JP2012124393A - 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】GaAs基板100と、n型のAl組成の異なるAlGaAsから構成される下部DBR102と、下部DBR102上に形成された共振器104と、共振器104上に形成されたp型のAl組成の異なるAlGaAsから構成される上部DBR108とを有する。共振器104は、下部スペーサ層106A、活性層106Bおよび上部スペーサ層106Cからなる活性領域106と、共振器延長領域105とを含み、共振器延長領域105の光学的膜厚は、発振波長λよりも大きく、かつn型のAlGaAsPまたはAlGaInPから構成される。
【選択図】図1
Description
請求項2は、前記共振器延長領域の格子定数と半導体基板の格子定数の差は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡の格子定数と半導体基板の格子定数の差よりも小さい、請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
請求項3は、第1または第2の半導体多層膜反射鏡には、圧縮歪みが作用し、前記共振器延長領域には引張歪みが作用する、請求項1または2に記載の面発光型半導体レーザ。
請求項4は、前記共振器延長領域は、前記活性層の下部スペーサ層と前記第1の半導体多層膜反射鏡との間に形成される、請求項1ないし3いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
請求項5は、前記共振器はさらに、前記共振器延長領域と前記下部スペーサ層との間に第1導電型の他の半導体層を含む、請求項4に記載の面発光型半導体レーザ。
請求項6は、前記共振器延長領域は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡を構成する材料に、第1または第2の半導体多層膜反射鏡の格子定数を小さくする材料が添加されたものであり、前記共振器延長領域は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡と同じ導電型を有する、請求項1ないし5いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
請求項7は、前記半導体基板はGaAsから構成され、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡はAl組成の異なるAlGaAsから構成され、前記共振器延長領域はAlGaAsPから構成される、請求項1ないし6いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
請求項8は、前記半導体基板はGaAsから構成され、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡はAl組成の異なるAlGaAsから構成され、前記共振器延長領域はAlGaInPから構成される、請求項1ないし6いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
請求項9は、前記共振器延長領域のPの組成比は、ミスフィット転移を発生させない値である、請求項7または8に記載の面発光型半導体レーザ。
請求項10は、面発光型半導体レーザはさらに、基板上に形成された柱状構造を含み、前記柱状構造は、前記共振器に近接する位置に電流狭窄層を含み、当該電流狭窄層は、選択的に酸化された酸化領域と当該酸化領域によって囲まれた導電領域とを含む、請求項1ないし9いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
請求項11は、請求項1ないし10いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材と、を備えた面発光型半導体レーザ装置。
請求項12は、請求項11に記載された面発光型半導体レーザ装置と、前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段と、を備えた光伝送装置。
請求項13は、請求項1ないし10いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構と、を有する情報処理装置。
請求項2によれば、共振器延長領域と半導体基板との格子定数の差が、第1または第2の半導体多層膜反射鏡と半導体基板の格子定数の差と等しいかそれより大きい場合に比べて、共振器延長領域の結晶欠陥の発生を抑制することができる。
請求項3によれば、半導体基板上に生じる圧縮歪みを緩和することができる。
請求項4によれば、共振器延長領域を上部スペーサ層上に形成する場合と比較して、共振器延長領域の結晶品位に応じた活性層の結晶品位を得ることができる。
請求項5によれば、活性層による発振を促進することができる。
請求項6によれば、共振器延長領域の格子定数を調整することができる。
請求項7、8によれば、共振器延長領域の格子定数をGaAsに近づけることができる。
請求項9によれば、Pの組成比をミスフィット転位が発生する量とする場合に比べて、共振器延長領域の結晶欠陥の発生を抑制することができる。
請求項10によれば、基本横モード発振可能な選択酸化型の長共振器構造の面発光型半導体レーザの共振器延長領域の結晶欠陥の発生を抑制することができる。
請求項11ないし13によれば、共振器延長領域の結晶欠陥の発生を抑制した面発光型半導体レーザを利用した面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置を提供することができる。
x(1−y)AlAs+(1−x)(1−y)GaAs+xyAlP+(1−x)yGaP
ここで、Al組成を30%、Pを1%としたときのAlxGa(1−x)As(1−y)Pyの格子定数は、
0.3×(1−0.01)×5.6611+(1−0.3)(1−0.01)×5.6533+0.3×0.01×5.4625+(1−0.3)×0.01×5.4512
=5.65364となる。
