JP2006086184A - レーザダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 高次横モードが抑圧された単峰性の発振ビームを取り出すことができるレーザダイオードを得る。
【解決手段】 基板１と、該基板１上に形成された反射層２と、この反射層２よりも上側に形成された活性層３と、略円錐または多角錐の一部をなす形に形成され、活性層３よりも上側において頂角側が上向きになる状態に配されて、反射層２とともに共振器を構成するコーナーリフレクタ13とを有してなる面発光型レーザダイオードにおいて、コーナーリフレクタ13の、上記円錐または多角錐の頂点近傍に相当する部分に、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光８として出射させる大きさの出射窓13ａを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はレーザダイオード（半導体レーザ）に関し、特に詳しくは、高次横モードを抑える機能を備えたレーザダイオードに関するものである。

従来、基板と、この基板上に形成された、活性層を含む半導体層と、少なくとも活性層を通過するように光を導波させる光導波部と、上記半導体層の両端面に形成されて、光導波部を導波した光を反射させる１対の共振器ミラーとからなる端面発光型のレーザダイオード（以下、ＬＤと称することもある）が広く実用に供されている。

また、基板と、この基板上に形成されたDBR（Distributed Bragg Reflector）層等からなる下部反射層と、この下部反射層よりも上側つまり基板と反対側に形成された活性層と、この活性層よりも上側に形成されて上記下部反射層都と共に共振器を構成する上部反射層とからなる面発光型のＬＤも広く実用に供されている。

ここで図６を参照して、従来の一般的な面発光型ＬＤについて説明する。この面発光型ＬＤは基本的に、基板１上に、反射層としての下部DBR層２、活性層３、酸化アパーチャ層４、反射層としての上部DBR層５およびＰ−電極６が積層され、また基板１の裏面にＮ−電極７が形成されてなる。この構成において、活性層３で発生した光は共振器を構成する上部DBR層５および下部DBR層２の間で反射を繰り返し、活性層３で増幅されつつ発振する。こうして発振したビーム８は、上部DBR層５から上方に出射する。ここで、酸化アパーチャ層４によりキャリア注入開口の大きさが制限されているため、酸化アパーチャ層４の開口の大きさに対応した活性層３の領域のみが励起される。つまり、酸化アパーチャ層４の開口が、ほぼ発振領域の開口すなわち発光モード面積となる。

この種の面発光型ＬＤは端面発光型ＬＤと比較すると、共振器長を短くできる、数ＧＨｚ以上の高速変調が可能である、駆動電流を低減できる、アレー化が容易、実装コストの低減が可能である等の点で優れており、特に高速変調特性が求められる光通信の分野で好適な光源として広く用いられている。

面発光型ＬＤは端面発光型ＬＤと比較して高光出力化が困難なため、従来、発光面積を大きくすることで高出力化することが考えられている。ところが、発光面積を大きくすると必然的に高次横モードが発振し易くなるため、各種高次横モードの混在した発振モードとなり、発振ビームは遠視野において、単峰性ではなく双峰性又はドーナツ状の光強度分布を有するものとなってしまう。なお以下では、単峰性や双峰性の光強度分布を有する発振ビームを、それぞれ単峰性ビーム、双峰性ビームと称することもある。

光ファイバを伝送媒体とする光通信にＬＤ光源を用いる場合は、そこから発せられた光を一旦光ファイバに結合させる必要がある。そのような光結合においては、通常、光軸方向(出射端面に垂直な方向)に近い角度で出射した光ほど光ファイバへの結合効率が高く、光軸に対して大きな角度をなして出射した光ほど光ファイバへの結合効率が低下するが、上述のように高次横モードが混在している面発光型ＬＤにおいては、光軸に対して角度をなして出射する成分が多いため、単峰性のＬＤと比較して光ファイバへの光結合光量が低いという問題が認められる。

また、上述のように光ファイバと結合する場合に限らず、例えば絞って使用する光ビームの断面形状を円形に近いものにしたい、といった要求が有る場合には、高次横モードが抑圧されて遠視野において単峰性の光強度分布を有する発振ビームが求められる。以上、特に面発光型ＬＤについて説明したが、勿論端面発光型ＬＤにおいても、上述のような単峰性の発振ビームが求められることが多い。

