JPH0770790B2 - 面発光素子 - Google Patents

面発光素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送や光情報処理用
の面発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送や光情報処理用の光源である半導
体レーザの研究が進められている。その中で、面型半導
体レーザは、（１）モノリシックな共振器形成が可能、
（２）素子の分離前のウェハー単位の検査が可能、
（３）動的単一波長動作、（４）大放射面積、狭出射円
形ビーム、（５）高密度２次元レーザアレー、（６）積
層による３次元アレーデバイスの集積化が可能、などの
特徴がある。面型半導体レーザについては、伊賀らによ
って先駆的な研究が行われ、彼らの一連の研究成果は１
９８８年発行の伊賀他著のジャーナル・オブ・カンタム
・エレクトロニクス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）第２４巻１８４５ペ
ージ記載の論文に歴史的な経緯を含めてまとめられてい
る。
【０００３】更に面型光機能素子は、前述の面型半導体
レーザの長所を活かした光情報処理を行う素子であり、
大容量の情報処理を目指した２次元並列光情報処理を可
能にすると期待されている。このような面型光機能素子
の１つとして、垂直共振器型面入出光電融合素子があ
り、この文献として１９９１年発行の沼居著のアプライ
ドフィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５８巻１２５０ページ記載
の論文をあげることが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
面発素子には次のような課題が存在する。従来の面発光
素子では、光導波路が光の進行方向に沿って形成されて
いないため、出射されるレーザ光の偏波方向は素子構造
のわずかな非対称性による共振器内の損失や利得の違い
によって定まり、素子毎に偏波方向が異なっていた。一
方、他の光回路素子と出射光を結合する場合、結合効率
を高めるためには、出射光の偏波方向を特定の方向に規
定しておくことが必要である。
【０００５】面発光素子において偏波面を規定するため
に出射方向に垂直な断面を矩形にした例が特開平１−２
６５５８４号公報に記載されているが、これだけでは十
分な偏波特性が得られず、十分な結合効率も得られてい
ない。
【０００６】そこで、本発明は、偏波方向が１つの方向
に規定された面発光素子を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光素子は、
（１００）面に対して傾斜した面を持つ半導体基板上
に、前記半導体基板あるいは前記基板上の成長層と格子
定数の異なる活性層が形成され、かつ前記傾斜した面に
垂直にレーザ光が出射されることを特徴とする。
【０００８】あるいは、上記の面発光素子であって、レ
ーザ光の出射方向に垂直な断面の少なくとも一部が矩形
であることを特徴とする。
【０００９】
【作用】まず、請求項１の発明について作用を説明す
る。一例として、（１００）面から（１１１Ａ）面に対
して２°傾斜した面を持つ半導体基板上に、前記半導体
基板あるいはその上に形成された成長層と格子定数の異
なる活性層を形成する場合を考える。活性層と半導体基
板、あるいは活性層と活性層以外の成長層との格子定数
が異なるため歪が生じる。結晶の成長方向をｘ、＜０１
１＞から２°オフ方向をｙ、＜０−１１＞から２°オフ
方向をｚとすると、せん断歪εx y （＜０）が生じ、一
方、εy z ＝εy z ＝０である。歪によって、軌道一歪
演算子に従ってバンドギャップが変形し、光学遷移に対
する偏波が影響を受ける。この結果、歪が負の方向と平
行な偏波方向の光が発振しやすくなるので、レーザの偏
波方向が、＜０１１＞方向から２°オフの方向を向く。
【００１０】請求項２の発明、偏波方向により一層の安
定化を目的として、請求項１の構造に加えて素子形状の
非対称性を導入したものである。断面形状を矩形にする
ことによって偏波によって等価屈折率、回折損失が異な
るため１つの偏波方向の出射のみを得ることが可能とな
る。
【００１１】
【実施例】図面を参照して、本実施例を詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例の面発光素子の構造
