3の出射面3a上にレジスト膜12が残るように形成される。
Next, as shown in FIG. 5C, the resist
続いて、図5(d)に示すように、ポストベークを施すことにより、残留したレジスト膜12を球面状に形成する。ポストベークは、例えば200℃の温度で、1分間行う。
Subsequently, as shown in FIG. 5D, the remaining resist
その後、図5(e)に示すように、プラズマエッチング法により、レジスト膜12及び第1のSiN膜11をエッチングして、球面状、即ち凸レンズ状の元レンズ13を形成する。プラズマエッチング法に使用する気体は、例えばテトラフルオロカーボン(CF4)及び酸素(O2 )とする。この方法では、元レンズ13の表面に均一な厚さでエッチングされるため、エッチングの時間で、元レンズ13の大きさ及び曲率を調整することができる。すなわち、エッチングの時間を長くすれば、元レンズ13は小さくなり、その曲率は大きくなる。一方、エッチングの時間を短くすれば、元レンズ13は大きくなり、その曲率は小さくなる。
Thereafter, as shown in FIG. 5E, the resist
その後、必要に応じて、基板10上に形成された元レンズ13の高さが一定となるような調整を行う。図5(f)は、元レンズ13を高くするよう調整した様子を示す。元レンズ13の高さを低くする場合には、反応性イオンエッチング法を適用することができる。反応性イオンエッチング法では、元レンズ13の曲率が維持されたままエッチングされる。一方、元レンズ13の高さを高くする場合には、スパッタリング法が適用される。スパッタリング法では、元レンズ13の曲率を維持したまま積層される。
Thereafter, if necessary, adjustment is performed so that the height of the
以上によって、球面状の元レンズ13が形成される。
Thus, the spherical
図6(a)は、第2の誘電体積層工程を示す工程断面図である。 FIG. 6A is a process sectional view showing a second dielectric laminating process.
図6(a)に示すように、元レンズ13上に、プラズマCVD法によって、第2の誘電体材料であるSiNを積層し、第2のSiN膜14を形成する。第2のSiN膜14の屈折率は、積層する際の温度(成膜温度)に依存する。例えば、第2の誘電体材料を、第1の誘電体材料を積層した温度350℃から連続的に変化させ、250℃まで下げることにより、第2のSiN膜14の屈折率は、元レンズ13の屈折率2.5から、第2のSiN膜14表面14aにおける屈折率約2.0へと連続的に変化する。また、第1の誘電体材料を積層した際の温度とは段階的に異なる温度で第2の誘電体材料を積層していってもよい。あるいは、第2の誘電体積層工程における積層時の温度変化は、連続的ではなく段階的であってもよい。あるいは、積層時の温度を一定にしても良い。
As shown in FIG. 6A, SiN as the second dielectric material is stacked on the
図6(b)は、第2のレンズ形成工程である。 FIG. 6B shows a second lens forming process.
面発光レーザ素子3からレーザ光を出射し、その出射パターンを確認してから、所望の出射条件(例えば、コリメート光、あるいはシングルモード最大化など)を満たすよう、マイクロレンズ15の外面形状を調整する。外面形状の調整には、反応性イオンエッチング法やスパッタリング法が用いられる。マイクロレンズ15は、図6(b)に示すように、元レンズ13と第2のSiN膜14とで構成される。また、マイクロレンズ15は第1レンズ部と第2レンズ部を備えており、元レンズ13が、マイクロレンズ15の中心点Cを含む内側の第1レンズ(図3の4a)、第2のSiN膜14が、レンズ面を含む外側の第2レンズ部(図3の4b)となる。
After the laser light is emitted from the surface emitting
図6(c)は、マイクロレンズ15の形成に不要な部分を除去する工程を示す図である。具体的には、基板10にレジスト材料を塗布して、パターニングした後、エッチングを施し、マイクロレンズ15の形成に必要のない部分を除去している。この工程は、必要に応じて取り入れられ、省略することもできる。
FIG. 6C is a diagram illustrating a process of removing a portion unnecessary for forming the
次に、本実施形態による面発光レーザアレイ及び面発光レーザ光源の製造方法の効果を説明する。この製造方法によれば、面発光レーザ素子3の出射面3a上にマイクロレンズ15が形成されるため、製造された面発光レーザ光源2から出射されるレーザ光の出射角度を小さくすることができる。そのため、必要に応じて出射角度を絞ったレーザ光、あるいはコリメートされたレーザ光を得ることができる。また、これにより、面発光レーザアレイ1あるいは面発光レーザ光源2を、光インターコネクションに応用した場合、クロストークを抑制することが可能になる。
Next, effects of the method for manufacturing the surface emitting laser array and the surface emitting laser light source according to the present embodiment will be described. According to this manufacturing method, since the
また、マイクロレンズ15は、まず元レンズ13が形成され、その上に第2の誘電体材料が積層されて形成されるという2段階の形成工程を経る。このため、最終的に得られるマイクロレンズの外面形状及びレンズ内での分布屈折率構造等を様々に制御することが可能である。
The
また、一度レーザ光を出射して出射パターンを確認してから、マイクロレンズ15の外面形状を調整する。そのため、所望の出射条件に応じたレーザ光を得るのに、高精度でレンズ形状を制御することが可能である。例えば、マイクロレンズ15の外面形状を調整して、コリメートされた光を得ることができる。あるいは、凹面鏡として機能するマイクロレンズ15上面の形状を調整して、面発光レーザ素子3内部に戻ってくる光を制御し、シングルモード出力を最大化することもできる。特に、イオンエッチング法又はスパッタリング法を用いて調整することにより、マイクロレンズ15の上面(レンズ面)の曲面を所望の出射条件に合わせて調整することが可能である。
Further, after the laser beam is once emitted and the emission pattern is confirmed, the outer surface shape of the