従来、ＬＤにおいて高次横モードを抑圧する構造が種々提案されている。図７には、そのような構造の一例として、非特許文献１に提案されているものを示す。なお同図において、図６中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。

この構造は面発光型ＬＤに適用されたもので、図６に示した上部DBR層５に代わるものとして円錐形または多角錐形のコーナーリフレクタ10が設けられ、活性層３を挟んで対向配置した下部DBR層２と該コーナーリフレクタ10とによって共振器が構成されている。つまり、活性層３で発生した光は、コーナーリフレクタ10の側面→コーナーリフレクタ10の反対側の側面→下部DBR層２→活性層３→コーナーリフレクタ10の側面・・・の経路を辿って発振する。そしてこの共振器を最適設計することによりコーナーリフレクタ10の頂点部に強い光強度分布を有する定在波を発生させ、コーナーリフレクタ10の頂点近傍の直径数十ｎｍ程度の領域から近接場光８′を浸み出させている。このような近接場光８′は、例えば高密度記録に好適に用いられる。

また図８には、ＬＤにおいて高次横モードを抑圧する構造の別の例として、非特許文献２に示されたものを示す。この構造は端面発光型ＬＤに適用されたもので、光共振器を構成する反射ミラーの一方をコーナーリフレクタで構成したものである。つまり本例において、基板20上には活性層21を含む半導体層22が形成されており、該半導体層22の一端面22ａには、ストライプ部23を導波した光を一部透過させ残余は反射させるコートが施されて反射ミラーとされている。そして半導体層22の他端面は断面形状が三角形となるように加工されて、コーナーリフレクタ24とされている。

この構造において、コーナーリフレクタ24に入射した光はその側面で全反射し、該コーナーリフレクタ24の頂角が例えば90°とされている系においては光軸に対し振幅が反転して、相対する上記反射ミラーの方向に反射される。この反射ミラーに入射した光は、そこでコーナーリフレクタ24の方向に再び反射される。こうして反射を繰り返し、反射ミラーとコーナーリフレクタ24との間にある活性層21での増幅を繰り返すことにより、上記光が発振する。こうして得られた発振ビーム28は、上記反射ミラーから一部出射する。

この構造によれば、光軸に対し反転対称なモードのみが発振するため、高次モードが抑圧される。なおコーナーリフレクタ24の頂角が90°以外の場合には不安定な共振器となるが、光軸に対し反転対称なモードのみが発振するので、同様に高次モード抑圧効果が認められる。
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Japanese Journal of Applied Physics）誌、応用物理学会、１９９８年、第３７号、p.２２７４−２２７８ アプライド・フィジックス・レターズ（Applied Physics Letters）誌、（米国）、１９９０年５月１４日、第５６巻、第２０号、p.１９３４−１９３６

図７に示した構造においては、コーナーリフレクタ10の頂点近傍のみを有効な近接場光の出力窓とするために、極力コーナーリフレクタ10から伝搬光が漏れ出さないようにする必要がある。そのため、側面が完全な全反射面となるようにコーナーリフレクタ10の角度と屈折率を設定し、また頂点のサイズは直径２０ｎｍ前後と非常に鋭利かつ高精度に加工する必要がある。このように高精度の加工が必要であると、必然的にレーザダイオードのコストは高くつくことになる。

さらにこの構造は、原理的にコーナーリフレクタから伝搬光が全く漏れ出さないようにする必要があるため、コーナーリフレクタから発振光を出射させて利用することは不可能である。前述した光通信への応用等において発振光が必要とされる場合、コーナーリフレクタに対向配置した反射ミラーから発振光を取り出して利用することは可能であるが、高次横モードで発振しているため、完全な単峰性ビームを取り出すことはできない。したがって、本構造を用いて光ファイバへの光結合効率を本質的に改善することは不可能である。

