JP2007221020A - Surface-emitting laser element, surface-emitting laser array having it, image forming device having either the element or the array, light pickup apparatus having either the element or the array, light transmitting module having either the element or the array, light transmitting/receiving module having either the element or the array and light communication system having both the element and the array - Google Patents

Surface-emitting laser element, surface-emitting laser array having it, image forming device having either the element or the array, light pickup apparatus having either the element or the array, light transmitting module having either the element or the array, light transmitting/receiving module having either the element or the array and light communication system having both the element and the array Download PDF

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俊一 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-emitting laser element which exhibits a high output and has an excellent characteristic of temperature. <P>SOLUTION: The surface-emitting laser element has a reflection layer 102 composed of a semiconductor-distributed Bragg reflector. The reflection layer 102 is formed on a substrate, and is composed of a structure in which a layer 1021 of low index of refraction and a layer 1022 of high index of refraction are alternately laminated. The number of layers of the layer 1021 of low index of refraction and the layer 1022 of high index of refraction is periods of 40.5. Each of film thicknesses of the layer 1021 of low index of refraction and the layer 1022 of high index of refraction is one fourth of an oscillating wavelength λ of the surface-emitting laser element. The layer 1021 of low index of refraction is composed of n-Al<SB>0.9</SB>Ga<SB>0.1</SB>As, and the layer 1022 of high index of refraction is composed of n-Ga<SB>0.5</SB>In<SB>0.5</SB>P of the smallest thermal resistivity among AlGaInP lattice-matching with GaAs. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた画像形成装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光ピックアップ装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送信モジュール、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送受信モジュールおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システムに関するものである。   The present invention relates to a surface emitting laser element, a surface emitting laser array including the surface emitting laser element, an image forming apparatus including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, an optical pickup apparatus including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, The present invention relates to an optical transmission module including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array, an optical transmission / reception module including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array, and an optical communication system including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array. is there.

面発光レーザ素子(面発光型半導体レーザ素子)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な特性が得られることから、光インターコネクションなどの光通信の光源、光ピックアップ用の光源、および画像形成装置の光源等、民生用途で用いられている。   A surface-emitting laser element (surface-emitting semiconductor laser element) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate, and provides high-performance characteristics at a lower cost than an edge-emitting type. It is used in consumer applications such as a light source for optical communication such as interconnection, a light source for an optical pickup, and a light source for an image forming apparatus.

特に、850nm帯および980nm帯の面発光レーザ素子は、活性層へのキャリア閉じ込めが良好である。より具体的には、850nm帯の面発光レーザ素子においては、ガリウム砒素(GaAs)からなる量子井戸活性層と、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)からなる障壁層およびスペーサー(クラッド層)とが用いられている。   In particular, surface emitting laser elements in the 850 nm band and the 980 nm band have good carrier confinement in the active layer. More specifically, in the 850 nm band surface emitting laser element, a quantum well active layer made of gallium arsenide (GaAs), a barrier layer made of aluminum gallium arsenide (AlGaAs), and a spacer (cladding layer) are used. Yes.

また、850nm帯の面発光レーザ素子においては、高性能なAlGaAs系の反射鏡(半導体多層膜反射鏡、半導体分布ブラッグ反射鏡、および半導体DBR)と、Al酸化膜を利用した電流狭窄構造とを採用できるので、実用レベルの性能を実現している。   Further, in a surface emitting laser element in the 850 nm band, a high-performance AlGaAs-based reflector (semiconductor multilayer film reflector, semiconductor distributed Bragg reflector, and semiconductor DBR) and a current confinement structure using an Al oxide film are provided. Since it can be used, it achieves a practical level of performance.

しかし、面発光レーザ素子は、活性層の体積が小さいため、端面発光レーザと比較して光出力が小さく、出力の増大が求められる場合が多い。特に、波長が短くなる程、活性層へのキャリア閉じ込めが悪くなり、高出力が得られなくなるとともに、温度特性が悪くなる等の問題がある。   However, since the surface emitting laser element has a small volume of the active layer, the optical output is small compared to the edge emitting laser, and an increase in output is often required. In particular, the shorter the wavelength, the worse the carrier confinement in the active layer, and the higher output cannot be obtained, and the temperature characteristics deteriorate.

発振波長が780nm帯である波長の短い面発光レーザ素子は、AlAs層を選択酸化した電流狭窄構造を採用している(非特許文献1)。非特許文献1に開示された面発光レーザ素子は、活性層と活性層を挟むスペーサー層とからなる共振器を下部反射鏡および上部反射鏡で挟んだ構造からなる。   A short-wavelength surface emitting laser element having an oscillation wavelength band of 780 nm employs a current confinement structure in which an AlAs layer is selectively oxidized (Non-Patent Document 1). The surface emitting laser element disclosed in Non-Patent Document 1 has a structure in which a resonator composed of an active layer and a spacer layer sandwiching the active layer is sandwiched between a lower reflecting mirror and an upper reflecting mirror.

そして、共振器の厚さは、発振波長の1波長分である。活性層は、Al0.12Ga0.88Asからなる井戸層と、Al0.3Ga0.7Asからなる障壁層とを交互に積層した量子井戸構造からなる。また、スペーサー層は、Al0.6Ga0.4Asからなる。さらに、下部反射鏡は、n型のAl0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層と、n型のAl0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とを40.5ペア積層した構造からなる。この場合、高屈折率層および低屈折率層の1層当りの膜厚は、面発光レーザ素子の発振波長をλとすると、λ/4である。 The thickness of the resonator is one wavelength of the oscillation wavelength. The active layer has a quantum well structure in which well layers made of Al 0.12 Ga 0.88 As and barrier layers made of Al 0.3 Ga 0.7 As are alternately stacked. The spacer layer is made of Al 0.6 Ga 0.4 As. Further, the lower reflecting mirror includes a high refractive index layer made of n-type Al 0.3 Ga 0.7 As and a low refractive index layer made of n-type Al 0.9 Ga 0.1 As. It consists of a stacked structure. In this case, the film thickness per layer of the high refractive index layer and the low refractive index layer is λ / 4 where λ is the oscillation wavelength of the surface emitting laser element.

さらに、上部反射鏡は、p型のAl0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層と、p型のAl0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とを24ペア積層した構造からなる。この場合も、高屈折率層および低屈折率層の1層当りの膜厚は、λ/4である。 Further, the upper reflecting mirror is a stack of 24 pairs of a high refractive index layer made of p-type Al 0.3 Ga 0.7 As and a low refractive index layer made of p-type Al 0.9 Ga 0.1 As. It consists of the structure. Also in this case, the film thickness per layer of the high refractive index layer and the low refractive index layer is λ / 4.

さらに、AlAs選択酸化層が共振器からλ/4だけ離れて上部反射鏡中に設けられている。なお、反射鏡の各層の間には、抵抗を低減させるために、組成が徐々に変わる組成傾斜層が設けられている。   In addition, an AlAs selective oxide layer is provided in the upper reflecting mirror at a distance of λ / 4 from the resonator. In addition, in order to reduce resistance, the composition gradient layer from which a composition changes gradually is provided between each layer of a reflective mirror.

上述した活性層およびスペーサー層等は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法またはMBE(Molecular Beam Epitaxy)法によって形成される。   The above-described active layer, spacer layer, and the like are formed by MOCVD (Metal Organic Chemical Deposition) method or MBE (Molecular Beam Epitaxy) method.

非特許文献1に開示された面発光レーザ素子は、メサ形状を採用している。このメサ形状は、下部反射鏡、スペーサー層、活性層、スペーサー層および上部反射鏡を基板上に順次積層した後に、下部反射鏡に達するように上部反射鏡、スペーサー層、活性層およびスペーサー層をドライエッチング法によってエッチングすることにより形成される。   The surface emitting laser element disclosed in Non-Patent Document 1 employs a mesa shape. In this mesa shape, the lower reflector, spacer layer, active layer, spacer layer, and upper reflector are sequentially stacked on the substrate, and then the upper reflector, spacer layer, active layer, and spacer layer are arranged to reach the lower reflector. It is formed by etching by a dry etching method.

メサ形状が形成されると、AlAs選択酸化層の端面は、露出するので、AlAs選択酸化層を水蒸気中で熱処理してAlAsをAlAsの絶縁物に変え、素子駆動電流の経路を中心部の酸化されていないAlAs領域だけに制限する電流狭窄構造(酸化アパーチャー)を形成する。 When the mesa shape is formed, the end face of the AlAs selective oxide layer is exposed. Therefore, the AlAs selective oxide layer is heat-treated in water vapor to change the AlAs to an Al x As y insulator, and the element drive current path is centered. A current confinement structure (oxidation aperture) is formed that limits only the unoxidized AlAs region.

その後、メサ上部の光出射部(メタルアパーチャー)を除いた箇所にp側電極を形成し、基板裏面にn側電極を形成して面発光レーザ素子を作製する。   Thereafter, a p-side electrode is formed at a location excluding the light emitting portion (metal aperture) at the top of the mesa, and an n-side electrode is formed on the back surface of the substrate to fabricate a surface emitting laser element.

非特許文献1においては、酸化アパーチャーとメタルアパーチャーとの最適化によって、780nm帯でシングルモードの最高出力となる3.4mWを得ている。   In Non-Patent Document 1, 3.4 mW, which is a single mode maximum output in the 780 nm band, is obtained by optimizing the oxidation aperture and the metal aperture.

しかし、850nm帯および980nm帯では、7mWの出力が報告されており、780nm帯の面発光レーザ素子は、出力の点では劣っている。この光出力を増大させる一つの方法は、発光部の温度上昇を少なくする対策を行なうことである。   However, an output of 7 mW has been reported in the 850 nm band and the 980 nm band, and the surface emitting laser element in the 780 nm band is inferior in terms of output. One way to increase the light output is to take measures to reduce the temperature rise of the light emitting section.

発光部の温度上昇を抑制する方法として、発振波長が850nmである面発光レーザ素子において熱抵抗を小さくする構成が提案されている(特許文献1)。そして、この構成は、下部反射鏡の下側に配置された低屈折率層の大部分にAlGaAsよりも熱伝導率が高いAlAsを用いた構成からなる。   As a method for suppressing the temperature rise of the light emitting portion, a configuration has been proposed in which a thermal resistance is reduced in a surface emitting laser element having an oscillation wavelength of 850 nm (Patent Document 1). And this structure consists of the structure which used AlAs whose heat conductivity is higher than AlGaAs for most of the low refractive index layers arrange | positioned under the lower reflective mirror.

