JP2500626B2 - 横型微小共振器レ―ザ - Google Patents
横型微小共振器レ―ザInfo
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3214—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities comprising materials from other groups of the periodic system than the materials of the active layer, e.g. ZnSe claddings and GaAs active layer
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- H01S5/204—Strongly index guided structures
- H01S5/2045—Strongly index guided structures employing free standing waveguides or air gap confinement
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ、特に低し
きい値動作の横型微小共振器レーザに関する。
きい値動作の横型微小共振器レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】微小共振器レーザはＹｏｋｏｙａｍａら
が報告しているように（ジャーナルオブ アプライド
フィジックス ６６巻 ４８０１ページ：Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．６６，４８０１，１９８９）、レーザモ
ードを小さな体積に閉じこめることができれば、自然放
出光が制御でき、超低しきい値動作や超高速変調を行う
ことが可能となることが予想されている。
が報告しているように（ジャーナルオブ アプライド
フィジックス ６６巻 ４８０１ページ：Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．６６，４８０１，１９８９）、レーザモ
ードを小さな体積に閉じこめることができれば、自然放
出光が制御でき、超低しきい値動作や超高速変調を行う
ことが可能となることが予想されている。
【０００３】また、須崎の報告（Ｕ−ＯＥＩＣ研究会報
告書 １０６ページ、１９９２年，財団法人光産業技術
振興会）にあるような通常の半導体レーザと同じ横型共
振器では、共振器の導波方向に垂直な方向の光の閉じこ
めが十分できずにしみだしてしまうために、微小共振器
効果を十分発現させることは困難である。
告書 １０６ページ、１９９２年，財団法人光産業技術
振興会）にあるような通常の半導体レーザと同じ横型共
振器では、共振器の導波方向に垂直な方向の光の閉じこ
めが十分できずにしみだしてしまうために、微小共振器
効果を十分発現させることは困難である。
【０００４】そこで、Ｙａｍａｍｏｔｏらの報告にある
ように屈折率差が大きい空気で活性層を囲みこむ構造
（エアーポスト構造）が有効となる（フィジカル レビ
ューＡ４４巻 ６５７ページ：Ｐｈｙｓｓ．Ｒｅｖ．Ａ
４４，６５７，１９９１）。このエアーポスト構造は、
縦型共振器に用いることができる。この構造は活性層の
上下に半導体多層反射膜を設けて共振器構造を構成し、
これを活性層の下側部分まで除去し、活性層部を空気で
閉じこめることで、横方向への閉じこめを十分に行うよ
うにしたものである。
ように屈折率差が大きい空気で活性層を囲みこむ構造
（エアーポスト構造）が有効となる（フィジカル レビ
ューＡ４４巻 ６５７ページ：Ｐｈｙｓｓ．Ｒｅｖ．Ａ
４４，６５７，１９９１）。このエアーポスト構造は、
縦型共振器に用いることができる。この構造は活性層の
上下に半導体多層反射膜を設けて共振器構造を構成し、
これを活性層の下側部分まで除去し、活性層部を空気で
閉じこめることで、横方向への閉じこめを十分に行うよ
うにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】半導体多層反射鏡は高
反射率を得るために多周期が必要で、例えばＧａＡｓ／
ＡｌＡｓの場合で上下それぞれ２０周期程度が必要とな
る。さらに活性層下部も、回折損を抑制するために５〜
１０周期除去する必要があるため、全体のサイズとして
はサブミクロン径に対して高さ４μｍ以上の高アスペク
ト比のポスト形状となる。これは力学的に強度が低い欠
点を有する。また、電流注入を考えた場合、高抵抗であ
る半導体多層反射膜を通して電流注入するため、電流か
ら光への変換効率が悪い欠点を持つ。
反射率を得るために多周期が必要で、例えばＧａＡｓ／
ＡｌＡｓの場合で上下それぞれ２０周期程度が必要とな
る。さらに活性層下部も、回折損を抑制するために５〜
１０周期除去する必要があるため、全体のサイズとして
はサブミクロン径に対して高さ４μｍ以上の高アスペク
ト比のポスト形状となる。これは力学的に強度が低い欠
点を有する。また、電流注入を考えた場合、高抵抗であ
る半導体多層反射膜を通して電流注入するため、電流か
ら光への変換効率が悪い欠点を持つ。
【０００６】本発明の目的は、光の閉じこめが良いエア
ーポスト構造を、力学的強度が高く、電流注入構造の作
製しやすい横型共振器構造で作製することにある。
ーポスト構造を、力学的強度が高く、電流注入構造の作
製しやすい横型共振器構造で作製することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の横型微小共振器
レーザは、活性層が空気に囲まれたエアーブリッジ構造
を有することを特徴とする。
レーザは、活性層が空気に囲まれたエアーブリッジ構造
を有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の微小共振器レーザは、エアーブリッジ
構造であるため、活性層は空気に囲まれ、閉じこめが強
