JPH09507339A - 一体型レーザ・パワー・モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザ源の非発光端部に一体型パワー・モニタを有する垂直キャビティ面発光レーザ源。

Description

【発明の詳細な説明】 一体型レーザ・パワー・モニタ 発明の背景 本発明は、パワー・モニタに関し、具体的にはレーザ源パワー・モニタに係わ る。 光ファイバ通信における垂直キャビティ面発光レーザ（vertical cavity surf ace emitting Iaser）は、周囲温度変化またはレーザが組み込まれた装置のエー ジング中に、オン状態のレーザの出力パワーを一定レベルに維持することができ るように、フィードバック回路を必要とする。レーザの出力パワーを監視するた めに、レーザの出力の一部を光検出器などの検知装置に導く。この光検出器また は検知装置の出力が制御回路に送られ、制御回路は所望の出力が得られるまで、 レーザを駆動する電流を調整する。垂直キャビティ面発光レーザの場合、レーザ の出力端にビーム・スプリッタを配置することができ、ビーム・スプリッタによ って光の一部を光検出器に導いて、光の残りを光ファイバ内に導くことができる 。しかし、この手法は、光ファイバに結合することができる光の量を減少させる 。この、光ファイバに結合される光の減少のため、出力限界に影響が及んだり、 レーザの出力とそれに関連する電力損をこの手法を用いない場合に必要な量より 大きくする必要が生じたりする。このパワー監視手法では、このようなレーザ源 のパッケージングの複雑さが増大する。 発明の概要 本発明は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）における出力パワー監 視のためのパワーの不要な減少をなくす。本発明は、普通なら失われることにな る光からの出力パワーを検出する、レーザに組み込まれた光検出器を有する。 本発明とは異なり、関連技術は、光の大部分を発光するレーザ側に吸収検出器 層が配置された光検出器を有する一体型ＶＣＳＥＬを開示している。そのような 構成はより容易に実現されるが、レーザの出力パワーを減少させるという悪影響 がある。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の基本構成を示す図である。 第２図は、光導電検出器を有する一体型パワー・モニタを使用した、８５０ナ ノメートルで発光するレーザを示す断面図である。 第３図は、ｐ−ｉ−ｎ検出器を有する一体型パワー・モニタを使用した、８５ ０ナノメートルで発光するレーザを示す断面図である。 第４図は、光導電検出器を有する一体型パワー・モニタを使用した、６５０ナ ノメートルで発光するレーザの断面図である。 第５図は、光導電検出器を有する一体型パワー・モニタを使用した、９８０ナ ノメートルで発光するレーザの断面図である。 第６図は、接合部を裏返しにした、光導電検出器を有する一体型パワー・モニ タを使用した８５０ナノメートルで発光するレーザの断面図である。 実施形態の説明 第１図に、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１３の底面１５にモノ リシックに組み込まれた光検出器１２を示す。レーザ１３は通常、放射された光 １０〜２０パーセントが裏面１５に出て失われるように設計される。レーザ１３ の裏側１５に光検出器１２を設けて、この普通なら失われることになる光１６を 使用する。したがって、光検出器１２は、光ファイバ１９に結合されて搬送され るレーザ１３の上面１７から放射される光１８の量にはまったく影響を与えない 。 第２図に、一体型レーザと光検出器１０を有する本発明の実施形態を示す。ま ず、ｎドーピングされた光検出器層１４を成長させ、次にドーピングしていない レーザ底部ミラー２１と、ｐ形ＡｌＧａＡｓコンタクト層２２と、ＡｌＧａＡｓ バリア層３５でそれぞれ分離された厚さ８ナノメートルの３個の量子井戸層２４ を有するドーピングしていない活性層２３と、ドーピングされたｎ形の上部ミラ ー２０とを形成する。 上面１７にｎオーム接点２７を形成して次にｐ形ＡｌＧａＡｓ接触層２２まで エッチングし、ｐオーム接点２５を付着させることによって、素子１３を作成す る。この段階で、レーザを動作させるのに必要な接点２５および２７が存在する 。次に第２のエッチング・ステップを行って光検出器１２のｎ形ＧａＡｓ層１４ まで達し、この層１４にｎオーム接点２６および２９を付着させる。素子１０を 動作させるために、上部ミラー２０の表面１７上の上部オーム接点２７を負のバ イアスに保持すると同時に、ｐオーム接点２５を接地電圧または基準電圧に保持 して、レーザ１３に順バイアスがかけられるようにする。 この動作モードで、光検出器１２を光導電素子として使用する。このモードで は、ｎオーム接点２６のうちの１つを正のバイアス電圧に保持し、他方のｎオー ム接点２９にはさらに大きな正のバイアス電圧がかけられることになる。