JP2006120884A - Semiconductor light emitting device, surface-emission laser, surface-emission laser array, image forming apparatus, optical pickup system, optical transmission module, optical transceiving module, and optical communication system - Google Patents

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JP2006120884A JP2004307669A JP2004307669A JP2006120884A JP 2006120884 A JP2006120884 A JP 2006120884A JP 2004307669 A JP2004307669 A JP 2004307669A JP 2004307669 A JP2004307669 A JP 2004307669A JP 2006120884 A JP2006120884 A JP 2006120884A
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俊一 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device which is equipped with a quantum well active layer where carriers are sufficiently trapped; and which has a high gain, excellent temperature characteristics, a low threshold value, a high output power, and excellent reliability. <P>SOLUTION: A lower clad layer, a lower optical guide layer, an active layer, an upper optical guide layer, and an upper clad layer are formed on a GaAs substrate for the formation of the semiconductor light emitting device. The above active layer is equipped with a Ga<SB>c</SB>In<SB>1-c</SB>P<SB>d</SB>As<SB>1-d</SB>(0<c<1, 0≤d≤1) compressive strain quantum well active layer and a Ga<SB>e</SB>In<SB>1-e</SB>P<SB>f</SB>As<SB>1-f</SB>(0<e<1, 0≤f≤1) tensile strain barrier layer, an (Al<SB>a</SB>Ga<SB>1-a</SB>)<SB>b</SB>In<SB>1-b</SB>P (0<a≤1, 0<b<1) layer having a larger band gap energy than the active layer is used as, at least, a part of either of the lower clad layer and the upper clad layer, and the absolute value of the strain volume of the barrier layer is set larger than that of the quantum well active layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体発光素子および面発光レーザおよび面発光レーザアレイおよび画像形成装置および光ピックアップシステムおよび光送信モジュールおよび光送受信モジュールおよび光通信システムに関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting element, a surface emitting laser, a surface emitting laser array, an image forming apparatus, an optical pickup system, an optical transmission module, an optical transmission / reception module, and an optical communication system.

AlGaAs系の半導体レーザは、850nmよりも波長の短い半導体レーザとして、CD等の光ピックアップ用光源や、プリンター等の画像形成装置の光源など民生用途で用いられている。例えば780nm帯の半導体レーザの量子井戸活性層にはAlが組成比で12%程度添加されている。そして、障壁層,光ガイド層(面発光レーザではスペーサ層),クラッド層(面発光レーザではスペーサ層と呼ぶ場合もある)などの他の構成層にはAl組成の大きいAlGaAsが用いられている。しかし、850nmよりも短波長帯のAlGaAs系半導体レーザでは、波長が短くなるほど活性層がワイドギャップになっていくので、障壁層,光ガイド層やクラッド層(スペーサ層)とのバンド不連続が小さくなり、活性層へのキャリア閉じ込めが弱くなってしまい、850nm帯の半導体レーザに比べて、特に温度特性において良好な特性を得るのが困難であるといった問題がある。面発光レーザでは、キャリア密度が高くなるので、より問題である。したがって、630nmから700nm程度の波長の半導体発光素子では、GaN系材料以外のIII−V族材料で最もワイドギャップであるAlGaInP系材料が用いられている。   AlGaAs-based semiconductor lasers are used in consumer applications such as light sources for optical pickups such as CDs and light sources for image forming apparatuses such as printers, as semiconductor lasers having a wavelength shorter than 850 nm. For example, Al is added to the quantum well active layer of a semiconductor laser of 780 nm band by about 12% by composition ratio. AlGaAs having a large Al composition is used for other constituent layers such as a barrier layer, a light guide layer (a spacer layer in a surface emitting laser), and a cladding layer (sometimes called a spacer layer in a surface emitting laser). . However, in an AlGaAs semiconductor laser having a wavelength band shorter than 850 nm, the active layer becomes a wide gap as the wavelength becomes shorter, so that the band discontinuity with the barrier layer, the light guide layer, and the cladding layer (spacer layer) is small. As a result, carrier confinement in the active layer is weakened, and there is a problem that it is difficult to obtain good characteristics particularly in temperature characteristics as compared with a semiconductor laser of 850 nm band. The surface emitting laser is more problematic because the carrier density is high. Therefore, in a semiconductor light emitting device having a wavelength of about 630 nm to 700 nm, an AlGaInP-based material having the widest gap among III-V group materials other than a GaN-based material is used.

なお、850nmよりも波長の短い半導体発光素子には、端面発光型半導体レーザが主に用いられている。これに対し、面発光型半導体レーザ(面発光レーザ)は、基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型に比べて低コストで高性能が得られること、集積化が容易であるといった特徴があり、近年注目されている。従来、面発光レーザとして、850nm帯,980nm帯のものは、活性層へのキャリア閉じ込めが良好である。具体的に、850nm帯の面発光レーザでは、量子井戸活性層にはGaAsが用いられ、障壁層やスペーサ層(クラッド層)にはAlGaAsが用いられている。更に高性能なAlGaAs系反射鏡(DBR)と、Al酸化膜を利用した電流狭窄構造とを採用できることで、実用レベルの性能を実現している。しかしながら、面発光レーザは、高いキャリア密度を必要とするので、850nmよりも波長の短い面発光レーザは、端面発光型レーザに比べてより高性能化が困難となっている。   Note that an edge-emitting semiconductor laser is mainly used for a semiconductor light emitting device having a wavelength shorter than 850 nm. In contrast, surface-emitting semiconductor lasers (surface-emitting lasers) are semiconductor lasers that emit light in a direction perpendicular to the substrate, and can achieve high performance at a lower cost than the edge-emitting type, and are integrated. Has attracted attention in recent years. Conventionally, surface emitting lasers in the 850 nm band and 980 nm band have good carrier confinement in the active layer. Specifically, in the surface emitting laser of 850 nm band, GaAs is used for the quantum well active layer, and AlGaAs is used for the barrier layer and the spacer layer (cladding layer). Further, a high-performance AlGaAs-based reflector (DBR) and a current confinement structure using an Al oxide film can be adopted, thereby realizing a practical level of performance. However, since the surface emitting laser requires a high carrier density, it is difficult to improve the performance of the surface emitting laser having a wavelength shorter than 850 nm as compared with the edge emitting laser.

また近年、量子井戸活性層を圧縮歪組成とし、障壁層を引っ張り歪組成とした構造、または量子井戸活性層を引っ張り歪組成とし、障壁層を圧縮歪組成とした構造からなる歪補償構造が半導体レーザなどの半導体発光素子の活性層として良く用いられている。   Also, in recent years, a strain compensation structure comprising a structure in which the quantum well active layer has a compressive strain composition and the barrier layer has a tensile strain composition, or a strain compensation structure having a structure in which the quantum well active layer has a tensile strain composition and the barrier layer has a compressive strain composition. It is often used as an active layer of semiconductor light emitting devices such as lasers.

量子井戸活性層の歪が増加すると、ヘビーホールとライトホールのバンド分離が大きくなるため、利得の増加が大きくなり、低しきい値電流,高発光効率動作が可能になる。量子井戸活性層の歪量をできるだけ大きくして大きな利得の増加を得るために、障壁層に反対側の歪を与え活性層全体の歪量を低減している。このため、従来、量子井戸活性層の歪量の方が障壁層の歪量より大きい構造となっている。しかしながら、AlGaAs系材料は格子整合系で構成されているので上記歪の効果を利用できない。   When the strain of the quantum well active layer increases, the band separation between the heavy hole and the light hole increases, so that the gain increases and the operation with low threshold current and high luminous efficiency becomes possible. In order to obtain a large gain increase by increasing the strain amount of the quantum well active layer as much as possible, the strain on the opposite side is applied to the barrier layer to reduce the strain amount of the entire active layer. For this reason, conventionally, the strain amount of the quantum well active layer is larger than that of the barrier layer. However, since the AlGaAs-based material is composed of a lattice matching system, the above-described strain effect cannot be used.

そこで、特許文献1には、1%の圧縮歪を有するInGaAlAs量子井戸活性層と、0.7%引っ張り歪を有するAlGaAsP障壁層とを採用した波長850nm面発光レーザが提案されており、この特許文献1では、歪補償により量子井戸活性層の臨界膜厚が増加し井戸層を多くすることができ、上記歪活性層の効果により高出力化できることが示されている。   Therefore, Patent Document 1 proposes a surface-emitting laser with a wavelength of 850 nm that employs an InGaAlAs quantum well active layer having a compressive strain of 1% and an AlGaAsP barrier layer having a 0.7% tensile strain. Document 1 shows that the strain thickness can increase the critical thickness of the quantum well active layer and increase the number of well layers, and the effect of the strain active layer can increase the output.

しかしながら、InGaAlAsやAlGaAs系レーザは活性層に活性なAlが添加されているので、特許文献1の構成では、成長中や加工中等に酸素が取り込まれてしまい、非発光再結合センターが形成されて、発光効率や信頼性の低下を招いてしまうという問題があった。   However, since active Al is added to the active layer of InGaAlAs and AlGaAs lasers, oxygen is taken in during the growth and processing in the configuration of Patent Document 1, and a non-radiative recombination center is formed. There has been a problem that the luminous efficiency and reliability are lowered.

この問題を回避するため、AlフリーのGaInPAs系材料を活性層とした歪量子井戸活性層を用いた例がある。特許文献2には、850nmよりも短波長帯の面発光レーザで非発光再結合センターの形成を抑える目的で、Alフリー活性領域(量子井戸活性層、及びそれに隣接する層)を採用する面発光レーザ(780nm帯)が提案されている。この面発光レーザは、Alフリー活性領域を採用するために、量子井戸活性層に引っ張り歪を有するGaAsPが用いられ、また障壁層には、ミスフィット転位を発生させないために、活性層と歪量が等しくかつ反対の歪となる圧縮歪を有するGaInPが用いられ、また、スペーサ層(クラッド層と第1及び第3量子井戸活性層との間の層)に格子整合GaInPが用いられ、また、クラッド層にAlGaInPが用いられている。この特許文献2によれば、活性領域がAlフリーなので、信頼性が改善される。   In order to avoid this problem, there is an example using a strained quantum well active layer using an Al-free GaInPAs-based material as an active layer. Patent Document 2 discloses a surface emission that employs an Al-free active region (a quantum well active layer and a layer adjacent thereto) for the purpose of suppressing the formation of a non-radiative recombination center with a surface emitting laser having a wavelength band shorter than 850 nm. Lasers (780 nm band) have been proposed. In this surface emitting laser, GaAsP having tensile strain is used in the quantum well active layer in order to employ an Al-free active region, and in order not to generate misfit dislocations in the barrier layer, the amount of strain in the active layer GaInP having a compressive strain that is equal and opposite strain is used, and lattice-matched GaInP is used for the spacer layer (the layer between the cladding layer and the first and third quantum well active layers), and AlGaInP is used for the cladding layer. According to Patent Document 2, since the active region is Al-free, the reliability is improved.

更に、非特許文献1には、活性領域がAlフリーであることによる効果に加えて、活性層の利得を大きくするために、量子井戸活性層に圧縮歪を有するGaInPAs(+0.6%)が用いられ、障壁層に格子整合または引っ張り歪(−0.3%)を有するGaInPが用いられ、スペーサ層(クラッド層と第1及び第3量子井戸活性層との間の層)に格子整合AlGaInPが用いられ、クラッド層にAlGaInP(スペーサ層よりもAl組成が大きい)が用いられた780nm帯の面発光レーザが提案されている。この非特許文献1の面発光レーザでは、GaInP障壁層は格子整合または引っ張り歪であり、圧縮歪組成よりもバンドギャップが大きいので、前述した特許文献1の構造に比べてキャリア閉じ込めが良好になっている。更にクラッド層にAlGaAsよりもワイドギャップであるAlGaInPを用いており、障壁層からあふれたキャリアを閉じ込める効果が高く、より利得が高くなるので、低しきい値動作が可能となる。   Further, Non-Patent Document 1 discloses GaInPAs (+ 0.6%) having a compressive strain in the quantum well active layer in order to increase the gain of the active layer in addition to the effect of the active region being Al-free. GaInP having lattice matching or tensile strain (−0.3%) is used for the barrier layer, and lattice matching AlGaInP is used for the spacer layer (the layer between the cladding layer and the first and third quantum well active layers). And a 780 nm band surface emitting laser in which AlGaInP (Al composition is larger than that of the spacer layer) is used for the cladding layer. In this surface emitting laser of Non-Patent Document 1, the GaInP barrier layer has lattice matching or tensile strain and has a larger band gap than the compressive strain composition, so that carrier confinement is better than the structure of Patent Document 1 described above. ing. Further, AlGaInP having a wider gap than AlGaAs is used for the clad layer, and the effect of confining carriers overflowing from the barrier layer is high, and the gain is further increased, so that a low threshold value operation is possible.

また、非特許文献2には、1.6%の圧縮歪を有するInGaAsP量子井戸活性層を用い、引っ張り歪を有するInGaP障壁層の歪量を0.0%、0.5%、0.75%、1.0%と変えて特性評価を行った結果が示されている。なお、非特許文献2における特性評価は、発振波長が730nmの端面発光型レーザでなされた。これによると、引っ張り歪量が0.5%〜0.75%程度まではしきい値が下がり、内部量子効率や特性温度が向上している。これは、歪補償の効果と、障壁層のバンドギャップが大きくなりキャリア閉じ込めが良好になるためであるが、〜1%の高歪になると特性温度はさらに向上するものの、しきい値は上昇し、内部量子効率は低下することが報告されている。   Non-Patent Document 2 uses an InGaAsP quantum well active layer having a compressive strain of 1.6%, and the strain amount of an InGaP barrier layer having a tensile strain is 0.0%, 0.5%, and 0.75. % And 1.0%, and the results of characteristic evaluation are shown. The characteristic evaluation in Non-Patent Document 2 was performed with an edge-emitting laser having an oscillation wavelength of 730 nm. According to this, the threshold value decreases when the tensile strain amount is about 0.5% to 0.75%, and the internal quantum efficiency and the characteristic temperature are improved. This is because the effect of strain compensation and the band gap of the barrier layer become larger and carrier confinement becomes better. However, when the strain becomes higher by 1%, the characteristic temperature is further improved, but the threshold value is increased. It has been reported that the internal quantum efficiency decreases.

更に、特許文献3には、圧縮歪GaInPAs量子井戸活性層の歪量を1%以下、P組成を0.55以上とし、大きな引っ張り歪を有する障壁層を用いた例が示されている。なお、クラッド層,光ガイド層にはAlGaAsが用いられている。特許文献3によれば、障壁層の歪量を大きくすると、量子井戸活性層とのバンド不連続が大きくなり、キャリアのオーバーフローを低減でき、しきい値電流を小さくできるとしている。   Further, Patent Document 3 shows an example in which a compressive strain GaInPAs quantum well active layer has a strain amount of 1% or less, a P composition of 0.55 or more, and a barrier layer having a large tensile strain. Note that AlGaAs is used for the cladding layer and the light guide layer. According to Patent Document 3, when the strain amount of the barrier layer is increased, the band discontinuity with the quantum well active layer is increased, the carrier overflow can be reduced, and the threshold current can be reduced.

しかしながら、GaAs基板上の850nmよりも波長が短くAlフリー活性層を有する従来の半導体発光素子は、キャリア閉じ込めが不十分で、光出力,温度特性の点で、850nm帯,980nm帯の半導体発光素子に対して大きく劣っていた。特に、高いキャリア密度が必要な面発光レーザは良好な特性が得られていない。
特開平9−162482号公報 特開平9−107153号公報 特開2003−152281号公報 IEEE Photonics Technology Letters, Vol.12, No.6, 2000(Wisconsin Univ.) IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.5, No.3, 1999(Wisconsin Univ.)
However, the conventional semiconductor light emitting device having an Al-free active layer with a wavelength shorter than 850 nm on the GaAs substrate has insufficient carrier confinement, and the semiconductor light emitting devices in the 850 nm band and the 980 nm band in terms of light output and temperature characteristics. It was greatly inferior to. In particular, surface-emitting lasers that require a high carrier density have not obtained good characteristics.
JP-A-9-162482 JP-A-9-107153 JP 2003-152281 A IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 12, no. 6, 2000 (Wisconsin Univ.) IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 5, no. 3, 1999 (Wisconsin Univ.)