なお、下部反射鏡の上側の低屈折率層には、従来のAlGaAsが用いられている。この理由は、メサ形状を形成するときのエッチング面が下側のAlAsを用いた反射鏡中に達すると、そのエッチングの後工程であるAlAs選択酸化層を酸化するときに、露出した反射鏡中のAlAsも酸化され、素子が絶縁化または高抵抗化するので、これを回避するためである。   Conventional AlGaAs is used for the low refractive index layer on the upper side of the lower reflecting mirror. The reason for this is that when the etching surface when forming the mesa shape reaches the reflecting mirror using the lower AlAs, when the AlAs selective oxidation layer, which is a subsequent process of the etching, is oxidized, the exposed reflecting mirror This is to avoid this because AlAs is also oxidized and the element is insulated or increased in resistance.

すなわち、AlAsよりも酸化速度が遅いAlGaAsを下部反射鏡の上側に設けるとことによって、エッチング面が下部反射鏡の上側のAlGaAs中に位置するようにするためである。
IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.11, NO.12, 1999, pp.1539-1541. 特開2002−164621号公報
That is, by providing AlGaAs with an oxidation rate slower than that of AlAs on the upper side of the lower reflecting mirror, the etching surface is positioned in the AlGaAs on the upper side of the lower reflecting mirror.
IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.11, NO.12, 1999, pp.1539-1541. JP 2002-164621 A

しかし、発振波長が短い面発光レーザ素子では、発光部の温度上昇の抑制が十分ではない。   However, in the surface emitting laser element having a short oscillation wavelength, the temperature rise of the light emitting part is not sufficiently suppressed.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics.

また、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a surface emitting laser array including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics.

さらに、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える画像形成装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a surface emitting laser element having a high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

さらに、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光ピックアップ装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical pickup device including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

さらに、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送信モジュールを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical transmission module including a surface emitting laser element having a high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

さらに、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送受信モジュールを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical transceiver module including a surface emitting laser element having a high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

さらに、この発明の別の目的は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光通信システムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical communication system including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、第1および第2の反射層とを備える。共振器は、活性層を含む。第1の反射層は、半導体分布ブラッグ反射器からなり、共振器の一方側に配置される。第2の反射層は、半導体分布ブラッグ反射器からなるとともに、共振器の他方側に配置される。そして、第1および第2の反射層の少なくとも1つの反射層は、各々が第1の屈折率を有するAlGa1−xAs(0<x≦1)からなる複数の第1の半導体層と、各々が第1の屈折率よりも高い第2の屈折率を有するGaIn1−yP(0<y<1)からなる複数の第2の半導体層とが交互に積層された構造からなる。 According to this invention, the surface emitting laser element includes the resonator and the first and second reflective layers. The resonator includes an active layer. The first reflective layer is composed of a semiconductor distributed Bragg reflector and is disposed on one side of the resonator. The second reflective layer is composed of a semiconductor distributed Bragg reflector and is disposed on the other side of the resonator. The at least one reflective layer of the first and second reflective layers includes a plurality of first semiconductor layers each made of Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1) having a first refractive index. And a plurality of second semiconductor layers made of Ga y In 1-y P (0 <y <1) each having a second refractive index higher than the first refractive index. Consists of.

好ましくは、第1および第2の反射層のうち、第2の反射層は、複数の第1の半導体層と複数の第2の半導体層とが交互に積層された構造からなる。   Preferably, of the first and second reflective layers, the second reflective layer has a structure in which a plurality of first semiconductor layers and a plurality of second semiconductor layers are alternately stacked.

好ましくは、面発光レーザ素子は、ヒートシンクに接触された基板をさらに備える。そして、第2の反射層は、活性層よりも基板側に設けられる。   Preferably, the surface emitting laser element further includes a substrate in contact with the heat sink. The second reflective layer is provided closer to the substrate than the active layer.

好ましくは、活性層における発振光の波長は、680nmから830nmの範囲である。   Preferably, the wavelength of the oscillation light in the active layer is in the range of 680 nm to 830 nm.

好ましくは、第1および第2の半導体層の各々の導電型は、n型である。   Preferably, the conductivity type of each of the first and second semiconductor layers is n-type.

好ましくは、複数の第1の半導体層は、複数の第1の半導体膜と、複数の第2の半導体膜とからなる。複数の第1の半導体膜の各々は、AlAsからなる。複数の第2の半導体膜の各々は、AlAsの酸化速度よりも遅い酸化速度を有する。そして、複数の第2の半導体膜は、複数の第1の半導体膜よりも共振器側に配置される。   Preferably, the plurality of first semiconductor layers includes a plurality of first semiconductor films and a plurality of second semiconductor films. Each of the plurality of first semiconductor films is made of AlAs. Each of the plurality of second semiconductor films has an oxidation rate that is slower than the oxidation rate of AlAs. The plurality of second semiconductor films are disposed closer to the resonator than the plurality of first semiconductor films.

好ましくは、複数の第2の半導体膜の各々は、AlGa1−zAs(0<z<1)からなる。 Preferably, each of the plurality of second semiconductor films is made of Al z Ga 1-z As (0 <z <1).

また、この発明によれば、面発光レーザアレイは、基板と、複数の面発光レーザ素子とを備える。複数の面発光レーザ素子は、基板上に配置される。そして、複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる。   According to the invention, the surface emitting laser array includes a substrate and a plurality of surface emitting laser elements. The plurality of surface emitting laser elements are disposed on the substrate. Each of the plurality of surface emitting laser elements includes the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7.

さらに、この発明によれば、画像形成装置は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項7に記載の面発光レーザアレイからなる書き込み光源を備える。   Furthermore, according to the present invention, an image forming apparatus includes the writing light source including the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 7. .

さらに、この発明によれば、光ピックアップ装置は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える。   Furthermore, according to the present invention, an optical pickup device includes a light source comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8.

さらに、この発明によれば、光送信モジュールは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える。   Furthermore, according to this invention, an optical transmission module is provided with the light source which consists of a surface emitting laser element of any one of Claims 1-7, or the surface emitting laser array of Claim 8.

さらに、この発明によれば、光送受信モジュールは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える。   Furthermore, according to this invention, an optical transceiver module is provided with the light source which consists of the surface emitting laser element of any one of Claim 1-7, or the surface emitting laser array of Claim 8.

さらに、この発明によれば、光通信システムは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える。   Furthermore, according to this invention, the optical communication system includes a light source including the surface-emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface-emitting laser array according to claim 8.

この発明による面発光レーザ素子は、半導体分布ブラッグ反射器の高屈折率層にGaIn1−yP(0<y<1)を用いた反射層を備えるので、半導体分布ブラッグ反射器の高屈折率層にAl0.3Ga0.7AsまたはAl0.5Ga0.5Asを用いた場合よりも反射層の熱抵抗率が小さくなり、活性層の温度上昇が抑制される。つまり、活性層で発生した熱の放熱特性が改善される。 The surface-emitting laser device according to the present invention includes a reflective layer using Ga y In 1-y P (0 <y <1) as the high refractive index layer of the semiconductor distributed Bragg reflector. The thermal resistivity of the reflective layer becomes smaller than when Al 0.3 Ga 0.7 As or Al 0.5 Ga 0.5 As is used for the refractive index layer, and the temperature rise of the active layer is suppressed. That is, the heat dissipation characteristic of the heat generated in the active layer is improved.

したがって、この発明によれば、面発光レーザ素子の出力を高くできるとともに、良好な温度特性を実現できる。   Therefore, according to the present invention, the output of the surface emitting laser element can be increased, and good temperature characteristics can be realized.

また、この発明による面発光レーザアレイは、この発明による面発光レーザ素子を備えるので、配置間隔を小さくして面発光レーザ素子の配置密度を高密度にできる。   In addition, since the surface emitting laser array according to the present invention includes the surface emitting laser element according to the present invention, the arrangement interval of the surface emitting laser elements can be reduced by reducing the arrangement interval.

さらに、この発明による画像形成装置は、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、面発光レーザ素子の個数を多くして感光体に書き込みができる。すなわち、ドット密度を高くして感光体に書き込みができる。   Further, since the image forming apparatus according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, the number of surface emitting laser elements can be increased and writing can be performed on the photosensitive member. That is, it is possible to write on the photoconductor with a high dot density.

さらに、この発明による光ピックアップ装置は、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって光ディスクに記録および/または再生できる。   Furthermore, since the optical pickup device according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, recording and / or reproduction can be performed on an optical disc with a plurality of laser beams.

さらに、この発明による光送信モジュールは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって信号を送信できる。すなわち、信号の送信送速度を高くできる。   Furthermore, since the optical transmission module according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, signals can be transmitted by a plurality of laser beams. That is, the signal transmission speed can be increased.

さらに、この発明による光送受信モジュールは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって信号を伝送できる。すなわち、信号の伝送速度を高くできる。   Furthermore, since the optical transceiver module according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, signals can be transmitted by a plurality of laser beams. That is, the signal transmission speed can be increased.

さらに、この発明による光通信システムは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、システム全体を高速化できる。   Furthermore, since the optical communication system according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, the entire system can be speeded up.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子の概略断面図である。図1を参照して、この発明による実施の形態1による面発光レーザ素子100は、基板101と、反射層102,104と、共振器103と、選択酸化層105と、コンタクト層106と、SiO層107、絶縁性樹脂108と、p側電極109と、n側電極110とを備える。なお、面発光レーザ素子100は、780nm帯の面発光レーザ素子である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a surface emitting laser element according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a surface emitting laser element 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a substrate 101, reflection layers 102 and 104, a resonator 103, a selective oxidation layer 105, a contact layer 106, SiO 2 Two layers 107, an insulating resin 108, a p-side electrode 109, and an n-side electrode 110 are provided. The surface emitting laser element 100 is a 780 nm band surface emitting laser element.

共振器103は、共振器スペーサー層1031と、活性層1032と、共振器スペーサー層1033とを含む。   The resonator 103 includes a resonator spacer layer 1031, an active layer 1032, and a resonator spacer layer 1033.

基板101は、面方位が(111)A面方向に傾斜角15度で傾斜した(100)n型ガリウム砒素(n−GaAs)からなる。反射層102は、n−Al0.9Ga0.1As/n−Ga0.5In0.5Pの対を一周期とした場合、40.5周期の[n−Al0.9Ga0.1As/n−Ga0.5In0.5P]からなり、基板101の一主面に形成される。そして、n−Al0.9Ga0.1Asおよびn−Ga0.5In0.5Pの各々の膜厚は、面発光レーザ素子100の発振波長をλとした場合、λ/4である。 The substrate 101 is made of (100) n-type gallium arsenide (n-GaAs) whose plane orientation is inclined at an inclination angle of 15 degrees in the (111) A plane direction. The reflective layer 102 has an n-Al 0.9 Ga 0.1 As / n-Ga 0.5 In 0.5 P pair as one period, and 40.5 periods of [n-Al 0.9 Ga 0.1 As / n-Ga 0.5 In 0.5 P], which is formed on one main surface of the substrate 101. The film thickness of each of n-Al 0.9 Ga 0.1 As and n-Ga 0.5 In 0.5 P is λ / 4 when the oscillation wavelength of the surface-emitting laser element 100 is λ. is there.