一方、図８の構造においても、光軸に関して反転対称な高次横モードが発振するので、高次モードを完全に抑圧することはできない。ここで、コーナーリフレクタへの入射光は全反射するため、光はコーナーリフレクタ側からは共振器外に出射できず、相対する反射ミラーのみから共振器外に出射することになる。このときの遠視野における光強度分布について、図９を参照して説明する。

同図の（１）には、コーナーリフレクタの代わりに共振器ミラーが設けられてなる通常の端面発光型レーザダイオードにおける出射光の光強度分布を示し、同図（２）には図８の構造における出射光の光強度分布を示す。同図（１）に示すように、コーナーリフレクタが無い場合は、出射光の光強度分布は明らかに双峰性となる。それに対してコーナーリフレクタが設けられた場合は同図（２）に示すように、出射光は反転対称な振幅分布を反映して、その遠視野における光強度分布は、単峰性のメインローブと双峰性のサブローブを有するものとなる。

つまり、この場合も図７の構造と同様に高次横モードで発振しているため、サブローブに所定の光量が回折されている。そして、光軸方向と直交する方向のＬＤ導波路の幅が大きくなるにつれて、発振する高次横モード数が増大し、それに応じてサブローブに回折される光量も増大する。したがってこの場合も、光ファイバへの光結合光量が低下するという問題を本質的に改善することはできない。また、本構造を面発光型ＬＤに適用しても、同様の理由により、光ファイバへの光結合効率を本質的に改善することはできない。

本発明は上記の事情に鑑みて、高次横モードが抑圧された単峰性の発振ビームを取り出すことができるレーザダイオードを提供することを目的とする。

本発明によるレーザダイオードは、先に説明したコーナーリフレクタを利用して発振させるものであるが、そこから近接場光ではなく、発振ビームを伝搬光として出射させるように構成したものである。

すなわち、より詳しく本発明による第１のレーザダイオードは、前述したように、
基板と、
この基板上に形成されたDBR層等からなる反射層と、
この反射層よりも上側に形成された活性層と、
略円錐または多角錐の一部をなす形に形成され、活性層よりも上側において頂角側が上向きになる状態に配されて、前記反射層とともに共振器を構成するコーナーリフレクタとを有してなる面発光型レーザダイオードにおいて、
コーナーリフレクタの上記円錐または多角錐の頂点近傍に相当する部分に、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光として出射させる大きさの出射窓が形成されていることを特徴とするものである。

なお上記の出射窓はより具体的には、上記円錐または多角錐の頂点近傍部分を、錐の軸に対して略垂直に加工してなる平面部や、あるいは上記円錐または多角錐の頂点近傍部分を、錐の軸に関して略回転対称に加工してなる曲面部から構成することができる。

また、上記コーナーリフレクタの側面の、上記円錐または多角錐の軸に関して略対称となる２つの部分がなす角度は９０°となっていることが望ましい。

一方、本発明による第２のレーザダイオードは、前述したように、
基板と、
この基板上に形成された、活性層を含む半導体層と、
少なくとも活性層を通過するように光を導波させる光導波部と、
上記半導体層の一端面に形成されて、光導波部を導波した光を反射させる反射面と、
断面形状が略三角形の一部をなす形に形成され、上記光導波部を導波した光が入射する位置において頂角側が外向きになる状態に配されて、上記反射面とともに共振器を構成するコーナーリフレクタとを有してなる端面発光型レーザダイオードにおいて、
コーナーリフレクタの、上記三角形の頂点近傍に相当する部分に、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光として出射させる大きさの出射窓が形成されていることを特徴とするものである。

なお、この第２のレーザダイオードにおいては、コーナーリフレクタの出射窓の有効径Ｄが、
ｋ・λ／２≦Ｄ≦（２・ｘ_ｍ・ｗ²）^1/2
ただしｋ：出射ビーム形状で決まる定数
λ：発振光の波長
ｘ_ｍ：Ｌ_n(ｘ)＝０を満たすｘの中の最小値
Ｌ_n(ｘ)：ｎ次のラゲール多項式
ｗ：モード面積で決定されるガウスビームの、ピーク強度の１／ｅ²でのビーム半径
の関係を満足していることが望ましい。

