JP3559680B2 - リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 - Google Patents
リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3559680B2 JP3559680B2 JP12292997A JP12292997A JP3559680B2 JP 3559680 B2 JP3559680 B2 JP 3559680B2 JP 12292997 A JP12292997 A JP 12292997A JP 12292997 A JP12292997 A JP 12292997A JP 3559680 B2 JP3559680 B2 JP 3559680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- emitting semiconductor
- surface emitting
- total reflection
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
- H01S5/18352—Mesa with inclined sidewall
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1071—Ring-lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
- H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/0207—Substrates having a special shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18316—Airgap confined
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクション、並列情報処理、大容量並列光伝送などに用いられる低しきい値の微小共振器型半導体レーザ、特に、積層方向に共振させるリング共振器型の面発光半導体レーザ及びその製造法等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
面発光半導体レーザは、高密度2次元アレイ化が可能である、低しきい値駆動が可能であるといった特徴から、光インターコネクションや並列光情報処理、或は大容量並列光伝送といった分野における光源として注目されており、開発が進められている。
【0003】
面発光半導体レーザは、上下2つのの反射ミラーで構成された共振器長数μmのファブリペロー共振器であるのが一般的であり、また、基板として何を用いるかで発振波長0.85μmや0.98μmのGaAs系面発光レーザと、発振波長1.3μmや1.55μmのInP系面発光レーザの2つに大別される。更に、低しきい値化を実現するためには、発振波長において透明で、できるだけ反射率の高い反射ミラーが要求され、通常、2種の屈折率の異なる材料を1/4波長の厚さで交互に積層した多層膜が用いられる。GaAs系の場合、ミラーとしては、GaAs基板上にエピタキシャル成長が可能なAlAs/(Al)GaAs多層膜を用いるのが一般的である。一方、InP系の場合、InP基板上にエピタキシャル成長が可能なInGaAsP/InPでは屈折率差が小さく高反射率を得にくいため、他の材料、例えばSiO2/Si多層膜やAl2O3/Si多層膜などが用いられている。また、InP基板上に成長した活性層を含む半導体層上に、GaAs基板上に成長したAlAs/(Al)GaAs多層膜を貼り合わせて形成するといった手法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、従来の面発光半導体レーザにおいては、GaAs系の場合、AlAs/(Al)GaAs多層膜で高反射率化するためには20ペア以上の多層化が必要であり、成長時間がかかってしまうという欠点がある。一方、InP系の場合、半導体層をエッチング等で加工した後に蒸着やスパッタリングといった手法でSiO2/Si多層膜やAl2O3/Si多層膜を成膜する必要があり、工程が煩雑になるといった欠点がある。また、SiO2は熱伝導率が小さい材料であり、蒸着やスパッタリングによるSi膜も単結晶Siに比ベると熱伝導率が小さいため、レーザの熱特性ないし放熱性が悪いといった欠点がある。また、AlAs/(Al)GaAs多層膜を貼り合わせた場合は、SiO2/Si多層膜やAl2O3/Si多層膜に比べ熱伝導率は大きいが、貼り合わせという手法を用いるため、工程が煩雑になることは否めず、更には共振器中に貼り合わせの界面が存在するため、界面の状態(洗浄状態、接合強度など)が直接レーザ特性に影響を与えてしまうといった欠点がある。
【0005】
また、p側の多層膜はドーピングを施しても多数のヘテロ障壁を含むため低抵抗化が困難であり、電流注入を行うために電極を多層膜を迂回するように構成しなければならないといった点も指摘される。
【0006】
このような課題に鑑み、本発明の第1の目的は、一対の特別な高反射率の多層膜ミラーのうち少なくとも1つを用いることなく構成され、共振器損失の少ない、低しきい値のリング共振器型の面発光半導体レーザ及びその製造方法等を提供することにある。
【0007】
また、本発明の第2の目的は、特別な高反射率の多層膜ミラーを用いることなく、共振器損失の少ない、低しきい値の面発光半導体レーザを提供することにある。
【0008】
また、本発明の第3の目的は、高反射率の多層膜ミラーが活性層の片側だけでよく、振器損失の小さく、低しきい値の面発光半導体レーザを提供することにある。
【0009】
また、本発明の第4の目的は、特別な高反射率の多層膜ミラーを少なくとも1つ必要としない、共振器損失の小さい、作製上の自由度の大きい、放熱性を向上させた面発光半導体レーザを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明による面発光半導体レーザの特徴は、基板に対して垂直な面内でリング共振器を形成するリング共振器型の面発光半導体レーザを構成していることにある。
【0011】
詳細には、上記第1の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザは、基板に対して垂直な面内でリング共振器を形成するリング共振器型の面発光半導体レーザであって、基板に平行な面と該平行面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面とによりリング状共振器を構成していることを特徴とする。前記全反射面は屋根状の半導体面であったり、多角錐状の半導体面であったり、四角錐状の半導体面であったり、円錐状の半導体面であったりする。
【0012】
上記第2の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザは、上記第1の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザの構成において、前記基板に平行な面も全反射面である半導体面であることを特徴とする。
【0013】
上記第3の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザは、上記第1の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザの構成において、前記基板に平行な面には多層反射膜面が形成されていることを特徴とする。
【0014】
上記第4の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザは、上記第1の目的を達成する本発明による面発光半導体レーザの構成において、前記全反射面を、埋め込み材で埋め込んであることを特徴とする。
【0015】
より具体的には、以下の如き構成が可能である。
閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層からなり、(100)の面、(−1−11)面、(−11−1)面の3面、または(100)の面、(−111)面、(−1−1−1)面の3面、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面(例えば、(100)の面、(−111)面、(−1−1−1)面の3面は、図9に示す(−100)の面、(1−11)面、(11−1)面の3面と等価な位置関係にある)を反射面とするリング型の共振器構造を有する。
【0016】
前記3つの反射面が、(100)の面および、(100)の面を有する半導体面上に形成した〈011〉方向に平行なストライプ構造のマスクを介して面方位依存エッチングを施して逆メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(−1−11)面、(−11−1)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなる。
【0017】
前記3つの反射面が、(−100)の面および、(100)の面を有する半導体面上に形成した〈01−1〉方向に平行なストライプ構造のマスクを介して面方位依存エッチングを施して順メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(1−1−1)面、(111)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなる。
【0018】
前記3つの反射面が、(−100)の面および(100)の面を有する半導体面上に形成した〈011〉方向に平行なストライプ構造の開口を有するマスク上に選択成長して順メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(1−11)面、(11−1)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなる。
【0019】
(100)面を有する閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層からなり、全反射面である前記四角錐状の半導体面が(1−1−1)面、(111)面、(11−1)面、(1−11)面からなる。
【0020】
前記基板に平行な面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面が、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、イオンビームを照射することによりエッチングを行うことで形成される。所定の角度を有する半導体面を容易に形成することが可能である。
【0021】
前記基板に平行な面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面が、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、基板を面法線を中心に回転させながら該面法線に対して所定の角度で傾けた方向よりイオンビームを照射することによりエッチングを行うことで形成される。
【0022】
