JP2024053342A - 面発光型量子カスケードレーザおよびその制御方法 - Google Patents

面発光型量子カスケードレーザおよびその制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シングルモード発振する面発光型量子カスケードレーザおよびその制御方法を提供する。【解決手段】面発光型量子カスケードレーザは、レーザ光を放出する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、活性層と、フォトニック結晶と、第１乃至第３電極と、を備える。前記活性層は、前記第１面と前記第２面との間に設けられる。前記フォトニック結晶は、前記活性層と前記第１面もしくは第２面との間に設けられ、前記第１面と前記第２電極との間に位置する。前記第１電極は、前記第１面上に設けられ、前記レーザ光を放出する領域の外側に位置する。前記第２電極は、前記第２面上に設けられる。前記フォトニック結晶は、前記第３電極は、前記第２面上において、前記第２電極から離間して設けられる。前記活性層は、前記第１面と前記第２電極との間、前記第１面と前記第３電極との間に延在する。【選択図】図１

Description

実施形態は、面発光型量子カスケードレーザおよびその制御方法に関する。
面発光型量子カスケードレーザは、レーザ発振を制御するフォトニック結晶を備え、シングルモード発振を実現できる。しかしながら、フォトニック結晶に依存しないサブモードが生じる場合もある。
特開２０１８－０９３０２２号公報
実施形態は、シングルモード発振する面発光型量子カスケードレーザおよびその制御方法を提供する。
実施形態に係る面発光型量子カスケードレーザは、レーザ光を放出する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、活性層と、フォトニック結晶と、第１乃至第３電極と、を備える。前記活性層は、前記第１面と前記第２面との間に設けられる。前記フォトニック結晶は、前記活性層と前記第１面との間、もしくは、前記活性層と前記第２面との間に設けられる。前記第１電極は、前記第１面上に設けられ、前記第１面の前記レーザ光を放出する領域の外側に位置する。前記第２電極は、前記第２面上に設けられ、前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第２電極との間に位置する。前記第３電極は、前記第２面上において、前記第２電極から離間して設けられる。前記活性層は、前記第１面と前記第２電極との間、前記第１面と前記第３電極との間に延在する。
実施形態に係る量子カスケードレーザを示す模式断面図である。 実施形態に係る量子カスケードレーザの活性層を示す模式断面図である。 実施形態に係る活性層のエネルギーバンドを示す模式図である。 実施形態に係る量子カスケードレーザの発振スペクトルを示す模式図である。 実施形態に係る量子カスケードレーザの反射面側電極を示す模式平面図である。 実施形態の変形例に係る反射面側電極を示す模式平面図である。 実施形態の別の変形例に係るの反射面側電極を示す模式平面図である。 実施形態に係る量子カスケードレーザの発光面を示す模式平面図である。 実施形態の変形例に係る量子カスケードレーザの発光面を示す模式平面図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
図１は、実施形態に係る量子カスケードレーザ１を示す模式断面図である。量子カスケードレーザ１は、面発光型量子カスケードレーザである。ここで、面発光とは、活性層の端からレーザ光を放出する端面発光型と区別される概念であり、レーザ光は、例えば、活性層から半導体基板に向かう方向、もしくは、その逆方向に伝播し、半導体基板の裏面もしくは半導体基板上の成長層の表面から放出される形態を言う。
量子カスケードレーザ１は、半導体基板１０と、第１半導体層２０と、活性層３０と、第２半導体層４０と、コンタクト層５０と、を備える。第１半導体層２０、活性層３０、第２半導体層４０およびコンタクト層５０は、例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）を用いて、半導体基板１０上にエピタキシャル成長される。