また、本発明による各レーザダイオードにおけるコーナーリフレクタは、本来レーザダイオードを構成する半導体層とは別の光学部材を用いて形成し、それを半導体層に直接あるいはバッファ層を介して固着させるようにしてもよいし、あるいは、本来レーザダイオードを構成する半導体層を所定形状に加工して形成してもよい。

本発明による第１のレーザダイオードにおいて、説明の容易化のために、コーナーリフレクタの側面の、前記円錐または多角錐の軸に関して対称となる２つの部分がなす角度が９０°であるとすると、活性層から垂直に出射した光は、コーナーリフレクタの側面で入射方向と直交する方向に全反射し、次に反対側の側面で同様に全反射して、再び活性層に垂直に入射する。そして活性層を通過したこの光は、DBR層等からなる反射層で反射し、また活性層に垂直に入射する。こうしてこの光は活性層部分を何回も通過して増幅され、そしてコーナーリフレクタおよび反射層で構成された共振器の作用で発振する。それにより得られた発振ビームは、コーナーリフレクタに形成された出射窓を通過して、伝搬光として素子外に出射する。

そして上記出射窓は、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光として出射させる大きさとされているので、出射した発振ビームは、同位相の成分のみからなり、高次横モードが抑圧された単峰性のものとなる。また、コーナーリフレクタの２つの側面の、前記円錐または多角錐の軸に関して対称となる２つの部分がなす角度が９０°である場合、共振器はコーナーリフレクタの回転対称軸に関して回転対称な構造となるので、該回転対称軸に対し対称な位置にある２点間は光学的に強く結合し、位相同期して発振するため、ラゲール・ガウスモードの中でも回転対称軸に対して回転対称なモードのみが発振する。このようなラゲール・ガウスモードの発振ビームは、コーナーリフレクタの側面においては全反射されるため透過できず、上記出射窓から共振器外に出射する。

本発明による第１のレーザダイオードにおいては上記コーナーリフレクタおよび反射層を辿る光路が３次元となっているのに対し、本発明による第２のレーザダイオードにおいてはコーナーリフレクタおよび反射面を辿る光路が２次元となっているが、その点が異なるだけで、後者においても光の共振、増幅および取出しは基本的に前者と同様になされ、よって高次横モードが抑圧された単峰性の発振ビームが伝搬光として取り出されるようになる。

以上の通り本発明のレーザダイオードによれば、伝搬光として出射する発振ビームを単峰性のビームとすることができるので、例えば前述の光通信用光源として本レーザダイオードを適用すれば、出射光を光ファイバ等に高効率で結合可能となる。

また、本発明のレーザダイオードは、上述のように高次横モード光が出射しないようにしているので、高次横モード発振を防ぐ点から発光面積を小さくする必要がない。こうして発光面積を大きく設定できれば熱抵抗が下がるので、発光効率を大幅に改善することができる。

そして特に本発明の第１のレーザダイオードでは、通常DBR層から形成されて共振器を構成する下部反射層と上部反射層のうち、上部反射層（活性層の上側つまり基板と反対側に設けられる反射層）は、共振器を構成する上で必ずしも必要とはならないので、この上部反射層を省くことも可能である。そのようにすれば、活性層と電極とを近接させて電極からの放熱も可能となるので、この点からも熱抵抗を低下させ、ひいては発光効率を改善することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるレーザダイオードの概略側断面形状を示すものであり、図２はその一部を拡大して示す側面図である。本実施形態のレーザダイオードは面発光型レーザダイオードであり、図１に示すように、基板１上に、反射層としての下部DBR層２、活性層３、発振領域を規定する開口を有する酸化アパーチャ層４、下記のＰ−電極６から電流を注入するための半導体バッファ層11、Ｐ−電極６および、半導体バッファ層11を保護する透明誘電体バッファ層12が積層され、また基板１の裏面にＮ−電極７が形成されてなる。また上記透明誘電体バッファ層12の上には、後述する方法によってコーナーリフレクタ13が取り付けられる一方、素子側部にはＰ−電極６に接続する配線14がボンディングされている。

