JPH0779049A - Dielectric reflective film and its manufacture - Google Patents
Dielectric reflective film and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体反射膜に関す
る。半導体レーザには、光子密度を高めるために一対の
平行、平滑な反射面を対向させた光共振器が使用されて
いる。半導体レーザの駆動電流及び電流閾値を低減する
ためには、共振器内に光をより効果的に閉じ込める技術
が必要であり、そのために、所望の反射率を有する反射
膜の製造技術が期待されている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dielectric reflecting film. A semiconductor laser uses an optical resonator having a pair of parallel and smooth reflecting surfaces facing each other in order to increase the photon density. In order to reduce the drive current and the current threshold of the semiconductor laser, a technique for more effectively confining the light in the cavity is necessary, and therefore, a technique for producing a reflective film having a desired reflectance is expected. There is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の半導体レーザは、半導体レーザチ
ップを結晶面に沿って劈開し、その劈開面を反射面とし
ている。または、劈開面上に均質膜を形成して、より高
い反射率を得るようにしている。例えば、一方の面の反
射率をほぼ１００％（高反射率面）、他方の面の反射率
を５０〜７５％、より典型的には６０〜７０％（中間反
射率面）にする。2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser, a semiconductor laser chip is cleaved along a crystal plane and the cleaved surface is used as a reflection surface. Alternatively, a uniform film is formed on the cleaved surface to obtain a higher reflectance. For example, the reflectance of one surface is set to almost 100% (high reflectance surface), and the reflectance of the other surface is set to 50 to 75%, more typically 60 to 70% (intermediate reflectance surface).
【０００３】また、高反射率膜を得る方法として、レー
ザ発振波長の１／４の膜厚を有する高屈折率、低屈折率
の２種類以上の膜を積層する方法が知られている。Ｓｉ
Ｏ2／Ｓｉの組み合わせを２対形成すると約９６％の高
反射膜が得られる。中間反射率は、例えば、ＳｉＯ2 ／
Ｓｉの１対の多層膜で約８０％が得られる。As a method of obtaining a high reflectance film, there is known a method of laminating two or more kinds of films having a high refractive index and a low refractive index having a film thickness of ¼ of a laser oscillation wavelength. Si
When two pairs of O 2 / Si are formed, a high reflection film of about 96% can be obtained. The intermediate reflectance is, for example, SiO 2 /
About 80% is obtained with a pair of Si multilayer films.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】均質膜をコーティング
する方法では、反射率は使用する材料の屈折率によって
決定される。使用可能な材料には制限があるため、所望
の反射率を有する反射膜を得ることは困難である。例え
ば、反射率６０〜７０％の誘電体多層膜を作製しようと
しても好適な高屈折率材料が見当たらない。In the method of coating a homogeneous film, the reflectivity is determined by the refractive index of the material used. Since the usable materials are limited, it is difficult to obtain a reflective film having a desired reflectance. For example, no suitable high-refractive index material is found even if an attempt is made to produce a dielectric multilayer film having a reflectance of 60 to 70%.
【０００５】本発明の目的は、所望の反射率を有する誘
電体反射膜を実現する技術を提供することである。An object of the present invention is to provide a technique for realizing a dielectric reflection film having a desired reflectance.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明による誘電体反射
膜は、単一物質で形成され、複数の異なる屈折率を有す
る層が積層された単一物質膜を含む。A dielectric reflecting film according to the present invention includes a single material film formed of a single material and having a plurality of layers having different refractive indexes laminated.
【０００７】本発明による誘電体反射膜製造方法は、真
空容器内に被着部材と、蒸着物質を配置して、被着部材
の膜形成面に加速されたイオンを衝突させながら、該蒸
着物質を蒸発させて該被着部材の膜形成面に蒸着物質の
膜を形成するイオンアシスト蒸着法による誘電体反射膜
形成方法において、単一光学膜形成中に前記イオンによ
るイオンアシスト効果を変化させることを特徴とする。In the method of manufacturing a dielectric reflection film according to the present invention, a deposition member and a deposition material are arranged in a vacuum container, and the deposition material is deposited while the accelerated ions collide with the film formation surface of the deposition member. In a method of forming a dielectric reflection film by an ion assisted vapor deposition method, in which a film of a vapor deposition material is formed on a film formation surface of the adherend by changing the ion assist effect of the ions during formation of a single optical film. Is characterized by.