さらに、第1のレンズ形成工程において使用するマスクを一度製作してしまえば、アライメントに手間取ることなく、大量に、一括してマイクロレンズ15を形成することができる。このため、酸化膜電流狭窄構造を用いた面発光レーザ光源2において、μmオーダーで活性層直上にアライメントされた、数μm径のレンズの形状を制御することができ、シングルモード出力を得ることが可能となる。特に、面発光レーザアレイ1の製造においては、大量に一括してマイクロレンズ15を形成することができるため、低コストで製造することが可能となる。
Furthermore, once the mask used in the first lens forming step is manufactured, the
また、第2の誘電体積層工程において、元レンズ13側から外側(レンズ面側)に向かって放射状に屈折率が変化するよう、第2の誘電体材料を積層させることができる。これにより、マイクロレンズ4は、所望の出射条件に合わせた分布屈折率構造を有することが可能となる。
In the second dielectric laminating step, the second dielectric material can be laminated so that the refractive index changes radially from the
例えば、第2の誘電体積層工程における屈折率の放射状の変化が連続的となるように、第2の誘電体材料を積層させることができる。これにより、面発光レーザ素子3から出射される各角度の光を所望の方向に徐々に屈折させることが可能となる。具体的には、屈折率が放射状にレンズ面に向かって小さくなるように積層することにより、元レンズ13から外側においては、面発光レーザ素子3から出射される各角度のレーザ光間の光路長差が減少させられる。その結果、面発光レーザ光源2から出射されるレーザ光を集光した際の収差が軽減され、これにより、高密度に面発光レーザ光源2を配置するアレイが可能となる。
For example, the second dielectric material can be laminated so that the radial change in refractive index in the second dielectric lamination step is continuous. This makes it possible to gradually refract the light at each angle emitted from the surface emitting
あるいは、第2の誘電体積層工程における屈折率の放射状の変化が段階的となるように、第2の誘電体材料を積層させることもできる。このような構成では、第2のSiN膜14内の屈折率が段階的に変化する界面において、面発光レーザ素子内部への反射光を得ることができる。また、その反射量は、界面の前後での屈折率差に応じた量である。このような界面の数及び界面での屈折率差を調整することによって、マイクロレンズでの面発光レーザ素子内部への反射量を所望の値にし、モード制御することが可能となる。
Alternatively, the second dielectric material can be laminated so that the radial change of the refractive index in the second dielectric lamination step becomes stepwise. In such a configuration, reflected light to the inside of the surface emitting laser element can be obtained at the interface where the refractive index in the
特に、この第2の誘電体材料の積層を、プラズマCVD法で材料をSiNとすると、積層時の温度を変化させることによって、第2の誘電体材料を屈折率を変化させて積層させることができる。例えば、温度を連続的に変化させることによって、屈折率も連続的に変化して積層される。また、第1の誘電体材料を積層した際の温度とは段階的に異なる温度で第2の誘電体材料を積層することによって、元レンズ13と第2の誘電体材料との界面において、段階的な屈折率差が設けられる。この界面では、その屈折率差に応じた反射量で、面発光レーザ素子3内部へ光が反射して戻っていく。したがって、界面での屈折率差を調整することによって、マイクロレンズ15での面発光レーザ素子3内部への反射量を所望の値にすることができ、モード制御が可能となる。あるいは、第2の誘電体材料の積層において、温度を段階的に変化させることによって、第2の誘電体材料の屈折率を段階的に変化させることもできる。あるいは、積層時の温度を一定にすることにより、第2のSiN膜14内において、屈折率を一定の値で一様に分布させることもできる。
In particular, when the second dielectric material is laminated by plasma CVD, the second dielectric material can be laminated with the refractive index changed by changing the temperature at the time of lamination. it can. For example, when the temperature is continuously changed, the refractive index is continuously changed to be laminated. Further, by stacking the second dielectric material at a temperature stepwise different from the temperature at which the first dielectric material is stacked, a step is performed at the interface between the
また、第2のレンズ形成工程において、反応性イオンエッチング法又はスパッタリング法によりマイクロレンズの外面形状を調整する。これにより、マイクロレンズのレンズ面の曲面が調整される。 In the second lens forming step, the outer surface shape of the microlens is adjusted by a reactive ion etching method or a sputtering method. Thereby, the curved surface of the lens surface of the microlens is adjusted.