なお例えば発振波長６５０ｎｍの面発光型レーザダイオードの場合、上記基板１はＧａＡｓ、下部DBR層２はＡｌＡｓおよびＡｌＧａ（交互に積層）、活性層３はＡｌＧａＩｎＰおよびＩｎＧａＰ、酸化アパーチャ層４はＡｌＡｓ、半導体バッファ層11はＡｌＧａＡｓ、Ｐ−電極６はＴｉ、ＰｔおよびＡｕ、透明誘電体バッファ層12はＳｉＮを各々材料として用いて形成される。

上記コーナーリフレクタ13は屈折率が１より大きい例えば透明ポリマー等の材料からなるもので、図２に拡大して示すように、頂角（側面の中で、錐の軸Ｏに関して対称となる２つの部分がなす角度）が９０°である円錐の頂点近傍部分を、錐の軸Ｏに対して略垂直にカットして平面部13ａとした形状とされている。この平面部13ａは、後述するように、発振ビーム８を素子外に出射させる出射窓として機能する。この出射窓13ａの有効径は、例えば１〜２μｍ程度とされる。

ここで図３を参照して、このコーナーリフレクタ13を形成する方法の一例を説明する。先ず基板１の上に透明誘電体バッファ層12までの各層を形成した後、同図（１）に示すように、先端内部の形状が、コーナーリフレクタ13の所望外形形状に合わされた注入管15を用いて、透明誘電体バッファ層12の上に溶融ポリマーや溶融ガラス等の溶融透明材料13′を流し込む。この溶融透明材料13′が固化して円錐状となった後、同図（２）に示すようにレーザ光16を用いて、該透明材料13′の先端部を溶融する。この先端部が所望の形状となったならレーザ光16の照射を止めて、該先端部に出射窓13ａが形成されてなるコーナーリフレクタ13を得る。

この図１に示す面発光型レーザダイオードにおいては、図７に示した従来装置と同様にして、レーザ発振が引き起こされる。ただしこの場合は、コーナーリフレクタ13に上述の通りの出射窓13ａが形成されていることにより、該出射窓13ａに垂直入射した光はコーナーリフレクタ13の側面で全反射し得ず、そこから伝搬光である発振ビーム８が出射することになる。こうして素子外に出射した発振ビーム８は、同位相の成分のみからなり、高次横モードが抑圧された単峰性のものとなる。その理由は先に詳しく説明した通りである。

なおこの場合も、酸化アパーチャ層４によりキャリア注入開口の大きさが制限されているため、酸化アパーチャ層４の開口の大きさに対応した活性層３の領域のみが励起される。つまり、酸化アパーチャ層４の開口が、ほぼ発振領域の開口すなわち発光モード面積となる。

ここで、上述のように同位相の成分のみからなる発振ビーム８を出射させるための、出射窓13ａの条件について説明する。

＜条件１＞
伝搬可能な出射ビームの径ｄは、空気中での発散角が１８０°となるビーム径と等しいか、またはそれより大きい必要があり、これより次の条件（１）を満たす必要がある。したがって、出射ビーム径ｄが条件（１）を満たすように出射窓13ａの有効径Ｄ（すなわちコーナーリフレクタ13の回転対称軸に垂直な平面において、出射窓での最大透過率に対し透過率が1/ｅ²となる点間の幅）が下記条件（２）を満たす必要がある。

ｄ≧ｋ・λ／２ ・・・・・（１）
ｄ：ピーク強度の１／ｅ²でのビーム半径
ｋ：出射ビーム形状で決まる定数（エアリービームの場合で約1.64）
λ：発振光の波長
Ｄ≧ｋ・λ／２ ・・・・・（２）
ここで条件（２）は、出射窓13ａに一様な強度分布の光が入射した場合に、出射光が伝搬ビームとなるための条件を表している。