前記全反射面を構成する半導体の屈折率に対し全反射条件を満たす程度に屈折率の小さい絶縁性の埋め込み材で該全反射面を、一部を除いて、埋め込んである。前記埋め込み材で全反射面の中央部以外の領域を埋め込んであり、該全反射面の中央部において半導体層と電極とが電気的に接触している。電極が前記全反射面の中央部と前記埋め込み材との全面に形成されている。前記埋め込み材側が接着剤でヒートシンクに接着されている。
【0023】
前記全反射面において、内側すなわち半導体側の屈折率をN1、外側の屈折率をN2、前記全反射面への光の入射角をθ1とすると、
N1・sinθ1>N2
の関係を満たし、多層反射膜面である前記基板に平行な面において、半導体の屈折率をN2、基板に平行な面への光の入射光をθ2とすると、
N2・sinθ2<1
の関係を満たす。
【0024】
前記埋め込み材が誘電体であり、該誘電体で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、該全反射面の半導体面の中央部に平板を形成する工程と、該平板をマスクとして誘電体を成膜する工程と、該平板を除去する工程で行なわれる。容易な手法で誘電体による所定部分の埋め込みが可能である。
【0025】
前記埋め込み材が熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂からなり、該熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、該全反射面の半導体面上全面に熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂を形成する工程と、エッチングによって所定領域の半導体面を露出させる工程で行なわれる。容易な手法で熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂による所定部分の埋め込みが可能である。
【0026】
前記埋め込み材が熱伝導性のよい材料であったり、前記熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂が、熱伝導性粒子を含んでいたりする。また、前記多層反射膜が誘電体多層膜であったり、前記多層反射膜が半導体多層膜であったり、前記半導体多層反射膜がn側に設けられていたりする。
【0027】
また、反射面で全反射する際に生じるエバネセント波が放射モード或は導波モードとして結合するように所定の屈折率を有する材質の手段(例えば、先球光ファイバ、斜め研磨光ファイバ、微小プリズム)を反射面に近接させることによりレーザ光を面発光半導体レーザの外部に取り出す。これにより、反射面での反射率をほとんど損なうことなく外部にレーザ光を取り出すことが可能である。取り出し効率は近接させる距離によって決まるので、反射率を損なわない程度に、所定の屈折率を有する材質を接近させればよい。
【0028】
また、反射面の一部に設けられた微小凹凸での光の散乱を用いてレーザ光を面発光半導体レーザの外部に取り出す。簡単な構成でレーザ光を外部に取り出すことが可能である。
【0029】
また、活性層が前記全反射面付近に形成され、リング状共振器の光路に沿って該活性層が位置する。
【0030】
本発明の原理を具体例に沿って説明する。
本発明では、例えば、半導体と空気との屈折率の差によって生じる全反射を用いて共振器を構成するものである。例えば、屈折率が3.20であるInPと屈折率が1.0である空気との境界において、InP側からこの境界に光が入射する場合、入射角が18.21°を超えると全反射する。この際のパワ反射率は100%である。
【0031】
そこで、図1に示すような、InPの(−100)の面、(111)面、(1−1−1)面が露出した半導体構造においては、(−100)の面では入射角19.47°、(111)面、(1−1−1)面では入射角35.26°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。この場合、3面とも全反射条件を満たしているので100%反射となり共振器損失は0である(半導体内部での損失を無視している)。すなわち、多層膜ミラーを用いることなく、高反射率の反射面を有する面発光半導体レーザが構成できる。
【0032】
上記した様に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する半導体の場合、面方位依存エッチング(面方位依存性のあるエッチングによって所定方位の半導体面を容易に形成することが可能)や、選択成長の技術を用いることにより、(100)の面、(−1−11)面、(−11−1)面の3面、または(100)の面、(−111)面、(−1−1−1)面の3面、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面を反射面とするリング型の共振器構造を構成することができる。例えば、結晶の軸の取り方によっては(100)面、(−1−11)面、(−11−1)面の3面は(−100)、(111)、(1−1−1)の3面、(010)、(−1−11)、(1−1−1)の3面などと等価であり、全部で6通りの表記が可能である。同様に、(100)の面、(−111)面、(−1−1−1)面の3面についても全部で6通りの表記が可能である。このような等価な結晶面を統括して例えば{100}面というように{}で表記する場合もあり、以下ではその意味で{}を用いている。
【0033】
また、図11に示すようなInPの(−100)の面、(111)面、(1−1−1)面が露出した半導体構造においては、(−100)の面では入射角19.47°、(111)面、(1−1−1)面では入射角35.26°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。上述した様に、屈折率が3.20であるInPと屈折率が1.0である空気との境界において、InP側からこの境界に光が入射する場合、入射角が18.21°を超えると全反射するので、入射角19.47°の(−100)面では全反射条件を満たす。一方、入射角35.26°の(111)面、(1−1−1)面において全反射条件を満たすためには埋め込み材の屈折率は1.847以下であることが要求される。すなわち屈折率1.847以下の埋め込み材を用いればよい。
【0034】
全反射の際のパワ反射率は100%であるので共振器損失は小さい。ここでの説明では、(111)面、(1−1−1)面を用いた例を示した為この面での入射角が35.26°となっているが、全反射によるリング状共振器を構成するのであればどのような角度の面でもよく、その面の角度に合わせて適当な屈折率を有する埋め込み材で埋め込めばよい。
【0035】
このような埋め込み材を用いることによって次のような利点がある。屋根状半導体面、四角錐状半導体面等の斜面部に電極がかかることがないので電極形成に特別な精度は要求されない。放熱機構を設けるためには屋根状等の半導体面側をヒートシンクにはんだ等で貼り付ける際にはんだが屋根状等の半導体面の斜面部に染み出すことがない。また、ほぼ全面をヒートシンクに貼り付けることになるので放熱効率がよい。即ち、埋め込み材により半導体斜面部への電極やはんだ等の回り込みを押さえることができ、反射時の損失がなく、ヒートシンクヘの接触面積を大きくできるので放熱が容易である。
【0036】
また、図16の面発光半導体レーザの構成においては、屋根状等の半導体の斜面と基板に平行な面とがなす角度を52.5°になるように屋根状等の半導体を形成する。このとき、基板に平行な面での入射角が15°、屋根状等の半導体の斜面での入射角が37.5°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。
【0037】
例えば屈折率が3.20である半導体と屈折率が1.0である空気との境界において、半導体側からこの境界に光が入射する場合、入射角が18.21°を超えると全反射するので、入射角37.5°の屋根状半導体の斜面では全反射条件を満たす。全反射の際のパワ反射率は100%である。
【0038】
一方、基板に平行な面においては、高反射率化のため多層膜ミラーが設けられている。このミラーを通過したレーザ光が基板から外部(すなわち空気側)に出射される。基板から外部に出射する際、出射界面で全反射条件を満たしてしまうと外部へ洩れる光が存在しないことになり取り出しのために特別な工夫が必要となる。そこで、全反射しない条件、すなわちリング共振器のこの面への入射角を18.21°以下にしておけばよい。この例では入射角は15°であり、全反射しない条件となっている。このリング共振器は2つの全反射面および高反射率の多層膜ミラーを付加した面からなっており共振器損失は小さい。
【0039】
【発明の実施の形態】
[第1実施例]
図1、図2を用いて本発明による第1の実施例を説明する。図1は、{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明による面発光半導体レーザの〈01−1〉方向に垂直な面での断面図である。図2は作製工程を説明する図であり、図2の左側では〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側では〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示している。本実施例の層構成を以下に述べる。
【0040】
方形状等のp−InP基板11上に、厚さ0.1μmのp−InGaAsエッチストップ層13、厚さ3.4μmのp−InPクラッド層15、厚さ0.2μmのi(intrinsic)−InGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)活性層17、厚さ3.4μmのn−InPクラッド層19、厚さ0.2μmのn−InGaAsコンタクト層21を順次成長する。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。
【0041】
次に、コンタクト層21上の所定の領域に、〈01−1〉方向(図1紙面垂直方向)を長辺とする長方形状のエッチングマスク23を形成する(図2(a))。次に、硫酸系エッチャント(H2SO4:H2O:H2O2=3:1:1)でコンタクト層21を除去した後に、クラッド層19を臭化水素・燐酸エッチャント(HBr:H3PO4=3:1)を用いて活性層17までエッチングする(図2(b))。
【0042】
臭化水素・燐酸エッチャントに対するInPのエッチングの様子を図3、図4を用いて説明する。臭化水素・燐酸エッチャントを用いたエッチングは面方位依存性が強く、InPの{111}A面は殆ど侵されないという性質がある。このため、図3のように〈011〉方向に平行なストライプ構造のエッチングマスク53(幅約2μm)を用いてInP51のエッチングを行うと、(−1−11)、(−11−1)面を終端面とする逆メサ構造が得られる。一方、図4のように〈01−1〉方向に平行なストライプ構造のエッチングマスク55を用いてInP51のエッチングを行うと、(111)、(1−1−1)面を終端面とする順メサ構造が得られる。
【0043】
本実施例においては、〈01−1〉方向を長辺とする長方形状のエッチングマスク23を用いているため、〈01−1〉方向に垂直な断面では(111)、(1−1−1)面を終端面とする順メサ構造、〈011〉方向に垂直な断面では(−1−11)、(−11−1)面を終端面とする逆メサ構造となる(図2(b))。
