JP5224155B2 - Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the same, image forming apparatus including surface emitting laser array, surface pickup laser element or optical pickup apparatus including surface emitting laser array, surface emitting laser element or surface emitting laser array An optical transmission module comprising: an optical transmission / reception module comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array; and an optical communication system comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array. - Google Patents
Surface emitting laser element, surface emitting laser array including the same, image forming apparatus including surface emitting laser array, surface pickup laser element or optical pickup apparatus including surface emitting laser array, surface emitting laser element or surface emitting laser array An optical transmission module comprising: an optical transmission / reception module comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array; and an optical communication system comprising a surface emitting laser element or a surface emitting laser array. Download PDFInfo
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この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザアレイを備えた画像形成装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光ピックアップ装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送信モジュール、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送受信モジュールおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システムに関するものである。 The present invention relates to a surface emitting laser element, a surface emitting laser array including the same, an image forming apparatus including the surface emitting laser array, an optical pickup apparatus including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, a surface emitting laser element, or The present invention relates to an optical transmission module including a surface emitting laser array, an optical transmission / reception module including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array, and an optical communication system including the surface emitting laser element or the surface emitting laser array.
面発光レーザ素子(面発光型半導体レーザ素子)は、基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型に比べて低コストで高性能な特性が得られることから、光インターコネクションなどの光通信の光源、光ピックアップ用の光源、および画像形成装置の光源等、民生用途で用いられている。 A surface-emitting laser element (surface-emitting semiconductor laser element) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate, and provides high-performance characteristics at a lower cost than an edge-emitting type. It is used in consumer applications such as a light source for optical communication such as interconnection, a light source for an optical pickup, and a light source for an image forming apparatus.
特に、850nm帯および980nm帯の面発光レーザ素子は、活性層へのキャリア閉じ込めが良好である。より具体的には、850nm帯の面発光レーザ素子においては、ガリウム砒素(GaAs)からなる量子井戸活性層と、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)からなる障壁層およびスペーサー(クラッド層)とが用いられている。 In particular, surface emitting laser elements in the 850 nm band and the 980 nm band have good carrier confinement in the active layer. More specifically, in the surface emitting laser element of 850 nm band, a quantum well active layer made of gallium arsenide (GaAs), a barrier layer made of aluminum gallium arsenide (AlGaAs), and a spacer (cladding layer) are used. Yes.
また、850nm帯の面発光レーザ素子においては、高性能なAlGaAs系の反射鏡(半導体多層膜反射鏡、半導体分布ブラッグ反射鏡、および半導体DBR)と、Al酸化膜を利用した電流狭窄構造とを採用できるので、実用レベルの性能を実現している。 Further, in a surface emitting laser element in the 850 nm band, a high-performance AlGaAs-based reflector (semiconductor multilayer film reflector, semiconductor distributed Bragg reflector, and semiconductor DBR) and a current confinement structure using an Al oxide film are provided. Since it can be used, it achieves a practical level of performance.
しかし、面発光レーザ素子は、活性層の体積が小さいため、端面発光レーザと比較して光出力が小さく、出力の増大が求められる場合が多い。特に、波長が短くなる程、活性層へのキャリア閉じ込めが悪くなり、高出力が得られなくなるとともに、温度特性が悪くなる等の問題がある。 However, since the surface emitting laser element has a small volume of the active layer, the optical output is small compared to the edge emitting laser, and an increase in output is often required. In particular, the shorter the wavelength, the worse the carrier confinement in the active layer, and the higher output cannot be obtained, and the temperature characteristics deteriorate.
発振波長が780nm帯である波長の短い面発光レーザ素子は、AlAs層を選択酸化した電流狭窄構造を採用している(非特許文献1)。非特許文献1に開示された面発光レーザ素子は、活性層と活性層を挟むスペーサー層とからなる共振器を下部反射鏡および上部反射鏡で挟んだ構造からなる。
A short-wavelength surface emitting laser element having an oscillation wavelength band of 780 nm employs a current confinement structure in which an AlAs layer is selectively oxidized (Non-Patent Document 1). The surface emitting laser element disclosed in Non-Patent
そして、共振器の厚さは、発振波長の1波長分である。活性層は、Al0.12Ga0.88Asからなる井戸層と、Al0.3Ga0.7Asからなる障壁層とを交互に積層した量子井戸構造からなる。また、スペーサー層は、Al0.6Ga0.4Asからなる。さらに、下部反射鏡は、n型のAl0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層と、n型のAl0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とを40.5ペア積層した構造からなる。この場合、高屈折率層および低屈折率層の1層当りの膜厚は、面発光レーザ素子の発振波長をλとすると、λ/4である。 The thickness of the resonator is one wavelength of the oscillation wavelength. The active layer has a quantum well structure in which well layers made of Al 0.12 Ga 0.88 As and barrier layers made of Al 0.3 Ga 0.7 As are alternately stacked. The spacer layer is made of Al 0.6 Ga 0.4 As. Further, the lower reflecting mirror includes a high refractive index layer made of n-type Al 0.3 Ga 0.7 As and a low refractive index layer made of n-type Al 0.9 Ga 0.1 As. It consists of a stacked structure. In this case, the film thickness per layer of the high refractive index layer and the low refractive index layer is λ / 4 where λ is the oscillation wavelength of the surface emitting laser element.
さらに、上部反射鏡は、p型のAl0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層と、p型のAl0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とを24ペア積層した構造からなる。この場合も、高屈折率層および低屈折率層の1層当りの膜厚は、λ/4である。 Further, the upper reflecting mirror is a stack of 24 pairs of a high refractive index layer made of p-type Al 0.3 Ga 0.7 As and a low refractive index layer made of p-type Al 0.9 Ga 0.1 As. It consists of the structure. Also in this case, the film thickness per layer of the high refractive index layer and the low refractive index layer is λ / 4.
さらに、AlAs選択酸化層が共振器からλ/4だけ離れて上部反射鏡中に設けられている。なお、反射鏡の各層の間には、抵抗を低減させるために、組成が徐々に変わる組成傾斜層が設けられている。 In addition, an AlAs selective oxide layer is provided in the upper reflecting mirror at a distance of λ / 4 from the resonator. In addition, in order to reduce resistance, the composition gradient layer from which a composition changes gradually is provided between each layer of a reflective mirror.
上述した活性層およびスペーサー層等は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法またはMBE(Molecular Beam Epitaxy)法によって形成される。 The above-described active layer, spacer layer, and the like are formed by MOCVD (Metal Organic Chemical Deposition) method or MBE (Molecular Beam Epitaxy) method.
非特許文献1に開示された面発光レーザ素子は、メサ形状を採用している。このメサ形状は、下部反射鏡、スペーサー層、活性層、スペーサー層および上部反射鏡を基板上に順次積層した後に、下部反射鏡に達するように上部反射鏡、スペーサー層、活性層およびスペーサー層をドライエッチング法によってエッチングすることにより形成される。
The surface emitting laser element disclosed in Non-Patent
メサ形状が形成されると、AlAs選択酸化層の端面は、露出するので、AlAs選択酸化層を水蒸気中で熱処理してAlAsをAlxAsyの絶縁物に変え、素子駆動電流の経路を中心部の酸化されていないAlAs領域だけに制限する電流狭窄構造(酸化アパーチャー)を形成する。 When the mesa shape is formed, the end face of the AlAs selective oxide layer is exposed. Therefore, the AlAs selective oxide layer is heat-treated in water vapor to change the AlAs to an Al x As y insulator, and the element drive current path is centered. A current confinement structure (oxidation aperture) is formed that limits only the unoxidized AlAs region.
その後、メサ上部の光出射部(メタルアパーチャー)を除いた箇所にp側電極を形成し、基板裏面にn側電極を形成して面発光レーザ素子を作製する。 Thereafter, a p-side electrode is formed at a location excluding the light emitting portion (metal aperture) at the top of the mesa, and an n-side electrode is formed on the back surface of the substrate to fabricate a surface emitting laser element.
非特許文献1においては、酸化アパーチャーとメタルアパーチャーとの最適化によって、780nm帯でシングルモードの最高出力となる3.4mWを得ている。
In
しかし、850nm帯および980nm帯では、7mWの出力が報告されており、780nm帯の面発光レーザ素子は、出力の点では劣っている。この光出力を増大させる一つの方法は、発光部の温度上昇を少なくする対策を行なうことである。 However, an output of 7 mW has been reported in the 850 nm band and the 980 nm band, and the surface emitting laser element in the 780 nm band is inferior in terms of output. One way to increase the light output is to take measures to reduce the temperature rise of the light emitting section.
発光部の温度上昇を抑制する方法として、発振波長が850nmである面発光レーザ素子において熱抵抗を小さくする構成が提案されている(特許文献1)。そして、この構成は、下部反射鏡の下側に配置された低屈折率層の大部分にAlGaAsよりも熱伝導率が高いAlAsを用いた構成からなる。 As a method for suppressing the temperature rise of the light emitting portion, a configuration has been proposed in which a thermal resistance is reduced in a surface emitting laser element having an oscillation wavelength of 850 nm (Patent Document 1). And this structure consists of the structure which used AlAs whose heat conductivity is higher than AlGaAs for most of the low refractive index layers arrange | positioned under the lower reflective mirror.
なお、下部反射鏡の上側の低屈折率層には、従来のAlGaAsが用いられている。この理由は、メサ形状を形成するときのエッチング面が下側のAlAsを用いた反射鏡中に達すると、そのエッチングの後工程であるAlAs選択酸化層を酸化するときに、露出した反射鏡中のAlAsも酸化され、素子が絶縁化または高抵抗化するので、これを回避するためである。 Conventional AlGaAs is used for the low refractive index layer on the upper side of the lower reflecting mirror. The reason for this is that when the etching surface when forming the mesa shape reaches the reflecting mirror using the lower AlAs, when the AlAs selective oxidation layer, which is a subsequent process of the etching, is oxidized, the exposed reflecting mirror This is to avoid this because AlAs is also oxidized and the element is insulated or increased in resistance.
すなわち、AlAsよりもエッチング速度が遅いAlGaAsを下部反射鏡の上側に設けるとことによって、エッチング面が下部反射鏡の上側のAlGaAs中に位置するようにするためである。 That is, by providing AlGaAs having an etching rate slower than that of AlAs on the upper side of the lower reflecting mirror, the etching surface is positioned in the AlGaAs on the upper side of the lower reflecting mirror.
また、780nm帯の面発光レーザ素子においては、活性なアルミニウム(Al)が活性層に添加されているので、成長中または加工中等に酸素が取り込まれてしまい、非発光再結合センタが活性層に形成される。その結果、発光効率および信頼性が低下する。 In the surface-emitting laser element of the 780 nm band, active aluminum (Al) is added to the active layer, so that oxygen is taken in during growth or processing, and a non-light-emitting recombination center becomes an active layer. It is formed. As a result, the light emission efficiency and reliability are lowered.
