JP5005937B2 - 面発光レーザ素子 - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザ素子に関し、更に詳しくは、メサポストを有し、基板に対して垂直方向に共振器構造を形成する面発光レーザ素子に関し、信頼性に優れた半導体レーザ素子に関するものである。

垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser.以下、単に面発光レーザ素子と称する。）は、基板に対して直交方向に光を出射させる半導体レーザである。面発光レーザ素子は、同じ基板上に２次元アレイ状に多数のレーザ素子を配列することが可能であり、通信用光源として、また、その他の様々なアプリケーション用デバイスとして注目されている。また、ギガビット・イーサーネットや、ファイバーチャネル等のデータコム通信における高速光伝送の信号光源用途を中心に、面発光レーザ素子のニーズも高まっている。

面発光レーザ素子は、ＧａＡｓやＩｎＰといった半導体基板上に１対の半導体多層膜ＤＢＲミラー（例えば、ＧａＡｓ系ではＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ等）を形成し、その対のＤＢＲミラーの間に発光領域となる活性層を有するレーザ構造部を備えている。特に、ＧａＡｓ系面発光レーザ素子は、ＧａＡｓ基板上に形成でき、しかも、熱伝導率が良好で、反射率の高いＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラーを用いることができるので、０．８μｍ〜１．０μｍ帯のレーザ光を発光できるレーザ素子として有望視されている。また、活性層にＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いた面発光レーザ素子は、１．２μｍ〜１．６μｍ帯の長波長域の光を発光できる面発光レーザ素子として有望視されている。これらの面発光レーザ素子では、電流効率を高め、閾値電流値を下げるために、Ａｌ酸化層で電流注入領域を狭窄する構造を構成する酸化層狭窄型の面発光レーザ素子が提案されている。

従来の８５０ｎｍ帯の酸化層狭窄型の面発光レーザ素子の構成について、その断面模式図を示す図２を参照して説明する。面発光レーザ素子１０は、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、それぞれの層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Al_0.9Ga_0.1As/n-Al_0.2 Ga_0.8Asの３５ペアからなる下部ＤＢＲミラー１４、下部クラッド層１６、量子井戸活性層１８、上部クラッド層２０、及び、それぞれの層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｐ−Al_0.9Ga_0.1As/p-Al_0.2Ga_0.8Asの２５ペアからなる上部ＤＢＲミラー２２から構成される積層構造を備えている。

上部ＤＢＲミラー２２では、量子井戸活性層１８に近い側の一層が、Ａｌ_0.9ＧａＡｓ層に代えて、ＡｌＡｓ層２４で形成され、かつ中央の電流注入領域以外の周囲領域のＡｌＡｓ層２４のＡｌが、選択的に酸化され、Ａｌ酸化層２５からなる電流狭窄層を構成している。

積層構造のうち、上部ＤＢＲミラー２２は、フォトリソグラフィー処理及びエッチング加工により、ＡｌＡｓ層２４よりも下方の量子井戸活性層１８に近い層までが、例えば直径３０μｍの円形のメサポスト３８に加工されている。メサポスト３８を形成する場合には、メサポスト領域以外の半導体層を全てエッチングしてしまう形態や、エッチングによって円筒状溝を設けて、円筒状溝内にメサポストを形成する形態が採られている。

メサポスト３８に加工した積層構造を水蒸気雰囲気中にて、約４００℃の温度で酸化処理を行い、メサポスト３８の外側からＡｌＡｓ層２４のＡｌを選択的に酸化させることにより、Ａｌ酸化層２５からなる電流狭窄層が形成される。

メサポスト３８は、周囲が例えばポリイミド層２６により埋め込まれている。ポリイミド層２６の上部には、外周５μｍ〜１０μｍ程度の幅で接触するリング状電極が、ｐ側電極２８として設けられている。また、基板裏面を適宜研磨して基板厚さを例えば２００μｍ厚に調整した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極３０が形成されている。更に、ポリイミド層２６上には、外部端子とワイヤーで接続するための電極パッド３２が、リング状のｐ型電極２８と接触するように形成されている。