本発明は、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた半導体発光素子および面発光レーザおよび面発光レーザアレイおよび画像形成装置および光ピックアップシステムおよび光送信モジュールおよび光送受信モジュールおよび光通信システムを提供することを目的としている。   The present invention provides a semiconductor light-emitting device in which carrier confinement in a quantum well active layer is sufficiently performed, gain is large, temperature characteristics are good, low threshold value, high output, and excellent reliability are provided. It is an object of the present invention to provide a surface emitting laser, a surface emitting laser array, an image forming apparatus, an optical pickup system, an optical transmission module, an optical transmission / reception module, and an optical communication system.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、GaAs基板上に、下部クラッド層と、下部光ガイド層と、活性層と、上部光ガイド層と、上部クラッド層とが形成された半導体発光素子において、前記活性層は、GaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とを有し、下部クラッド層と上部クラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層の少なくとも一部には、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きい(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)層が用いられ、また、前記障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a lower cladding layer, a lower light guide layer, an active layer, an upper light guide layer, and an upper cladding layer are formed on a GaAs substrate. In the semiconductor light emitting device, the active layer includes Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compressive strain quantum well active layer, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) a tensile strain barrier layer, and at least part of at least one of the lower clad layer and the upper clad layer has active (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) layer having a larger band gap energy than the layer is used, and the absolute amount of strain of the barrier layer The value is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer. That.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体発光素子において、該半導体発光素子は、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first aspect, the semiconductor light emitting device has an oscillation wavelength longer than about 680 nm.

また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の半導体発光素子において、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, the plane orientation of the GaAs substrate is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction. It is characterized by the (100) plane.

また、請求項4記載の発明は、GaAs基板上に、レーザ光を発生する少なくとも1層の量子井戸活性層と障壁層とを有する活性層と該活性層の上部および下部に設けられ少なくとも1種類の材料からなる上部スペーサ層および下部スペーサ層とを含む共振器領域と、該共振器領域の上部および下部に設けられた上部反射鏡および下部反射鏡とを備えた面発光レーザにおいて、上部反射鏡および下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、半導体分布ブラッグ反射鏡の少なくとも一部は、AlGa1−xAs(0<x≦1)からなる屈折率が小なる層と、AlGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる屈折率が大なる層とからなり、上部スペーサ層と下部スペーサ層のうちの少なくとも一方のスペーサ層の少なくとも一部には、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられ、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an active layer having at least one quantum well active layer and a barrier layer for generating laser light on a GaAs substrate, and at least one kind provided above and below the active layer. In a surface emitting laser including a resonator region including an upper spacer layer and a lower spacer layer made of the above materials, and an upper reflector and a lower reflector provided above and below the resonator region, the upper reflector and the lower reflector comprises a semiconductor distributed Bragg reflector in which the refractive index is reflected by periodically changed optical interference of incident light, at least a portion of a semiconductor distributed Bragg reflector, Al x Ga 1-x as (0 <x ≦ 1) and the layer refractive index is small consisting, Al y Ga 1-y as (0 ≦ y <x ≦ 1) consisting of a refractive index consists of a large consisting layer, an upper spacer layer and the lower space At least a portion of at least one of the spacer layer among the layers, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1,0 <b <1) is used, the quantum well active The layer is composed of Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) having compressive strain, and the barrier layer is Ga e In 1-e P f As having tensile strain. 1−f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer.

また、請求項5記載の発明は、請求項4記載の面発光レーザにおいて、該面発光レーザは、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is the surface emitting laser according to claim 4, wherein the surface emitting laser has an oscillation wavelength longer than about 680 nm.

また、請求項6記載の発明は、請求項4または請求項5記載の面発光レーザにおいて、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the fourth or fifth aspect, the surface orientation of the GaAs substrate is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction. It is characterized by the (100) plane.

また、請求項7記載の発明は、請求項6記載の面発光レーザにおいて、光出射方向から見た活性層の外周形状は、(111)A面方向に長い形状となる異方性を有していることを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the sixth aspect, the outer peripheral shape of the active layer viewed from the light emitting direction has an anisotropy that is long in the (111) A plane direction. It is characterized by having.

また、請求項8記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザが同一基板上に複数個形成されて構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。   According to an eighth aspect of the invention, there is provided a surface emitting laser comprising a plurality of the surface emitting lasers according to any one of the fourth to seventh aspects formed on the same substrate. It is an array.

また、請求項9記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、書き込み光源として用いられていることを特徴とする画像形成装置である。   In the invention described in claim 9, the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a writing light source. An image forming apparatus characterized by the above.

また、請求項10記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光ピックアップシステムである。   The invention described in claim 10 is characterized in that the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. An optical pickup system is characterized.

また、請求項11記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送信モジュールである。   The invention described in claim 11 is characterized in that the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. An optical transmission module is characterized.

また、請求項12記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送受信モジュールである。   The invention described in claim 12 is characterized in that the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. This is a featured optical transceiver module.

また、請求項13記載の発明は、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光通信システムである。   The invention according to claim 13 is characterized in that the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. An optical communication system is characterized.

請求項1乃至請求項3記載の発明によれば、GaAs基板上に、下部クラッド層と、下部光ガイド層と、活性層と、上部光ガイド層と、上部クラッド層とが形成された半導体発光素子において、前記活性層は、GaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とを有し、下部クラッド層と上部クラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層の少なくとも一部には、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きい(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)層が用いられ、また、前記障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいので、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた半導体発光素子を提供することができる。 According to the first to third aspects of the present invention, semiconductor light emission in which a lower cladding layer, a lower light guide layer, an active layer, an upper light guide layer, and an upper cladding layer are formed on a GaAs substrate. In the device, the active layer includes Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compressive strain quantum well active layer, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) a tensile strain barrier layer, and at least part of at least one of the lower cladding layer and the upper cladding layer is formed by an active layer (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) layer is used, and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is Since it is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer, Yaria confinement is sufficiently performed, the gain is large, the temperature characteristic is a good, low threshold, high-power, even it is possible to provide a semiconductor light-emitting device having excellent reliability.

また、請求項4乃至請求項7記載の発明によれば、GaAs基板上に、レーザ光を発生する少なくとも1層の量子井戸活性層と障壁層とを有する活性層と該活性層の上部および下部に設けられ少なくとも1種類の材料からなる上部スペーサ層および下部スペーサ層とを含む共振器領域と、該共振器領域の上部および下部に設けられた上部反射鏡および下部反射鏡とを備えた面発光レーザにおいて、上部反射鏡および下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、半導体分布ブラッグ反射鏡の少なくとも一部は、AlGa1−xAs(0<x≦1)からなる屈折率が小なる層と、AlGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる屈折率が大なる層とからなり、上部スペーサ層と下部スペーサ層のうちの少なくとも一方のスペーサ層の少なくとも一部には、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられ、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいので、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた面発光レーザを提供することができる。 According to the inventions of claims 4 to 7, an active layer having at least one quantum well active layer for generating laser light and a barrier layer on the GaAs substrate, and upper and lower portions of the active layer A surface emitting device comprising: a resonator region including an upper spacer layer and a lower spacer layer made of at least one material; and an upper reflector and a lower reflector provided above and below the resonator region. In the laser, the upper reflecting mirror and the lower reflecting mirror include a semiconductor distributed Bragg reflector that periodically changes the refractive index and reflects incident light by light wave interference, and at least a part of the semiconductor distributed Bragg reflector includes Al x Ga. A layer having a small refractive index composed of 1-x As (0 <x ≦ 1) and a layer having a large refractive index composed of Al y Ga 1-y As (0 ≦ y <x ≦ 1). Special At least in part on the at least one spacer layer of the support layer and the lower spacer layer, the (Al a Ga 1-a) b In 1-b P (0 <a ≦ 1,0 <b <1) using The quantum well active layer is made of Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) having compressive strain, and the barrier layer is Ga e In 1 having tensile strain. consists -e P f As 1-f ( 0 <e ≦ 1,0 ≦ f ≦ 1), the absolute value of the strain in the barrier layer is greater than the absolute value of the strain in the quantum well active layer, a quantum well It is possible to provide a surface emitting laser in which carriers are sufficiently confined in the active layer, gain is large, temperature characteristics are good, a low threshold value, high output, and excellent reliability are provided.

また、請求項8記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザが同一基板上に複数個形成されて構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイであるので、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた面発光レーザアレイを提供することができる。   According to an eighth aspect of the invention, there is provided a surface comprising a plurality of surface emitting lasers according to any one of the fourth to seventh aspects formed on the same substrate. Since it is a light emitting laser array, it is possible to provide a surface emitting laser array having a large gain, good temperature characteristics, a low threshold value, a high output, and excellent reliability.

また、請求項9記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、書き込み光源として用いられていることを特徴とする画像形成装置であるので、高速印刷が可能で、低コスト化等を図ることの可能な画像形成装置を提供することができる。   According to the invention described in claim 9, the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a writing light source. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can perform high-speed printing and reduce costs.

また、請求項10記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光ピックアップシステムであるので、信頼性が高く、電力が長持ちするハンディータイプの光ピックアップシステムを実現できる。   According to the invention described in claim 10, the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. Therefore, it is possible to realize a handy type optical pickup system with high reliability and long-lasting power.

また、請求項11記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送信モジュールであるので、経済的で高速な光送信モジュールを実現できる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. Therefore, an economical and high-speed optical transmission module can be realized.

また、請求項12記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送受信モジュールであるので、経済的で高速な光送受信モジュールを実現できる。   According to the invention described in claim 12, the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. Therefore, an economical and high-speed optical transceiver module can be realized.

また、請求項13記載の発明によれば、請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光通信システムであるので、経済的な光通信システムを実現できる。
According to the invention described in claim 13, the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. Therefore, an economical optical communication system can be realized.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

(第1の形態)
本発明の第1の形態は、GaAs基板上に、下部クラッド層と、下部光ガイド層と、活性層と、上部光ガイド層と、上部クラッド層とが形成された半導体発光素子において、前記活性層は、GaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とを有し、下部クラッド層と上部クラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層の少なくとも一部には、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きい(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)層が用いられ、また、前記障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴としている。
(First form)
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device in which a lower cladding layer, a lower light guide layer, an active layer, an upper light guide layer, and an upper cladding layer are formed on a GaAs substrate. The layers are Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compression strain quantum well active layer, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <E ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) a tensile strain barrier layer, and at least part of at least one of the lower cladding layer and the upper cladding layer has a band gap energy higher than that of the active layer. A large (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) layer is used, and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is that of the quantum well active layer. It is characterized by being larger than the absolute value of the amount of distortion.

本発明の第1の形態によれば、GaAs基板上に、下部クラッド層と、下部光ガイド層と、活性層と、上部光ガイド層と、上部クラッド層とが形成された半導体発光素子において、前記活性層は、GaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とを有し、下部クラッド層と上部クラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層の少なくとも一部には、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きい(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)層が用いられ、また、前記障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいので、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた半導体発光素子を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, in a semiconductor light emitting device in which a lower cladding layer, a lower light guide layer, an active layer, an upper light guide layer, and an upper cladding layer are formed on a GaAs substrate, The active layer includes Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compressive strain quantum well active layer, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) having a tensile strain barrier layer, and at least part of at least one of the lower cladding layer and the upper cladding layer has a band gap more than the active layer. A high energy (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) layer is used, and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is the quantum well activity. Since the absolute value of the strain amount of the layer is larger, carrier closure to the quantum well active layer Because is sufficiently performed, the gain is large, the temperature characteristic is a good, low threshold, high-power, even it is possible to provide a semiconductor light-emitting device having excellent reliability.

すなわち、キャリア閉じ込めを充分に行うためには、量子井戸活性層と障壁層とのバンド不連続、量子井戸活性層とクラッド層(面発光レーザではスペーサ層)とのバンド不連続をともに大きくする必要がある。なぜならば、障壁層をあふれたキャリアは最終的にクラッド層とのバンド不連続でキャリアブロックされるので、量子井戸活性層とクラッド層とのバンド不連続を大きくする必要があるが、あふれたキャリアによる非発光再結合を低減するために、可能な限り障壁層でキャリアブロックするのが発光効率の点で好ましいからである。つまり、いずれか一方では不十分である。   That is, in order to sufficiently confine carriers, it is necessary to increase both the band discontinuity between the quantum well active layer and the barrier layer and the band discontinuity between the quantum well active layer and the cladding layer (spacer layer in the surface emitting laser). There is. This is because carriers overflowing the barrier layer are finally blocked by the band discontinuity with the cladding layer, so it is necessary to increase the band discontinuity between the quantum well active layer and the cladding layer. This is because, in order to reduce non-radiative recombination due to, it is preferable in terms of light emission efficiency to block the carrier with a barrier layer as much as possible. That is, either one is insufficient.

本発明の第1の形態では、クラッド層の少なくとも一部にAlGaInP材料,すなわち(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられることで、クラッド層をAlGaAs系で形成した場合に比べて、クラッド層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができ、キャリア閉じ込めが良好になる。(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)の好ましい組成a,bとしては、AlGaAsクラッド層の典型的な組成範囲で最もバンドギャップが大きいAlGa1−xAs(x=0.6、Eg=2.0226eV)よりもバンドギャップが大きい0.2≦a(bはGaAs基板に格子整合する組成である約0.5)が好ましい。より好ましくは0.5≦a≦0.7程度が良い。 In the first embodiment of the present invention, an AlGaInP material, that is, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) is used for at least a part of the cladding layer. As a result, the band gap difference between the cladding layer and the quantum well active layer can be made extremely large compared to the case where the cladding layer is formed of AlGaAs, and carrier confinement is improved. Preferred compositions a and b of (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) have the largest band gap in the typical composition range of the AlGaAs cladding layer. The band gap is larger than that of the large Al x Ga 1-x As (x = 0.6, Eg = 2.0226 eV), 0.2 ≦ a (b is about 0.5, which is a composition that lattice matches with the GaAs substrate). preferable. More preferably, about 0.5 ≦ a ≦ 0.7.

また、本発明の第1の形態では、活性層はGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とから構成され、障壁層の歪量の絶対値を量子井戸活性層の歪量の絶対値より大きくしていることで、障壁層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができ、キャリア閉じ込めが良好になる。 In the first embodiment of the present invention, the active layer includes Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compression strain quantum well active layer, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) tensile strained barrier layer, and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer By making it larger, the band gap difference between the barrier layer and the quantum well active layer can be made extremely large, and carrier confinement is improved.

一般に同じ構成元素を用いたIII−V族半導体材料では、格子定数が小さくなるほどバンドギャップを大きくできる組成を有しており、障壁層の引っ張り歪量が大きいほど、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めを良好にできる。つまり、障壁層の引っ張り歪量を、量子井戸活性層の圧縮歪量より大きくすると、バンドギャップの大きな材料を障壁層とすることができ、キャリア閉じ込めが良好になるので、活性層の利得が高くなり、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力である半導体発光素子を得ることができる。   In general, a group III-V semiconductor material using the same constituent elements has a composition that can increase the band gap as the lattice constant decreases, and the greater the amount of tensile strain of the barrier layer, the higher the carrier confinement in the quantum well active layer. Can be improved. In other words, if the tensile strain amount of the barrier layer is larger than the compressive strain amount of the quantum well active layer, a material having a large band gap can be used as the barrier layer, and carrier confinement is improved, so that the gain of the active layer is high. Thus, it is possible to obtain a semiconductor light emitting device having excellent temperature characteristics, a low threshold value, and a high output.

しかし、量子井戸活性層と障壁層はそれぞれ反対の歪を有している。その界面では引っ張り歪量と圧縮歪量を足した歪がかかっており、その値には限界がある。この値は成長温度などの条件に依存する。量子井戸活性層の圧縮歪量を大きくすると障壁層の引っ張り歪量を大きくできない。これに対し、障壁層の引っ張り歪量を量子井戸活性層の圧縮歪量より大きくすると、バンドギャップの大きな材料を障壁層として用いることが可能となる。   However, the quantum well active layer and the barrier layer have opposite strains. The interface is strained by adding the amount of tensile strain and the amount of compressive strain, and the value is limited. This value depends on conditions such as the growth temperature. If the compressive strain amount of the quantum well active layer is increased, the tensile strain amount of the barrier layer cannot be increased. On the other hand, when the tensile strain amount of the barrier layer is larger than the compressive strain amount of the quantum well active layer, a material having a large band gap can be used as the barrier layer.