そこで、850nmよりも短波長帯の面発光レーザ素子において、非発光再結合センタの形成を抑制する目的で、Alフリー活性領域(量子井戸活性層およびそれに隣接する層)を採用する780nm帯の面発光レーザ素子が提案されている(特許文献2)。具体的には、量子井戸活性層には、引っ張り歪を有するGaAsPが用いられ、障壁層には、圧縮歪を有するGaInPが用いられ、スペーサー層(クラッド層と、第1および第3量子井戸活性層との間)には、格子整合するGaInPが用いられ、クラッド層には、AlGaInPが用いられる。このような構成を採用することにより、面発光レーザ素子の信頼性が改善される。 Therefore, in a surface emitting laser element having a wavelength band shorter than 850 nm, an Al-free active region (quantum well active layer and a layer adjacent thereto) is used for the purpose of suppressing formation of a non-radiative recombination center. A light emitting laser element has been proposed (Patent Document 2). Specifically, GaAsP having tensile strain is used for the quantum well active layer, GaInP having compressive strain is used for the barrier layer, and the spacer layer (cladding layer and first and third quantum well actives). GaInP lattice-matched is used between the layers) and AlGaInP is used for the cladding layer. By adopting such a configuration, the reliability of the surface emitting laser element is improved.
さらに、活性領域のAlフリーによる効果に加え、活性層の利得を大きくするために、圧縮歪を有するGaInPAsを量子井戸層に用い、格子整合または引っ張り歪を有するGaInPを障壁層に用い、スペーサー層よりもAl組成が多いAlGaInPをクラッド層に用いた780nm帯の面発光レーザ素子が提案されている(非特許文献2)。この面発光レーザ素子は、特許文献1に開示された面発光レーザ素子の構造に比べ、障壁層が格子整合であり、圧縮歪組成よりもバンドギャップが大きいので、キャリア閉じ込めが良好になっている。
しかし、発振波長が短い面発光レーザ素子では、出力が低いという問題がある。 However, the surface emitting laser element having a short oscillation wavelength has a problem that the output is low.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a surface emitting laser element capable of increasing the output.
また、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a surface emitting laser array including a surface emitting laser element capable of increasing output.
さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備える画像形成装置を提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a surface emitting laser element capable of increasing output.
さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光ピックアップ装置を提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical pickup device including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.
さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送信モジュールを提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical transmission module including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.
さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送受信モジュールを提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical transceiver module including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.
さらに、この発明の別の目的は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光通信システムを提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical communication system including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.
この発明によれば、面発光レーザ素子は、基板と、第1および第2の反射層と、第1および第2の共振器スペーサー層と、活性層とを備える。基板は、ヒートシンクに接続される。第1の反射層は、半導体分布ブラッグ反射器からなり、基板上に形成される。第1の共振器スペーサー層は、第1の反射層に接して形成される。活性層は、第1の共振器スペーサー層に接して形成される。第2の共振器スペーサー層は、活性層に接して形成される。第2の反射層は、半導体分布ブラッグ反射器からなり、第2の共振器スペーサー層に接して形成される。そして、第2の反射層を構成する低屈折率層のうちで活性層に最も近い位置に配置された低屈折率層は、(Al e Ga 1−e ) f In 1−f P(0<e≦1,0≦f≦1)からなる。また、第1の反射層を構成する低屈折率層のうちで活性層に最も近い位置に配置された低屈折率層は、熱伝導率が(Al e Ga 1−e ) f In 1−f Pよりも大きいAl x Ga 1−x As(0<x≦1)からなる。
好ましくは、第2の共振器スペーサー層は、第2の反射層を構成する低屈折率層のうちで活性層に最も近い位置に配置された低屈折率層よりもAlの組成が小さい材料からなる。
好ましくは、Al x Ga 1−x Asは、AlAsである。
好ましくは、第1および/または第2の共振器スペーサー層の一部は、AlGaInPからなる。
好ましくは、第1の反射層に含まれる低屈折率層の全ては、AlAsからなる。
According to this invention, the surface emitting laser element includes a substrate, first and second reflective layers, first and second resonator spacer layers, and an active layer. The substrate is connected to a heat sink. The first reflective layer is composed of a semiconductor distributed Bragg reflector and is formed on the substrate. The first resonator spacer layer is formed in contact with the first reflective layer. The active layer is formed in contact with the first resonator spacer layer. The second resonator spacer layer is formed in contact with the active layer. The second reflective layer is made of a semiconductor distributed Bragg reflector and is formed in contact with the second resonator spacer layer. Then, the low refractive index layer which is located closest to the active layer among the low refractive index layer constituting the second reflective layer, (Al e Ga 1-e ) f In 1-f P (0 < e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1). Moreover, the low refractive index layer arranged at the position closest to the active layer among the low refractive index layers constituting the first reflective layer has a thermal conductivity of (Al e Ga 1-e ) f In 1-f. greater than P Al x Ga 1-x As consists (0 <x ≦ 1).
Preferably, the second resonator spacer layer is made of a material having an Al composition smaller than that of the low refractive index layer disposed at the position closest to the active layer among the low refractive index layers constituting the second reflective layer. Become.
Preferably, Al x Ga 1-x As is AlAs.
Preferably, a part of the first and / or second resonator spacer layer is made of AlGaInP.
Preferably, all of the low refractive index layers included in the first reflective layer are made of AlAs.
さらに、この発明によれば、面発光レーザアレイは、複数の面発光レーザ素子を備える。複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる。
Furthermore, according to this invention, the surface emitting laser array includes a plurality of surface emitting laser elements. Each of the plurality of surface emitting laser elements includes the surface emitting laser element according to any one of
さらに、この発明によれば、画像形成装置は、請求項6に記載の面発光レーザアレイを書き込み光源として備える。 Further, according to the present invention, an image forming apparatus includes the surface emitting laser array according to claim 6 as a writing light source.
さらに、この発明によれば、光ピックアップ装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子または請求項6に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。
Furthermore, according to this invention, the optical pickup device includes the surface emitting laser element according to any one of
さらに、この発明によれば、光送信モジュールは、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子または請求項6に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。
Furthermore, according to this invention, the optical transmission module includes the surface emitting laser element according to any one of
さらに、この発明によれば、光送受信モジュールは、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子または請求項6に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。
Furthermore, according to this invention, the optical transceiver module includes the surface emitting laser element according to any one of
さらに、この発明によれば、光通信システムは、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子または請求項6に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。
Furthermore, according to this invention, the optical communication system includes the surface emitting laser element according to any one of
この発明によれば、面発光レーザ素子の温度特性を改善して出力を高くできる。 According to this invention, it can increase the output by improving the temperature characteristics of the surface emitting laser element.
また、この発明による面発光レーザアレイは、この発明による面発光レーザ素子を備えるので、配置間隔を小さくして面発光レーザ素子の配置密度を高密度にできる。 In addition, since the surface emitting laser array according to the present invention includes the surface emitting laser element according to the present invention, the arrangement interval of the surface emitting laser elements can be reduced by reducing the arrangement interval.
さらに、この発明による画像形成装置は、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、面発光レーザ素子の個数を多くして感光体に書き込みができる。すなわち、ドット密度を高くして感光体に書き込みができる。 Further, since the image forming apparatus according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, the number of surface emitting laser elements can be increased and writing can be performed on the photosensitive member. That is, it is possible to write on the photoconductor with a high dot density.
さらに、この発明による光ピックアップ装置は、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって光ディスクに記録および/または再生できる。 Furthermore, since the optical pickup device according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, recording and / or reproduction can be performed on an optical disc with a plurality of laser beams.
さらに、この発明による光送信モジュールは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって信号を送信できる。すなわち、信号の送信送速度を高くできる。 Furthermore, since the optical transmission module according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, signals can be transmitted by a plurality of laser beams. That is, the signal transmission speed can be increased.
さらに、この発明による光送受信モジュールは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、複数のレーザ光によって信号を伝送できる。すなわち、信号の伝送速度を高くできる。 Furthermore, since the optical transceiver module according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, signals can be transmitted by a plurality of laser beams. That is, the signal transmission speed can be increased.