ところで、上述した従来の酸化層狭窄型構造では、ＡｌＡｓ層２４を酸化してＡｌ酸化層２５に転化させると、体積が収縮し、Ａｌ酸化層２５に隣接する化合物半導体層に応力が発生することが知られている。活性層１８は、Ａｌ酸化層２５の近傍に位置するため、これによって、活性層１８に損傷が生じ、素子寿命が短くなるという問題があった。そこで、素子寿命の短縮化を防ぐために、ＡｌＡｓ層２４に代えて、ガリウム（Ｇａ）を微量に含んだＡｌ_0.98Ｇａ_0.02Ａｓ層を用いることが提案されている。また、ＡｌＡｓ層２４の厚さを４０ｎｍ程度に薄くして、Ａｌ酸化層２５に転化した際の体積の収縮により発生する応力を小さくすることも行われている。

以上のように、多層膜ＤＢＲミラーとして用いられるＡｌＧａＡｓ半導体層の一層について、Ａｌ組成比を他よりも高くし、あるいはＡｌＡｓ層で置き換えて、この層のみを選択的に酸化することが可能であり、これによって選択酸化層による応力を低減させる工夫がなされている。

一方、ＤＢＲミラーを構成する多層膜についても、強い酸化条件に曝されるので、上部ＤＢＲミラー２２を構成するＡｌ組成の高い層、すなわち低屈折率層であるＡｌ_0.9 Ｇａ_0.1 Ａｓ層が、図３の符号２７に示したように、メサポストの周囲に沿って円環状に酸化されてしまうという問題があった。

酸化により形成されるＤＢＲミラー部の酸化層２７の幅は、電流狭窄用のＡｌ酸化層の組成や厚さにより決まる酸化条件や、更にＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層の組成や厚さに依存するものの、例えば数百ｎｍ程度は酸化されてしまう。数百ｎｍという酸化の度合いは、メサポストの径から見れば小さいものの、ＤＢＲミラーを構成するＡｌ_0.9 Ｇａ_0.1Ａｓ層は、レーザー光の波長λに対してλ／４ｎとなるように設計されているため、膜厚が厚く、更にペア数が多いため、数百ｎｍの酸化幅とはいえ、酸化による体積の収縮は無視できないほど大きい。従って、その収縮により発生する応力は、面発光レーザ素子の信頼性に大きな影響を及ぼす可能性がある。特にメサポスト部分に活性層を持ち、メサポスト側面に活性層の端面が露出している面発光レーザ素子では、その活性層端面に欠陥が生じやすい。

上記のようなＤＢＲミラーの酸化を防止するため、高Ａｌ含有層である低屈折率層のＡｌ組成比を所定の比率内に抑えたＤＢＲミラーを有する面発光レーザ素子の開発も行われている。

特開２００３−８１４２号公報

上述したように、面発光レーザ素子では、ＤＢＲミラー部の酸化に起因する体積変化により発生する応力は、活性層に影響を及ぼし、メサポスト側面の活性層端面に転移を発生させる要因となる。このような面発光レーザ素子では、長時間にわたって通電を続けると、製造中に発生した転移がメサポスト中央部の発光領域にまで増殖し、偶発故障の原因となる。

ＤＢＲミラーの酸化を抑制するためには、低屈折率層においてＡｌ含有量を抑えた半導体層を用いるということも有効ではある。しかし、ＡｌＧａＡｓ系の半導体層では、Ａｌの組成比に応じてＡｌ含有層の屈折率が異なるので、Ａｌの組成比を大きく変えて高屈折率層と低屈折率層の屈折率差を大きくし、反射率の高いＤＢＲミラーを形成するための要請が大きい。

ＡｌＧａＡｓ層のＡｌの含有量を低く抑えると、高屈折率層と低屈折率層の屈折率差を大きくすることができず、所定の反射率を有する反射鏡を形成するためには、積層ペア数を増やすことが必要になる。しかしながら、放熱特性、光透過性、製造コストの面から、積層ペア数をあまりに増加させることは好ましくない。

