JPH04144183A - 面発光型半導体レーザ - Google Patents

面発光型半導体レーザ

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JPH04144183A
JPH04144183A JP26694990A JP26694990A JPH04144183A JP H04144183 A JPH04144183 A JP H04144183A JP 26694990 A JP26694990 A JP 26694990A JP 26694990 A JP26694990 A JP 26694990A JP H04144183 A JPH04144183 A JP H04144183A
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JP
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optical resonator
semiconductor laser
laser
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Katsuto Shimada
勝人 島田
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Seiko Epson Corp
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    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
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    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H01S5/18394—Apertures, e.g. defined by the shape of the upper electrode

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光情報処理や並列光通信に利用される面発光
型半導体レーザの構造に関する。
［従来の技術］ 従来、例えばエレクトロニクス・レターズ（ＥＬＥＣＴ
ＲＯＮｒＣ３ＬＥＴＴＥＲＳ）　　　１９８９年、第２
５巻、　１２号、　７７０項〜７７１項に示されていた
。それを第２図の構造図に基づいて説明する。第２図に
示すように垂直光共振器型面発光レーザは、半導体基板
２０１、活性層２０２、上部反射鏡２０３、下部反射鏡
２０４で主に構成されており、上部反射鏡２０３を透過
したレーザ光は半導体基板２０１に対して垂直方向に出
射する。
垂直光共振器は、リング電極２０５、及び円形の上部反
射鏡２０３で形づくられる対称性を持ち、光共振器は円
柱形を有していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の面発光型半導体レーザの光共振器は、設
計上、円柱形を有しているため、レーザ光の偏光方向が
安定な１方向に決まらないか、製造上発生する膜厚のむ
らや、エツチングのむらのため非対称性が発生し、素子
間でのレーザ光の偏光方向のばらつきや、同一素子でも
注入電流値により偏光方向の変化があるという問題点を
有していた。
そこで本発明では、従来のこのような問題点を解決する
ため、レーザ光の偏光が直線偏光゛あり、偏光方向を任
意の１方向に決定することができる面発光型半導体レー
ザを作ることを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の面発光型半導体レ
ーザは、 （１）半導体基板上に活性層を含む垂直型光共振器を有
する面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板に
対して垂直方向から見た時の前記垂直型光共振器の断面
形状が長軸及び短軸を具備することを特徴とする。
（２）前記断面形状が２枚だけの対称面を具備すること
を特徴とする。
［実施例］ 以下に、本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図（ａ）は本発明の面発光型半導体レーザの構
造断面図を示す。主構造として、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１上にＮ型下部反射鏡１０２、Ｎ型Ａ　Ｉ　ＢＡＧ　ａ
　［１，６Ａ　Ｓクラッド層１０３、ＧａＡｓ活性層１
０４、Ｐ型Ａ　Ｉ　［＋、４Ｇ　ａ　８．ｓＡ　Ｓクラ
、ド層１０５、Ｐ型Ａ　１　！！、３Ｇ　ａ　［１，７
Ａ　Ｓ　電流通路層１０６、Ｐ型Ａ　ｌ　［１，ｌＧ　
ａｅ、９Ａ　ｓ　コニ／タクトＪｉ１０７が形成されて