さらに、この発明による光通信システムは、この発明による面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを光源として備えるので、システム全体を高速化できる。 Furthermore, since the optical communication system according to the present invention includes the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention as a light source, the entire system can be speeded up.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子の概略断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による面発光レーザ素子100は、基板101と、反射層102,106と、共振器スペーサー層103,105と、活性層104と、選択酸化層107と、コンタクト層108と、SiO2層109と、絶縁性樹脂110と、p側電極111と、n側電極112とを備える。なお、面発光レーザ素子100は、780nm帯の面発光レーザ素子である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a surface emitting laser element according to
基板101は、面方位が(111)A面方向に傾斜角15度で傾斜した(100)n型ガリウム砒素(n−GaAs)からなる。反射層102は、n−Al0.9Ga0.1As/n−Al0.3Ga0.7Asの対を一周期とした場合、35.5周期の[n−Al0.9Ga0.1As/n−Al0.3Ga0.7As]からなり、基板101の一主面に形成される。そして、n−Al0.9Ga0.1Asおよびn−Al0.3Ga0.7Asの各々の膜厚は、面発光レーザ素子100の発振波長をλとした場合、λ/4である。
The
共振器スペーサー層103は、Ga0.5In0.5Pからなり、反射層102上に形成される。活性層104は、圧縮歪組成の量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層103上に形成される。
The
共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり、活性層104上に形成される。反射層106は、p−Al0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7Asの対を一周期とした場合、24周期の[p−Al0.9Ga0.1As/Al0.3Ga0.7As]からなり、共振器スペーサー層105上に形成される。そして、p−Al0.9Ga0.1AsおよびAl0.3Ga0.7Asの各々の膜厚は、λ/4である。
The
選択酸化層107は、p−AlAsからなり、反射層106中に設けられる。そして、選択酸化層107は、非酸化領域107aと酸化領域107bとからなり、20nmの膜厚を有する。
The
コンタクト層108は、p−GaAsからなり、反射層106上に形成される。SiO2層109は、反射層102の一部の一主面と、共振器スペーサー層103、活性層104、共振器スペーサー層105、反射層106、選択酸化層107およびコンタクト層108の端面とを覆うように形成される。
The
絶縁性樹脂110は、SiO2層109に接して形成される。p側電極111は、コンタクト層108の一部および絶縁性樹脂110上に形成される。n側電極112は、基版101の裏面に形成される。
The insulating
なお、面発光レーザ素子100においては、基板101は、n側電極112を介してヒートシンク113に接続される。
In the surface emitting
そして、反射層102,106の各々は、活性層104で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層104に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
Each of the
また、酸化領域107bは、非酸化領域107aよりも小さい屈折率を有する。そして、酸化領域107bは、p側電極111から注入された電流が活性層104へ流れる経路を非酸化領域107aに制限する電流狭窄部を構成するとともに、活性層104で発振した発振光を非酸化領域107aに閉じ込める。これによって、面発光レーザ素子100は、低閾値電流での発振が可能となる。
The oxidized
図2は、図1に示す2つの反射層102,106の一部、2つの共振器スペーサー層103,105および活性層104の断面図である。図2を参照して、活性層104は、障壁層104A,104C,104E,104Gと、井戸層104B,104D,104Fとからなる。障壁層104A,104C,104E,104Gの各々は、Ga0.5In0.5Pからなり、井戸層104B,104D,104Fの各々は、GaInPAsからなる。このように、活性層104は、3層の井戸層と、4層の障壁層とからなる。そして、障壁層104Aは、共振器スペーサー層103に接し、障壁層104Gは、共振器スペーサー層105に接している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the two
図3は、図1に示す一方の反射層102の構成を示す概略断面図である。図3を参照して、反射層102は、低屈折率層1021と、高屈折率層1022とを交互に積層した構造からなる。低屈折率層1021は、n−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層1022は、n−Al0.3Ga0.7Asからなり、組成傾斜層1023は、低屈折率層1021および高屈折率層1022の一方の組成から他方の組成へ向かって組成を変化させたAlGaAsからなる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of one
組成傾斜層1023が設けられるのは、低屈折率層1021と高屈折率層1022との間の電気抵抗を低減するためである。
The
低屈折率層1021は、d1の膜厚を有し、高屈折率層1022は、d2の膜厚を有し、組成傾斜層1023は、d3の膜厚を有する。
The low
組成傾斜層1023を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層を構成する低屈折率層と高屈折率層の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たす様に、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4n(nは各半導体層の屈折率)に設定される。
In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include the
このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。面発光レーザ素子100のように、組成傾斜層1023を含む場合では、各半導体層と組成傾斜層1023を含めた厚さが、ブラッグの多重反射の条件を満たすように設定される。
The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2. When the
そして、膜厚d3は、たとえば、20nmに設定され、d1+d3およびd2+d3がブラッグの多重反射の条件を満たすように、膜厚d1,d2の各々が設定される。すなわち、反射層102中における発振光の位相変化量がπ/2となるように、d1+d3およびd2+d3の各々が設定される。
The film thickness d3 is set to 20 nm, for example, and the film thicknesses d1 and d2 are set so that d1 + d3 and d2 + d3 satisfy the Bragg multiple reflection condition. That is, each of d1 + d3 and d2 + d3 is set so that the phase change amount of the oscillation light in the
なお、図3において、最も下側の低屈折率層1021が基板101に接し、最も上側の低屈折率層1021が共振器スペーサー層103に接する。
In FIG. 3, the lowermost low
図4は、図1に示す他方の反射層106の構成を示す概略断面図である。図4を参照して、反射層106は、低屈折率層1061と、高屈折率層1062と、組成傾斜層1063とを含む。低屈折率層1061は、p−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層1062は、p−Al0.3Ga0.7Asからなり、組成傾斜層1063は、低屈折率層1061および高屈折率層1062の一方の組成から他方の組成へ向かって組成を変化させたAlGaAsからなる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the other
組成傾斜層1063が設けられるのは、低屈折率層1061と高屈折率層1062との間の電気抵抗を低減するためである。
The
低屈折率層1061は、d4の膜厚を有し、高屈折率層1062は、d5の膜厚を有し、組成傾斜層1063は、d6の膜厚を有する。
The low
組成傾斜層1063を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層を構成する低屈折率層と高屈折率層の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たす様に、レーザ発振波長(λ=780nm)に対してλ/4n(nは各半導体層の屈折率)に設定される。
In the case of a reflective layer having a steep interface that does not include the
このλ/4nの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ/2となる膜厚である。面発光レーザ素子100のように、組成傾斜層1063を含む場合では、各半導体層と組成傾斜層1063を含めた厚さが、ブラッグの多重反射の条件を満たすように設定される。
The film thickness of λ / 4n is such that the amount of phase change of oscillation light in each semiconductor layer is π / 2. When the
そして、膜厚d6は、たとえば、20nmに設定され、d4+d6およびd5+d6がブラッグの多重反射の条件を満たすように、膜厚d4,d5の各々が設定される。すなわち、反射層106中における発振光の位相変化量がπ/2となるように、d4+d6およびd5+d6の各々が設定される。
The film thickness d6 is set to 20 nm, for example, and the film thicknesses d4 and d5 are set so that d4 + d6 and d5 + d6 satisfy the Bragg multiple reflection condition. That is, each of d4 + d6 and d5 + d6 is set so that the phase change amount of the oscillation light in the
なお、図4において、最も下側の低屈折率層1061が共振器スペーサー層105に接し、最も上側の高屈折率層1062がコンタクト層108に接する。
In FIG. 4, the lowermost low-
図5、図6および図7は、それぞれ、図1に示す面発光レーザ素子100の作製方法を示す第1から第3の工程図である。図5を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を用いて、反射層102、共振器スペーサー層103、活性層104、共振器スペーサー層105、反射層106、選択酸化層107、およびコンタクト層108を基板101上に順次積層する(図5の工程(a)参照)。
5, 6, and 7 are first to third process diagrams showing a method for manufacturing the surface-emitting
この場合、反射層102のn−Al0.9Ga0.1Asおよびn−Al0.3Ga0.7Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH3)およびセレン化水素(H2Se)を原料として形成し、共振器スペーサー層103のGa0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)およびホスフィン(PH3)を原料として形成する。
In this case, n-Al 0.9 Ga 0.1 As and n-Al 0.3 Ga 0.7 As of the
また、活性層105のGaInPAsをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH3)およびアルシン(AsH3)を原料として形成し、活性層105のGa0.5In0.5Pをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)およびホスフィン(PH3)を原料として形成する。
Further, GaInPAs of the
さらに、共振器スペーサー層105の(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、およびホスフィン(PH3)を原料として形成する。
Further, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P of the
さらに、反射層106のp−Al0.9Ga0.1As/p−Al0.3Ga0.7Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH3)および四臭化炭素(CBr4)を原料として形成する。なお、四臭化炭素(CBr4)に代えて、ジメチル亜鉛(DMZn)を用いてもよい。 Further, p-Al 0.9 Ga 0. 1 As / p-Al 0.3 Ga 0.7 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials. Note that dimethyl zinc (DMZn) may be used instead of carbon tetrabromide (CBr 4 ).
さらに、選択酸化層107のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH3)および四臭化炭素(CBr4)を原料として形成し、コンタクト層108のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH3)および四臭化炭素(CBr4)を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素(CBr4)に代えて、ジメチル亜鉛(DMZn)を用いてもよい。 Further, trimethyl aluminum p-AlAs layer of the selective oxidation layer 107 (TMA), arsine (AsH3) and carbon tetrabromide (CBr 4) is formed as a raw material, trimethyl gallium and the p-GaAs contact layer 108 (TMG), Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ) are used as raw materials. Also in this case, dimethyl zinc (DMZn) may be used instead of carbon tetrabromide (CBr 4 ).
その後、コンタクト層108の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層108上にレジストパターン120を形成する(図5の工程(b)参照)。
Thereafter, a resist is applied on the
レジストパターン120を形成すると、その形成したレジストパターン120をマスクとして用いて、共振器スペーサー層103、活性層104、共振器スペーサー層105、反射層106、選択酸化層107およびコンタクト層108の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン120を除去する(図5の工程(c)参照)。
When the resist pattern 120 is formed, using the formed resist pattern 120 as a mask, peripheral portions of the
なお、ドライエッチングは、Cl2,BCl3,SiCl4等のハロゲン系のガスを導入し、反応性イオンビームエッチング法(RIBE:Reactive Ion Beam Echting)、誘導結合プラズマエッチング法(ICP:Inductively Coupled Plasma)法および反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Echting)法等のプラズマを用いて行なわれる。 In dry etching, a halogen-based gas such as Cl 2 , BCl 3 , or SiCl 4 is introduced, and a reactive ion beam etching method (RIBE) or an inductively coupled plasma etching method (ICP: Inductively Coupled Plasma Plasma) is used. ) Method and reactive ion etching (RIE: Reactive Ion Etching) method.
次に、図6を参照して、図5に示す工程(c)の後、85℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を350℃に加熱して、選択酸化層107の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層107中に非酸化領域107aと酸化領域107bとを形成する(図6の工程(d)参照)。この場合、非酸化領域107aは、1辺が4μmである正方形からなる。
Next, referring to FIG. 6, after the step (c) shown in FIG. 5, the sample is heated to 350 ° C. in an atmosphere in which water heated to 85 ° C. is bubbled with nitrogen gas, and the
その後、気相化学堆積法(CVD:Chemical Vapour Deposition)を用いて、試料の全面にSiO2層109を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のSiO2層109を除去する(図6の工程(e)参照)。 Thereafter, a SiO 2 layer 109 is formed on the entire surface of the sample by using a chemical vapor deposition (CVD) method, and a region serving as a light emitting portion and a surrounding SiO 2 layer using a photoengraving technique. 109 is removed (see step (e) in FIG. 6).