レーザ １３の正のバイアスがかけられたｎ形検出器層１４とｐ層２２の間のｐ−ｉ−ｎ 接合に逆バイアスがかけられることになり、最小電流が流れる。光検出器層１４ に入射して吸収される光子が電流に変換され、その電流が金属接点２６および２ ９によって収集される。 光検出器１２用として、半絶縁性またはｎ＋ドーピングされたＧａＡｓ基板３ １上に約１０００ナノメートルのｎドーピングされたＧａＡｓ１４を形成する。 層１４のドーピング・レベルは、１ｃｍ³当たり５×１０¹⁷ないし１×１０¹⁸原 子である。層１４上には６０．５ナノメートルのドーピングしていないＡｌ_0.15 Ｇａ_0.85Ａｓ金属３２がある。層３２上には７１．１ナノメートルのドーピング されていないＡｌＡｓ層３３がある。層３２および３３は、８５０ナノメートル の波長に対してλ／４の厚さである。λ／４は、光源の波長を４で割った商を意 味し、層の屈折率である。層３２および３３を、互いの上に２５回繰り返して重 ねる。この２６対の層３２および３３に層２２を加えた構成がスタック２１であ る。これらの層の最上部に４２３．５ナノメートルのＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓの層 ２２が形成されている。これはスタック２１の一部である。層２２は、１ｃｍ³ 当たり２×１０¹⁸原子である。層２２の上に、１６２．８ｎｍのドーピングされ ていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ層３４がある。層３４上には、８ナノメートルの ドーピングされていないＧａＡＳ層の第１の層２４がある。層２４の上には、１ ０ナノメートルのＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓのドーピングされていない材料３５があ る。層３５の上には８ナノメートルのドーピングされていないＧａＡｓのもう一 つの第２の層２４がある。層２４の上には、ドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇ ａ_0.75Ａｓ材料層３５がある。層３５の上には、８ナノメートルのドーピングさ れていないＧａＡｓ材料のもう１つの第３の層２４がある。この層２４の上には 、１００．９ナノメートルのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料 層３６がある。層２４、３４、３５、および３６は、厚さ５λ／４のスタック２ ３を形成する。 ５λ／４＝Σ_i（層_iの厚さ・屈折率_i）。スタック２３の上にはスタック２０が ある。スタック２０のうち、層３６の上には、ドーピング・レベルが１ｃｍ³当 たり１×１０¹⁸原子の、７１．１ナノメートルのｎドーピングされたＡｌＡｓ層 ３７がある。層３７の上には、λ／４の、ドーピング・レベルが１ｃｍ³当たり １×１０¹⁸原子のｎドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ材料層３８が形成さ れている。層３８の厚さは６０．５ナノメートルである。層３７と３８の対を１ ７回繰り返して、少なくともスタック２０の一部を形成する。層３９は層３７と 同じ厚さと、同じ組成を有し、層３８上に形成されている。層３９の上には、６ ０．５ナノメートルすなわち４分の１波長のｎドーピングされたＡｌ_xＧａ_x-1Ａ ｓ材料層４０が形成されている。ここで、ｘ＝０．１５で、ドーピング・レベル は１ｃｍ³当たり＞１×１０¹⁹原子である。層３７と３８の対に層３９と４０を 加えた層が、スタック２０を構成する。スタック２０と２３が完成した後、それ らのスタックをメサのように層２２までエッチングする。層２２を含むスタック ２１自体を、層１４上の幅広のメサのようにエッチングする。層１４上には、ス タック２１のメサの外側に、ｎオーム接点２９が層１４上でメサの一方の側に形 成され、スタック２１のメサの他方の側にはｎオーム接点２６が形成されている 。スタック２０および２３によって構成されたメサを有する層２２上には、その メサの一方の側にｐオーム接点２５があり、メサの他方の側にはｐオーム接点２ ５がある。面１７上の層４０の上には、１対のｎオーム接点２７が形成されてい る。素子１０を機能させるためには、接点２７に−３〜−４ボルトの電位を加え 、接点２５に接地電圧またはゼロ基準電圧を加え、接点２６には＋３ボルト、接 点２９には＋５ボルトを加える。 製作工程は以下の通りである。レーザ１３および光検出器１２の構造体に必要 な単結晶エピタキシャル層は、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）またはＯＭ ＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャル成長）によって成長させることができる。 組成は、ミラーを通る抵抗を少なくするため、異なる組成の層の間の界面で段差 がついている。 