いる。Ｎ型下部反射鏡１０２は、Ｎ型Ａ　Ｉ　Ｂ、ｌＧ
　ａ　［１，ｇＡ　ｓ層とＮ型Ａ１゜７Ｇ　ａ　Ｉ！、
３Ａ　５層を１ペアとし、その多層膜で形成されており
、それぞれの層の屈折率をｎｌ、ｎ２とすると一層分の
膜厚はそれぞれλ／（４・ｎ＋）、λ／（４・ｎ２）と
なっている。ここでλは高反射率にしたい光の波長、且
つ活性層の発光波長である８　８０　ｎｍとし、多層膜
のペア数は反射率９８％以上が得られるよう３０ペアと
した。埋め込み層はＰ型Ａ　１　［１，５Ｇ　ａ　Ｂ、
５Ａ　ｓ埋め込み層１０８、Ｎ型Ａ　ｌ　１１．ｓＧ　
ａ　６．６Ａ　ｓ埋め込み層１０９で構成されており、
ＧａＡｓ活性層１０４の周りを完全に埋め込んでいる。
誘電体多層膜で形成されている上部反射鏡１１０は、Ｇ
ａＡｓ活性層１０４を完全におおうように形成されてお
り、同時に蒸着された誘電体多層膜の一部は、電流ブロ
ック層１１４として使用されている。ｎ側電極１１１は
ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面に形成し、ｎ側電極１１
２はＰ型Ａ　ｌ　ｎ、ｌＧ　ａ　ｓ９Ａ　ｓコンタクト
層１０７上部、且つ電流ブロック層１１４上部で上部反
射鏡１１０の周りに形成した。レーザ光１１３は、上部
反射鏡１１０からｎ型ＧａＡｓ基板１０１に対して垂直
方向に出射される。
正孔はｎ側電極１１２からＰ型Ａ　Ｉ　Ｂ、ｌＧ　ａ　
ｏ、ｓＡＳ：ｌ：／タフト層１０７、Ｐ型Ａ　１　ｓ３
Ｇ　ａ　［＋、７Ａｓ４４流通路層１０流通路型１０６
９．ａＧ　ａ　Ｔ！、６Ａ　Ｓクラッド層１０５を通し
て直接ＧａＡｓ活性層１゜４に注入される。
又電子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１からｎ型下部反射層
１０２、Ｎ型Ａ　Ｉ　Ｂ、ａＧ　ａ　！１．６Ａ’Ｓク
ラッド層１０３を通してＧａＡｓ活性層１０４に注入さ
れる。
電流狭窄はＰ型Ａ　ｌ　６．ｓＧ　ａ　６．５Ａ　ｓ埋
め込み層１０８とＮ型Ａ　Ｉ　ｔａ５Ｇ　ａ　［１，５
Ａ　Ｓ埋め込ろ層１０９のＰＮ接合の逆バイアスによっ
て行なわれている。
レーザ共振器はＧａＡｓ活性層１０４とその上下に配置
されたＰ型Ａ　Ｉ　１Ｉ４Ｇ　ａ　［１，８Ａ　Ｓクラ
ッド層１０５、Ｎ型Ａ　１　ｅ、４Ｇ　ａ　１］、ｓＡ
　ｓクラッド層１０３、Ｐ型Ａ　ｌ　［１，３Ｇ　ａ　
［１，７Ａ　Ｓ電流通路層１０６、及びＰ型Ａ　Ｉ　［
１，ｌＧ　ａ　ｉ］９Ａ　ｓコンタクト層１０７で構成
されている。
第１図（ｂ）に、レーザ出射面側から見た光共振器の透
過断面図を示す。光共振器の断面形状は楕円形をしてお
り、点線で示すように２枚の対称面１１５．１１６を持
っている。垂直光共振器構造を有する面発光型半導体レ
ーザのレーザ光は直線偏光であることは知られているが
、従来のように、光共振器の断面形状が真円である場合
には、安定な偏光方向が定まらず、製造上の膜厚のむら
により偏光方向が決定されていたり、注入電流値により
偏光方向が変化していた。本発明の面発光型半導体レー
ザは、対称面１１５に平行な方向に直線偏光したレーザ
光を出射することができる。
本発明の第２の実施例について図面に基づいて説明する
。第３図（ａ）の構造断面図及び、第３図（ｂ）のレー
ザ出射面側から見た光共振器の透過断面図に示すように
、第１の実施例と異なるのは、光共振器の活性層１０４
の断面形状をＰ型ＡＩ　＋！、ａＧ　ａ　［！、６Ａ　
Ｓクラッド層１０５に比べて小さくしたことだけである
。この場合も光共振器が点線で示す２枚の対称面１１５
．１１６を持つため、安定な偏光面を持つレーザ光を出
射することができる。
本発明の第３の実施例について図面に基づいて説明する
。第４図（ａ）の構造断面図及び、第４図（１））のレ
ーザ出射面側から見た光共振器の透過断面図に示すよう
に、第１の実施例と異なるのは、光共振器の断面形状が
矩形であること、埋め込み層がＰ型Ａ　Ｉ　ｅ、ａＧ　
ａ　ａ６Ａ　ｓクラッド層１０５より上部にだけ形成さ
れていること、埋め込み層がＰ型Ａ　Ｉ　ａ、ｓＧ　ａ
　ｓ、ｓＡ　ｓ埋め込ろ層１０８とＮ型Ａ　Ｉ　ｅ、ｓ
Ｇ　ａ　［１，５Ａ　Ｓ埋め込み層１０９の代わりにＺ
　ｎ　ＳｘＳ　ｅ　ｌ−Ｘ層４０１であること、Ｎ型Ａ
１　ａ３Ｇ　ａ　［１，７Ａ　Ｓ　７４流通路層１０６
、及び電流フロック層１１４が無いことである。この場
合においても光共振器は点線で示す２枚の対称面１１５
．１１６を持っているので対称面１１５に平行な方向に
直線偏光したレーザ光を出射することができる。
更に本発明の第４．５．６．７の実施例を図面に基づい
て説明する。第５図（ａ）〜＜ｄ’）はそれぞれ第４．
５．６．７の実施例のレーザ出射面側から見た光共振器
の透過断面図であり、すべての場合において、光共振器
は点線で示す２枚の対称面１１５．１１６を持っている
ので対称面１１５に平行な方向に直線偏光したレーザ光
を出射することができる。
更に本発明の第８．９．１０．１１の実施例を図面に基