これにより、量子井戸活性層と障壁層とのバンド不連続、量子井戸活性層とクラッド層とのバンド不連続をともに大きくすることができ、キャリア閉じ込めを充分に行うことができる。   Thereby, both the band discontinuity between the quantum well active layer and the barrier layer and the band discontinuity between the quantum well active layer and the cladding layer can be increased, and carrier confinement can be sufficiently performed.

なお、引っ張り歪障壁層の歪量を量子井戸活性層の歪量よりも大きくする効果は次のように得られる。すなわち、GaAs基板を用いた場合、GaAsP、AlGaAsP、GaInP、AlInP、GaInPAs、AlGaInP、AlGaInPAsは格子定数を小さくするほどバンドギャップを大きくできる組成を有する材料であるので、引っ張り歪障壁層として用いることで上記効果が得られる。また、InP基板を用いた場合、GaInP、GaInAs、AlInAs、AlGaInAs、GaInPAs、AlGaInP、AlGaInPAsは格子定数を小さくするほどバンドギャップを大きくできる組成を有する材料であるので、引っ張り歪障壁層として用いることで上記効果が得られる。   The effect of making the strain amount of the tensile strain barrier layer larger than the strain amount of the quantum well active layer can be obtained as follows. That is, when a GaAs substrate is used, GaAsP, AlGaAsP, GaInP, AlInP, GaInPAs, AlGaInP, and AlGaInPAs are materials having a composition that can increase the band gap as the lattice constant is reduced. The above effects can be obtained. When an InP substrate is used, GaInP, GaInAs, AlInAs, AlGaInAs, GaInPAs, AlGaInP, and AlGaInPAs are materials that have a composition that can increase the band gap as the lattice constant is reduced. The above effects can be obtained.

特に量子井戸活性層として非混和性の強い材料GaInPAsを用いた場合、歪量を大きくするほど均質組成混晶の作製が困難になり高品質結晶が得られにくく、量子井戸活性層の歪増加による利得向上に限界がある。しかし、障壁層をワイドギャップ材料とすることで、キャリア閉じ込めが良好になるので、量子井戸活性層の歪を大きくしなくても活性層の利得が高くなるとともに、量子井戸活性層を高品質に作製することが容易になる。これらにより温度特性が良好であって、低しきい値,高出力である半導体発光素子を得ることができる。なお、同一格子定数(歪)のGaInPAs材料で最もワイドギャップはGaInPなので、障壁層にはGaInPを用いるのが好ましい。   In particular, when GaInPAs, which is a highly immiscible material, is used as the quantum well active layer, the higher the amount of strain, the more difficult it becomes to produce a homogeneous composition mixed crystal, which makes it difficult to obtain a high-quality crystal. There is a limit to gain improvement. However, since the barrier layer is made of a wide gap material, carrier confinement is improved, so that the gain of the active layer is increased without increasing the strain of the quantum well active layer, and the quantum well active layer is improved in quality. It becomes easy to produce. Accordingly, it is possible to obtain a semiconductor light emitting device having excellent temperature characteristics, a low threshold value, and a high output. Since the widest gap is GaInP among GaInPAs materials having the same lattice constant (strain), it is preferable to use GaInP for the barrier layer.

また、GaInPAs量子井戸活性層とGaInPAs障壁層とからなるAlフリー活性層によれば、端面発光型レーザの場合ではCODレベルの上昇による高出力化が可能となる。また酸素を取り込み易いAlを活性層に含まないことから、信頼性向上が可能となる。請求項1によれば、Alフリーを維持しつつ従来よりもワイドギャップ障壁層を採用できることから、キャリア閉じ込めが良好になるので、量子井戸活性層の歪を大きくしなくても活性層の利得が高くなるとともに、量子井戸活性層を高品質に作製することが容易になる。これらにより温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で信頼性に優れた半導体発光素子を得ることができる。波長としては赤色から近赤外まで幅広いが、従来の半導体発光素子の障壁層のバンドギャップの制限から、850nmよりも波長の短い半導体発光素子、特に半導体レーザにおいて効果が大きい。もちろん、850nmよりも長い波長であっても、上記効果が得られる。   In addition, according to the Al-free active layer composed of the GaInPAs quantum well active layer and the GaInPAs barrier layer, in the case of the edge-emitting laser, the output can be increased by increasing the COD level. In addition, since the active layer does not contain Al that easily takes in oxygen, the reliability can be improved. According to claim 1, since a wide gap barrier layer can be adopted as compared with the conventional one while maintaining Al free, carrier confinement is improved, so that the gain of the active layer can be increased without increasing the strain of the quantum well active layer. In addition, the quantum well active layer can be easily manufactured with high quality. As a result, a semiconductor light emitting device having excellent temperature characteristics, low threshold, high output and excellent reliability can be obtained. Although the wavelength ranges from red to near infrared, the effect is large in a semiconductor light emitting device having a wavelength shorter than 850 nm, particularly a semiconductor laser, due to the limitation of the band gap of the barrier layer of the conventional semiconductor light emitting device. Of course, the above effect can be obtained even at a wavelength longer than 850 nm.

なお、AlGaInPやGaInPAsのようなP系材料の上部にAlGaAsのようなAs系材料を形成すると、P系材料上部のPがAsに置き換わり、バンドギャップの狭いAsリッチな材料になりやすい。また、界面ではAlGaAs層へのInのキャリーオーバーなど、Inの分離(Segregation)が生じる。この部分が活性層とクラッド層との間にあると、活性層で発生した光の吸収の問題が生じ、しきい値上昇を招く。したがって、GaInPAs系活性層と上部AlGaInPクラッド層との間にはAlGaAsのようなAs系材料を挿入しない方が良い。GaInPAs系活性層とAlGaInPクラッド層との間の光ガイド層にはクラッド層よりAl組成が小さくナローギャップのAlGaInPを用いることが望ましい。   Note that when an As-based material such as AlGaAs is formed on top of a P-based material such as AlGaInP or GaInPAs, P on the P-based material is replaced with As, and an As-rich material with a narrow band gap tends to be formed. Further, at the interface, In separation, such as In carry over to the AlGaAs layer, occurs. If this portion is between the active layer and the clad layer, there is a problem of absorption of light generated in the active layer, leading to an increase in threshold value. Therefore, it is better not to insert an As-based material such as AlGaAs between the GaInPAs-based active layer and the upper AlGaInP cladding layer. For the light guide layer between the GaInPAs-based active layer and the AlGaInP cladding layer, it is desirable to use AlGaInP having a narrower Al composition than the cladding layer and having a narrow gap.

(第2の形態)
本発明の第2の形態は、第1の形態の半導体発光素子において、該半導体発光素子は、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴としている。
(Second form)
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device of the first aspect, the semiconductor light emitting device has an oscillation wavelength longer than about 680 nm.

本発明では、AlGaInP系のクラッド層、及びワイドギャップ障壁層を用いることで、組成波長が680nmよりも長波長であれば、Alフリー活性層(量子井戸活性層と障壁層)を用いても、AlGaAs系の活性層による780nm帯の半導体発光素子の場合と同等以上のキャリア閉じ込めが可能となり、更に歪量子井戸活性層の効果も加わることから、AlGaAs系の活性層による780nm帯の半導体発光素子の場合と同等以上の特性を得ることが可能となる。   In the present invention, by using an AlGaInP-based cladding layer and a wide gap barrier layer, if the composition wavelength is longer than 680 nm, even if an Al-free active layer (quantum well active layer and barrier layer) is used, Carrier confinement equivalent to or higher than that in the case of a 780 nm band semiconductor light-emitting device using an AlGaAs-based active layer is possible, and the effect of a strained quantum well active layer is also added. It is possible to obtain characteristics equivalent to or better than the case.

(第3の形態)
本発明の第3の形態は、第1または第2の形態の半導体発光素子において、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴としている。
(Third form)
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device of the first or second aspect, the plane orientation of the GaAs substrate is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction (100 ) Surface.

AlGaInP、GaInP等のP系材料の結晶成長において、基板の面方位を考慮し、面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)GaAs基板を用いることで、自然超格子の形成によるバンドギャップの低下や、ヒロック(丘状欠陥)発生による表面性の悪化や非発光再結合センターの発生など、半導体レーザなどのデバイス特性への悪影響を低減させることができる。なお、(311)Aなど傾斜を大きくするほど結晶成長が難しくなる。これに対し、面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)GaAs基板を用いることで、容易に結晶成長できる。   In crystal growth of P-based materials such as AlGaInP and GaInP, a (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° with respect to the (111) A plane direction is taken into consideration. This reduces the adverse effects on device characteristics such as semiconductor lasers, such as the reduction of the band gap due to the formation of natural superlattices, the deterioration of surface properties due to the generation of hillocks (hill-like defects), and the generation of non-radiative recombination centers. be able to. Note that crystal growth becomes more difficult as the inclination becomes larger, such as (311) A. On the other hand, crystal growth can be easily performed by using a (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction.

(第4の形態)
本発明の第4の形態は、GaAs基板上に、レーザ光を発生する少なくとも1層の量子井戸活性層と障壁層とを有する活性層と該活性層の上部および下部に設けられ少なくとも1種類の材料からなる上部スペーサ層および下部スペーサ層とを含む共振器領域と、該共振器領域の上部および下部に設けられた上部反射鏡および下部反射鏡とを備えた面発光レーザにおいて、上部反射鏡および下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、半導体分布ブラッグ反射鏡の少なくとも一部は、AlGa1−xAs(0<x≦1)からなる屈折率が小なる層と、AlGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる屈折率が大なる層とからなり、上部スペーサ層と下部スペーサ層のうちの少なくとも一方のスペーサ層の少なくとも一部には、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられ、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴としている。
(4th form)
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an active layer having at least one quantum well active layer and a barrier layer for generating laser light on a GaAs substrate, and at least one kind of an active layer provided above and below the active layer. A surface emitting laser comprising: a resonator region including an upper spacer layer and a lower spacer layer made of a material; and an upper reflector and a lower reflector provided above and below the resonator region. lower reflecting mirror includes a semiconductor distributed Bragg reflector in which the refractive index is reflected by periodically changed optical interference of incident light, at least a portion of a semiconductor distributed Bragg reflector, Al x Ga 1-x as (0 < a layer refractive index is small consisting x ≦ 1), Al y Ga 1-y as (0 ≦ y <x ≦ 1) consisting of a refractive index consists of a large consisting layer, the upper spacer layer and the lower spacer layer At least a portion of Chino at least one of the spacer layer, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1,0 <b <1) is used, the quantum well active layer is compressed The strained Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1), and the barrier layer has tensile strain, Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer.

本発明の第4の形態によれば、GaAs基板上に、レーザ光を発生する少なくとも1層の量子井戸活性層と障壁層とを有する活性層と該活性層の上部および下部に設けられ少なくとも1種類の材料からなる上部スペーサ層および下部スペーサ層とを含む共振器領域と、該共振器領域の上部および下部に設けられた上部反射鏡および下部反射鏡とを備えた面発光レーザにおいて、上部反射鏡および下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、半導体分布ブラッグ反射鏡の少なくとも一部は、AlGa1−xAs(0<x≦1)からなる屈折率が小なる層と、AlGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる屈折率が大なる層とからなり、上部スペーサ層と下部スペーサ層のうちの少なくとも一方のスペーサ層の少なくとも一部には、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられ、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいので、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた面発光レーザを提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, an active layer having at least one quantum well active layer for generating laser light and a barrier layer on a GaAs substrate, and at least one provided above and below the active layer. In a surface emitting laser including a resonator region including an upper spacer layer and a lower spacer layer made of various materials, and an upper reflector and a lower reflector provided above and below the resonator region, the upper reflection The mirror and the lower reflecting mirror include a semiconductor distributed Bragg reflector that periodically changes the refractive index and reflects incident light by light wave interference, and at least a part of the semiconductor distributed Bragg reflector includes Al x Ga 1-x As ( 0 <x ≦ 1) and the layer refractive index is small consisting, Al y Ga 1-y as (0 ≦ y <x ≦ 1) consisting of a refractive index consists of a large consisting layer, an upper spacer layer and the lower space At least a portion of at least one of the spacer layer among the layers, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1,0 <b <1) is used, the quantum well active The layer is composed of Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) having compressive strain, and the barrier layer is Ga e In 1-e P f As having tensile strain. 1−f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and since the absolute value of the strain amount of the barrier layer is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer, carriers to the quantum well active layer It is possible to provide a surface emitting laser which is sufficiently confined, has a large gain, has a good temperature characteristic, has a low threshold value, a high output, and is excellent in reliability.

すなわち、本発明の第4の形態の面発光レーザでは、スペーサ層の少なくとも一部にAlGaInP材料,すなわち(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられることで、スペーサ層をAlGaAs系で形成した場合に比べて、スペーサ層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができ、キャリア閉じ込めが良好になる。また、量子井戸活性層を圧縮歪組成とすることで、価電子帯のバンド分離効果により低しきい値化するとともに高効率化(高出力化)することができる。更には、障壁層の引っ張り歪量が量子井戸活性層の圧縮歪量より大きいので、バンドギャップの大きな材料を障壁層とすることができ、障壁層によるキャリア閉じ込めも向上するとともに、量子井戸活性層を高品質に作製することが容易になる。これらの高利得化,高品質化によって低しきい値化することで、光取り出し側のDBR(分布ブラッグ反射鏡)の反射率を低減することが可能となり、更に高出力化することもできる。 That is, in the surface emitting laser according to the fourth aspect of the present invention, an AlGaInP material, that is, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 < b ) is formed on at least a part of the spacer layer. By using <1), the band gap difference between the spacer layer and the quantum well active layer can be made extremely large as compared with the case where the spacer layer is formed of AlGaAs, and carrier confinement is improved. In addition, by setting the quantum well active layer to a compressive strain composition, it is possible to reduce the threshold and increase the efficiency (high output) by the band separation effect of the valence band. Furthermore, since the tensile strain amount of the barrier layer is larger than the compressive strain amount of the quantum well active layer, a material having a large band gap can be used as the barrier layer, carrier confinement by the barrier layer is improved, and the quantum well active layer Can be easily produced with high quality. By reducing the threshold value by increasing the gain and quality, it is possible to reduce the reflectivity of the DBR (distributed Bragg reflector) on the light extraction side, and further increase the output.

また、障壁層や量子井戸活性層にはGaInPAs材料が用いられており(すなわち、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、Alを含んでいない材料から活性層が構成されており)、Alフリー活性領域(量子井戸活性層、及びそれに隣接する層)としているので、酸素の取り込まれが低減されて非発光再結合センターの形成を抑えることができ、長寿命の面発光レーザを実現できる。従来の面発光レーザの障壁層のバンドギャップの制限から、850nmよりも波長の短い面発光レーザにおいて効果が大きい。 Further, the barrier layer and the quantum well active layer have been used GaInPAs material (i.e., Ga c In 1-c P d As 1-d (0 is a quantum well active layer having a compressive strain <c <1, 0 ≦ d ≦ 1), and the barrier layer is made of Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) having tensile strain, and is made of a material not containing Al. Active layer is configured), and since it is an Al-free active region (quantum well active layer and a layer adjacent thereto), the incorporation of oxygen can be reduced and the formation of non-radiative recombination centers can be suppressed, A long-life surface emitting laser can be realized. Due to the limitation of the band gap of the barrier layer of the conventional surface emitting laser, the effect is large in the surface emitting laser having a wavelength shorter than 850 nm.