半導体基板１０は、例えば、ｎ形ＩｎＰ基板である。半導体基板１０は、発光面ＬＳと、エピタキシャル成長面ＧＳと、を有する。エピタキシャル成長面ＧＳは、発光面ＬＳの反対側に位置する。
第１半導体層２０は、例えば、ｎ形ＩｎＰ層である。第１半導体層２０は、半導体基板１０のエピタキシャル成長面ＧＳ上に設けられる。
活性層３０は、第１半導体層２０上に設けられる。活性層３０は、例えば、多重量子井戸構造を有する。
第２半導体層４０は、活性層３０上に設けられる。第２半導体層４０は、フォトニック結晶ＰＣを含む。
第２半導体層４０は、例えば、第１層４３と、第２層４５と、を含む。第１層４３は、活性層３０上に設けられ、第２層４５は、第１層４３上に設けられる。第１層４３は、例えば、組成式ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）で表される３元化合物ＩｎＧａＡｓを含む。第１層４３は、ｎ形ＩｎＧａＡｓ層である。ＩｎＧａＡｓ層は、例えば、ＩｎＰに格子整合する組成ｘを有する。第２層４５は、例えば、ｎ形ＩｎＰ層である。
第１層４３は、例えば、第２層４５側に周期的に設けられる複数の凸部を有し、第２層４５は、第１層４３の複数の凸部を埋め込むように設けられる。フォトニック結晶ＰＣは、第１層４３の凸部および第２層４５により構成される。フォトニック結晶ＰＣは、活性層３０と第２半導体層４０との界面に沿った方向に屈折率が周期的に変化する構造を有する。
コンタクト層５０は、第２半導体層４０の上に設けられる。コンタクト層５０は、例えば、ｎ形ＩｎＧａＡｓ層である。コンタクト層５０は、第２半導体層４０の第２層４５のエネルギーバンドギャップよりも狭いエネルギーバンドギャップを有する。
量子カスケードレーザ１は、第１電極６０と、第２電極７０と、第３電極８０と、をさらに備える。第１電極６０は、半導体基板１０の発光面ＬＳ上に設けられる。第２電極７０および第３電極８０は、発光面ＬＳとは反対側の反射面ＲＳ上に設けられる。ここで、反射面ＲＳは、コンタクト層５０の表面である。活性層３０は、発光面ＬＳ（第１面）と反射面ＲＳ（第２面）との間に位置する。
第１電極６０は、例えば、発光面ＬＳにおける発光領域の外側に設けられる。第１電極６０は、例えば、チタニウム（Ｔｉ）および金（Ａｕ）を含む２層構造を有する。
第２電極７０は、コンタクト層５０上に設けられる。第２電極７０は、例えば、コンタクト層５０上に設けられる絶縁膜７３のコンタクトホールを介して、コンタクト層５０に接するように設けられる。第２電極７０は、コンタクト層５０に接する部分と、絶縁膜７３上に設けられる部分と、を含む。絶縁膜７３は、例えば、シリコン酸化膜である。第２電極７０は、例えば、Ａｕを含み、活性層３０から放射される光を反射するように設けられる。
第２電極７０は、例えば、反射面ＲＳに平行な平面内において、フォトニック結晶ＰＣの面積よりも狭い面積を有するように設けられる。すなわち、反射面ＲＳに平行な平面視において、フォトニック結晶ＰＣは、第２電極７０の直下に位置する部分および第２電極７０の外側に位置する部分を有するように設けられる。
第３電極８０は、第２電極７０から離間して、コンタクト層５０上に設けられる。第３電極８０は、例えば、第２電極７０と同じ材料を含み、活性層３０から放射される光を反射する。
活性層３０は、発光面ＬＳと第２電極７０との間、および発光面ＬＳと第３電極８０との間に延在する。フォトニック結晶ＰＣは、発光面ＬＳと第２電極７０との間に設けられる。フォトニック結晶ＰＣは、例えば、発光面ＬＳと第３電極８０との間に設けられなくても良い。
なお、実施形態は、上記の例に限定される訳ではない。例えば、フォトニック結晶ＰＣが第１半導体層２０中に設けられる構成でも良い。また、レーザ光がコンタクト層５０の表面側から放射される構成でも良い。その場合、第１電極６０は、コンタクト層５０の表面上に設けられ、第２電極７０および第３電極８０は、半導体基板１０の裏面上に設けられる。
図２は、実施形態に係る量子カスケードレーザ１の活性層３０を示す模式断面図である。活性層３０は、複数の障壁層３３および複数の量子井戸層３５を含む。障壁層３３および量子井戸層３５は、第１半導体層２０から第２半導体層４０に向かう方向、例えば、Ｚ方向に交互に積層される。量子井戸層３５は、隣り合う障壁層３３の間に位置する。障壁層３３は、例えば、組成式ＡｌｙＩｎ１－ｙＡｓ（０＜ｙ＜１）で表される３元化合物ＡｌＩｎＡｓを含む。量子井戸層３５は、ＩｎＧａＡｓを含む。