エピタキシャル成長が完成した後、フォトリソグラフィを使用してウエハ面を パターン形成し、塩素ガス・ベースの反応性イオン・エッチングを使用して露出 面をエッチングすることによって、スタック２０のメサをｐ接点層２２までエッ チングする。このエッチングによって、素子に光を閉じ込める垂直の側壁を作る 。次に、フォトレジストを使用してこのサンプルをもう一度パターン形成して、 接点２５を配置する領域の輪郭を描く。低抵抗接点を提供するために接点金属の 底部層が金と亜鉛から成るようにして、ｐオーム金属接点２５を付着させる。化 学リフトオフ・プロセスによって、望ましくない領域から金属を除去する。第１ のメサと各オーム接点２５が保護されるように、このサンプルをフォトレジスト を使用してもう一度パターン形成する。再び、塩素ベースの反応性イオン・エッ チングを使用して露出領域を底部検出器層１４に達するまでエッチングする。こ こで、前述のリフトオフ・プロセスを用いてｎオーム接点２６および２５を付着 させる。 次に、このサンプルをセルフレベリング・ポリマー層上で回転させることによ って平面化してメサを被い、次に、メサの上面が再び現れるようにこのポリマー をエッチングする。次に、ｎオーム接点２６および２９をパターン形成して前述 のようにリフトオフする。もう一度フォトリソグラフィ・ステップを使用して、 オーム金属を素子からある程度離れたボンド・パッドに接続することができる。 低抵抗オーム接点を形成するために、アニール・ステップが必要である。 第３図に、ｐ−ｉ−ｎ光検出器１２と組み合わせたＶＣＳＥＬとして構成され た素子３０を示す。この構成では、底部ミラー・レーザ４７はｐ形にドーピング され、ｐ形ミラー・レーザ４４および４５とｎ形ＧａＡｓ層４１（この層には接 点５８および５９が形成される）の間に、きわめて薄くｎ形にドーピングされた 余分なＧａＡｓ層４２が挿入されている。面１５上の光検出器１２に対する両方 のｎオーム接点を同じ順バイアスにし、逆バイアスｐ−ｎ接合が形成されてドー ピングされていないか、薄くドーピングされたｎ層４２が光検出器１２の吸収層 となるようにする。第３図のレーザ１３は、層５６の上面１７から約８５０ナノ メートルで発光する。第２図および第３図の素子１２および１３は、他の組成、 厚さ、およびドーピング濃度に変えることもできる。 第３図の素子３０に対して、半絶縁ｎ＋ＧａＡｓ基板３１上に、１０００ナノ メートルの、１ｃｍ³当たり２×１０¹⁸原子のドーピング・レベルでｎドーピン グされたＧａＡｓ材料の層４１を形成する。層４１の上に、１０００ナノメート ルの、ドーピングされていないＧａＡｓ材料を層４２として形成する。層４２の 上は、７１．１ナノメートルの、ドーピング・レベルが１ｃｍ³当たり１×１０^{1 8} 原子のＡｌＡｓ層４３である。この層４３は、８５０ナノメートルの波長でＡ ｌＡｓの屈折率のλ／４倍の厚さを有する。層４３の上に、４分の１波長（すな わち６０．５ナノメートル）の、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング・ レベルでｐドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ材料を層４４として形成する 。層４３と４４の対を約２５回繰り返す。最後に形成された層４４の上に、厚さ が７１．１ナノメートルまたはλ／４の、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドー ピング・レベルを有するｐドーピングされたＡｌＡｓ材料の層４５を形成する。 層４５の上に、７λ／４または４２３．５ナノメートルの厚さで、１ｃｍ³当た り２×１０¹⁸原子のレベルでｐドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓを層４６ として形成する。層４２、層４３と４４の対、層４５、および層４６がスタック ４７を構成する。層４６の上に、１６２．８ナノメートルの、ドーピングされて いないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓを層４８として形成する。８ナノメートルのドーピ ングされていないＧａＡｓのもう一つの層４９を層４８の上に形成する。層４９ の上に、１０ナノメートルのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料 のもう一つの層５０を形成する。層５０の上に、８ナノメートルのドーピングさ れていないＧａＡｓ材料のもう一つの層４９を形成する。層４９の上に、１０ナ ノメートルのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料のもう一つの層 ５０を形成する。層５０の上に８ナノメートルのドーピングされていないＧａＡ ｓ材料のもう一つの層４９を形成する。層４９の上に、１００．９ナノメートル の、 ドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料層５１を形成する。層４８、 ４９、５０、および５１は、Σ_i（層_iの厚さ・屈折率_i）と等しい厚さ５λ／４ のスタック５２を構成する。