共振器スペーサー層1031は、ノンドープ(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pと、ノンドープGa0.5In0.5Pとを順次積層した構造からなり、反射層102上に形成される。活性層1032は、圧縮歪組成の量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層1031上に形成される。 The resonator spacer layer 1031 has a structure in which non-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P and non-doped Ga 0.5 In 0.5 P are sequentially stacked. Formed on top. The active layer 1032 has a quantum well structure with a compressive strain composition, and is formed on the resonator spacer layer 1031.

共振器スペーサー層1033は、ノンドープGa0.5In0.5Pと、ノンドープ(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pとを順次積層した構造からなり、活性層1032上に形成される。反射層104は、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7Asの対を一周期とした場合、25周期の[p−Al0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7As]からなり、共振器スペーサー層1033上に形成される。そして、p−Al0.9Ga0.1AsおよびAl0.3Ga0.7Asの各々の膜厚は、λ/4である。 The resonator spacer layer 1033 has a structure in which non-doped Ga 0.5 In 0.5 P and non-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P are sequentially stacked. The active layer 1032 Formed on top. The reflective layer 104 has 25 periods of [p-Al 0.9 Ga 0.1 As when a pair of p-Al 0.9 Ga 0.1 As / Al 0.3 Ga 0.7 As is taken as one period. / Al 0.3 Ga 0.7 As] and formed on the resonator spacer layer 1033. Each of the thickness of the p-Al 0.9 Ga 0.1 As and Al 0.3 Ga 0.7 As is lambda / 4.

選択酸化層105は、p−AlAsからなり、反射層104中に設けられる。そして、選択酸化層105は、非酸化領域105aと酸化領域105bとからなり、20nmの膜厚を有する。   The selective oxidation layer 105 is made of p-AlAs and is provided in the reflection layer 104. The selective oxidation layer 105 includes a non-oxidized region 105a and an oxidized region 105b, and has a thickness of 20 nm.

コンタクト層106は、p−GaAsからなり、反射層104上に形成される。SiO層107は、反射層102の一部の一主面と、共振器スペーサー層1031、活性層1032、共振器スペーサー層1033、反射層104、選択酸化層105およびコンタクト層106の端面とを覆うように形成される。 The contact layer 106 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 104. The SiO 2 layer 107 includes one main surface of a part of the reflective layer 102 and end surfaces of the resonator spacer layer 1031, the active layer 1032, the resonator spacer layer 1033, the reflective layer 104, the selective oxidation layer 105, and the contact layer 106. It is formed to cover.

絶縁性樹脂108は、SiO層107に接して形成される。p側電極109は、コンタクト層106の一部および絶縁性樹脂108上に形成される。n側電極110は、基版101の裏面に形成される。 The insulating resin 108 is formed in contact with the SiO 2 layer 107. The p-side electrode 109 is formed on part of the contact layer 106 and the insulating resin 108. The n-side electrode 110 is formed on the back surface of the base plate 101.

なお、面発光レーザ素子100においては、基板101は、n側電極110を介してヒートシンク111に接続される。   In the surface emitting laser element 100, the substrate 101 is connected to the heat sink 111 via the n-side electrode 110.

そして、反射層102,104の各々は、活性層1032で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層1032に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflection layers 102 and 104 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 1032 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 1032.

図2は、図1に示す共振器103の一部の断面図である。図2を参照して、共振器スペーサー層1031は、スペーサー層1031A,1031Bからなる。スペーサー層1031Aは、ノンドープ(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなり、スペーサー層1031Bは、ノンドープGa0.5In0.5Pからなる。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the resonator 103 shown in FIG. Referring to FIG. 2, resonator spacer layer 1031 includes spacer layers 1031A and 1031B. The spacer layer 1031A is made of non-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the spacer layer 1031B is made of non-doped Ga 0.5 In 0.5 P.

活性層1032は、井戸層1032A,1032C,1032Eと、障壁層1032B,1032Dとからなる。井戸層1032A,1032C,1032Eの各々は、GaINPAsからなり、障壁層1032B,1032Dの各々は、Ga0.5In0.5Pからなる。このように、活性層1032は、3層の井戸層と、2層の障壁層とからなる。 The active layer 1032 includes well layers 1032A, 1032C, and 1032E, and barrier layers 1032B and 1032D. Each of the well layers 1032A, 1032C, and 1032E is made of GaINPAs, and each of the barrier layers 1032B and 1032D is made of Ga 0.5 In 0.5 P. As described above, the active layer 1032 includes three well layers and two barrier layers.

共振器スペーサー層1033は、スペーサー層1033A,1033Bからなる。スペーサー層1033Aは、ノンドープGa0.5In0.5Pからなり、スペーサー層1033Bは、ノンドープ(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなる。 The resonator spacer layer 1033 includes spacer layers 1033A and 1033B. The spacer layer 1033A is made of non-doped Ga 0.5 In 0.5 P, and the spacer layer 1033B is made of non-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P.

図3は、図1に示す一方の反射層102の構成を示す概略断面図である。図3を参照して、反射層102は、低屈折率層1021と、高屈折率層1022とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層1021は、n−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層1022は、n−Ga0.5In0.5Pからなる。そして、低屈折率層1021および高屈折率層1022は、交互に40.5周期積層される。この場合、図3において、最も下側の低屈折率層1021が基板101に接し、最も上側の低屈折率層1021が共振器103の共振器スペーサー層1031に接する。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of one reflective layer 102 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the reflective layer 102 has a structure in which low refractive index layers 1021 and high refractive index layers 1022 are alternately stacked. The low refractive index layer 1021 is made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As, and the high refractive index layer 1022 is made of n-Ga 0.5 In 0.5 P. The low refractive index layers 1021 and the high refractive index layers 1022 are alternately stacked for 40.5 periods. In this case, in FIG. 3, the lowermost low refractive index layer 1021 is in contact with the substrate 101, and the uppermost low refractive index layer 1021 is in contact with the resonator spacer layer 1031 of the resonator 103.

図4は、図1に示す他方の反射層104の構成を示す概略断面図である。図4を参照して、反射層104は、低屈折率層1041と、高屈折率層1042と、組成傾斜層1043とを含む。低屈折率層1041は、p−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層1042は、p−Al0.3Ga0.7Asからなり、組成傾斜層1043は、低屈折率層1041および高屈折率層1042の一方の組成から他方の組成へ向かって組成を変化させたAlGaAsからなる。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the other reflective layer 104 shown in FIG. Referring to FIG. 4, the reflective layer 104 includes a low refractive index layer 1041, a high refractive index layer 1042, and a composition gradient layer 1043. The low refractive index layer 1041 is made of p-Al 0.9 Ga 0.1 As, the high refractive index layer 1042 is made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As, and the composition gradient layer 1043 has a low refractive index. It is made of AlGaAs whose composition is changed from one composition of the refractive index layer 1041 and the high refractive index layer 1042 to the other composition.

組成傾斜層1043が設けられるのは、低屈折率層1041と高屈折率層1042との間の電気抵抗を低減するためである。   The composition gradient layer 1043 is provided in order to reduce electrical resistance between the low refractive index layer 1041 and the high refractive index layer 1042.

低屈折率層1041は、d1の膜厚を有し、高屈折率層1042は、d2の膜厚を有し、組成傾斜層1043は、d3の膜厚を有する。   The low refractive index layer 1041 has a film thickness of d1, the high refractive index layer 1042 has a film thickness of d2, and the composition gradient layer 1043 has a film thickness of d3.

組成傾斜層1043を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層を構成する低屈折率層と高屈折率層の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たす様に、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4n(nは各半導体層の屈折率)に設定される。   In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include the composition gradient layer 1043, the film thicknesses of the low refractive index layer and the high refractive index layer constituting the reflective layer are set so as to satisfy the Bragg multiple reflection phase condition. Λ / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer) with respect to the laser oscillation wavelength (λ = 780 nm).

このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。面発光レーザ素子100のように、組成傾斜層1043を含む場合では、各半導体層と組成傾斜層1043を含めた厚さが、ブラッグの多重反射の条件を満たすように設定される。   The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2. In the case of including the composition gradient layer 1043 as in the surface emitting laser element 100, the thickness including each semiconductor layer and the composition gradient layer 1043 is set so as to satisfy the Bragg multiple reflection condition.

そして、膜厚d3は、たとえば、20nmに設定され、d1+d3およびd2+d3がブラッグの多重反射の条件を満たすように、膜厚d1,d2の各々が設定される。すなわち、反射層102中における発振光の位相変化量がπ/2となるように、d1+d3およびd2+d3の各々が設定される。   The film thickness d3 is set to 20 nm, for example, and the film thicknesses d1 and d2 are set so that d1 + d3 and d2 + d3 satisfy the Bragg multiple reflection condition. That is, each of d1 + d3 and d2 + d3 is set so that the phase change amount of the oscillation light in the reflective layer 102 is π / 2.

図5は、熱抵抗率と、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。また、図6は、エネルギーレベルと、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thermal resistivity and the Al molar amount x in Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P. 6 is a diagram showing the energy levels, the relationship between the Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 Al molar amount x of P.

図5において、縦軸は、熱抵抗率を表し、横軸は、AlGa1−xAs(0≦x≦1)または(AlGa1−x0.5In0.5P(0≦x≦1)におけるAlモル量xを表す。そして、曲線k1は、GaAsに格子整合する(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xと、熱抵抗率との関係を示し、曲線k2は、AlGa1−xAsにおけるAlモル量xと熱抵抗率との関係を示す。 In FIG. 5, the vertical axis represents thermal resistivity, and the horizontal axis represents Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P ( The Al molar amount x in 0 ≦ x ≦ 1) is represented. The curve k1 shows the relationship between the Al molar amount x in (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P lattice matched with GaAs and the thermal resistivity, and the curve k2 shows the Al x Ga. The relationship between Al molar amount x in 1-x As and thermal resistivity is shown.