【0044】
続いて、硫酸系エッチャントを用いて活性層17をエッチングする。この際若干エッチング時間を長めにすれば横方向へのエッチングが進み、電流狭窄構造を作製することができる。その後、エッチングマスク23を除去する(図2(c))。
【0045】
次に、基板11の裏面側より塩酸系エッチャント(HCl:H2O=1:1)を用いて所定領域をエッチストップ層13までエッチングし、更に、硫酸系エッチャントを用いてエッチストップ層13を除去して(−100)面を露出する(図2(d))。最後に、エッチングされた基板11の裏面の少なくとも一部上にp側電極25を、そしてコンタクト層21上にn側電極27を蒸着形成する(図2(e))。
【0046】
このように、本実施例の半導体レーザでは、〈01−1〉方向に垂直な断面において、(−100)の面、(111)面、(1−1−1)面が露出しており、図1に示す様に(−100)の面では入射角19.47°、(111)面と(1−1−1)面では入射角35.26°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。この場合、3面とも全反射条件を満たしているので(これらの角度は全ての偏光成分について全反射条件を満たす)100%の反射となり、半導体内部での損失を無視すると共振器損失は0である。すなわち、多層膜ミラーを用いることなく、高反射率の反射面を有するリング状の共振器の半導体レーザが構成できる。
【0047】
ただし、このままでは各面で全反射しているために外部に光は出ず、積極的に光を取り出すためには何らかの工夫が必要である。
【0048】
本実施例においては、図5のように、半導体61の反射面に先球光ファイバ63を近接させることによりレーザ光の外部への取り出しを実現している。これは、半導体内部で光が全反射するときに外部に生じたエバネセント波が光ファイバ63の導波モードとして結合するように、光ファイバ63の角度を調整して先球光ファイバ63を半導体61の反射面に近接させたものである。例えば、実効屈折率1.6の光ファイバを用いた場合、〈01−1〉方向に垂直な面内で、〈100〉方向から約40°傾けてサブμm程度に光ファイバ63を近接させればよい。近接させる位置は、角度が一定であれば半導体61の反射面の中心に限らず、中心の近傍であればどこでもよい。この近接位置に光ファイバ63を固定するには、例えば、治具などを用いて可動に固定すればよい。
【0049】
光の取り出し効率は近接させる距離によって決まり、取り出し効率を大きくすることは半導体61内部での反射率の低下、すなわちしきい値の上昇につながる。本実施例では、先球光ファイバ63を用いているため、もっとも近接している部分の近傍では光ファイバ63への結合が生じているが、その他の領域では殆ど結合せず全反射しているため、トータルでのこの面での半導体内部の反射率は殆ど低下していない。従って、光ファイバ63の先を半導体面61に接するように配置してもレーザ発振が止まることはなかった。
【0050】
レーザ光の取り出し方法としては、この他に、例えば先球光ファイバの代わりに斜め研磨光ファイバなどを用いてもよい。微小プリズムを半導体面61上に近接させてエバネセント波を放射光として取り出してもよい。更に、図6のように、半導体61の反射面の適当な位置にサブμmサイズの微小凹凸71を設け(エッチストップ層13を少し残して形成したり、微小な針などで形成する)、ここでの散乱によってレーザ光を外部に取り出してもよい。
【0051】
また、本実施例においては、全反射面になった屋根状面以外の〈01−1〉方向の光閉じ込め構造および電流狭窄構造を、図2の右側に示す様に、面方位依存エッチングによる逆メサ構造を作製することにより実現しているが、これに限ったものではない。例えば、RIBEなどによる垂直エッチングによって光閉じ込め構造を形成したり、不純物の拡散によって電流狭窄構造を作製したり、予め活性層17の〈011〉方向の回りを高抵抗InPや逆pn接合を有するInPで埋め込むことにより電流狭窄構造を作製してもよい。
【0052】
以上の構成のリング状共振器の半導体レーザに、電極25、27を通して低い値のしきい値以上の電流を注入すると、リング状共振器内で発振条件に達したレーザ光がファイバ等から取り出される。
【0053】
[第2実施例]
図7、図8を用いて本発明による第2の実施例を説明する。図7は、{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明によるリング状共振器型の面発光半導体レーザの〈011〉方向に垂直な面での断面図である。図8は作製工程を説明する図であり、図8の左側は〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側は〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示す。本実施例の層構成を以下に述べる。
【0054】
p−InP基板111上に、厚さ0.2μmのp−InGaAsコンタクト層113、厚さ4.2μmのp−InPクラッド層115、厚さ0.2μmのi−InGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)活性層117、厚さ2.6μmのn−InPクラッド層119、厚さ0.2μmのInGaAsコンタクト層121を順次成長する。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。
【0055】
次に、コンタクト層121上の所定の領域に、〈011〉方向、〈01−1〉方向の辺を持つ正方形のエッチングマスク123を形成する(図8(a))。このエッチングマスク123を介して、RIBE法によりクラッド層115に達するまでエッチングを施した後、エッチングマスク123を除去して矩形リブを形成する(図8(b))。
【0056】
次に、この矩形リブを覆うようにエッチングマスク125を形成し(図8(c))、クラッド層115を臭化水素・燐酸エッチャント(HBr:H3PO4=3:1)を用いてコンタクト層113までエッチングする。その結果、第1の実施例で説明したように、〈01−1〉方向に垂直な断面では(111)、(1−1−1)面を終端面とする順メサ構造が得られ、〈011〉方向に垂直な断面では(−1−11)、(−11−1)面を終端面とする逆メサ構造が得られる。この後、エッチングマスク125を除去する(図8(d))。
【0057】
最後に、中央部の所定領域のコンタクト層121を光取り出しの窓用に除去した後、p側電極127およびn側電極129を、例えば方形環状に蒸着形成する(図8(e))。
【0058】
このように、本実施例の半導体レーザでは、〈011〉方向に垂直な断面において、図7に示す様に(100)面、(−11−1)面、(−1−11)面が露出しており、(100)面では入射角19.47°、(−11−1)面と(−1−11)面では入射角35.26°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。この場合、第1実施例と同様に3面とも全反射条件を満たしているので100%の反射となり、半導体内部での損失を無視すると共振器損失は0である。すなわち、第1実施例と同様に多層膜ミラーを用いることなく、高反射率の反射面を有するリング状共振器型の半導体レーザが構成できる。
【0059】
レーザ光の取り出し方法については第1の実施例で述べたように、光ファイバを近接させたり、微小凸部や微小凹部を設けたりすればよい。本実施例では光を図7上方から取り出すので、第1の実施例に比べ、基板111裏面からのエッチングが不要であるという利点がある。また、本実施例における〈01−1〉方向に垂直な断面での(111)、(1−1−1)面を終端面とする順メサ構造は発明に必須の要素ではなく、第1実施例における逆メサ構造面と同様に、例えば垂直な面であってもよい。
【0060】
[第3実施例]
図9を用いて本発明による第3の実施例を説明する。図9は{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明によるリング状共振器型の面発光半導体レーザの作製工程を説明する図であり、図9の左側は〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側は〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示す。本実施例の層構成を以下に述べる。
【0061】
p−InP基板211上に、厚さ0.2μmのp−InGaAsエッチストップ層213、厚さ3μmのp−InPクラッド層215を順次成長する。更に、クラッド層215上に、〈011〉方向に平行なストライプ状の開口部を有する選択成長用マスク217を形成する(図9(a))。
【0062】
次に、MOCVD法を用いて厚さ1μmのp−InPクラッド層219、厚さ0.2μmのi−InGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)活性層221、厚さ2.8μmのn−InPクラッド層223、厚さ0.2μmのn−InGaAsコンタクト層225を選択成長する。
【0063】
図10に示すように、InP251上に〈011〉方向に平行なストライプ状の開口部を有する選択成長用マスク253を形成しMOCVD法を用いて結晶成長を行った場合、{111}B面上には成長が起こりにくく、その結果、(1−11)、(11−1)面を成長終端面とする順メサ構造が得られることが知られている。従って、本実施例では、(1−11)、(11−1)面を成長終端面とする順メサ構造が得られる(図9(b))。
【0064】
この2つの面と、基板裏面からのエッチングにより得られる(−100)面を用いれば、〈011〉方向に垂直な面において3つの全反射面から成るリング共振器を構成することができるが(即ち、この段階でプロセスを止めてもリング状共振器型の半導体レーザが構成できる)、第1の実施例で用いたような面方位依存エッチングの手法を併用すれば、より優れたリング状共振器型の半導体レーザを構成することができる。その方法について更に説明する。
【0065】
図9(b)に続けて、選択成長用マスク217を除去した後、〈01−1〉方向に平行なストライプ状のエッチングマスク227を形成する(図9(c))。
【0066】
続いて、硫酸系エッチャントでコンタクト層225を除去した後に、臭化水素・燐酸エッチャントを用いて活性層221までクラッド層223をエッチングする。その結果、第1の実施例で説明したように、〈01−1〉方向に垂直な断面において、(111)、(1−1−1)面を終端面とする順メサ構造が得られる(図9(d))。
【0067】
次に、硫酸系エッチャントを用いて活性層221をエッチングする。この際若干エッチング時間を長めにすれば横方向への活性層221のエッチングが進み、電流狭窄構造を作製することができる。その後、エッチングマスク227を除去する(図9(e))。
【0068】
更に、基板211の裏面側より塩酸系エッチャントを用いて中央部の所定領域を光取り出し窓用にエッチストップ層213までエッチングし、更に、硫酸系エッチャントを用いてエッチストップ層13を除去して、(−100)の面を露出する(図9(f))。最後に、p側電極229およびn側電極231を蒸着形成する(図9(g))。