層５１の上に、７１．１ナノメートル（λ／４）の 、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度でｎドーピングされたＡｌＡ ｓの層５３を形成する。層５３の上に、６０．５ナノメートル（λ／４）の、１ ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされたＡｌ_{0 .15} Ｇａ_0.85Ａｓの層５４を形成する。スタック５２の上に層５３と５４を約１ ７回繰り返す。最上層５４の上に、７１．１ナノメートル（λ／４）の、１ｃｍ³ 当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされたＡｌＡｓ の層５５を形成する。層５５の上に、６０．５ナノメートル（λ／４）の厚さで 、１ｃｍ³当たり＞１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされ たＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓの層５６を形成する。層５３と５４の対と、層５５およ び５６がスタック５７を構成する。スタック５７と５２をエッチングして層４６ 上にメサを形成し、スタック４７を層４１上に配置されたメサとしてエッチング する。層４１上のスタック４７の各側に、ｎオーム接点５８および５９を形成す る。層４６上のメサ構成スタック５７および５２の両側に、ｐオーム接点６０お よび６１を形成する。層５６の上面１７にｎオーム接点６２および６３を形成す る。光検出器１２とレーザ１３を機能させるためには、接点５８および５９に＋ ３ないし＋５ボルトの電圧を印加する。接点６０および６１に接地電圧またはゼ ロボルトの基準電圧を加え、接点６２および６３に３〜４のマイナス電圧を加え る。 第４図に示すように、ＩｎＧａＡｌｐ／ＩｎＧａＰ材料を使用して、６５０ナ ノメートルで発光するＶＣＳＥＬを製作することができる。この素子８５は、底 面または裏面１５のＧａＡｓ光検出器層６４を使用し、接点方式を使用して一体 型光検出器１２という結果を得ている。 第４図、第５図、および第６図に示すように、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ ＩｎＧａＡｌＰ材料から、６５０〜９８０ナノメートルで発光するＶＣＳＥＬを 作製することができる。このような素子８５、９０、および１００は、光の大部 分をレーザ１３のウエハの上面または下面から発光するように設計することがで きる。素子１３は図６に示すように上にｐ形ミラー１２５を、キャビティ内にｎ 形接点１２８および１２９を、ｐ形光検出器層１０９を有するように逆にするこ とができる。 第４図に、光導電検出器１２を備える、６５０ナノメートルで発光するレーザ １３を示す。検出器１２は、１０００ナノメートルの、１ｃｍ³当たり５×１０^{1 7} ないし１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされたＧａＡｓ の層として形成することができる。層６４の上に、４６．８ナノメートル（λ／ ４）の厚さの、ドーピングされていないＡｌ_0.5Ｇａ_0.5ＡＳ材料の層６５を形成 する。層６５の上に、５３．１ナノメートル（λ／４）の厚さを有するドーピン グされていないＡｌＡｓ材料の層６６を形成する。この層６５と６６の対を３９ 回繰り返す。これらの層を繰り返した後、最上部の層６６の上に、厚さ７λ／４ を有し、１ｃｍ³当たり２×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｐドーピング されたＩｎ_0.48（Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7）_0.52Ｐの層６７を形成する。層６５、６６、 ６７はスタック６８を形成する。層６７の上に、９０．２ナノメートルの厚さを 有する、ドーピングされていないＩｎ_0.48（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.52Ｐの材料の層 ６９を形成する。層６９の上に、ドーピングされていないＩｎ_0.54Ｇａ_0.46ｐ材 料の６ナノメートルの層７０を形成する。層７０の上に、ドーピングされていな いＩｎ_0.48（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.52Ｐの７ナノメートルの層７１を形成する。こ の層７１の上に、層７０を形成する。層７０の上に層７１を形成し、層７１の上 に層７０を形成して、最後に層７０の上に層７２を形成する。層７０はすべて同 じ厚さで、同じ材料から成り、層７１はすべて同じ厚さで同じ材料から成る。層 ７２は、厚さが５４．８ナノメートルで、ドーピングされていないＩｎ_0.48（Ａ ｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.52ｐである。