次に、試料の全体に絶縁性樹脂110をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂110を除去する(図6の工程(f)参照)。
Next, the insulating
図7を参照して、絶縁性樹脂110を形成した後、光出射部となる領域上に所定のサイズを有するレジストパターンを形成し、試料の全面にp側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のp側電極材料をリフトオフにより除去してp側電極111を形成する(図7の工程(g)参照)。そして、基板101の裏面を研磨し、基板101の裏面にn側電極112を形成し、さらに、アニールしてp側電極111およびn側電極112のオーミック導通を取る(図7の工程(h)参照)。これによって、面発光レーザ素子100が作製される。
Referring to FIG. 7, after forming insulating
面発光レーザ素子100においては、活性層104の井戸層104B,104D,104Fは、GaInPAsからなり、活性層104に接する共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる。そして、この(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pは、井戸層104B,104D,104Fを構成するGaInPAsよりもバンドギャップが大きい。
In the surface emitting
したがって、面発光レーザ素子100においては、共振器スペーサー層105をAlGaAs系の半導体材料によって構成した場合よりも活性層104の井戸層104B,104D,104Fと、共振器スペーサー層105とのバンドギャップの差を大きくできる。その結果、井戸層104B,104D,104Fへのキャリア閉じ込め率が向上し、面発光レーザ素子100の出力が向上する。
Therefore, in the surface emitting
表1は、共振器スペーサー層103,105/活性層104の井戸層104B,104D,104Fが、それぞれ、AlGaAs/AlGaAsから形成された場合およびAlGaInP/GaInPAsから形成された場合における共振器スペーサー層103,105と井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差および障壁層104A,104C,104E,104Gと井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差を示す。
Table 1 shows that the resonator spacer layers 103 and 105 / the well layers 104B, 104D, and 104F of the
共振器スペーサー層103,105/活性層104の井戸層104B,104D,104FにAlGaAs/AlGaAsを用いた場合、発振波長が780nmである面発光レーザ素子における共振器スペーサー層103,105と井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、465.9meVであり、障壁層104A,104C,104E,104Gと井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、228.8meVである。
When AlGaAs / AlGaAs is used for the well layers 104B, 104D, and 104F of the cavity spacer layers 103 and 105 /
また、共振器スペーサー層103,105/活性層104の井戸層104B,104D,104FにAlGaAs/AlGaAsを用いた場合、発振波長が850nmである面発光レーザ素子における共振器スペーサー層103,105と井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、602.6meVであり、障壁層104A,104C,104E,104Gと井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、365.5meVである。
Further, when AlGaAs / AlGaAs is used for the well layers 104B, 104D, and 104F of the cavity spacer layers 103 and 105 /
一方、共振器スペーサー層103,105/活性層104の井戸層104B,104D,104FにAlGaInP/GaInPAsを用いた場合、発振波長が780nmである面発光レーザ素子100における共振器スペーサー層103,105と井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、767.3meVであり、障壁層104A,104C,104E,104Gと井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差は、313.3meVである。
On the other hand, when AlGaInP / GaInPAs is used for the well layers 104B, 104D, and 104F of the cavity spacer layers 103 and 105 /
このように、共振器スペーサー層103,105/活性層104の井戸層104B,104D,104FをそれぞれAlGaInP/GaInPAsによって構成することにより、共振器スペーサー層103,105と井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差および障壁層104A,104C,104E,104Gと井戸層104B,104D,104Fとのバンドギャップの差を従来よりも格段に大きくできる。その結果、井戸層104B,104D,104Fへのキャリアの閉じ込め効果が格段に大きくなり、面発光レーザ素子100は、低閾値で発振するとともに、より高出力の発振光を放射する。なお、この効果は、GaAs基板とほぼ同じ格子定数を有するAlGaAs系で作製した780nmまたは850nmの面発光レーザ素子では得られない。
Thus, by forming the well layers 104B, 104D, and 104F of the resonator spacer layers 103 and 105 /
また、面発光レーザ素子100においては、活性層104よりも基板101側に配置される共振器スペーサー層103は、Ga0.5In0.5Pからなり、活性層104を中心にした基板101の反対側に配置される共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる。
Further, in the surface emitting
図8は、熱伝導率と、AlxGa1−xAsまたは(AlxGa1−x)0.5In0.5PにおけるAlモル量xとの関係を示す図である。図8において、縦軸は、熱伝導率を表し、横軸は、AlxGa1−xAs(0≦x≦1)または(AlxGa1−x)0.5In0.5P(0≦x≦1)におけるAlモル量xを表す。そして、曲線k1は、AlxGa1−xAsにおけるAlモル量xと熱抵抗率との関係を示し、曲線k2は、GaAsに格子整合する(AlxGa1−x)0.5In0.5PにおけるAlモル量xと、熱抵抗率との関係を示す。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thermal conductivity and the Al molar amount x in Al x Ga 1-x As or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P. In FIG. 8, the vertical axis represents thermal conductivity, and the horizontal axis represents Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) or (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P ( The Al molar amount x in 0 ≦ x ≦ 1) is represented. The curve k1 shows the relationship between the Al molar amount x and the thermal resistivity in Al x Ga 1-x As, and the curve k2 is lattice-matched to GaAs (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0. The relationship between Al molar amount x in 0.5 P and thermal resistivity is shown.
Ga0.5In0.5P(図8におけるx=0)の熱伝導率は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P(図8におけるx=0.7)の熱伝導率よりも大きい。より具体的には、Ga0.5In0.5P(図8におけるx=0)の熱伝導率は、0.157W/Kcmであり、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P(図8におけるx=0.7)の熱伝導率は、0.056W/Kcmであり、Ga0.5In0.5P(図8におけるx=0)の熱伝導率は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P(図8におけるx=0.7)の熱伝導率の約3倍である(曲線k2参照)。 The thermal conductivity of Ga 0.5 In 0.5 P (x = 0 in FIG. 8) is (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P (x = 0.7 in FIG. 8). ) Greater than the thermal conductivity. More specifically, the thermal conductivity of Ga 0.5 In 0.5 P (x = 0 in FIG. 8) is 0.157 W / Kcm, and (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 The thermal conductivity of In 0.5 P (x = 0.7 in FIG. 8) is 0.056 W / Kcm, and the thermal conductivity of Ga 0.5 In 0.5 P (x = 0 in FIG. 8). Is approximately three times the thermal conductivity of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P (x = 0.7 in FIG. 8) (see curve k2).
したがって、面発光レーザ素子100においては、熱伝導率が高い半導体材料を活性層104よりも基板101側に配置する。
Therefore, in the surface emitting
これによって、面発光レーザ素子100の活性層104においてレーザ光が発振し、活性層104において熱が発生しても、その発生した熱は、熱伝導率が大きい共振器スペーサー層103を放熱ルートとして基板101へ伝搬し、基板101からヒートシンク111へ放射される。
As a result, even if laser light oscillates in the
その結果、活性層104の温度上昇を抑制でき、高出力で高性能な特性を得ることができる。
As a result, the temperature rise of the
このように、面発光レーザ素子100は、上述したキャリア閉じ込めの効果と、活性層104で発生した熱の放熱特性の向上とにより、より高出力の発振光を放射できる。
As described above, the surface emitting
また、面発光レーザ素子100は、Alを含んでいない活性層104を備えるので、酸素の取り込みを抑制して活性層104における非発光再結合センタの形成を抑制でき、面発光レーザ素子100の寿命を長くできる。
In addition, since the surface emitting
なお、共振器スペーサー層103は、Ga0.5In0.5Pからなり、共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるので、面発光レーザ素子100は、活性層104を中心として半導体材料が非対称に配置された面発光レーザ素子である。
The
また、面発光レーザ素子100においては、共振器スペーサー層103は、Ga0.5In0.5Pからなり、共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり、Ga0.5In0.5Pは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pよりも熱伝導率が大きい(図8の曲線k2参照)ので、面発光レーザ素子100は、共振器スペーサー層105の一部が(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり、共振器スペーサー層103は、共振器スペーサー層105が(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pを含む位置と活性層104を中心にして対称な位置に(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pよりも熱伝導率が大きい半導体材料(Ga0.5In0.5P)を含む面発光レーザ素子である。
In the surface emitting
上記においては、活性層104の井戸層104B,104D,104Fは、GaInPAsからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、井戸層104B,104D,104Fは、一般的には、GaaIn1−aPbAs1−b(0≦a≦1,0≦b≦1)から構成されていればよい。
In the above description, the well layers 104B, 104D, and 104F of the
また、上記においては、活性層104の障壁層104A,104C,104E,104Gは、Ga0.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、障壁層104A,104C,104E,104Gは、一般的には、GacIn1−cP(0<c<1)から構成されていればよい。
In the above description, the barrier layers 104A, 104C, 104E, and 104G of the
さらに、活性層104の障壁層104A,104C,104E,104Gは、引っ張り歪を有する半導体材料から構成されていてもよい。この場合、障壁層104A,104C,104E,104Gは、一般的には、井戸層よりもバンドギャップが大きいGacIn1−cPeAs1−e(0≦c≦1,0≦e≦1)からなる。さらに、量子井戸活性層が圧縮歪を有する場合、障壁層が引っ張り歪を有するので、歪補償効果があり、信頼性が向上する効果、または、より大きな歪を有する量子井戸活性層を採用でき、大きな歪効果が得られる。
Furthermore, the barrier layers 104A, 104C, 104E, and 104G of the
障壁層がAlフリーとなるGacIn1−cPdAs1−dからなる場合、格子定数が同じであると、GaInPのバンドギャップが最も大きい。また、格子定数が小さい半導体材料の方がバンドギャップが大きくなる。したがって、障壁層104A,104C,104E,104GをGacIn1−cPdAs1−dによって構成することにより、障壁層104A,104C,104E,104Gと、井戸層104B,104D,104Fとのバンド不連続を大きくでき、利得が大きくなるので、低閾値動作、高出力動作が可能となる。たとえば、Ga0.6In0.4Pからなる引っ張り歪層は、2.02eVのバンドギャップを有し、Ga0.5In0.5Pからなる格子整合層は、1.87eVのバンドギャップを有する。したがって、引っ張り歪層は、バンドギャップが150meVだけ大きい。
When the barrier layer is made of Ga c In 1-c P d As 1-d that is free of Al, the band gap of GaInP is the largest when the lattice constant is the same. In addition, the band gap is larger in a semiconductor material having a smaller lattice constant. Accordingly, the
さらに、上記においては、共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、共振器スペーサー層105は、一般的には、(AldGa1−d)fIn1−fP(0<d≦1,0≦f≦1)から構成されていればよい。そして、共振器スペーサー層105を構成する(AldGa1−d)fIn1−fPは、複数の半導体層によって形成されていてもよいし、微量に他の元素を含んでいてもよい。
Further, in the above description, the
さらに、上記においては、共振器スペーサー層103は、Ga0.5In0.5Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、共振器スペーサー層103は、(AlgGa1−g)hIn1−hP(0≦g≦1,0≦h≦1)から構成されていればよく、共振器スペーサー層105を構成する(AldGa1−d)fIn1−fP(0<d≦1,0≦f≦1)よりも熱伝導率が大きい半導体材料により構成されていればよい。また、共振器スペーサー層103は、共振器スペーサー層105よりも熱伝導率が大きいAlzGa1−zAs(0≦z≦1)から構成されていてもよい。
Furthermore, in the above description, the
さらに、上記においては、面発光レーザ素子100を構成する各半導体層の形成方法としてMOCVD法を用いると説明したが、この発明においては、これに限らず、分子線結晶成長法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)等のその他の結晶成長法を用いてもよい。
Furthermore, in the above description, it has been described that the MOCVD method is used as a method for forming each semiconductor layer constituting the surface emitting
さらに、上記においては、共振器スペーサー層103,105は、活性層104を中心にして非対称な半導体材料からなると説明したが、この発明においては、共振器スペーサー層103,105の両側に配置された反射層102,106が活性層104を中心にして非対称な半導体材料からなっていてもよい。
Furthermore, in the above description, the resonator spacer layers 103 and 105 have been described as being made of an asymmetric semiconductor material with the
さらに、実施の形態1においては、AlGaInP材料を共振器スペーサー層103,105に用い、GaInPAsを活性層104の障壁層104A,104C,104E,104Gおよび井戸層104B,104D,104Fに用いている。面方位が(111)A面方向に15度傾斜した(100)GaAs基板上に形成したので、自然超格子の形成によるバンドギャップの低下およびヒロック(丘状欠陥)発生による表面性の悪化および非発光再結合センタの影響を低減できる。
Further, in the first embodiment, an AlGaInP material is used for the resonator spacer layers 103 and 105, and GaInPAs is used for the barrier layers 104A, 104C, 104E, and 104G and the well layers 104B, 104D, and 104F of the
さらに、活性層104が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールとのバンド分離により利得の増加が大きくなった。これらにより、面発光レーザ素子100の利得が高利得となるので、発振の閾値が低閾値で、面発光レーザ素子100の出力が高出力であった。なお、この効果は、GaAs基板とほぼ同じ格子定数を有するAlGaAs系で作成した780nmまたは850nmの面発光レーザ素子では得られない。
Furthermore, since the
さらに、実施の形態1においては、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pを共振器スペーサー層105に用いているのに対し、共振器スペーサー層103としてGa0.5In0.5Pを用いている。電子は、正孔(ホール)に対して軽いので、キャリア閉じ込めで主に問題となるのは、p側である。一方、n側であるGa0.5In0.5Pのバンドギャップは、1.91eV程度であり、780nmである活性層104のバンドギャップに対してホールの閉じ込めは十分である。
Further, in the first embodiment, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is used for the
さらに、GacIn1−cPdAs1−d(0≦c≦1,0≦d≦1)からなる量子井戸活性層(=活性層104)を用いる場合、組成を変えることで650nm帯などの波長の短い赤色面発光型半導体レーザの作製が可能となる。この場合、障壁層にAlを含ませる必要があるので、Alフリーの効果は得られないが、上述した放熱の効果は得られる。また、850nm、980nm、および1.2μm帯など、780nmよりも波長が長い面発光レーザも作製が可能であり、この場合は、キャリア閉じ込めも含めて効果が得られる。さらに、(Ga)InAs等を用いた量子ドットを井戸層の代わりに活性層とすることができる。 Further, when a quantum well active layer (= active layer 104) made of Ga c In 1-c P d As 1-d (0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1) is used, the 650 nm band can be obtained by changing the composition. Thus, it is possible to produce a red surface emitting semiconductor laser having a short wavelength. In this case, since it is necessary to contain Al in the barrier layer, an Al-free effect cannot be obtained, but the above-described heat dissipation effect can be obtained. In addition, a surface emitting laser having a wavelength longer than 780 nm such as 850 nm, 980 nm, and 1.2 μm bands can be manufactured. In this case, an effect including carrier confinement can be obtained. Furthermore, a quantum dot using (Ga) InAs or the like can be used as an active layer instead of a well layer.
