JP5494936B2 - Surface emitting semiconductor laser - Google Patents

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Description

本発明は、面発光型半導体レーザに関する。   The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser.

近年、面発光型半導体レーザの用途の拡大により、面発光型半導体レーザの発振モード数を削減しつつ高出力化することが望まれている。例えば、酸化狭窄層を有する面発光型半導体レーザでは、酸化狭窄層の開口径を小さくすることにより、モード数を削減することができる。   In recent years, it has been desired to increase the output while reducing the number of oscillation modes of the surface emitting semiconductor laser by expanding the application of the surface emitting semiconductor laser. For example, in a surface emitting semiconductor laser having an oxidized constricting layer, the number of modes can be reduced by reducing the opening diameter of the oxidized constricting layer.

一方、半導体レーザの出力は、注入される電流値とともに大きくなり、ある電流値において最大値(ロールオフ点)に達する。半導体レーザでは、電流注入によりデバイス温度が上昇するとともに、利得スペクトルがシフトし、ある温度で利得が最大値を迎えるためである。例えば面発光型半導体レーザの酸化狭窄層の開口径が小さい場合には、デバイス温度が上昇しやすく、低い電流値でロールオフ点に達するため、十分な出力を得られない場合がある。そこで、デバイス温度の上昇を防止するために、例えば下記特許文献1には、電流狭窄部に達する溝を発光部の周辺部に掘り、この溝上に直接電極を形成することにより、発熱部から電極までの距離を短くして放熱性を高める技術が開示されている。   On the other hand, the output of the semiconductor laser increases with the injected current value, and reaches a maximum value (roll-off point) at a certain current value. This is because in a semiconductor laser, the device temperature rises due to current injection, the gain spectrum shifts, and the gain reaches its maximum value at a certain temperature. For example, when the opening diameter of the oxide confinement layer of the surface emitting semiconductor laser is small, the device temperature is likely to rise, and the roll-off point is reached at a low current value, so that a sufficient output may not be obtained. Therefore, in order to prevent an increase in device temperature, for example, in Patent Document 1 below, a groove reaching the current confinement portion is dug in the peripheral portion of the light emitting portion, and an electrode is formed directly on this groove, so that the electrode from the heat generating portion is formed. A technique for improving the heat dissipation performance by shortening the distance is disclosed.

特開2003−86895号公報JP 2003-86895 A

本発明の目的は、レーザ光の発振モード数を削減することができ、かつ、単純に電流狭窄層の径を小さくする場合よりも高出力化の可能な面発光型半導体レーザを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a surface emitting semiconductor laser capable of reducing the number of oscillation modes of laser light and capable of achieving higher output than when the diameter of the current confinement layer is simply reduced. is there.

本発明に係る面発光型半導体レーザは、
下部ミラーと、
前記下部ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された上部ミラーと、を含み、
前記下部ミラーおよび前記上部ミラーは、複数の単位多層膜を積層した多層膜ミラーであり、
前記単位多層膜は、上下方向に積層された1組の低屈折率層と高屈折率層を有し、
前記単位多層膜は、下記式(1)を満たし、
前記活性層は、下記式(2)を満たす。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
但し、
λは、前記面発光型半導体レーザの設計波長であり、
mは、正の整数であり、
は、前記単位多層膜の厚さであり、
は、前記単位多層膜の平均屈折率であり、
は、前記活性層の厚さであり、
は、前記活性層の平均屈折率である。
The surface emitting semiconductor laser according to the present invention is:
The lower mirror,
An active layer formed above the lower mirror;
An upper mirror formed above the active layer,
The lower mirror and the upper mirror are multilayer mirrors in which a plurality of unit multilayer films are laminated,
The unit multilayer film has a pair of a low refractive index layer and a high refractive index layer laminated in the vertical direction,
The unit multilayer film satisfies the following formula (1):
The active layer satisfies the following formula (2).
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)
However,
λ is the design wavelength of the surface emitting semiconductor laser,
m is a positive integer;
d D is the thickness of the unit multilayer film;
n D is an average refractive index of the unit multilayer film,
d A is the thickness of the active layer;
n A is the average refractive index of the active layer.

本発明に係る面発光型半導体レーザでは、上記式(1)および(2)が満たされる。これにより、例えば、電流狭窄層の厚さや径などによらず、前記活性層において共振する光
(以下「共振光」という)のうち、低次の共振モード成分のエネルギー増加率をほとんど減少させずに、高次の共振モード成分のエネルギー増加率を減少させることができる。このことは、後述する数値計算例においても確認されている。その結果、単純に電流狭窄層の開口径を小さくする場合と比較して面発光型半導体レーザの出力を減少させることなく、高次の共振モード成分の共振光をレーザ発振させないようにすることができる。従って、本発明によれば、レーザ光の発振モード数を削減することができ、かつ、単純に電流狭窄層の径を小さくする場合よりも高出力化の可能な面発光型半導体レーザを提供することができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention, the above formulas (1) and (2) are satisfied. Thereby, for example, the energy increase rate of the low-order resonance mode component of the light resonating in the active layer (hereinafter referred to as “resonant light”) is hardly reduced regardless of the thickness or diameter of the current confinement layer. In addition, the energy increase rate of the higher-order resonance mode component can be reduced. This has also been confirmed in numerical calculation examples described later. As a result, it is possible to prevent the resonance light of a higher-order resonance mode component from lasing without reducing the output of the surface emitting semiconductor laser as compared with the case of simply reducing the opening diameter of the current confinement layer. it can. Therefore, according to the present invention, there is provided a surface emitting semiconductor laser capable of reducing the number of oscillation modes of laser light and capable of achieving higher output than when the diameter of the current confinement layer is simply reduced. be able to.

なお、本発明において、設計波長とは、前記面発光型半導体レーザにおいて生じる光のうち強度が最大である光の波長をいう。   In the present invention, the design wavelength refers to the wavelength of light having the maximum intensity among the light generated in the surface emitting semiconductor laser.

また、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの(以下「A」という)の「上方」に形成された他の特定のもの(以下「B」という)」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、A上に直接Bが形成されているような場合と、A上に他のものを介してBが形成されているような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。   Further, in the description according to the present invention, the word “upper” refers to, for example, “another specific thing (hereinafter referred to as“ B ”) formed“ above ”a specific thing (hereinafter referred to as“ A ”)”. Etc. In the description of the present invention, in the case of this example, there are a case where B is directly formed on A and a case where B is formed on A via another. The word “above” is used as included.

また、本発明において、「上下方向に積層された1組の低屈折率層と高屈折率層」という場合には、低屈折率層と高屈折率層との間に他の層が積層されているような場合が含まれるものとする。   In the present invention, when “a pair of a low refractive index layer and a high refractive index layer laminated in the vertical direction” is referred to, another layer is laminated between the low refractive index layer and the high refractive index layer. It is assumed that such cases are included.

また、本発明に係る記載において、例えばλ/2nは、λ/(2n)を表している。 In the description of the present invention, for example, λ / 2n D represents λ / (2n D ).

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記式(1)は、前記複数の単位多層膜のうちの少なくとも1つに対して満たされることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
Formula (1) may be satisfied for at least one of the plurality of unit multilayer films.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記式(1)は、前記複数の単位多層膜のうちの全てに対して満たされることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
Formula (1) may be satisfied for all of the plurality of unit multilayer films.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記式(1)を満たしていない前記単位多層膜は、下記式(3)を満たすことができる。
= λ/2n ・・・(3)
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The unit multilayer film that does not satisfy the formula (1) can satisfy the following formula (3).
d D = λ / 2n D (3)

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
下記式(4)を満たすことができる。
+d < λ/4n+λ/4n ・・・(4)
但し、
は、前記低屈折率層の厚さであり、
は、前記高屈折率層の厚さであり、
は、前記低屈折率層の屈折率であり、
は、前記高屈折率層の屈折率である。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The following formula (4) can be satisfied.
d H + d L <λ / 4n L + λ / 4n H (4)
However,
d H is the thickness of the low refractive index layer;
d L is the thickness of the high refractive index layer;
n L is the refractive index of the low refractive index layer;
n H is the refractive index of the high refractive index layer.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記下部ミラーおよび前記上部ミラーは、分布ブラッグ反射型(DBR)ミラーであることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The lower mirror and the upper mirror may be distributed Bragg reflection (DBR) mirrors.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記活性層において共振する光のうち、
低次の共振モード成分は、レーザ発振に至り、
高次の共振モード成分は、レーザ発振に至らないことができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
Of the light resonating in the active layer,
Low-order resonance mode components lead to laser oscillation,
Higher order resonance mode components can not lead to laser oscillation.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記活性層において共振する光のうち、
低次の共振モード成分のエネルギー増幅率は正であり、
高次の共振モード成分のエネルギー増幅率は負であることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
Of the light resonating in the active layer,
The energy amplification factor of the low-order resonance mode component is positive,
The energy amplification factor of higher order resonance mode components can be negative.