なお、AlGaInPやGaInPAsのようなP系材料の上部にAlGaAsのようなAs系材料を形成すると、P系材料上部のPがAsに置き換わり、バンドギャップの狭いAsリッチな材料になりやすい。また、界面ではAlGaAs層へのInのキャリーオーバーなど、Inの分離(Segregation)が生じる。この部分が活性層の近くにあると、活性層で発生した光の吸収の問題が生じ、しきい値上昇を招く。したがって、GaInPAs系活性層と上部AlGaInPスペーサ層との間にはAlGaAsのようなAs系材料を挿入しない方が良い。AlGaAsのようなAs系材料は、ワイドギャップのAlGaInPスペーサ層の活性層とは反対の側に設けると良い。GaInPAs系活性層とAlGaInPスペーサ層との間に半導体層を設ける場合、該半導体層には、AlGaInPスペーサ層よりもAl組成が小さくナローギャップのAlGaInPを用いることが望ましい。   Note that when an As-based material such as AlGaAs is formed on top of a P-based material such as AlGaInP or GaInPAs, P on the P-based material is replaced with As, and an As-rich material with a narrow band gap tends to be formed. Further, at the interface, In separation, such as In carry over to the AlGaAs layer, occurs. If this portion is close to the active layer, there will be a problem of absorption of light generated in the active layer, leading to an increase in threshold value. Therefore, it is better not to insert an As-based material such as AlGaAs between the GaInPAs-based active layer and the upper AlGaInP spacer layer. An As-based material such as AlGaAs may be provided on the side opposite to the active layer of the wide gap AlGaInP spacer layer. When a semiconductor layer is provided between the GaInPAs-based active layer and the AlGaInP spacer layer, it is desirable to use AlGaInP having a narrower Al composition and a narrow gap than the AlGaInP spacer layer.

(第5の形態)
本発明の第5の形態は、第4の形態の面発光レーザにおいて、該面発光レーザは、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴としている。
(5th form)
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the fourth aspect, the surface emitting laser has an oscillation wavelength longer than about 680 nm.

本発明では、AlGaInP系のスペーサ層、及びワイドギャップ障壁層を用いることで、組成波長が680nmよりも長波長であれば、Alフリー活性層(量子井戸活性層と障壁層)を用いても、AlGaAs系の活性層による780nm帯の面発光レーザの場合と同等以上のキャリア閉じ込めが可能となり、更に歪量子井戸活性層の効果も加わることから、AlGaAs系の活性層による780nm帯の面発光レーザの場合と同等以上の特性を得ることが可能となる。   In the present invention, by using an AlGaInP-based spacer layer and a wide gap barrier layer, if the composition wavelength is longer than 680 nm, even if an Al-free active layer (quantum well active layer and barrier layer) is used, Carrier confinement equivalent to or higher than that in the case of a surface emitting laser of 780 nm band by an AlGaAs-based active layer is possible and the effect of a strained quantum well active layer is also added. It is possible to obtain characteristics equivalent to or better than the case.

(第6の形態)
本発明の第6の形態は、第4または第5の形態の面発光レーザにおいて、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴としている。
(Sixth form)
According to a sixth aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the fourth or fifth aspect, the plane orientation of the GaAs substrate is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction (100 ) Surface.

AlGaInP、GaInP等のP系材料の結晶成長において、基板の面方位を考慮し、面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)GaAs基板を用いることで、自然超格子の形成によるバンドギャップの低下や、ヒロック(丘状欠陥)発生による表面性の悪化や非発光再結合センターの発生など、面発光レーザのデバイス特性への悪影響を低減させることができる。なお、(311)Aなど傾斜を大きくするほど結晶成長が難しくなる。これに対し、面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)GaAs基板を用いることで、容易に結晶成長できる。また、第6の形態の面発光レーザにおいては、光学利得異方性の効果が圧縮歪量子井戸活性層により増大し、偏光制御が可能になる。   In crystal growth of P-based materials such as AlGaInP and GaInP, a (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° with respect to the (111) A plane direction is taken into consideration. This reduces the adverse effects on the device characteristics of surface emitting lasers, such as the reduction of the band gap due to the formation of natural superlattices, the deterioration of surface properties due to the generation of hillocks (hill-like defects) and the occurrence of non-radiative recombination centers. be able to. Note that crystal growth becomes more difficult as the inclination becomes larger, such as (311) A. On the other hand, crystal growth can be easily performed by using a (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction. Further, in the surface emitting laser of the sixth embodiment, the effect of optical gain anisotropy is increased by the compression strain quantum well active layer, and polarization control becomes possible.

(第7の形態)
本発明の第7の形態は、第6の形態の面発光レーザにおいて、光出射方向から見た活性層の外周形状は、(111)A面方向に長い形状となる異方性を有していることを特徴としている。
(7th form)
According to a seventh aspect of the present invention, in the surface emitting laser according to the sixth aspect, the outer peripheral shape of the active layer viewed from the light emitting direction has an anisotropy that is long in the (111) A plane direction. It is characterized by being.

面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)GaAs基板を用いているので、偏光制御について、現在、最有力視されている(311)B基板(25°の傾斜)を用いた場合の効果を利用することができず、傾斜基板利用による光学利得異方性は小さくなるが、本発明では、この低下分を量子井戸活性層に圧縮歪を与えることによる光学利得異方性の増大、及び、面発光レーザの光出射方向から見た活性層の外周形状に異方性を持たせ、(111)A面方向に長い形状とすることによる基板傾斜方向((111)A面方向)の光学的利得増大により補償することで、偏光方向を制御することが可能となる。なお、活性層の外周形状とは、発振する領域の形状のことであって、電流が注入される活性層領域の形状のことである。電流狭窄を行っている場合は電流狭窄の形状と考えてよい。   Since the (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° with respect to the (111) A plane direction is used, polarization control is currently regarded as the most promising (311) B The effect of using the substrate (25 ° tilt) cannot be used, and the optical gain anisotropy due to the use of the tilted substrate is reduced. However, in the present invention, this decrease is applied to the quantum well active layer by compressive strain. By increasing the optical gain anisotropy due to the illuminating effect, and providing the anisotropy to the outer peripheral shape of the active layer as viewed from the light emitting direction of the surface emitting laser, and making it long in the (111) A plane direction By compensating for the increase in optical gain in the substrate tilt direction ((111) A plane direction), the polarization direction can be controlled. The outer peripheral shape of the active layer is the shape of the oscillating region and the shape of the active layer region into which current is injected. When current confinement is performed, it may be considered as a shape of current confinement.

このように、本発明の第7の形態によれば、活性層の利得が大きく、低しきい値,高出力であることと、信頼性に優れていることと、偏光方向が制御されていることとを同時に満たした、850nmよりも波長の短い面発光レーザを提供することができる。   As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, the gain of the active layer is large, the threshold is low, the output is excellent, and the polarization direction is controlled. Thus, a surface emitting laser having a wavelength shorter than 850 nm can be provided.

(第8の形態)
本発明の第8の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザが同一基板上に複数個形成されて構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
(Eighth form)
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a surface-emitting laser array comprising a plurality of surface-emitting lasers according to any one of the fourth to seventh aspects formed on the same substrate.

本発明の第8の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザが同一基板上に複数個形成されて構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイであるので、量子井戸活性層へのキャリア閉じ込めが充分に行われ、利得が大きく、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力で、更には信頼性に優れた面発光レーザアレイを提供することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a surface emitting laser array comprising a plurality of surface emitting lasers according to any one of the fourth to seventh aspects formed on the same substrate. Therefore, it is possible to provide a surface emitting laser array with sufficient carrier confinement in the quantum well active layer, large gain, good temperature characteristics, low threshold, high output, and excellent reliability. can do.

すなわち、面発光レーザは、面発光型であることでアレイ化が容易で、しかも通常の半導体プロセスで形成されるので、素子の位置制度が高い。また、高出力動作可能な面発光レーザを同一基板上に多数集積することで、書き込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書きこみが容易となり、書きこみ速度が格段に向上し、書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷できる。また、同じ書きこみドット密度の場合は印刷速度を早くできる。また、通信に応用した場合、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となるので高速通信ができる。更に、面発光レーザは低消費電力動作し、特に機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を低減できる。   That is, since the surface emitting laser is a surface emitting type, it can be easily arrayed and is formed by a normal semiconductor process, so that the element position system is high. In addition, by integrating a large number of surface-emitting lasers capable of high-power operation on the same substrate, when applied to a writing optical system, simultaneous multi-beam writing is facilitated, and the writing speed is greatly improved. Even if the dot density increases, printing can be performed without reducing the printing speed. Further, when the writing dot density is the same, the printing speed can be increased. In addition, when applied to communication, data transmission by multiple beams can be performed at the same time, so high-speed communication can be performed. Further, the surface emitting laser operates with low power consumption, and particularly when incorporated in a device, the temperature rise can be reduced.

(第9の形態)
本発明の第9の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、書き込み光源として用いられていることを特徴とする画像形成装置(例えば、プリンタやファクシミリなど)である。
(9th form)
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image in which the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a writing light source. A forming apparatus (for example, a printer or a facsimile machine).

本発明の第9の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、書き込み光源として用いられていることを特徴とする画像形成装置であるので、高速印刷が可能で、低コスト化等を図ることの可能な画像形成装置を提供することができる。   According to a ninth aspect of the present invention, the surface-emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface-emitting laser array according to the eighth aspect is used as a writing light source. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can perform high-speed printing and reduce costs.

すなわち、本発明の面発光レーザあるいは面発光レーザアレイにより高出力化できることから、従来の面発光レーザあるいは面発光レーザアレイを用いた画像形成装置に比べて高速印刷が可能となる。もしくは、従来と同速度の場合ではアレイ数の低減が可能となり、面発光レーザアレイチップの製造歩留まりが大きく向上するとともに、レーザプリンターなどの画像形成装置の低コスト化が図れる。更に、Alフリー活性層により、850nm帯面発光レーザのような通信用面発光レーザと同等の寿命が達成可能となることから、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷低減に貢献できる。   That is, since the output can be increased by the surface emitting laser or the surface emitting laser array of the present invention, high-speed printing is possible as compared with the image forming apparatus using the conventional surface emitting laser or the surface emitting laser array. Alternatively, the number of arrays can be reduced at the same speed as in the conventional case, the manufacturing yield of the surface emitting laser array chip can be greatly improved, and the cost of an image forming apparatus such as a laser printer can be reduced. Furthermore, the Al-free active layer makes it possible to achieve the same life as a surface emitting laser for communication such as an 850 nm band surface emitting laser, so that the optical writing optical unit itself can be reused, contributing to a reduction in environmental impact. it can.

(第10の形態)
本発明の第10の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光ピックアップシステムである。
(10th form)
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an optical pickup in which the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. System.

本発明の第10の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光ピックアップシステムであるので、信頼性が高く、電力が長持ちするハンディータイプの光ピックアップシステムを実現できる。   According to a tenth aspect of the present invention, the surface-emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface-emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. Since it is an optical pickup system, it is possible to realize a handy type optical pickup system with high reliability and long-lasting power.

すなわち、メディアへの光書込み用,再生用の光源である半導体レーザの波長は、CDでは780nmが用いられている。面発光レーザは端面発光型半導体レーザに比べて1桁程度消費電力が小さいことから、本発明の780nmの面発光レーザを再生用光源とした、信頼性が高く、電力が長持ちするハンディータイプの光ピックアップシステムを実現できる。   That is, the wavelength of a semiconductor laser, which is a light source for optical writing and reproduction on a medium, is 780 nm for CD. Since surface-emitting lasers consume about an order of magnitude less power than edge-emitting semiconductor lasers, highly reliable, long-lasting, hand-held light that uses the 780 nm surface-emitting laser of the present invention as a light source for reproduction. A pickup system can be realized.

(第11の形態)
本発明の第11の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送信モジュールである。
(Eleventh form)
In an eleventh aspect of the present invention, the surface-emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface-emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. It is a module.

本発明の第11の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送信モジュールであるので、経済的で高速な光送信モジュールを実現できる。   According to an eleventh aspect of the present invention, the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. Since it is an optical transmission module, an economical and high-speed optical transmission module can be realized.

すなわち、アクリル系POF(プラスチックファイバー)を用いた光伝送では、その吸収損失から、650nmの発振波長の面発光レーザが検討されているが、高温特性が悪く実用にはなっていない。従って、現在、LEDが使われているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを越えた高速伝送実現のためには、半導体レーザが必要である。   That is, in optical transmission using acrylic POF (plastic fiber), a surface emitting laser having an oscillation wavelength of 650 nm has been studied due to its absorption loss, but its high-temperature characteristics are poor and not practical. Therefore, although LEDs are currently used, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is necessary to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

最短波長が680nmである本発明の面発光レーザによれば、活性層利得が大きいので、高出力であるとともに高温特性にも優れており、ファイバーの吸収損失は大きくなるが短距離であれば伝送可能となり、安い光源である面発光レーザと、安い光ファイバーであるPOFとを用いた経済的で高速な光送信モジュールを実現できる。   According to the surface emitting laser of the present invention having the shortest wavelength of 680 nm, the gain of the active layer is large, so that the output is high and the high-temperature characteristics are excellent. An economical and high-speed optical transmission module using a surface-emitting laser that is a cheap light source and POF that is a cheap optical fiber can be realized.

(第12の形態)
本発明の第12の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送受信モジュールである。
(Twelfth embodiment)
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an optical transceiver characterized in that the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. It is a module.

本発明の第12の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送受信モジュールであるので、経済的で高速な光送受信モジュールを実現できる。   According to a twelfth aspect of the present invention, the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. Since it is an optical transceiver module, an economical and high-speed optical transceiver module can be realized.

すなわち、アクリル系POF(プラスチックファイバー)を用いた光伝送では、その吸収損失から、650nmの発振波長の面発光レーザが検討されているが、高温特性が悪く実用にはなっていない。従って、現在、LEDが使われているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを越えた高速伝送実現のためには、半導体レーザが必要である。   That is, in optical transmission using acrylic POF (plastic fiber), a surface emitting laser having an oscillation wavelength of 650 nm has been studied due to its absorption loss, but its high-temperature characteristics are poor and not practical. Therefore, although LEDs are currently used, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is necessary to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

最短波長が680nmである本発明の面発光レーザによれば、活性層利得が大きいので、高出力であるとともに高温特性にも優れており、ファイバーの吸収損失は大きくなるが短距離であれば伝送可能となり、安い光源である面発光レーザと、安い光ファイバーであるPOFとを用いた経済的で高速な光送受信モジュールを実現できる。   According to the surface emitting laser of the present invention having the shortest wavelength of 680 nm, the gain of the active layer is large, so that the output is high and the high-temperature characteristics are excellent. An economical and high-speed optical transceiver module using a surface emitting laser that is a cheap light source and POF that is a cheap optical fiber can be realized.

(第13の形態)
本発明の第13の形態は、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光通信システムである。
(13th form)
In a thirteenth aspect of the present invention, the surface emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. System.

本発明の第13の形態によれば、第4乃至第7のいずれかの形態の面発光レーザ、または、第8の形態の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光通信システムであるので、経済的な光通信システムを実現できる。   According to a thirteenth aspect of the present invention, the surface-emitting laser according to any one of the fourth to seventh aspects or the surface-emitting laser array according to the eighth aspect is used as a light source. Since it is an optical communication system, an economical optical communication system can be realized.

すなわち、アクリル系POF(プラスチックファイバー)を用いた光伝送では、その吸収損失から、650nmの発振波長の面発光レーザが検討されているが、高温特性が悪く実用にはなっていない。従って、現在、LEDが使われているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを越えた高速伝送実現のためには、半導体レーザが必要である。   That is, in optical transmission using acrylic POF (plastic fiber), a surface emitting laser having an oscillation wavelength of 650 nm has been studied due to its absorption loss, but its high-temperature characteristics are poor and not practical. Therefore, although LEDs are currently used, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is necessary to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

最短波長が680nmである本発明の面発光レーザは、活性層利得が大きいので高出力であるとともに高温特性にも優れており、ファイバーの吸収損失は大きくなるが短距離であれば伝送可能となり、安い光源である面発光レーザと、安い光ファイバーであるPOFとを用いた経済的な光通信システムを実現できる。極めて経済的であることから、特に一般家庭やオフィスの室内,機器内などの光通信システムとして用いることができる。   The surface emitting laser of the present invention having a shortest wavelength of 680 nm has a high active layer gain, so it has high output and excellent high-temperature characteristics. The absorption loss of the fiber increases, but transmission is possible at short distances. An economical optical communication system using a surface emitting laser that is a cheap light source and POF that is a cheap optical fiber can be realized. Since it is extremely economical, it can be used as an optical communication system, particularly in a general home or office, or in equipment.

図1は本発明の実施例1に係る波長730nm帯の端面発光型レーザを示す図である。なお、図1の例では、リッジストライプ型レーザとなっている。また、層構造としてはSCH−DQW(Separate Confinement Heterostructure Double Quantum Well)構造である。   FIG. 1 is a diagram showing an edge-emitting laser having a wavelength of 730 nm band according to Example 1 of the present invention. In the example of FIG. 1, a ridge stripe laser is used. The layer structure is a SCH-DQW (Separate Configuration Heterostructure Double Quantum Well) structure.