さらに、実施の形態1のように、光出射方向を基板101と反対側として、基板101側をCANおよびパッケージ等に実装する場合が多い。この場合、基板101側が主な放熱ルートとなる。また、ジャンクションダウン実装して基板側を光出射方向とした場合、上側の反射層106側が主な放熱ルートとなる。ここで、ヒートシンクとは、実装される側に接するものを指し、直接パッケージに導電性樹脂等で実装される場合、または導電性が高いCuW等の金属とAuSnを介して実装される場合もある。
Further, as in the first embodiment, the light emission direction is opposite to the
なお、反射層102は、「第1の反射層」を構成し、反射層106は、「第2の反射層」を構成する。
The
また、共振器スペーサー層103は、「第1の共振器スペーサー層」を構成し、共振器スペーサー層105は、「第2の共振器スペーサー層」を構成する。
The
[実施の形態2]
図9は、実施の形態2による面発光レーザ素子の概略断面図である。図9を参照して、実施の形態2による面発光レーザ素子100Aは、図1に示す面発光レーザ素子100の共振器スペーサー層103を共振器スペーサー層103Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a schematic sectional view of the surface emitting laser element according to the second embodiment. Referring to FIG. 9, a surface emitting
共振器スペーサー層103Aは、Al0.4Ga0.6Asからなる。面発光レーザ素子100Aにおいては、共振器スペーサー層105は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるので、共振器スペーサー層103Aは、共振器スペーサー層105よりも熱伝導率が大きい(図8の曲線k1,k2参照)。このように、面発光レーザ素子100Aは、2つの共振器スペーサー層103A,105を活性層104を中心にして非対称な半導体材料により構成し、活性層104よりも基板101側に配置された共振器スペーサー層103Aを活性層104に対して基板101と反対側に配置された共振器スペーサー層105よりも熱伝導率が大きい半導体材料によって構成した構造からなる。これによって、活性層104で発生した熱を基板101側へ放熱することができ、面発光レーザ素子100Aの出力特性が向上する。
The
なお、面発光レーザ素子100Aは、図5、図6および図7に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。この場合、共振器スペーサー層103を共振器スペーサー層103Aに読み替えればよい。
The surface emitting
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態3]
図10は、実施の形態3による面発光レーザ素子の概略断面図である。図10を参照して、実施の形態3による面発光レーザ素子100Bは、図1に示す面発光レーザ素子100の共振器スペーサー層103を共振器スペーサー層103Bに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the third embodiment. Referring to FIG. 10, the surface emitting
図11は、図10に示す2つの反射層102,106の一部、2つの共振器スペーサー層103B,105および活性層104の断面図である。図11を参照して、共振器スペーサー層103Bは、スペーサー層1031,1032からなる。スペーサー層1031は、反射層102に接して形成され、スペーサー層1032は、スペーサー層1031および活性層104に接して形成される。
FIG. 11 is a cross-sectional view of part of the two
そして、スペーサー層1031は、格子整合するGa0.5In0.5Pからなり、スペーサー層1032は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる。
The
面発光レーザ素子100Bにおいては、共振器スペーサー層103Bのうち、活性層104に接するスペーサー層1032が(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるので、面発光レーザ素子100Bにおけるキャリア閉じ込めの度合いが面発光レーザ素子100におけるキャリア閉じ込めの度合いよりも高くなり、面発光レーザ素子100Bの出力を高くできる。
In the surface emitting
なお、面発光レーザ素子100Bは、図5、図6および図8に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。この場合、共振器スペーサー層103を共振器スペーサー層103Bに読み替えればよい。
The surface emitting
また、実施の形態3においては、Ga0.5In0.5Pおよび(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pは、実施の形態1において説明したように他の材料に変えてもよい。さらに、共振器スペーサー層103Bは、3層以上の層から構成されていてもよい。
In the third embodiment, Ga 0.5 In 0.5 P and (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P are other than those described in the first embodiment. It may be changed to a material. Further, the
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態4]
図12は、実施の形態4による面発光レーザ素子の概略断面図である。図12を参照して、実施の形態4による面発光レーザ素子100Cは、図1に示す面発光レーザ素子100の共振器スペーサー層103を共振器スペーサー層103Cに代え、活性層104を活性層104Aに代え、共振器スペーサー層105を共振器スペーサー層105Aに代え、反射層106を反射層106Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 12, in surface emitting
図13は、図12に示す一方の反射層106Aの構成を示す断面図である。図13を参照して、反射層106Aは、図4に示す反射層106のうち、最も下側の低屈折率層1061を低屈折率層1061Aに代えたものであり、その他は、反射層106と同じである。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of one
低屈折率層1061Aは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり、共振器スペーサー層105Aに接する。そして、低屈折率層1061Aは、d4の膜厚を有し、反射層106A中における発振光の位相変化量がπ/2となるように、d4+d6およびd5+d6の各々が設定される。
The low refractive index layer 1061A is formed of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0. 5P and in contact with the
図14は、図12に示す2つの反射層102,106の一部、2つの共振器スペーサー層103B,105Aおよび活性層104Aの断面図である。図14を参照して、共振器スペーサー層103Cは、格子整合する(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5Pからなる。また、活性層104Aは、引っ張り歪を有するGa0.6In0.4Pからなる障壁層104A’,104C’, 104E’, 104G’と、実施の形態1において説明した井戸層104B,104D,104Fとからなる。さらに、共振器スペーサー層105Aは、(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5Pからなる。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a part of the two
上述したように、活性層104の井戸層104B,104D,104Fは、GaInPAsからなり、共振器スペーサー層105Aは、(Al0.2Ga0.8)0.5In0.5Pからなり、反射層106Aのうちで共振器スペーサー層105Aに接する低屈折率層1061Aは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるので、低屈折率層1061Aは、キャリアを活性層104Aに閉じ込める。その結果、面発光レーザ素子100Bの出力を高くできる。
As described above, the well layers 104B, 104D, and 104F of the
また、反射層102のうちで共振器スペーサー層103Cに接する低屈折率層1021は、Al0.9Ga0.1Asからなる。そして、Al0.9Ga0.1Asの熱伝導率は、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pの熱伝導率よりも大きい(図8の曲線k1,k2参照)。より具体的には、Al0.9Ga0.1As(図8においてx=0.9)は、0.255W/Kcmの熱伝導率を有し(図8の曲線k1参照)、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P(図8においてx=0.7)は、0.056W/Kcmの熱伝導率を有する。その結果、Al0.9Ga0.1Asは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pよりも5倍大きい熱伝導率を有する。
The low
そうすると、面発光レーザ素子100Cの活性層104Aで発生した熱は、基板101側に配置された反射層102を放熱ルートして基板101へ放出され、活性層104Aの温度上昇が抑制される。
Then, the heat generated in the
したがって、面発光レーザ素子100Cにおいては、上述したキャリア閉じ込めの効果と相俟って、出力を高くできる。
Therefore, in the surface emitting
このように、面発光レーザ素子100Cにおいては、反射層106Aを構成する低屈折率層1061,1061Aのうちで活性層104Aに最も近い位置に配置された低屈折率層1061Aは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなり、反射層102を構成する低屈折率層1021のうちで活性層104Aに最も近い位置に配置された低屈折率層1021は、熱伝導率が(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pよりも大きいAl0.9Ga0.1Asからなる。
As described above, in the surface emitting
なお、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pは、一般的には、(AleGa1−e)fIn1−fP(0<e≦1,0≦f≦1)であればよく、Al0.9Ga0.1Asは、一般的には、AlxGa1−xAs(0<x≦1)であればよい。 In general, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is (Al e Ga 1-e ) f In 1-f P (0 <e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and Al 0.9 Ga 0.1 As may generally be Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1).