また、図6において、縦軸は、エネルギーレベルを表し、横軸は、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xを表す。そして、曲線k3は、(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xと、(AlGa1−x0.5In0.5Pの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線k4は、AlGa1−xAsにおけるAlモル量xと、AlGa1−xAsの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示す。また、曲線k5は、AlGa1−xAsにおけるAlモル量xと、AlGa1−xAsの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線k6は、(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xと、(AlGa1−x0.5In0.5Pの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示す。 In FIG. 6, the vertical axis represents the energy level, and the horizontal axis represents the Al molar amount x in Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P. . A curve k3 is, (Al x Ga 1-x ) and 0.5 an In 0.5 P in the Al molar content x, (Al x Ga 1- x) 0.5 In 0.5 P of energy of the conduction band It shows the relationship between the level curve k4 shows the Al molar amount x of Al x Ga 1-x as, the relationship between the energy level of the conduction band of Al x Ga 1-x as. Curve k5 shows the relationship between the Al molar amount x of Al x Ga 1-x As, and Al x Ga 1-x As of the valence band energy level, the curve k6 is (Al x Ga 1- shows the Al molar amount x of x) 0.5 in 0.5 P, the relationship between the (Al x Ga 1-x) 0.5 in 0.5 P of the valence band energy level.

(AlGa1−x0.5In0.5Pの熱抵抗率は、Alモル量xの増加に伴って大きくなる。そして、Alモル量xが“0”であるGa0.5In0.5Pは、GaAsに格子整合する(AlGa1−x0.5In0.5Pの中で最も小さい熱抵抗率を有する(曲線k1)。 (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P thermal resistivity is increased with increasing Al molar amount x. Ga 0.5 In 0.5 P having an Al molar amount x of “0” is the smallest heat among (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P lattice-matched to GaAs. It has a resistivity (curve k1).

一方、AlGa1−xAsの熱抵抗率は、Alモル量xが0.5のとき、最も大きくなり、Alモル量xが0.5から増加しても減少しても、低下する。そして、Alモル量xが“1.0”であるAlAsおよびAlモル量xが“0”であるGaAsは、最も小さい熱抵抗率を有する。Al0.5Ga0.5Asの熱抵抗率は、AlAsまたはGaAsの熱抵抗率の約9倍である。(曲線k2参照)。 On the other hand, the thermal resistivity of Al x Ga 1-x As is the highest when the Al molar amount x is 0.5, and decreases when the Al molar amount x increases or decreases from 0.5. . AlAs having an Al molar amount x of “1.0” and GaAs having an Al molar amount x of “0” have the lowest thermal resistivity. The thermal resistivity of Al 0.5 Ga 0.5 As is about 9 times that of AlAs or GaAs. (See curve k2).

従来の面発光レーザ素子の反射層における高屈折率層は、発振波長が780nm帯である場合、Al0.3Ga0.7Asからなり、発振波長が赤色である場合、Al0.5Ga0.5Asからなる(特許文献1)。 The high refractive index layer in the reflection layer of the conventional surface emitting laser element is made of Al 0.3 Ga 0.7 As when the oscillation wavelength is in the 780 nm band, and Al 0.5 Ga when the oscillation wavelength is red. It consists of 0.5 As (patent document 1).

面発光レーザ素子100の反射層102は、上述したように、GaAsに格子整合するAlGaInPのうち、熱抵抗率が最も小さいGa0.5In0.5Pからなる高屈折率層1022を含む。そして、Ga0.5In0.5Pの熱抵抗率は、6.36Kcm/Wであり、従来の面発光レーザ素子において、よく使用されているAl0.3Ga0.7AsおよびAl0.5Ga0.5Asの熱抵抗率8.57[Kcm/W],9.19[Kcm/W]よりも低い。このように、Ga0.5In0.5Pは、Al0.3Ga0.7AsおよびAl0.5Ga0.5Asの熱抵抗率よりも低い熱抵抗率を有し、基板101の材質であるGaAsに格子整合する。 As described above, the reflective layer 102 of the surface emitting laser element 100 includes the high refractive index layer 1022 made of Ga 0.5 In 0.5 P having the smallest thermal resistivity among AlGaInP lattice-matched to GaAs. The thermal resistivity of Ga 0.5 In 0.5 P is 6.36 Kcm / W, and Al 0.3 Ga 0.7 As and Al 0 that are often used in conventional surface emitting laser elements. .5 Ga 0.5 As thermal resistance of 8.57 [Kcm / W], lower than 9.19 [Kcm / W]. Thus, Ga 0.5 In 0.5 P has a thermal resistivity lower than that of Al 0.3 Ga 0.7 As and Al 0.5 Ga 0.5 As, and the substrate 101 Lattice-matched to GaAs, which is the material of

Al0.9Ga0.1AsとGa0.5In0.5Pとを交互積層して反射層102を作製した場合、Al0.9Ga0.1Asの伝導帯とGa0.5In0.5Pの伝導帯とのエネルギー差は、曲線k3上の点Aと曲線k4上の点Bとのエネルギー差に相当し、117meVである。一方、Al0.9Ga0.1AsとGa0.5In0.5Pとを交互積層して反射層102を作製した場合、Al0.9Ga0.1Asの価電子帯とGa0.5In0.5Pの価電子帯とのエネルギー差は、曲線k5上の点Cと曲線k6上の点Dとのエネルギー差に相当し、殆ど“0”eVである。したがって、反射層102は、反射層104のように、組成傾斜層1043を設けなくても、抵抗値の上昇は殆どない。 When the reflective layer 102 is formed by alternately stacking Al 0.9 Ga 0.1 As and Ga 0.5 In 0.5 P, the conduction band of Al 0.9 Ga 0.1 As and Ga 0.5 The energy difference from the conduction band of In 0.5 P corresponds to the energy difference between the point A on the curve k3 and the point B on the curve k4, and is 117 meV. On the other hand, when the reflective layer 102 is formed by alternately stacking Al 0.9 Ga 0.1 As and Ga 0.5 In 0.5 P, a valence band of Al 0.9 Ga 0.1 As and Ga The energy difference from the valence band of 0.5 In 0.5 P corresponds to the energy difference between the point C on the curve k5 and the point D on the curve k6, and is almost “0” eV. Therefore, unlike the reflective layer 104, the reflective layer 102 hardly increases in resistance value even if the composition gradient layer 1043 is not provided.

上述したように、面発光レーザ素子100においては、反射層102の高屈折率層1022を熱抵抗率が最も小さいGa0.5In0.5Pにより構成する。そして、反射層102は、基板101側に配置される。 As described above, in the surface emitting laser element 100, the high refractive index layer 1022 of the reflective layer 102 is made of Ga 0.5 In 0.5 P having the smallest thermal resistivity. The reflective layer 102 is disposed on the substrate 101 side.

これによって、面発光レーザ素子100の活性層1032においてレーザ光が発振し、共振器103において熱が発生しても、その発生した熱は、熱抵抗率が小さい反射層102を放熱ルートとして基板101へ伝搬し、基板101からヒートシンク111へ放射される。   As a result, even if laser light oscillates in the active layer 1032 of the surface emitting laser element 100 and heat is generated in the resonator 103, the generated heat is generated by the substrate 101 using the reflective layer 102 having a low thermal resistivity as a heat dissipation route. And radiated from the substrate 101 to the heat sink 111.

したがって、活性層1032の温度上昇を抑制でき、高出力で高性能な特性を得ることができる。   Therefore, the temperature rise of the active layer 1032 can be suppressed, and high output and high performance characteristics can be obtained.

図7、図8および図9は、それぞれ、図1に示す面発光レーザ素子100の作製方法を示す第1から第3の工程図である。図7を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を用いて、反射層102、共振器スペーサー層1031、活性層1032、共振器スペーサー層1033、反射層104、選択酸化層105、およびコンタクト層106を基板101上に順次積層する(図7の工程(a)参照)。   7, 8, and 9 are first to third process diagrams showing a method for manufacturing the surface-emitting laser element 100 shown in FIG. 1, respectively. Referring to FIG. 7, when a series of operations is started, the reflective layer 102, the resonator spacer layer 1031, the active layer 1032, the resonance layer 1032 are formed using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). A container spacer layer 1033, a reflective layer 104, a selective oxidation layer 105, and a contact layer 106 are sequentially stacked on the substrate 101 (see step (a) in FIG. 7).

この場合、反射層102のn−Al0.9Ga0.1Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層102のn−Ga0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 In this case, n-Al 0.9 Ga 0.1 As for the reflective layer 102 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials. Then, n-Ga 0.5 In 0.5 P of the reflective layer 102 is formed using trimethyl gallium (TMG), trimethyl indium (TMI), phosphine (PH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials.

また、共振器スペーサー層1031の(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)およびホスフィン(PH)を原料として形成し、Ga0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 In addition, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P of the resonator spacer layer 1031 is changed to trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), and phosphine (PH 3 ). As a raw material, Ga 0.5 In 0.5 P is formed using trimethyl gallium (TMG), trimethyl indium (TMI), phosphine (PH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials.

さらに、量子井戸活性層のGaInPAsをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、障壁層のGa0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)およびホスフィン(PH)を原料として形成する。 Further, GaInPAs of the quantum well active layer is formed using trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), phosphine (PH 3 ), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and Ga 0.5 In 0.5 P of the barrier layer is formed. From trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI) and phosphine (PH 3 ).

さらに、共振器スペーサー層1033のGa0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、共振器スペーサー1033の(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)およびホスフィン(PH)を原料として形成する。 Further, Ga 0.5 In 0.5 P of the resonator spacer layer 1033 is formed using trimethyl gallium (TMG), trimethyl indium (TMI), phosphine (PH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, Cavity spacer 1033 (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is made from trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI) and phosphine (PH 3 ) as raw materials. Form.

さらに、反射層104のp−Al0.9Ga0.1As/p−Al0.3Ga0.7Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-Al 0.9 Ga 0.1 As / p-Al 0.3 Ga 0.7 As trimethylaluminum reflective layer 104 (TMA), trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3) and tetrabromide Carbonized carbon (CBr 4 ) is used as a raw material.

さらに、選択酸化層105のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層106のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlAs of the selective oxidation layer 105 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs of the contact layer 106 is formed of trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ).

その後、コンタクト層106の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層106上にレジストパターン120を形成する(図7の工程(b)参照)。   Thereafter, a resist is applied on the contact layer 106, and a resist pattern 120 is formed on the contact layer 106 using a photoengraving technique (see step (b) in FIG. 7).

レジストパターン120を形成すると、その形成したレジストパターン120をマスクとして用いて、共振器スペーサー層1031、活性層1032、共振器スペーサー層1033、反射層104、選択酸化層105およびコンタクト層106の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン120を除去する(図7の工程(c)参照)。   When the resist pattern 120 is formed, peripheral portions of the resonator spacer layer 1031, the active layer 1032, the resonator spacer layer 1033, the reflective layer 104, the selective oxidation layer 105, and the contact layer 106 are formed using the formed resist pattern 120 as a mask. Is removed by dry etching, and the resist pattern 120 is further removed (see step (c) in FIG. 7).