図1を参照すると、面方位が(111)A面方向に10°傾斜したn−(100)GaAs基板上に、n−GaAsバッファ層、n−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層、下部(Al0.5Ga0.50.5In0.5P光ガイド層、2層のGaInPAs量子井戸活性層と3層のGaInP障壁層とからなる活性層(多重量子井戸活性層)、上部(Al0.5Ga0.50.5In0.5P光ガイド層、p−(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層、p−GaInP中間層、p−GaAsコンタクト層が順次形成されている。結晶成長はMBE(分子線エピタキシー)法で行った。 Referring to FIG. 1, an n-GaAs buffer layer, n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0 ... On an n- (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined by 10 ° in the (111) A plane direction . 5 In 0.5 P cladding layer, lower (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P light guide layer, consisting of two GaInPAs quantum well active layers and three GaInP barrier layers Active layer (multi-quantum well active layer), upper part (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P light guide layer, p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0 .5 P clad layer, p-GaInP intermediate layer, and p-GaAs contact layer are sequentially formed. Crystal growth was performed by MBE (molecular beam epitaxy) method.

そして、フォトリソグラフィとエッチング技術により幅3μmのストライプ領域以外をp-AlGaAsクラッド層の途中まで除去し、リッジ構造を形成した。そして、このリッジ構造上に、p側電極を、電流注入部となる部分を除去した絶縁膜を介して形成した。また、基板の裏面には、n側電極を形成した。   Then, except for the stripe region having a width of 3 μm, was removed to the middle of the p-AlGaAs cladding layer by photolithography and etching techniques to form a ridge structure. Then, a p-side electrode was formed on the ridge structure through an insulating film from which a portion to be a current injection portion was removed. An n-side electrode was formed on the back surface of the substrate.

ここで、GaInPAs量子井戸活性層の圧縮歪量は0.7%、GaInP障壁層の引っ張り歪量は1.6%とした。GaInPは格子定数が小さいほど、つまりGa組成が大きいほど、バンドギャップが大きくなる材料である。   Here, the compressive strain amount of the GaInPAs quantum well active layer was 0.7%, and the tensile strain amount of the GaInP barrier layer was 1.6%. GaInP is a material whose band gap increases as the lattice constant decreases, that is, as the Ga composition increases.

前述した非特許文献2では、成長温度700℃、量子井戸活性層が1.6%の圧縮歪の場合、障壁層の引っ張り歪量を0.75%までが限界でそれ以上とすると特性の悪化が見られていた。つまり、量子井戸活性層と障壁層との間の歪量が2.35%を越えると、特性が悪化している。この実施例1では、量子井戸活性層の圧縮歪量が0.7%と非特許文献2より小さいので、障壁層の引っ張り歪量を1.6%と大きくしても特性が劣化せず、良好な特性が得られた。このように歪補償を適切に行うことで、歪によって生じる格子緩和の起こる膜厚を厚くすることができるので、井戸層の数や井戸層の厚さの許容度が高くなり、狙う素子特性に応じた設計をする場合の自由度が高くなる効果がある。   In Non-Patent Document 2 described above, when the growth temperature is 700 ° C. and the quantum well active layer has a compressive strain of 1.6%, if the tensile strain amount of the barrier layer is limited to 0.75% or more, the characteristics deteriorate. Was seen. That is, when the strain amount between the quantum well active layer and the barrier layer exceeds 2.35%, the characteristics deteriorate. In Example 1, since the compressive strain amount of the quantum well active layer is 0.7%, which is smaller than Non-Patent Document 2, the characteristics are not deteriorated even if the tensile strain amount of the barrier layer is increased to 1.6%. Good characteristics were obtained. By appropriately performing strain compensation in this way, the thickness of the lattice relaxation caused by strain can be increased, so the tolerance of the number of well layers and the thickness of the well layers is increased, and the target device characteristics are improved. There is an effect of increasing the degree of freedom in designing according to the design.

引っ張り歪量0.75%,1.6%のGaInPのバンドギャップEgは、それぞれ、2.049eV(Ga組成x=0.62),2.239eV(Ga組成x=0.73)であり、量子井戸活性層(730nm:1.698eV)とのバンドギャップ差はそれぞれ351meV,541meVとなり、190meVもの差がある。一方、AlGaAs系材料からなる850nmレーザの構造(障壁層Al組成xは典型的な値の内で最も大きい0.3とした)では356meVである。また、(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層のバンドギャップは2.3eVであり、AlGaAsクラッド層の典型的な組成範囲で最もバンドギャップが大きいAlGa1−xAs(x=0.6、Eg=2.0226eV)と比べて大きく、量子井戸活性層と障壁層とのバンド不連続、及び量子井戸活性層とクラッド層とのバンド不連続をともに大きくできる。以上のように、本発明により、波長が730nmでも、AlGaAs系材料からなる850nmレーザよりも充分なキャリア閉じ込めができることがわかる。 The band gaps Eg of GaInP with tensile strain amounts of 0.75% and 1.6% are 2.049 eV (Ga composition x = 0.62) and 2.239 eV (Ga composition x = 0.73), respectively. The band gap differences from the quantum well active layer (730 nm: 1.698 eV) are 351 meV and 541 meV, respectively, which are as large as 190 meV. On the other hand, in the structure of an 850 nm laser made of an AlGaAs-based material (the barrier layer Al composition x is set to 0.3 which is the largest among typical values), it is 356 meV. The band gap of the (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer is 2.3 eV, and Al x Ga has the largest band gap in the typical composition range of the AlGaAs cladding layer. Compared with 1-x As (x = 0.6, Eg = 2.0226 eV), both the band discontinuity between the quantum well active layer and the barrier layer and the band discontinuity between the quantum well active layer and the cladding layer are both present. Can be big. As described above, according to the present invention, it is understood that even when the wavelength is 730 nm, the carrier can be confined more sufficiently than the 850 nm laser made of an AlGaAs material.

また、本発明の実施例1の端面発光型レーザでは、それほどは大きくはできないが、量子井戸活性層を圧縮歪組成としている。歪が増加すると、ヘビーホールとライトホールのバンド分離が大きくなるため、利得の増加が大きくなり、低しきい値化するとともに高効率化(高出力化)する。この効果はAlGaAsクラッド層/AlGaAs系活性層のレーザでは実現できないので、本発明のAlGaInPクラッド層/GaInPAs系活性層によれば、AlGaAsクラッド層/AlGaAs系活性層の850nmレーザよりも、低しきい値化,高効率化(高出力化)が可能であることがわかる。   Further, in the edge-emitting laser of Example 1 of the present invention, the quantum well active layer has a compressive strain composition although it cannot be so large. When the distortion increases, the band separation between the heavy hole and the light hole increases, so that the gain increases and the threshold value is lowered and the efficiency is increased (high output). Since this effect cannot be realized with an AlGaAs cladding layer / AlGaAs active layer laser, the AlGaInP cladding layer / GaInPAs active layer of the present invention has a lower threshold than the 850 nm laser of the AlGaAs cladding layer / AlGaAs active layer. It can be seen that value conversion and high efficiency (high output) are possible.

また、光ガイド層には(Al0.5Ga0.50.5In0.5P層を用いた。バンドギャップは2.2eVである。AlGaInPやGaInPAsのようなP系材料の上部にAlGaAsのようなAs系材料を形成するとP系材料上部のPがAsに置き換わり、バンドギャップの狭いAsリッチな材料になりやすい。また、界面ではAlGaAs層へのInのキャリーオーバーなど、Inの分離(Segregation)が生じる。この部分(すなわち、AlGaAs層)が活性層とクラッド層との間にあると、活性層で発生した光の吸収の問題が生じ、しきい値上昇を招く。したがって、GaInPAs系活性層とAlGaInPクラッド層との間にはAlGaAsのようなAs系材料を挿入しない方が良い。この実施例1では、P系材料とAs系材料の界面は活性層から見てクラッド層の外側であり、活性層から離れているので、しきい値上昇の問題は起こらなかった。 Also, the optical guide layer using a (Al 0.5 Ga 0.5) 0.5 In 0.5 P layer. The band gap is 2.2 eV. When an As-based material such as AlGaAs is formed on top of a P-based material such as AlGaInP or GaInPAs, P on the P-based material is replaced with As, and an As-rich material with a narrow band gap tends to be formed. Further, at the interface, In separation, such as In carry over to the AlGaAs layer, occurs. If this portion (that is, the AlGaAs layer) is between the active layer and the clad layer, a problem of absorption of light generated in the active layer occurs, leading to an increase in threshold value. Therefore, it is better not to insert an As-based material such as AlGaAs between the GaInPAs-based active layer and the AlGaInP cladding layer. In Example 1, since the interface between the P-based material and the As-based material is outside the cladding layer as viewed from the active layer and is away from the active layer, the problem of an increase in threshold does not occur.

この実施例1で量子井戸活性層に用いたGaInPAsのような4元混晶は、組成が中心に近づくほど相分離が発生し易く、良好な結晶を得るのは容易ではない。圧縮歪組成のGaInPAsで730nmや780nmを得るためには4元混晶の中心付近となってしまい、圧縮歪量を大きくするほど結晶が不安定になるのでより困難となる。一方、障壁層に用いたGaInPは3元混晶であり、GaInPAsからなる量子井戸活性層に比べてはるかに結晶成長が容易である。つまり、障壁層の引っ張り歪量を量子井戸活性層の圧縮歪量よりも大きくする方が良好な結晶を得易い。   In the quaternary mixed crystal such as GaInPAs used in the quantum well active layer in Example 1, phase separation is likely to occur as the composition approaches the center, and it is not easy to obtain a good crystal. In order to obtain 730 nm or 780 nm with GaInPAs having a compressive strain composition, it becomes near the center of the quaternary mixed crystal, and as the amount of compressive strain increases, the crystal becomes more unstable and becomes more difficult. On the other hand, GaInP used for the barrier layer is a ternary mixed crystal, and crystal growth is much easier than that of a quantum well active layer made of GaInPAs. That is, it is easier to obtain a good crystal when the tensile strain amount of the barrier layer is larger than the compressive strain amount of the quantum well active layer.

また、活性層にAlを含んでいると、非発光再結合中心となり易い酸素を取り込み易く、CODレベルが低く端面破壊により高出力が得られないとか、寿命が短いといった課題がある。この実施例1の量子井戸活性層と障壁層とからなる活性層はAlフリー構造となっているので、高出力,長寿命が得られる。   Further, when Al is contained in the active layer, there is a problem that oxygen that tends to become a non-radiative recombination center is easily taken in, the COD level is low, and high output cannot be obtained due to end face destruction, or the life is short. Since the active layer composed of the quantum well active layer and the barrier layer of Example 1 has an Al-free structure, high output and long life can be obtained.

なお、特許文献2のように、より結晶成長の容易な3元混晶であるGaPAsで700nm帯を得る例が多い。GaAsPは引っ張り歪であり、短波長ほど歪量を大きくする(P組成を大きくする)必要があるが、Alフリー活性層とするためには、この実施例1のような大きな引っ張り歪の障壁層を用いることができない。   In addition, as in Patent Document 2, there are many examples of obtaining a 700 nm band with GaPAs, which is a ternary mixed crystal that facilitates crystal growth. GaAsP has a tensile strain, and it is necessary to increase the strain amount (the P composition is increased) as the wavelength is shorter. However, in order to obtain an Al-free active layer, a barrier layer having a large tensile strain as in the first embodiment. Cannot be used.

これらのように、この実施例1によれば、温度特性が良好であって、低しきい値,高出力,長寿命である700nm帯の半導体レーザを得ることができた。   As described above, according to the first embodiment, a 700 nm band semiconductor laser having excellent temperature characteristics, a low threshold value, a high output, and a long life could be obtained.

なお、半導体基板がGaAsであって、格子定数を小さくするほどバンドギャップを大きくできる組成を有する材料であるGaAsP、AlGaAsP、GaInP、AlInP、GaInPAs、AlGaInP、AlGaInPAsのいずれかを障壁層として用いる場合、障壁層の歪量(引っ張り)を量子井戸活性層の歪量(圧縮)よりも大きくすることで、そうでない場合に比べてキャリア閉じ込めが良好になる。また、半導体基板がInPの場合は、格子定数を小さくするほどバンドギャップを大きくできる組成を有する材料であるGaInP、GaInAs、AlInAs、AlGaInAs、GaInPAs、AlGaInP、AlGaInPAsのいずれかを用いる場合、障壁層の歪量(引っ張り)を量子井戸活性層の歪量(圧縮)より大きくすることで、そうでない場合に比べてキャリア閉じ込めが良好になる。発振波長など必要に応じて材料を選択して設計することができる。   When the semiconductor substrate is GaAs and any of GaAsP, AlGaAsP, GaInP, AlInP, GaInPAs, AlGaInP, and AlGaInPAs, which are materials having a composition that can increase the band gap as the lattice constant is decreased, By making the strain amount (tensile) of the barrier layer larger than the strain amount (compression) of the quantum well active layer, carrier confinement is improved as compared with the case where it is not. Further, when the semiconductor substrate is InP, when using any of GaInP, GaInAs, AlInAs, AlGaInAs, GaInPAs, AlGaInP, and AlGaInPAs, which is a material having a composition that can increase the band gap as the lattice constant is reduced, By making the amount of strain (tensile) larger than the amount of strain (compression) of the quantum well active layer, carrier confinement is improved as compared with the case where it is not. The material can be selected and designed as required, such as the oscillation wavelength.

上述の例では、MBE法での成長の例を示したが、MOCVD等の他の成長方法を用いることもできる。また、積層構造として二重量子井戸構造(DQW)の例を示したが、他の井戸数とした量子井戸構造を用いることもできる。また、レーザの構造も他の構造にしてもかまわない。また、端面型半導体レーザの例を示したが、発光ダイオード(LED)でもよく、発光効率が高く、温度特性が良好で、超寿命であるLED(端面型、面発光型)を得ることができる。   In the above example, an example of growth by the MBE method has been shown, but other growth methods such as MOCVD can also be used. Moreover, although the example of the double quantum well structure (DQW) was shown as a laminated structure, the quantum well structure which made the number of other wells can also be used. Also, the structure of the laser may be another structure. Further, although an example of an end face type semiconductor laser has been shown, a light emitting diode (LED) may be used, and an LED (end face type, surface emitting type) having high light emission efficiency, good temperature characteristics, and a long lifetime can be obtained. .

図2,図3は本発明の実施例2に係る面発光レーザを示す図である。なお、図3は図2の面発光レーザの活性層周辺の断面構造を示す図である。   2 and 3 are diagrams showing a surface emitting laser according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 is a view showing a cross-sectional structure around the active layer of the surface emitting laser shown in FIG.

実施例2の面発光レーザは、面方位が(111)A面方向に傾斜角15°で傾斜したn−(100)GaAs基板上に、n−Al0.9Ga0.1Asとn−Al0.3Ga0.7Asとを媒質内における発振波長の1/4倍の厚さで交互に例えば35.5周期積層した周期構造からなるn−半導体分布ブラッグ反射鏡(第1反射鏡:n側DBR)が形成されている(図2では詳細は省略)。なお、n−Al0.9Ga0.1Asとn−Al0.3Ga0.7Asとの間にはAl組成を一方の値から他方の値に徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層を挿入しており、傾斜層を含めて媒質内における発振波長の1/4倍の厚さとしている。これによれば、DBRに電気を流す場合、両者のバンド不連続を滑らかにすることができ、高抵抗化を抑制できる。 In the surface emitting laser of Example 2, n-Al 0.9 Ga 0.1 As and n − are formed on an n- (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an inclination angle of 15 ° in the (111) A plane direction. An n-semiconductor distributed Bragg reflector (first reflector) having a periodic structure in which Al 0.3 Ga 0.7 As and the like are alternately laminated with a thickness of 1/4 times the oscillation wavelength in the medium, for example, 35.5 periods. : N-side DBR) is formed (details are omitted in FIG. 2). In addition, between the n-Al 0.9 Ga 0.1 As and the n-Al 0.3 Ga 0.7 As, the thickness of 20 nm is obtained by gradually changing the Al composition from one value to the other value. A composition gradient layer is inserted, and the thickness including the gradient layer is ¼ times the oscillation wavelength in the medium. According to this, when electricity is supplied to the DBR, the band discontinuity between the two can be smoothed, and the increase in resistance can be suppressed.