本発明は、上記に鑑み、メサポストを有する従来の面発光レーザ素子において、放熱特性や光透過性の低下を抑え、且つ、ＤＢＲミラーの酸化に起因して活性層に与える応力を抑制することが出来る面発光レーザ素子、及び、その製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の面発光レーザ素子は、基板上に、上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを備え、少なくとも前記上部ＤＢＲミラー及び活性層がメサポストに形成され、前記活性層の近傍であって前記上部ＤＢＲミラー内に、特定半導体層の一部領域を酸化してなる酸化狭窄層を有し、波長λで発振する面発光レーザ素子において、前記上部ＤＢＲミラーは、少なくとも活性層近傍にあり、前記酸化狭窄層を含む第１の領域と、該第１の領域よりも活性層に遠い側に設けられた第２の領域とを有し、前記第１の領域における前記酸化狭窄層以外の低屈折率層のＡｌ含有量が前記第２の領域における低屈折率層のＡｌ含有量よりも小さく、前記第１の領域は、λ/(４・ｎ１)の厚さの低屈折率層（但し、ｎ１は該低屈折率層の屈折率）とλ／(４・ｎ2)の厚さの高屈折率層（但し、ｎ２は該高屈折率層の屈折率）が交互に積層された周期的構造を有し、該周期的構造の少なくとも1つのペアにおいて、前記低屈折率層がＧａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｙ≦１）からなる半導体材料で構成され、前記高屈折率層がＧａ_ｙＩｎ_１−ｙＡｓ_ｚＰ_１−ｚ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなり、少なくとも活性層に近接した１ペアがＡｌ組成の低いものであるように半導体材料で構成されていることを特徴とする。

ＤＢＲミラーの活性層近傍の第１の領域のみにＡｌ含有量が少ない半導体層を使用し、その酸化を抑制することによって、活性層への応力を低減し、面発光レーザ素子の信頼性を向上させる。また、ＤＢＲミラーの活性層から遠い側の第２の領域については、大きなＡｌ含有量により構成材料の選択の自由度を大きくすることによって、積層ペア数の増加を抑え、効率的なＤＢＲミラーを構成することができる。

本発明の実施形態について説明する前に、本発明の理解を容易にするために、本発明の原理を説明する。

本発明者等は、電流狭窄層を構成するＡｌ酸化層に用いる化合物半導体層として、Ａｌ_0.98ＧａＡｓ層、及び、膜厚が６０ｎｍ未満の薄いＡｌＡｓ層を、種々の酸化条件でＡｌ酸化層に転化し、Ａｌ酸化層の生成に伴い種々の酸化幅を有するＤＢＲミラーを有する面発光レーザ素子を作製した。作製した面発光レーザ素子の寿命試験を行って、ＤＢＲミラーの酸化幅（Ａｌ組成が高い層の酸化幅）と、面発光レーザ素子の素子寿命との関係を調べ、図４に示すような結果を得た。

図４は、横軸にＤＢＲミラーの酸化幅（μｍ）をプロットし、縦軸に素子寿命（ｈｒ）をプロットした、酸化幅と素子寿命との関係を示すグラフである。寿命試験は、８５℃の動作温度で行い、また、素子寿命の定義は、一定の駆動電流を注入して連続動作させ、光出力が２ｄＢ低下したときの経過時間とした。この結果、図４に示すように、素子寿命は、ＤＢＲミラーの酸化幅を小さくすれば、長くなることがわかる。

次に、本発明者等は、ＤＢＲミラーの酸化幅を小さくする方法を研究した。ＤＢＲミラーを構成する一方の層であるＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ層の酸化速度は、Ａｌ組成Ｘに依存し、Ａｌ組成Ｘが大きいほど酸化速度は速い。従って、Ａｌ組成Ｘを小さくし、ＡｌＡｓ層との酸化選択比を大きくすれば、良いことになる。しかし、Ａｌ組成Ｘを小さくすると、ＤＢＲミラーの他方の層である高屈折率層との屈折率差が小さくなるので、所要の反射率を維持するためには、ＤＢＲミラーのペア数を増やす必要が生じ、製作コストの増大を招くことになる。このように、ＤＢＲミラーでは、低いＡｌ組成ＸとＤＢＲミラーのペア数の抑制、つまり製作コストの低減とはトレードオフの関係にある。

そこで、本発明者等は、更に、電流狭窄層を構成するＡｌ酸化層に用いる化合物半導体層として、Ａｌ_0.98ＧａＡｓ層、及び、膜厚が６０ｎｍ未満の薄いＡｌＡｓ層を使い、ＤＢＲミラーを構成するＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成Ｘと酸化速度との関係を調べ、図５に示す結果を得た。図５は横軸にＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成Ｘをプロットし、縦軸にＡｌＡｓの酸化速度を１．０として規格化した相対酸化速度をプロットした、Ａｌ組成Ｘと酸化速度との関係を示すグラフである。