層６９、７０、７１、および７２はスタック７３ を形成する。スタック７３の厚さは、６５０ナノメートルのレーザ波長で５λ／ ４である。５λ／４＝Σ_i（層_iの厚さ・屈折率_i）であり、ここでｉはそれぞれ の層を示す。 スタック７３の層７２の上に、５３．１ナノメートル（λ／４）の厚さを有し 、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされた ＡｌＡｓの層７４を形成する。層７４の上に、４６．８ナノメートル（λ／４） の厚さを有し、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドー ピ ングされたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓの層７５を形成する。この層７４と７５の対を２ ８回繰り返す。最後に形成された層７５の上に、５３．１ナノメートル（λ／４ ）の厚さを有し、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎド ーピングされたＡｌＡｓの層７６を形成する。層７６の上に、４６．８ナノメー トル（λ／４）の厚さを有し、１ｃｍ³当たり＞１×１０¹⁹原子のドーピング濃 度を有するｎドーピングされたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓの層７７を形成する。層７４ 、７５、７６、および７７はスタック７８を形成する。スタック７８はスタック ７３の上にある。スタック７８および７３をエッチングして層６７上にメサを形 成する。層６５、６６、および６７はスタック６８を形成し、このスタック６８ をエッチングして層６４上にメサを形成する。層６４の表面上のスタック６８の メサの両側に、ｎオーム接点７９とｎオーム接点８０を形成する。層６７の表面 上のスタック７３の各側にｐオーム接点８１とｐオーム接点８２を形成する。層 ７７の表面１７上にｎオーム接点８３とｎオーム接点８４を形成する。レーザ１ ３および光導電検出器１２を機能させるためには、第４図の実施形態の接点７９ に＋５ボルトの電位を加え、接点８０に＋３ボルトの電位を加え、接点８１およ び８２に接地電位またはゼロ基準電位を加え、接点８３および８４に−３〜−５ ボルトの電位を加える。 第５図に、９８０ナノメートルで発光する光導電検出器１２を組み込んだレー ザ１３の実施形態９０を示す。層８６は厚さが１０００ナノメートルで、１ｃｍ³ 当たり５×１０¹⁷〜１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングさ れたＩｎ_0.185Ｇａ_0.815Ａｓである。層８６は半導体またはｎ＋ＧａＡｓ基板３ １上に形成されている。層８６の上に、λ／４の厚さを有するドーピングされて いないＧａＡｓ材料の層を形成する。層８７の上に、λ／４の厚さを有するドー ピングされていないＡｌＡｓ材料の層８８を形成する。層８７と８８の対を繰り 返し、互いの上に２５回重ねる。最後に形成した対の最上部の層８８の上に、７ λ／４の厚さを有し、１ｃｍ³当たり２×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有する ｐドーピングされたＧａＡｓの層８９を置く。層８７、８８、および８９はスタ ック９１を形成する。 層８９の上に、厚さ「Ｙ」のドーピングされていないＡｌ_0.50Ｇａ_0.50Ａｓ材 料の層９２を形成する。層９２の上に、８ナノメートルの厚さのドーピングされ ていないＩｎ_0.185Ｇａ_0.815Ａｓの層９３を形成する。層９３の上に、８ナノメ ートルのドーピングされていないＧａＡｓ材料の層９４を形成する。後の層９４ の上に、８ナノメートルのドーピングされていないＩｎ_0.185Ｇａ_0.185Ａｓ材料 の層９４を形成する。後の層９３の上に、８ナノメートルの厚さのドーピングさ れていないＧａＡｓ材料の層９４を形成する。後の層９４の上に、８ナノメート ルの厚さのドーピングされていないＩｎ_0.185Ｇａ_0.185Ａｓ材料の層９３を形成 する。後の層９３の上に、厚さ「ｘ」のドーピングされていないＡｌ_0.50Ｇａ_{0. 50} Ａｓ材料の層９５を形成する。層９２、９３、および９５はスタック９６を形 成する。 層９５の上に、λ／４の厚さで、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング 濃度を有するｎドーピングされたＡｌＡｓの層９７を形成する。層９７の上に、 厚さλ／４で、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドー ピングされたＧａＡｓの層９８を形成する。層９７と９８の対を互いの上に１７ 回繰り返し重ねる。後の層９８の上に、λ／４の厚さを有し、１ｃｍ³当たり１ ×１０¹⁸原子のドーピング濃度を有するｎドーピングされたＡｌＡｓ層９９を形 成する。層９９の上に、λ／４の厚さの、１ｃｍ³当たり５×１０¹⁸原子のドー ピング濃度を有するｎドーピングされたＧａＡｓ層１０１を形成する。