そして、この第1反射鏡の上に、格子整合する(Al0.7Ga0.30.5In0.5P下部第1スペーサ(クラッド)層、格子整合する(Al0.5Ga0.50.5In0.5P下部第2スペーサ層、1.0%の圧縮歪組成であって波長が780nmとなる3層のGaInPAs井戸層と1.2%の引っ張り歪組成である4層のGa0.68In0.32P障壁層とからなる量子井戸活性層、(Al0.5Ga0.50.5In0.5P上部第2スペーサ層、(Al0.7Ga0.30.5In0.5P上部第1スペーサ(クラッド)層が形成されている。更にその上に、p−AlGa1−xAs(x=0.9)とp−AlGa1−xAs(x=0.3)とを交互に例えば25周期積層した周期構造からなるp−半導体分布ブラッグ反射鏡(第2反射鏡:p側DBR)が形成されている(図2では詳細は省略)。この第2反射鏡にも、第1反射鏡と同様に組成傾斜層を挿入している。そして最上部には、電極とコンタクトを取るp−GaAsコンタクト層が形成されている。第1反射鏡と第2反射鏡との間は発振波長の1波長分の厚さ(いわゆるラムダキャビティー)とした。 Then, a lattice-matched (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P lower first spacer (cladding) layer is lattice-matched (Al 0.5 Ga) on the first reflecting mirror. 0.5 ) 0.5 In 0.5 P lower second spacer layer, 1.0% compressive strain composition, three GaInPAs well layers with a wavelength of 780 nm, and 1.2% tensile strain composition A quantum well active layer composed of a certain four-layer Ga 0.68 In 0.32 P barrier layer, (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P upper second spacer layer, (Al 0 .7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P upper first spacer (cladding) layer is formed. Further, a periodic structure in which, for example, 25 cycles of p-Al x Ga 1-x As (x = 0.9) and p-Al x Ga 1-x As (x = 0.3) are alternately stacked. A p-semiconductor distributed Bragg reflector (second reflector: p-side DBR) is formed (details are omitted in FIG. 2). Similar to the first reflecting mirror, a composition gradient layer is also inserted into the second reflecting mirror. A p-GaAs contact layer that contacts the electrode is formed on the top. A thickness corresponding to one wavelength of the oscillation wavelength (so-called lambda cavity) was set between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror.

この実施例2の面発光レーザは、以下のように作製される。すなわち、結晶成長はMOCVDにより成長した。原料には、TMG(トリメチルガリウム),TMA(トリメチルアルミニウム),TMI(トリメチルインジウム),PH(フォスフィン)、AsH(アルシン)を用い、n型のドーパントとしてHSe(セレン化水素)を用い、p型のドーパントとしてDMZn(ジメチルジンク)、CBrを用いた。また、キャリアガスにはHを用いた。MOCVD法は、原料ガス供給量を制御することで、組成傾斜層のような構成を容易に形成できるので、DBRを含んだ面発光レーザの結晶成長方法としてMBE法に比べて適している。またMBE法のような高真空を必要とせず、原料ガスの供給流量や供給時間を制御すれば良いので、量産性にも優れている。 The surface emitting laser of Example 2 is manufactured as follows. That is, crystal growth was performed by MOCVD. TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), TMI (trimethylindium), PH 3 (phosphine), AsH 3 (arsine) are used as raw materials, and H 2 Se (hydrogen selenide) is used as an n-type dopant. DMZn (dimethyl zinc) and CBr 4 were used as p-type dopants. Further, the carrier gas was used H 2. The MOCVD method is more suitable than the MBE method as a crystal growth method of a surface emitting laser including DBR because a composition gradient layer can be easily formed by controlling the supply amount of the source gas. Further, high vacuum is not required as in the MBE method, and the supply flow rate and supply time of the source gas may be controlled, so that the mass productivity is excellent.

この実施例2では、p側DBR中で活性層に近い低屈折率層の一部をAlAs層とした。そして、所定の大きさのメサを少なくともp−AlAs被選択酸化層の側面を露出させて形成し、側面の現れたAlAsを水蒸気で側面から酸化してAl電流狭さく部を形成した。そして次に、ポリイミドでエッチング部を埋め込んで平坦化し、pコンタクト部と光出射部のある上部反射鏡上のポリイミドを除去し、pコンタクト層上の光出射部以外にp側電極を形成し、基板の裏面にn側電極を形成した。 In Example 2, a part of the low refractive index layer close to the active layer in the p-side DBR was an AlAs layer. Then, a mesa having a predetermined size was formed by exposing at least the side surface of the p-AlAs selective oxidation layer, and the AlAs that appeared on the side surface was oxidized from the side surface with water vapor to form an Al x O y current narrowing portion. Then, the etching part is buried and planarized with polyimide, the polyimide on the upper reflecting mirror having the p contact part and the light emitting part is removed, and a p-side electrode is formed in addition to the light emitting part on the p contact layer, An n-side electrode was formed on the back surface of the substrate.

この実施例2では、AlとAsを主成分とした被選択酸化層の選択酸化により電流狭さくを行ったので、しきい値電流は低かった。被選択酸化層を選択酸化したAl酸化膜からなる電流狭さく層を用いた電流狭さく構造では、電流狭さく層を活性層に近づけて形成することで電流の広がりを抑えられ、大気に触れない微小領域に効率良くキャリアを閉じ込めることができる。さらに酸化してAl酸化膜となることで屈折率が小さくなり、凸レンズの効果でキャリアの閉じ込められた微小領域に効率良く光を閉じ込めることができ、極めて効率が良くなり、しきい値電流は低減される。また、容易に電流狭さく構造を形成できることから、製造コストを低減できる。   In Example 2, since the current was narrowed by selective oxidation of the selective oxidation layer containing Al and As as main components, the threshold current was low. In a current narrowing structure using a current narrowing layer made of an Al oxide film that selectively oxidizes the selective oxidation layer, the current spreading can be suppressed by forming the current narrowing layer close to the active layer, and a minute region that does not touch the atmosphere It is possible to confine carriers efficiently. Furthermore, the refractive index is reduced by oxidizing it into an Al oxide film, and light can be efficiently confined in a minute region where carriers are confined by the effect of the convex lens, resulting in extremely high efficiency and a reduced threshold current. Is done. In addition, since the current narrowing structure can be easily formed, the manufacturing cost can be reduced.

実施例2の面発光レーザでは、スペーサ層としてAlGaInP材料を用い、障壁層や量子井戸活性層にはGaInPAsを用いている。そして、面方位が(111)A面方向に15°傾斜した(100)GaAs基板上に形成したことで、自然超格子の形成によるバンドギャップの低下やヒロック(丘状欠陥)発生による表面性の悪化や非発光再結合センターの影響を低減している。   In the surface emitting laser of Example 2, an AlGaInP material is used for the spacer layer, and GaInPAs is used for the barrier layer and the quantum well active layer. And, by forming on the (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined by 15 ° in the (111) A plane direction, the surface property of the surface due to the reduction of the band gap due to the formation of the natural superlattice and the generation of hillocks (hill-like defects) The effects of deterioration and non-radiative recombination centers are reduced.

つまり、AlGaInPやGaInPにおいては、面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度(傾斜角)に傾斜した(100)GaAs基板が適している。(100)面に近い場合、自然超格子の形成によるバンドギャップの低下や、ヒロック(丘状欠陥)発生による表面性の悪化や非発光再結合センターの発生が生じ、半導体レーザなどのデバイス特性に悪影響を及ぼす。一方、(100)面から(111)A面方向に傾斜させると、傾斜角に応じて自然超格子の形成が抑えられる。すなわち、バンドギャップは、傾斜角が10°から15°程度までは急激に変化し、その後は徐々に正規のバンドギャップ(完全に混ざった混晶の値)に近づき、また、ヒロックも徐々に発生しなくなっていく。しかし、(111)A面方向の傾斜角が20°を超えると、結晶成長が困難になっていく。そこで、赤色レーザ(630nmから680nm)の材料系で使われているAlGaInP材料では、5°乃至20°の範囲内の角度に(より多くの場合、7°乃至15°の範囲内の角度に)傾斜させた基板が一般に使われている。これは、スペーサ層(クラッド層)であるAlGaInPはもとより、後述の表1の例のように障壁層をGaInPとした場合も当てはまる。更には、障壁層や量子井戸活性層がGaInPAsの場合であっても悪影響が懸念されるので、これら材料の成長には面方位が(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に(より望ましくは7°乃至15°の範囲内の角度に)傾斜した(100)GaAs基板を用いることが好ましい。   That is, for AlGaInP and GaInP, a (100) GaAs substrate whose plane orientation is inclined at an angle (inclination angle) within the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction is suitable. When close to the (100) plane, the band gap decreases due to the formation of a natural superlattice, the surface property deteriorates due to the generation of hillocks (hill-like defects), and non-radiative recombination centers occur. Adversely affect. On the other hand, when it is inclined from the (100) plane toward the (111) A plane, the formation of the natural superlattice is suppressed according to the inclination angle. In other words, the band gap changes abruptly when the tilt angle is about 10 ° to 15 °, and then gradually approaches the normal band gap (the value of a completely mixed crystal), and hillocks are also generated gradually. I will not. However, when the inclination angle in the (111) A plane direction exceeds 20 °, crystal growth becomes difficult. Therefore, in the AlGaInP material used in the material system of the red laser (630 nm to 680 nm), the angle is in the range of 5 ° to 20 ° (more often, the angle is in the range of 7 ° to 15 °). An inclined substrate is generally used. This applies not only to AlGaInP, which is a spacer layer (cladding layer), but also to the case where the barrier layer is GaInP as in the example of Table 1 described later. Furthermore, even if the barrier layer and the quantum well active layer are made of GaInPAs, there is a concern about adverse effects. Therefore, the growth of these materials has a plane orientation in the range of 5 ° to 20 ° in the (111) A plane direction. It is preferable to use a (100) GaAs substrate that is inclined at an angle (more preferably at an angle in the range of 7 ° to 15 °).

また、次表(表1)には、AlGaAs(スペーサ層)/AlGaAs(量子井戸活性層)系の780nm,850nm面発光レーザの典型的な材料組成でのスペーサ層と井戸層、及び障壁層と井戸層とのバンドギャップ差が示されている。同時に、本発明のAlGaInP(スペーサ層)/GaInPAs(量子井戸活性層)系の780nm面発光レーザの一例となるスペーサ層と井戸層、及び障壁層と井戸層とのバンドギャップ差が示されている。なおGaInPAs障壁層はGa組成0.68(引っ張り歪1.2%)の例を示した。   Further, the following table (Table 1) shows a spacer layer, a well layer, and a barrier layer having typical material compositions of an AlGaAs (spacer layer) / AlGaAs (quantum well active layer) system 780 nm and 850 nm surface emitting laser. The band gap difference with the well layer is shown. At the same time, the band gap difference between the spacer layer and the well layer and the barrier layer and the well layer, which are examples of the AlGaInP (spacer layer) / GaInPAs (quantum well active layer) 780 nm surface emitting laser of the present invention is shown. . The GaInPAs barrier layer shows an example with a Ga composition of 0.68 (tensile strain of 1.2%).

Figure 2006120884
Figure 2006120884

この実施例2では、スペーサ層(クラッド層)としてワイドバンドギャップである(Al0.7Ga)0.5In0.5Pを用いている。スペーサ層の少なくとも一部に(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0≦b≦1)を用いることで、スペーサ層をAlGaAs系で形成した場合に比べて、スペーサ層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができる。スペーサ層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差は、スペーサ層をAlGaAsで形成した場合の466meV(Al組成0.6の場合)に比べて、743meVであり極めて大きい。実施例1で示したように障壁層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差も同様に優位差があり、良好なキャリア閉じ込めとなる。 In Example 2, (Al 0.7 Ga) 0.5 In 0.5 P having a wide band gap is used as the spacer layer (cladding layer). By using (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) for at least part of the spacer layer, the spacer layer is made of AlGaAs. Thus, the band gap difference between the spacer layer and the quantum well active layer can be made extremely large. The band gap difference between the spacer layer and the quantum well active layer is 743 meV, which is very large, compared to 466 meV (when the Al composition is 0.6) when the spacer layer is formed of AlGaAs. As shown in the first embodiment, the band gap difference between the barrier layer and the quantum well active layer similarly has a superior difference, resulting in good carrier confinement.

表1に示すように、AlGaInP(スペーサ層)/GaInPAs(量子井戸活性層)系の780nm面発光レーザは、AlGaAs/AlGaAs系の780nm面発光レーザはもとより、AlGaAs/AlGaAs系の850nm面発光レーザよりも、バンドギャップ差を大きく取れることがわかる。   As shown in Table 1, the AlGaInP (spacer layer) / GaInPAs (quantum well active layer) type 780 nm surface emitting laser is not only the AlGaAs / AlGaAs type 780 nm surface emitting laser but also the AlGaAs / AlGaAs type 850 nm surface emitting laser. However, it can be seen that a large band gap difference can be obtained.

また、量子井戸活性層が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールのバンド分離により利得の増加が大きくなった。これらにより高利得となるので、実施例2の面発光レーザは、低しきい値で高出力であった。   In addition, since the quantum well active layer has a compressive strain, the increase in gain is increased by band separation of heavy holes and light holes. Because of these high gains, the surface emitting laser of Example 2 had high output at a low threshold.

また、量子井戸活性層と障壁層は、Alを含んでいない材料から構成されている。すなわち、Alフリー活性領域(量子井戸活性層、及びそれに隣接する層)としているので、酸素の取り込まれが低減されて非発光再結合センターの形成を抑えることができ、長寿命であった。   The quantum well active layer and the barrier layer are made of a material that does not contain Al. That is, since the Al-free active region (quantum well active layer and adjacent layer) is used, the oxygen uptake is reduced and the formation of a non-radiative recombination center can be suppressed, and the lifetime is long.

また、本実施例2の面発光レーザにおける偏光方向の制御は、基板の傾斜による光学利得異方性を利用している。現在、最有力視されている(311)B基板(傾斜角が25°)を用いた場合に比べて、小さい傾斜角(15°)であるので、光学利得異方性は小さくなる。実施例2では、この低下分を、量子井戸活性層に圧縮歪を与えることによる光学利得異方性の増大で補ったので、偏光方向を制御できた。   In addition, the polarization direction control in the surface emitting laser according to the second embodiment utilizes the optical gain anisotropy due to the tilt of the substrate. The optical gain anisotropy is small because the inclination angle is small (15 °) as compared with the case where the (311) B substrate (inclination angle is 25 °), which is currently regarded as the most prominent, is used. In Example 2, since this decrease was compensated by an increase in optical gain anisotropy by applying compressive strain to the quantum well active layer, the polarization direction could be controlled.

このように、実施例2によれば、活性層の利得が大きく、低しきい値,高出力であって、偏光方向の制御された、信頼性に優れた780nm面発光レーザを実現することができた。   Thus, according to Example 2, it is possible to realize a highly reliable 780 nm surface emitting laser with a large active layer gain, a low threshold value, a high output, and a polarization direction controlled. did it.

また、本発明の面発光レーザでは、キャリアの閉じ込めが向上し、歪量子井戸活性層による高利得化によって低しきい値化することで、光取り出し側DBRの反射率を低減することが可能となり、より一層の高出力化が可能となる。   Further, in the surface emitting laser of the present invention, the confinement of carriers is improved, and the reflectivity of the light extraction side DBR can be reduced by lowering the threshold by increasing the gain by the strained quantum well active layer. Therefore, it is possible to further increase the output.