【0069】
レーザ光の取り出し方法については第1の実施例で述べたように、例えば、光ファイバを近接させたり、微小凸部や微小凹部を設けたりすればよい。
【0070】
本実施例においては、〈011〉方向に垂直な断面でのリング共振器、および〈01−1〉方向に垂直な断面でのリング共振器が存在しているため、第1、第2の実施例に比べて、より効果的に光を閉じ込めることができ、しきい値利得を更に低下させることができるという利点がある。
【0071】
[第4実施例]
以上の実施例は、特別な高反射率の多層膜ミラーを用いることなく、半導体と空気との屈折率差により、適当な角度でその界面に光が入射すると全反射するという性質を利用したリング状共振器を有する面発光レーザであった。
【0072】
しかし、全反射ミラーを用いたリング状共振器を有する面発光レーザの場合、屋根状、四角錐状等の半導体面の斜面部に電極がかかってしまうと、そこでの反射において損失を伴ってしまうため、電極を精度良く形成しなければならない。また、光の取り出しは屋根状等の半導体面と反対側の半導体面で行うため、放熱機構を設けるためには屋根状等の半導体面側をヒートシンクに、はんだ等で貼り付ける必要があるが、この場合も、はんだが屋根状等の半導体面の斜面部にしみ出すことを避ける必要があり、精度が要求される。また、うまく貼り付けることができたとしても、ヒートシンクヘの接触面積が小さく効果的に放熱できないという点が指摘される。
【0073】
第4実施例はこれらの点を考慮した例に係る。図11、図12を用いて本発明による第4の実施例を説明する。図11は、{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明による面発光半導体レーザの〈01−1〉方向に垂直な面での断面図である。図12は作製工程を説明する図であり、図12の左側では〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側では〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示している。本実施例の層構成を以下に述べる。本実施例の製法は、図12(c)までの工程は第1実施例の図2(c)までの工程と同じであるので、同一部分は同符号で示し説明は省略する。ただし、本実施例では図12(c)の工程でエッチングマスク23を除去せずその上にもAl2O3埋め込み層324を成膜している。
【0074】
さて、図12(d)の工程において、Al2O3埋め込み層324をスパッタ法により成膜する。この時、エッチングマスク23があるため斜め方向のスパッタ粒子がブロックされ、エッチングマスク23から離れるにつれて埋め込み層324の膜厚が厚くなったテーパ状の形状となる(図12(d)))。その後、リフトオフ法によりエッチングマスク23とともに中央部の埋め込み層324を除去し、更に、n側電極325を蒸着形成する(図12(e)))。埋め込み層324が存在するため、電極325は全面を覆うように蒸着しても問題ない。次に、基板11の裏面側より塩酸系エッチャント(HCl:H2O=1:1)を用いて所定領域をエッチストップ層13までエッチングし、更に、硫酸系エッチャントを用いてエッチストップ層13を除去して(−100)の面を露出する(図12(f))。最後に、所定部分にp側電極327を蒸着形成する(図12(g)。
【0075】
このように、本実施例の半導体レーザでも、〈01−1〉方向に垂直な断面において、(−100)面、(111)面、(1−1−1)面が露出しており、(−100)の面では入射角19.47°、(111)面と(1−1−1)面では入射角35.26°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。この場合、(−100)の面では境界はInP(屈折率3.2)と空気(屈折率1.0)で構成されており、入射角19.47°は全反射条件を満たしている。また、(111)面と(1−1−1)面では境界はInPとAl2O3324で構成されているが、スパッタ法で成膜したAl2O3324の屈折率は通常1.62程度であり、ここでも入射角35.26°は全反射条件を満たしている。こうして本実施例でも、3面とも全反射条件を満たしているので100%の反射となり、半導体内部での損失を無視すると共振器損失は0である。すなわち、多層膜ミラーを用いることなく、高反射率の反射面を有するリング共振器型の半導体レーザが構成できる。光の取り出し方等は上記実施例と同じである。
【0076】
本実施例において、図11のように、はんだ329でリング共振器型の半導体レーザをヒートシンク331に貼り付けるといった放熱機構を設けた場合、埋め込み層324があるため、はんだ329が全反射面に回り込むことがなく作製が容易である。また、ほぼ全面でヒートシンク331に貼り付けることが可能であり、放熱効率が高い。更に、Al2O3は熱伝導率が高い材料であるので、より放熱効率を向上させている。埋め込み材料としては、Al2O3に限ったものではなく、たとえばSiO2やSiNxやAlNやMgO等であってもよい。望ましくは熱伝導率の高い材料である方が優れた効果を発揮できることは言うまでもない。その他の点は第1実施例と同じである。
【0077】
[第5実施例]
図13を用いて本発明による第5の実施例を説明する。図13は{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの作製工程を説明する図であり、図13の左側は〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側は〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示す。第5の実施例では、埋め込み層としてAl2O3の代わりにポリイミド等の熱硬化樹脂を用いたものである。層構成を以下に述べる。第4の実施例と同一のものは同一番号で表す。
【0078】
図13(a)は第4の実施例の図11(c)と同様であるので説明は省略する。エッチングマスク23を除去し、スピンコーティングおよび焼結によりポリイミド埋め込み層424を形成する。この時、基板の凸部の膜厚は周りに比べて薄くなっている(図13(b))。更に、この埋め込み層424を垂直方向にRIE等でエッチングし、コンタクト層21を露出させる(図13(c))。
【0079】
続いて、n側電極425を蒸着形成する(図13(d))。埋め込み層424が存在するため、電極425は全面を覆うように蒸着しても問題ない。裏面側の工程(図13(e)、(f))は図12(f)、(g)と同様であり、説明は省略する。ポリイミド424は、全反射条件を満たす屈折率を有するものを選択すればよい。
【0080】
本実施例の面発光半導体レーザの動作は第4の実施例と同様である。レーザ光の取り出し方法については第1の実施例で述べたように、光ファイバを近接させたり、微小凸凹を設けたりすればよい。本実施例では、第4の実施例に比べ、埋め込み層424を全面に形成すればよく、埋め込み層の特別なパターニングが不要といった利点がある。また、くぼみ等にもポリイミド424を回り込ませることが可能であるので漏れ電流を低減することができる。
【0081】
本実施例では、埋め込み層としてポリイミドを用いた例を示したが、これに限ったものではなく、例えばラダーシリコン系の熱硬化樹脂などを用いてもよく、また、紫外線硬化樹脂であってもよい。熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂は一般に熱抵抗が高いという欠点があるが、これを補うためには樹脂中に熱伝導度の高いAlN等の粉末を混入させることによって改善すればよい。動作は第4実施例と同じである。
【0082】
[第6実施例]
図14を用いて本発明による第6の実施例を説明する。図14は{100}面の例えば(100)の面を有する半導体上に作製した本発明によるリング状共振器型の面発光半導体レーザの作製工程を説明する図であり、図14の左側は〈01−1〉方向に垂直な面での断面の様子を示し、右側は〈011〉方向に垂直な面での断面の様子を示す。本実施例の層構成を以下に述べる。図14(e)までは第3の実施例の図9(e)までと同様であるので、同一部分は同一符号で示して説明は省略する。
【0083】
本実施例では、図14(e)の状態において図13(b)から図13(d)と同様の手法で4つの全反射面を誘電体或はポリイミド等の埋め込み層524で埋め込む。そして、基板211裏面からのエッチングにより得られる(−100)面を用いれば、〈011〉方向に垂直な面と〈01−1〉方向に垂直な面においてリング共振器を構成することができる。尚、529、531は夫々n側電極、p側電極である。本実施例は第3実施例と第4実施例の特徴を併せ持つものである。
【0084】
[第7実施例]
図15を用いて本発明による第7の実施例を説明する。図15は本実施例によるリング共振器型の面発光半導体レーザの作製工程を説明する断面図である。層構成を以下に述べる。
【0085】
p−InP基板611上に、厚さ0.2μmのp−InGaAsエッチストップ層613、厚さ3.8μmのp−InPクラッド層615、厚さ0.2μmのi−InGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)活性層617、厚さ3.4μmのn−InPクラッド層619、厚さ0.2μmのn−InGaAsコンタクト層621を順次成長する。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。更に、その上にフォトレジスト623を塗布し、長方形状のエッチングマスク625を形成する(図15(a))。図15はエッチングマスク625の長手方向に垂直な面での断面図である。
【0086】
次に、フォトレジスト623を酸素を用いた反応性イオンエッチング等の手段でエッチングし、エッチングマスク625を除去する(図15(b))。更に、フォトレジスト623のまわりを粘性の高い埋め込み用フォトレジスト627で埋め込む(図15(c))。続いて、その上にエッチング耐性のあるマスク629を成膜し(図15(d))、フォトレジスト623より広い幅が残るように加工し、埋め込み用フォトレジスト627を除去する(図15(e))。
【0087】
そして、基板を回転させながら、斜め方向から塩素ガスを用いた反応性イオンエッチング等の手段でp−InPクラッド層615までエッチングを行う(図15(f))。イオンビームを照射する角度を適当に設定すれば、形成される半導体斜面の角度を自由に選ぶことができる。
【0088】
その後、フォトレジスト623およびマスク629を除去し、図15(g)のようなほぼ屋根状の形状を得る。
【0089】
図15(g)以降の工程は、第4、第5の実施例で述べたような手法で誘電体または熱硬化樹脂等で半導体斜面を埋め込み、n側電極形成、裏面エッチング、p側電極形成を行えばよい。
【0090】
本実施例では、上記の実施例に比べ、半導体斜面の角度を自由に選択できるため、全反射条件を満たすための埋め込み層の屈折率の制限が緩くなる、半導体の面方位と関係なく素子の設計が可能である、といった利点がある。
【0091】