層９７、 ９８、９９、および１０１がスタック１０２を形成する。 スタック１０２と９６を層８９上にあるメサとなるようにエッチングする。ス タック９１を層８６上にあるメサのようにエッチングする。層８６の表面上のメ サ９１の両側に、ｎオーム接点１０３とｎオーム接点１０４がある。層８９の表 面上のスタック９６の両側にはそれぞれｐオーム接点１０５とｐオーム接点１０ ６がある。層１０１の表面１７上にｎオーム接点１０７とｎオーム接点１０８が ある。実施形態９０を機能させるには、接点１０３に＋５ボルトを印加し、接点 １０４に＋３ボルトを印加する。接点１０５と１０６には接地電圧または基準電 圧ゼロを印加する。接点１０７と１０８に−３〜−５ボルトのマイナス電圧を印 加する。 第６図に、接合部を逆にした、光導電検出器１２が組み込まれた８５０ナノメ ートルで発光するレーザ１３を示す。半絶縁またはｎ＋ＧａＡｓ基板３１上に、 厚さ１０００ナノメートルで、１ｃｍ³当たり１×１０¹⁸〜２×１０¹⁸原子のド ーピング濃度のｐドーピングされたＧａＡｓの層１０９がある。層１０９の上に 、厚さ６０．５ナノメートル（λ／４）のドーピングされていないＡｌ_0.15Ｇａ_0.85 Ａｓ材料の層１１０を形成する。層１１０の上に、７１．１ナノメートル（ λ／４）の厚さのドーピングされていないＡｌＡｓ材料の層１１１を形成する。 層１１０と層１１１の対を２５回繰り返す。最後に形成された層１１１の上に、 ４２３．５ナノメートル（７λ／４）の厚さを有し、１ｃｍ³当たり２×１０¹⁸ 原子のドーピング濃度にｎドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓの層１１２を 形成する。層１１０、１１１、および１１２はスタック１３５を形成する。 層１１２の上に、１６２ ８ナノメートルの厚さの、ドーピングされていない Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓの層１１３を形成する。層１１３の上に、８ナノメートル の厚さのドーピングされていないＧａＡｓ材料の層１１４を形成する。層１１４ の上に、１０ナノメートルの厚さのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａ ｓ材料の層１１５を形成する。層１１５の上に、８ナノメートルの厚さのドーピ ングされていないＧａＡｓ材料の層１１６を形成する。層１１６の上に、１０ナ ノメートルの厚さのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料の層１１ ７を形成する。層１１７の上に、８ナノメートルの厚さのドーピングされていな いＧａＡｓ材料の層１１８を形成する。層１１８の上に、１００．９ナノメート ルの厚さのドーピングされていないＡｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓ材料の層１１９を形成 する。層１１３〜１１９はスタック１２０を形成する。 層１１９の上に、７１．１ナノメートル（λ／４）の厚さの、１ｃｍ³当たり １×１０¹⁸原子の濃度にｐドーピングされたＡｌＡｓ材料の層１２１を形成する 。層１２１の上に、６０．５ナノメートル（λ／４）の厚さの、１ｃｍ³当たり １×１０¹⁸原子の濃度にｐドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓの層１２２を 形成する。層１２１と層１２２の対を１７回繰り返す。最後に形成された層１２ ２の上に、７１．１ナノメートル（λ／４）の厚さの、１ｃｍ³当たり１×１０^{1 8} 原子の濃度にｐドーピングされたＡｌＡｓ材料の層１２３を形成する。層１２ ３の上に、厚さ６０．５ナノメートル（λ／４）の、１ｃｍ³当たり＞１×１０^{1 9} 原子の濃度を有するｐドーピングされたＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓの層１２４を形成 する。層１２１、１２２、１２３、および１２４はスタック１２５を構成する。 スタック１２０と１２５を層１１２上のメサとしてエッチングする。スタック １３５を層１０９上のメサとしてエッチングする。層１０９の表面上にｐオーム 接点１２６および１２７を形成する。層１１２の表面上にｎオーム接点１２８お よび１２９を形成する。層１２４の表面１７上にｐオーム接点１３０および１３ １を形成する。実施形態１００を機能させるには、接点１２６に−５ボルトを印 加し、接点１２７に−３ボルトを印加する。接点１２８と１２９に接地電圧また はゼロ基準電圧を印加する。接点１３０と１３１に＋３〜＋５ボルトの範囲の電 圧を印加する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月２２日 【補正内容】 補正明細書 発明の背景 本発明は、パワー・モニタに関し、具体的にはレーザ源パワー・モニタに係わ る。 