面発光レーザ素子100Cにおいては、反射層102のうち活性層104Aに最も近い位置に配置された低屈折率層1021は、Al0.9Ga0.1Asからなり、反射層106Aのうちで活性層104Aに最も近い位置に配置された低屈折率層1061Aは、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるので、面発光レーザ素子100Cは、活性層104Aを中心にして半導体材料が非対称に配置された面発光レーザ素子である。
In the surface emitting
上記においては、活性層104Aの井戸層104B,104D,104Fは、GaInPAsからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、活性層104Aの井戸層104B,104D,104Fは、一般的には、GaPを除く(GaaIn1−a)bP1−bAs(0≦a≦1,0≦b≦1)により構成されていればよい。
In the above description, the well layers 104B, 104D, and 104F of the
また、上記においては、活性層104Aの障壁層104A’,104C’,104E’,104F’は、Ga0.6In0.4Pからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、活性層104Aの障壁層104A’,104C’,104E’,104F’は、一般的には、井戸層104B,104D,104Fよりもバンドギャップが大きい(GacIn1−c)dP1−dAs(0≦c≦1,0≦d≦1)により構成されていればよい。
In the above description, the barrier layers 104A ′, 104C ′, 104E ′, and 104F ′ of the
さらに、面発光レーザ素子100Cにおいては、反射層106Aの低屈折率層1061Aと、低屈折率層1061Aに隣接する高屈折率層1062との間に(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5Pからなる中間層を設けることが好ましい。
Further, in the surface-emitting
AlGaAs系材料とAlGaInP系材料とのヘテロ接合では、AlGaInP系材料のAl組成が大きい場合、価電子帯のバンド不連続が大きくなるが、Al組成が小さい中間層を挿入することにより、価電子帯のバンド不連続を小さくでき、反射層106Aの抵抗を小さくできる。なお、中間層は、Asを含んでいてもよい。
In a heterojunction between an AlGaAs-based material and an AlGaInP-based material, when the Al composition of the AlGaInP-based material is large, the band discontinuity of the valence band becomes large. However, by inserting an intermediate layer having a small Al composition, The band discontinuity can be reduced, and the resistance of the
共振器スペーサー層100Cは、「第1の共振器スペーサー層」を構成し、共振器スペーサー層105Aは、「第2の共振器スペーサー層」を構成する。
The
また、反射層105Aは、「第2の反射層」を構成する。
Further, the
なお、面発光レーザ素子100Cは、図5、図6および図8に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。この場合、共振器スペーサー層103、活性層104、共振器スペーサー層105および反射層106をそれぞれ共振器スペーサー層103C、活性層104A、共振器スペーサー層105Aおよび反射層106Aに読み替えればよい。
The surface emitting
また、実施の形態4においては、共振器領域に最も近いp側の反射層106Aの低屈折率層1061Aとして(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pを用いているのに対して、n側の反射層102の低屈折率層1021は、Al0.9Ga0.1Asが用いられている。電子の閉じ込めに有効なワイドギャップである(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pをドーピングしている場合があり、その場合、Zn,Mg等がドーパントとして用いられるが、AlGaAs等のドーパントに用いられるCに対して拡散速度が大きく、仮に、実施の形態1のように共振器領域に(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる層を設け、ドーピングした場合、活性層104に拡散して悪影響を与える可能性がある。しかし、実施の形態4においては、共振器領域よりも遠い反射層106A中に設けたので、拡散の悪影響が低減される。
In the fourth embodiment, (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P is used as the low refractive index layer 1061A of the p-side
AlGaInP系材料とAlGaAs系材料との共振器領域上部の界面は、従来、共振器領域と反射鏡との界面が電界強度分布の腹の位置となる構成であって、かつ、共振器領域の最上部にAl,In,Pを主成分として含む半導体層が設けられている。したがって、Al,Ga,Asを主成分として含む半導体層からなる上部反射鏡との界面は、電界強度分布の腹の位置であり、光学的吸収の影響が大きい場所であった。ところが、Al,In,Pを主成分として含む半導体層上にAl,Ga,Asを主成分として含む半導体層を結晶成長する場合、Inのキャリーオーバーなど、Inの分離が生じやすく、これを抑制する必要がある。なお、この問題は、Al,In,Pを主成分として含む半導体層上にAl,Ga,Asを主成分として含む半導体層を結晶成長する場合に顕著である。 Conventionally, the upper interface of the resonator region between the AlGaInP-based material and the AlGaAs-based material has a configuration in which the interface between the resonator region and the reflecting mirror is located at the antinode position of the electric field intensity distribution, and is the most A semiconductor layer containing Al, In, and P as main components is provided on the top. Therefore, the interface with the upper reflector made of a semiconductor layer containing Al, Ga, As as the main component is the antinode position of the electric field intensity distribution, and is a place where the influence of optical absorption is large. However, when a semiconductor layer containing Al, Ga, As as a main component is grown on a semiconductor layer containing Al, In, P as a main component, In separation is likely to occur, such as carry-over of In, and this is suppressed. There is a need to. This problem is significant when a semiconductor layer containing Al, Ga, As as a main component is grown on a semiconductor layer containing Al, In, P as a main component.
これに対し、実施の形態4による面発光レーザ素子100Cにおいては、共振器領域に最も近い低屈折率層を(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pとしており、Al,In,Pを主成分として含む半導体層と、Al,Ga,Asを主成分として含む半導体層(上部反射鏡の一部)との界面を電界強度分布の節の位置とすることで、界面における光学的吸収の影響が大幅に低減するように設計しているので、Inの分離がある程度生じていても、閾値増加への悪影響を大幅に抑制できる。
On the other hand, in the surface emitting
なお、Al,In,Pを主成分として含む半導体層と、Al,Ga,Asを主成分として含む半導体層(上部反射鏡の一部)との間に薄いIn分離抑制層を設け、Inの分離を低減するとさらに良い。AlyGa1−yAs(0≦y<x≦1)による高屈折率層と、(AlaGa1−a)bIn1−bP(0<a≦1,0≦b≦1)による低屈折率層とが積層される場合、その界面に(AlaGa1−a)bIn1−bP(0<a≦1,0≦b≦1)よりもAl組成の小さい(Ala1Ga1−a1)b1In1−b1P(0≦a1<a≦1,0≦b1≦1)からなる中間層(In分離抑制層)を設けることができる。 Note that a thin In separation suppression layer is provided between a semiconductor layer containing Al, In, and P as a main component and a semiconductor layer containing Al, Ga, and As as a main component (a part of the upper reflector). It is even better to reduce the separation. A high refractive index layer made of Al y Ga 1-y As (0 ≦ y <x ≦ 1) and (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) is smaller in the interface (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (Al An intermediate layer (In separation suppression layer) made of a1Ga1 -a1 ) b1In1 -b1P (0 ≦ a1 <a ≦ 1, 0 ≦ b1 ≦ 1) can be provided.
Al組成の小さい中間層が挿入されることで、(AlaGa1−a)bIn1−bP(0<a≦1,0≦b≦1)からなる低屈折率層上にAlyGa1−yAs(0≦y≦1)からなる高屈折率層を積層する場合に、その界面でのAl組成が小さくなり、(AlaGa1−a)bIn1−bP(0<a≦1,0≦b≦1)からなる低屈折率層上にAlyGa1−yAs(0≦y<x≦1)からなる高屈折率層を広い条件範囲で容易に形成できる。 By inserting an intermediate layer having a small Al composition, Al y is formed on the low refractive index layer made of (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1). When a high refractive index layer made of Ga 1-y As (0 ≦ y ≦ 1) is laminated, the Al composition at the interface is reduced, and (Al a Ga 1-a ) b In 1-b P (0 A high refractive index layer made of Al y Ga 1-y As (0 ≦ y <x ≦ 1) can be easily formed over a wide range of conditions on a low refractive index layer made of <a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1). .
さらに、AlGaAs系材料とAlGaInP系材料とのヘテロ接合では、AlGaInP系材料のAl組成が大きい場合、価電子帯のバンド不連続が大きくなってしまうが、Al組成の小さい中間層を挿入しているので、価電子帯のバンド不連続を小さくでき、積層方向に電流を流す場合、抵抗を小さくできる。 Furthermore, in a heterojunction between an AlGaAs-based material and an AlGaInP-based material, if the Al composition of the AlGaInP-based material is large, the band discontinuity of the valence band becomes large, but an intermediate layer having a small Al composition is inserted. Therefore, band discontinuity in the valence band can be reduced, and resistance can be reduced when a current is passed in the stacking direction.
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態5]
図15は、実施の形態5による面発光レーザ素子の概略断面図である。図15を参照して、実施の形態5による面発光レーザ素子100Dは、図1に示す面発光レーザ素子100の反射層102を反射層102Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。反射層102Aは、基板101および共振器スペーサー層103に接して形成される。なお、実施の形態5においては、メサのエッチング底面は、選択酸化層107よりも深く、反射層102Aに至らないように形成される。
[Embodiment 5]
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element according to the fifth embodiment. Referring to FIG. 15, surface emitting
図16は、図15に示す一方の反射層102Aの構成を示す断面図である。図16を参照して、反射層102Aは、図3に示す反射層102の低屈折率層1021を低屈折率層1021Aに代えたものであり、その他は、反射層102と同じである。低屈折率層1021Aは、AlAsからなる。
16 is a cross-sectional view showing the configuration of one
AlAsは、AlGaAs系において最も大きい熱伝導率(=0.91W/Kcm)を有(図8の曲線k1参照)し、AlAsの熱伝導率は、Al0.9Ga0.1Asの熱伝導率よりも3.5倍以上大きい。 AlAs has the highest thermal conductivity (= 0.91 W / Kcm) in the AlGaAs system (see curve k1 in FIG. 8), and the thermal conductivity of AlAs is the thermal conductivity of Al 0.9 Ga 0.1 As. 3.5 times greater than the rate.
したがって、活性層104よりも基板101側に配置された反射層102の低屈折率層1021AをAlAsによって構成することにより、活性層104で発生した熱を反射層102Aを介して基板101へ放出し、活性層104の温度上昇を抑制できる。その結果、面発光レーザ素子100Cの温度特性が良好で、かつ、出力が高くなった。
Therefore, the low-
なお、面発光レーザ素子100Dは、図5、図6および図7に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。この場合、反射層102を反射層102Aに読み替えればよい。
The surface emitting
ただし、面発光レーザ素子100Dは、AlAsからなる低屈折率層1021Aを備えるので、ドライエッチングによりメサ形状を作製するときに、エッチング深さが反射層102Aの低屈折率層1021A(=AlAs)まで至り、低屈折率層1021Aの端部が露出することが懸念される。
However, since the surface emitting
しかし、面発光レーザ素子100Dの共振器スペーサー層103,105および活性層104の領域においては、AlGaInP系の材料が用いられており、Inを含んだ材料のドライエッチングは、Inの塩化物の蒸気圧が低いので、AlGaAs系材料からなる半導体分布ブラッグ反射器(反射層102A,106)に対してエッチング速度を小さくできる。すなわち、エッチング条件により共振器スペーサー層103,105および活性層104からなる共振器領域をエッチングをストップする層として利用できるので、エッチング速度のロット間のばらつきおよび面内分布を吸収することができ、選択酸化層107をエッチングし、かつ、エッチング深さが反射層102Aに至らないようにすることができる。このような、理由により、ハロゲン系のガスを用いて活性層104、共振器スペーサー層105、反射層106、選択酸化層107およびコンタクト層108の周辺部をドライエッチングする。
However, in the region of the cavity spacer layers 103 and 105 and the
したがって、ハロゲン系のガスを用いてドライエッチングを行なうことにより、共振器スペーサー層103、活性層104および共振器スペーサー層105の領域におけるエッチング速度を遅くすることが可能であり、反射層102Aよりも上側に形成された共振器スペーサー層103、活性層104および共振器スペーサー層105の領域でエッチングを停止できる。
Therefore, by performing dry etching using a halogen-based gas, the etching rate in the region of the
また、エッチング時、プラズマ発光分光器でInの発光(451nm)とAlの発光(396nm)との比を取り、その時間変化をモニタしてエッチングを反射層102Aよりも上側に形成された共振器スペーサー層103,105および活性層104の領域で停止するようにしてもよい。
In addition, during etching, a ratio of In emission (451 nm) to Al emission (396 nm) is measured with a plasma emission spectrometer, and the time change is monitored to etch the resonator above the
なお、実施の形態5による面発光レーザ素子100Dは、反射層102Aを面発光レーザ素子100Aまたは面発光レーザ素子100Bまたは面発光レーザ素子100Cに適用したものであってもよい。そして、反射層102Aは、「第1の反射層」を構成する。
The surface emitting
その他は、実施の形態1から実施の形態4と同じである。 Others are the same as those in the first to fourth embodiments.