いので微小体積での低入力パワー発振動作が可能とな
る。また横型なので、電流注入構造を容易に作製でき
る。さらに基板表面からの突出する構造でないため、力
学的強度も縦型共振器より良好となる。
構造であるため、活性層は空気に囲まれ、閉じこめが強
いので微小体積での低入力パワー発振動作が可能とな
る。また横型なので、電流注入構造を容易に作製でき
る。さらに基板表面からの突出する構造でないため、力
学的強度も縦型共振器より良好となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例であるエアーブリッジ
構造横型微小共振器レーザを説明する。
構造横型微小共振器レーザを説明する。
【００１０】（実施例１）図１にＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐエアーブリッジ構造横型微小共振器レーザを示す断面
斜視図である。この微小共振器レーザの構造を、その製
造方法を説明することによって明らかにする。
Ｐエアーブリッジ構造横型微小共振器レーザを示す断面
斜視図である。この微小共振器レーザの構造を、その製
造方法を説明することによって明らかにする。
【００１１】半絶縁性ＩｎＰ基板１上に有機金属気相成
長法により０．５μｍ厚のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層２、０．
５μｍ厚のｎ−ＩｎＰ電流注入層３を成長する。
長法により０．５μｍ厚のｎ−ＩｎＡｌＡｓ層２、０．
５μｍ厚のｎ−ＩｎＰ電流注入層３を成長する。
【００１２】この基板に、電子ビーム露光法とウェット
エッチングまたはドライエッチングとによりＤｅｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢ
Ｒ）４を片側約２μｍずつ形成する。さらに０．５μｍ
厚のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層５、０．５μｍ厚のｐ−
ＩｎＰ電流注入層６を成長する。
エッチングまたはドライエッチングとによりＤｅｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢ
Ｒ）４を片側約２μｍずつ形成する。さらに０．５μｍ
厚のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層５、０．５μｍ厚のｐ−
ＩｎＰ電流注入層６を成長する。
【００１３】このように、ＩｎＡｌＡｓ層２上には、Ｉ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ構造が形成される。
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ構造が形成される。
【００１４】この基板上に熱化学気相蒸着法（熱ＣＶ
Ｄ）により０．５μｍ厚のＳｉＯ2 膜を作製し、これに
電子ビーム露光法を用いて図２に示す０．５μｍ幅パタ
ーニングを行い、ＳｉＯ2 マスク１１を作製する。これ
を塩素反応性イオンビームエッチングを用いてＩｎＡｌ
Ａｓ層２の上から０．２μｍまでエッチングする。
Ｄ）により０．５μｍ厚のＳｉＯ2 膜を作製し、これに
電子ビーム露光法を用いて図２に示す０．５μｍ幅パタ
ーニングを行い、ＳｉＯ2 マスク１１を作製する。これ
を塩素反応性イオンビームエッチングを用いてＩｎＡｌ
Ａｓ層２の上から０．２μｍまでエッチングする。
【００１５】次に、ＣＶＤ法と光学露光プロセスを用い
て、図１のｎ電極７とｐ電極８とＳｉＯ2 絶縁膜９を作
製する。その後にｂ−ＨＦによりウェットエッチングを
行うことでＩｎＡｌＡｓ部分が選択エッチングされて空
洞１０を生じ図１に示すようなエアーブリッジ構造が作
製される。
て、図１のｎ電極７とｐ電極８とＳｉＯ2 絶縁膜９を作
製する。その後にｂ−ＨＦによりウェットエッチングを
行うことでＩｎＡｌＡｓ部分が選択エッチングされて空
洞１０を生じ図１に示すようなエアーブリッジ構造が作
製される。
【００１６】なお図１は、図２のＳｉＯ2 マスク１１に
示すＡ−Ａ′線に沿って切断した断面部を示す斜視図で
あり、横型微小共振器型レーザは断面部を境にして図１
と同じ構造が対称に存在している。
示すＡ−Ａ′線に沿って切断した断面部を示す斜視図で
あり、横型微小共振器型レーザは断面部を境にして図１
と同じ構造が対称に存在している。
【００１７】（実施例２）図３にＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓエアーブリッジ構造横型微小共振器レーザを示
す。図中、１２は半絶縁性基板ＧａＡｓ基板、１３はｎ
−ＧａＡｓ層、１４はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流注入層、１
５はｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層、１６はｐ−ＡｌＧａＡｓ
電流注入層、４はＤｅｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ）、７はｎ電極、８はｐ
電極、９はＳｉＯ2 絶縁膜、１０は空洞である。パター
ニング、電極プロセス等は実施例１と同じで、中空構造
を作製するためのＧａＡｓ層の選択エッチングは、室温
で、塩素とＳＦ6 混合ガスによるラジカルエッチングで
行う。
ａＡｓエアーブリッジ構造横型微小共振器レーザを示
す。図中、１２は半絶縁性基板ＧａＡｓ基板、１３はｎ
−ＧａＡｓ層、１４はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流注入層、１
５はｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層、１６はｐ−ＡｌＧａＡｓ
電流注入層、４はＤｅｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ）、７はｎ電極、８はｐ