光ファイバ通信における垂直キャビティ面発光レーザ（vertical cavity surf ace emitting laser）は、周囲温度変化またはレーザが組み込まれた装置のエー ジング中に、オン状態のレーザの出力パワーを一定レベルに維持することができ るように、フィードバック回路を必要とする。レーザの出力パワーを監視するた めに、レーザの出力の一部を光検出器などの検知装置に導く。この光検出器また は検知装置の出力が制御回路に送られ、制御回路は所望の出力が得られるまで、 レーザを駆動する電流を調整する。垂直キャビティ面発光レーザの場合、レーザ の出力端にビーム・スプリッタを配置することができ、ビーム・スプリッタによ って光の一部を光検出器に導いて、光の残りを光ファイバ内に導くことができる 。しかし、この手法は、光ファイバに結合することができる光の量を減少させる 。この、光ファイバに結合される光の減少のため、出力限界に影響が及んだり、 レーザの出力とそれに関連する電力損をこの手法を用いない場合に必要な量より 大きくする必要が生じたりする。このパワー監視手法では、このようなレーザ源 のパッケージングの複雑さが増大する。 発明の概要 本発明は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）における出力パワー監 視のためのパワーの不要な減少をなくす。本発明は、普通なら失われることにな る光からの出力パワーを検出する、レーザに組み込まれた光検出器を有する。 垂直レーザと光検出器を開示している関連技術がある。欧州特許出願第０１７ ７６１７Ａ１号は、少なくとも１つの光検出器を有する接合半導体発光素子を開 示している。欧州特許出願第０３９５３１５Ａ２号は、キャビティの各側に分布 ブラッグ反射器を有する電気ポンプ垂直キャビティ・レーザを開示している。” Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｖｉｓｉｂｌｅ ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌ Ｐ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅ ｒ Ｄｉｏｄｅｓ”（Ｋ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ １９９３ Ａｎｎ ｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏ ｆ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １５−１８，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ）と題する論文では、活性媒体として４個の量子井戸を備えた構造を有する可視 垂直面発光レーザを開示している。欧州特許出願題０５６５３７４Ａ１号は、キ ャビティの各側に分布ブラッグ反射器を備えたキャビティを有する垂直−面透過 エレクトロフォトニック素子を開示している。”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ Ｖｅｒｔｉ ｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒｓ ａ ｎｄ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＰＩＮ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃ ｔｏｒ／Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”（Ｙ．Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，ｐｐ．３８８３−３８８６，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．１２Ｂ，Ｄ ｅｃｅｍｂｅｒ １９９１）では、２段階構成プロファイルを特徴とする２つの ドーピングされた分布ブラッグ反射器に挟まれた量子井戸を有する全エピタキシ ャル・プレーナ・トップ発光多重量子井戸レーザを開示している。 補正請求の範囲 １．基板（３１）と、 光検出器（１２）と、 垂直キャビティ面発光レーザ（１３）とを備え、 前記基板（３１）は半絶縁ＧａＡｓまたはｎ＋ドーピングされたＧａＡｓの層 であり、 前記光検出器（１２）はＧａＡｓの層を備え、 前記垂直キャビティ面発光レーザ源（１３）は、 前記レーザ源の第１の端部で前記光検出器上に形成され、それぞれ第１と第 ２の材料から成る層が交互になったスタック（２１、４７、６８、９１、１３５ ）を有する第１のミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、それぞれ第３と第４の材料から成る層が交 互になったスタック（２３、５２、７３、９６、１２０）を有するキャビティと 、 前記レーザ源の第２の端部で前記キャビティ上に形成され、それぞれ第５と 