図５からは、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓのＡｌ組成Ｘが０．８５以下では、酸化速度がほとんどＸに依存して変化せず、また、ＡｌＡｓに比べて非常に小さいことがわかる。つまり、酸化速度が大きくならないＡｌ組成Ｘの上限値は、０．８５である。従って、ＤＢＲミラーを構成する低屈折率層のＡｌＧａＡｓ層のＡｌ比率を０．８５以下、好ましくは、０．８以下とすることによって、ＡｌＡｓ層の酸化工程を有する面発光レーザ素子においても、ほとんど酸化されないＤＢＲミラーを得ることができる。図５は、上記の通り、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成Ｘと酸化速度との関係を示しているが、この関係は、ＡｌＧａＡｓ層に限らず、Ａｌを含む他の化合物半導体層の酸化にも適用できることが、実験の結果確認された。

図６は、従来の面発光レーザ素子において、ＡｌＡｓ層を酸化するための処理を行った後のＤＢＲミラーのメサポスト側面近傍の断面のＴＥＭ像である。図７は同様に、従来の面発光レーザ素子において、ＡｌＡｓ層を酸化するための処理を行った後のＡｌＡｓ層が酸化された部分と酸化されていない部分の境界部近傍の断面のＴＥＭ像である。

図６及び図７で、平行に並んで見える横縞の大きな厚みの層は、上部及び下部のＤＢＲミラー１４、２２の低屈折率層と高屈折率層であり、小さな厚みで複数層に並んでいる部分は、量子井戸活性層１８である。低屈折率層であるＡｌ_0.9 Ｇａ_0.1Ａｓ層は、そのメサポスト端面から１５０ｎｍ程度の幅の部分で酸化し、酸化層２７を形成している。

平行縞以外の波状の濃淡は、応力によって結晶格子に生じた歪を反映するものである。図６及び図７のそれぞれで、酸化層２７の部分から、半導体層の厚み方向に対して１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で特に強く歪の発生していることが読み取れる。特に酸化層２７の先端部分からは、図面で見て右側のメサポスト側面に向かって末広がり状に強く歪の発生が見られる。従って、活性層１８近傍のＤＢＲミラーの低屈折率層の酸化層２７の幅を減少させることによって、活性層１８に生ずる応力を低減することができることが判る。また、少なくとも活性層１８に最も近い低屈性率層をＡｌ含有量の少ない層とすることによって、活性層１８にかかる応力を低減させることができる。

通常は、酸化狭窄層を形成するための酸化幅は数十μｍ程度であるが、例えば酸化狭窄層にＡｌＡｓ層を用い、ＤＢＲミラーの低屈折率層にＡｌ_0.9 Ｇａ_0.1Ａｓ層を用いたとすると、酸化速度の差から、低屈折率Ａｌ_0.9 Ｇａ_0.1Ａｓ層の酸化幅は１μｍ以内である。低屈折率層の酸化した部分の先端からメサポスト側面にかけて歪が広がっていることを考慮しても、活性層近傍のＤＢＲミラーで５ペア分程度の低屈折率層の酸化を抑制することによって、活性層にかかる応力を著しく低減し、面発光レーザ素子の長期信頼性を向上させることができる。

以上のような知見から、本発明の面発光レーザ素子では、上部ＤＢＲミラーを、活性層近傍の第１の領域と、該第１の領域よりも活性層に遠い側に設けられた第２の領域とに分け、第１の領域のＡｌ組成が第２の領域のＡｌ組成よりも小さい構造を採用するものである。

以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
第１の実施形態
図１は、本実施形態に係る面発光レーザ素子の半導体積層を示す断面図である。本実施形態の面発光レーザ素子４０は、従来の面発光レーザ素子１０とほぼ同様の構造をしており、異なるところは上部ＤＢＲミラー２２の構成材料であり、図２に示した従来の面発光レーザ素子１０と同様のプロセスによって作製することができる。