次に、図8を参照して、図7に示す工程(c)の後、85℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を425℃に加熱して、選択酸化層105の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層105中に非酸化領域105aと酸化領域105bとを形成する(図8の工程(d)参照)。この場合、非酸化領域105aは、1辺が4μmである正方形からなる。   Next, referring to FIG. 8, after the step (c) shown in FIG. 7, the sample is heated to 425 ° C. in an atmosphere in which water heated to 85 ° C. is bubbled with nitrogen gas, and the selective oxidation layer 105. Is oxidized from the outer peripheral portion toward the central portion to form a non-oxidized region 105a and an oxidized region 105b in the selective oxidation layer 105 (see step (d) in FIG. 8). In this case, the non-oxidized region 105a is a square having a side of 4 μm.

その後、気相化学堆積法(CVD:Chemical Vapour Deposition)を用いて、試料の全面にSiO層107を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のSiO層107を除去する(図8の工程(e)参照)。 Thereafter, a SiO 2 layer 107 is formed on the entire surface of the sample by using a chemical vapor deposition (CVD) method, and a region serving as a light emitting portion and a surrounding SiO 2 layer using a photoengraving technique. 107 is removed (see step (e) in FIG. 8).

次に、試料の全体に絶縁性樹脂108をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂108を除去する(図8の工程(f)参照)。   Next, the insulating resin 108 is applied to the entire sample by spin coating, and the insulating resin 108 on the region to be the light emitting portion is removed (see step (f) in FIG. 8).

図9を参照して、絶縁性樹脂108を形成した後、光出射部となる領域上に所定のサイズを有するレジストパターンを形成し、試料の全面にp側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のp側電極材料をリフトオフにより除去してp側電極109を形成する(図9の工程(g)参照)。そして、基板101の裏面を研磨し、基板101の裏面にn側電極110を形成し、さらに、アニールしてp側電極109およびn側電極110のオーミック導通を取る(図9の工程(h)参照)。これによって、面発光レーザ素子100が作製される。   Referring to FIG. 9, after forming insulating resin 108, a resist pattern having a predetermined size is formed on a region to be a light emitting portion, and a p-side electrode material is formed on the entire surface of the sample by vapor deposition. The p-side electrode 109 is formed by removing the p-side electrode material on the pattern by lift-off (see step (g) in FIG. 9). Then, the back surface of the substrate 101 is polished, the n-side electrode 110 is formed on the back surface of the substrate 101, and further annealed to establish ohmic conduction between the p-side electrode 109 and the n-side electrode 110 (step (h) in FIG. 9). reference). Thus, the surface emitting laser element 100 is manufactured.

上述したように、面発光レーザ素子100は、Ga0.5In0.5Pを用いてn型の反射層102を作製され、活性層1032において発生した熱の放熱特性を改善する。Ga0.5In0.5Pを用いてn型の反射層102を作製した場合、反射層102における低屈折率層1021と高屈折率層1022との伝導帯のエネルギー差が117meV程度であるので、伝導帯における電子は、反射層102を膜厚方向に移動し易くなり、反射層102の抵抗が大きくなることがない。したがって、この発明においては、好ましくは、Ga0.5In0.5Pを用いてn型の反射層102を作製することにしたものである。 As described above, in the surface emitting laser element 100, the n-type reflective layer 102 is formed using Ga 0.5 In 0.5 P, and the heat dissipation characteristics of the heat generated in the active layer 1032 are improved. When the n-type reflective layer 102 is formed using Ga 0.5 In 0.5 P, the energy difference between the conduction bands of the low refractive index layer 1021 and the high refractive index layer 1022 in the reflective layer 102 is about 117 meV. Therefore, electrons in the conduction band easily move in the thickness direction of the reflective layer 102, and the resistance of the reflective layer 102 does not increase. Therefore, in the present invention, preferably, the n-type reflective layer 102 is formed using Ga 0.5 In 0.5 P.

上記においては、基板101は、面方位が(111)A面方向に傾斜角15度で傾斜した(100)n−GaAsからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、基板101は、面方位が(111)A面方向に傾斜角5度〜25度の範囲で傾斜した(100)n−GaAsからなっていればよい。   In the above description, the substrate 101 is made of (100) n-GaAs whose plane orientation is inclined at an inclination angle of 15 degrees in the (111) A plane direction. However, in the present invention, the substrate 101 is not limited to this. The surface orientation may be made of (100) n-GaAs inclined in the range of an inclination angle of 5 degrees to 25 degrees in the (111) A plane direction.

また、上記においては、反射層102の高屈折率層1022は、n−Ga0.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、反射層102の高屈折率層1022は、一般的には、n−GaIn1−yP(0<y<1)からなっていればよい。 In the above description, the high refractive index layer 1022 of the reflective layer 102 has been described as being made of n-Ga 0.5 In 0.5 P. However, the present invention is not limited to this, and the high refractive index layer 1022 has a high refractive index. rate layer 1022 is generally it is sufficient that the n-Ga y in 1-y P (0 <y <1).

GaInPの熱抵抗は、AlGaAs系のAl0.15Ga0.85Asと同等であり、高屈折率層としてAl0.15Ga0.85AsよりもAl組成が大きい材料を用いる必要がある面発光レーザ素子において、それをGaInPに置き換えると放熱が改善され、活性層1032の温度上昇が抑えられ、高出力化に効果がある。反射層102の高屈折率層1022にn−Ga0.5In0.5Pを用いることによって活性層1032における温度上昇を抑制して面発光レーザ素子100の出力を高出力にできるが、これは、n−Ga0.5In0.5Pが活性層1032で発振したレーザ光を殆ど吸収しないことが必要である。 The thermal resistance of GaInP is equivalent to AlGaAs-based Al 0.15 Ga 0.85 As, and it is necessary to use a material having a higher Al composition than Al 0.15 Ga 0.85 As for the high refractive index layer. In the light emitting laser element, if it is replaced with GaInP, the heat dissipation is improved, the temperature rise of the active layer 1032 is suppressed, and there is an effect of increasing the output. By using n-Ga 0.5 In 0.5 P for the high refractive index layer 1022 of the reflective layer 102, the temperature rise in the active layer 1032 can be suppressed and the output of the surface emitting laser element 100 can be increased. Therefore, it is necessary that n-Ga 0.5 In 0.5 P hardly absorbs the laser light oscillated in the active layer 1032.

n−Ga0.5In0.5Pのバンドギャップよりも100meV小さいエネルギーに相当する波長が、活性層1032で発振したレーザ光を殆ど吸収しなく目安となる。したがって、n−Ga0.5In0.5P(1.91eV)を用いることのできる波長は、680nmよりも長波長であり、n−Al0.15Ga0.85As(1.59eV)を用いることのできる波長は、830nmよりも短波長である。 A wavelength corresponding to energy that is 100 meV smaller than the band gap of n-Ga 0.5 In 0.5 P hardly becomes a standard because the laser light oscillated in the active layer 1032 is hardly absorbed. Therefore, the wavelength at which n-Ga 0.5 In 0.5 P (1.91 eV) can be used is longer than 680 nm, and n-Al 0.15 Ga 0.85 As (1.59 eV). The wavelength that can be used is shorter than 830 nm.

その結果、n−Ga0.5In0.5Pを反射層102の高屈折率層1022に用いて出力を高出力にできる面発光レーザ素子100の発振波長は、680nm〜830nmの範囲である。 As a result, the oscillation wavelength of the surface emitting laser element 100 that can increase the output by using n-Ga 0.5 In 0.5 P for the high refractive index layer 1022 of the reflective layer 102 is in the range of 680 nm to 830 nm. .

さらに、上記においては、反射層102の低屈折率層1021は、n−Al0.9Ga0.1Asからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、低屈折率層1021は、n−AlGa1−xAs(0<x≦1)から構成されていればよい。反射層102においては、従来、高屈折率層に用いられていたn−Al0.3Ga0.7Asまたはn−Al0.5Ga0.5Asに代えて熱抵抗率がn−Al0.3Ga0.7Asまたはn−Al0.5Ga0.5Asよりも小さいn−Ga0.5In0.5Pを用いて高屈折率層1022が形成されるので、低屈折率層1021がn−AlGa1−xAs(0<x≦1)から構成されていても、反射層102は、熱抵抗率が小さくなり、主な放熱ルートとして機能するからである。 Furthermore, in the above description, it has been described that the low refractive index layer 1021 of the reflective layer 102 is made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As. However, in the present invention, the low refractive index layer 1021 is not limited to this. , N-Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1). In the reflective layer 102, the thermal resistivity is n-Al instead of n-Al 0.3 Ga 0.7 As or n-Al 0.5 Ga 0.5 As conventionally used for the high refractive index layer. Since the high refractive index layer 1022 is formed using n-Ga 0.5 In 0.5 P smaller than 0.3 Ga 0.7 As or n-Al 0.5 Ga 0.5 As, the low refractive index This is because even if the rate layer 1021 is made of n-Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1), the reflective layer 102 has a low thermal resistivity and functions as a main heat dissipation route.

さらに、上記においては、Ga0.5In0.5Pは、基板101側に配置されたn型の反射層102に用いられると説明したが、この発明においては、これに限らず、Ga0.5In0.5Pは、p型の反射層104の高屈折率層1042に用いられてもよく、反射層102,104の両方の高屈折率層1022,1042に用いられてもよく、一般的には、反射層102,104の少なくとも一方の反射層の高屈折率層に用いられていればよい。そして、Ga0.5In0.5Pが高屈折率層1042に用いられる場合、反射層104は、組成傾斜層1043を含まない。 Furthermore, in the above description, Ga 0.5 In 0.5 P has been described as being used for the n-type reflective layer 102 disposed on the substrate 101 side. However, the present invention is not limited to this, and Ga 0 .5 In 0.5 P may be used for the high-refractive index layer 1042 of the p-type reflective layer 104, and may be used for the high-refractive index layers 1022 and 1042 of both the reflective layers 102 and 104. Generally, it may be used for the high refractive index layer of at least one of the reflective layers 102 and 104. When Ga 0.5 In 0.5 P is used for the high refractive index layer 1042, the reflective layer 104 does not include the composition gradient layer 1043.

さらに、上記においては、面発光レーザ素子100を構成する各半導体層の形成方法としてMOCVD法を用いると説明したが、この発明においては、これに限らず、分子線結晶成長法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)等のその他の結晶成長法を用いてもよい。   Furthermore, in the above description, it has been described that the MOCVD method is used as a method for forming each semiconductor layer constituting the surface emitting laser element 100. However, the present invention is not limited to this, and a molecular beam crystal growth method (MBE: Molecular Beam) is used. Other crystal growth methods such as Epitaxy) may be used.

なお、反射層104は、「第1の反射層」を構成し、反射層102は、「第2の反射層」を構成する。   The reflective layer 104 constitutes a “first reflective layer”, and the reflective layer 102 constitutes a “second reflective layer”.