なお、本発明のワイドギャップスペーサ層,ワイドギャップ障壁層を用い、AlGaAs系材料による780nm帯よりキャリア閉じ込めが良好になる効果は、短波長化とともに小さくなっていくが、680nmよりも長波長であれば得ることができる。AlGa1−xAs(0<x≦1)系スペーサ層の定型的な組成範囲で最もバンドギャップが大きいAlGa1−xAs(x=0.6、Eg=2.0226eV)と組成波長780nm(Eg=1.5567eV)の活性層とのバンドギャップ差は、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0≦b≦1)スペーサ層の定型的な組成範囲で最もバンドギャップが大きい(AlGa1−aIn1−bP(a=0.7、b=0.5、Eg=2.289eV)と組成波長680nm(Eg=1.8233eV)の活性層とのバンドギャップ差(460meV)とほぼ等しい。また障壁層と量子井戸活性層とのバンドギャップ差については、例えば障壁層がGaIn1−eAs1−f(e=0.6、f=1、Eg=2.02eV)の場合、組成波長680nmの活性層とのバンドギャップ差がおよそ200meVとなり、AlGaAs/AlGaAs系活性層による780nm面発光レーザの場合とほぼ同等となるので、e>0.6とすればAlGaAs系材料よりもバンドギャップ差を大きくできる。 The effect of using the wide gap spacer layer and the wide gap barrier layer of the present invention to improve the carrier confinement from the 780 nm band by the AlGaAs-based material becomes smaller as the wavelength becomes shorter, but may be longer than 680 nm. If you can get. Al x Ga 1-x As ( 0 <x ≦ 1) based most bandgap routine composition range of the spacer layer is larger Al x Ga 1-x As ( x = 0.6, Eg = 2.0226eV) and The band gap difference from the active layer having a composition wavelength of 780 nm (Eg = 1.5567 eV) is (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) of the spacer layer. (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (a = 0.7, b = 0.5, Eg = 2.289 eV) and composition wavelength 680 nm (Eg) = 1.8233 eV) and the band gap difference (460 meV) from the active layer. Regarding the band gap difference between the barrier layer and the quantum well active layer, for example, the barrier layer is Ga e In 1-e P f As 1-f (e = 0.6, f = 1, Eg = 2.02 eV). In this case, the band gap difference from the active layer having a composition wavelength of 680 nm is about 200 meV, which is almost the same as that of a 780 nm surface emitting laser using an AlGaAs / AlGaAs active layer. Can also increase the band gap difference.

つまり、AlGaInP系スペーサ層を用いることで、組成波長が680nmよりも長波長であれば、Alフリー活性層(量子井戸活性層と障壁層)を用いても、AlGaAs/AlGaAs系活性層による780nm面発光レーザの場合と同等以上のキャリア閉じ込めが可能となる、更に歪量子井戸活性層の効果も加わることから、同等以上の特性を得ることが可能となる。   That is, by using an AlGaInP-based spacer layer, if the composition wavelength is longer than 680 nm, even if an Al-free active layer (quantum well active layer and barrier layer) is used, the 780 nm surface by the AlGaAs / AlGaAs-based active layer Carrier confinement equivalent to or higher than that in the case of a light emitting laser is possible, and the effect of the strained quantum well active layer is further added, so that characteristics equal to or higher than that can be obtained.

なお、680nmより短波長であってもAlフリー活性層とすることができる。600nmから700nmの発振波長の赤色レーザの材料として、AlGaInPスペーサ層(クラッド層)、AlGaInP障壁層、GaInP量子井戸活性層が用いられている。障壁層には(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pが良く用いられており、バンドギャップは2.2eV程度である。本発明のように大きな引っ張り歪組成のGaInPのバンドギャップは例えばGa組成0.73で2.239eVであり、量子井戸活性層の圧縮歪量を大きくしなければ用いることができる。これにより赤色レーザの寿命を改善することもできる。 In addition, even if it is shorter than 680 nm, it can be set as an Al free active layer. As a red laser material having an oscillation wavelength of 600 nm to 700 nm, an AlGaInP spacer layer (cladding layer), an AlGaInP barrier layer, and a GaInP quantum well active layer are used. (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P is often used for the barrier layer, and the band gap is about 2.2 eV. The band gap of GaInP having a large tensile strain composition as in the present invention is, for example, 2.239 eV with a Ga composition of 0.73, and can be used unless the amount of compressive strain in the quantum well active layer is increased. Thereby, the lifetime of the red laser can also be improved.

図4は本発明の実施例3に係る面発光レーザの上面図である。   FIG. 4 is a top view of a surface emitting laser according to Embodiment 3 of the present invention.

実施例3の実施例2との違いは、面発光レーザの光出射方向から見たメサ形状を、(111)A面方向に長い長楕円形状となるように異方性を設けて形成したことである。これは長方形など他の形状でも良い。これにより、Al酸化膜により形成された電流注入領域の形状も(111)A面方向に長い形状となった。   The difference between Example 3 and Example 2 is that the mesa shape viewed from the light emitting direction of the surface emitting laser was formed with anisotropy so as to be a long oval shape in the (111) A plane direction. It is. This may be another shape such as a rectangle. As a result, the shape of the current injection region formed by the Al oxide film also became long in the (111) A plane direction.

本発明の面発光レーザにおける偏光方向の制御は、主に基板の傾斜による光学利得異方性を利用している。現在、最有力視されている(311)B基板(傾斜角が25°)を用いた場合に比べて、小さい傾斜角(15°)であるので、基板コストを抑えられることやへき開し易く扱い易さが改善するものの、光学利得異方性は小さくなる。実施例3では、この低下分を、量子井戸活性層に圧縮歪を与えることによる光学利得異方性の増大、更には、面発光レーザの光出射方向から見た活性層の外周形状に異方性を持たせ、(111)A面方向に長い形状とすることによる基板傾斜方向((111)A面方向)の光学的利得増大により補償しており、(311)B基板利用と比べて劣らない偏光方向制御ができた。   The control of the polarization direction in the surface emitting laser of the present invention mainly utilizes the optical gain anisotropy due to the tilt of the substrate. Compared to the case of using the (311) B substrate (inclination angle is 25 °), which is currently regarded as the most promising, the inclination angle is small (15 °), so that the substrate cost can be suppressed and the cleavage is easy to handle. Although the easiness is improved, the optical gain anisotropy is reduced. In Example 3, this decrease is increased in the optical gain anisotropy by applying compressive strain to the quantum well active layer, and is further anisotropic in the outer peripheral shape of the active layer viewed from the light emitting direction of the surface emitting laser. It is compensated by increasing the optical gain in the substrate tilt direction ((111) A plane direction) by having a long shape in the (111) A plane direction, which is inferior to (311) B substrate utilization. There was no polarization direction control.

このように、実施例3によれば、活性層の利得が大きく、低しきい値,高出力であることと、信頼性に優れていることと、偏光方向が制御されていることとを同時に満たした780nm面発光レーザを実現することができた。   As described above, according to the third embodiment, the active layer has a large gain, a low threshold value, a high output, excellent reliability, and the polarization direction is controlled at the same time. A filled 780 nm surface emitting laser could be realized.

図5は本発明の実施例4に係る面発光レーザアレイを示す図である。すなわち、図5は実施例4の面発光レーザアレイチップの上面図である。   FIG. 5 is a diagram showing a surface emitting laser array according to Example 4 of the present invention. That is, FIG. 5 is a top view of the surface emitting laser array chip of the fourth embodiment.

図5の例では、実施例3の面発光レーザ10素子が1次元に並んだものとなっている。ただし、実施例4では、面発光レーザのpとnを実施例2の面発光レーザとは逆にした。すなわち、実施例4では、面発光レーザは、p型GaAs半導体基板上に形成されており、上面にn側個別電極、裏面にp側共通電極が形成されている。また、図5の例では、複数の面発光レーザを1次元に並べたが、例えば後述の図9に示すように複数の面発光レーザを2次元に集積させても良い。   In the example of FIG. 5, the surface emitting lasers 10 of Example 3 are arranged one-dimensionally. However, in Example 4, p and n of the surface emitting laser were reversed from those of the surface emitting laser of Example 2. That is, in Example 4, the surface emitting laser is formed on the p-type GaAs semiconductor substrate, and the n-side individual electrode is formed on the upper surface and the p-side common electrode is formed on the back surface. In the example of FIG. 5, a plurality of surface emitting lasers are arranged one-dimensionally. However, for example, a plurality of surface emitting lasers may be integrated two-dimensionally as shown in FIG.

面発光レーザは、面発光型であることでアレイ化が容易で、しかも通常の半導体プロセスで形成されるので、素子の位置制度が高い。更に、本発明のように偏光方向が一定方向に制御された、高出力動作可能な面発光レーザを同一基板上に多数集積することで、書き込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書きこみが容易となり、書き込み速度が格段に向上し、書き込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷できる。また同じ書き込みドット密度の場合は印刷速度を早くできる。また、通信に応用した場合、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となるので高速通信ができる。更に面発光レーザは低消費電力動作し、特に機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を低減できる。   Since the surface emitting laser is of the surface emitting type, it is easy to form an array, and since it is formed by a normal semiconductor process, the element position system is high. Furthermore, by integrating a large number of surface-emitting lasers whose polarization direction is controlled in a constant direction as in the present invention on the same substrate, when applied to a writing optical system, simultaneous writing with multiple beams is possible. Indentation is facilitated, the writing speed is remarkably improved, and printing can be performed without reducing the printing speed even if the writing dot density increases. Also, when the writing dot density is the same, the printing speed can be increased. In addition, when applied to communication, data transmission by multiple beams can be performed at the same time, so high-speed communication can be performed. Further, the surface emitting laser operates with low power consumption, and particularly when incorporated in a device, the temperature rise can be reduced.

図6は本発明の実施例5に係る光送信モジュールを示す図であり、図6の光送信モジュールは、本発明の面発光レーザアレイチップと安価なアクリル系POF(プラスチック光ファイバー)とを組み合わせたものとなっている。なお、発振波長が680nmとなるような活性層組成としている。実施例5の光送信モジュールでは、面発光レーザからのレーザ光がPOFに入力され、伝送される。アクリル系POFは650nmに吸収損失のボトムがあり、650nmの面発光レーザが検討されているが、高温特性が悪く、実用にはなっていない。従来、この程の光送信モジュールにはLEDが使われているが、この場合には高速変調が困難であり、1Gbpsを越えた高速伝送実現のためには半導体レーザが必要である。   FIG. 6 is a diagram showing an optical transmission module according to Embodiment 5 of the present invention. The optical transmission module of FIG. 6 is a combination of a surface emitting laser array chip of the present invention and an inexpensive acrylic POF (plastic optical fiber). It has become a thing. The active layer composition has an oscillation wavelength of 680 nm. In the optical transmission module of the fifth embodiment, laser light from the surface emitting laser is input to the POF and transmitted. Acrylic POF has a bottom of absorption loss at 650 nm, and a surface-emitting laser of 650 nm has been studied. Conventionally, an LED is used in such a light transmission module, but in this case, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is necessary to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

この実施例5の光送信モジュールに用いられる面発光レーザの波長は680nmであるが、活性層利得が大きいので高出力であるとともに高温特性にも優れており、ファイバーの吸収損失は大きくなるが短距離であれば伝送可能である。   The surface emitting laser used in the optical transmission module of Example 5 has a wavelength of 680 nm, but since the active layer gain is large, the output power is high and the high temperature characteristics are excellent, and the absorption loss of the fiber is large but short. Transmission is possible at a distance.

光通信の分野では、同時により多くのデータを伝送するために、複数の半導体レーザが集積したレーザアレイを用いた並列伝送が試みられている。これにより、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。   In the field of optical communications, parallel transmission using a laser array in which a plurality of semiconductor lasers are integrated has been attempted in order to transmit more data at the same time. As a result, high-speed parallel transmission is possible, and more data than before can be transmitted simultaneously.

この実施例5では(すなわち、図6の例では)、面発光レーザアレイの各面発光レーザ素子と光ファイバーとを1対1に対応させたが、発振波長の異なる複数の面発光レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより伝送速度を更に増大させることも可能である。   In the fifth embodiment (that is, in the example of FIG. 6), each surface emitting laser element of the surface emitting laser array and the optical fiber are associated with each other on a one-to-one basis. It is also possible to further increase the transmission rate by arranging in a two-dimensional or two-dimensional array and performing wavelength multiplexing transmission.

さらに、本発明による安価な面発光レーザ素子と安価なPOFとを組み合わせたので、低コストの光送信モジュールを実現できる他、これを用いた低コストの光通信システムを実現できる。すなわち、極めて低コストであることから、家庭用,オフィスの室内用,機器内用等の短距離のデータ通信に有効である。   Further, since the inexpensive surface emitting laser element according to the present invention and the inexpensive POF are combined, a low-cost optical transmission module can be realized, and a low-cost optical communication system using this can be realized. In other words, since it is extremely low cost, it is effective for short-distance data communication for home use, office indoor use, and device use.

図7は、本発明の実施例6に係る光送受信モジュールを示す図であり、図7の光送受信モジュールは、実施例2の面発光レーザ素子と、受信用フォトダイオードと、アクリル系POFとを組み合わせたものとなっている。なお、面発光レーザ素子は、波長が680nmとなるような活性層組成としている。   FIG. 7 is a diagram showing an optical transceiver module according to Embodiment 6 of the present invention. The optical transceiver module of FIG. 7 includes the surface emitting laser element of Embodiment 2, a receiving photodiode, and an acrylic POF. It is a combination. Note that the surface emitting laser element has an active layer composition with a wavelength of 680 nm.

本発明による面発光レーザ素子を光通信システムに用いる場合、本発明の面発光レーザ素子とPOFは低コストであるので、図7に示すように、送信用の面発光型半導体レーザ素子と、受信用フォトダイオードと、POFとを組み合わせた光送受信モジュールを用いた低コストの光通信システムを実現できる。また、POFは、ファイバの径が大きくてファイバとのカップリングが容易で実装コストを低減できることから、極めて低コストのモジュールを実現できる。極めて経済的であることから、特に一般家庭やオフィスの室内,機器内などの光通信システムに用いることが効果的である。   When the surface emitting laser element according to the present invention is used in an optical communication system, the surface emitting laser element and POF according to the present invention are low in cost, and therefore, as shown in FIG. It is possible to realize a low-cost optical communication system using an optical transmission / reception module that combines a photodiode for use with a POF. In addition, since the POF has a large fiber diameter and can be easily coupled with the fiber to reduce the mounting cost, it is possible to realize a very low cost module. Since it is extremely economical, it is particularly effective to use it in an optical communication system such as in a general home or office, or in equipment.

アクリル系POF(プラスチックファイバー)を用いた光伝送では、その吸収損失から、650nmの発振波長の面発光レーザが検討されているが、高温特性が悪く実用にはなっていない。従って、現在、LEDが使われているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを越えた高速伝送実現のためには、半導体レーザが必要である。   In optical transmission using acrylic POF (plastic fiber), a surface-emitting laser having an oscillation wavelength of 650 nm has been studied due to its absorption loss. Therefore, although LEDs are currently used, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is necessary to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

発振波長が680nmである本発明の面発光レーザによれば、活性層利得が大きいので、高出力であるとともに高温特性にも優れており、発熱が少なく、高温まで冷却なしで使えるより低コストのシステムを実現できる。なお、ファイバーの吸収損失は大きくなるが短距離であれば伝送可能である。   According to the surface emitting laser of the present invention having an oscillation wavelength of 680 nm, since the active layer gain is large, it has high output and excellent high temperature characteristics, generates less heat, and can be used without cooling to high temperatures. A system can be realized. Although the absorption loss of the fiber increases, transmission is possible over a short distance.

本発明に係る面発光レーザ素子を用いた光通信システムとしては、光ファイバーを用いたLAN(Local Area Network)などのコンピュータ等の機器間伝送、さらには機器内のボード間データ伝送、ボード内のLSI間、LSI内の素子間等、光インターコネクションとして、特に短距離通信に用いることができる。   As an optical communication system using the surface emitting laser element according to the present invention, transmission between devices such as a LAN (Local Area Network) using an optical fiber, data transmission between boards in a device, LSI in a board, etc. In particular, it can be used for short-distance communication as an optical interconnection between elements in an LSI.

近年、LSI等の処理性能は向上しているが、これらを接続する部分の伝送速度が今後ボトルネックとなる。システム内の信号接続を従来の電気接続から光インターコネクトに変えるとき、例えばコンピュータシステムのボード間,ボード内のLSI間,LSI内の素子間等を本発明に係る光送信モジュールや光送受信モジュールを用いて接続すると、超高速コンピュータシステムが可能となる。   In recent years, the processing performance of LSIs and the like has improved, but the transmission speed of the part connecting them will become a bottleneck in the future. When the signal connection in the system is changed from the conventional electrical connection to the optical interconnect, for example, the optical transmission module or the optical transmission / reception module according to the present invention is used between the boards of the computer system, between the LSIs in the board, between the elements in the LSI, etc. Connection, an ultra-high-speed computer system becomes possible.