面発光レーザ素子４０の製造プロセスでは、まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、それぞれの層の厚さがλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）のｎ−Al_0.9Ga_0.1As／ｎ−Al_0.2 Ga_0.8Asの３５ペアからなる下部ＤＢＲミラー１４、及び、ｎ−Al_0.4Ga_0.6As下部クラッド層１６が積層されている。下部クラッド層１６を含み下部クラッド層１６よりも上層の部分は、直径約３０μｍのメサポストを形成している。

下部クラッド層１６の上には、ＧａＡｓ井戸層及びAl_0.2Ga_0.8Asバリア層からなる量子井戸活性層１８と、ｐ−Al_0.4Ga_0.6Asの上部クラッド層２０とが形成されており、これらの層は、図２に示した従来の面発光レーザ素子１０と同様の構造である。上部クラッド層２０のすぐ上には、上部ＤＢＲミラー４２の第１の領域４４の一部として、低屈折率層であるｐ−Al_0.8Ga_0.2As層と、高屈折率層であるｐ−Al_0.2Ga_0.8As層とが、交互に２ペア設けられている。さらにその上には、上部ＤＢＲミラーの一部分として、低屈折率層であるＡｌＡｓ層２４が設けられておいる。このＡｌＡｓ層２４は、酸化工程の処理を経て、その周囲が酸化されてＡｌ酸化層２５に形成され、電流狭窄層を構成している。

更にその上には、ＡｌＡｓ層２４とペアになる高屈折率層であるｐ−Al_0.8Ga_0.2As層が形成されている。その上には、ｐ−Al_0.8 Ga_0.2As／ｐ−Al_0.8Ga_0.2Asが２ペア設けられている。これまでが、ＤＢＲの第１の領域４４を構成する。それよりも上方のＤＢＲミラーの第２の領域４６には、より低屈折率を有する層としてｐ−Ａｌ_0.９Ｇａ_０．１Ａｓ層が形成され、ｐ−Ａｌ_0.9Ｇａ_０．１Ａｓ／ｐ−Ａｌ_0.2 Ｇａ_０．８Ａｓの２０ペアが積層されている。

上記のように、本実施形態では、上部ＤＢＲミラー４２の活性層１８近傍の第１の領域４４の５ペアにおいて、電流狭窄層を形成する層以外にはＡｌ組成比が０．８以下のＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を用いる。このため、活性層１８近傍のＤＢＲミラー４２の第１の領域４４は酸化されにくく、活性層１８へのダメージを低減することができる。また、活性層１８から離れた上部ＤＢＲミラー４２の第２の領域４６では、屈折率差を大きくすることができる半導体材料が使用されており、このため、上部ＤＢＲミラー４２の積層数の増加を抑えながら、所望の面発光レーザ素子が実現可能である。

第２の実施形態
本実施形態は、図１に示した第１の実施形態の面発光レーザ素子とほぼ同様の構造を有している。異なるところは、下部ＤＢＲミラー１４の一部が、メサポスト３８内に形成され、活性層１８近傍の第３の領域を有し、この第３の領域では、ｎ−Al_0.8Ga_0.2As／ｎ−Al_0.8Ga_0.2Asからなる２ペアが設けられていることである。

本実施形態は、特に、下部ＤＢＲミラー１４がメサポスト３８内に形成される場合に有効であり、この構造により、活性層１８近傍の下部ＤＢＲミラー１４の酸化を抑制し、下部ＤＢＲミラーの酸化に起因する活性層１８へのダメージを低減する。

第３の実施形態
本実施形態は、図１に示した第１の実施形態及び第２の実施形態の面発光レーザ素子とほぼ同様の構造をしている。異なるところは、上部ＤＢＲミラーの第１の領域、及び／又は、下部ＤＢＲミラーの第３の領域が、高屈折率層／低屈折率層の構成として、ＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎＰを１ペア有することである。

上述した各実施形態では、活性層近傍のＤＢＲミラーの２ペア又は５ペアに用いる材料として、Ａｌ組成が低い材料を用いる例を示した。なお、レーザ発光波長λに対し、２ペアはλに相当し、５ペアは２．５λに相当する。しかし、この例には、限らず、少なくとも活性層に近接した１ペアをＡｌ組成の低いものとすることによってもある程度の効果を奏する。また、上記実施形態では、上部ＤＢＲミラーを構成する材料が相互に異なる第１の領域及び第２の領域を有する面発光レーザ素子を例示したが、少なくとも、上部ＤＢＲミラー（下部ＤＢＲミラー）において、活性層近傍近傍の第１の領域（第３の領域）では低いＡｌ組成を有し、活性層から遠ざかるにつれて第２の領域、第３の領域と段階的にＡｌ組成が高くなるように、ＤＢＲミラーの材料構成を変えてもよい。