図３（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る活性層３０のエネルギーバンドを示す模式図である。図３（ａ）は、熱平衡状態にある活性層３０のエネルギーバンド構造を表している。図３（ｂ）および（ｃ）は、所定のバイアス下における活性層３０の伝導帯Ｅｃを表している。
図３（ａ）に示すように、障壁層３３は、価電子帯Ｅｖと伝導帯Ｅｃとの間のエネルギーバンドギャップＥｇｂを有する。一方、量子井戸層３５は、エネルギーバンドギャップＥｇｂよりも狭いエネルギーバンドギャップＥｇｗを有する。価電子帯Ｅｖおよび伝導帯Ｅｃは、それぞれ、エネルギーバンドギャップＥｇｂとエネルギーバンドギャップＥｇｗとの間のエネルギー差に起因した量子井戸ＱＷを有する。
図３（ｂ）は、レーザ発振のしきい値電圧よりも低い電圧によりバイアスされた活性層３０の伝導帯Ｅｃを表している。伝導帯Ｅｃの量子井戸ＱＷには、活性層３０に注入された電子が分布する。活性層３０中の電子は、例えば、基底状態のサブバンドＥｓｌに分布する。
図３（ｃ）は、しきい値電圧よりも高い電圧によりバイアスされた活性層３０の伝導帯Ｅｃを表している。図３（ｃ）に示すように、活性層３０は、発光量子井戸ＱＷＥと注入量子井戸ＱＷＩとを含む。
活性層３０に注入される電子は電界により加速され、サブバンドＥｓｌよりも高エネルギーのサブバンドＥｓｈに励起される。さらに、励起された電子は、発光量子井戸ＱＷＥにおいて、サブバンドＥｓｈからサブバンドＥｓｌへ遷移し、光が放射される。サブバンドＥｓｌに遷移した電子は、電界により注入量子井戸ＱＷＩ中を移動し、その間に励起され、次の発光量子井戸ＱＷＥにおいて、サブバンドＥｓｈからサブバンドＥｓｌへ遷移する。これにより、再度、光が放射される。活性層３０中において、この過程を繰り返すことにより効率的に光が放射され、レーザ発振に至る。
量子カスケードレーザ１では、第１電極６０と第２電極７０との間に、レーザ発振のしきい値電圧よりも高い電圧が印加される。一方、第１電極６０と第３電極８０との間には、しきい値電圧よりも低い電圧が印加される。
第１電極６０と第２電極７０との間の活性層３０では、フォトニック結晶ＰＣにより制御されるレーザ発振が生じ、レーザ光は、発光面ＬＳおよび反射面ＲＳ（図１参照）の方向に伝播する。反射面ＲＳの方向に伝播するレーザ光は、第２電極７０により反射され、その伝播方向が発光面に向かう方向に反転される。これにより、レーザ光は、発光面ＬＳから外部に放射される。
第１電極６０と第３電極８０との間に位置する活性層３０では、レーザ発振に至ることはなく、電子が高密度に分布する光吸収領域が形成される。このため、例えば、活性層３０と第２半導体層４０との界面に平行な方向に伝播する光の端面反射に起因するファブリペローモードのレーザ発振を抑制することができる。
図４（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る量子カスケードレーザ１の発振スペクトルを示す模式図である。
図４（ａ）は、第１電極６０と第２電極７０との間にしきい値電圧よりも高い電圧を印加し、第１電極６０と第３電極８０との間に電圧を印加しない場合の発振スペクトルを表している。
図４（ｂ）は、第１電極６０と第２電極７０との間にしきい値電圧よりも高い電圧を印加し、第１電極６０と第３電極８０との間に、しきい値よりも低い電圧を印加した場合の発振スペクトルを表している。
図４（ａ）に示す発振スペクトルは、メインモードＭＳと、サブモードＳＳ１およびＳＳ２と、を含む。メインモードＭＳは、フォトニック結晶ＰＣにより制御された発振モードである。サブモードＳＳ１およびＳＳ２は、活性層３０の端面反射に起因するファブリペローモードである。
一方、図４（ｂ）に示す発振スペクトルでは、サブモードＳＳ１およびＳＳ２が消え、メインモードＭＳが残る。すなわち、フォトニック結晶ＰＣにより制御されるシングルモード発振が得られる。