本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記低次の共振モード成分は、0次の共振モード成分であり、
前記高次の共振モード成分は、1次以上の共振モード成分であることができる。
In the surface emitting semiconductor laser according to the present invention,
The low-order resonance mode component is a zero-order resonance mode component,
The higher-order resonance mode component may be a first-order or higher-order resonance mode component.

本実施形態に係る面発光型半導体レーザを概略的に示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing a surface emitting semiconductor laser according to an embodiment. 本実施形態に係る面発光型半導体レーザの一部を概略的に示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a surface emitting semiconductor laser according to an embodiment. 本実施形態の面発光型半導体レーザの一製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows roughly one manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser of this embodiment. 本実施形態の面発光型半導体レーザの一製造工程を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows roughly one manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser of this embodiment. 数値計算例の各モードの共振光のエネルギー増加率の計算結果を示す図。The figure which shows the calculation result of the energy increase rate of the resonant light of each mode of the numerical calculation example. 数値計算例の各モードの共振光のエネルギー増加率の計算結果を示す図。The figure which shows the calculation result of the energy increase rate of the resonant light of each mode of the numerical calculation example. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例におけるモード数とサンプルの合計数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the mode number in an experiment example, and the total number of samples. 実験例に係る直交する2軸における放射角を示す図。The figure which shows the radiation angle in two orthogonal axes | shafts concerning an experiment example. 実験例に係る直交する2軸における放射角を示す図。The figure which shows the radiation angle in two orthogonal axes | shafts concerning an experiment example. 本実施形態の面発光型半導体レーザの変形例を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the modification of the surface emitting semiconductor laser of this embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

1. まず、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100について説明する。   1. First, the surface emitting semiconductor laser 100 according to this embodiment will be described.

図1は、面発光型半導体レーザ100を概略的に示す断面図であり、図2は、図1の領域Vを拡大して示す概略図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a surface-emitting type semiconductor laser 100, and FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a region V in FIG.

面発光型半導体レーザ100は、図1に示すように、基板101と、下部ミラー10と、活性層103と、上部ミラー20と、絶縁層110と、第1電極107と、第2電極109と、を含むことができる。   As shown in FIG. 1, the surface emitting semiconductor laser 100 includes a substrate 101, a lower mirror 10, an active layer 103, an upper mirror 20, an insulating layer 110, a first electrode 107, a second electrode 109, , Can be included.

基板101としては、例えば第1導電型(例えばn型)GaAs基板などを用いることができる。   As the substrate 101, for example, a first conductivity type (for example, n-type) GaAs substrate or the like can be used.

基板101上には、例えば第1導電型の下部ミラー10が形成されている。下部ミラー10は、単位多層膜10pを複数積層した多層膜ミラーである。単位多層膜10pは、図2に示すように、例えば、低屈折率層10Lと、低屈折率層10Lの下に形成された高屈折率層10Hと、からなることができる。即ち、下部ミラー10は、例えば、低屈折率層10Lと高屈折率層10Hとを交互に積層した分布ブラッグ反射型(DBR)ミラーであることができる。低屈折率層10Lは、例えば、n型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)からなることができる。高屈折率層10Hは、例えば、n型Al0.15Ga0.85As層(屈折率3.525)からなることができる。単位多層膜10pの積層数(ペア数)は、例えば35.5ペア〜43.5ペアなどとすることができる。なお、下部ミラー10の単位多層膜10pとしては、単位多層膜10pの層構成が繰り返されて、下部ミラー10が構成されるものであれば良い。例えば、単位多層膜10pは、低屈折率層10Lと、低屈折率層10Lの上に形成された高屈折率層10Hとからなることができる。 On the substrate 101, for example, a first conductivity type lower mirror 10 is formed. The lower mirror 10 is a multilayer mirror in which a plurality of unit multilayer films 10p are stacked. As shown in FIG. 2, the unit multilayer film 10p can be composed of, for example, a low refractive index layer 10L and a high refractive index layer 10H formed under the low refractive index layer 10L. That is, the lower mirror 10 can be, for example, a distributed Bragg reflection (DBR) mirror in which low refractive index layers 10L and high refractive index layers 10H are alternately stacked. The low refractive index layer 10L can be composed of, for example, an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049). The high refractive index layer 10H can be composed of, for example, an n-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer (refractive index 3.525). The number of stacked units (number of pairs) of the unit multilayer film 10p can be, for example, 35.5 pairs to 43.5 pairs. The unit multilayer film 10p of the lower mirror 10 may be any unit as long as the lower mirror 10 is configured by repeating the layer configuration of the unit multilayer film 10p. For example, the unit multilayer film 10p can include a low refractive index layer 10L and a high refractive index layer 10H formed on the low refractive index layer 10L.

下部ミラー10の上には、活性層103が形成されている。活性層103は、例えば、GaAsウェル層とAl0.2Ga0.8Asバリア層とから構成される量子井戸構造を3層重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有する。 An active layer 103 is formed on the lower mirror 10. The active layer 103 has, for example, a multiple quantum well (MQW) structure in which three quantum well structures each composed of a GaAs well layer and an Al 0.2 Ga 0.8 As barrier layer are stacked.

活性層103の上には、例えば第2導電型(例えばp型)の上部ミラー20が形成されている。上部ミラー20は、単位多層膜20pを複数積層した多層膜ミラーである。単位
多層膜20pは、図2に示すように、例えば、低屈折率層20Lと、低屈折率層20Lの下に形成された高屈折率層20Hと、からなることができる。即ち、上部ミラー20は、例えば、低屈折率層20Lと高屈折率層20Hとを交互に積層したDBRミラーであることができる。低屈折率層20Lは、例えば、p型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)からなることができる。高屈折率層20Hは、例えば、p型Al0.15Ga0.85As層(屈折率3.525)からなることができる。単位多層膜20pの積層数(ペア数)は、例えば19ペア〜31ペアなどとすることができる。なお、上部ミラー20の単位多層膜20pとしては、単位多層膜20pの層構成が繰り返されて、上部ミラー20が構成されるものであれば良い。例えば、単位多層膜20pは、低屈折率層20Lと、低屈折率層20Lの上に形成された高屈折率層20Hとからなることができる。
On the active layer 103, for example, a second conductivity type (for example, p-type) upper mirror 20 is formed. The upper mirror 20 is a multilayer film mirror in which a plurality of unit multilayer films 20p are stacked. As shown in FIG. 2, the unit multilayer film 20p can include, for example, a low refractive index layer 20L and a high refractive index layer 20H formed under the low refractive index layer 20L. That is, the upper mirror 20 can be, for example, a DBR mirror in which low refractive index layers 20L and high refractive index layers 20H are alternately stacked. The low refractive index layer 20L can be composed of, for example, a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049). The high refractive index layer 20H can be composed of, for example, a p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer (refractive index 3.525). The number of stacked unit multilayer films 20p (number of pairs) can be, for example, 19 to 31 pairs. The unit multilayer film 20p of the upper mirror 20 may be any unit as long as the upper mirror 20 is configured by repeating the layer configuration of the unit multilayer film 20p. For example, the unit multilayer film 20p can include a low refractive index layer 20L and a high refractive index layer 20H formed on the low refractive index layer 20L.

本実施形態では、例えば、上述した複数の単位多層膜10p,20pのうちの全てに対して、下記式(1)が満たされることができる。また、本実施形態では、活性層103は、下記式(2)を満たす。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
但し、
λは、面発光型半導体レーザ100の設計波長であり、
mは、正の整数であり、
は、単位多層膜10p,20pの厚さであり、
は、単位多層膜10p,20pの平均屈折率であり、
は、活性層103の厚さであり、
は、活性層103の平均屈折率である。
In the present embodiment, for example, the following equation (1) can be satisfied for all of the plurality of unit multilayer films 10p and 20p described above. In the present embodiment, the active layer 103 satisfies the following formula (2).
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)
However,
λ is a design wavelength of the surface emitting semiconductor laser 100,
m is a positive integer;
d D is the thickness of the unit multilayer films 10p and 20p,
n D is an average refractive index of the unit multilayer films 10p and 20p,
d A is the thickness of the active layer 103;
n A is the average refractive index of the active layer 103.