＜条件２＞
同位相の振幅成分以外の振幅分布が出射窓13ａを透過しないようにするために、出射窓13ａの有効径Ｄは次の条件を満たす必要がある。すなわち、本発明のレーザダイオードの共振器においては、ラゲール・ガウスモードの中でコーナーリフレクタの回転中心軸に対し回転対称なモードのみが発振する。さらに、通常は回転対称なモード全てが発振するわけではなく、所定次数ｎより大きな次数のラゲール・ガウスモードは発振しないか、または実質的に同位相でない振幅成分の光量は実用上ほとんど無視できる。

ここで、発振する最大次数ｎのラゲール・ガウスモードの中で、中心から第１の光強度零点までの円形の中央発光領域、またはそれより小さい領域のみが透過するように出射窓13ａを設定すれば、発振するｎ次以下のラゲール・ガウスモードはその領域において同位相である。したがって、前記最大次数ｎのラゲール・ガウスモードの、中心から第１の光強度零点までの円形の発光領域の径の値から、出射窓13ａの有効径Ｄは以下の条件（３）を満たす必要がある。

Ｄ≦（２・ｘ_ｍ・ｗ²）^1/2・・・・・（３）
ここでｘ_ｍ：Ｌ_n(ｘ)＝０を満たすｘの中の最小値
Ｌ_n(ｘ)：ｎ次のラゲール多項式
ｗ：モード面積で決定されるガウスビームの、ピーク強度の１／ｅ²でのビーム半径
なお、出射窓13ａは上記（３）の条件を厳密に満たす必要はなく、多少の同位相でない振幅成分が出射窓13ａから出射しても、その光量が十分無視できるか許容できるほど少なければ実用上問題無い。したがって出射窓13ａの最大有効径は、上記条件（３）で規定される値の近傍に有ればよい。

次に、図４および図５を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態のレーザダイオードは、図１および図２に示したものと比べると、コーナーリフレクタ13に代えて、その先端に曲面からなる出射窓33ａが形成されたコーナーリフレクタ33が用いられた点が異なり、その他の点は基本的に同様に形成されている。このコーナーリフレクタ33は、頂角が９０°である円錐の頂点近傍部分を、錐の軸Ｏに関して回転対称である球の表面の一部をなすように加工して出射窓33ａとしたものである。

上記のようなコーナーリフレクタ33が設けられた本実施形態の面発光型レーザダイオードにおいても、該コーナーリフレクタ33の出射窓33ａから伝搬光である発振ビーム８が出射し、そしてその素子外に出射した発振ビーム８は高次横モードが抑圧された単峰性のものとなる。また本実施形態においては、上記形状とされた出射窓33ａのレンズ作用により、そこから出射する発振ビーム８の発散角を小さくできるという効果も得られる。

なお、上記出射窓33ａを構成する球面は円錐面に接する形状としてもよいし、あるいは接しない形状としてもよい。また、このような球面でなく、放物面やその他の曲面から出射窓を構成することもできる。

次に、図１０を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態のレーザダイオードは端面発光型レーザダイオードであり、図８に示した従来装置と比べると、コーナーリフレクタ24に代えて、形状の異なるコーナーリフレクタ44が形成されている点、および半導体層22の一端面22ａにコートを施して形成された反射ミラー（図示せず）はストライプ部23を導波した光を略全て反射させるものとされた点が異なり、その他の点は基本的に同様に形成されている。

上記コーナーリフレクタ44は、半導体層22の他端面を図示のような形状にカットして形成されたものである。すなわちこのコーナーリフレクタ44は、頂角部分が平らに除去された三角形状の平断面形状を有するもので、その先端の平坦面は出射窓44ａとされている。

この図１０に示す端面発光型レーザダイオードにおいては、図８に示した従来装置と同様にして、レーザ発振が引き起こされる。ただしこの場合は、コーナーリフレクタ44に上述の通りの出射窓44ａが形成されていることにより、該出射窓44ａに垂直入射した光はコーナーリフレクタ44の側面で全反射し得ず、そこから伝搬光である発振ビーム28が出射する。そしてその素子外に出射した発振ビーム28は、高次横モードが抑圧された単峰性のものとなる。