第６の材料から成る層が交互になったスタック（２０、５７、７８、１０２、１ ２５）を有する第２のミラーとを備える一体型レーザ・パワー・モニタ（１０、 ３０、８５、９０、１００）であって、 前記光検出器（１２）は前記基板（３１）上に形成され、 前記垂直キャビティ面発光レーザ源（１３）は、前記光検出器（１２）上に 形成された第１の端部（１５）を有し、かつ光（１８）を発する第２の端部（１ ７）を有し、 前記光検出器（１２）は、第１の端部（１５）から漏れた光（１６）を検出 し、光（１８）の出力パワーを示し、 前記光検出器（１２）および前記レーザ源（１３）が、前記光検出器（１２） が第１のバイアス方向を有し、前記レーザ源（１３）が第２のバイアス方向を有 する構造を備えることを特徴とする一体型レーザ・パワー・モニタ（１０、３０ 、８５、９０、１００）。 ２．第１のバイアス方向が逆バイアスであり、第２のバイアス方向が順バイアス であることを特徴とする請求項１に記載の一体型レーザ・パワー・モニタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板と、 前記基板上に形成された光検出器と、 前記光検出器上に形成された第１の端部と発光のための第２の端部とを有する レーザ源とを備え、 前記レーザ源が第２の端部から発光する場合は、第１の端部から一部の光が漏 れ、前記一部の光を前記光検出器によって検出して第２の端部から発光される光 の出力量を示し、 前記基板が半絶縁ＧａＡｓの層であり、 前記光検出器がＧａＡｓの層を備えることを特徴とする一体型レーザ・パワー ・モニタであって、 前記レーザ源が、 前記光源の第１の端部で前記光検出器上に形成され、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ層と ＡｌＡｓ層が交互に重ねられたスタックを有する第１のミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ層とＧａＡｓ層が交互に配 置されたスタックを有するキャビティと、 前記光源の第２の端部で前記キャビティ上に形成され、ＡｌＡｓ層とＡｌ_xＧ ａ_1-xＡｓ層が交互に重ねられたスタックを有する第２のミラーとを備える、一 体型レーザ・パワー・モニタ。 ２．前記レーザ源が垂直キャビティ面発光レーザであることを特徴とする、請求 項１３に記載の一体型レーザ・パワー・モニタ。 ３．基板と、 前記基板上に形成された光検出器と、 前記光検出器上に形成された第１の端部を有し、発光のための第２の端部を有 するレーザ源とを備え、 前記レーザ源が第２の端部から発光する場合は、第１の端部から一部の光が 漏れ、前記一部の光を前記光検出器によって検出して第２の端部から発光される 光の出力量を示し、 前記基板が半絶縁ＧａＡｓであり、 前記光検出器がＧａＡｓの層を備えることを特徴とする一体型レーザ・パワー ・モニタであって、 前記レーザ源が、 前記光源の第１の端部で前記光検出器上に形成され、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ層と ＡｌＡｓ層が交互に重ねられたスタックを有する第１のミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、Ｉｎ_x（Ａｌ_yＧａ_1-y）_1-xＰ層とＩｎ_zＧａ_{1 -z} 層が交互に配置されたスタックを有するキャビティと、 前記光源の第２の端部で前記キャビティ上に形成され、ＡｌＡｓ層とΛｌ_xＧ ａ_1-xＡｓ層が交互に重ねられたスタックを有する第２のミラーとを備える、一 体型レーザ・パワー・モニタ。 ４．前記レーザ源が垂直キャビティ面発光レーザであることを特徴とする、請求 項１５に記載の一体型レーザ・パワー・モニタ。 ５．基板と、 前記基板上に形成された光検出器と、 前記光検出器上に形成された第１の端部を有し、発光のための第２の端部を有 するレーザ源とを備え、 前記レーザ源が第２の端部から発光する場合は、第１の端部から一部の光が 漏れ、前記一部の光を前記光検出器によって検出して第２の端部から発光される 光の出力量を示し、 前記基板が半絶縁ＧａＡｓであり、 前記光検出器がＩｎ_xＧａ_1-xＡｓの層を備えることを特徴とする一体型レーザ ・パワー・モニタであって、 前記レーザ源が、 前記光源の第１の端部で前記光検出器上に形成され、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ 層が交互に重ねられたスタックを有する第１のミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ層とＩｎ_xＧａ_1-yＡｓ層が 交互に配置されたスタックを有するキャビティと、 前記光源の第２の端部で前記キャビティ上に形成され、ＡｌＡｓ層とＧａＡｓ 層が交互に重ねられたスタックを有する第２のミラーとを備える、一体型レーザ ・パワー・モニタ。 ６．前記レーザ源が垂直キャビティ面発光レーザであることを特徴とする、請求 項１７に記載の一体型レーザ・パワー・モニタ。