なお、dの下限値、および、dの上限値は、λが多層膜ミラー(下部ミラー10および上部ミラー20)の反射帯域に入るか否かで決定されることができる。dの下限値は、例えば、λ=850nmのAlGa1−xAs(x=0.15、0.90)からなる多層膜ミラーでは、例えばλ/2nに対して5%程度小さくした値とすることができる。また、dの上限値は、設計波長λに応じて適宜決定されるが、例えばmλ/2nに対して20%程度大きくした値とすることができる。 The lower limit value of d D and the upper limit value of d A can be determined by whether or not λ falls within the reflection band of the multilayer mirror (lower mirror 10 and upper mirror 20). For example, in the multilayer mirror made of Al x Ga 1-x As (x = 0.15, 0.90) with λ = 850 nm, the lower limit value of d D is, for example, about 5% smaller than λ / 2n D. Value. The upper limit value of d A is appropriately determined according to the design wavelength λ, and can be set to a value increased by about 20% with respect to mλ / 2n A , for example.

また、上述した式(1)および(2)は、下記式(A)に書き換えられることができる。
2n・d < λ < (2n・d)/m ・・・(A)
Also, the above-described equations (1) and (2) can be rewritten as the following equation (A).
2n D · d D <λ <(2n A · d A ) / m (A)

また、上述した式(1)および(2)から、活性層103の厚さdと単位多層膜10p,20pの厚さdとの比(d/d)は、下記式(B)を満たすことができる。
/d > mn/n ・・・(B)
Further, from the above formulas (1) and (2), the ratio (d A / d D ) between the thickness d A of the active layer 103 and the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p is expressed by the following formula (B ) Can be satisfied.
d A / d D > mn D / n A (B)

設計波長λは、例えば、780nm、850nm、1300nmなどであるが、特に限定されない。また、mが例えば2である場合には、1λ共振器が構成されるが、mは、特に限定されない。   The design wavelength λ is, for example, 780 nm, 850 nm, 1300 nm, etc., but is not particularly limited. When m is 2, for example, a 1λ resonator is configured, but m is not particularly limited.

本実施形態では、例えば図2に示すように、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pのそれぞれの厚さ、および、上部ミラー20における複数の単位多層膜20pのそれぞれの厚さは、同じdであることができる。また、本実施形態では、例えば、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pのそれぞれの平均屈折率、および、上部ミラー20における複数の単位多層膜20pのそれぞれの平均屈折率は、同じnであることができる。 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the thickness of each of the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10 is the same as the thickness of each of the plurality of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20. Can be D. In this embodiment, for example, the average refractive index of each of the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10 and the average refractive index of each of the plurality of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20 are the same n D. Can be.

また、例えば、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pのうち、少なくとも2つの単位多層膜10pの厚さは、それぞれ異なることもできる。また、例えば、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pのうち、少なくとも2つの単位多層膜10pの平均屈折率は、それぞれ異なることもできる。同様に、例えば、上部ミラー20における複数の単位多層膜20pのうち、少なくとも2つの単位多層膜20pの厚さおよび平均屈折率は、それぞれ異なることもできる。上述した式(1)は、下部ミラー10および上部ミラー20における複数の単位多層膜10p、20pのうちの少なくとも1つに対して満たされれば良い。例えば、上述した式(1)を満たしていない単位多層膜10p,20pに対しては、下記式(3)が満たされることができる。
= λ/2n ・・・(3)
Further, for example, among the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10, the thickness of at least two unit multilayer films 10p may be different from each other. Further, for example, the average refractive index of at least two unit multilayer films 10p among the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10 may be different from each other. Similarly, for example, among the plurality of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20, the thickness and average refractive index of at least two unit multilayer films 20p may be different from each other. The above-described equation (1) only needs to be satisfied for at least one of the plurality of unit multilayer films 10p and 20p in the lower mirror 10 and the upper mirror 20. For example, the following formula (3) can be satisfied for the unit multilayer films 10p and 20p that do not satisfy the above-described formula (1).
d D = λ / 2n D (3)

また、例えば図2に示すように、下部ミラー10の単位多層膜10pが低屈折率層10Lと高屈折率層10Hからなり、上部ミラー20の単位多層膜20pが低屈折率層20Lと高屈折率層20Hからなる場合には、上述した式(1)は、下記式(4)に書き換えられることができる。
+d < λ/4n+λ/4n ・・・(4)
但し、
は、前記低屈折率層の厚さであり、
は、前記高屈折率層の厚さであり、
は、前記低屈折率層の屈折率であり、
は、前記高屈折率層の屈折率である。
For example, as shown in FIG. 2, the unit multilayer film 10p of the lower mirror 10 includes a low refractive index layer 10L and a high refractive index layer 10H, and the unit multilayer film 20p of the upper mirror 20 has a low refractive index layer 20L and a high refractive index. In the case of the rate layer 20H, the above-described formula (1) can be rewritten as the following formula (4).
d H + d L <λ / 4n L + λ / 4n H (4)
However,
d H is the thickness of the low refractive index layer;
d L is the thickness of the high refractive index layer;
n L is the refractive index of the low refractive index layer;
n H is the refractive index of the high refractive index layer.

また、上述した下部ミラー10における単位多層膜10pの積層数、および、上部ミラー20における単位多層膜20pの積層数を適宜調整することにより、面発光型半導体レーザ100のしきい値を調整することができる。   Further, the threshold value of the surface emitting semiconductor laser 100 is adjusted by appropriately adjusting the number of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10 and the number of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20 described above. Can do.

下部ミラー10、活性層103、および上部ミラー20は、垂直共振器を構成することができる。下部ミラー10、活性層103、および上部ミラー20を構成する各層の組成および層数は、必要に応じて適宜調整されることができる。p型の上部ミラー20、不純物がドーピングされていない活性層103、およびn型の下部ミラー10により、pinダイオードが構成される。上部ミラー20、活性層103、および下部ミラー10の一部は、柱状の半導体堆積体(以下「柱状部」という)30を構成することができる。柱状部30の平面形状は、例えば円形などである。   The lower mirror 10, the active layer 103, and the upper mirror 20 can constitute a vertical resonator. The composition and the number of layers constituting the lower mirror 10, the active layer 103, and the upper mirror 20 can be appropriately adjusted as necessary. The p-type upper mirror 20, the active layer 103 not doped with impurities, and the n-type lower mirror 10 constitute a pin diode. A part of the upper mirror 20, the active layer 103, and the lower mirror 10 can constitute a columnar semiconductor deposited body (hereinafter referred to as “columnar portion”) 30. The planar shape of the columnar portion 30 is, for example, a circle.

また、図1に示すように、例えば、上部ミラー20を構成する層のうちの少なくとも1層を電流狭窄層105とすることができる。電流狭窄層105は、活性層103に近い領域に形成されている。電流狭窄層105としては、例えば、AlGaAs層を酸化したものや、プロトンを打ち込んだものなどを用いることができる。電流狭窄層105は、開口部を有する絶縁層である。電流狭窄層105はリング状に形成されている。   As shown in FIG. 1, for example, at least one of the layers constituting the upper mirror 20 can be a current confinement layer 105. The current confinement layer 105 is formed in a region close to the active layer 103. As the current confinement layer 105, for example, an oxidized AlGaAs layer or a proton implanted layer can be used. The current confinement layer 105 is an insulating layer having an opening. The current confinement layer 105 is formed in a ring shape.

基板101の裏面(下部ミラー10側とは逆側の面)には、第1電極107が形成されている。第1電極107は、基板101を介して、下部ミラー10と電気的に接続されている。第1電極107は、例えば、下部ミラー10の上面上に形成されることもできる。   A first electrode 107 is formed on the back surface of the substrate 101 (the surface opposite to the lower mirror 10 side). The first electrode 107 is electrically connected to the lower mirror 10 through the substrate 101. For example, the first electrode 107 can be formed on the upper surface of the lower mirror 10.

上部ミラー20および絶縁層110の上には、第2電極109が形成されている。第2電極109は、上部ミラー20と電気的に接続されている。第2電極109は、柱状部30上に開口部を有する。該開口部によって、上部ミラー20の上面上に第2電極109の設けられていない領域が形成される。この領域が、レーザ光の出射面108である。出射面108の平面形状は、例えば円形などである。   A second electrode 109 is formed on the upper mirror 20 and the insulating layer 110. The second electrode 109 is electrically connected to the upper mirror 20. The second electrode 109 has an opening on the columnar part 30. Due to the opening, a region where the second electrode 109 is not provided is formed on the upper surface of the upper mirror 20. This region is the laser light emission surface 108. The planar shape of the emission surface 108 is, for example, a circle.

絶縁層110は、下部ミラー10の上に形成されている。絶縁層110は、柱状部30を取り囲むように形成されている。絶縁層110は、第2電極109と下部ミラー10を電気的に分離させることができる。   The insulating layer 110 is formed on the lower mirror 10. The insulating layer 110 is formed so as to surround the columnar portion 30. The insulating layer 110 can electrically separate the second electrode 109 and the lower mirror 10.