また、複数の低屈折率層1021または複数の低屈折率層1041は、「複数の第1の半導体層」を構成し、複数の高屈折率層1022は、「複数の第2の半導体層」を構成する。   The plurality of low-refractive index layers 1021 or the plurality of low-refractive index layers 1041 constitute “a plurality of first semiconductor layers”, and the plurality of high-refractive index layers 1022 are “a plurality of second semiconductor layers”. Configure.

[実施の形態2]
図10は、実施の形態2による面発光レーザ素子の概略断面図である。図10を参照して、実施の形態2による面発光レーザ素子100Aは、図1に示す面発光レーザ素子100の反射層102を反射層102Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the second embodiment. Referring to FIG. 10, surface emitting laser element 100A according to the second embodiment is obtained by replacing reflective layer 102 of surface emitting laser element 100 shown in FIG. 1 with reflecting layer 102A, and the others are surface emitting laser elements. The same as 100.

反射層102Aは、反射層112,113からなる。反射層112は、基板101上に形成され、反射層113は、反射層112上に形成される。   The reflective layer 102A includes the reflective layers 112 and 113. The reflective layer 112 is formed on the substrate 101, and the reflective layer 113 is formed on the reflective layer 112.

図11は、図10に示す反射層102Aの構成を示す断面図である。図11を参照して、反射層112は、低屈折率層1121と、高屈折率層1122とが交互に積層された構造からなる。そして、低屈折率層1121および高屈折率層1122は、低屈折率層1121と高屈折率層1122との対を1周期とした場合、30.5周期、積層される。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the reflective layer 102A shown in FIG. Referring to FIG. 11, the reflective layer 112 has a structure in which low refractive index layers 1121 and high refractive index layers 1122 are alternately stacked. The low refractive index layer 1121 and the high refractive index layer 1122 are stacked for 30.5 periods when the pair of the low refractive index layer 1121 and the high refractive index layer 1122 is one period.

低屈折率層1121は、n−AlAsからなり、高屈折率層1122は、n−Ga0.5In0.5Pからなる。そして、低屈折率層1121および高屈折率層1122の各々は、面発光レーザ素子100Aの発振波長(λ=780nm)のλ/4の膜厚を有する。 The low refractive index layer 1121 is made of n-AlAs, and the high refractive index layer 1122 is made of n-Ga 0.5 In 0.5 P. Each of the low refractive index layer 1121 and the high refractive index layer 1122 has a film thickness of λ / 4 of the oscillation wavelength (λ = 780 nm) of the surface emitting laser element 100A.

反射層113は、低屈折率層1131と、高屈折率層1132とが交互に積層された構造からなる。そして、低屈折率層1131および高屈折率層1132は、低屈折率層1131と高屈折率層1132との対を1周期とした場合、10周期、積層される。   The reflective layer 113 has a structure in which low refractive index layers 1131 and high refractive index layers 1132 are alternately stacked. The low refractive index layer 1131 and the high refractive index layer 1132 are stacked for 10 periods when the pair of the low refractive index layer 1131 and the high refractive index layer 1132 is defined as one period.

低屈折率層1131は、n−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層1122は、n−Ga0.5In0.5Pからなる。そして、低屈折率層1131および高屈折率層1132の各々は、面発光レーザ素子100Aの発振波長(λ=780nm)のλ/4の膜厚を有する。 The low refractive index layer 1131 is made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As, and the high refractive index layer 1122 is made of n-Ga 0.5 In 0.5 P. Each of the low refractive index layer 1131 and the high refractive index layer 1132 has a film thickness of λ / 4 of the oscillation wavelength (λ = 780 nm) of the surface emitting laser element 100A.

AlAsは、GaAsに格子整合するAlGa1−xAsの中で最も小さい熱抵抗率を有するので(図5の曲線k2参照)、n−AlAsおよびn−Ga0.5In0.5Pを用いて反射層112を形成することによって反射層112の熱抵抗を小さくできる。 Since AlAs has the smallest thermal resistivity among Al x Ga 1-x As lattice-matched to GaAs (see curve k2 in FIG. 5), n-AlAs and n-Ga 0.5 In 0.5 P The thermal resistance of the reflective layer 112 can be reduced by forming the reflective layer 112 using the above.

そして、反射層113は、メサ形状を作製するときに、エッチング面を反射層113中に位置させるために設けられる。n−Al0.9Ga0.1Asの酸化速度は、n−AlAsの酸化速度よりも遅いため、n−Al0.9Ga0.1Asを用いて反射層113を形成することによって、エッチング面を反射層113中で止めれば良いので、メサ形成時のエッチング深さのマージンを反射層113に持たせることができる。 The reflective layer 113 is provided to position the etching surface in the reflective layer 113 when a mesa shape is produced. Since the oxidation rate of n-Al 0.9 Ga 0.1 As is slower than the oxidation rate of n-AlAs, by forming the reflective layer 113 using n-Al 0.9 Ga 0.1 As, Since the etching surface only needs to be stopped in the reflective layer 113, the reflective layer 113 can be provided with a margin of the etching depth when forming the mesa.

このように、面発光レーザ素子100Aは、GaAsに格子整合するAlGa1−xAsの中で熱抵抗率が最も小さいAlAsを用いて形成した反射層112を基板101側に配置し、酸化速度がAlAsよりも遅いn−Al0.9Ga0.1Asを用いて形成した反射層113を反射層112よりも活性層1032側に配置することを特徴とする。 As described above, the surface emitting laser element 100A includes the reflective layer 112 formed using AlAs having the lowest thermal resistivity among Al x Ga 1-x As lattice-matched to GaAs, and is disposed on the substrate 101 side. The reflective layer 113 formed using n-Al 0.9 Ga 0.1 As, whose speed is slower than that of AlAs, is arranged on the active layer 1032 side of the reflective layer 112.

そして、反射層113は、一般的には、[n−AlGa1−xAs/n−Ga0.5In0.5P]の周期構造から構成されていればよい。 Then, the reflective layer 113 is generally, may be composed of a periodic structure of [n-Al x Ga 1- x As / n-Ga 0.5 In 0.5 P].

なお、面発光レーザ素子100Aは、図7、図8および図9に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。   The surface emitting laser element 100A is manufactured according to the steps (a) to (h) shown in FIGS.

上記においては、酸化速度がAlAsよりも遅い半導体としてAlGa1−xAsを用いたが、この発明においては、これに限らず、酸化速度がAlAsよりも遅い半導体であれば、AlGa1−xAs以外の半導体を用いてもよい。 In the above description, the oxidation rate using Al x Ga 1-x As as the slower semiconductor than AlAs, the present invention is not limited to this, the oxidation rate is if slower semiconductor than AlAs, Al x Ga A semiconductor other than 1-x As may be used.

複数の低屈折率層1121および複数の低屈折率層1131は、「複数の第1の半導体層」を構成し、複数の高屈折率層1122および複数の高屈折率層1132は、「複数の第2の半導体層」を構成する。   The plurality of low refractive index layers 1121 and the plurality of low refractive index layers 1131 constitute “a plurality of first semiconductor layers”, and the plurality of high refractive index layers 1122 and the plurality of high refractive index layers 1132 include “ Constitutes a "second semiconductor layer".

各々がn−AlAsからなる複数の低屈折率層1121は、「複数の第1の半導体膜」を構成し、各々がn−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層1131は、「複数の第2の半導体膜」を構成する。 The plurality of low-refractive index layers 1121 each made of n-AlAs constitute “a plurality of first semiconductor films”, and the low-refractive index layers 1131 each made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As are , “A plurality of second semiconductor films” are formed.

その他は、実施の形態1と同じである。   Others are the same as in the first embodiment.

[応用例]
図12は、図1に示す面発光レーザ素子100を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図12を参照して、面発光レーザアレイ200は、36個の面発光レーザ素子202を所定の間隔で基盤201に配列した構造からなる。面発光レーザ素子202は、上述した面発光レーザ素子100,100Aのいずれかからなる。
[Application example]
FIG. 12 is a plan view of a surface emitting laser array using the surface emitting laser element 100 shown in FIG. Referring to FIG. 12, surface emitting laser array 200 has a structure in which 36 surface emitting laser elements 202 are arranged on base 201 at a predetermined interval. The surface emitting laser element 202 includes any of the surface emitting laser elements 100 and 100A described above.

面発光レーザ素子100,100Aは、面発光型であるのでアレイが容易であり、素子の位置精度も高い。また、面発光レーザ素子100,100Aは、上述したように、放熱特性を改善した構造からなる。したがって、面発光レーザアレイ200は、従来の面発光レーザアレイよりも素子間の間隔を小さくして高密度化できる。これにより、チップの取れ数が増加し、コストを低減できる。   Since the surface emitting laser elements 100 and 100A are of a surface emitting type, the array is easy and the positional accuracy of the elements is high. The surface emitting laser elements 100 and 100A have a structure with improved heat dissipation characteristics as described above. Therefore, the surface emitting laser array 200 can be densified by reducing the interval between elements as compared with the conventional surface emitting laser array. As a result, the number of chips can be increased and the cost can be reduced.

また、高出力動作が可能な面発光レーザ素子100,100Aを同一基板上に多数集積することで、書込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書込みが容易となり、書込み速度が格段に向上し、書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。そして、同じ書込みドット密度の場合は、印刷速度を早くできる。さらに、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。さらに、面発光レーザ素子100,100Aは、低消費電力で動作し、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。   In addition, by integrating a large number of surface emitting laser elements 100 and 100A capable of high output operation on the same substrate, when applied to a writing optical system, simultaneously writing with multi-beams is facilitated, and the writing speed is greatly improved. Even if the writing dot density increases, printing can be performed without reducing the printing speed. When the writing dot density is the same, the printing speed can be increased. Furthermore, when applied to communication, data transmission by multiple beams is possible at the same time, so high-speed communication is possible. Furthermore, the surface emitting laser elements 100 and 100A operate with low power consumption, and particularly when used by being incorporated in a device, temperature rise can be reduced.

図13は、画像形成装置の概略図である。図13を参照して、画像形成装置300は、面発光レーザアレイ301と、レンズ302,304と、ポリゴンミラー303と、感光体305とを備える。   FIG. 13 is a schematic diagram of the image forming apparatus. Referring to FIG. 13, the image forming apparatus 300 includes a surface emitting laser array 301, lenses 302 and 304, a polygon mirror 303, and a photoconductor 305.

面発光レーザアレイ301は、複数のビームを放射する。レンズ302は、面発光レーザアレイ301から放射された複数のビームをポリゴンミラー303へ導く。   The surface emitting laser array 301 emits a plurality of beams. The lens 302 guides a plurality of beams emitted from the surface emitting laser array 301 to the polygon mirror 303.