なお、第1の誘電体積層工程において、成膜方法はプラズマCVD法に限られず、スパッタリング法、蒸着法などでも良い。 In the first dielectric laminating step, the film forming method is not limited to the plasma CVD method, and may be a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.
ここで、本実施形態の製造方法によって製造されたマイクロレンズ15について、図7に原子間力顕微鏡(AFM)によって測定した断面形状を、図8に光学顕微鏡による写真を示す。AFMによる測定は、第1のレンズ形成工程を経て形成された元レンズの断面形状(図7のb)と、第2のレンズ形成工程を経た後のマイクロレンズの断面形状(図7のa)とについて行った。図7のグラフの横軸は、マイクロレンズ断面の底辺上の位置を表し、縦軸は、マイクロレンズの高さを表す。図7から、マイクロレンズの断面形状が、第2の誘電体積層工程、第2のレンズ形成工程を経て、変化している様子が窺える。
Here, regarding the
次に、本発明による面発光レーザ光源の第2実施形態について詳細に説明する。図9は本実施形態に係る面発光レーザ光源20の垂直断面図である。面発光レーザ光源20が第1実施形態に係る面発光レーザ光源2と構成上異なる点は、第1実施形態に係る面発光レーザ光源2の第2レンズ部4bでの屈折率変化が連続的であるのに対して、面発光レーザ光源20の第2レンズ部21bでの屈折率変化は段階的であることである。
Next, a second embodiment of the surface emitting laser light source according to the present invention will be described in detail. FIG. 9 is a vertical sectional view of the surface emitting
マイクロレンズ21は、誘電体であるSiNからなり、図9に示すように、中心点(中心部)Cを含む内側の第1レンズ部21aと、マイクロレンズ21の外面であるレンズ面21cを含む外側の第2レンズ部21bとで構成される。第2レンズ部21bは、図9に示すように、第1層21d、第2層21e、第3層21fによって構成される。これらは、第1レンズ部21a側からレンズ面21c側に向けて、第1層21d、第2層21e、第3層21fの順で形成される。また、第1レンズ部21a内及びこれら第1〜第3層21d、21e、21fの各層内では、その屈折率値は一定値をとる。
The
これらの層は、それぞれ異なる屈折率値を有する。具体的には、第1レンズ部21aから第2レンズ部21bの第3層21fまで、屈折率は順に大→小→大→小と段階的に変化する。即ち、第1レンズ部21aの屈折率をn21a、第2レンズ部21bの第1〜第3層21d、21e、21fの屈折率をそれぞれn21d、n21e、n21fとすると、これらは、n21a>n21d、n21d<n21e、n21e>n21fを満たす。
These layers have different refractive index values. Specifically, the refractive index changes in order from large to small to large to small from the
次に、面発光レーザ光源20の効果について説明する。面発光レーザ素子3から出射されるレーザ光は、マイクロレンズ21によって屈折させられ、その出射角度が小さくなる。そのため、必要に応じて出射角度を絞ったレーザ光、あるいはコリメートされたレーザ光を得ることができる。したがって、面発光レーザ光源20を光インターコネクションに応用した場合、その高集積化や、チャネル間でのクロストークの抑制等が可能となる。また、マイクロレンズ21においては、分布屈折率構造をしている。そのため、屈折率の具体的な分布構造を変えることによって、レーザ光の出射条件を様々に制御することができる。また、マイクロレンズ21は面発光レーザ素子3の出射面3a上に形成されている。そのため、アライメントのための複雑な調整をすることなく、マイクロレンズ21の位置合わせをすることが可能である。
Next, the effect of the surface emitting
本実施形態におけるマイクロレンズ21の分布屈折率構造は、まず第1レンズ部21aと第2レンズ部21bとの間で段階的に屈折率が変化する構成である。そのため、第1レンズ部21aと第2レンズ部21bとの界面で、光の一部が反射し、面発光レーザ素子3内部に戻される。