2. 次に、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。   2. Next, an example of a method for manufacturing the surface emitting semiconductor laser 100 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図3および図4は、図1に示す本実施形態の面発光型半導体レーザ100の一製造工程を模式的に示す断面図である。   3 and 4 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser 100 of the present embodiment shown in FIG.

(1)まず、図3に示すように、基板101として、例えばn型GaAs基板を用意する。次に、基板101の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜150を形成する。半導体多層膜150は、下部ミラー10、活性層103、および上部ミラー20を構成する半導体層を順に積層したものである。なお、上部ミラー20を成長させる際に、活性層103近傍の少なくとも1層を、後に酸化されて電流狭窄層105となる層とすることができる。電流狭窄層105となる層としては、例えば、Al組成が0.95以上のAlGaAs層などを用いることができる。   (1) First, as shown in FIG. 3, for example, an n-type GaAs substrate is prepared as the substrate 101. Next, the semiconductor multilayer film 150 is formed on the substrate 101 by epitaxial growth while modulating the composition. The semiconductor multilayer film 150 is formed by sequentially laminating the lower mirror 10, the active layer 103, and the semiconductor layers constituting the upper mirror 20. When the upper mirror 20 is grown, at least one layer in the vicinity of the active layer 103 can be a layer that is oxidized later to become the current confinement layer 105. As the layer that becomes the current confinement layer 105, for example, an AlGaAs layer having an Al composition of 0.95 or more can be used.

(2)次に、図4に示すように、半導体多層膜150をパターニングし、所望の形状の下部ミラー10、活性層103、および上部ミラー20を形成する。これにより、柱状部30が形成される。半導体多層膜150のパターニングは、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術等を用いて行われることができる。   (2) Next, as shown in FIG. 4, the semiconductor multilayer film 150 is patterned to form the lower mirror 10, the active layer 103, and the upper mirror 20 having desired shapes. Thereby, the columnar part 30 is formed. The patterning of the semiconductor multilayer film 150 can be performed using, for example, a lithography technique and an etching technique.

次に、例えば400℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部30が形成された基板101を投入することにより、前述の電流狭窄層105となる層を側面から酸化して、電流狭窄層105を形成する。   Next, for example, by introducing the substrate 101 on which the columnar portion 30 is formed by the above process in a steam atmosphere at about 400 ° C., the layer that becomes the current confinement layer 105 is oxidized from the side surface, and the current confinement layer 105 is formed.

(3)次に、図1に示すように、下部ミラー10上に、柱状部30を取り囲むように絶縁層110を形成する。まず、例えばスピンコート法等を用いて全面にポリイミド樹脂等からなる絶縁層を形成する。次に、例えばCMP法等を用いて柱状部30の上面を露出させる。次に、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術等を用いて絶縁層をパターニングする。このようにして所望の形状の絶縁層110を形成することができる。   (3) Next, as shown in FIG. 1, an insulating layer 110 is formed on the lower mirror 10 so as to surround the columnar portion 30. First, an insulating layer made of polyimide resin or the like is formed on the entire surface by using, for example, a spin coating method. Next, the upper surface of the columnar portion 30 is exposed using, for example, a CMP method. Next, the insulating layer is patterned using, for example, a lithography technique and an etching technique. In this manner, the insulating layer 110 having a desired shape can be formed.

次に、第1電極107および第2電極109を形成する。これらの電極は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により、所望の形状に形成されることができる。なお、各電極を形成する順番は、特に限定されない。   Next, the first electrode 107 and the second electrode 109 are formed. These electrodes can be formed in a desired shape by, for example, a combination of a vacuum deposition method and a lift-off method. In addition, the order which forms each electrode is not specifically limited.

(4)以上の工程により、図1に示すように、本実施形態の面発光型半導体レーザ100が得られる。   (4) Through the above steps, the surface emitting semiconductor laser 100 of the present embodiment is obtained as shown in FIG.

3. 次に、数値計算例について説明する。   3. Next, a numerical calculation example will be described.

本数値計算例では、時間領域差分法(FDTD法)を用いて、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100について光学シミュレーションを行った。シミュレーションは、6つのサンプル(No.1〜6)に対して行った。数値計算を適用したサンプルの構造は、以下の通りである。
基板101:n型GaAs基板(屈折率3.62)
下部ミラー10の単位多層膜10p:n型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)とn型Al0.15Ga0.85As層(屈折率3.525)からなる2層構造
下部ミラー10の単位多層膜10pの平均屈折率n:2n/(n+n)=
3.2697
活性層103:GaAs層(屈折率3.6201)とAl0.2Ga0.8As層(屈折率3.4297)とからなる量子井戸構造を3層重ねた3QW構造
活性層103の平均屈折率n:3.3838
上部ミラー20の単位多層膜20p:p型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)とp型Al0.15Ga0.85As層(屈折率3.525)からなる2層構造
上部ミラー20の単位多層膜20pの平均屈折率n:2n/(n+n)=3.2697
絶縁層110:ポリイミド樹脂(屈折率1.78)
面発光型半導体レーザ100の外部空間40:空気(屈折率1.00)
柱状部30の傾斜角(ポスト傾斜角)θ:80度
平面視における柱状部30の外径(ポスト径):約50μm
柱状部30における下部ミラー10のペア数:4ペア
電流狭窄層105:活性層103上の1層目のAlGaAs層を酸化したもの(屈折率1.6)
電流狭窄層105の開口部径:13μm
電流狭窄層105の厚さ:12nm、30nm
設計波長λ:850nm
上述した式(2)におけるm:2
In this numerical calculation example, an optical simulation was performed on the surface-emitting type semiconductor laser 100 according to the present embodiment using a time domain difference method (FDTD method). The simulation was performed on six samples (Nos. 1 to 6). The structure of the sample to which numerical calculation is applied is as follows.
Substrate 101: n-type GaAs substrate (refractive index 3.62)
The unit multilayer film 10p of the lower mirror 10 comprises an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049) and an n-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer (refractive index 3.525). Two-layer structure Average refractive index n D of unit multilayer film 10p of lower mirror 10: 2n H n L / (n H + n L ) =
3.2697
Active layer 103: 3QW structure in which three quantum well structures each composed of a GaAs layer (refractive index 3.6201) and an Al 0.2 Ga 0.8 As layer (refractive index 3.4297) are stacked. Average refraction of the active layer 103 Rate n A : 3.3838
The unit multilayer film 20p of the upper mirror 20 is composed of a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049) and a p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer (refractive index 3.525). Two-layer structure Average refractive index n D of unit multilayer film 20p of upper mirror 20: 2n H n L / (n H + n L ) = 3.2697
Insulating layer 110: polyimide resin (refractive index 1.78)
External space 40 of surface emitting semiconductor laser 100: air (refractive index 1.00)
Inclination angle (post inclination angle) θ of the columnar part 30: 80 degrees Outer diameter (post diameter) of the columnar part 30 in a plan view: about 50 μm
Number of pairs of the lower mirror 10 in the columnar part 30: 4 pairs Current confinement layer 105: oxidized first AlGaAs layer on the active layer 103 (refractive index 1.6)
Opening diameter of current confinement layer 105: 13 μm
Current confinement layer 105 thickness: 12 nm, 30 nm
Design wavelength λ: 850 nm
M in formula (2) described above: 2

なお、本数値計算例の各サンプルでは、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pを構成する各層の厚さ、および、上部ミラー20における複数の単位多層膜20pを構成する各層の厚さは、同じ比となるように決定した。具体的には、nおよびnに反比例するように決定した。また、下部ミラー10における複数の単位多層膜10pのそれぞれの平均屈折率、および、上部ミラー20における複数の単位多層膜20pのそれぞれの平均屈折率は、同じnとした。 In each sample of this numerical calculation example, the thickness of each layer constituting the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10 and the thickness of each layer constituting the plurality of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20 are as follows: The ratio was determined to be the same. Specifically, it was determined to be inversely proportional to n H and n L. Further, each of the average refractive index of the plurality of unit multilayer films 10p in the lower mirror 10, and the respective average refractive index of the plurality of unit multilayer films 20p in the upper mirror 20 were the same n D.

また、各数値計算サンプルの活性層103の厚さdと単位多層膜10p、20pの厚さdの比d/dは、No.1とNo.4では、2n/n(=1.9325)の1.15倍、No.2とNo.5では、1.10倍、No.3とNo.6では、1.05倍とした。また、比較例として、d/dが2n/nに等しいもの、即ち、d=λ/4n+λ/4n=λ/2n(=0.12998μm)、および、d=mλ/2n(=0.25119μm)であるものに対してもシミュレーションを行った。 The ratio d A / d D between the thickness d A of the active layer 103 and the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p in each numerical calculation sample is No. 1 and No. 4 is 1.15 times 2n D / n A (= 1.9325), No. 4 2 and No. No. 5, 1.10 times, No. 3 and no. 6 was 1.05 times. As a comparative example, d A / d D is equal to 2n D / n A , that is, d D = λ / 4n H + λ / 4n L = λ / 2n D (= 0.129998 μm), and d A = A simulation was also performed for mλ / 2n A (= 0.25119 μm).