なお、上述のように半導体層22をカットしてコーナーリフレクタ44を形成する他、第１、第２の実施形態と同じように、透明光学部材を用いて所定形状に形成したコーナーリフレクタを後から半導体層22の端面に接合するようにしてもよい。また反対に、図２や図５に示したような形状を有するコーナーリフレクタ13、33を、半導体層をカットして形成することも可能である。

本発明の第１の実施形態による面発光型レーザダイオードを示す概略側断面図 図１のレーザダイオードの一部を示す側面図 図１のレーザダイオードを作製する方法を説明する図 本発明の第２の実施形態による面発光型レーザダイオードを示す概略側断面図 図４のレーザダイオードの一部を示す側面図 従来の面発光型レーザダイオードの一例を示す概略側断面図 従来の面発光型レーザダイオードの一部を示す概略側面図 従来の端面発光型レーザダイオードの一例を示す斜視図 従来の端面発光型レーザダイオードから発せられた光の遠視野における強度分布例を示すグラフ 本発明の第３の実施形態による端面発光型レーザダイオードを示す斜視図

符号の説明

１ 基板
２ 下部DBR層
３ 活性層
４ 酸化アパーチャ層
５ 上部DBR層
６ Ｐ−電極
７ Ｎ−電極
８ 発振ビーム
11 半導体バッファ層
12 透明誘電体バッファ層
13、33、44 コーナーリフレクタ
13ａ、33ａ、44ａ コーナーリフレクタの出射窓
20 基板
21 活性層
22 半導体層
23 ストライプ部

Claims (7)

1. 基板と、
   この基板上に形成された反射層と、
   この反射層よりも上側に形成された活性層と、
   略円錐または多角錐の一部をなす形に形成され、前記活性層よりも上側において頂角側が上向きになる状態に配されて、前記反射層とともに共振器を構成するコーナーリフレクタとを有してなる面発光型レーザダイオードにおいて、
   前記コーナーリフレクタの、前記円錐または多角錐の頂点近傍に相当する部分に、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光として出射させる大きさの出射窓が形成されていることを特徴とするレーザダイオード。
2. 前記出射窓が、前記円錐または多角錐の頂点近傍部分を、錐の軸に対して略垂直に加工してなる平面部であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード。
3. 前記出射窓が、前記円錐または多角錐の頂点近傍部分を、錐の軸に関して略回転対称に加工してなる曲面部であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード。
4. 前記反射層がDBR層からなることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のレーザダイオード。
5. 前記コーナーリフレクタの側面の、前記円錐または多角錐の軸に関して略対称となる２つの部分がなす角度が９０°であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のレーザダイオード。
6. 基板と、
   この基板上に形成された、活性層を含む半導体層と、
   少なくとも前記活性層を通過するように光を導波させる光導波部と、
   前記半導体層の一端面に形成されて、前記光導波部を導波した光を反射させる反射面と、
   断面形状が略三角形の一部をなす形に形成され、前記光導波部を導波した光が入射する位置において頂角側が外向きになる状態に配されて、前記反射面とともに共振器を構成するコーナーリフレクタとを有してなる端面発光型レーザダイオードにおいて、
   前記コーナーリフレクタの、前記三角形の頂点近傍に相当する部分に、発振した光の略基本横モード成分のみを伝搬光として出射させる大きさの出射窓が形成されていることを特徴とするレーザダイオード。
7. 前記コーナーリフレクタの出射窓の有効径Ｄが、
   ｋ・λ／２≦Ｄ≦（２・ｘ_ｍ・ｗ²）^1/2
   ただしｋ：出射ビーム形状で決まる定数
   λ：発振光の波長
   ｘ_ｍ：Ｌ_n(ｘ)＝０を満たすｘの中の最小値
   Ｌ_n(ｘ)：ｎ次のラゲール多項式
   ｗ：モード面積で決定されるガウスビームの、ピーク強度の１／ｅ²でのビーム半径
   の関係を満足していることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のレーザダイオード。

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