The distributed refractive index structure of the
さらには、第1レンズ部21aにおいて屈折率が一定値で一様に分布し、第2レンズ部21bにおいて屈折率が第1レンズ部21a側からレンズ面21c側に向けて段階的に変化している。そのため、図9に示したように、第1レンズ部21aと第2レンズ部21bとの界面の他、第2レンズ部21b内の層21d、21e、21f間における界面でも、光の一部が反射し面発光レーザ素子3内部に戻される。このように、面発光レーザ光源21は屈折率が段階的に変化する界面を多数持つため、高いシングルモード性を実現できる。また、各界面での反射率は界面の前後における屈折率差によるので、所望の反射量となるよう各層間の屈折率差を調整して、モード制御を行うことが可能である。
Furthermore, the refractive index is uniformly distributed at a constant value in the
なお、第2レンズ部21b内での屈折率変化は本実施形態によるものに限らない。例えば、第1レンズ部21aから第2レンズ部21bの第3層21fまで、屈折率が順に小→大→小→大と段階的に変化する構成であっても良い。あるいは、大→大、または小→小と変化する構成が含まれていても良い。また、第2レンズ部21bを構成する層の数は3に限らない。さらに、各層内で屈折率が連続的に変化していても良い。
Note that the refractive index change in the
また、この場合、第1レンズ部21a内で、屈折率が中心点Cから第2レンズ部21bとの界面に向けて連続的に変化するような分布としても良い。あるいは、第1レンズ部21a内で、屈折率が段階的に変化するような分布としても良い。さらには、上記した第1レンズ部21aの分布例と第2レンズ部21bの分布例とを組み合わせることもできる。これにより、所望の出射条件を満たす出射レーザ光が得られる。
In this case, the distribution may be such that the refractive index continuously changes from the center point C toward the interface with the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、面発光レーザ素子の出射面は基板と反対側の面であったが、基板側の面であってもよい。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the emission surface of the surface emitting laser element is the surface opposite to the substrate, but may be a surface on the substrate side.
また、出射光角度を精密に制御(コリメート光など)するようなマイクロレンズ15を一括して形成するには、計算により、面発光レーザ素子3の構造に即した分布屈折率構造の細かな設計をしておき、それに合わせて、元レンズ13の曲率、第2の誘電体材料の屈折率分布、マイクロレンズ15外面形状を、出射角度を確認しながら、形成すれば得られる。
Further, in order to collectively form microlenses 15 that precisely control the angle of emitted light (such as collimated light), a fine design of a distributed refractive index structure that conforms to the structure of the surface emitting
本発明は、所望の出射条件でレーザ光を得ることができる面発光レーザ光源の製造方法及び面発光レーザ光源として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a surface emitting laser light source manufacturing method and a surface emitting laser light source capable of obtaining laser light under desired emission conditions.