各数値計算サンプル(No.1〜6)および比較例における単位多層膜10p、20pの厚さd、活性層103の厚さd、これらの比d/d、下部ミラー10のペア数、および、上部ミラー20のペア数を表1および表2に示す。表1は、電流狭窄層105の厚さが12nmの場合であり、表2は、30nmの場合である。なお、AlGaAsの格子周期を上回る有効桁となっているが、あくまで計算上用いた値であり、現実に即した値のものを用いれば特に問題はない。各厚さdおよびdは、設計波長λが850nmとなるように調整されている。各数値計算サンプル(No.1〜6)における厚さdおよびdは、上述した下記式(1)および(2)を満たしている。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
但し、本数値計算例では、m=2である。
Each of the numerical calculation samples (No. 1 to 6) and the unit multilayer films 10p and 20p in the comparative example have a thickness d D , a thickness d A of the active layer 103, a ratio d A / d D thereof, a pair of the lower mirror 10 Tables 1 and 2 show the numbers and the number of pairs of the upper mirror 20. Table 1 shows a case where the thickness of the current confinement layer 105 is 12 nm, and Table 2 shows a case where the thickness is 30 nm. Although it is an effective digit exceeding the lattice period of AlGaAs, it is a value used for calculation to the last, and there is no particular problem if a value according to reality is used. Each thickness d D and d A is adjusted such that the design wavelength λ is 850 nm. The thickness d D and d A in each of the numerical calculation samples (Nanba1~6) satisfies the above formula (1) and (2).
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)
However, in this numerical calculation example, m = 2.

また、各ペア数については、単位多層膜10p,20pの厚さdを変えた場合のミラー損失が、各サンプルにおいて等しくなるように、一次元FDTD法を用いて光子寿命を計算することから算出した。これは、比較のため、後述する0次の共振モード成分の光子寿命を同程度に維持するためだけに行っており、本件とペア数が異なる場合も本発明から逸脱するものではない。 In addition, for each number of pairs, the photon lifetime is calculated using the one-dimensional FDTD method so that the mirror loss when the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p is changed is equal in each sample. Calculated. For comparison, this is performed only to maintain the photon lifetime of the zeroth-order resonance mode component, which will be described later, at the same level, and it does not depart from the present invention even when the number of pairs is different from this case.

Figure 0005494936
Figure 0005494936

Figure 0005494936
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各数値計算サンプル(No.1〜6)および比較例に対して、2次元FDTD法を用いて、0次の共振モード成分(以下「0次モード成分」という)と1次の共振モード成分(以下「1次モード成分」という)の共振光の活性層エネルギーの増加率を計算した結果を図5および図6に示す。なお、活性層103には、電流注入時に相当するゲインを与えて計算を行っている。図5は、電流狭窄層105の厚さが12nmの場合であり、図6は、30nmの場合である。横軸は、単位多層膜10p、20pの厚さdであり、縦軸は、活性層エネルギーの増加率である。図5および図6に示すように、dを小さくすると(d/dを大きくすると)、0次モード成分の共振光のエネルギー増加率は、ほとんど変化しないのに対し、1次モード成分の共振光のエネルギー増加率は、減少することが分かる。dを小さくしていくと(d/dを大きくしていくと)、1次モード成分の共振光のエネルギー増加率は負に転じており、レーザ発振に至らない状態になることが分かる。即ち、共振光のうち、1次以上の共振モード成分は、レーザ発振せず(従って、面発光型半導体レーザ100から出射されず)、0次モード成分の共振光のみがレーザ発振する(従って、面発光型半導体レーザ100から出射される)。従って、面発光型半導体レーザ100から出射されるレーザ光のシングルモード化が可能となる。なお、共振光のうち、高次の共振モード成分(例えば1次モード成分)の削減は、図5および図6に示すように、電流狭窄層105の厚さによらず可能であることが分かる。 For each numerical calculation sample (Nos. 1 to 6) and the comparative example, using a two-dimensional FDTD method, a zero-order resonance mode component (hereinafter referred to as “0-order mode component”) and a first-order resonance mode component ( FIG. 5 and FIG. 6 show the results of calculating the increase rate of the active layer energy of the resonant light (hereinafter referred to as “first-order mode component”). The active layer 103 is calculated by giving a gain corresponding to the current injection. FIG. 5 shows the case where the thickness of the current confinement layer 105 is 12 nm, and FIG. 6 shows the case where it is 30 nm. The horizontal axis represents the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p, and the vertical axis represents the increase rate of the active layer energy. As shown in FIGS. 5 and 6, when d D is reduced (d A / d D is increased), the energy increase rate of the resonance light of the zero-order mode component hardly changes, whereas the first-order mode component It can be seen that the energy increase rate of the resonant light decreases. When d D is decreased (d A / d D is increased), the energy increase rate of the resonance light of the first-order mode component turns negative, and laser oscillation may not be achieved. I understand. That is, in the resonance light, the first-order or higher-order resonance mode component does not oscillate (thus, it is not emitted from the surface emitting semiconductor laser 100), and only the zero-order mode component resonance light oscillates (therefore, It is emitted from the surface emitting semiconductor laser 100). Therefore, the laser light emitted from the surface emitting semiconductor laser 100 can be converted into a single mode. In addition, it can be seen that the higher-order resonance mode component (for example, the first-order mode component) in the resonance light can be reduced regardless of the thickness of the current confinement layer 105 as shown in FIGS. .

なお、上述した数値計算例では、共振光のうち、低次の共振モード成分(以下「低次モード成分」という)として0次モード成分を用い、高次の共振モード成分(以下「高次モード成分」という)として1次モード成分を用いてシミュレーションを行ったが、本実施形態はこれらに限定されるわけではない。低次モード成分は、高次モード成分に対して、次数の低いものであれば良い。従って、例えば、低次モード成分として3次以下の共振モード成分を用い、高次モード成分として4次以上の共振モード成分を用いることなども可能である。   In the numerical calculation example described above, the zero-order mode component is used as the low-order resonance mode component (hereinafter referred to as “low-order mode component”) of the resonance light, and the high-order resonance mode component (hereinafter referred to as “high-order mode”). Although the simulation was performed using the first-order mode component as the “component”), the present embodiment is not limited to this. The low-order mode component only needs to have a lower order than the high-order mode component. Therefore, for example, it is possible to use a third or lower order resonance mode component as the lower order mode component and a fourth or higher order resonance mode component as the higher order mode component.

4. 次に、実験例について説明する。   4). Next, experimental examples will be described.

本実験例では、まず、一次元の時間領域差分法(FDTD法)を用いて、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100について光学シミュレーションを行い、Q値(一次元の
計算なため、縦方向の光閉じ込め効果に相当する)が同程度になるように設計を行った。Q値を同程度に揃えることにより、閾値電流、即ち、最低次のモードが発振に至る電流値を同程度に揃えることができる。本シミュレーションでは、3つの条件A〜Cの面発光型半導体レーザに対して行った。数値計算を適用したサンプルの構造は、以下の通りである。なお、特に記載しない限り、上述した数値計算例のサンプルの構造と同じである。
下部ミラー10の単位多層膜10p:n型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)とn型Al0.12Ga0.88As層(屈折率3.544)からなる2層構造
下部ミラー10の単位多層膜10pの平均屈折率n:2n/(n+n)=3.278
活性層103:GaAs層(屈折率3.6201)とAl0.2Ga0.8As層(屈折率3.4297)とからなる量子井戸構造を3層重ねた3QW構造を、上下のAlGaAsからなるグレーデッドインデックス(Graded Index)層で挟み込むGRIN−SCH(graded-index separate-confinement heterostructure)構造
活性層103の平均屈折率n:3.3838
上部ミラー20の単位多層膜20p:p型Al0.9Ga0.1As層(屈折率3.049)とp型Al0.12Ga0.88As層(屈折率3.544)からなる2層構造
上部ミラー20の単位多層膜20pの平均屈折率n:2n/(n+n)=3.278
電流狭窄層105の開口部径(開口部直径):4.5μm、6.0μm
電流狭窄層105の厚さ:12nm
In this experimental example, first, using a one-dimensional time domain difference method (FDTD method), an optical simulation is performed on the surface-emitting semiconductor laser 100 according to the present embodiment, and a Q value (because it is a one-dimensional calculation, (Corresponding to the light confinement effect in the direction) was designed to be comparable. By aligning the Q values to the same extent, the threshold currents, that is, the current values at which the lowest order mode oscillates can be made to the same extent. In this simulation, the surface-emitting type semiconductor laser under three conditions A to C was used. The structure of the sample to which numerical calculation is applied is as follows. Unless otherwise specified, the sample structure is the same as that of the numerical calculation example described above.
The unit multilayer film 10p of the lower mirror 10 comprises an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049) and an n-type Al 0.12 Ga 0.88 As layer (refractive index 3.544). Two-layer structure Average refractive index n D of unit multilayer film 10p of lower mirror 10: 2n H n L / (n H + n L ) = 3.278
Active layer 103: A 3QW structure in which three quantum well structures each composed of a GaAs layer (refractive index 3.6201) and an Al 0.2 Ga 0.8 As layer (refractive index 3.4297) are stacked. GRIN-SCH (graded-index separate-confinement heterostructure) structure sandwiched between graded index layers as follows: Average refractive index n A of active layer 103: 3.3838
The unit multilayer film 20p of the upper mirror 20 is composed of a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer (refractive index 3.049) and a p-type Al 0.12 Ga 0.88 As layer (refractive index 3.544). Two-layer structure Average refractive index n D of unit multilayer film 20p of upper mirror 20: 2n H n L / (n H + n L ) = 3.278
Opening diameter (opening diameter) of current confinement layer 105: 4.5 μm, 6.0 μm
The thickness of the current confinement layer 105: 12 nm