づいて説明する。第６図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第８
．９．１０．１１の実施例のレーザ出射面側から見た光
共振器の透過断面図であり、すべての場合において、光
共振器は点線で示す長軸１１７、短軸１１８を持ってい
るので長軸１１７に平行な方向に直線偏光したレーザ光
を出射することができる。
本実施例で示した上部反射鏡の形状は光共振器の活性層
やＮ型クラッド層と同様に２枚の対称面を持つ形にした
が、上部反射鏡の形はどうでもよい。
本実施例で示した面発光型半導体レーザは、活性層にＧ
ａＡｓ層を用いて説明したが、ＡｌＧａＡｓ層を用いて
も良いし、他の化合物半導体混晶、例えばＡｌＧａ１ｎ
Ｐ、ＧａＩｎＡｓＰ系材料を用い系材弁光型半導体レー
ザであってもよい。
［発明の効果〕 本発明の面発光型半導体レーザは、以上説明したように
、光共振器の形状をレーザ光の出射方向から見たとき長
軸及び短軸を具備することにより、偏光方向を任意の１
方向、すなわち長軸に平行な方向に直線偏光したレーザ
光を出射することができ、更にそのレーザ光は注入電流
値に対して、偏光方向の変化が無いため、光の偏光を利
用した先ディスクのビ、クア、ブとして、さらには、光
の偏光を利用した光情報処理や、光通信の基本素子とし
て利用できるといった効果を有する。
更に、レーザ光出射側から見た光共振器の断面形状を２
枚だけの対称面を持つ形状にすることにより、そのうち
の１枚の対称面に平行な方向に直線偏光したレーザ光を
出射することができるので、これは上記に記述した効果
以外に、無効電流を低減し、しきい値電流を減少させる
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の第１実施例の面発光型半導体レ
ーザの構造断面図であり、第１図（ｂ）は本発明の第１
実施例の面発光型半導体レーザをレーザ出射面側から見
た光共振器の断面図である。 第２図は従来の面発光型半導体レーザの構造断面図であ
る。 第３図（ａ）は本発明の第２実施例の面発光型半導体レ
ーザの構造断面図であり、第３図（ｂ）は本発明の第２
実施例の面発光型半導体レーザをレーザ出射面側から見
た光共振器の断面図である。 第４図（ａ）は本発明の第３実施例の面発光型半導体レ
ーザの構造断面図であり、第４図（ｂ）は本発明の第３
実施例の面発光型半導体レーザをレーザ出射面側から見
た光共振器の断面図である。 第５図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の第４、５．６
．７実施例の面発光型半導体レーザのレーザ出射面側か
ら見た光共振器の断面図である。 第６図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の第８．９．１
０．１１実施例の面発光型半導体レーザのレーザ出射面
側から見た光共振器の断面図である。 １０１−−　ｎ型ＧａＡｓ基板 １０２・・・Ｎ型下部反射鏡 １０３−・・Ｎ型Ａ　ｌ　ｓ、ａＧ　ａ　ｌ！、６Ａ　
Ｓクラッド層ｌｏｉ　・・ＧａＡｓ活性層 １０５−−・Ｐ型Ａ　ｌ　ｅ、ａＧ　ａ　［１，６Ａ　
Ｓクラッド層１０６・・・Ｐ型Ａ　ｌ　ｅ、３Ｇ　ａ　
６４Ａ　ｓ　ｉｉ流通路層１０７−−−　Ｐ型Ａ　ｌ　
［１，ｌＧ　ａ　［１，９Ａ　Ｓコンタクト層１０８−
−−Ｐ型Ａ　Ｉ　ａ、ｓＧ　ａ　ｅ、ｓＡ　ｓ埋め込み
層１０９−−・Ｎ型Ａ　Ｉ　［１，ＳＧ　ａ　ｅ、ｓＡ
　ｓ埋め込み層１１０．２０３・・・上部反射鏡 １１１・・・ｎｌｌｌ７４極 １１２・・・ｐ側電極 １１３・・・レーザ光 １１４・・・電流プロ、り層 １１５．１１６・・・対称面 １１７・・・長軸 １１８・・・短軸 ２０１・・・半導体基板 ２０２・・・活性層 ２０４・・・下部反射鏡 ２０５・　・　・リング電極 ４０１・　・　・Ｚｎ５ＸＳｅ １−ｘ層 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部　＠！１名（ａ） ！ （ｂ） 第１図 （ａ） （ｂ） （ａ） ノ」１５ （ｂ） 第４図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板上に活性層を含む垂直型光共振器を有
    する面発光型半導体レーザにおいて、前記半導体基板に
    対して垂直方向から見た時の前記垂直型光共振器の断面
    形状が長軸及び短軸を具備することを特徴とする面発光
    型半導体レーザ。
  2. （２）前記断面形状が２枚だけの対称面を具備すること
    を特徴とする面発光型半導体レーザ。
JP26694990A 1990-10-04 1990-10-04 面発光型半導体レーザ Pending JPH04144183A (ja)

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