1…面発光レーザアレイ、2、20…面発光レーザ光源、3…面発光レーザ素子、3a…出射面、4、21…マイクロレンズ、4a、21a…第1レンズ部、4b、21b…第2レンズ部、4c、21c…レンズ面、5…下部ミラー、6…活性層、7…酸化膜電流狭窄層、8…上部ミラー、10…基板、11…第1のSiN膜、12…レジスト膜、13…元レンズ、14…第2のSiN膜、15…マイクロレンズ、21d…第1層、21e…第2層、21f…第3層、C…マイクロレンズの中心点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surface emitting laser array, 2, 20 ... Surface emitting laser light source, 3 ... Surface emitting laser element, 3a ... Output surface, 4, 21 ... Micro lens, 4a, 21a ... 1st lens part, 4b, 21b ... 2nd Lens portion, 4c, 21c ... lens surface, 5 ... lower mirror, 6 ... active layer, 7 ... oxide current confinement layer, 8 ... upper mirror, 10 ... substrate, 11 ... first SiN film, 12 ... resist film, 13 ... Original lens, 14 ... Second SiN film, 15 ... Micro lens, 21d ... First layer, 21e ... Second layer, 21f ... Third layer, C ... Center point of micro lens
Claims (13)
前記出射面上に積層された前記第1の誘電体材料を元レンズに形成する第1のレンズ形成工程と、
前記元レンズ上に、第2の誘電体材料を積層する第2の誘電体積層工程と、
前記面発光レーザ素子よりレーザ光を出射し、その出射パターンに基づいて、前記元レンズ上に積層された前記第2の誘電体材料の外面形状を調整して、前記面発光レーザ素子に対応するマイクロレンズを形成する第2のレンズ形成工程と、
を備えることを特徴とする面発光レーザ光源の製造方法。 A first dielectric laminating step of laminating a first dielectric material on an emission surface of a vertical cavity surface emitting laser element formed on a substrate;
A first lens forming step of forming, on an original lens, the first dielectric material laminated on the emission surface;
A second dielectric laminating step of laminating a second dielectric material on the original lens;
Laser light is emitted from the surface emitting laser element, and the outer surface shape of the second dielectric material laminated on the original lens is adjusted based on the emission pattern to correspond to the surface emitting laser element. A second lens forming step for forming a microlens;
A method of manufacturing a surface emitting laser light source, comprising:
前記面発光レーザ素子の出射面上に形成されたマイクロレンズと、を備え、
前記マイクロレンズは、誘電体からなり前記出射面側の中心部から外側のレンズ面に向けて所定の分布で屈折率が変化する分布屈折率構造に形成されていることを特徴とする面発光レーザ光源。 A vertical cavity surface emitting laser element formed on a substrate;
A microlens formed on the emission surface of the surface emitting laser element,
The surface emitting laser is characterized in that the microlens is made of a dielectric and has a distributed refractive index structure in which a refractive index changes with a predetermined distribution from a central portion on the emission surface side toward an outer lens surface. light source.
The surface emitting laser light source according to any one of claims 8 to 12, wherein a plurality of the surface emitting laser elements and the corresponding microlenses are formed on the substrate in a one-dimensional or two-dimensional array.
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---|---|
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WO (1) | WO2006022162A1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012059864A1 (en) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical element for vertical external-cavity surface-emitting laser |
JP2012511824A (en) * | 2008-12-10 | 2012-05-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | High power VCSEL with improved spatial mode |
JP2014072470A (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Ricoh Co Ltd | Light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
WO2019017044A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | ソニー株式会社 | Light emitting device and light emitting device array |
WO2020003660A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 富士ゼロックス株式会社 | Light-emitting element array and optical measurement system |
JPWO2019003627A1 (en) * | 2017-06-28 | 2020-04-30 | ソニー株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP2020535634A (en) * | 2017-09-26 | 2020-12-03 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOSRAM OLED GmbH | Radiation emitting semiconductor device and manufacturing method of radiation emitting semiconductor device |
WO2023171148A1 (en) * | 2022-03-08 | 2023-09-14 | ソニーグループ株式会社 | Surface-emitting laser, surface-emitting laser array, and method for manufacturing surface-emitting laser |
JP7548226B2 (en) | 2019-06-04 | 2024-09-10 | ソニーグループ株式会社 | Light emitting device, light emitting device array, and method for manufacturing the light emitting device array |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017100997A1 (en) | 2017-01-19 | 2018-07-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser and method for producing such a semiconductor laser |
US11650403B2 (en) | 2019-02-08 | 2023-05-16 | Meta Platforms Technologies, Llc | Optical elements for beam-shaping and illumination |
US11437785B2 (en) * | 2019-09-23 | 2022-09-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | VCSEL with self-aligned microlens to improve beam divergence |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997033352A1 (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Nippon Aspherical Lens Co., Ltd. | Lens, semiconductor laser element, device for machining the lens and element, process for producing semiconductor laser element, optical element, and device and method for machining optical element |
JPH10335737A (en) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Olympus Optical Co Ltd | Semiconductor laser system |