その結果、AlGaAsよりもAlGaAsPの格子定数をGaAsの格子定数5.6533に近づけることができる。
Δa={AlaGa(1−a)As(1−b)Pb−GaAs}/GaAs
臨界膜厚(Matthews & Blakeslee)<実際の臨界膜厚<臨界膜厚(People & Bean)
ある一定の膜厚を積む必要がある場合、臨界膜厚を超えるとミスフィット転位が発生し、結晶品質が著しく劣化する。ミスフィット転位を発生させない歪は、次のように表される。
y(引張り歪) < 積層する層の歪量 < x(圧縮歪)
ここで、x>0、y<0(圧縮歪をプラスとし、引っ張り歪をマイナスとする)
x、yは、臨界膜厚の下限、上限をそれぞれ示す。
但し、x=−yではない。これは、基板と積層する層の材料の熱膨張係数の違いによって変化するためである。
100:基板
102:下部DBR
104:共振器
105:共振器延長領域
105A:AlGaAs層
106:活性領域
106A:下部スペーサ
106B:活性層
106C:上部スペーサ
108:上部DBR
110:電流狭窄層
110A:酸化領域
110B:導電領域
112:p側電極
112A:光出射口
114:n側電極
Claims (13)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、相対的に屈折率が高い高屈折率層と屈折率が低い低屈折率層の対を積層した第1導電型の第1の半導体多層膜反射鏡と、
前記第1の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性層を含む共振器と、
前記共振器上に形成され、相対的に屈折率が高い高屈折率層と屈折率が低い低屈折率層の対を積層した前記第1導電型と異なる第2導電型の第2の半導体多層膜反射鏡とを有し、
前記共振器の光学的膜厚が発振波長よりも大きく、かつ第1および第2の半導体多層膜反射鏡の少なくとも一方の反射帯域内に少なくとも2つ以上の共振波長を含み、
前記共振器は、前記活性層の上下に配された一対のスペーサ層と、前記一対のスペーサ層のいずれか一方に隣接して形成された共振器延長領域とを含み、前記共振器延長領域は前記半導体基板とは異なる材料であって、かつ、前記共振器延長領域の格子定数は、第1または第2の半導体多層膜反射鏡の格子定数よりも小さい、面発光型半導体レーザ。 - 前記共振器延長領域の格子定数と半導体基板の格子定数の差は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡の格子定数と半導体基板の格子定数の差よりも小さい、請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。
- 第1または第2の半導体多層膜反射鏡には、圧縮歪みが作用し、前記共振器延長領域には引張歪みが作用する、請求項1または2に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記共振器延長領域は、前記活性層の下部スペーサ層と前記第1の半導体多層膜反射鏡との間に形成される、請求項1ないし3いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記共振器はさらに、前記共振器延長領域と前記下部スペーサ層との間に第1導電型の他の半導体層を含む、請求項4に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記共振器延長領域は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡を構成する材料に、第1または第2の半導体多層膜反射鏡の格子定数を小さくする材料が添加されたものであり、前記共振器延長領域は、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡と同じ導電型を有する、請求項1ないし5いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記半導体基板はGaAsから構成され、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡はAl組成の異なるAlGaAsから構成され、前記共振器延長領域はAlGaAsPから構成される、請求項1ないし6いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記半導体基板はGaAsから構成され、前記第1または第2の半導体多層膜反射鏡はAl組成の異なるAlGaAsから構成され、前記共振器延長領域はAlGaInPから構成される、請求項1ないし6いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記共振器延長領域のPの組成比は、ミスフィット転移を発生させない値である、請求項7または8に記載の面発光型半導体レーザ。
- 面発光型半導体レーザはさらに、基板上に形成された柱状構造を含み、前記柱状構造は、前記共振器に近接する位置に電流狭窄層を含み、当該電流狭窄層は、選択的に酸化された酸化領域と当該酸化領域によって囲まれた導電領域とを含む、請求項1ないし9いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザ。
- 請求項1ないし10いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材と、
を備えた面発光型半導体レーザ装置。 - 請求項11に記載された面発光型半導体レーザ装置と、
前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段と、
を備えた光伝送装置。 - 請求項1ないし10いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、
前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構と、
を有する情報処理装置。
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