また、本実施例は第1、第2、第3実施例の様に埋め込み層を用いない構成にも変更できる。この場合も、半導体斜面の角度を自由に選択できるため、半導体の面方位と関係なく素子の設計が可能である。また、上記マスク629を円板状にすれば、ほぼ円錐状の半導体斜面が形成でき、この場合も角度を適当に設定すれば全反射面にできてリング共振器を構成できる。その他、マスクの形状、イオンビームの照射角度、エッチング工程の数などを適当に設定することで多角錐状の全反射面をも形成できる。この様に、本実施例のエッチング方法を用いることで、基板側の全反射平面と該エッチングによる全反射面を構成要素として種々の形態のリング共振器を形成できる。
【0092】
本実施例の動作原理は、本質的に上記の実施例と同じである。
【0093】
上記した全て全反射面でリング共振器を構成する実施例において、p基板ではなくn基板を用いてもよい。また、エッチャントについても所望の面方位依存性を有するものであれば何でもよい。更に、InP系の半導体レーザに限らず、例えばGaAs基板を用いた短波長半導体レーザに応用してもよく、その場合は、それに合わせて適当なプロセスを選択すればよい(例えば、エッチャントを適当なものに代える)。加えて、活性層として多重量子井戸構造(更に低しきい値化ができる)等を用いてもよい。
【0094】
[第8実施例]
以下の実施例は多層膜ミラーを1つにした例に係る。上記実施例に比べ、光を全反射面から取り出す為に光ファイバを近接させるといった特別な手段を設けなくてもよいといった利点がある。特にn側に半導体多層膜ミラーを設ける構成にすれば、p側の半導体多層膜はドーピングを施しても多数のヘテロ障壁を含むため低抵抗化が困難であり、電流注入を行うために電極を多層膜を迂回するように構成しなければならないといった難点が解決されるものである。
【0095】
図16、図17を用いて本発明による第8の実施例を説明する。図16は本実施例によるリング共振器型の面発光半導体レーザの断面図、図17は作製工程を説明する図である。製法を説明しつつ層構成を以下に述べる。
【0096】
n−GaAs基板711上に、n−AlAs/n−GaAsとが20.5周期で交互に積層された分布反射型の多層反射膜713、厚さ3.0μmのn−Al0.2Ga0.8Asクラッド層715、In0.2Ga0.8As/Al0.2Ga0.8Asからなる量子井戸構造の活性層717、厚さ2.5μmのp−Al0.2Ga0.8Asクラッド層719、厚さ4.0μmのp−Al0.3Ga0.7Asコンタクト層721を順次成長する(図17(a))。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。
【0097】
更に、その上にフォトレジスト723を塗布し、長方形状のエッチングマスク725を形成する(図17(b))。図17はエッチングマスク725の長手方向に垂直な面での断面図である。次に、フォトレジスト723を酸素を用いた反応性イオンエッチング等の手段でエッチングし、エッチングマスク725を除去する(図17(c))。次に、フォトレジスト723のまわりを粘性の高い埋め込み用フォトレジスト727で埋め込む(図17(d)))。
【0098】
続いて、その上にエッチング耐性のあるマスク729を成膜し(図17(e))、フォトレジスト723より広い幅が残るように加工し、埋め込み用フォトレジスト727を除去する(図17(f))。
【0099】
そして、基板を回転させながら、斜め方向から塩素ガスを用いた反応性イオンエッチング等の手段でエッチングを行う(図17(g))。その後、フォトレジスト723およびマスク729を除去し、図17(h)のようなほぼ屋根状の形状を得る。上記した様に、イオンビームを照射する角度やエッチング用マスクの形状等を適当に設定することにより生じる半導体の斜面の角度、形状を自由に選ぶことができる。本実施例においては、斜面と基板面とがなす角度を52.5°に設定した。
【0100】
更に、リング共振器を構成する領域を制限するために不純物を注入して拡散領域731を形成する(図17(i)))。図では省略しているが、基板を上から見たとき共振器を構成する領域は四角形状であり、その周りを取り囲むように拡散領域731が形成されている。最後に、p側電極733およびn側電極735を蒸着形成する(図17(j))。
【0101】
本実施例においては、屋根状半導体の斜面と基板面とのなす角度を52.5°としたため、基板に平行な面での入射角が15°、屋根状半導体の斜面での入射角が37.5°となるようなリング状の共振器が存在可能となる。
【0102】
屈折率が3.20程度であるAlGaAsと屈折率が1.0である空気との境界において、半導体側からこの境界に光が入射する場合、入射角が18.21°を超えると全反射する。入射角37.5°の屋根状半導体の斜面では全反射条件を満たす。全反射の際のパワ反射率は100%である。
【0103】
一方、基板に平行な面においては入射角が15°であり、基板711と外部の空気との界面で全反射することなく一部は外部に透過するが、ここには、更に、高反射率化のため多層反射膜713が設けられている。すなわち、本実施例でのリング共振器は2つの全反射面および高反射率の多層膜ミラー713を付加した面からなっており共振器損失は小さい。よって、両面に多層反射膜を用いることなく低しきい値の面発光半導体レーザが構成できる。従って、p側において電流注入を行うために電極733を多層膜を迂回するように構成する必要がなくなる。
【0104】
本実施例において、半導体の斜面と基板面とが成す角度を52.5°に設定したが、これに限ったものではなく、2つの斜面では全反射条件を満たし、基板に平行な面では全反射せず外部へのレーザ光の取り出しが可能なようにリング共振器を形成できるものであれば、どの様なものでもよい。また、半導体斜面を形成するための手法としては上記したものに限定されるものではなく、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング等のドライエッチングを基板に垂直な方向からと所定の角度傾けた斜め方向からの2回行うことにより形成することができる。加えて、電流狭窄構造を不純物の拡散によって実現しているが、これに限ったものではなく、例えば、反応性イオンエッチング等による垂直エッチングによって光閉じ込め構造を形成したり、予め活性層の回りを高抵抗InPや逆pn接合を有するAlGaAsで埋め込むことによる電流狭窄構造を作製してもよい。更に、活性層としてバルク構造のものを用いてもよい。これらのことは、適用できる範囲で他の実施例でも言い得る。本実施例の動作原理は、外部へのレーザ光の取り出し手段を除いて、本質的に上記の実施例と同じである。
【0105】
[第9実施例]
図18を用いて本発明による第9の実施例を説明する。図18は本実施例によるリング共振器型の面発光半導体レーザの断面図である。第8の実施例との違いは屋根状半導体の斜面を絶縁性の材料で埋め込んでいることである(第1乃至第3実施例に対する第4乃至第7実施例の関係と同じである)。半導体の層構成等は図16とほぼ同様であり、重複する部分の説明は省略する。図18において、同一層には同一番号をつけてある(図16とは上下が反転している)。
【0106】
本実施例においては、埋め込み層800としてAl2O3を用いている。埋め込みの方法を図19を用いて説明する。
【0107】
まず、屋根状半導体面を有する半導体基体851(図19(a))に、リフトオフ用フォトレジスト853を形成する(図19(b))。このレジスト853は新たに設けてもよく、また、半導体のエッチングの時に用いたエッチングマスクを流用してもよい。そして、Al2O3埋め込み層855をスパッタ法により成膜する。この時、フォトレジスト853のため斜め方向のスパッタ粒子がブロックされ、フォトレジスト853から離れるにつれて埋め込み層855の膜厚が厚くなったテーパ状の形状となる(図19(c))。その後、リフトオフ法によりフォトレジスト853とともに中央部の埋め込み層855を除去して、中央部のみ半導体の表面が露出した構造を得る(図19(d))。
【0108】
その後、p側電極833を形成する。この際、埋め込み層800があるため電極833は全面を覆うように成膜しても問題なく、電極のための特別なパターニングは不要である。
【0109】
本実施例において、スパッタ法で成膜したAl2O3800の屈折率は通常1.62程度であり、入射角37.5°は全反射条件を満たしている。従って第8の実施例と同様、共振器損失は小さく、低しきい値のリング共振器型の面発光半導体レーザを実現できる。
【0110】
また、本実施例において、図18のように、はんだ837でp側をヒートシンク839に貼り付けるといった放熱機構を設けた場合、埋め込み層800があるため、はんだ837が全反射面に回り込むことがなく作製が容易である。また、ほぼ全面でヒートシンク839に貼り付けることが可能であり、放熱効率が高い。更に、Al2O3は熱伝導率が高い材料であるので、より放熱効率を向上させている。第4実施例で説明した様に、埋め込み材料としては、Al2O3に限ったものではなく、たとえSiO2やSiNxやAlNやMgOであってもよい。望ましくは熱伝導率の高い材料であるほうが優れた効果を発揮できる。
【0111】
[第10実施例]
本発明の第10の実施例は第9の実施例のAl2O3埋め込み層の代わりにポリイミド等の熱硬化樹脂を用いたものである。全体構造の図は第9の実施例と同様であるので省略する。埋め込みの方法を図20を用いて説明する。
【0112】
まず、屋根状半導体面を有する半導体基体901(図20(a))の全面に、スピンコーティングおよび焼結によりポリイミド埋め込み層911を形成する。この時、基板901の凸部の膜厚は周りに比べて薄くなっている(図20(b))。更に、この埋め込み層911を垂直方向に反応性イオンエッチング等の手段でエッチングし、半導体中央部のみ露出した構造を得る(図20(c))。
【0113】
ポリイミドは全反射条件を満たす屈折率を有するものを選べばよい。本実施例の面発光半導体レーザの動作は第8、第9の実施例と同様である。本実施例では、第9の実施例に比べ、埋め込み層を全面に形成すればよく、埋め込み層の特別なパターニングが不要といった利点がある。埋め込み層のポリイミドについては、第5実施例で述べたことと同様なことが言える。
【0114】
[第11実施例]
図21を用いて本発明による第11の実施例を説明する。図21は本実施例によるリング共振器型の面発光半導体レーザの断面図である。層構成を以下に述べる。
【0115】
n−GaAs基板1411上に、n−AlAs/n−GaAsとが20.5周期で交互に積層された分布反射型の多層反射膜1413、厚さ6.0μmのn−Al0.2Ga0.8Asクラッド層1415、In0.2Ga0.8As/Al0.2Ga0.8Asからなる量子井戸構造の活性層1417、厚さ2.5μmのp−Al0.2Ga0.8Asクラッド層1419、厚さ0.5μmのp−Al0.3Ga0.7Asコンタクト層1421を順次成長する。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。
【0116】
更に、第8の実施例で述べたような方法でクラッド層1415が現れるまでエッチングして屋根状半導体の形成する。そして、不純物の拡散領域1431を形成し、第9の実施例で述べたような方法でAl2O3埋め込み層1400を形成する。最後に、p側電極1433およびn側電極1435を蒸着形成する。放熱機構を設ける場合は、はんだ1137でp側をヒートシンク1139に貼り付ける。