を示す図である。図２は、本発明の第１の実施例の測定
結果を示す図である。図３は、本発明の第２の実施例の
面発光素子の構造を示す図である。
【００１２】以下、製作手順にしたがって本実施例の構
造について説明する。まず第１の実施例の構造について
図１を参照しながら説明する。図１（Ａ）は上面図、図
１（Ｂ）は断面図である。（１００）面から（１１１
Ａ）面に対して２°傾斜したｎ形ＧａＡｓ基板１０上に
分子線ビームエピタキシーによりｎ形ＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓ多層反射膜２０、ｎ形ＧａＡｓ層１１、Ｉｎ0 . 2 Ｇ
ａ0 . 8 Ａｓ歪量子井戸活性層（厚み８０オングストロ
ーム）１２、ｐ形ＧａＡｓクラッド層１３、ｐ形ＧａＡ
ｓ／ＡｌＡｓ多層反射膜２１を順次成長する。その後、
ｐ形ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層膜２１、ｐ形ＧａＡＳクラ
ッド層１３、Ｉｎ0 . 2 Ｇａ0 . 8 Ａｓ歪量子井戸活性
層１２、ｎ形ＧａＡｓ層１１、ｎ形ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
多層反射膜２０の１部を素子上部からみたときに正方形
となるようにエッチングする。
【００１３】アノード電極３１を形成する。このｐ形Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＡｓ多層反射膜２１上のアノード電極３１
は金属反射膜２３として機能する。またｎ形ＧａＡｓ／
ＡｌＡｓ多層反射膜２０上にカソード電極３０を形成す
る。
【００１４】図２は、第１の実施例の測定結果の光出力
と電流の関係を示す図である。発振閾電流は１ｍＡ以下
である。出射光の偏波は＜０１１＞方向にほぼ平行（Ｐ
‖とする）であり、これに直交する偏波（Ｐ⊥とする）
との間の光強度の比（Ｐ⊥／Ｐ‖）は１：１００と良好
な直線偏波になっている。
【００１５】図３は、本発明の第２の実施例の面発光素
子の構造を示す図である。図３（Ａ）は上面図、図３
（Ｂ）は断面図である。第１の実施例との違いは素子上
部からみたときに矩形にエッチングされていることであ
る。第２の実施例では、素子サイズの非対称性による偏
波の制御と、せん断歪による偏波の制御との両方を用い
ているので、外部からのストレスの影響などに対しても
偏波は安定である。
【００１６】なお、半導体材料は上述のＧａＡｓ系に限
定する必要はなく、例えばＩｎＰ系の材料であってもよ
い。また、多層反射膜も反射率さえ大きくできる材料で
あれば半導体に限らず誘電体などなんでもよい。
【００１７】また、素子の形状は矩形でなくても本発明
の効果はあるが、実施例で示したように矩形の方が著し
い。
【００１８】
【発明の効果】面発光素子として、偏波方向が１つの方
向に規定された素子を実現することができる。これによ
り光回路素子間の結合効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の面発光素子の構造を示
す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の測定結果を示す図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施例の面発光素子の構造を示
す図である。
【符号の説明】
１０ 半導体基板 １１ ｎ−半導体層 １２ 歪量子井戸活性層 １３ ｐ−半導体層 ２０ ｎ−半導体多層膜 ２１ ｐ−半導体多層膜 ２３ 金属反射膜 ３０ 電極 ３１ 電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （１００）面に対して傾斜した面を持つ
    半導体基板上に、前記半導体基板あるいは前記基板上に
    形成された成長層と格子定数の異なる活性層が形成さ
    れ、かつ前記傾斜した面に垂直方向にレーザ光が出射さ
    れることを特徴とする面発光素子。
  2. 【請求項２】 レーザ光の出射方向に垂直な断面の少な
    くとも一部が矩形であることを特徴とする請求項１記載
    の面発光素子。
JP31871092A 1992-11-27 1992-11-27 面発光素子 Expired - Lifetime JPH0770790B2 (ja)

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