JP2000076682A (en) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Seiko Epson Corp | Surface emitting semiconductor laser and manufacture thereof |
JP2002368333A (en) * | 2001-06-02 | 2002-12-20 | Heon-Su Jeon | Surface emitting laser |
JP2003344610A (en) * | 2002-03-18 | 2003-12-03 | Yamaha Corp | Microlens array and its manufacturing method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02284489A (en) * | 1989-04-26 | 1990-11-21 | Canon Inc | Semiconductor laser |
US6026111A (en) * | 1997-10-28 | 2000-02-15 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser device having an extended cavity |
JP2004072004A (en) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Keiji Tanaka | Light emitting element having micro-lens, and forming method thereof |
-
2004
- 2004-08-25 JP JP2004245741A patent/JP2006066538A/en active Pending
-
2005
- 2005-08-15 WO PCT/JP2005/014909 patent/WO2006022162A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997033352A1 (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Nippon Aspherical Lens Co., Ltd. | Lens, semiconductor laser element, device for machining the lens and element, process for producing semiconductor laser element, optical element, and device and method for machining optical element |
JPH10335737A (en) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Olympus Optical Co Ltd | Semiconductor laser system |
JP2000076682A (en) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Seiko Epson Corp | Surface emitting semiconductor laser and manufacture thereof |
JP2002368333A (en) * | 2001-06-02 | 2002-12-20 | Heon-Su Jeon | Surface emitting laser |
JP2003344610A (en) * | 2002-03-18 | 2003-12-03 | Yamaha Corp | Microlens array and its manufacturing method |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012511824A (en) * | 2008-12-10 | 2012-05-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | High power VCSEL with improved spatial mode |
US9112330B2 (en) | 2010-11-03 | 2015-08-18 | Koninklijke Philips N.V. | Optical element for vertical external-cavity surface-emitting laser |
WO2012059864A1 (en) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical element for vertical external-cavity surface-emitting laser |
JP2014072470A (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Ricoh Co Ltd | Light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
JPWO2019003627A1 (en) * | 2017-06-28 | 2020-04-30 | ソニー株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP7211362B2 (en) | 2017-06-28 | 2023-01-24 | ソニーグループ株式会社 | Method for manufacturing light-emitting element |
US11411372B2 (en) | 2017-06-28 | 2022-08-09 | Sony Corporation | Light emitting element and manufacturing method therefor |
JP7078045B2 (en) | 2017-07-18 | 2022-05-31 | ソニーグループ株式会社 | Light emitting element and light emitting element array |
WO2019017044A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | ソニー株式会社 | Light emitting device and light emitting device array |
US11594859B2 (en) | 2017-07-18 | 2023-02-28 | Sony Corporation | Light emitting element and light emitting element array |
JPWO2019017044A1 (en) * | 2017-07-18 | 2020-05-28 | ソニー株式会社 | Light emitting element and light emitting element array |
US20200169061A1 (en) * | 2017-07-18 | 2020-05-28 | Sony Corporation | Light emitting element and light emitting element array |
JP7318048B2 (en) | 2017-09-26 | 2023-07-31 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Radiation emitting semiconductor device |
US11316084B2 (en) | 2017-09-26 | 2022-04-26 | Osram Oled Gmbh | Radiation-emitting semiconductor component and method for producing radiation-emitting semiconductor component |
JP2020535634A (en) * | 2017-09-26 | 2020-12-03 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOSRAM OLED GmbH | Radiation emitting semiconductor device and manufacturing method of radiation emitting semiconductor device |
US11848406B2 (en) | 2017-09-26 | 2023-12-19 | Osram Oled Gmbh | Radiation-emitting semiconductor component and method for producing radiation-emitting semiconductor component |
JP7180145B2 (en) | 2018-06-28 | 2022-11-30 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Light-emitting element array and optical measurement system |
CN111869021A (en) * | 2018-06-28 | 2020-10-30 | 富士施乐株式会社 | Light emitting element array and light measuring system |
JP2020004868A (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-09 | 富士ゼロックス株式会社 | Light emitting element array and optical measurement system |
WO2020003660A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | 富士ゼロックス株式会社 | Light-emitting element array and optical measurement system |
CN111869021B (en) * | 2018-06-28 | 2024-03-26 | 富士胶片商业创新有限公司 | Light emitting element array and optical measurement system |
US11953308B2 (en) | 2018-06-28 | 2024-04-09 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Light emitting element array and optical measuring system |
JP7548226B2 (en) | 2019-06-04 | 2024-09-10 | ソニーグループ株式会社 | Light emitting device, light emitting device array, and method for manufacturing the light emitting device array |
WO2023171148A1 (en) * | 2022-03-08 | 2023-09-14 | ソニーグループ株式会社 | Surface-emitting laser, surface-emitting laser array, and method for manufacturing surface-emitting laser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006022162A1 (en) | 2006-03-02 |
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