【0117】
本実施例の面発光半導体レーザの動作は第9の実施例と同様である。本実施例では、リング共振器中を基板に平行な方向に光が進む際、活性層1417を横に通過している。すなわち、第8、第9の実施例では光は活性層をほぼ垂直に通過していたのに対し、より効果的に活性層を利用することができる。よって、更なる低しきい値化が可能である。この様に、より効果的に活性層を利用する形態は、第1実施例や第4実施例のようなタイプの例(全てが全反射面である例)にも適用できる。
【0118】
[第12実施例]
InP基板を用いた場合の実施例を図22を用いて説明する。図22は、本実施例によるリング共振器型の面発光半導体レーザの断面図である。層構成を以下に述べる。
【0119】
n−InP基板1511上に、n−InGaAsエッチストップ層1513、厚さ6.0μmのn−InPクラッド層1515、厚さ0.2μmのInGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)のバルク活性層1517、厚さ2.5μmのp−InPクラッド層1519、厚さ0.5μmのp−InGaAsPコンタクト層1521を順次成長する。成長手段はたとえばMOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。
【0120】
更に、第8の実施例で述べたような方法でクラッド層1515が現れるまでエッチングして屋根状半導体の形成する。図中で表れない方向の光閉じ込めについては、例えば、反応性イオンエッチング等による垂直エッチングによって光閉じ込め構造を形成している。そして、第9の実施例で述べたような方法でAl2O3埋め込み層1500を形成し、p側電極1533を蒸着形成する。
【0121】
次に、基板1511を裏面側より塩酸系エッチャントで所定領域をエッチストップ層1513までエッチングし、更に、硫酸系エッチャントを用いてエッチストップ層1513を除去してクラッド層1515を露出する。そして、所定領域にAl2O3/Siからなる多層反射膜1523を形成する。
【0122】
最後に、所定部分にn側電極1535を蒸着形成する。放熱機構を設ける場合は、はんだ1137でp側をヒートシンク1139に貼り付ける。
【0123】
本実施例の面発光半導体レーザの動作は第11の実施例と同様であり、共振器損失の小さい、低しきい値の長波系の面発光半導体レーザを構成できる。本実施例においても、電流狭窄構造を不純物の拡散によって実現したり、予め活性層の回りを高抵抗InPや逆pn接合を有するInPで埋め込むことによる電流狭窄構造を作製してもよい。また、多重量子井戸構造の活性層を用いてもよい。更に、多層反射膜として、SiO2/Si、MgO/Si等を用いてもよい。また、上記した第8乃至第12の実施例において、p型基板を用いてもよい。
【0124】
【発明の効果】
以上説明したように、リング状共振器型の面発光半導体レーザである本発明によれば、共振器損失の少ない、低しきい値の面発光半導体レーザを比較的簡単に実現できる。
【0125】
特に、全て全反射面でリング状共振器を構成する形態では、特別な高反射率の多層膜ミラーを用いることなく、共振器損失の少ない、低しきい値の面発光半導体レーザを実現できる。簡単な方法で高反射率を有する反射面を作製する方法も開示されている。この場合、簡単な方法で作製可能なレーザ光取り出し手段を設けた面発光半導体レーザも開示されている。
【0126】
また、高反射率の多層膜ミラーが活性層の片側だけでよく他は全反射面となったリング状共振器を構成する形態でも、共振器損失の小さく、低しきい値の面発光半導体レーザを実現することができる。この形態によれば、性能の良い電極の形成が容易にでき、レーザ光の取り出しの為に特別な手段を必要としない。また、少なくとも1つの全反射面を有する構成でリング状共振器を構成し全反射面の埋め込み構造を有する形態では、共振器損失の小さい、作製上の自由度の大きい、放熱性を向上させたリング状共振器型の面発光半導体レーザを実現できる。簡単な方法で作製可能な埋め込み構造を設けた面発光半導体レーザも開示されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第1の実施例を示す断面図である。
【図2】図2は第1の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図3】図3はエッチングの様子を説明する図である。
【図4】図4は他のエッチングの様子を説明する図である。
【図5】図5は本発明によるレーザ光取り出し手段を示す図である。
【図6】図6は本発明によるレーザ光取り出し手段の他の例を示す図である。
【図7】図7は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第2の実施例を示す断面図である。
【図8】図8は第2の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図9】図9は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第3の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図10】図10は選択成長の様子を説明する図である。
【図11】図11は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第4の実施例を示す断面図である。
【図12】図12は第4の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図13】図13は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第5の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図14】図14は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第6の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図15】図15は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第7の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図16】図16は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第8の実施例を示す断面図である。
【図17】図17は第8の実施例の作製プロセスを説明する図である。
【図18】図18は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第9の実施例を示す断面図である。
【図19】図19は第9の実施例の埋め込みの様子を説明する図である。
【図20】図20はリング共振器型の面発光半導体レーザの第10の実施例の埋め込みの様子を説明する図である。
【図21】図21は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第11の実施例を示す断面図である。
【図22】図22は本発明によるリング共振器型の面発光半導体レーザの第12の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
11,111,211,611,711,1411,1511 基板
13,213,613,1513 エッチストップ層
15,19,115,119,215,219,223,615,619,715,719,1415,1419,1515,1519 クラッド層
17,117,221,617,717,1417,1517 活性層
21,113,121,225,621,721,1421,1521 コンタクト層
23,53,55,123,125,227,625,629,725 エッチングマスク
25,27,127,129,229,231,325,327,425,427,529,531,733,735,833,1433,1435,1533,1535 電極
51 InP
61,251,851,901 半導体
63 先球光ファイバ
71 微小凹凸
217,253 選択成長用マスク
324,424,524,800,855,911,1400 埋め込み層
329,837,1137 はんだ
331,839,1139 ヒートシンク
623,627,723,729,853 フォトレジスト
713,413,523,1413,1523 多層反射膜
731,431,1431 拡散領域
Claims (39)
- 基板に対して垂直な面内でリング共振器を形成するリング共振器型の面発光半導体レーザを構成していることを特徴とする面発光半導体レーザ。
- 基板に対して垂直な面内でリング共振器を形成するリング共振器型の面発光半導体レーザであって、基板に平行な面と該平行面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面とによりリング状共振器を構成していることを特徴とする請求項1記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面は屋根状の半導体面であることを特徴とする請求項2記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面は多角錐状の半導体面であることを特徴とする請求項2記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面は四角錐状の半導体面であることを特徴とする請求項4記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面は円錐状の半導体面であることを特徴とする請求項2記載の面発光半導体レーザ。
- 閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層からなり、(100)の面、(−1−11)面、(−11−1)面の3面、または(100)の面、(−111)面、(−1−1−1)面の3面、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面を反射面とするリング型の共振器構造を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記3つの反射面が、(100)の面および、(100)の面を有する半導体面上に形成した〈011〉方向に平行なストライプ構造のマスクを介して面方位依存エッチングを施して逆メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(−1−11)面、(−11−1)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなることを特徴とする請求項7記載の面発光半導体レーザ。
- 前記3つの反射面が、(−100)の面および、(100)の面を有する半導体面上に形成した〈01−1〉方向に平行なストライプ構造のマスクを介して面方位依存エッチングを施して順メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(1−1−1)面、(111)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなることを特徴とする請求項7記載の面発光半導体レーザ。