電極、９はＳｉＯ2 絶縁膜、１０は空洞である。パター
ニング、電極プロセス等は実施例１と同じで、中空構造
を作製するためのＧａＡｓ層の選択エッチングは、室温
で、塩素とＳＦ6 混合ガスによるラジカルエッチングで
行う。
【００１８】なお、図３は図１と同様に断面斜視図であ
り、横型微小共振器レーザは断面部を境にして図３と同
じ構造が対称に存在している。
り、横型微小共振器レーザは断面部を境にして図３と同
じ構造が対称に存在している。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明はエアーブリッジ構
造であるため、活性層は空気に囲まれ、閉じこめが強く
モード体積が小さいので低しきい値動作が可能となる。
また横型なので、実施例に示したように、電流注入構造
を容易に作製できる。さらに基板表面から突出する構造
でないため、力学的強度も縦型共振器より良好となる。
造であるため、活性層は空気に囲まれ、閉じこめが強く
モード体積が小さいので低しきい値動作が可能となる。
また横型なので、実施例に示したように、電流注入構造
を容易に作製できる。さらに基板表面から突出する構造
でないため、力学的強度も縦型共振器より良好となる。
【図１】ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰエアーブリッジ構造横
型微小共振器レーザの断面斜視図である。
型微小共振器レーザの断面斜視図である。
【図２】ＳｉＯ2 マスクパターンを示す図である。
【図３】ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓエアーブリッジ構
造横型微小共振器レーザの断面斜視図である。
造横型微小共振器レーザの断面斜視図である。
１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層 ３ ｎ−ＩｎＰ電流注入層 ４ ＤＢＲ ５ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ６ ｐ−ＩｎＰ電流注入層 ７ ｎ電極 ８ ｐ電極 ９ ＳｉＯ2 絶縁膜 １０ 空洞 １１ ＳｉＯ2 マスク １２ 半絶縁性基板ＧａＡｓ基板 １３ ｎ−ＧａＡｓ層 １４ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流注入層 １５ ｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層 １６ ｐ−ＡｌＧａＡｓ電流注入層
Claims (3)
- 【請求項１】活性層が空気に囲まれたエアーブリッジ構
造を有することを特徴とする横型微小共振器レーザ。 - 【請求項２】前記エアーブリッジ構造部分には、ＩｎＰ
／ＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ構造を有することを特徴
とする請求項１記載の横型微小共振器レーザ。 - 【請求項３】前記エアーブリッジ構造部分には、ＡｌＧ
ａＡｓ／ＩｎＧａＡｓダブルヘテロ構造を有することを
特徴とする請求項１記載の横型微小共振器レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172802A JP2500626B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 横型微小共振器レ―ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172802A JP2500626B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 横型微小共振器レ―ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730191A JPH0730191A (ja) | 1995-01-31 |
| JP2500626B2 true JP2500626B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=15948647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5172802A Expired - Lifetime JP2500626B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 横型微小共振器レ―ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500626B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5918611B2 (ja) * | 2012-04-17 | 2016-05-18 | 日本電信電話株式会社 | 光半導体素子 |
| DE102021211848A1 (de) * | 2021-10-20 | 2023-04-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Vorrichtung zur erzeugung einer laserstrahlung mit einer lateral-current-injection-laseranordnung und einem hohlraum, sowie verfahren zur herstellung derselben |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP5172802A patent/JP2500626B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0730191A (ja) | 1995-01-31 |
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