また、各サンプルの活性層103の厚さdと単位多層膜10p、20pの厚さdの比d/dは、条件Aでは、2n/n(=r=1.96)の1.05倍、条件Bでは、1.10倍、条件Cでは、1.15倍とした。また、比較例として、d/dが2n/nに等しいもの、即ち、d=λ/4n+λ/4n=λ/2n(=129.66nm)、および、d=mλ/2n(=253.77nm)であるものに対してもシミュレーションを行った。 Further, the ratio d A / d D between the thickness d A of the active layer 103 and the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p of each sample is 2n D / n A (= r 0 = 1. 96), 1.05 times under condition B, and 1.15 times under condition C. As a comparative example, d A / d D is equal to 2n D / n A , that is, d D = λ / 4n H + λ / 4n L = λ / 2n D (= 129.66 nm), and d A = A simulation was also performed for the case of mλ / 2n A (= 253.77 nm).

各サンプル(条件A〜C)および比較例における単位多層膜10p,20pの全体の厚さd、該dの内訳(即ち、高屈折率層10H,20Hの厚さ及び低屈折率層10L,20Lの厚さ)、活性層103の厚さd、並びに、dのdに対する比d/dを表3に示す。なお、AlGaAsの格子周期を上回る有効桁となっているが、あくまで計算上用いた値であり、現実に即した値のものを用いれば特に問題はない。また、各サンプル(条件A〜C)および比較例における設計波長、下部ミラー10のペア数、上部ミラー20のペア数、および、Q値を表4に示す。各サンプル(条件A〜C)における厚さdおよびdは、上述した下記式(1)および(2)を満たしている。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
但し、本数値計算例では、m=2である。
The total thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p in each sample (conditions A to C) and the comparative example, and the breakdown of the d D (that is, the thickness of the high refractive index layers 10H and 20H and the low refractive index layer 10L) , the thickness of 20L), the thickness d a of the active layer 103, and the ratio d a / d D for d D of d a shown in Table 3. Although it is an effective digit exceeding the lattice period of AlGaAs, it is a value used for calculation to the last, and there is no particular problem if a value according to reality is used. Table 4 shows the design wavelength, the number of pairs of the lower mirror 10, the number of pairs of the upper mirror 20, and the Q value in each sample (conditions A to C) and the comparative example. The thickness d D and d A in each sample (conditions A through C) satisfies the above formula (1) and (2).
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)
However, in this numerical calculation example, m = 2.

Figure 0005494936
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Figure 0005494936
Figure 0005494936

表3および表4から、すべての条件において、Q値が同程度になるように設計できていることが分かる。   From Tables 3 and 4, it can be seen that the Q values can be designed to be the same under all conditions.

次に、上述した設計で各サンプル(条件A〜C)を実際に作製した。作製した個数は、144個である。作製した面発光型半導体レーザの発振波長(ピーク波長)の平均値を表5に示す。   Next, each sample (conditions A to C) was actually manufactured by the above-described design. The number produced is 144. Table 5 shows an average value of oscillation wavelengths (peak wavelengths) of the manufactured surface emitting semiconductor lasers.

Figure 0005494936
Figure 0005494936

表5に示すように、いずれの条件においても、作製した面発光型半導体レーザは、同程度の波長で発振していることが分かる。   As shown in Table 5, it can be understood that the manufactured surface-emitting type semiconductor laser oscillates at the same wavelength under any condition.

下記表6は、面発光型半導体レーザの閾値電流の平均値を示す。   Table 6 below shows average values of threshold currents of the surface emitting semiconductor lasers.

Figure 0005494936
Figure 0005494936

表6に示すように、電流狭窄層105の開口部径が4.5μmの場合も、6.0μmの場合も、閾値電流は同程度に揃えられていることが分かる。これにより、最低次の共振モード成分が発振に至る電流を同程度に揃えることができていることが分かる。   As shown in Table 6, it can be seen that the threshold currents are equal to each other both when the opening diameter of the current confinement layer 105 is 4.5 μm and when it is 6.0 μm. Thus, it can be seen that the currents that cause the lowest-order resonance mode component to oscillate can be made equal.

次に、各サンプル(条件A〜C)に対して電流(3.0mA、4.0mA、5.0mA)を注入し、発振した共振モード成分の数(以下「モード数」ともいう)を測定した。図7〜図12に、モード数が1、2、3、4、および5以上であったサンプルのそれぞれの合計数を示す。なお、図7〜図9は、電流狭窄層105の開口部径が4.5μmの場合であり、図10〜図12は、6.0μmの場合である。また、図7および図10は、条件Aの場合であり、図8および図11は、条件Bの場合であり、図9および図12は、条件Cの場合である。   Next, current (3.0 mA, 4.0 mA, 5.0 mA) is injected into each sample (conditions A to C), and the number of oscillated resonance mode components (hereinafter also referred to as “mode number”) is measured. did. 7 to 12 show the total number of samples in which the number of modes is 1, 2, 3, 4, and 5 or more. 7 to 9 show a case where the opening diameter of the current confinement layer 105 is 4.5 μm, and FIGS. 10 to 12 show a case where the opening diameter is 6.0 μm. 7 and 10 are for the condition A, FIGS. 8 and 11 are for the condition B, and FIGS. 9 and 12 are for the condition C.

図7〜図12に示すように、電流狭窄層105の開口部径が4.5μmの場合も、6.0μmの場合も、同じ電流値において、dを小さくすると(d/dを大きくすると)、モード数が3以上のサンプル総数は、減少することが分かる。従って、d/dを大きくすることにより、高次の共振モード成分(例えば2次以上の共振モード成分)の発振を、閾値電流を同程度に保ちながら抑制することができることが分かる。即ち、最低次の共振モード成分の発振しやすさを同程度に保ちながら、高次の共振モード成分の発振を抑制することが可能であることが分かる。 As shown in FIGS. 7 to 12, when d D is reduced (d A / d D is reduced at the same current value in both cases where the opening diameter of the current confinement layer 105 is 4.5 μm and 6.0 μm. It can be seen that the total number of samples with 3 or more modes decreases. Therefore, it can be seen that by increasing d A / d D , oscillation of higher order resonance mode components (for example, second or higher order resonance mode components) can be suppressed while maintaining the threshold current at the same level. That is, it can be seen that the oscillation of the higher-order resonance mode component can be suppressed while maintaining the ease of oscillation of the lowest-order resonance mode component at the same level.

また、モード数が3以上のサンプル総数の最も少ない構造は、図7〜図12、表4、および表6に示すように、Q値の小さい(即ち閾値電流の大きい)条件B(d/d=1.10r)の構造ではなく、Q値の大きい(即ち閾値電流の小さい)条件C(d/d=1.15r)の構造であることが分かる。このことから、本実験結果における高次の共振モード成分の発振の抑制は、閾値電流の増加により全ての共振モード成分が発振しにくくなったことによるものではなく、本発明の効果により高次の共振モード成分の発振が抑制されたことによるものであることが分かる。 Further, as shown in FIGS. 7 to 12, Table 4, and Table 6, the structure having the smallest number of samples having three or more modes is the condition B (d A / d D = 1.10r 0) structure and not the, it is understood that the structure of large Q value (i.e. small threshold current) condition C (d a / d D = 1.15r 0). Therefore, the suppression of higher-order resonance mode component oscillation in this experimental result is not due to the fact that all resonance mode components are less likely to oscillate due to the increase in the threshold current. It can be seen that this is because the oscillation of the resonance mode component is suppressed.