- 前記3つの反射面が、(−100)の面および(100)の面を有する半導体面上に形成した〈011〉方向に平行なストライプ構造の開口を有するマスク上に選択成長して順メサ形状を形成した場合に両側の斜面に生じる(1−11)面、(11−1)面からなる、或はこれらと結晶の対称性を考慮した場合に等価な位置関係にある3つの結晶面からなることを特徴とする請求項7記載の面発光半導体レーザ。
- (100)面を有する閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層からなり、前記四角錐状の半導体面が(1−1−1)面、(111)面、(11−1)面、(1−11)面からなることを特徴とする請求項5記載の面発光半導体レーザ。
- 前記基板に平行な面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面が、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、イオンビームを照射することによりエッチングを行うことで形成されたことを特徴とする請求項2乃至6の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記基板に平行な面に対向して形成された少なくとも1つの全反射面が、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、基板を面法線を中心に回転させながら該面法線に対して所定の角度で傾けた方向よりイオンビームを照射することによりエッチングを行うことで形成されたことを特徴とする請求項12記載の面発光半導体レーザ。
- 前記基板に平行な面も全反射面である半導体面であることを特徴とする請求項2乃至13の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記基板に平行な面に多層反射膜面が形成されていることを特徴とする請求項2乃至13の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記多層反射膜が誘電体多層膜であることを特徴とする請求項15記載の面発光半導体レーザ。
- 前記多層反射膜が半導体多層膜であることを特徴とする請求項15記載の面発光半導体レーザ。
- 前記多層反射膜がn側に設けられていることを特徴とする請求項17に記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面を、埋め込み材で埋め込んであることを特徴とする請求項2乃至18の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面を構成する半導体の屈折率に対し全反射条件を満たす程度に屈折率の小さい絶縁性の埋め込み材で該全反射面を、一部を除いて、埋め込んであることを特徴とする請求項19記載の面発光半導体レーザ。
- 前記埋め込み材で全反射面の中央部以外の領域を埋め込んであり、該全反射面の中央部において半導体層と電極とが電気的に接触していることを特徴とする請求項20記載の面発光半導体レーザ。
- 電極が前記全反射面の中央部と前記埋め込み材との全面に形成されていることを特徴とする請求項21記載の面発光半導体レーザ。
- 前記埋め込み材側が接着剤でヒートシンクに接着されていることを特徴とする請求項19乃至22の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記全反射面において、内側すなわち半導体側の屈折率をN1、外側の屈折率をN2、前記全反射面への光の入射角をθ1とすると、
N1・sinθ1>N2
の関係を満たし、多層反射膜面である前記基板に平行な面において、半導体の屈折率をN2、基板に平行な面への光の入射光をθ2とすると、
N2・sinθ2<1
の関係を満たすことを特徴とする請求項19乃至23の何れかに記載の面発光半導体レーザ。 - 前記埋め込み材が誘電体であり、該誘電体で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、該全反射面の半導体面の中央部に平板を形成する工程と、該平板をマスクとして誘電体を成膜する工程と、該平板を除去する工程で行なわれたことを特徴とする請求項19乃至24の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記埋め込み材が熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂からなり、該熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、、該全反射面の半導体面上全面に熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂を形成する工程と、エッチングによって所定領域の半導体面を露出させる工程で行なわれたことを特徴とする請求項19乃至24の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 前記熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂が、熱伝導性粒子を含んでいることを特徴とする請求項26記載の面発光半導体レーザ。
- 前記埋め込み材が熱伝導性の良い材料であることを特徴とする請求項19乃至25の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 反射面で全反射する際に生じるエバネセント波が放射モード或は導波モードとして結合するように所定の屈折率を有する材質の手段を反射面に近接させることによりレーザ光を面発光半導体レーザの外部に取り出すことを特徴とする請求項2乃至14及び19乃至28の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 反射面で全反射する際に生じるエバネセント波が放射モード或は導波モードとして結合するように所定の屈折率を有する材質の手段は、先球光ファイバ、斜め研磨光ファイバ或は微小プリズムであることを特徴とする請求項29記載の面発光半導体レーザ。
- 反射面の一部に設けられた微小凹凸での光の散乱を用いてレーザ光を面発光半導体レーザの外部に取り出すことを特徴とする請求項1乃至13及び19乃至28の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 活性層が前記全反射面付近に形成され、リング状共振器の光路に沿って該活性層が位置することを特徴とする請求項2乃至31の何れかに記載の面発光半導体レーザ。
- 請求項2記載の面発光半導体レーザの製造方法において、閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層を面方位依存エッチングすることで前記全反射面を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項2記載の面発光半導体レーザの製造方法において、半導体面上に形成した開口を有するマスク上に選択成長することで前記全反射面を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項2記載の面発光半導体レーザの製造方法において、半導体面上に形成した開口を有するマスク上に選択成長することで前記全反射面を形成すると共に、閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板上に成長した活性層を含む半導体層を面方位依存エッチングすることで前記反射面ないし全反射面を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項2記載の面発光半導体レーザの製造方法において、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、イオンビームを照射することによりエッチングを行うことで前記全反射面を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項2記載の面発光半導体レーザの製造方法において、半導体上に形成された適当形状のマスクを用いて、基板を面法線を中心に回転させながら該面法線に対して所定の角度で傾けた方向よりイオンビームを照射することによりエッチングを行うことで前記全反射面を形成することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項19記載の面発光半導体レーザの製造方法において、前記埋め込み材が誘電体であり、該誘電体で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、該全反射面の半導体面の中央部に平板を形成する工程と、該平板をマスクとして誘電体を成膜する工程と、該平板を除去する工程で行われることを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
- 請求項19記載の面発光半導体レーザの製造方法において、前記埋め込み材が熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂からなり、該熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂で前記全反射面の所定領域を埋め込むことが、、該全反射面の半導体面上全面に熱硬化樹脂或は紫外線硬化樹脂を形成する工程と、エッチングによって所定領域の半導体面を露出させる工程で行なわれることを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12292997A JP3559680B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 |
EP98107571A EP0874425B1 (en) | 1997-04-25 | 1998-04-24 | Ring cavity type surface emitting semiconductor laser |
DE69834860T DE69834860T2 (de) | 1997-04-25 | 1998-04-24 | Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit ringförmigem Resonator |
US09/067,003 US6088378A (en) | 1997-04-25 | 1998-04-27 | Ring cavity type surface emitting semiconductor laser and fabrication method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12292997A JP3559680B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10303497A JPH10303497A (ja) | 1998-11-13 |