このように、量子カスケードレーザ１では、第１電極６０と第３電極８０との間に、レーザ発振のしきい値電圧よりも低い電圧を印加することにより、活性層３０の内部に光吸収領域を形成し、ファブリペローモードの発振を抑制することができる。
例えば、活性層３０のフォトニック結晶ＰＣの下に位置する部分と活性層３０の端面との間の距離を長くすることにより、第３電極８０を設けることなく、活性層３０中の光吸収を大きくすることができる。これにより、ファブリペローモードを抑制することも可能である。
例えば、価電子帯と伝導帯との間のバンド間遷移による発光を用いるレーザでは、活性層は発光吸収体になるが、量子カスケードレーザにおける活性層３０の光吸収は無視できる。しかしながら、量子カスケードレーザであっても、不純物準位などに起因する光吸収など、通常は無視できる程度の光吸収は存在する。このため、活性層３０中の光の伝播距離が長くなると、光の減衰は無視できないレベルになる。例えば、活性層３０のフォトニック結晶ＰＣの下に位置する部分と活性層３０の端面との間の離間距離を、１００μｍ以上とした場合、その間に含まれる不純物などに起因する光吸収によりファブリペローモードを抑制することができる。さらに、離間距離が長くなると、光吸収はより大きくなり、ファブリペローモードの抑制効果は高くなる。例えば、５００μｍ以上の離間距離を設けることにより、発振閾値電流の近傍におけるレーザ発振の多モード化を抑制する効果が望める。また、離間距離を１０００μｍ以上にすることにより、更なる効果が期待でき、発振閾値電流を大きく超える注入電流領域であっても、ファブリペローモードを抑制することが可能になる。
一方、そのような構成では、チップサイズが大きくなり、製造コストが高くなるというデメリットも生じる。また、量子カスケードレーザを備えるデバイスのサイズも大きくなるであろう。そこで、実施形態に係る量子カスケードレーザ１では、第３電極８０を設けることにより、レーザチップのサイズを縮小しながら、シングルモード発振を実現する。
図５（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る量子カスケードレーザ１の反射面側電極を示す模式平面図である。第２電極７０は、レーザチップＬＣの中央に設けられる。第３電極８０は、第２電極７０から離間し、第２電極７０を囲むように設けられる。
図５（ａ）に示す例では、第３電極８０は、例えば、平面視において、レーザ発振する領域を除いたチップ表面の全体を覆うように設けられる。これにより、活性層３０に形成される光吸収領域の面積を最大にすることができる。
図５（ｂ）に示す例では、第３電極８０は、レーザチップＬＣの外縁に沿ったダイシング領域上には設けられない。これにより、レーザチップのウェーハからの切り出しが容易になる。また、レーザチップＬＣのダイシング過程における第３電極８０の剥がれを回避し、製造歩留まりを向上させることができる。
図５（ｃ）に示す例では、第３電極８０は、レーザチップＬＣの４つの角のうちの２つを結ぶ対角線上には設けられない。ファブリペローモードの発振は、活性層３０の対向する端面間の多重反射により生じる。したがって、レーザチップＬＣの対角方向に伝播する光に起因したファブリペローモードは無視できる。したがって、第３電極８０の対角線上に位置する部分を除去することが可能である。このような形態の第３電極８０は、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法により形成することができる。
図６（ａ）～（ｃ）は、実施形態の変形例に係る反射面側電極を示す模式平面図である。これらの例では、第２電極７０は、レーザチップＬＣの中央に設けられ、例えば、円形の形状を有する。第２電極７０の平面形状は任意であり、例えば、多角形であってもよい。第３電極８０は、第２電極７０から離間し、第２電極７０を囲むように設けられる。
図６（ａ）に示すように、第３電極８０は、平面視において、レーザ発振する領域を除いたチップ表面の全体を覆うように設けられる。第３電極８０は、第２電極７０との間が等間隔となるように設けられる。
図６（ｂ）に示すように、第３電極８０は、レーザチップＬＣの外縁に沿ったダイシング領域上には設けられない。
図６（ｃ）に示すように、第３電極８０は、レーザチップＬＣの中心から外縁に向かう方向において、一定の幅を有するように設けられる。