次に、各サンプル(条件A〜C)をレーザ発振させ、レーザ光のFFP(Far Field Pattern)における放射角を測定した。ここでは、放射角の定義として、強度が最大となる角度の両側において、最大強度の1/e(eは自然対数の底で、ネイピア数e=2.71828…)の強度となる角度の差(全角)を用いた。例えば、+14度と−13度で1/eになった場合には、放射角は、14−(−13)=27度である。図13および図14に、直交するx軸およびy軸における放射角(それぞれFFPおよびFFP)を示す。なお、図13は、電流狭窄層105の開口部径が4.5μmの場合であり、図14は、6.0μmの場合である。 Next, each sample (conditions A to C) was laser-oscillated, and the radiation angle of the laser light in FFP (Far Field Pattern) was measured. Here, as the definition of the radiation angle, on both sides of the angle at which the intensity becomes maximum, the angle at which the intensity becomes 1 / e 2 of the maximum intensity (e is the base of the natural logarithm and the Napier number e = 2.71828...). The difference (full width) was used. For example, when 1 / e 2 is obtained at +14 degrees and −13 degrees, the radiation angle is 14 − (− 13) = 27 degrees. FIG. 13 and FIG. 14 show radiation angles (FFP x and FFP y ) on the orthogonal x-axis and y-axis, respectively. FIG. 13 shows the case where the opening diameter of the current confinement layer 105 is 4.5 μm, and FIG. 14 shows the case where it is 6.0 μm.

図13および図14に示すように、電流狭窄層105の開口部径が4.5μmの場合も、6.0μmの場合も、dを小さくすると(d/dを大きくすると)、放射角は、低減することが分かる。これは、本実施形態の面発光型半導体レーザ100によれば、大きな値を有するk//(後述する)を解にしないことができるためである。 As shown in FIGS. 13 and 14, when d D is decreased (d A / d D is increased) in both cases where the opening diameter of the current confinement layer 105 is 4.5 μm and 6.0 μm, radiation is increased. It can be seen that the corners are reduced. This is because according to the surface emitting semiconductor laser 100 of the present embodiment, k // (described later) having a large value cannot be solved.

5. 次に、本実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。   5. Next, a modification of this embodiment will be described. In addition, a different point from the Example mentioned above is demonstrated, and description is abbreviate | omitted about the same point.

図15は、本変形例に係る面発光型半導体レーザの一部を概略的に示す断面図である。下部ミラー10の単位多層膜10pは、例えば、低屈折率層10Lと、低屈折率層10Lの下に形成された第1グレーデッドインデックス(Graded Index)層(以下「第1GI層」という)12と、第1GI層12の下に形成された高屈折率層10Hと、高屈折率層10Hの下に形成された第2グレーデッドインデックス層(以下「第2GI層」という)14と、からなることができる。第1GI層12としては、例えば、AlGaAs層のAl組成を0.12から0.9まで下方向に連続的に増加させたもの等を用いることができる。また、第2GI層14としては、例えば、AlGaAs層のAl組成を0.9から0.12まで下方向に連続的に減少させたもの等を用いることができる。なお、同様に、上部ミラー20の単位多層膜20pは、例えば、低屈折率層20Lと、低屈折率層20Lの下に形成された第1GI層22と、第1GI層22の下に形成された高屈折率層20Hと、高屈折率層20Hの下に形成された第2GI層24と、からなることができる。   FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a part of a surface emitting semiconductor laser according to this modification. The unit multilayer film 10p of the lower mirror 10 includes, for example, a low refractive index layer 10L and a first graded index layer (hereinafter referred to as “first GI layer”) 12 formed below the low refractive index layer 10L. And a high refractive index layer 10H formed under the first GI layer 12, and a second graded index layer (hereinafter referred to as “second GI layer”) 14 formed under the high refractive index layer 10H. be able to. As the first GI layer 12, for example, a layer in which the Al composition of the AlGaAs layer is continuously increased downward from 0.12 to 0.9 can be used. Further, as the second GI layer 14, for example, a layer in which the Al composition of the AlGaAs layer is continuously decreased downward from 0.9 to 0.12 can be used. Similarly, the unit multilayer film 20p of the upper mirror 20 is formed, for example, under the low refractive index layer 20L, the first GI layer 22 formed under the low refractive index layer 20L, and the first GI layer 22. The high refractive index layer 20H and the second GI layer 24 formed under the high refractive index layer 20H.

なお、上述した変形例は一例であって、これに限定されるわけではない。   In addition, the modification mentioned above is an example, Comprising: It is not necessarily limited to this.

6. 本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100では、上述した下記式(1)および(2)が満たされる。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
6). In the surface-emitting type semiconductor laser 100 according to the present embodiment, the following formulas (1) and (2) are satisfied.
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)

これにより、電流狭窄層105の厚さ、開口部径、ポスト(柱状部30)の傾斜角θ、外径などによらず、低次モード成分の共振光のエネルギー増加率をあまり減少させずに、高次モード成分の共振光のエネルギー増加率を減少させることができる。このことは、上述した数値計算例においても確認されている。その結果、面発光型半導体レーザ100の出力を減少させることなく、高次モードの共振光をレーザ発振しないようにすることができる。さらには、出力が増加させたとしても、高次モードの共振光をレーザ発振しないようにすることも可能である。従って、本実施形態によれば、レーザ光の発振モード数を削減することができ、かつ、単純に電流狭窄層の径を小さくする場合よりも高出力化の可能な面発光型半導体レーザを提供することができる。なお、上記式(1)および(2)が満たされることにより、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ100の作用効果が奏される理由は以下の通りである。   Thereby, the energy increase rate of the resonance light of the low-order mode component is not reduced so much regardless of the thickness of the current confinement layer 105, the opening diameter, the inclination angle θ of the post (columnar section 30), the outer diameter, and the like. The energy increase rate of the resonance light of the higher-order mode component can be reduced. This is also confirmed in the numerical calculation examples described above. As a result, high-order mode resonant light can be prevented from lasing without reducing the output of the surface emitting semiconductor laser 100. Furthermore, even if the output is increased, it is possible to prevent the high-order mode resonance light from being laser-oscillated. Therefore, according to the present embodiment, there is provided a surface emitting semiconductor laser capable of reducing the number of oscillation modes of laser light and capable of achieving higher output than when the diameter of the current confinement layer is simply reduced. can do. The reason why the effects of the surface emitting semiconductor laser 100 according to the present embodiment are achieved by satisfying the above expressions (1) and (2) is as follows.

共振器内の波数ベクトルの大きさ|k|は、真空中の波数ベクトルの大きさkの有効屈折率neff倍である。このことを式で表すと、次のようになる。 The wave vector magnitude | k | in the resonator is an effective refractive index n eff times the wave vector magnitude k 0 in vacuum. This can be expressed as follows.

Figure 0005494936
Figure 0005494936

但し、kは、共振器内の波数ベクトルの垂直方向の成分であり、k//は、面方向の成分である。 Here, k z is a component in the vertical direction of the wave vector in the resonator, and k // is a component in the plane direction.

およびk//は、電流狭窄層105を含むクラッド領域と、電流狭窄層105を含まないコア領域との境界での全反射条件を満足する範囲で、電磁界の連続性が満足されるように決定される。面発光型半導体レーザでは、kとneffは近い値であるため、上述した式から分かるように、k//は小さな値である。従って、上述した電磁界の連続性を満足するようなk//の解、即ち、式の上で許される横モードの数は限られてくる。面発光型半導体レーザでは、その中で全反射条件を満たすもののみが発振する。本発明では、kをさらに大きくすることによって、k//の解を全反射条件よりもさらに制限している。kは、下部ミラー10や上部ミラー20の単位多層膜10p,20pの厚さdを薄くすることにより大きくすることができる。これによりk//の解を制限することで、レーザ光の発振モード数の削減が可能となる。また、活性層103の厚さdを厚くすることにより短波長化を防ぐことができる。 k z and k // satisfy the continuity of the electromagnetic field within the range satisfying the total reflection condition at the boundary between the clad region including the current confinement layer 105 and the core region not including the current confinement layer 105. To be determined. In the surface emitting semiconductor laser, k z and n eff k 0 are close to each other, so that k // is a small value as can be seen from the above-described equation. Therefore, the solution of k // that satisfies the above-described continuity of the electromagnetic field, that is, the number of transverse modes allowed in the equation is limited. In the surface emitting semiconductor laser, only those that satisfy the total reflection condition oscillate. In the present invention, by further increasing k z , the solution of k // is further limited than the total reflection condition. The k z can be increased by reducing the thickness d D of the unit multilayer films 10p and 20p of the lower mirror 10 and the upper mirror 20. Thus, by limiting the solution of k //, the number of laser light oscillation modes can be reduced. Further, shortening the wavelength can be prevented by increasing the thickness d A of the active layer 103.