[実施の形態6]
図17は、実施の形態6による面発光レーザ素子の概略断面図である。図17を参照して、実施の形態6による面発光レーザ素子100Eは、図12に示す面発光レーザ素子100Cの反射層102を反射層102Aに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100Cと同じである。反射層102Aは、図16に示すとおりである。
[Embodiment 6]
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the sixth embodiment. Referring to FIG. 17, a surface emitting
面発光レーザ素子100Eにおいては、共振器領域(共振器スペーサー層103C、活性層104Aおよび共振器スペーサー層105Aからなる領域)に最も近いp側の反射層106Aの低屈折率層1061Aは、p−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるのに対して、n側の反射層102Aの低屈折率層1021Aは、n−AlAsからなる。この(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pは、電子の閉じ込めに有効なワイドギャップな半導体材料であり、ドーピングされている場合がある。この場合、Zn,Mg等がドーパントとして用いられるが、AlGaAs等のドーパントとして用いられるCに対して拡散速度が大きく、仮に、実施の形態1による面発光レーザ素子100のように、共振器領域(共振器スペーサー層103、活性層104および共振器スペーサー層105からなる領域)に(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる層を設け、その層にZn,Mg等をドーピングした場合、Zn,Mgが活性層104へ拡散して悪影響を与える可能性がある。しかし、実施の形態6においては、共振器領域(共振器スペーサー層103C、活性層104Aおよび共振器スペーサー層105Aからなる領域)よりも遠い反射層106A中にZn,Mg等をドーピングしたp−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなる層1061A(図13参照)を設けたので、Zn,Mg等の活性層104Aへの拡散による悪影響が低減される。
In the surface emitting
また、AlAsは、AlGaAs系において最も大きい熱伝導率(=0.91W/Kcm)を有し(図8の曲線k1参照)、AlAsの熱伝導率は、Al0.9Ga0.1Asの熱伝導率よりも3.5倍以上大きい。したがって、活性層104Aよりも基板101側に配置された反射層102Aの低屈折率層1021AをAlAsによって構成することにより、活性層104Aで発生した熱を反射層102Aを介して基板101へ効率良く放出でき、活性層104Aの温度上昇を抑制できる。その結果、面発光レーザ素子100Eの温度特性が良好になり、出力が高くなった。
AlAs has the highest thermal conductivity (= 0.91 W / Kcm) in the AlGaAs system (see curve k1 in FIG. 8), and the thermal conductivity of AlAs is Al 0.9 Ga 0.1 As. 3.5 times greater than thermal conductivity. Therefore, the low-
[実施の形態7]
図18は、実施の形態7による面発光レーザ素子の概略断面図である。図18を参照して、実施の形態7による面発光レーザ素子100Fは、図1に示す面発光レーザ素子100の反射層102を反射層102Bに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子100と同じである。
[Embodiment 7]
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element according to the seventh embodiment. Referring to FIG. 18, the surface emitting
反射層102Bは、反射部102B1,102B2からなる。そして、反射部102B1は、基板101に接して形成され、反射部102B2は、反射部102B1および共振器スペーサー層103に接して形成される。
The
図19は、図18に示す一方の反射層102Bの構成を示す断面図である。図19を参照して、反射部102B1は、低屈折率層1021Aと、高屈折率層1022と、組成傾斜層1023とを31周期積層した構造からなる。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of one
低屈折率層1021A、高屈折率層1022および組成傾斜層1023については、上述したとおりである。すなわち、反射部102B1は、実施の形態5において説明した反射層102Aと同じ組成からなり、積層数が異なるだけである。
The low
反射部102B2は、低屈折率層1021と、高屈折率層1022と、組成傾斜層1023とを9.5周期積層した構造からなる。
The reflecting portion 102B2 has a structure in which a low
低屈折率層1021、高屈折率層1022および組成傾斜層1023については、上述したとおりである。すなわち、反射部102B2は、実施の形態1において説明した反射層102と同じ組成からなり、積層数が異なるだけである。
The low
面発光レーザ素子100Fにおいては、熱伝導率が高いAlAsからなる低屈折率層1021Aを備える反射部102B1は、基板101に接して設けられ、エッチング速度がAlAsよりも遅いAl0.9Ga0.1Asを備える反射部102B2は、反射部102B1よりも上側に設けられる。
In the surface emitting
したがって、面発光レーザ素子100Fの作製過程において、メサ形状を作製するときにエッチング深さが反射部102B1に到達するのを抑制でき、面発光レーザ素子100Dよりも容易に作製できる。
Therefore, in the process of manufacturing the surface emitting
また、活性層104で発生した熱を反射部102B1を介して基板101へ放出でき、活性層104の温度上昇を抑制して面発光レーザ素子100Fの出力を高くできる。
Further, the heat generated in the
なお、面発光レーザ素子100Fは、図5、図6および図7に示す工程(a)〜(h)に従って作製される。この場合、反射層102を反射層102Bに読み替えればよい。
The surface emitting
実施の形態7による面発光レーザ素子100Fは、反射層102Bを面発光レーザ素子100A,100B,100C,100D,100Eに適用したものであってもよい。そして、反射層102Bは、「第1の反射層」を構成する。
The surface emitting
その他は、実施の形態1から実施の形態6と同じである。 Others are the same as those in the first to sixth embodiments.
[応用例]
図20は、図1に示す面発光レーザ素子100を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図20を参照して、面発光レーザアレイ200は、面発光レーザ素子201〜210と、電極パッド211〜220とを備える。
[Application example]
20 is a plan view of a surface emitting laser array using the surface emitting
面発光レーザ素子201〜210の各々は、図1に示す面発光レーザ素子100からなり、一次元に配置される。電極パッド211〜220は、それぞれ、面発光レーザ素子201〜210に対応して設けられる。
Each of the surface emitting
面発光レーザ素子100は、面発光型であるのでアレイが容易であり、素子の位置精度も高い。また、面発光レーザ素子100は、上述したように、放熱特性を改善した構造からなる。したがって、面発光レーザアレイ200は、従来の面発光レーザアレイよりも素子間の間隔を小さくして高密度化できる。これにより、チップの取れ数が増加し、コストを低減できる。
Since the surface emitting
また、高出力動作が可能な面発光レーザ素子100を同一基板上に多数集積することで、書込み光学系に応用した場合、同時にマルチビームでの書込みが容易となり、書込み速度が格段に向上し、書込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷できる。そして、同じ書込みドット密度の場合は、印刷速度を早くできる。さらに、通信に応用した場合、同時に多数ビームによるデータ伝送が可能となるので、高速通信ができる。さらに、面発光レーザ素子100は、低消費電力で動作し、特に、機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を低減できる。
In addition, by integrating a large number of surface emitting
なお、面発光レーザアレイ200においては、面発光レーザ素子201〜210の各々は、面発光レーザ素子100A,100B,100C,100D,100E,100Fのいずれかにより構成されていてもよい。
In the surface emitting
また、面発光レーザアレイ200においては、複数の面発光レーザ素子が2次元に配列されていてもよい。
In the surface emitting
図21は、画像形成装置の概略図である。図21を参照して、画像形成装置300は、面発光レーザアレイ301と、レンズ302,304と、ポリゴンミラー303と、感光体305とを備える。
FIG. 21 is a schematic diagram of an image forming apparatus. Referring to FIG. 21, the
面発光レーザアレイ301は、複数のビームを放射する。レンズ302は、面発光レーザアレイ301から放射された複数のビームをポリゴンミラー303へ導く。
The surface emitting
ポリゴンミラー303は、所定の速度で時計方向に回転し、レンズ302から受けた複数のビームを主走査方向および副走査方向に走査させてレンズ304へ導く。レンズ304は、ポリゴンミラー303によって走査された複数のビームを感光体305に導く。
The
このように、画像形成装置300は、面発光レーザアレイ301からの複数のビームをレンズ302,304およびポリゴンミラー303等からなる同じ光学系を用い、ポリゴンミラー303を高速回転させるとともに、ドット位置を点灯のタイミングを調整して副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面である感光体305上に集光する。
As described above, the
図22は、図21に示す面発光レーザアレイ301の平面図である。図22を参照して、面発光レーザアレイ301は、m×n個の面発光レーザ素子3011が略菱形に配列された構造からなる。より具体的には、面発光レーザアレイ301は、縦方向に4列、横方向に10列、配列された40個の面発光レーザ素子3011からなる。そして、面発光レーザ素子3011は、面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fのいずれかからなる。
FIG. 22 is a plan view of the surface emitting
縦方向において、隣接する2つの面発光レーザ素子3011の間隔をdとすると、d/nによって記録密度が決定される。したがって、面発光レーザアレイ301は、記録密度を考慮して間隔dおよび主走査方向の配列数nを決定する。
If the distance between two adjacent surface-emitting
図22においては、40個の面発光レーザ素子3011は、副走査方向に40μmの間隔dで、主走査方向に40μmの間隔で、主走査方向に行くに従って副走査方向に10μmづつずれるように配列される。
In FIG. 22, 40 surface emitting
そして、40個の面発光レーザ素子3011の点灯のタイミングを調整することによって、感光体305上に40のドットを副走査方向に一定間隔で書込むことができる。
Then, by adjusting the lighting timing of the 40 surface emitting
光学系の倍率が同じである場合、面発光レーザアレイ301の副走査方向の間隔dが狭い程、高密度に書込みをできる。面発光レーザ素子3011は、面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fのいずれかからなるので、面発光レーザアレイ301においては、面発光レーザ素子3011の配列密度を高密度化できる。その結果、画像形成装置300においては、高密度な書き込みができる。
When the magnification of the optical system is the same, writing can be performed with higher density as the distance d in the sub-scanning direction of the surface emitting
また、40ドットを同時に書込み可能であり、高速印刷が可能である。そして、アレイ数を増加させることでさらに高速印刷が可能である。 In addition, 40 dots can be written simultaneously, and high-speed printing is possible. Further, higher speed printing is possible by increasing the number of arrays.