また、複数のコンピュータシステム等を本発明に係る光送信モジュールや光送受信モジュールを用いて接続した場合、超高速ネットワークシステムが構築できる。特に面発光レーザ素子は、端面発光型レーザに比べて桁違いに低消費電力化でき2次元アレイ化が容易なので、並列伝送型の光通信システムに適している。   In addition, when a plurality of computer systems are connected using the optical transmission module or the optical transmission / reception module according to the present invention, an ultra-high speed network system can be constructed. In particular, the surface emitting laser element is suitable for a parallel transmission type optical communication system because it can reduce power consumption by an order of magnitude compared to the edge emitting laser and can easily form a two-dimensional array.

図8は本発明の実施例7のレーザプリンターを示す図である。実施例7のレーザプリンターでは、実施例3の面発光レーザを用いている。すなわち、図8は、波長780nmである4×4の二次元に配置された面発光レーザアレイチップと、感光帯ドラムとを組み合わせたレーザプリンターの光走査部分の概要図である。また、図9は、図8のレーザプリンターに用いられる面発光レーザアレイチップの概略構成を示す図(上面図)である。この面発光レーザアレイチップは、点灯のタイミングを調整することで、感光体上では図9に示すように副走査方向に10μm間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。   FIG. 8 is a diagram showing a laser printer according to a seventh embodiment of the present invention. In the laser printer of Example 7, the surface emitting laser of Example 3 is used. That is, FIG. 8 is a schematic diagram of the optical scanning portion of a laser printer in which a 4 × 4 two-dimensional surface emitting laser array chip having a wavelength of 780 nm is combined with a photosensitive drum. FIG. 9 is a diagram (top view) showing a schematic configuration of a surface emitting laser array chip used in the laser printer of FIG. By adjusting the lighting timing, this surface emitting laser array chip can be regarded as having the same configuration as the case where light sources are arranged at intervals of 10 μm in the sub-scanning direction on the photosensitive member as shown in FIG.

この実施例7では、面発光レーザアレイからの複数のビームを、同じ光学系を用い走査用ポリゴンミラーを高速回転させてドット位置を点灯のタイミングを調整して副走査方向に分離した複数の光スポットとして、被走査面である感光体上に集光して、一度に複数のビームを走査している(すなわち、一度に複数のビームを走査している)。   In the seventh embodiment, a plurality of beams separated from the surface-emitting laser array in the sub-scanning direction by adjusting the timing of lighting the dot position by rotating the scanning polygon mirror at high speed using the same optical system. As a spot, light is condensed on a photoconductor as a surface to be scanned, and a plurality of beams are scanned at a time (that is, a plurality of beams are scanned at a time).

本発明の面発光レーザアレイは、偏光方向が制御されてしかも高出力化できることから、従来の面発光レーザアレイを用いたレーザプリンターに比べて高速印刷が可能となる。もしくは従来と同速度の場合ではアレイ数の低減が可能となり、面発光レーザアレイチップの製造歩留まりが大きく向上するとともに、レーザプリンターの低コスト化が図れる。   Since the surface emitting laser array of the present invention can control the polarization direction and increase the output, printing can be performed at a higher speed than a laser printer using a conventional surface emitting laser array. Alternatively, the number of arrays can be reduced at the same speed as in the conventional case, the manufacturing yield of the surface emitting laser array chip can be greatly improved, and the cost of the laser printer can be reduced.

この実施例7によると、副走査方向に約10μm間隔で感光体上に書き込み可能であり、これは2400DPI(ドット/インチ)に相当する。また、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。16ドットを同時に書き込み可能であり、高速印刷できた。アレイ数を増加させることで更に高速印刷可能である。また、面発光レーザ素子の間隔を調整することで、副走査方向の間隔を調整でき、2400DPIよりも高密度にすることができ、より高品質の印刷が可能となる。この実施例7による面発光レーザは、従来の面発光レーザよりも高出力化されているので、印刷速度を従来よりも早くすることができた。   According to the seventh embodiment, writing can be performed on the photosensitive member at intervals of about 10 μm in the sub-scanning direction, which corresponds to 2400 DPI (dots / inch). Further, the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by the lighting timing of the light source. 16 dots could be written simultaneously, and high-speed printing was possible. Higher-speed printing is possible by increasing the number of arrays. Further, by adjusting the interval between the surface emitting laser elements, the interval in the sub-scanning direction can be adjusted, and the density can be made higher than 2400 DPI, thereby enabling higher quality printing. Since the surface emitting laser according to Example 7 has a higher output than the conventional surface emitting laser, the printing speed can be made faster than the conventional one.

更に、Alフリー活性層により、850nm帯面発光レーザのような通信用面発光レーザと同等の寿命(推定で室温100万時間が報告されている)が達成可能となることから、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷低減に貢献できる。   Furthermore, the Al-free active layer makes it possible to achieve a life equivalent to a surface emitting laser for communication such as an 850 nm band surface emitting laser (room temperature estimated at 1 million hours has been reported). It can be reused and contributes to reducing environmental impact.

なお、実施例7ではレーザプリンターへの応用例を示したが、本発明の面発光レーザまたは面発光レーザアレイをCD等の記録用,再生用光源としても用いることができる。   Although the application example to the laser printer is shown in the seventh embodiment, the surface emitting laser or the surface emitting laser array of the present invention can be used as a light source for recording and reproducing such as a CD.

メディアへの光書き込み用,再生用光源である半導体レーザの波長は、CDでは780nmが用いられている。本面発光レーザは寿命が長く、また面発光レーザは端面発光型半導体レーザに比べて1桁程度消費電力が小さいことから、本発明の780nmの面発光レーザを再生用光源とした、信頼性が高く、電力が長持ちするハンディータイプの光ピックアップシステムを実現できる。
The wavelength of a semiconductor laser that is a light source for optical writing and reproduction on a medium is 780 nm for CD. The surface-emitting laser has a long lifetime, and the surface-emitting laser consumes about one digit less power than the edge-emitting semiconductor laser. Therefore, the surface-emitting laser of 780 nm according to the present invention is a reliable light source for reproduction. It is possible to realize a handy type optical pickup system that is high in power and lasts long.

本発明の実施例1に係る波長730nm帯の端面発光型レーザを示す図である。It is a figure which shows the edge-emitting type laser of wavelength 730nm band concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る面発光レーザを示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る面発光レーザを示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る面発光レーザの上面図である。It is a top view of the surface emitting laser which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る面発光レーザアレイを示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser array which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る光送信モジュールを示す図である。It is a figure which shows the optical transmission module which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係る光送受信モジュールを示す図である。It is a figure which shows the optical transmission / reception module which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7のレーザプリンターを示す図である。It is a figure which shows the laser printer of Example 7 of this invention. 複数の面発光レーザを2次元に集積させた面発光レーザアレイチップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the surface emitting laser array chip | tip which integrated the several surface emitting laser in two dimensions.

Claims (13)

GaAs基板上に、下部クラッド層と、下部光ガイド層と、活性層と、上部光ガイド層と、上部クラッド層とが形成された半導体発光素子において、前記活性層は、GaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)圧縮歪量子井戸活性層と、GaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)引っ張り歪障壁層とを有し、下部クラッド層と上部クラッド層のうちの少なくとも一方のクラッド層の少なくとも一部には、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きい(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)層が用いられ、また、前記障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。 In a semiconductor light emitting device in which a lower clad layer, a lower light guide layer, an active layer, an upper light guide layer, and an upper clad layer are formed on a GaAs substrate, the active layer includes Ga c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) compression strain quantum well active layer and Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1) It has a tensile strain barrier layer, and at least a part of at least one of the lower clad layer and the upper clad layer has a larger band gap energy than the active layer (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 <b <1) layer is used, and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer. A semiconductor light emitting device characterized by the above. 請求項1記載の半導体発光素子において、該半導体発光素子は、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴とする半導体発光素子。 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device has an oscillation wavelength longer than about 680 nm. 請求項1または請求項2記載の半導体発光素子において、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴とする半導体発光素子。 3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the plane orientation of the GaAs substrate is a (100) plane inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° with respect to the (111) A plane direction. A semiconductor light emitting device. GaAs基板上に、レーザ光を発生する少なくとも1層の量子井戸活性層と障壁層とを有する活性層と該活性層の上部および下部に設けられ少なくとも1種類の材料からなる上部スペーサ層および下部スペーサ層とを含む共振器領域と、該共振器領域の上部および下部に設けられた上部反射鏡および下部反射鏡とを備えた面発光レーザにおいて、上部反射鏡および下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、半導体分布ブラッグ反射鏡の少なくとも一部は、AlGa1−xAs(0<x≦1)からなる屈折率が小なる層と、AlGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる屈折率が大なる層とからなり、上部スペーサ層と下部スペーサ層のうちの少なくとも一方のスペーサ層の少なくとも一部には、(AlGa1−aIn1−bP(0<a≦1、0<b<1)が用いられ、量子井戸活性層は圧縮歪を有するGaIn1−cAs1−d(0<c<1、0≦d≦1)からなり、障壁層は引っ張り歪を有するGaIn1−eAs1−f(0<e≦1、0≦f≦1)からなり、障壁層の歪量の絶対値が量子井戸活性層の歪量の絶対値よりも大きいことを特徴とする面発光レーザ。 An active layer having at least one quantum well active layer and a barrier layer for generating laser light on a GaAs substrate, and an upper spacer layer and a lower spacer made of at least one material provided above and below the active layer In a surface emitting laser including a resonator region including a layer and upper and lower reflecting mirrors provided above and below the resonator region, the upper reflecting mirror and the lower reflecting mirror have a periodic refractive index. And a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects incident light by light wave interference, and at least part of the semiconductor distributed Bragg reflector has a refractive index of Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1). and small becomes layer, Al y Ga 1-y as (0 ≦ y <x ≦ 1) consisting of a refractive index consists of a large consisting layer of the upper spacer layer and the lower spacer layer at least one of At least a portion of the pacer layer, (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1,0 <b <1) is used, Ga is the quantum well active layer having a compressive strain c In 1-c P d As 1-d (0 <c <1, 0 ≦ d ≦ 1) and the barrier layer has tensile strain Ga e In 1-e P f As 1-f (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and the absolute value of the strain amount of the barrier layer is larger than the absolute value of the strain amount of the quantum well active layer. 請求項4記載の面発光レーザにおいて、該面発光レーザは、発振波長が約680nmよりも長波長であることを特徴とする面発光レーザ。 5. The surface emitting laser according to claim 4, wherein the surface emitting laser has an oscillation wavelength longer than about 680 nm. 請求項4または請求項5記載の面発光レーザにおいて、GaAs基板の面方位は(111)A面方向に5°乃至20°の範囲内の角度に傾斜した(100)面であることを特徴とする面発光レーザ。 6. The surface emitting laser according to claim 4, wherein the plane orientation of the GaAs substrate is a (100) plane inclined at an angle in the range of 5 ° to 20 ° with respect to the (111) A plane direction. Surface emitting laser. 請求項6記載の面発光レーザにおいて、光出射方向から見た活性層の外周形状は、(111)A面方向に長い形状となる異方性を有していることを特徴とする面発光レーザ。 7. The surface emitting laser according to claim 6, wherein the outer peripheral shape of the active layer viewed from the light emitting direction has anisotropy that is long in the (111) A plane direction. . 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザが同一基板上に複数個形成されて構成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。 A surface-emitting laser array comprising a plurality of surface-emitting lasers according to any one of claims 4 to 7 formed on the same substrate. 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、書き込み光源として用いられていることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus, wherein the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a writing light source. 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光ピックアップシステム。 An optical pickup system, wherein the surface emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送信モジュール。 An optical transmission module, wherein the surface-emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface-emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光送受信モジュール。 An optical transceiver module, wherein the surface-emitting laser according to claim 4 or the surface-emitting laser array according to claim 8 is used as a light source. 請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の面発光レーザ、または、請求項8記載の面発光レーザアレイが、光源として用いられていることを特徴とする光通信システム。 An optical communication system, wherein the surface-emitting laser according to any one of claims 4 to 7 or the surface-emitting laser array according to claim 8 is used as a light source.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008028139A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Ricoh Co Ltd Method for manufacturing semiconductor chip, surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting semiconductor laser array, optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2008229239A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Hitachi Ltd Somatometric device, and semiconductor laser apparatus for somatometry
JP2009545865A (en) * 2006-07-31 2009-12-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング LED semiconductor substrate
JP2011249557A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Canon Inc Vertical cavity surface emitting laser, image forming apparatus using the same
JP2018056284A (en) * 2016-09-28 2018-04-05 スタンレー電気株式会社 Vertical resonator type light-emitting element module

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06196814A (en) * 1992-11-27 1994-07-15 Nec Corp Surface light-emitting device
JPH09246653A (en) * 1996-03-13 1997-09-19 Sony Corp Visible light semiconductor laser
JPH09260765A (en) * 1996-03-18 1997-10-03 Olympus Optical Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser
JPH1027938A (en) * 1996-07-10 1998-01-27 Fuji Xerox Co Ltd Normal radiation semiconductor laser device and method of fabricating the same
JP2001320135A (en) * 2000-02-28 2001-11-16 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor laser device
JP2002134834A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Ricoh Co Ltd Semiconductor laser and optical information memory device
JP2002329930A (en) * 2001-02-27 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Optical transmission/reception system
JP2003218452A (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Sharp Corp Semiconductor laser device and method of manufacturing the same, and optical disc regeneration and recording device
JP2003283056A (en) * 2002-01-15 2003-10-03 Sharp Corp Semiconductor laser device and optical disc reproducer/ recorder
JP2003289175A (en) * 2002-01-28 2003-10-10 Sharp Corp Semiconductor laser element
JP2004281968A (en) * 2003-03-19 2004-10-07 Fuji Photo Film Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser element

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06196814A (en) * 1992-11-27 1994-07-15 Nec Corp Surface light-emitting device
JPH09246653A (en) * 1996-03-13 1997-09-19 Sony Corp Visible light semiconductor laser
JPH09260765A (en) * 1996-03-18 1997-10-03 Olympus Optical Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser
JPH1027938A (en) * 1996-07-10 1998-01-27 Fuji Xerox Co Ltd Normal radiation semiconductor laser device and method of fabricating the same
JP2001320135A (en) * 2000-02-28 2001-11-16 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor laser device
JP2002134834A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Ricoh Co Ltd Semiconductor laser and optical information memory device
JP2002329930A (en) * 2001-02-27 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Optical transmission/reception system
JP2003283056A (en) * 2002-01-15 2003-10-03 Sharp Corp Semiconductor laser device and optical disc reproducer/ recorder
JP2003218452A (en) * 2002-01-18 2003-07-31 Sharp Corp Semiconductor laser device and method of manufacturing the same, and optical disc regeneration and recording device
JP2003289175A (en) * 2002-01-28 2003-10-10 Sharp Corp Semiconductor laser element
JP2004281968A (en) * 2003-03-19 2004-10-07 Fuji Photo Film Co Ltd Surface-emitting semiconductor laser element

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008028139A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Ricoh Co Ltd Method for manufacturing semiconductor chip, surface-emitting semiconductor laser, surface-emitting semiconductor laser array, optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2009545865A (en) * 2006-07-31 2009-12-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング LED semiconductor substrate
US8405065B2 (en) 2006-07-31 2013-03-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh LED semiconductor body
JP2008229239A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Hitachi Ltd Somatometric device, and semiconductor laser apparatus for somatometry
US8369913B2 (en) 2007-03-23 2013-02-05 Hitachi, Ltd. Optical measurement instrument for living body semiconductor laser installation for living body light measuring device
JP2011249557A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Canon Inc Vertical cavity surface emitting laser, image forming apparatus using the same
JP2018056284A (en) * 2016-09-28 2018-04-05 スタンレー電気株式会社 Vertical resonator type light-emitting element module
JP7027033B2 (en) 2016-09-28 2022-03-01 スタンレー電気株式会社 Vertical resonator type light emitting element module for lighting

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