従って、dを小さくし、dを大きくする、即ち、厚さ比d/dを大きくする(具体的にはmn/nよりも大きくする)ことにより、電流狭窄層105の厚さ等によらず、レーザ光の発振モード数を削減できるとともに、所望の設計波長でレーザ発振させることができる。 Therefore, by reducing d D and increasing d A, that is, increasing the thickness ratio d A / d D (specifically, greater than mn D / n A ), the current confinement layer 105 Regardless of the thickness or the like, the number of oscillation modes of laser light can be reduced, and laser oscillation can be performed at a desired design wavelength.

7. 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。   7). Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.

例えば、上述した本発明の実施形態に係る面発光型半導体レーザは、例えば、排熱構造を有する素子、フリップチップ構造を有する素子、静電破壊(ESD)対策構造を有する素子、モニタフォトダイオード(MPD)を有する素子、インクジェットマイクロレンズ
を有する素子、誘電体ミラーを有する素子、CANやセラミックパッケージを用いたOSA(Optical Sub-Assembly)などの光モジュール、それらを組み込んだ光伝送装置などに適用されることができる。
For example, the surface-emitting type semiconductor laser according to the above-described embodiment of the present invention includes, for example, an element having an exhaust heat structure, an element having a flip chip structure, an element having an electrostatic discharge (ESD) countermeasure structure, a monitor photodiode ( It is applied to elements having MPD), elements having inkjet microlenses, elements having dielectric mirrors, optical modules such as OSA (Optical Sub-Assembly) using CAN and ceramic packages, and optical transmission devices incorporating them. Can.

また、例えば、エピタキシャルリフトオフ(ELO)法などを用いる場合、面発光型半導体レーザ100の基板101は切り離されることができる。即ち、面発光型半導体レーザ100は、基板101を有しないことができる。   Further, for example, when the epitaxial lift-off (ELO) method or the like is used, the substrate 101 of the surface emitting semiconductor laser 100 can be separated. That is, the surface emitting semiconductor laser 100 may not have the substrate 101.

10 下部ミラー、10p 単位多層膜、10L 低屈折率層、10H 高屈折率層、12 第1GI層、14 第2GI層、20 上部ミラー、20p 単位多層膜、20L 低屈折率層、20H 高屈折率層、22 第1GI層、24 第2GI層、30 柱状部、40 外部空間、100 面発光型半導体レーザ、101 基板、103 活性層、105 電流狭窄層、107 第1電極、108 出射面、109 第2電極、110 絶縁層,150 半導体多層膜 10 Lower mirror, 10p Unit multilayer film, 10L Low refractive index layer, 10H High refractive index layer, 12 First GI layer, 14 Second GI layer, 20 Upper mirror, 20p Unit multilayer film, 20L Low refractive index layer, 20H High refractive index Layer, 22 1st GI layer, 24 2nd GI layer, 30 columnar part, 40 external space, 100 surface emitting semiconductor laser, 101 substrate, 103 active layer, 105 current confinement layer, 107 1st electrode, 108 emission surface, 109 1st 2 electrodes, 110 insulating layer, 150 semiconductor multilayer film

Claims (6)

第1の屈折率を有する第1の層を複数備え、前記第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する第2の層を複数備え、前記第1の層と前記第2の層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型(DBR)ミラーである第1のミラーと、
第3の屈折率を有する第3の層を複数備え、前記第3の屈折率とは異なる第4の屈折率を有する第4の層を複数備え、前記第3の層と前記第4の層とを交互に積層した分布ブラッグ反射型(DBR)ミラーである第2のミラーと、
前記第1のミラーと前記第2のミラーとの間に位置する活性層と、を含み、
前記活性層において共振する光のうち、
低次の共振モード成分は、レーザ発振に至り、
高次の共振モード成分は、レーザ発振に至らず、
前記第1の層および前記第2の層において、複数の互いに接する2層のうちの少なくとも1つ、ならびに前記第3の層および前記第4の層において、複数の互いに接する2層のうちの少なくとも1つは、下記式(1)を満たし、
前記活性層は、下記式(2)を満たし、
前記式(1)を満たしていない前記互いに接する2層は、下記式(3)を満たす、面発光型半導体レーザ。
< λ/2n ・・・(1)
> mλ/2n ・・・(2)
= λ/2n ・・・(3)
但し、
λは、前記面発光型半導体レーザの設計波長であり、
mは、正の整数であり、
は、前記第1層、前記第2層、前記第3層、および前記第4層において、前記互いに接する2層の合計厚さであり、
は、前記第1層、前記第2層、前記第3層、および前記第4層において、前記互いに接する2層の平均屈折率であり、
は、前記活性層の厚さであり、
は、前記活性層の平均屈折率である。
A plurality of first layers having a first refractive index, a plurality of second layers having a second refractive index different from the first refractive index, the first layer and the second layer; A first mirror that is a distributed Bragg reflection type (DBR) mirror,
A plurality of third layers having a third refractive index, a plurality of fourth layers having a fourth refractive index different from the third refractive index, the third layer and the fourth layer; A second mirror that is a distributed Bragg reflection (DBR) mirror,
An active layer located between the first mirror and the second mirror,
Of the light resonating in the active layer,
Low-order resonance mode components lead to laser oscillation,
Higher order resonance mode components do not lead to laser oscillation,
In the first layer and the second layer , at least one of a plurality of two layers in contact with each other , and in the third layer and the fourth layer, at least of a plurality of two layers in contact with each other One satisfies the following formula (1),
The active layer satisfies the following formula (2):
The surface emitting semiconductor laser in which the two layers in contact with each other not satisfying the formula (1) satisfy the following formula (3).
d D <λ / 2n D (1)
d A > mλ / 2n A (2)
d D = λ / 2n D (3)
However,
λ is the design wavelength of the surface emitting semiconductor laser,
m is a positive integer;
d D is the total thickness of the two layers in contact with each other in the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer ;
n D is an average refractive index of the two layers in contact with each other in the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer ;
d A is the thickness of the active layer;
n A is the average refractive index of the active layer.
請求項1において、
前記第1の屈折率と前記第3の屈折率とは同じ屈折率であり、
前記第2の屈折率と前記第4の屈折率とは同じ屈折率である、面発光型半導体レーザ。
In claim 1,
The first refractive index and the third refractive index are the same refractive index,
The surface emitting semiconductor laser, wherein the second refractive index and the fourth refractive index are the same.
請求項1または2において、
前記第1のミラーを支持する基板を含み、
前記基板、前記第1のミラー、前記活性層、前記第2のミラーの順に積層されている、面発光型半導体レーザ。
In claim 1 or 2,
Including a substrate supporting the first mirror;
A surface emitting semiconductor laser in which the substrate, the first mirror, the active layer, and the second mirror are stacked in this order.
請求項1乃至3のいずれかにおいて、
下記式(4)を満たす、面発光型半導体レーザ。
+d < λ/4n +λ/4n ・・・(4)
但し、
は、前記互いに接する2層のうち屈折率の大きい層の厚さであり、
は、前記互いに接する2層のうち屈折率の小さい層の厚さであり、
は、前記互いに接する2層のうち屈折率の大きい層の屈折率であり、
は、前記互いに接する2層のうち屈折率の小さい層の屈折率である。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A surface emitting semiconductor laser that satisfies the following formula (4).
d H + d L <λ / 4n L + λ / 4n H (4)
However,
d H is a thickness of a layer having a large refractive index among the two layers in contact with each other;
d L is the thickness of a layer having a small refractive index among the two layers in contact with each other;
n H is a refractive index of a layer having a large refractive index among the two layers in contact with each other,
n L is a refractive index of a layer having a small refractive index among the two layers in contact with each other.
請求項1乃至のいずれかにおいて、
前記活性層において共振する光のうち、
前記低次の共振モード成分のエネルギー増幅率は正であり、
前記高次の共振モード成分のエネルギー増幅率は負である、面発光型半導体レーザ。
In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
Of the light resonating in the active layer,
Energy amplification factor of the low-order resonance mode component is positive,
A surface emitting semiconductor laser in which an energy amplification factor of the higher-order resonance mode component is negative.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記低次の共振モード成分は、0次の共振モード成分であり、
前記高次の共振モード成分は、1次以上の共振モード成分である、面発光型半導体レーザ。
In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
The low-order resonance mode component is a zero-order resonance mode component,
The surface emitting semiconductor laser, wherein the higher-order resonance mode component is a first-order or higher-order resonance mode component.
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