【０００８】[0008]
【作用】イオンアシスト蒸着法において、膜形成中に、
膜形成面に衝突させるイオンによるイオンアシスト効果
を変化させることにより、形成される膜の屈折率を変化
させることができる。このようにして、単一物質膜中に
屈折率の異なる複数の層を積層することができる。[Function] In the ion assisted vapor deposition method, during film formation,
The refractive index of the formed film can be changed by changing the ion assist effect of the ions that collide with the film formation surface. In this way, a plurality of layers having different refractive indexes can be laminated in the single substance film.
【０００９】このように、単一物質膜中に屈折率の異な
る複数の層を積層することにより、膜全体の屈折率を中
間の値に制御し、所望の屈折率を有する膜を得ることが
可能になる。この膜を、異なる屈折率を有する他の膜と
組み合わせることにより、所望の反射率を有する多層反
射膜を得ることが可能になる。As described above, by laminating a plurality of layers having different refractive indexes in a single substance film, the refractive index of the entire film can be controlled to an intermediate value and a film having a desired refractive index can be obtained. It will be possible. By combining this film with another film having a different refractive index, it becomes possible to obtain a multilayer reflective film having a desired reflectance.
【００１０】[0010]
【実施例】以下に、本発明の実施例による誘電体反射膜
の構造及びその製造方法について説明する。EXAMPLES The structure of the dielectric reflecting film and the method for manufacturing the same according to the examples of the present invention will be described below.
【００１１】図１（Ａ）は、本発明の実施例による誘電
体多層膜を示す。半導体レーザ２の劈開面に、それぞれ
レーザ発振波長において４分の１波長（λ／４）の光学
厚を有する低屈折率膜１ｂと高屈折率膜１ａが交互に形
成され、全体として誘電体多層膜１が形成されている。
高屈折率膜１ａは単一の物質で形成されているが、その
密度が変化することにより屈折率が周期的に変化し、全
体として中間の屈折率を実現している。FIG. 1A shows a dielectric multilayer film according to an embodiment of the present invention. On the cleavage plane of the semiconductor laser 2, low-refractive index films 1b and high-refractive index films 1a each having an optical thickness of ¼ wavelength (λ / 4) at the laser oscillation wavelength are alternately formed, and a dielectric multilayer as a whole. The film 1 is formed.
The high-refractive index film 1a is formed of a single substance, but the refractive index changes periodically due to a change in its density, and an intermediate refractive index is realized as a whole.
【００１２】図１（Ｂ）は、実施例に使用したイオンア
シスト蒸着装置の概略を示す。排気系１０により真空排
気可能な真空容器９内の上部に、中心軸の回りに回転可
能な試料ホルダ４が試料載置面を下に向けて配置されて
いる。試料ホルダ４の試料載置面に、誘電体反射膜を形
成すべき目的物であるレーザ素子３が載置されている。FIG. 1B shows the outline of the ion assisted vapor deposition apparatus used in the embodiment. A sample holder 4 rotatable about a central axis is arranged in an upper part of a vacuum container 9 which can be evacuated by an exhaust system 10 with a sample mounting surface facing downward. On the sample mounting surface of the sample holder 4, the laser element 3, which is a target object for forming a dielectric reflection film, is mounted.
【００１３】真空容器９内の下部には、試料ホルダ４に
対向するように、蒸着物質５が投入されたるつぼ６が配
置されている。るつぼ６に投入された蒸着物質５は、図
には示さない電子銃から電子ビームが照射されることに
より蒸発する。A crucible 6 charged with a vapor deposition material 5 is arranged in the lower part of the vacuum container 9 so as to face the sample holder 4. The vapor deposition material 5 put in the crucible 6 evaporates by being irradiated with an electron beam from an electron gun (not shown).
【００１４】蒸発した蒸着物質は、対向する位置に配置
されたレーザ素子３の膜形成面上で固化し、蒸着膜を形
成する。なお、るつぼは、必要な数を配置する。例え
ば、ＳｉＯ2 を投入したるつぼと、ＴｉＯ2 を投入した
るつぼを用いる。The evaporated vapor deposition material is solidified on the film formation surface of the laser element 3 arranged at the opposite position to form a vapor deposition film. The required number of crucibles is arranged. For example, a crucible charged with SiO 2 and a crucible charged with TiO 2 are used.
【００１５】さらに、試料ホルダ４に対向する位置に
は、イオン銃７が配置されている。イオン銃７には、配
管８を介して少なくともアルゴン（Ａｒ）もしくは酸素
（Ｏ2）の一方が供給されている。イオン銃７によって
イオン化されたアルゴンイオンと酸素イオンは、試料ホ
ルダ４の試料載置面に衝突する。Further, an ion gun 7 is arranged at a position facing the sample holder 4. At least one of argon (Ar) or oxygen (O 2 ) is supplied to the ion gun 7 through a pipe 8. Argon ions and oxygen ions ionized by the ion gun 7 collide with the sample mounting surface of the sample holder 4.
【００１６】本実施例では、イオン照射下でるつぼ６に
投入した二酸化チタンを蒸発させることにより、レーザ
素子３の劈開面にチタニア（ＴｉＯ2 ）の膜を形成し
た。このとき、少なくともアルゴンイオンもしくは酸素
イオンの一方によるイオンアシスト効果を変化させるこ
とにより、チタニア膜の密度を変化させ屈折率を変化さ
せることができる。In this example, a titanium dioxide (TiO 2 ) film was formed on the cleavage plane of the laser element 3 by evaporating titanium dioxide charged into the crucible 6 under ion irradiation. At this time, the density of the titania film can be changed to change the refractive index by changing the ion assist effect of at least one of argon ions or oxygen ions.
【００１７】図２（Ａ）は、イオン電流と形成された膜
の屈折率との関係の概略を示す。イオン電流が上昇する
に従って形成される誘電体膜の屈折率は増加し、イオン
電流ＩＨの時最大値となる。FIG. 2A shows the outline of the relationship between the ion current and the refractive index of the formed film. The refractive index of the dielectric film formed increases as the ion current increases, and reaches the maximum value at the ion current IH.
【００１８】それ以上イオン電流を上昇すると、屈折率
は低下する。所望の屈折率の誘電体膜を得るためには、
その屈折率を与えるイオン電流でイオンを衝突させなが
ら蒸着すればよい。When the ionic current is further increased, the refractive index decreases. To obtain a dielectric film with a desired refractive index,
The vapor deposition may be performed while colliding the ions with an ion current that gives the refractive index.
【００１９】しかし、この方法では、イオン電流のわず
かな変動により形成される誘電体膜の屈折率が変動する
ため、所望の屈折率を有する誘電体膜を安定して形成す
ることは困難である。However, according to this method, the refractive index of the dielectric film formed changes due to a slight change in the ion current, so that it is difficult to stably form a dielectric film having a desired refractive index. .
【００２０】本実施例では、イオン電流が変動しても屈
折率がほとんど変化しない領域、すなわち、屈折率の極
値を与えるイオン電流ＩＨを使用することにより、屈折
率の変動を防止している。また、イオン電流を流さない
場合も、屈折率の安定な誘電体膜を得ることができる。In this embodiment, the refractive index is prevented from varying by using the region where the refractive index hardly changes even if the ion current varies, that is, the ion current IH that gives the extreme value of the refractive index. . Further, even when no ion current is passed, a dielectric film having a stable refractive index can be obtained.
【００２１】イオン電流を選ぶと屈折率が決まってしま
うが、２つ以上の屈折率の層を多数積層することによ
り、任意の中間屈折率を実現する。When the ionic current is selected, the refractive index is determined, but by laminating a large number of layers having two or more refractive indexes, an arbitrary intermediate refractive index can be realized.
【００２２】図２（Ｂ）、（Ｃ）は、誘電体膜蒸着時の
イオン電流の変化、及び形成された誘電体膜の屈折率の
変化を示す。図２（Ａ）に示すように、イオン電流を周
期的に矩形状に変化させることにより、形成される誘電
体膜は、高屈折率Ｎ2 を呈する層（高屈折率層）と、中
間屈折率Ｎ1 を呈する層（中間屈折率層）が周期的に形
成された膜となる。λを波長、ｎを自然数としたとき、
各層の光学厚さをλ／（４・ｎ）とし、合計ｎ層の高屈
折率層と中間屈折率層を形成することにより、１／４波
長の膜厚の誘電体膜を得ることができる。2B and 2C show changes in ion current during vapor deposition of a dielectric film and changes in refractive index of the formed dielectric film. As shown in FIG. 2A, the dielectric film formed by periodically changing the ionic current into a rectangular shape has a layer having a high refractive index N 2 (high refractive index layer) and an intermediate refractive index. The layer having the index N 1 (intermediate refractive index layer) is a film formed periodically. When λ is the wavelength and n is a natural number,
By setting the optical thickness of each layer to λ / (4 · n) and forming a total of n high refractive index layers and intermediate refractive index layers, it is possible to obtain a dielectric film having a thickness of ¼ wavelength. .
【００２３】ここで、矩形状に変化するイオン電流の高
電流時と低電流時の電流は、イオン電流の変化に対する
誘電体膜の屈折率の変化が少ない領域を選択することが
好ましい。これにより、イオン電流の変動に影響されに
くく、安定した屈折率を有する誘電体膜を得ることがで
きる。Here, it is preferable to select a region in which the change of the refractive index of the dielectric film with respect to the change of the ion current is small for the high current and the low current of the ion current which changes in a rectangular shape. This makes it possible to obtain a dielectric film that is not easily affected by fluctuations in ion current and that has a stable refractive index.
【００２４】図２（Ｃ）に示すように、高電流を印加す
る時間と低電流を印加する時間との比率を変えることに
より、屈折率Ｎ2 の高屈折率層と屈折率Ｎ1 の中間屈折
率層との膜厚の比を変化させることができる。これによ
り、屈折率Ｎ1 とＮ2 との中間の任意の屈折率を有する
誘電体膜を形成することができる。As shown in FIG. 2 (C), by changing the ratio between the time for applying the time and low current for applying a high current, middle refractive index N high refractive index layer and the refractive index N 1 of 2 The ratio of the film thickness to the refractive index layer can be changed. This makes it possible to form a dielectric film having an arbitrary refractive index intermediate between the refractive indexes N 1 and N 2 .
【００２５】屈折率が約１．４５のＳｉＯ2 膜を低屈折
率膜とし、上述のように屈折率を制御した誘電体膜を高
屈折率膜として誘電体多層膜フィルタを形成することが
できる。A dielectric multilayer filter can be formed by using a SiO 2 film having a refractive index of about 1.45 as a low refractive index film and a dielectric film whose refractive index is controlled as described above as a high refractive index film. .
【００２６】上記のイオンアシスト蒸着法によりチタニ
アの誘電体反射膜を形成する場合、イオン電流を変化さ
せることにより、屈折率を２．０４から２．２０まで変
化させることができる。When the titania dielectric reflection film is formed by the above ion assisted vapor deposition method, the refractive index can be changed from 2.04 to 2.20 by changing the ion current.
【００２７】実際に、高屈折率層の屈折率を２．２、中
間屈折率層の屈折率を２．０４とした場合に、高屈折率
層と中間屈折率層との膜厚比が１：１．３のとき低屈折
率膜の屈折率を１．４５とすると、１対の膜で５６％の
反射率が得られる。Actually, when the refractive index of the high refractive index layer is 2.2 and the refractive index of the intermediate refractive index layer is 2.04, the film thickness ratio between the high refractive index layer and the intermediate refractive index layer is 1 When the refractive index of the low refractive index film is 1.45, the reflectance of 56% is obtained with the pair of films.
【００２８】上記実施例では、イオン電流を変化させて
屈折率を変化させる方法について説明したが、イオンの
加速電圧、蒸着物質の蒸発温度、または真空容器内のガ
ス圧を変化させることによってもイオンアシスト効果を
制御し、屈折率を変化させることができる。In the above embodiment, the method of changing the ion current to change the refractive index has been described. However, the ion accelerating voltage, the evaporation temperature of the deposition material, or the gas pressure in the vacuum container is also changed. The assist effect can be controlled and the refractive index can be changed.
【００２９】また、イオン電流を矩形状に２段階に変化
させて屈折率の異なる２種類の層を積層する場合につい
て説明したが、イオン電流を３段階以上に変化させて、
屈折率の異なる３種類以上の層を積層してもよい。Further, the case has been described in which the ion current is changed in a rectangular shape in two steps to laminate two types of layers having different refractive indexes, but the ion current is changed in three or more steps,
You may laminate | stack three or more types of layers from which a refractive index differs.
【００３０】３段階に変化させる場合は、図２（Ａ）で
イオン電流０の屈折率、屈折率のピ−ク、イオン電流大
で屈折率変化が緩やかになった所の屈折率を用いるのが
好ましい。In the case of changing in three steps, the refractive index at ion current 0, the peak of the refractive index, and the refractive index at the point where the refractive index change is moderate due to the large ion current in FIG. 2A are used. Is preferred.
【００３１】以上、本発明の実施例については、半導体
レーザの劈開面に誘電体反射膜を形成する方法について
説明したが、半導体レーザ以外の光学部品に適用するこ
とも可能である。Although the embodiments of the present invention have been described with respect to the method of forming the dielectric reflection film on the cleavage surface of the semiconductor laser, the invention can be applied to optical components other than the semiconductor laser.
【００３２】また、高屈折率誘電体材料として、チタニ
アを使用する場合について説明したが、その他の誘電体
材料を使用してもよい。例えば、二酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ2 ）を使用すると、屈折率を１．８から１．９
５まで変化させることができる。Although the case where titania is used as the high refractive index dielectric material has been described, other dielectric materials may be used. For example, when zirconium dioxide (ZrO 2 ) is used, the refractive index is 1.8 to 1.9.