ポリゴンミラー303は、所定の速度で時計方向に回転し、レンズ302から受けた複数のビームを主走査方向および副走査方向に走査させてレンズ304へ導く。レンズ304は、ポリゴンミラー303によって走査された複数のビームを感光体305に導く。   The polygon mirror 303 rotates clockwise at a predetermined speed, scans a plurality of beams received from the lens 302 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and guides them to the lens 304. The lens 304 guides a plurality of beams scanned by the polygon mirror 303 to the photoconductor 305.

このように、画像形成装置300は、面発光レーザアレイ301からの複数のビームをレンズ302,304およびポリゴンミラー303等からなる同じ光学系を用い、ポリゴンミラー303を高速回転させるとともに、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305上に集光する。   As described above, the image forming apparatus 300 uses the same optical system including the lenses 302 and 304 and the polygon mirror 303 for the plurality of beams from the surface emitting laser array 301, rotates the polygon mirror 303 at a high speed, and sets the dot position. Light is condensed on the photoconductor 305 as the surface to be scanned as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction by adjusting the lighting timing.

図14は、図13に示す面発光レーザアレイ301の平面図である。図14を参照して、面発光レーザアレイ301は、m×n個の面発光レーザ素子3011が略菱形に配列された構造からなる。より具体的には、面発光レーザアレイ301は、縦方向に4列、横方向に10列、配列された40個の面発光レーザ素子3011からなる。そして、面発光レーザ素子3011は、面発光レーザ素子100,100Aのいずれかからなる。   FIG. 14 is a plan view of the surface emitting laser array 301 shown in FIG. Referring to FIG. 14, a surface emitting laser array 301 has a structure in which m × n surface emitting laser elements 3011 are arranged in a substantially rhombus. More specifically, the surface emitting laser array 301 includes 40 surface emitting laser elements 3011 arranged in four columns in the vertical direction and ten columns in the horizontal direction. The surface emitting laser element 3011 is composed of either the surface emitting laser element 100 or 100A.

縦方向において、隣接する2つの面発光レーザ素子3011の間隔をdとすると、d/nによって記録密度が決定される。したがって、面発光レーザアレイ301は、記録密度を考慮して間隔dおよび主走査方向の配列数nを決定する。   If the distance between two adjacent surface-emitting laser elements 3011 in the vertical direction is d, the recording density is determined by d / n. Accordingly, the surface emitting laser array 301 determines the interval d and the number n of arrangement in the main scanning direction in consideration of the recording density.

図14においては、40個の面発光レーザ素子3011は、副走査方向に24μmの間隔dで、主走査方向に30μmの間隔で、主走査方向に行くに従って副走査方向に2.4μmづつずれるように配列される。   In FIG. 14, 40 surface-emitting laser elements 3011 are shifted by 2.4 μm in the sub-scanning direction as they go in the main scanning direction at intervals of 24 μm in the sub-scanning direction, at intervals of 30 μm in the main scanning direction. Arranged.

そして、40個の面発光レーザ素子3011の点灯のタイミングを調整することによって、感光体305上に40のドットを副走査方向に一定間隔で書込むことができる。   Then, by adjusting the lighting timing of the 40 surface emitting laser elements 3011, 40 dots can be written on the photoconductor 305 at regular intervals in the sub-scanning direction.

光学系の倍率が同じである場合、面発光レーザアレイ301の副走査方向の間隔dが狭い程、高密度に書込みをできる。面発光レーザ素子3011は、面発光レーザ素子100,100Aのいずれかからなるので、面発光レーザアレイ301においては、面発光レーザ素子3011の配列密度を高密度化できる。その結果、画像形成装置300においては、高密度な書き込みができる。   When the magnification of the optical system is the same, writing can be performed with higher density as the distance d in the sub-scanning direction of the surface emitting laser array 301 is smaller. Since the surface emitting laser element 3011 is composed of any one of the surface emitting laser elements 100 and 100A, in the surface emitting laser array 301, the arrangement density of the surface emitting laser elements 3011 can be increased. As a result, the image forming apparatus 300 can perform high-density writing.

また、40ドットを同時に書込み可能であり、高速印刷が可能である。そして、アレイ数を増加させることでさらに高速印刷が可能である。   In addition, 40 dots can be written simultaneously, and high-speed printing is possible. Further, higher speed printing is possible by increasing the number of arrays.

さらに、面発光レーザ素子3011は、従来の面発光レーザ素子よりも高出力化されているので、仮に従来の面発光レーザ素子を用いて同じ素子数のアレイを形成した場合よりも印刷速度を従来よりも速くできる。   Further, since the surface emitting laser element 3011 has a higher output than the conventional surface emitting laser element, the printing speed can be increased compared with the conventional case where an array having the same number of elements is formed using the conventional surface emitting laser element. Can be faster.

なお、面発光レーザアレイ200,301または面発光レーザ素子100,100Aは、光ピックアップ装置に搭載されてもよい。これによって、光ディスクへの記録および/または再生用の光源として面発光レーザアレイ200,301または面発光レーザ素子100,100Aを用いることができる。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、この発明による780nmの面発光レーザを再生用光源とした電力が長持ちするハンディタイプの光ピックアップシステムを実現できる。   The surface emitting laser arrays 200 and 301 or the surface emitting laser elements 100 and 100A may be mounted on an optical pickup device. Accordingly, the surface emitting laser arrays 200 and 301 or the surface emitting laser elements 100 and 100A can be used as a light source for recording and / or reproducing on an optical disk. Further, since the surface emitting laser consumes about one digit less power than the edge emitting semiconductor laser, a handy type optical pickup system using the 780 nm surface emitting laser according to the present invention for a long-lasting power is provided. realizable.

図15は、光送信モジュールの概略図である。図15を参照して、光送信モジュール400は、面発光レーザアレイ401と、光ファイバー402とを備える。面発光レーザアレイ401は、複数の面発光レーザ素子100,100Aを一次元に配列した構造からなる。光ファイバー402は、複数のプラスチック光ファイバー(POF)からなる。そして、複数のプラスチック光ファイバーは、面発光レーザアレイ401の複数の面発光レーザ素子100,100Aに対応して配置される。   FIG. 15 is a schematic diagram of an optical transmission module. Referring to FIG. 15, the optical transmission module 400 includes a surface emitting laser array 401 and an optical fiber 402. The surface emitting laser array 401 has a structure in which a plurality of surface emitting laser elements 100 and 100A are arranged one-dimensionally. The optical fiber 402 is composed of a plurality of plastic optical fibers (POF). The plurality of plastic optical fibers are arranged corresponding to the plurality of surface emitting laser elements 100 and 100A of the surface emitting laser array 401.

光送信モジュール400においては、各面発光レーザ素子100,100Aから放射されたレーザ光は、対応するプラスチック光ファイバーに伝送される。そして、アクリル系のプラスチック光ファイバーは、650nmに吸収損失のボトムがあり、650nmの面発光レーザ素子が検討されているが、高温特性が悪く、実用化されていない。   In the optical transmission module 400, the laser light emitted from the surface emitting laser elements 100 and 100A is transmitted to the corresponding plastic optical fiber. An acrylic plastic optical fiber has a bottom of absorption loss at 650 nm and a surface-emitting laser element having a wavelength of 650 nm has been studied. However, the high-temperature characteristic is poor and has not been put into practical use.

光源としてLED(Light Emitting Diode)が用いられているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを超えた高速伝送の実現のためには、半導体レーザが必要である。   Although an LED (Light Emitting Diode) is used as a light source, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is required to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.

上述した面発光レーザ素子100,100Aの発振波長は、780nmであるが、放熱特性が改善され、高出力であるとともに、高温特性にも優れており、光ファイバ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 oscillation wavelengths of the surface emitting laser elements 100 and 100A described above are 780 nm, but the heat dissipation characteristics are improved, the output is high, and the high temperature characteristics are excellent. If it is a distance, transmission is possible.

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を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 communication, 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.

光送信モジュール400では、面発光レーザ素子100,100Aと、光ファイバとを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、伝送速度をさらに増大させることができる。   In the optical transmission module 400, the surface emitting laser elements 100 and 100A and the optical fiber are made to correspond one-to-one, but a plurality of surface emitting laser elements having different oscillation wavelengths are arranged in an array in one or two dimensions. Thus, the transmission speed can be further increased by wavelength multiplexing transmission.

さらに、面発光レーザ素子100,100Aを用いた面発光レーザアレイと、安価なPOFとを組み合わせた光送信モジュール400を光通信システムに用いると、低コストな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な光通信システムを実現できる。そして、極めて低コストであるので、家庭用、オフィスの室内用、および機器内等の短距離のデータ通信に有効である。   Furthermore, when an optical transmission module 400 combining a surface emitting laser array using the surface emitting laser elements 100 and 100A and an inexpensive POF is used in an optical communication system, a low-cost optical transmission module can be realized. The low-cost optical communication system used can be realized. Since the cost is extremely low, it is effective for short-distance data communication for home use, office room use, and in an apparatus.

図16は、光送受信モジュールの概略図である。図16を参照して、光送受信モジュール500は、面発光レーザ素子501と、光ファイバー502と、受光素子503とを備える。   FIG. 16 is a schematic diagram of an optical transceiver module. Referring to FIG. 16, the optical transceiver module 500 includes a surface emitting laser element 501, an optical fiber 502, and a light receiving element 503.

面発光レーザ素子501は、面発光レーザ素子100,100Aのいずれかからなり、780nmのレーザ光LB1を光ファイバ502へ放射する。光ファイバー502は、プラスチック光ファイバーからなる。そして、光ファイバー502は、面発光レーザ素子501からのレーザ光LB1を受け、その受けたレーザ光LB1を受信モジュール(図示せず)へ伝送するとともに、他の送信モジュール(図示せず)から受けたレーザ光を伝送してレーザ光LB2を受光素子503へ放射する。受光素子503は、光ファイバー502からレーザ光LB2を受け、その受けたレーザ光LB2を電気信号に変換する。   The surface-emitting laser element 501 is composed of any one of the surface-emitting laser elements 100 and 100 </ b> A, and radiates 780 nm laser light LB <b> 1 to the optical fiber 502. The optical fiber 502 is made of a plastic optical fiber. The optical fiber 502 receives the laser beam LB1 from the surface emitting laser element 501, transmits the received laser beam LB1 to a receiving module (not shown), and receives it from another transmitting module (not shown). The laser beam is transmitted and the laser beam LB2 is emitted to the light receiving element 503. The light receiving element 503 receives the laser beam LB2 from the optical fiber 502 and converts the received laser beam LB2 into an electrical signal.