JP3559680B2 true JP3559680B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=14848114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12292997A Expired - Fee Related JP3559680B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6088378A (ja) |
EP (1) | EP0874425B1 (ja) |
JP (1) | JP3559680B2 (ja) |
DE (1) | DE69834860T2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6784463B2 (en) * | 1997-06-03 | 2004-08-31 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices |
US6229160B1 (en) * | 1997-06-03 | 2001-05-08 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping |
JP3139423B2 (ja) * | 1997-09-02 | 2001-02-26 | 日本電気株式会社 | 光素子の実装構造 |
JPH11168263A (ja) | 1997-09-30 | 1999-06-22 | Canon Inc | 光デバイス装置及びその製造方法 |
JP2000252591A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子及びその製造方法 |
JP3619155B2 (ja) | 2001-01-17 | 2005-02-09 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザ装置、その製造方法、およびその駆動方法 |
US6900069B2 (en) * | 2001-03-09 | 2005-05-31 | Seiko Epson Corporation | Method of fabricating surface-emission type light-emitting device, surface-emitting semiconductor laser, method of fabricating the same, optical module and optical transmission device |
DE10147888A1 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optisch gepumpter vertikal emittierender Halbleiterlaser |
US20030152125A1 (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-14 | Junichi Kinoshita | Surface emitting laser and semiconductor light emitting device |
US7894418B2 (en) * | 2002-08-15 | 2011-02-22 | The Boeing Company | Mixed analog and digital chip-scale reconfigurable WDM network |
JP4217570B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2009-02-04 | キヤノン株式会社 | 近接場光源装置、該近接場光源装置を有する光ヘッド、光学装置、露光装置、顕微鏡装置 |
US7557972B2 (en) * | 2006-06-07 | 2009-07-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Oscillator device, optical deflector and optical instrument using the same |
DE102007053296A1 (de) * | 2007-09-11 | 2009-03-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleitervorrichtung mit Winkelreflektor |
JP5209010B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2013-06-12 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04216691A (ja) * | 1990-12-17 | 1992-08-06 | Sony Corp | 半導体レーザ装置とその製法 |
JPH065984A (ja) * | 1992-04-23 | 1994-01-14 | Sony Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
JP3154198B2 (ja) * | 1992-08-25 | 2001-04-09 | ソニー株式会社 | 半導体レーザとその製法 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP12292997A patent/JP3559680B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-24 EP EP98107571A patent/EP0874425B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-24 DE DE69834860T patent/DE69834860T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-27 US US09/067,003 patent/US6088378A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69834860T2 (de) | 2006-10-19 |
DE69834860D1 (de) | 2006-07-27 |
JPH10303497A (ja) | 1998-11-13 |
EP0874425A2 (en) | 1998-10-28 |
US6088378A (en) | 2000-07-11 |
EP0874425B1 (en) | 2005-12-07 |
EP0874425A3 (en) | 2004-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5387671B2 (ja) | 半導体レーザ及び集積素子 | |
JP5466712B2 (ja) | 表面出射型レーザ | |
EP0641049B1 (en) | An optical semiconductor device and a method of manufacturing the same | |
JP3559680B2 (ja) | リング共振器型面発光半導体レーザ及びその製造法 | |
US5995692A (en) | Light emitting device module | |
JP3658194B2 (ja) | リング共振器型レーザ | |
EP1130719A2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and surface emitting semiconductor laser array | |
WO2011096040A1 (ja) | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法および光モジュール | |
JP2012151157A (ja) | 水平共振器垂直出射レーザとその製造方法及び受光素子、並びに水平共振器垂直出射レーザアレイ | |
EP0125608B1 (en) | Single longitudinal mode semiconductor laser | |
JPH0697597A (ja) | 受光素子付き面発光型半導体レーザ装置 | |
EP1601028A1 (en) | Optical semiconductor device and its manufacturing method | |
JPH04105383A (ja) | 半導体光集積素子の製造方法 | |
JP2010003883A (ja) | 半導体レーザ素子、光モジュールおよび光トランシーバ | |
JPH08220358A (ja) | 導波路型光素子 | |
JP3061169B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP2950302B2 (ja) | 半導体レーザ | |
US6717969B2 (en) | Semiconductor laser device which includes current confinement structure and trenches formed through current stopping layer down to active layer | |
JPH1026710A (ja) | 導波路型光素子及びこれを用いた光送信モジュール並びに集積化光導波素子 | |
JP2671317B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP2759275B2 (ja) | 発光ダイオード及びその製造方法 | |
JPH1070312A (ja) | スーパールミネッセントダイオード | |
JPH04209583A (ja) | 周期利得型半導体レーザ素子 | |
JP2565924B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JPH0230195B2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040524 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090528 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110528 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120528 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120528 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140528 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |