JPH09283862A - 単一共振器モード光エレクトロニクス装置 - Google Patents
単一共振器モード光エレクトロニクス装置Info
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- JPH09283862A JPH09283862A JP8325520A JP32552096A JPH09283862A JP H09283862 A JPH09283862 A JP H09283862A JP 8325520 A JP8325520 A JP 8325520A JP 32552096 A JP32552096 A JP 32552096A JP H09283862 A JPH09283862 A JP H09283862A
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一共振器モード光エレクトロニクス装置に
おいて、オーム加熱によって生じる光学的活性領域のエ
ネルギーギャップの変化、及びそれに伴う出力特性の劣
化などの問題を、低減する。 【解決手段】 ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤＦＢ
レーザダイオードなどの単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置が、光学的活性領域と、光学的活性領域より
も大きな熱膨張係数を有するポリマ材料の層として設け
られている歪み印加手段と、を含む、エッチングされた
ピラー或いはメサ構造を備えている。上記の層は、光学
的活性領域を囲んでいて、装置のオーム加熱によって生
じる光学的活性領域の利得スペクトルピークの温度によ
る変化を少なくとも部分的に補償するように、光学的活
性領域に圧縮歪みを印加する。
おいて、オーム加熱によって生じる光学的活性領域のエ
ネルギーギャップの変化、及びそれに伴う出力特性の劣
化などの問題を、低減する。 【解決手段】 ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤＦＢ
レーザダイオードなどの単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置が、光学的活性領域と、光学的活性領域より
も大きな熱膨張係数を有するポリマ材料の層として設け
られている歪み印加手段と、を含む、エッチングされた
ピラー或いはメサ構造を備えている。上記の層は、光学
的活性領域を囲んでいて、装置のオーム加熱によって生
じる光学的活性領域の利得スペクトルピークの温度によ
る変化を少なくとも部分的に補償するように、光学的活
性領域に圧縮歪みを印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、垂直共振
器型面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、共鳴共振
器型発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、及び端面発光型分
布帰還（ＤＦＢ）レーザダイオードのような、分布ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）を組み込んでいる半導体レーザ装
置に関する。
器型面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、共鳴共振
器型発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、及び端面発光型分
布帰還（ＤＦＢ）レーザダイオードのような、分布ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）を組み込んでいる半導体レーザ装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＶＣＳＥＬ及びＲＣＬＥＤは、エピタキ
シャル半導体ｐ−ｉ−ｎ構造であって、装置の成長面の
法線方向に光を発する。これらの装置では、共振器は、
薄いファブリ・ペロー・エタロンから構成される。エタ
ロンは、典型的には１／４波長多層半導体或いは誘電体
ＤＢＲから構成されるミラーを有している。ＶＣＳＥＬ
に関しては、両方のミラーは約９９％を越える反射率を
有している。ＲＣＬＥＤの場合には、一つのミラーは、
約９０％に減じられた反射率を有している。そのような
装置の例は、IEEE Journal of Quantum Electronics, V
ol.27, No.6, pp.1332-1346 (1991)、及び、Science, V
ol.265, pp.943-945 (1994)、に示されている。
シャル半導体ｐ−ｉ−ｎ構造であって、装置の成長面の
法線方向に光を発する。これらの装置では、共振器は、
薄いファブリ・ペロー・エタロンから構成される。エタ
ロンは、典型的には１／４波長多層半導体或いは誘電体
ＤＢＲから構成されるミラーを有している。ＶＣＳＥＬ
に関しては、両方のミラーは約９９％を越える反射率を
有している。ＲＣＬＥＤの場合には、一つのミラーは、
約９０％に減じられた反射率を有している。そのような
装置の例は、IEEE Journal of Quantum Electronics, V
ol.27, No.6, pp.1332-1346 (1991)、及び、Science, V
ol.265, pp.943-945 (1994)、に示されている。
【０００３】ＤＦＢレーザダイオードは、ＶＣＳＥＬ或
いはＲＣＬＥＤとは異なっている。ＤＦＢレーザダイオ
ードは、装置の光学的活性領域の端面から、光を発す
る。波長選択性を有するグレーティングが、装置の共振
器構造の一部を形成している。グレーティングからのブ
ラッグ反射の波長選択性は、周波数変調条件の下での高
駆動電流時のモードを維持しながら単一縦モード動作を
生成する助けになる。ＤＦＢレーザ装置及びその特性の
例は、Journal of Applied Physics, Vol.43, No.5, p
p.2327-2335 (1972)、及び、Applied Physics Letters,
Vol.25, No.9, pp.487-488 (1974)、に示されている。
いはＲＣＬＥＤとは異なっている。ＤＦＢレーザダイオ
ードは、装置の光学的活性領域の端面から、光を発す
る。波長選択性を有するグレーティングが、装置の共振
器構造の一部を形成している。グレーティングからのブ
ラッグ反射の波長選択性は、周波数変調条件の下での高
駆動電流時のモードを維持しながら単一縦モード動作を
生成する助けになる。ＤＦＢレーザ装置及びその特性の
例は、Journal of Applied Physics, Vol.43, No.5, p
p.2327-2335 (1972)、及び、Applied Physics Letters,
Vol.25, No.9, pp.487-488 (1974)、に示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】オーム加熱は、上記装
置の連続波パワー出力を制限する主要な要因である。Ｖ
ＣＳＥＬの場合、オーム加熱は、主として、ＤＢＲのポ
テンシャル井戸／障壁構造によって生じる電流に対する
ＤＢＲの抵抗による。そのような構造は、装置の光学的
活性領域の温度を、連続波（continuous wave＝ｃｗ）
動作で１００〜２００℃に達しさせ得る。光学的活性領
域の温度が上昇するにつれて、そのバンドギャップは減
少し、利得スペクトルのピークが長波長側に急速に移
動、すなわちシフトする。
置の連続波パワー出力を制限する主要な要因である。Ｖ
ＣＳＥＬの場合、オーム加熱は、主として、ＤＢＲのポ
テンシャル井戸／障壁構造によって生じる電流に対する
ＤＢＲの抵抗による。そのような構造は、装置の光学的
活性領域の温度を、連続波（continuous wave＝ｃｗ）
動作で１００〜２００℃に達しさせ得る。光学的活性領
域の温度が上昇するにつれて、そのバンドギャップは減
少し、利得スペクトルのピークが長波長側に急速に移
動、すなわちシフトする。
【０００５】利得のシフトに加えて、共振器モードが、
やはり長波長側に、但しやや遅いレートでシフトする。
利得スペクトルのピーク及び共振器モードのシフトの程
度は、材料に依存している。例えば、IEEE Journal of
Quantum Electronics, Vol.29,No.6, pp.2013-2021 (19
93)には、ＩｎＧａＡｓから形成されている光学的活性
領域を有するＶＣＳＥＬに対して、０．３２ｎｍ／℃の
利得スペクトルピークのシフト及び０．０８ｎｍ／℃の
共振器モードのシフトが報告されている。
やはり長波長側に、但しやや遅いレートでシフトする。
利得スペクトルのピーク及び共振器モードのシフトの程
度は、材料に依存している。例えば、IEEE Journal of
Quantum Electronics, Vol.29,No.6, pp.2013-2021 (19
93)には、ＩｎＧａＡｓから形成されている光学的活性
領域を有するＶＣＳＥＬに対して、０．３２ｎｍ／℃の
利得スペクトルピークのシフト及び０．０８ｎｍ／℃の
共振器モードのシフトが報告されている。
【０００６】このように、駆動電流が増加するにつれ
て、利得スペクトルのピークと共振器モードとがそれぞ
れ異なったレートでシフトするので、それらはトラック
しない。この現象は、「利得オフセット」効果として知
られている。図１は、ＶＣＳＥＬの共振器モードスペク
トルと利得スペクトルとの例を示している。光学的活性
領域の加熱は、共振器モードを、位置１から位置１ａに
シフトさせる。同様に、光学的活性領域の加熱は、利得
スペクトルピークを、位置２から位置２ａにシフトさせ
る。シフトのレートが異なっているので、共振器モード
と利得スペクトルピークとの間にミスマッチが生じて、
ＶＣＳＥＬのレーザ発振モードの最適利得が減少され
る。
て、利得スペクトルのピークと共振器モードとがそれぞ
れ異なったレートでシフトするので、それらはトラック
しない。この現象は、「利得オフセット」効果として知
られている。図１は、ＶＣＳＥＬの共振器モードスペク
トルと利得スペクトルとの例を示している。光学的活性
領域の加熱は、共振器モードを、位置１から位置１ａに
シフトさせる。同様に、光学的活性領域の加熱は、利得
スペクトルピークを、位置２から位置２ａにシフトさせ
る。シフトのレートが異なっているので、共振器モード
と利得スペクトルピークとの間にミスマッチが生じて、
ＶＣＳＥＬのレーザ発振モードの最適利得が減少され
る。
【０００７】さらに、上述の利得オフセット効果は、Ｖ
ＣＳＥＬでは、より顕著に生じる。これは、ＶＣＳＥＬ
の共振器長が、従来の端面発光型レーザ装置の共振器長
に比べて、はるかに短いからである。例えば、ＶＣＳＥ
Ｌの共振器長が０．１μｍ〜１．０μｍであるのに対し
て、端面発光型レーザの共振器長は数１００μｍの範囲
であり、すなわち、３桁ほど大きい。ＶＣＳＥＬのモー
ド間隔は、このように、典型的には光学的活性領域のバ
ンド幅よりも数倍大きく、従って、利得スペクトルの中
には、僅かに単一の共振器モードのみが存在する。従っ
て、温度が増加するにつれて、レーザ発振モードは異な
った共振器モードに「ホップ」できない。
ＣＳＥＬでは、より顕著に生じる。これは、ＶＣＳＥＬ
の共振器長が、従来の端面発光型レーザ装置の共振器長
に比べて、はるかに短いからである。例えば、ＶＣＳＥ
Ｌの共振器長が０．１μｍ〜１．０μｍであるのに対し
て、端面発光型レーザの共振器長は数１００μｍの範囲
であり、すなわち、３桁ほど大きい。ＶＣＳＥＬのモー
ド間隔は、このように、典型的には光学的活性領域のバ
ンド幅よりも数倍大きく、従って、利得スペクトルの中
には、僅かに単一の共振器モードのみが存在する。従っ
て、温度が増加するにつれて、レーザ発振モードは異な
った共振器モードに「ホップ」できない。
【０００８】同様な状況が、ＤＦＢ端面発光型レーザダ
イオードにおいて存在する。ＤＦＢレーザダイオード
は、劈開ファセットからのフレネル反射を用いる標準的
な装置に比べて、大きなモード間隔を有している。大き
なモード間隔は、利得スペクトルの中に単一共振器モー
ドが存在するという、ＶＣＳＥＬと同様の状況をもたら
す。このように、利得オフセット効果は、ＤＦＢレーザ
装置の共振器モードの利得を温度の関数にする。
イオードにおいて存在する。ＤＦＢレーザダイオード
は、劈開ファセットからのフレネル反射を用いる標準的
な装置に比べて、大きなモード間隔を有している。大き
なモード間隔は、利得スペクトルの中に単一共振器モー
ドが存在するという、ＶＣＳＥＬと同様の状況をもたら
す。このように、利得オフセット効果は、ＤＦＢレーザ
装置の共振器モードの利得を温度の関数にする。
【０００９】ｐ型上部ミラーの抵抗を下げることによっ
てＶＣＳＥＬにおけるオーム加熱を低減する試みが、行
われている。低抵抗ＤＢＲを得る一つの方法は、ＤＢＲ
の層の間にグレーディッド超格子層を加えることによっ
て、ＤＢＲ層の間の急峻な界面を最小限にすることであ
る。
てＶＣＳＥＬにおけるオーム加熱を低減する試みが、行
われている。低抵抗ＤＢＲを得る一つの方法は、ＤＢＲ
の層の間にグレーディッド超格子層を加えることによっ
て、ＤＢＲ層の間の急峻な界面を最小限にすることであ
る。
【００１０】ＡｌＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に積
層して形成されているｐ型上部ミラーの抵抗を低くする
他の技法は、隣接する層の間のＡｌ含有量の最大の差を
６０％より少なく保つことである。
層して形成されているｐ型上部ミラーの抵抗を低くする
他の技法は、隣接する層の間のＡｌ含有量の最大の差を
６０％より少なく保つことである。
【００１１】オーム加熱の問題に対する他の解決策に
は、電流注入路の改変が関係する。高導電性のｐ型共振
器間の間隙は、光学的活性領域の直上に位置して直接に
そこに接触しており、これによってｐ型ＤＢＲをバイパ
スする。
は、電流注入路の改変が関係する。高導電性のｐ型共振
器間の間隙は、光学的活性領域の直上に位置して直接に
そこに接触しており、これによってｐ型ＤＢＲをバイパ
スする。
【００１２】ｐ型ＤＢＲミラーの抵抗加熱によって生じ
る問題を低減する上述の試みのすべては、IEEE Journal
of Quantum Electronics, Vol.27, No.6, pp.1332-134
6 (1991)に開示されている。しかし、この文献に示され
ている技法は、ＶＣＳＥＬのオーム加熱によって生じる
問題を低減するものの、十分に低いレベルまでオーム加
熱を低減するものではない。
る問題を低減する上述の試みのすべては、IEEE Journal
of Quantum Electronics, Vol.27, No.6, pp.1332-134
6 (1991)に開示されている。しかし、この文献に示され
ている技法は、ＶＣＳＥＬのオーム加熱によって生じる
問題を低減するものの、十分に低いレベルまでオーム加
熱を低減するものではない。
【００１３】これまでに、金のような膨張係数が大きい
金属でコーティングされた逆メサリッジ構造を使用し、
その構造をＳｉＯ2のような膨張係数が小さい厚い層で
覆ってしまうことによって、端面発光型ダイオードレー
ザの波長を安定することが、報告されている。そのよう
な構造は、Conference on Lasers and Electro-Optics,
Vol.15, OSA Technical Digests Series (Optical Soc
iety of America, Washington D.C., 1995), Paper CTu
Q5, pp.153-154に教示されている。しかし、この文献
は、従来の劈開ファセットミラー型端面発光型レーザ装
置に関して、波長の安定化を教示している。明らかに、
そのような教示は、ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤ
ＦＢレーザダイオードには適用されない。なぜなら、こ
れらのＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤＦＢレーザダ
イオード等の装置の利得スペクトルには単一の共振器モ
ードしか存在しないのに対して、従来の劈開ファセット
型端面発光ミラー装置のモードスペクトルは、はるかに
密であるからである。これは、その共振器長が長いこと
による。これより、従来の劈開ファセットミラー装置
は、共振器モードの間でホップして、光学的活性領域の
温度の増加に伴う利得ピークのシフトをトラックするこ
とができる。
金属でコーティングされた逆メサリッジ構造を使用し、
その構造をＳｉＯ2のような膨張係数が小さい厚い層で
覆ってしまうことによって、端面発光型ダイオードレー
ザの波長を安定することが、報告されている。そのよう
な構造は、Conference on Lasers and Electro-Optics,
Vol.15, OSA Technical Digests Series (Optical Soc
iety of America, Washington D.C., 1995), Paper CTu
Q5, pp.153-154に教示されている。しかし、この文献
は、従来の劈開ファセットミラー型端面発光型レーザ装
置に関して、波長の安定化を教示している。明らかに、
そのような教示は、ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤ
ＦＢレーザダイオードには適用されない。なぜなら、こ
れらのＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、或いはＤＦＢレーザダ
イオード等の装置の利得スペクトルには単一の共振器モ
ードしか存在しないのに対して、従来の劈開ファセット
型端面発光ミラー装置のモードスペクトルは、はるかに
密であるからである。これは、その共振器長が長いこと
による。これより、従来の劈開ファセットミラー装置
は、共振器モードの間でホップして、光学的活性領域の
温度の増加に伴う利得ピークのシフトをトラックするこ
とができる。
【００１４】米国特許第4,935,935号は、少なくとも一
つの薄い圧電膜がレーザ装置の光学的活性層へ歪みを伝
達するような関係で位置している、半導体レーザ装置を
開示している。膜に伝えられた電気信号は、歪みを光学
的活性層に伝達させて、それによってレーザ装置のエネ
ルギーギャップを変化させて、発光波長を所望の波長に
チューニングすることを可能にする。米国特許第4,935,
935号の導入部には、さらに、温度調整によって、ダイ
ナミック単一モードレーザが制約された波長範囲でチュ
ーニングされ得ることが開示されている。
つの薄い圧電膜がレーザ装置の光学的活性層へ歪みを伝
達するような関係で位置している、半導体レーザ装置を
開示している。膜に伝えられた電気信号は、歪みを光学
的活性層に伝達させて、それによってレーザ装置のエネ
ルギーギャップを変化させて、発光波長を所望の波長に
チューニングすることを可能にする。米国特許第4,935,
935号の導入部には、さらに、温度調整によって、ダイ
ナミック単一モードレーザが制約された波長範囲でチュ
ーニングされ得ることが開示されている。
【００１５】これより、本発明は、単一共振器モード光
エレクトロニクス装置のオーム加熱によって生じる上記
の問題を低減するためになされたものであり、それを実
現する構成を有する単一共振器モード光エレクトロニク
ス装置を提供することを目的とする。
エレクトロニクス装置のオーム加熱によって生じる上記
の問題を低減するためになされたものであり、それを実
現する構成を有する単一共振器モード光エレクトロニク
ス装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の単一共振器モー
ド光エレクトロニクス装置は、光学的活性領域を有する
単一共振器モード光エレクトロニクス装置であって、該
光学的活性領域の利得スペクトルピークにおける温度に
よって生じる変化を少なくとも部分的に補償するよう
に、該光学的活性領域に温度に依存して変化する歪みを
印加する歪み印加手段をさらに備えており、そのことに
よって上記目的が達成される。
ド光エレクトロニクス装置は、光学的活性領域を有する
単一共振器モード光エレクトロニクス装置であって、該
光学的活性領域の利得スペクトルピークにおける温度に
よって生じる変化を少なくとも部分的に補償するよう
に、該光学的活性領域に温度に依存して変化する歪みを
印加する歪み印加手段をさらに備えており、そのことに
よって上記目的が達成される。
【００１７】ある実施形態では、前記歪み印加手段は、
前記光学的活性領域に２軸圧縮歪みを印加するように構
成されている。
前記光学的活性領域に２軸圧縮歪みを印加するように構
成されている。
【００１８】前記歪み印加手段は、温度変化時に前記利
得スペクトルピークと前記共振器モードとの間に実質的
な一致を維持するように構成され得る。或いは、前記歪
み印加手段は、該装置の前記共振器モードと前記利得ス
ペクトルピークとの間に実質的に一定のオフセット或い
はミスマッチを維持するように構成され得る。
得スペクトルピークと前記共振器モードとの間に実質的
な一致を維持するように構成され得る。或いは、前記歪
み印加手段は、該装置の前記共振器モードと前記利得ス
ペクトルピークとの間に実質的に一定のオフセット或い
はミスマッチを維持するように構成され得る。
【００１９】本発明の単一共振器モード光エレクトロニ
クス装置は、垂直共振器型面発光レーザダイオード、共
鳴共振器型発光ダイオード、或いは端面発光型分布帰還
レーザダイオードであり得る。
クス装置は、垂直共振器型面発光レーザダイオード、共
鳴共振器型発光ダイオード、或いは端面発光型分布帰還
レーザダイオードであり得る。
【００２０】ある実施形態では、前記歪み印加手段は、
直接的に或いは間接的に前記光学的活性領域に作用し、
該光学的活性領域とは異なる熱膨張係数を有する歪み印
加材料で形成されている。
直接的に或いは間接的に前記光学的活性領域に作用し、
該光学的活性領域とは異なる熱膨張係数を有する歪み印
加材料で形成されている。
【００２１】前記歪み印加材料は、前記光学的活性領域
を含むエッチングされたピラー構造或いはメサ構造を囲
む層として設けられ得て、該光学的活性領域よりも、使
用時に要求される歪み特性を生成する量だけ大きい熱膨
張係数を有し得る。好ましくは、前記歪み印加材料の層
は、前記ピラー或いはメサ構造への内向きの圧縮歪みの
印加を促進するように、外的に制限されている。前記歪
み印加材料は、耐温度性ポリマ材料であり得る。
を含むエッチングされたピラー構造或いはメサ構造を囲
む層として設けられ得て、該光学的活性領域よりも、使
用時に要求される歪み特性を生成する量だけ大きい熱膨
張係数を有し得る。好ましくは、前記歪み印加材料の層
は、前記ピラー或いはメサ構造への内向きの圧縮歪みの
印加を促進するように、外的に制限されている。前記歪
み印加材料は、耐温度性ポリマ材料であり得る。
【００２２】他の実施形態では、前記歪み印加材料は、
前記光学的活性領域を含む積層された多層構造の中の他
の層として設けられていて、該光学的活性領域よりも小
さい熱膨張係数を有する。前記他の層は、前記多層構造
がその上に成長されている基板とは異なる基板であり得
る。前記歪み印加材料は、人工ダイヤモンドであり得
る。
前記光学的活性領域を含む積層された多層構造の中の他
の層として設けられていて、該光学的活性領域よりも小
さい熱膨張係数を有する。前記他の層は、前記多層構造
がその上に成長されている基板とは異なる基板であり得
る。前記歪み印加材料は、人工ダイヤモンドであり得
る。
【００２３】さらに他の実施形態では、前記歪み印加手
段が、機械的力発生器を備えている。前記機械的力発生
器は、圧電トランスデューサであり得る。
段が、機械的力発生器を備えている。前記機械的力発生
器は、圧電トランスデューサであり得る。
【００２４】ある場合には、前記機械的力発生器は、単
一の光エレクトロニクス装置に組み込まれている。
一の光エレクトロニクス装置に組み込まれている。
【００２５】或いは、本発明の単一共振器モード光エレ
クトロニクス装置は、単一共振器モード光エレクトロニ
クス装置のアレイの一部を形成していて、前記機械的力
発生器は、該アレイの各装置の前記光学的活性領域に作
用するように構成されている。 本発明によれば、光学
的活性領域を有する単一共振器モード光エレクトロニク
ス装置であって、活性領域に、温度に依存して変化する
歪みを、光学的活性領域の利得スペクトルピークにおけ
る温度によって生じる変化を少なくとも部分的に補償す
るように印加する歪み印加手段が設けられていることを
特徴とする、単一共振器モード光エレクトロニクス装置
が提供される。
クトロニクス装置は、単一共振器モード光エレクトロニ
クス装置のアレイの一部を形成していて、前記機械的力
発生器は、該アレイの各装置の前記光学的活性領域に作
用するように構成されている。 本発明によれば、光学
的活性領域を有する単一共振器モード光エレクトロニク
ス装置であって、活性領域に、温度に依存して変化する
歪みを、光学的活性領域の利得スペクトルピークにおけ
る温度によって生じる変化を少なくとも部分的に補償す
るように印加する歪み印加手段が設けられていることを
特徴とする、単一共振器モード光エレクトロニクス装置
が提供される。
【００２６】光エレクトロニクス装置の光学的活性領域
に歪みを印加することによって、光学的活性領域のエネ
ルギーギャップが増加し、それによって、光学的活性領
域のエネルギーギャップの上述した温度によって生じる
減少を、少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全
に、補償する。
に歪みを印加することによって、光学的活性領域のエネ
ルギーギャップが増加し、それによって、光学的活性領
域のエネルギーギャップの上述した温度によって生じる
減少を、少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全
に、補償する。
【００２７】従って、この装置は、装置温度の全体的な
変化に影響され難く、与えられた共振器モードでの利得
を維持することができるために、連続波動作において改
善された出力パワーを供給する能力を提供し得る。
変化に影響され難く、与えられた共振器モードでの利得
を維持することができるために、連続波動作において改
善された出力パワーを供給する能力を提供し得る。
【００２８】これより、駆動電流或いはオーム加熱効果
からは独立して、共振器モードと利得スペクトルのピー
クとの間に、これまで可能であったよりも有利な関係を
維持することができる、単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置を提供することが可能である。
からは独立して、共振器モードと利得スペクトルのピー
クとの間に、これまで可能であったよりも有利な関係を
維持することができる、単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置を提供することが可能である。
【００２９】上述したように、本発明は、劈開ファセッ
トミラー型の従来の端面発光型レーザにおける複数の共
振器モードに対して、単一の共振器モードを有する光エ
レクトロニクス装置に、特に適用可能である。本発明
は、さらに特に、例えばブラッグ反射によって製造され
る、分布光帰還を有する単一モード光エレクトロニクス
装置に適用可能である。そのような装置の特定の例は、
上述したＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、及びＤＦＢレーザダ
イオードである。
トミラー型の従来の端面発光型レーザにおける複数の共
振器モードに対して、単一の共振器モードを有する光エ
レクトロニクス装置に、特に適用可能である。本発明
は、さらに特に、例えばブラッグ反射によって製造され
る、分布光帰還を有する単一モード光エレクトロニクス
装置に適用可能である。そのような装置の特定の例は、
上述したＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、及びＤＦＢレーザダ
イオードである。
【００３０】光学的活性領域への歪みの導入なしには、
光学的活性領域の温度が増加するにつれて、正孔の熱的
分布が高エネルギー状態に次第に重み付けされる。これ
より、正孔の大部分は、軽く且つ高エネルギーの正孔状
態になるであろう。これにより、スペクトルが拡がっ
て、利得ピークが減少する。しかし、本発明に従って圧
縮歪みを印加すれば、重い正孔と軽い正孔との間の価電
子帯の分離が促進される。このように価電子帯の分離が
促進されれば、十分な熱的エネルギーを有する正孔が高
エネルギー状態を占有する状態が少なくなって、ピーク
利得の維持に貢献する。
光学的活性領域の温度が増加するにつれて、正孔の熱的
分布が高エネルギー状態に次第に重み付けされる。これ
より、正孔の大部分は、軽く且つ高エネルギーの正孔状
態になるであろう。これにより、スペクトルが拡がっ
て、利得ピークが減少する。しかし、本発明に従って圧
縮歪みを印加すれば、重い正孔と軽い正孔との間の価電
子帯の分離が促進される。このように価電子帯の分離が
促進されれば、十分な熱的エネルギーを有する正孔が高
エネルギー状態を占有する状態が少なくなって、ピーク
利得の維持に貢献する。
【００３１】装置の光学的活性領域に隣接した閉じ込め
ヘテロ障壁に歪みを印加するように歪み印加手段を設け
ることも、また、有効である。これによって、ヘテロ障
壁の直接のエネルギーギャップが、光学的活性領域に対
応した方法で、シフトされる。これによって、光学的活
性領域に隣接する閉じ込めポテンシャルが、維持され得
る。そのため、光学的活性領域に印加される歪みの結果
として、光学的活性領域からの熱的なキャリア損失が増
加しない。
ヘテロ障壁に歪みを印加するように歪み印加手段を設け
ることも、また、有効である。これによって、ヘテロ障
壁の直接のエネルギーギャップが、光学的活性領域に対
応した方法で、シフトされる。これによって、光学的活
性領域に隣接する閉じ込めポテンシャルが、維持され得
る。そのため、光学的活性領域に印加される歪みの結果
として、光学的活性領域からの熱的なキャリア損失が増
加しない。
【００３２】本発明で使用される歪み印加手段は、光学
的活性層の製造中にその組成を意図的に調整して基板と
の間に格子不整合を生じさせることによって光学的活性
層の内部に永久的な圧縮歪み（約０．５％）を導入する
公知の技法と、混同されるべきではない。そのような歪
みは、薄い（〜１００オングストローム）層では弾性的
に導入され得て、価電子帯構造へのある有利な改変をも
たらし得る（「Band-Structure Engineering in Strain
ed Semiconductor Laser」by O'Reilly, E.P.et al.,
IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.30, No.2,
pp.366-379,1994年2月、を参照のこと）。
的活性層の製造中にその組成を意図的に調整して基板と
の間に格子不整合を生じさせることによって光学的活性
層の内部に永久的な圧縮歪み（約０．５％）を導入する
公知の技法と、混同されるべきではない。そのような歪
みは、薄い（〜１００オングストローム）層では弾性的
に導入され得て、価電子帯構造へのある有利な改変をも
たらし得る（「Band-Structure Engineering in Strain
ed Semiconductor Laser」by O'Reilly, E.P.et al.,
IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.30, No.2,
pp.366-379,1994年2月、を参照のこと）。
【００３３】歪み印加手段は、最も好ましくは、使用時
に、光学的活性領域の成長面に２軸の圧縮歪みを印加す
るように構成される。
に、光学的活性領域の成長面に２軸の圧縮歪みを印加す
るように構成される。
【００３４】第１のシリーズの実施形態では、歪み印加
手段は、異なった熱膨張を利用して、光学的活性領域に
要求される歪みを導入する。この第１のシリーズの実施
形態では、光学的活性領域に直接的に或いは間接的に作
用し、光学的活性領域とは異なった熱膨張係数を有して
いる歪み印加材料を使用して実現され、使用時には、活
性領域の温度が増加するにつれて、熱膨張係数の相違が
活性領域の成長面に２軸の圧縮歪みを生じさせる。
手段は、異なった熱膨張を利用して、光学的活性領域に
要求される歪みを導入する。この第１のシリーズの実施
形態では、光学的活性領域に直接的に或いは間接的に作
用し、光学的活性領域とは異なった熱膨張係数を有して
いる歪み印加材料を使用して実現され、使用時には、活
性領域の温度が増加するにつれて、熱膨張係数の相違が
活性領域の成長面に２軸の圧縮歪みを生じさせる。
【００３５】第１のシリーズのある実施形態では、歪み
印加材料は、光学的活性領域を含むエッチングされたピ
ラー構造或いはメサ構造を囲む層として設けられて、使
用時に要求される歪み特性を生成する量だけ、光学的活
性領域よりも大きい熱膨張係数を有している。そのよう
な歪み印加材料の層は、ピラー或いはメサ構造への内向
きの圧縮歪みの印加を促進するように、例えば、歪み印
加材料の層の上に例えばＳｉＯ2などの熱膨張係数が低
い層を設けることによって、外部から制約され得る。
印加材料は、光学的活性領域を含むエッチングされたピ
ラー構造或いはメサ構造を囲む層として設けられて、使
用時に要求される歪み特性を生成する量だけ、光学的活
性領域よりも大きい熱膨張係数を有している。そのよう
な歪み印加材料の層は、ピラー或いはメサ構造への内向
きの圧縮歪みの印加を促進するように、例えば、歪み印
加材料の層の上に例えばＳｉＯ2などの熱膨張係数が低
い層を設けることによって、外部から制約され得る。
【００３６】歪み印加材料は、動作温度の上限が約２５
０℃〜約３００℃である、例えばポリイミド（例えばＫ
ＡＰＴＯＮ）のような、熱に対する抵抗性を安定して有
するポリマ材料であり得る。そのような材料は、光学的
活性材料の熱膨張係数（例えば、ＧａＡｓ材料は、約
６．６×１０-6Ｋ-1の熱膨張係数を有する）の数倍から
数十倍の広い範囲の熱膨張係数を有していて、歪み印加
手段の構成のために適切な材料選択を可能にする。
０℃〜約３００℃である、例えばポリイミド（例えばＫ
ＡＰＴＯＮ）のような、熱に対する抵抗性を安定して有
するポリマ材料であり得る。そのような材料は、光学的
活性材料の熱膨張係数（例えば、ＧａＡｓ材料は、約
６．６×１０-6Ｋ-1の熱膨張係数を有する）の数倍から
数十倍の広い範囲の熱膨張係数を有していて、歪み印加
手段の構成のために適切な材料選択を可能にする。
【００３７】第１のシリーズの他の実施形態では、歪み
印加材料は、光学的活性領域を含む積層された多層構造
の中の他の層として設けられて（例えば、通常の基板を
置き換える）、光学的活性領域よりも小さい熱膨張係数
を有している。そのような場合には、歪み印加材料は、
人工ダイヤモンドの層であり得る。人工ダイヤモンド
は、熱膨張係数が非常に低く（１〜２×１０-6Ｋ-1）、
且つ熱伝導率が大きい（温度２０℃で１５００Ｗｍ-1Ｋ
-1）という、二重の利点を有している。そのような層
は、その上に装置のアレイが形成される基板を、容易に
置き換え得る。
印加材料は、光学的活性領域を含む積層された多層構造
の中の他の層として設けられて（例えば、通常の基板を
置き換える）、光学的活性領域よりも小さい熱膨張係数
を有している。そのような場合には、歪み印加材料は、
人工ダイヤモンドの層であり得る。人工ダイヤモンド
は、熱膨張係数が非常に低く（１〜２×１０-6Ｋ-1）、
且つ熱伝導率が大きい（温度２０℃で１５００Ｗｍ-1Ｋ
-1）という、二重の利点を有している。そのような層
は、その上に装置のアレイが形成される基板を、容易に
置き換え得る。
【００３８】第２のシリーズの実施形態では、歪み印加
手段は、例えば圧電トランスデューサのような機械的力
発生器を備えていて、光学的活性領域に必要とされる歪
みを導入する。そのような機械的力発生器は、単一の光
エレクトロニクス装置に組み込まれ得るか、或いは、例
えばそのような装置のアレイを含むウエハの上に作用す
ることによって、２つ或いはそれ以上の光エレクトロニ
クス装置のアレイに作用するように構成され得る。
手段は、例えば圧電トランスデューサのような機械的力
発生器を備えていて、光学的活性領域に必要とされる歪
みを導入する。そのような機械的力発生器は、単一の光
エレクトロニクス装置に組み込まれ得るか、或いは、例
えばそのような装置のアレイを含むウエハの上に作用す
ることによって、２つ或いはそれ以上の光エレクトロニ
クス装置のアレイに作用するように構成され得る。
【００３９】上述の全ての実施形態において、光学的活
性領域にかかる力は、典型的には約１％迄の圧縮歪みに
なることが好ましい。装置の温度が増加するにつれて、
装置の成長面内に次第に増加していく２軸の圧縮歪みが
かかるように歪み印加手段を設けることによって、利得
スペクトルピークに対する温度上昇の影響に対応するこ
とが可能になる。
性領域にかかる力は、典型的には約１％迄の圧縮歪みに
なることが好ましい。装置の温度が増加するにつれて、
装置の成長面内に次第に増加していく２軸の圧縮歪みが
かかるように歪み印加手段を設けることによって、利得
スペクトルピークに対する温度上昇の影響に対応するこ
とが可能になる。
【００４０】歪み印加手段は、温度変動時に利得スペク
トルピークと共振器モードとの間の実質的な一致が維持
されるように構成され得るか、或いは、装置の共振器モ
ードと利得スペクトルピークとの間の実質的に一定のオ
フセット或いはミスマッチを維持するように構成され得
る。オフセットは、通常は、共振器モード波長が利得ス
ペクトルピークより僅かに、典型的には約５％以下だけ
短くなるようにする。これによって、Japanese Journal
of Applied Physics, Vol.32, Part 2, No.11A, pp.L1
612-L1624 (1993)に記載されているように、駆動電流増
加時に基本トラバースモードの動作を維持する能力が改
善される。
トルピークと共振器モードとの間の実質的な一致が維持
されるように構成され得るか、或いは、装置の共振器モ
ードと利得スペクトルピークとの間の実質的に一定のオ
フセット或いはミスマッチを維持するように構成され得
る。オフセットは、通常は、共振器モード波長が利得ス
ペクトルピークより僅かに、典型的には約５％以下だけ
短くなるようにする。これによって、Japanese Journal
of Applied Physics, Vol.32, Part 2, No.11A, pp.L1
612-L1624 (1993)に記載されているように、駆動電流増
加時に基本トラバースモードの動作を維持する能力が改
善される。
【００４１】
【発明の実施の形態】図２（ａ）を参照すると、ＶＣＳ
ＥＬ装置は、ｎ+型半導体基板３、ｎ型下部ＤＢＲ反射
器４、ｎ型障壁層５ａ、多重量子井戸（ＭＱＷ）光学的
活性領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及びｐ型上部ＤＢＲ反射
器６を備えている。ｎ型障壁層５ａ、ＭＱＷ光学的活性
領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及び上部ＤＢＲ反射器６は、
エッチングされたピラー構造８を形成しており、下部Ｄ
ＢＲ反射器４とともに装置の共振器を規定する。或い
は、これらの層は、メサ構造を形成し得る。
ＥＬ装置は、ｎ+型半導体基板３、ｎ型下部ＤＢＲ反射
器４、ｎ型障壁層５ａ、多重量子井戸（ＭＱＷ）光学的
活性領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及びｐ型上部ＤＢＲ反射
器６を備えている。ｎ型障壁層５ａ、ＭＱＷ光学的活性
領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及び上部ＤＢＲ反射器６は、
エッチングされたピラー構造８を形成しており、下部Ｄ
ＢＲ反射器４とともに装置の共振器を規定する。或い
は、これらの層は、メサ構造を形成し得る。
【００４２】本発明によれば、誘電性の合成ポリマ材料
７が、エッチングされたピラー構造８を囲んでおり、光
学的活性領域５よりも大きな熱膨張係数を有している。
７が、エッチングされたピラー構造８を囲んでおり、光
学的活性領域５よりも大きな熱膨張係数を有している。
【００４３】ＶＣＳＥＬ装置は、通常の電源コンタクト
を備えており、本実施形態では、上部ＤＢＲ反射器６の
上の上部環状コンタクト２０及び基板３の下側の下部コ
ンタクト２２の形態をとっている。
を備えており、本実施形態では、上部ＤＢＲ反射器６の
上の上部環状コンタクト２０及び基板３の下側の下部コ
ンタクト２２の形態をとっている。
【００４４】通常の動作中には、装置の温度が上昇し
て、ピラー構造８に隣接する誘電体材料７が拡張させら
れて、ＭＱＷ光学的活性領域５の成長面に、次第に増加
する２軸圧縮歪みを印加する。
て、ピラー構造８に隣接する誘電体材料７が拡張させら
れて、ＭＱＷ光学的活性領域５の成長面に、次第に増加
する２軸圧縮歪みを印加する。
【００４５】図示されていない他の実施形態では、Ｓｉ
Ｏ2のような熱膨張係数が小さい材料が材料７の上に設
けられて、圧縮歪みの印加方向に垂直な方向に材料７が
緩和してしまうことを防ぐ。これによって、ピラー構造
８、そして実際には光学的活性領域５、障壁領域５ａ及
び５ｂ、及び上部ＤＢＲ反射器６のすべてへの、半径方
向に内向きの圧縮歪みの印加を促進する。
Ｏ2のような熱膨張係数が小さい材料が材料７の上に設
けられて、圧縮歪みの印加方向に垂直な方向に材料７が
緩和してしまうことを防ぐ。これによって、ピラー構造
８、そして実際には光学的活性領域５、障壁領域５ａ及
び５ｂ、及び上部ＤＢＲ反射器６のすべてへの、半径方
向に内向きの圧縮歪みの印加を促進する。
【００４６】上記装置の形成方法は、基板３の上に、ｎ
型下部ＤＢＲ反射器４、ｎ型障壁層５ａ、ＭＱＷ光学的
活性領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及びｐ型上部ＤＢＲ反射
器６を順にエピタキシャル成長させるプロセスを包含す
る。その後に、ｐ型上部ＤＢＲ反射器６、ｐ型障壁層５
ｂ、ＭＱＷ光学的活性領域５、及びｎ型障壁層５ａが選
択的にエッチングされて、ピラー構造８を形成する。
型下部ＤＢＲ反射器４、ｎ型障壁層５ａ、ＭＱＷ光学的
活性領域５、ｐ型障壁層５ｂ、及びｐ型上部ＤＢＲ反射
器６を順にエピタキシャル成長させるプロセスを包含す
る。その後に、ｐ型上部ＤＢＲ反射器６、ｐ型障壁層５
ｂ、ＭＱＷ光学的活性領域５、及びｎ型障壁層５ａが選
択的にエッチングされて、ピラー構造８を形成する。
【００４７】その後に、ピラー構造８の周囲の層とし
て、誘電性材料７が、公知のスピンコーティング及びリ
ソグラフィ技法によって堆積される。
て、誘電性材料７が、公知のスピンコーティング及びリ
ソグラフィ技法によって堆積される。
【００４８】典型的な例では、ＧａＡｓのＶＣＳＥＬ装
置の基板及び様々な層の構成材料は、以下のようであ
る。
置の基板及び様々な層の構成材料は、以下のようであ
る。
【００４９】 基板３ ＧａＡｓ 反射器４ ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ多層ＤＢＲ 障壁層５ａ Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ 光学的活性領域５ ３対のＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ量子井戸及びＧａＡｓ障壁層 障壁層５ｂ Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ 反射器６ ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ多層ＤＢＲ 誘電性材料７ ポリイミド。
【００５０】図２（ｂ）を参照すれば、装置はＶＣＳＥ
Ｌであって、基板９、ｐ型ＤＢＲ反射器１０、ｐ型障壁
層１１ａ、ＭＱＷ光学的活性領域１１、ｎ型障壁層１１
ｂ、及びｎ型ＤＢＲ反射器１２を備えている。基板９の
熱膨張係数は、装置の他の層の熱膨張係数よりも小さく
て、本発明における歪み印加手段を構成する。そのよう
な歪み印加手段は、活性領域１１の熱的な膨張に対抗し
て反射器１０を介して作用することによって、活性領域
１１に、次第に増加する２軸の圧縮歪みを生じさせる。
Ｌであって、基板９、ｐ型ＤＢＲ反射器１０、ｐ型障壁
層１１ａ、ＭＱＷ光学的活性領域１１、ｎ型障壁層１１
ｂ、及びｎ型ＤＢＲ反射器１２を備えている。基板９の
熱膨張係数は、装置の他の層の熱膨張係数よりも小さく
て、本発明における歪み印加手段を構成する。そのよう
な歪み印加手段は、活性領域１１の熱的な膨張に対抗し
て反射器１０を介して作用することによって、活性領域
１１に、次第に増加する２軸の圧縮歪みを生じさせる。
【００５１】ＶＣＳＥＬ装置は、通常の電源コンタクト
を備えており、本実施形態では、ＤＢＲ反射器１２の上
の上部環状コンタクト２０及び基板９の下側の下部コン
タクト２２の形態をとっている。
を備えており、本実施形態では、ＤＢＲ反射器１２の上
の上部環状コンタクト２０及び基板９の下側の下部コン
タクト２２の形態をとっている。
【００５２】上記装置の形成方法は、初期基板（不図
示）の上に、ｎ型ＤＢＲ反射器１２、ｎ型障壁層１１
ｂ、ＭＱＷ光学的活性領域１１、ｐ型障壁層１１ａ、及
びｐ型ＤＢＲ反射器１０を、公知の堆積技法によって順
にエピタキシャル成長させるステップを包含する。
示）の上に、ｎ型ＤＢＲ反射器１２、ｎ型障壁層１１
ｂ、ＭＱＷ光学的活性領域１１、ｐ型障壁層１１ａ、及
びｐ型ＤＢＲ反射器１０を、公知の堆積技法によって順
にエピタキシャル成長させるステップを包含する。
【００５３】初期基板は、公知の技法、例えばApplied
Physics Letters, Vol.64, No.12,pp.1466-1468 (199
4)、或いは、Electronics Letters, Vol.30, No.15, p
p.1235-1236 (1994)に教示されている技法の一つを使用
して、引き続いて除去される。ｐ型ＤＢＲ反射器１０
は、その後に、ｐ型ＤＢＲ反射器１０及び光学的活性領
域１１を含む装置の他の層よりも低い熱膨張係数を有す
る基板９に、結合される。
Physics Letters, Vol.64, No.12,pp.1466-1468 (199
4)、或いは、Electronics Letters, Vol.30, No.15, p
p.1235-1236 (1994)に教示されている技法の一つを使用
して、引き続いて除去される。ｐ型ＤＢＲ反射器１０
は、その後に、ｐ型ＤＢＲ反射器１０及び光学的活性領
域１１を含む装置の他の層よりも低い熱膨張係数を有す
る基板９に、結合される。
【００５４】より低い熱膨張係数を有する基板９は、約
８００℃の高温反応炉（不図示）の中で、ｐ型ＤＢＲ反
射器１０に加圧結合（pressure-bonded）される。その
ような技法の一つは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．５６， Ｎｏ．８， ｐ
ｐ．７３７−７３９ （１９９０）に教示されている。
８００℃の高温反応炉（不図示）の中で、ｐ型ＤＢＲ反
射器１０に加圧結合（pressure-bonded）される。その
ような技法の一つは、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．５６， Ｎｏ．８， ｐ
ｐ．７３７−７３９ （１９９０）に教示されている。
【００５５】本実施形態では、基板９は人工ダイヤモン
ドによって形成される。人工ダイヤモンドは、熱膨張係
数が非常に低く（１〜２×１０−６Ｋ-1）、且つ熱伝導
率が大きい（温度２０℃で１５００Ｗｍ-1Ｋ-1）とい
う、二重の利点を有している。
ドによって形成される。人工ダイヤモンドは、熱膨張係
数が非常に低く（１〜２×１０−６Ｋ-1）、且つ熱伝導
率が大きい（温度２０℃で１５００Ｗｍ-1Ｋ-1）とい
う、二重の利点を有している。
【００５６】コンタクト２０及び２２は、例えば要求さ
れる金属層の堆積及びエッチングのような、これまでに
公知の適切な方法で形成され得る。
れる金属層の堆積及びエッチングのような、これまでに
公知の適切な方法で形成され得る。
【００５７】図３（ａ）を参照すると、２次元アレイ状
に複数のＶＣＳＥＬを含む装置ウエハ１３が示されてい
る。装置ウエハ１３は、堅固なマウント１４によって保
持されており、約１ｃｍ2の面積を有する。装置ウエハ
１３の２つの隣接する側縁部が、マウント１４に係合し
ている。低電圧のセラミックベースの圧電トランスデュ
ーサ１５が、堅固なマウント１４に対して固定されて、
機械的に保持されている。トランスデューサ１５は、装
置ウエハ１３の隣接する他の２つの側縁部の間に規定さ
れる面取りされたコーナに、係合されている。制御ユニ
ット（不図示）が、制御信号をトランスデューサ１５に
供給して、ＶＣＳＥＬの光学的活性領域の温度変化に応
じて制御信号を変化する。これによって、２軸圧縮歪み
が、装置ウエハ１３に直接的に印加されて、それによっ
て、装置ウエハ１３の上の２次元アレイのＶＣＳＥＬの
光学的活性領域のそれぞれに、さらに印加される。望ま
れる場合には、装置ウエハ１３の基板は、光学的活性領
域への圧縮歪みの印加を促進するために、ポリッシング
及び／或いはウエット／ドライエッチングによって薄く
され得る。
に複数のＶＣＳＥＬを含む装置ウエハ１３が示されてい
る。装置ウエハ１３は、堅固なマウント１４によって保
持されており、約１ｃｍ2の面積を有する。装置ウエハ
１３の２つの隣接する側縁部が、マウント１４に係合し
ている。低電圧のセラミックベースの圧電トランスデュ
ーサ１５が、堅固なマウント１４に対して固定されて、
機械的に保持されている。トランスデューサ１５は、装
置ウエハ１３の隣接する他の２つの側縁部の間に規定さ
れる面取りされたコーナに、係合されている。制御ユニ
ット（不図示）が、制御信号をトランスデューサ１５に
供給して、ＶＣＳＥＬの光学的活性領域の温度変化に応
じて制御信号を変化する。これによって、２軸圧縮歪み
が、装置ウエハ１３に直接的に印加されて、それによっ
て、装置ウエハ１３の上の２次元アレイのＶＣＳＥＬの
光学的活性領域のそれぞれに、さらに印加される。望ま
れる場合には、装置ウエハ１３の基板は、光学的活性領
域への圧縮歪みの印加を促進するために、ポリッシング
及び／或いはウエット／ドライエッチングによって薄く
され得る。
【００５８】上記の装置構成は、ダイシングされたＤＦ
Ｂレーザが結合されている支持基板或いはヒートシンク
にも、適用可能である。その後にトランスデューサ１５
は、以前のように、堅固なマウント１４に対して固定さ
れて、機械的に保持される。
Ｂレーザが結合されている支持基板或いはヒートシンク
にも、適用可能である。その後にトランスデューサ１５
は、以前のように、堅固なマウント１４に対して固定さ
れて、機械的に保持される。
【００５９】図３（ｂ）を参照すれば、２次元アレイ状
に複数のＶＣＳＥＬを含む装置ウエハ１３が、セラミッ
クベースの圧電トランスデューサ１５の圧電素子に結合
されている。制御ユニット（不図示）が再び設けられ
て、ＶＣＳＥＬの光学的活性領域の温度変化に応じて、
制御信号を供給する。供給された制御信号は、トランス
デューサ１５の圧電素子を伸張させる。そのような伸張
は、伸張方向に垂直な面内での圧電素子の２軸圧縮を伴
い、それによって、圧電素子に結合されているウエハ１
３に面内２軸圧縮歪みを印加する。
に複数のＶＣＳＥＬを含む装置ウエハ１３が、セラミッ
クベースの圧電トランスデューサ１５の圧電素子に結合
されている。制御ユニット（不図示）が再び設けられ
て、ＶＣＳＥＬの光学的活性領域の温度変化に応じて、
制御信号を供給する。供給された制御信号は、トランス
デューサ１５の圧電素子を伸張させる。そのような伸張
は、伸張方向に垂直な面内での圧電素子の２軸圧縮を伴
い、それによって、圧電素子に結合されているウエハ１
３に面内２軸圧縮歪みを印加する。
【００６０】上述の実施形態において、ウエハ１３は、
トランスデューサ１５の圧電素子に直接的に結合されて
いる。しかし、金属製のキャップを有する市販の圧電ト
ランスデューサが使用される場合には、そのような金属
キャップ（通常は圧電素子を保護する）は除去される。
トランスデューサ１５の圧電素子に直接的に結合されて
いる。しかし、金属製のキャップを有する市販の圧電ト
ランスデューサが使用される場合には、そのような金属
キャップ（通常は圧電素子を保護する）は除去される。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、光学的活性領域を有す
る単一共振器モード光エレクトロニクス装置であって、
活性領域に、温度に依存して変化する歪みを、光学的活
性領域の利得スペクトルピークにおける温度によって生
じる変化を少なくとも部分的に補償するように印加する
歪み印加手段が設けられていることを特徴とする、単一
共振器モード光エレクトロニクス装置が提供される。
る単一共振器モード光エレクトロニクス装置であって、
活性領域に、温度に依存して変化する歪みを、光学的活
性領域の利得スペクトルピークにおける温度によって生
じる変化を少なくとも部分的に補償するように印加する
歪み印加手段が設けられていることを特徴とする、単一
共振器モード光エレクトロニクス装置が提供される。
【００６２】光エレクトロニクス装置の光学的活性領域
に歪みを印加することによって、光学的活性領域のエネ
ルギーギャップが増加し、それによって、光学的活性領
域のエネルギーギャップの上述した温度によって生じる
減少を、少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全
に、補償する。
に歪みを印加することによって、光学的活性領域のエネ
ルギーギャップが増加し、それによって、光学的活性領
域のエネルギーギャップの上述した温度によって生じる
減少を、少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全
に、補償する。
【００６３】従って、この装置は、装置温度の全体的な
変化に影響され難く、与えられた共振器モードでの利得
を維持することができるために、連続波動作において改
善された出力パワーを供給する能力を提供し得る。
変化に影響され難く、与えられた共振器モードでの利得
を維持することができるために、連続波動作において改
善された出力パワーを供給する能力を提供し得る。
【００６４】これより、駆動電流或いはオーム加熱効果
からは独立して、共振器モードと利得スペクトルのピー
クとの間に、これまで可能であったよりも有利な関係を
維持することができる、単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置を提供することが可能である。
からは独立して、共振器モードと利得スペクトルのピー
クとの間に、これまで可能であったよりも有利な関係を
維持することができる、単一共振器モード光エレクトロ
ニクス装置を提供することが可能である。
【図１】ＶＣＳＥＬの共振器モードスペクトル及び利得
スペクトルがどのように温度の関数として移動するかを
示す模式的な図である。
スペクトルがどのように温度の関数として移動するかを
示す模式的な図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるＶ
ＣＳＥＬ装置の模式的な構成図であり、（ｂ）は、本発
明の第２の実施形態におけるＶＣＳＥＬ装置の模式的な
構成図である。
ＣＳＥＬ装置の模式的な構成図であり、（ｂ）は、本発
明の第２の実施形態におけるＶＣＳＥＬ装置の模式的な
構成図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３の実施形態におけるＶ
ＣＳＥＬ装置の模式的な構成図であり、（ｂ）は、本発
明の第４の実施形態におけるＶＣＳＥＬ装置の模式的な
構成図である。
ＣＳＥＬ装置の模式的な構成図であり、（ｂ）は、本発
明の第４の実施形態におけるＶＣＳＥＬ装置の模式的な
構成図である。
３ ｎ+型半導体基板 ４ ｎ型下部ＤＢＲ反射器 ５ ＭＱＷ光学的活性領域 ５ａ ｎ型障壁層 ５ｂ ｐ型障壁層 ６ ｐ型上部ＤＢＲ反射器 ７ 合成ポリマ材料（誘電体材料） ８ ピラー構造 ９ 基板 １０ ｐ型ＤＢＲ反射器 １１ ＭＱＷ光学的活性領域 １１ａ ｐ型障壁層 １１ｂ ｎ型障壁層 １２ ｎ型ＤＢＲ反射器 １３ 装置ウエハ １４ マウント １５ 圧電トランスデューサ ２０ 上部環状コンタクト ２２ 下部コンタクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧口 治久 イギリス国 オーエックス８ ２エルキュ ー， ノース オックスフォード， ハー バード ロード ３
Claims (16)
- 【請求項１】 光学的活性領域を有する単一共振器モー
ド光エレクトロニクス装置であって、 該光学的活性領域の利得スペクトルピークにおける温度
によって生じる変化を少なくとも部分的に補償するよう
に、該光学的活性領域に温度に依存して変化する歪みを
印加する歪み印加手段をさらに備えている、単一共振器
モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項２】 前記歪み印加手段は、前記光学的活性領
域に２軸圧縮歪みを印加するように構成されている、請
求項１に記載の単一共振器モード光エレクトロニクス装
置。 - 【請求項３】 前記歪み印加手段は、温度変化時に前記
利得スペクトルピークと前記共振器モードとの間に実質
的な一致を維持するように構成されている、請求項１或
いは２に記載の単一共振器モード光エレクトロニクス装
置。 - 【請求項４】 前記歪み印加手段は、該装置の前記共振
器モードと前記利得スペクトルピークとの間に実質的に
一定のオフセット或いはミスマッチを維持するように構
成されている、請求項１或いは２に記載の単一共振器モ
ード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項５】 垂直共振器型面発光レーザダイオード、
共鳴共振器型発光ダイオード、或いは端面発光型分布帰
還レーザダイオードである、請求項１から４のいずれか
に記載の単一共振器モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項６】 前記歪み印加手段は、直接的に或いは間
接的に前記光学的活性領域に作用し、該光学的活性領域
とは異なる熱膨張係数を有する歪み印加材料で形成され
ている、請求項１から５のいずれかに記載の単一共振器
モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項７】 前記歪み印加材料は、前記光学的活性領
域を含むエッチングされたピラー構造或いはメサ構造を
囲む層として設けられていて、該光学的活性領域より
も、使用時に要求される歪み特性を生成する量だけ大き
い熱膨張係数を有する、請求項６に記載の単一共振器モ
ード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項８】 前記歪み印加材料の層は、前記ピラー或
いはメサ構造への内向きの圧縮歪みの印加を促進するよ
うに、外的に制限されている、請求項７に記載の単一共
振器モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項９】 前記歪み印加材料は耐温度性ポリマ材料
である、請求項６から８のいずれかに記載の単一共振器
モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項１０】 前記歪み印加材料は、前記光学的活性
領域を含む積層された多層構造の中の他の層として設け
られていて、該光学的活性領域よりも小さい熱膨張係数
を有する、請求項６に記載の単一共振器モード光エレク
トロニクス装置。 - 【請求項１１】 前記他の層が、前記多層構造がその上
に成長されている基板とは異なる基板である、請求項１
０に記載の単一共振器モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項１２】 前記歪み印加材料が人工ダイヤモンド
である、請求項１０或いは１１に記載の単一共振器モー
ド光エレクトロニクス装置。 - 【請求項１３】 前記歪み印加手段が機械的力発生器を
備えている、請求項１から５のいずれかに記載の単一共
振器モード光エレクトロニクス装置。 - 【請求項１４】 前記機械的力発生器が圧電トランスデ
ューサである、請求項１３に記載の単一共振器モード光
エレクトロニクス装置。 - 【請求項１５】 前記機械的力発生器が単一の光エレク
トロニクス装置に組み込まれている、請求項１３或いは
１４に記載の単一共振器モード光エレクトロニクス装
置。 - 【請求項１６】 単一共振器モード光エレクトロニクス
装置のアレイの一部を形成していて、前記機械的力発生
器は該アレイの各装置の前記光学的活性領域に作用する
ように構成されている、請求項１３或いは１４に記載の
単一共振器モード光エレクトロニクス装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9603190A GB2310316A (en) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | Semiconductor laser |
| GB9603190.1 | 1996-02-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283862A true JPH09283862A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=10788806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8325520A Pending JPH09283862A (ja) | 1996-02-15 | 1996-12-05 | 単一共振器モード光エレクトロニクス装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5903585A (ja) |
| EP (1) | EP0790682B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09283862A (ja) |
| DE (1) | DE69619495T2 (ja) |
| GB (1) | GB2310316A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152553A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-07-09 | Canon Inc | 面発光レーザ、該面発光レーザによって構成される光学機器 |
| JP2013065785A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード及びその製造方法 |
| WO2013094601A1 (ja) | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
| US9318656B2 (en) | 2011-12-19 | 2016-04-19 | Showa Denko K.K. | Light-emitting diode and method of manufacturing the same |
| JP2021527944A (ja) * | 2018-06-13 | 2021-10-14 | ローレンス・リバモア・ナショナル・セキュリティ・エルエルシーＬａｗｒｅｎｃｅ Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ， ＬＬＣ | 光電子デバイスにおけるひずみ制御 |
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| US6542527B1 (en) | 1998-08-27 | 2003-04-01 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser |
| US6477194B1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-11-05 | Agere Systems Guardian Corp. | Low temperature distributed feedback laser with loss grating and method |
| JP3791584B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2006-06-28 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザおよび面発光型半導体レーザアレイ |
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| JP2004235190A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Sony Corp | 光半導体装置 |
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| WO2007003842A2 (fr) * | 2005-06-30 | 2007-01-11 | France Telecom | Source optique laser et procede de realisation |
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1996
- 1996-02-15 GB GB9603190A patent/GB2310316A/en not_active Withdrawn
- 1996-12-05 JP JP8325520A patent/JPH09283862A/ja active Pending
- 1996-12-12 EP EP96309087A patent/EP0790682B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-12 DE DE69619495T patent/DE69619495T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-13 US US08/763,714 patent/US5903585A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US5903585A (en) | 1999-05-11 |
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