このように、送受信モジュール500は、レーザ光LB1を放射して光ファイバー502によって伝送するとともに、他の送信モジュールからのレーザ光LB2を受光して電気信号に変換する。   As described above, the transmission / reception module 500 emits the laser beam LB1 and transmits the laser beam LB1 through the optical fiber 502, and receives the laser beam LB2 from another transmission module and converts it into an electrical signal.

送受信モジュール500は、面発光レーザ素子100,100Aと、安価なプラスチック光ファイバーと用いて作製されるので、低コストな光通信システムを実現できる。また、光ファイバー502の口径が大きいので、面発光レーザ素子501と光ファイバ502とのカップリングが容易で実装コストを低減できる。その結果、極めて低コストな光送受信モジュールを実現できる。   Since the transmission / reception module 500 is manufactured using the surface emitting laser elements 100 and 100A and an inexpensive plastic optical fiber, a low-cost optical communication system can be realized. Further, since the diameter of the optical fiber 502 is large, coupling between the surface emitting laser element 501 and the optical fiber 502 is easy, and the mounting cost can be reduced. As a result, an extremely low cost optical transceiver module can be realized.

さらに、面発光レーザ素子501(=面発光レーザ素子100,100A)は、放熱特性が改善され、高出力であるとともに高温特性に優れているので、高温まで冷却なして使用可能であり、かつ、より低コストな光送受信モジュールを実現できる。   Further, the surface emitting laser element 501 (= surface emitting laser element 100, 100A) has improved heat dissipation characteristics, high output and excellent high temperature characteristics, and can be used without cooling to high temperature, and A lower cost optical transceiver module can be realized.

上述した面発光レーザ素子100,100A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、機器内のボード間のデータ伝送、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 above-described surface-emitting laser elements 100 and 100A, transmission between devices such as a LAN (Local Area Network) using an optical fiber, data transmission between boards in the device, In particular, it can be used for short-distance communication as an optical interconnection between LSIs and between elements in LSIs.

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、律則する。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ションに変えると、たとえば、コンピュータシステムのボード間、ボード内のLSI間、およびLSI内の素子間等を光送信モジュール400または光送受信モジュール500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 portion connecting them will be governed in the future. When the signal connection in the system is changed from the conventional electrical connection to the optical interconnection, for example, the optical transmission module 400 or the optical transmission / reception module 500 is connected between the boards of the computer system, between the LSIs in the board, and between the elements in the LSI. When used and connected, an ultrafast computer system is possible.

また、複数のコンピュータシステム等を光送信モジュール400または光送受信モジュール500を用いて接続した場合、超高速ネットワークシステムを構築できる。特に、面発光レーザは、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であるので、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 or the like are connected using the optical transmission module 400 or the optical transmission / reception module 500, an ultrahigh-speed network system can be constructed. Particularly, the surface emitting laser 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.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える画像形成装置に適用される。さらに、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光ピックアップ装置に適用される。さらに、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送信モジュールに適用される。さらに、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送受信モジュールに適用される。さらに、この発明は、高出力で温度特性の良好な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光通信システムに適用される。   The present invention is applied to a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics. The present invention is also applied to a surface emitting laser array including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics. Furthermore, the present invention is applied to an image forming apparatus including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical pickup device including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical transmission module including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical transmission / reception module including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical communication system including a surface emitting laser element having high output and good temperature characteristics, or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.

この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す共振器の一部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the resonator shown in FIG. 1. 図1に示す一方の反射層の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of one reflection layer shown in FIG. 図1に示す他方の反射層の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the other reflection layer shown in FIG. 熱抵抗率と、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。And the thermal resistance is a diagram showing the relationship between the Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P in the Al molar content x. エネルギーレベルと、AlGa1−xAsまたは(AlGa1−x0.5In0.5PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。And energy level is a diagram showing the relationship between the Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P in the Al molar content x. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第1の工程図である。FIG. 3 is a first process diagram showing a method for manufacturing the surface emitting laser element shown in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第2の工程図である。FIG. 6 is a second process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 図1に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第3の工程図である。FIG. 6 is a third process diagram illustrating a method for manufacturing the surface emitting laser element illustrated in FIG. 1. 実施の形態2による面発光レーザ素子の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to a second embodiment. FIG. 図10に示す反射層の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the reflection layer shown in FIG. 図1に示す面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array using the surface emitting laser element shown in FIG. 画像形成装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an image forming apparatus. 図13に示す面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array shown in FIG. 光送信モジュールの概略図である。It is the schematic of an optical transmission module. 光送受信モジュールの概略図である。It is the schematic of an optical transmission / reception module.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A,202,501,3011 面発光レーザ素子、101,201 基板、102,102A,104,112,113 反射層、103 共振器、105 選択酸化層、105a 非酸化領域、105b 酸化領域、106 コンタクト層、107 SiO層、108 絶縁性樹脂、109 p側電極、110 n側電極、111 ヒートシンク、120 レジストパターン、200,301,401 面発光レーザアレイ、300 画像形成装置、302,304 レンズ、303 ポリゴンミラー、305 感光体、400 光送信モジュール、402,502 光ファイバー、500 光送受信モジュール、503 受光素子、1021,1041,1121,1131 低屈折率層、1022,1042,1122,1132 高屈折率層、1031,1033 共振器スペーサー層、1031A,1031B,1033A,1033B スペーサー層、1032 活性層、1032A,1032C,1032E 井戸層、1032B,1032D 障壁層、1043 組成傾斜層。 100, 100A, 202, 501, 3011 Surface emitting laser element, 101, 201 substrate, 102, 102A, 104, 112, 113 reflective layer, 103 resonator, 105 selective oxide layer, 105a non-oxidized region, 105b oxidized region, 106 Contact layer, 107 SiO 2 layer, 108 insulating resin, 109 p-side electrode, 110 n-side electrode, 111 heat sink, 120 resist pattern, 200, 301, 401 surface emitting laser array, 300 image forming apparatus, 302, 304 lens, 303 Polygon mirror, 305 Photoconductor, 400 Optical transmission module, 402,502 Optical fiber, 500 Optical transmission / reception module, 503 Light receiving element, 1021, 1041, 1121, 1131 Low refractive index layer, 1022, 1042, 1122, 1132 High refractive index layer 10 1,1033 cavity spacer layer, 1031A, 103 IB, 1033A, 1033b spacer layer, 1032 an active layer, 1032A, 1032C, 1032E well layer, 1032B, 1032D barrier layer, 1043 composition gradient layer.

Claims (13)

活性層を含む共振器と、
半導体分布ブラッグ反射器からなり、前記共振器の一方側に配置された第1の反射層と、
前記半導体分布ブラッグ反射器からなるとともに、前記共振器の他方側に配置された第2の反射層とを備え、
前記第1および第2の反射層の少なくとも1つの反射層は、各々が第1の屈折率を有するAlGa1−xAs(0<x≦1)からなる複数の第1の半導体層と、各々が前記第1の屈折率よりも高い第2の屈折率を有するGaIn1−yP(0<y<1)からなる複数の第2の半導体層とが交互に積層された構造からなる、面発光レーザ素子。
A resonator including an active layer;
A first reflective layer comprising a semiconductor distributed Bragg reflector, disposed on one side of the resonator;
Comprising the semiconductor distributed Bragg reflector, and comprising a second reflective layer disposed on the other side of the resonator,
The at least one reflective layer of the first and second reflective layers includes a plurality of first semiconductor layers made of Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1) each having a first refractive index. A structure in which a plurality of second semiconductor layers made of Ga y In 1-y P (0 <y <1) each having a second refractive index higher than the first refractive index are alternately stacked. A surface emitting laser element comprising:
前記第1および第2の反射層のうち、前記第2の反射層は、前記複数の第1の半導体層と前記複数の第2の半導体層とが交互に積層された構造からなる、請求項1に記載の面発光レーザ素子。   The second reflective layer of the first and second reflective layers has a structure in which the plurality of first semiconductor layers and the plurality of second semiconductor layers are alternately stacked. 2. The surface emitting laser element according to 1. ヒートシンクに接触された基板をさらに備え、
前記第2の反射層は、前記活性層よりも前記基板側に設けられる、請求項2に記載の面発光レーザ素子。
Further comprising a substrate in contact with the heat sink;
The surface emitting laser element according to claim 2, wherein the second reflective layer is provided closer to the substrate than the active layer.
前記活性層における発振光の波長は、680nmから830nmの範囲である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子。   4. The surface-emitting laser element according to claim 1, wherein the wavelength of the oscillation light in the active layer is in a range of 680 nm to 830 nm. 前記第1および第2の半導体層の各々の導電型は、n型である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子。   5. The surface-emitting laser element according to claim 1, wherein each of the first and second semiconductor layers has an n-type conductivity. 6. 前記複数の第1の半導体層は、
各々がAlAsからなる複数の第1の半導体膜と、
各々が前記AlAsの酸化速度よりも遅い酸化速度を有する複数の第2の半導体膜とからなり、
前記複数の第2の半導体膜は、前記複数の第1の半導体膜よりも前記共振器側に配置される、請求項1から請求5いずれか1項に記載の面発光レーザ素子。
The plurality of first semiconductor layers include:
A plurality of first semiconductor films each made of AlAs;
Each consisting of a plurality of second semiconductor films having an oxidation rate slower than the oxidation rate of the AlAs,
6. The surface-emitting laser element according to claim 1, wherein the plurality of second semiconductor films are arranged closer to the resonator than the plurality of first semiconductor films.
前記複数の第2の半導体膜の各々は、AlGa1−zAs(0<z<1)からなる、請求項6に記載の面発光レーザ素子。 The surface emitting laser element according to claim 6, wherein each of the plurality of second semiconductor films is made of Al z Ga 1-z As (0 <z <1). 基板と、
前記基板上に配置された複数の面発光レーザ素子とを備え、
前記複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる、面発光レーザアレイ。
A substrate,
A plurality of surface emitting laser elements disposed on the substrate,
Each of these surface emitting laser elements is a surface emitting laser array which consists of a surface emitting laser element of any one of Claim 1-7.
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項7に記載の面発光レーザアレイからなる書き込み光源を備える画像形成装置。   An image forming apparatus comprising a writing light source comprising the surface emitting laser element according to claim 1 or the surface emitting laser array according to claim 7. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える光ピックアップ装置。   An optical pickup device comprising a light source comprising the surface-emitting laser element according to claim 1 or the surface-emitting laser array according to claim 8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える光送信モジュール。   An optical transmission module comprising a light source comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える光送受信モジュール。   An optical transceiver module comprising a light source comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子、または請求項8に記載の面発光レーザアレイからなる光源を備える光通信システム。   An optical communication system comprising a light source comprising the surface emitting laser element according to any one of claims 1 to 7 or the surface emitting laser array according to claim 8.
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