さらに、面発光レーザ素子3011は、従来の面発光レーザ素子よりも高出力化されているので、仮に従来の面発光レーザ素子を用いて同じ素子数のアレイを形成した場合よりも印刷速度を従来よりも速くできる。
Further, since the surface emitting
なお、面発光レーザアレイ200,301または面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fは、光ピックアップ装置に搭載されてもよい。これによって、光ディスクへの記録および/または再生用の光源として面発光レーザアレイ200,301または面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fを用いることができる。
The surface emitting
図23は、光送信モジュールの概略図である。図23を参照して、光送信モジュール400は、面発光レーザアレイ401と、光ファイバー402とを備える。面発光レーザアレイ401は、複数の面発光レーザ素子100,100Aを一次元に配列した構造からなる。光ファイバー402は、複数のプラスチック光ファイバー(POF)からなる。そして、複数のプラスチック光ファイバーは、面発光レーザアレイ401の複数の面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fに対応して配置される。
FIG. 23 is a schematic diagram of an optical transmission module. Referring to FIG. 23, the
光送信モジュール400においては、各面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fから放射されたレーザ光は、対応するプラスチック光ファイバーに伝送される。そして、アクリル系のプラスチック光ファイバーは、650nmに吸収損失のボトムがあり、650nmの面発光レーザ素子が検討されているが、高温特性が悪く、実用化されていない。
In the
光源としてLED(Light Emitting Diode)が用いられているが、高速変調が困難であり、1Gbpsを超えた高速伝送の実現のためには、半導体レーザが必要である。 Although an LED (Light Emitting Diode) is used as a light source, high-speed modulation is difficult, and a semiconductor laser is required to realize high-speed transmission exceeding 1 Gbps.
上述した面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fの発振波長は、780nmであるが、放熱特性が改善され、高出力であるとともに、高温特性にも優れており、光ファイバーの吸収損失は大きくなるが、短距離であれば、伝送可能である
。
The surface emitting
光通信の分野では、同時により多くのデータを伝送するために、複数の半導体レーザを集積したレーザアレイを用いた並列伝送が試みられている。これにより、高速な並列伝送が可能となり、従来よりも多くのデータを同時に伝送できるようになった。 In the field of optical communication, parallel transmission using a laser array in which a plurality of semiconductor lasers are integrated has been attempted in order to transmit more data at the same time. As a result, high-speed parallel transmission is possible, and more data than before can be transmitted simultaneously.
光送信モジュール400では、面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fと、光ファイバーとを1対1に対応させたが、発振波長の異なる複数の面発光レーザ素子を1次元または2次元にアレイ状に配置して、波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることができる。
In the
さらに、面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fを用いた面発光レーザアレイと、安価なPOFとを組み合わせた光送信モジュール400を光通信システムに用いると、低コストな光送信モジュールを実現できる他、これを用いた低コストな光通信システムを実現できる。そして、極めて低コストであるので、家庭用、オフィスの室内用、および機器内等の短距離のデータ通信に有効である。
Further, when an
図24は、光送受信モジュールの概略図である。図24を参照して、光送受信モジュール500は、面発光レーザ素子501と、光ファイバー502と、受光素子503とを備える。
FIG. 24 is a schematic diagram of an optical transceiver module. Referring to FIG. 24, the
面発光レーザ素子501は、面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fのいずれかからなり、780nmのレーザ光LB1を光ファイバー502へ放射する。光ファイバー502は、プラスチック光ファイバーからなる。そして、光ファイバー502は、面発光レーザ素子501からのレーザ光LB1を受け、その受けたレーザ光LB1を受信モジュール(図示せず)へ伝送するとともに、他の送信モジュール(図示せず)から受けたレーザ光を伝送してレーザ光LB2を受光素子503へ放射する。受光素子503は、光ファイバー502からレーザ光LB2を受け、その受けたレーザ光LB2を電気信号に変換する。
The surface-emitting
このように、送受信モジュール500は、レーザ光LB1を放射して光ファイバー502によって伝送するとともに、他の送信モジュールからのレーザ光LB2を受光して電気信号に変換する。
Thus, the transmission /
送受信モジュール500は、面発光レーザ素子100,100Aと、安価なプラスチック光ファイバーとを用いて作製されるので、低コストな光通信システムを実現できる。また、光ファイバー502の口径が大きいので、面発光レーザ素子501と光ファイバー502とのカップリングが容易で実装コストを低減できる。その結果、極めて低コストな光送受信モジュールを実現できる。
Since the transmission /
さらに、面発光レーザ素子501(=面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100F)は、放熱特性が改善され、高出力であるとともに高温特性に優れているので、高温まで冷却なして使用可能であり、かつ、より低コストな光送受信モジュールを実現できる。
Further, the surface emitting laser element 501 (= surface emitting
上述した面発光レーザ素子100,100A,100B,100C,100D,100E,100Fを用いた光通信システムとしては、光ファイバーを用いたLAN(Local Area Network)などのコンピュータ等の機器間伝送、さらに、機器内のボード間のデータ伝送、ボード内のLSI間、LSI内の素子間等、光インターコネクションとして、特に短距離通信に用いることができる。
As an optical communication system using the above-described surface emitting
近年、LSI等の処理性能は向上しているが、これらを接続する部分の伝送速度が、今後、律則する。システム内の信号接続を従来の電気接続から光インターコネクションに変えると、たとえば、コンピュータシステムのボード間、ボード内のLSI間、およびLSI内の素子間等を光送信モジュール400または光送受信モジュール500を用いて接続すると、超高速コンピュータシステムが可能となる。
In recent years, the processing performance of LSIs and the like has improved, but the transmission speed of the portion connecting them will be governed in the future. When the signal connection in the system is changed from the conventional electrical connection to the optical interconnection, for example, the
また、複数のコンピュータシステム等を光送信モジュール400または光送受信モジュール500を用いて接続した場合、超高速ネットワークシステムを構築できる。特に、面発光レーザは、端面発光型レーザに比べて、桁違いに低消費電力化でき、2次元アレイ化が容易であるので、並列伝送型の光通信システムに適している。
In addition, when a plurality of computer systems or the like are connected using the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子を備える画像形成装置に適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光ピックアップ装置に適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送信モジュールに適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光送受信モジュールに適用される。さらに、この発明は、高出力化が可能な面発光レーザ素子、またはその面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイを備える光通信システムに適用される。 The present invention is applied to a surface emitting laser element capable of increasing output. The present invention is also applied to a surface emitting laser array including a surface emitting laser element capable of increasing output. Furthermore, the present invention is applied to an image forming apparatus including a surface emitting laser element capable of increasing output. Furthermore, the present invention is applied to an optical pickup device including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical transmission module including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical transmission / reception module including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element. Furthermore, the present invention is applied to an optical communication system including a surface emitting laser element capable of increasing output or a surface emitting laser array using the surface emitting laser element.
100,100A,100B,100C,100D,100E,100F,202,501,3011 面発光レーザ素子、101 基板、102,102A,102B,106,106A 反射層、103,103A,103B,103C,105,105A 共振器スペーサー層、104,104A 活性層、107 選択酸化層、107a 非酸化領域、107b 酸化領域、108 コンタクト層、109 SiO2層、110 絶縁性樹脂、111 p側電極、112 n側電極、113 ヒートシンク、120 レジストパターン、200,301,401 面発光レーザアレイ、300 画像形成装置、302,304 レンズ、303 ポリゴンミラー、305 感光体、400 光送信モジュール、402,502 光ファイバー、500 光送受信モジュール、503 受光素子、1021,1021A,1061,1061A 低屈折率層、1022,1062 高屈折率層、1023,1063 組成傾斜層、104B,104D,104F 井戸層、104A,104C,104E,104G,104A’,104C’,104E’,104G’ 障壁層、102B1,102B2 反射部。 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 202, 501, 3011 Surface emitting laser element, 101 substrate, 102, 102A, 102B, 106, 106A Reflective layer, 103, 103A, 103B, 103C, 105, 105A Cavity spacer layer, 104, 104A active layer, 107 selective oxidation layer, 107a non-oxidation region, 107b oxidation region, 108 contact layer, 109 SiO2 layer, 110 insulating resin, 111 p-side electrode, 112 n-side electrode, 113 heat sink , 120 resist pattern, 200, 301, 401 surface emitting laser array, 300 image forming apparatus, 302, 304 lens, 303 polygon mirror, 305 photoconductor, 400 optical transmission module, 402, 502 optical fiber, 50 Optical transceiver module, 503 light receiving element, 1021, 1021A, 1061, 1061A low refractive index layer, 1022, 1062 high refractive index layer, 1023, 1063 composition gradient layer, 104B, 104D, 104F well layer, 104A, 104C, 104E, 104G , 104A ′, 104C ′, 104E ′, 104G ′, barrier layer, 102B1, 102B2 reflector.
Claims (11)
半導体分布ブラッグ反射器からなり、前記基板上に形成された第1の反射層と、
前記第1の反射層に接して形成された第1の共振器スペーサー層と、
前記第1の共振器スペーサー層に接して形成された活性層と、
前記活性層に接して形成された第2の共振器スペーサー層と、
前記半導体分布ブラッグ反射器からなり、前記第2の共振器スペーサー層に接して形成された第2の反射層とを備え、
前記第2の反射層を構成する低屈折率層のうちで前記活性層に最も近い位置に配置された低屈折率層は、(Al e Ga 1−e ) f In 1−f P(0<e≦1,0≦f≦1)からなり、前記第1の反射層を構成する低屈折率層のうちで前記活性層に最も近い位置に配置された低屈折率層は、熱伝導率が前記(Al e Ga 1−e ) f In 1−f Pよりも大きいAl x Ga 1−x As(0<x≦1)からなる、面発光レーザ素子。 A substrate connected to a heat sink;
A first distributed layer comprising a semiconductor distributed Bragg reflector and formed on the substrate;
A first resonator spacer layer formed in contact with the first reflective layer;
An active layer formed in contact with the first resonator spacer layer;
A second resonator spacer layer formed in contact with the active layer;
A second reflective layer comprising the semiconductor distributed Bragg reflector and formed in contact with the second resonator spacer layer;
Of the low refractive index layers constituting the second reflective layer, the low refractive index layer disposed at a position closest to the active layer is (Al e Ga 1-e ) f In 1-f P (0 < e ≦ 1, 0 ≦ f ≦ 1), and the low refractive index layer disposed at the closest position to the active layer among the low refractive index layers constituting the first reflective layer has a thermal conductivity. A surface emitting laser device comprising Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1) larger than the (Al e Ga 1-e ) f In 1-f P.
前記複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子からなる、面発光レーザアレイ。 Comprising a plurality of surface emitting laser elements,
Each of these surface emitting laser elements is a surface emitting laser array which consists of a surface emitting laser element of any one of Claims 1-5 .
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