図７（ａ）および（ｂ）は、実施形態の別の変形例に係るの反射面側電極を示す模式平面図である。第２電極７０は、レーザチップＬＣの中央に設けられる。第３電極８０は、第２電極７０から離間し、第２電極７０を囲むように設けられる。
図７（ａ）に示す例では、第２電極７０は、円形の平面形状を有する。第３電極８０は、レーザチップＬＣの中心から外縁に向かう方向において、一定の幅を有するように設けられる。さらに、第３電極８０は、レーザチップＬＣの４つの角のうちの２つを結ぶ対角線上には設けられない。
図７（ｂ）に示す例では、第２電極７０は、四角形の平面形状を有する。第３電極８０は、円形の外縁を有し、レーザチップＬＣの中心から外縁に向かう方向において、一定の幅を有するように設けられる。
図８（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る量子カスケードレーザ１の発光面ＬＳを示す模式平面図である。第１電極６０は、発光面ＬＳ上において、発光領域ＬＥＲを囲むように設けられる。
図８（ａ）に示す例では、第１電極６０は、発光領域ＬＥＲを除く発光面ＬＳの全体を覆うように設けられる。
図８（ｂ）に示すように、第１電極６０は、レーザチップＬＣの外縁に沿ったダイシング領域上に設けられない。
図８（ｃ）に示すように、第１電極６０は、相互に離間した複数の部分を有するように設けても良い。これにより、第１電極６０は、例えば、メタルマスクを用いた蒸着法により形成することができる。
図９（ａ）～（ｃ）は、実施形態の変形例に係る量子カスケードレーザ１の発光面ＬＳを示す模式平面図である。第１電極６０は、発光面ＬＳ上において、円形の発光領域ＬＥＲを囲むように設けられる。発光領域ＬＥＲの平面形状は任意であり、例えば、多角形であってもよい。
図９（ａ）に示すように、第１電極６０は、円形の発光領域ＬＥＲを除く発光面ＬＳの全体を覆うように設けられる。
図９（ｂ）に示すように、第１電極６０は、レーザチップＬＣの外縁に沿ったダイシング領域上に設けられない。
図９（ｂ）に示すように、第１電極６０は、発光領域ＬＥＲに設けられる細線電極６０ｆを含む。細線電極６０ｆを設けることにより、活性層３０に注入される電子を均一化し、発光効率を向上させることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
（付記１）
レーザ光を放出する第１面と、
前記第１面とは反対側の第２面と、
前記第１面と前記第２面との間に設けられる活性層と、
前記活性層と前記第１面との間、もしくは、前記活性層と前記第２面との間に設けられ、所定の周期性を有するフォトニック結晶と、
前記第１面上において、前記レーザ光を放出する領域の外側に位置する第１電極と、
前記第２面上に設けられる第２電極であって、前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第２電極との間に位置する、第２電極と、
前記第２面上において、前記第２電極から離間して設けられる第３電極であって、前記活性層は、前記第１面と前記第２電極との間、前記第１面と前記第３電極との間に延在する、第３電極と、
を備えた面発光型量子カスケードレーザ。
（付記２）
前記活性層の前記フォトニック結晶に向き合う表面に平行な方向において、前記フォトニック結晶は、前記レーザ光に対する屈折率が前記周期性を持って変化するように設けられる付記１記載の面発光型量子カスケードレーザ。
（付記３）
前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第３電極との間には設けられない付記１または２に記載の面発光型量子カスケードレーザ。
（付記４）
前記第１面と前記活性層との間に設けられる第１半導体層と、
前記第２面と前記活性層との間に設けられる第２半導体層と、
をさらに備え、
前記フォトニック結晶は、前記第１半導体層および前記第２半導体層のいずれか一方の中に設けられる付記１乃至３のいずれか１つに記載の面発光型量子カスケードレーザ。
（付記５）
前記フォトニック結晶は、前記第１半導体層と前記活性層との境界に平行な平面内において、第１の面積を有し、