上述したような本発明の面発光レーザ素子の構造は面発光レーザ素子を同一基板上に配列して集積したレーザアレイにも適用可能である。特に本発明の面発光レーザ素子の構成によれば、集積された複数の面発光レーザ素子の全てにおいて信頼性が要求されるレーザアレイへの適用も効果的である。

本発明の一実施形態に係る面発光レーザ素子の断面図である。 従来の面発光レーザ素子の断面図である。 ＤＢＲミラーを構成する化合物半導体層の酸化の進行を示す断面図である。 酸化幅と素子寿命との関係を示すグラフである。 Ａｌを含有する化合物半導体層のＡｌ組成Ｘと酸化速度との関係を示すグラフである。 ＤＢＲミラーのメサポスト側面近傍における低屈折率層の酸化とそれによって生じる歪の様子を示すＴＥＭ像である。 酸化処理を行った後のＡｌＡｓ層が酸化された部分と酸化されていない部分の境界近傍の歪の様子を示すＴＥＭ像である。

符号の説明

１２：ｎ−ＧａＡｓ基板
１４：下部ＤＢＲミラー
１６：下部クラッド層
１８：量子井戸活性層
２０：上部クラッド層
２２：上部ＤＢＲミラー
２４：ＡｌＡｓ層
２６：ポリイミド層
２７：ＤＢＲミラー部の酸化層
２８：ｐ側電極
３０：ｎ側電極
３２：電極パッド
４０：面発光レーザ素子
４２：上部ＤＢＲミラー
４４：第１の領域
４６：第２の領域

Claims (4)

1. 基板上に、上部ＤＢＲミラーと、下部ＤＢＲミラーと、前記上部ＤＢＲミラーと下部ＤＢＲミラーとの間に配設された活性層とを備え、少なくとも前記上部ＤＢＲミラー及び活性層がメサポストに形成され、前記活性層の近傍であって前記上部ＤＢＲミラー内に、特定半導体層の一部領域を酸化してなる酸化狭窄層を有し、波長λで発振する面発光レーザ素子において、
   前記上部ＤＢＲミラーは、少なくとも活性層近傍にあり、前記酸化狭窄層を含む第１の領域と、該第１の領域よりも活性層に遠い側に設けられた第２の領域とを有し、前記第１の領域における前記酸化狭窄層以外の低屈折率層のＡｌ含有量が前記第２の領域における低屈折率層のＡｌ含有量よりも小さく、前記第１の領域は、λ/(４・ｎ１)の厚さの低屈折率層（但し、ｎ１は該低屈折率層の屈折率）とλ／(４・ｎ2)の厚さの高屈折率層（但し、ｎ２は該高屈折率層の屈折率）が交互に積層された周期的構造を有し、該周期的構造の少なくとも1つのペアにおいて、前記低屈折率層がＧａ_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０≦ｙ≦１）からなる半導体材料で構成され、前記高屈折率層がＧａ_ｙＩｎ_１−ｙＡｓ_ｚＰ_１−ｚ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなり、少なくとも活性層に近接した１ペアがＡｌ組成の低いものであるように半導体材料で構成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。
2. 前記下部ＤＢＲミラーは、少なくとも一部が前記メサポスト内に形成されており、活性層近傍の第３の領域と、該第３の領域よりも活性層に遠い側に配設された第４の領域とを有し、前記第３の領域における低屈折率層のＡｌ含有量が前記第４の領域における低屈折率層のＡｌ含有量よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ素子。
3. 前記第２及び第４の領域はそれぞれ、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された周期的構造を有し、少なくとも前記低屈折率層がＡｌ _ｘ Ｇａ _１−ｘ Ａｓ（ｘ＞０．８）である半導体材料で構成されていることを特徴とする請求項２記載の面発光レーザ素子。
4. 前記第１及び第３の領域の厚さは、発振波長λの少なくとも２倍に相当する厚さであることを特徴とする、請求項２または請求項３のいずれかに記載の面発光レーザ素子。

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