It can be changed up to 5.
【００３３】さらに、上記のように形成した積層構造の
誘電体膜と、均質膜との多層膜の膜構造は目的に合わせ
て任意に設計することができる。高屈折率膜の代わりに
低屈折率膜、または両者を上述のイオンアシスト効果に
よる多層構造としてもよい。Furthermore, the film structure of the multilayer film including the dielectric film having the laminated structure and the homogeneous film formed as described above can be arbitrarily designed according to the purpose. Instead of the high-refractive-index film, the low-refractive-index film or both may have a multilayer structure due to the above-mentioned ion assist effect.
【００３４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、所望の反射率を有する
誘電体膜を形成することができる。この誘電体膜を半導
体レーザの光共振器の反射フィルタに使用することによ
り、光共振器の反射面を所望の反射率に設定することが
でき、駆動電流、発振閾値電流を低減することが可能に
なる。According to the present invention, a dielectric film having a desired reflectance can be formed. By using this dielectric film for the reflection filter of the optical resonator of the semiconductor laser, the reflection surface of the optical resonator can be set to the desired reflectance, and the drive current and oscillation threshold current can be reduced. become.
【図１】（Ａ）は、本発明の実施例による誘電体多層膜
の断面図、（Ｂ）は、実施例で使用したイオンアシスト
蒸着装置の概略図である。1A is a cross-sectional view of a dielectric multilayer film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic view of an ion assisted vapor deposition apparatus used in the embodiment.
【図２】（Ａ）は、イオンアシスト蒸着法で形成した誘
電体膜の屈折率とイオン電流との関係を示すグラフ、
（Ｂ）と（Ｃ）は、蒸着時のイオン電流の変化、誘電体
膜の屈折率の変化を示すグラフである。FIG. 2A is a graph showing a relationship between a refractive index of a dielectric film formed by an ion assisted vapor deposition method and an ion current,
(B) and (C) are graphs showing changes in ion current and changes in refractive index of the dielectric film during vapor deposition.
１ 誘電体多層膜 １ａ 高屈折率膜 １ｂ 低屈折率膜 ２ 半導体レーザ ３ レーザ素子 ４ 試料ホルダ ５ 蒸着物質 ６ るつぼ ７ イオン銃 ８ 配管 ９ 真空容器 １０ 排気系 1 Dielectric Multilayer Film 1a High Refractive Index Film 1b Low Refractive Index Film 2 Semiconductor Laser 3 Laser Element 4 Sample Holder 5 Deposition Material 6 Crucible 7 Ion Gun 8 Piping 9 Vacuum Container 10 Exhaust System
Claims (2)
率を有する層が積層された単一物質膜を含む誘電体反射
膜。1. A dielectric reflection film comprising a single substance film formed of a single substance and having a plurality of layers having different refractive indexes laminated.
置して、被着部材の膜形成面に加速されたイオンを衝突
させながら、該蒸着物質を蒸発させて該被着部材の膜形
成面に蒸着物質の膜を形成するイオンアシスト蒸着法に
よる誘電体反射膜形成方法において、 単一光学膜形成中に前記イオンによるイオンアシスト効
果を変化させることを特徴とする誘電体反射膜形成方
法。2. A deposition member and a vapor deposition substance are arranged in a vacuum container, and the vapor deposition substance is vaporized by causing accelerated ions to collide with the film formation surface of the deposition member to vaporize the vapor deposition substance. A method for forming a dielectric reflection film by an ion assisted vapor deposition method for forming a film of a vapor deposition material on a film formation surface, characterized in that the ion assist effect by the ions is changed during formation of a single optical film. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22121393A JPH0779049A (en) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Dielectric reflective film and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22121393A JPH0779049A (en) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Dielectric reflective film and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779049A true JPH0779049A (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=16763243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22121393A Withdrawn JPH0779049A (en) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | Dielectric reflective film and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779049A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008085338A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for manufacturing optoelectronics device, and optoelectronics device |
| JP2016157816A (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | シチズンホールディングス株式会社 | Multilayer substrate, light-emitting device, and method of manufacturing multilayer substrate |
-
1993
- 1993-09-06 JP JP22121393A patent/JPH0779049A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9431580B2 (en) | 2006-09-26 | 2016-08-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing an optoelectronic component, and an optoelectronic component |
| JP2016157816A (en) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | シチズンホールディングス株式会社 | Multilayer substrate, light-emitting device, and method of manufacturing multilayer substrate |
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