前記第２電極は、前記平面内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する請求項４記載の面発光型量子カスケードレーザ。
１…量子カスケードレーザ、 １０…半導体基板、 ２０…第１半導体層、 ３０…活性層、 ３３…障壁層、 ３５…量子井戸層、 ４０…第２半導体層、 ４３…第１層、 ４５…第２層、 ５０…コンタクト層、 ６０…第１電極、 ６０ｆ…細線電極、 ７０…第２電極、 ７３…絶縁膜、 ８０…第３電極、 ＬＳ…発光面、 ＬＥＲ…発光領域、 ＲＳ…反射面、 ＧＳ…エピタキシャル成長面、 ＬＣ…レーザチップ、 ＰＣ…フォトニック結晶、 Ｅｃ…伝導帯、 Ｅｖ…価電子帯、 Ｅｇｂ、Ｅｇｗ…エネルギーバンドギャップ、 Ｅｓｈ、Ｅｓｌ…サブバンド、 ＱＷ…量子井戸、 ＱＷＩ…注入量子井戸、 ＱＷＥ…発光量子井戸、 ＭＳ…メインモード、 ＳＳ１、ＳＳ２…サブモード

Claims (7)

  1. レーザ光を放出する第１面と、
    前記第１面とは反対側の第２面と、
    前記第１面と前記第２面との間に設けられる活性層と、
    前記活性層と前記第１面との間、もしくは、前記活性層と前記第２面との間に設けられ、所定の周期性を有するフォトニック結晶と、
    前記第１面上において、前記レーザ光を放出する領域の外側に位置する第１電極と、
    前記第２面上に設けられる第２電極であって、前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第２電極との間に位置する、第２電極と、
    前記第２面上において、前記第２電極から離間して設けられる第３電極であって、前記活性層は、前記第１面と前記第２電極との間、前記第１面と前記第３電極との間に延在する、第３電極と、
    を備えた面発光型量子カスケードレーザ。
  2. 前記活性層の前記フォトニック結晶に向き合う表面に平行な方向において、前記フォトニック結晶は、前記レーザ光に対する屈折率が前記周期性を持って変化するように設けられる請求項１記載の面発光型量子カスケードレーザ。
  3. 前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第３電極との間には設けられない請求項１記載の面発光型量子カスケードレーザ。
  4. 前記第１面と前記活性層との間に設けられる第１半導体層と、
    前記第２面と前記活性層との間に設けられる第２半導体層と、
    をさらに備え、
    前記フォトニック結晶は、前記第１半導体層および前記第２半導体層のいずれか一方の中に設けられる請求項１記載の面発光型量子カスケードレーザ。
  5. 前記フォトニック結晶は、前記第１半導体層と前記活性層との境界に平行な平面内において、第１の面積を有し、
    前記第２電極は、前記平面内において、前記第１の面積よりも小さい第２の面積を有する請求項４記載の面発光型量子カスケードレーザ。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の面発光型量子カスケードレーザの制御方法であって、
    前記第１電極と前記第２電極との間に、前記面発光型量子カスケードレーザの発振しきい値電圧よりも高い電圧を印加し、
    前記第１電極と前記第３電極との間に、前記発振しきい値電圧よりも低い電圧を印加する制御方法。
  7. レーザ光を放出する第１面と、
    前記第１面とは反対側の第２面と、
    前記第１面と前記第２面との間に設けられる活性層と、
    前記活性層と前記第１面との間、もしくは、前記活性層と前記第２面との間に設けられ、所定の周期性を有するフォトニック結晶と、
    前記第１面上において、前記レーザ光を放出する領域の外側に位置する第１電極と、
    前記第２面上に設けられる第２電極であって、前記フォトニック結晶は、前記第１面と前記第２電極との間に位置する、第２電極と、
    を備え、
    前記活性層の前記フォトニック結晶に向き合う表面に沿った方向において、前記フォトニック結晶は、前記活性層の端の位置から離間し、その離間距離は、ファブリペローモードの発振を抑制するのに十分である、面発光型量子カスケードレーザ。
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