JPH10233559A - 半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式 - Google Patents
半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式Info
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- JPH10233559A JPH10233559A JP9052358A JP5235897A JPH10233559A JP H10233559 A JPH10233559 A JP H10233559A JP 9052358 A JP9052358 A JP 9052358A JP 5235897 A JP5235897 A JP 5235897A JP H10233559 A JPH10233559 A JP H10233559A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】選択マスクを利用する選択成長で形成された単
一或は複数の垂直共振器型面発光レーザを含む半導体レ
ーザ装置及びその作製方法である。 【解決手段】少なくとも１つの垂直共振器型面発光レー
ザを有する半導体レーザ装置である。垂直共振器型面発
光レーザの発光領域２の少なくとも一部が、閉じた形状
を持つ選択マスク１の開口部に選択成長によって形成さ
れている。
一或は複数の垂直共振器型面発光レーザを含む半導体レ
ーザ装置及びその作製方法である。 【解決手段】少なくとも１つの垂直共振器型面発光レー
ザを有する半導体レーザ装置である。垂直共振器型面発
光レーザの発光領域２の少なくとも一部が、閉じた形状
を持つ選択マスク１の開口部に選択成長によって形成さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の光通信や
光インターコネクト等に用いられる多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置、その作製方法等に関す
る。
光インターコネクト等に用いられる多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置、その作製方法等に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】活性領域を小さくできて基板に対して垂
直方向に光を出力することから発振しきい値が低い、消
費電力が小さい、ファイバとの光結合が容易である、２
次元アレー化が容易であるなどの利点を持つことから、
垂直共振器型の面発光半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ
Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ ＥｍｉｔｔｉｎｇＬ
ａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）の開発が、近年、活発に行なわ
れている。
直方向に光を出力することから発振しきい値が低い、消
費電力が小さい、ファイバとの光結合が容易である、２
次元アレー化が容易であるなどの利点を持つことから、
垂直共振器型の面発光半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ
Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ ＥｍｉｔｔｉｎｇＬ
ａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）の開発が、近年、活発に行なわ
れている。
【０００３】２次元アレー化した場合に、発振波長が異
なるＶＣＳＥＬが並んだ多波長ＶＣＳＥＬアレーは、波
長多重光システムの光源としての適用が期待されてい
る。ＶＣＳＥＬは、発振モードが共振器長で決まるファ
ブリペロ共振モードに支配されており、共振モードのう
ち最も活性層の利得ピークに近い波長で発振する。通
常、ＶＣＳＥＬの共振器長は数μｍであり、波長１μｍ
帯では、その共振器長を１％変化させると発振波長はお
よそ１０ｎｍ変化する。従って、共振器長すなわち成長
層厚をわずかに変えたＶＣＳＥＬを複数並べれば、多波
長レーザアレーを作製することができる。
なるＶＣＳＥＬが並んだ多波長ＶＣＳＥＬアレーは、波
長多重光システムの光源としての適用が期待されてい
る。ＶＣＳＥＬは、発振モードが共振器長で決まるファ
ブリペロ共振モードに支配されており、共振モードのう
ち最も活性層の利得ピークに近い波長で発振する。通
常、ＶＣＳＥＬの共振器長は数μｍであり、波長１μｍ
帯では、その共振器長を１％変化させると発振波長はお
よそ１０ｎｍ変化する。従って、共振器長すなわち成長
層厚をわずかに変えたＶＣＳＥＬを複数並べれば、多波
長レーザアレーを作製することができる。
【０００４】成長層厚を変えて多波長アレー化する方法
は幾つか提案されている。例えば、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法では、基板温
度により成長速度、化合物半導体組成が変化することを
利用して、基板面内で温度分布をつけることで同一基板
上で発振波長の異なる複数のＶＣＳＥＬをアレー化でき
る（Ｗ． Ｙｕｅｎ， Ｇ．Ｓ． Ｌｉ， Ｋ．Ｉ．
Ｉｏａｋｉｍｉｄｉａｎｄ Ｃ．Ｊ． Ｃｈａｎｇ−Ｈ
ａｓｎａｉｎ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． ３
１， ｐ．１８４０（１９９５）参照）。温度分布をつ
けるには、基板を貼りつけるサセプター表面にパターン
化した溝を切っておき、基板の裏面がサセプターに接触
する領域と接触しない領域で温度差がつくことを利用す
る。
は幾つか提案されている。例えば、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法では、基板温
度により成長速度、化合物半導体組成が変化することを
利用して、基板面内で温度分布をつけることで同一基板
上で発振波長の異なる複数のＶＣＳＥＬをアレー化でき
る（Ｗ． Ｙｕｅｎ， Ｇ．Ｓ． Ｌｉ， Ｋ．Ｉ．
Ｉｏａｋｉｍｉｄｉａｎｄ Ｃ．Ｊ． Ｃｈａｎｇ−Ｈ
ａｓｎａｉｎ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． ３
１， ｐ．１８４０（１９９５）参照）。温度分布をつ
けるには、基板を貼りつけるサセプター表面にパターン
化した溝を切っておき、基板の裏面がサセプターに接触
する領域と接触しない領域で温度差がつくことを利用す
る。
【０００５】また、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｚｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法では、図７のように異なる直径（Ｄ
ｌ、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）の円形の台を基板７００に形成
しておいて、その上に成長を行なう。その際、成長速
度、組成に円形台の直径依存性があることを利用して、
共振器長の異なる複数のＶＣＳＥＬを並べることができ
るため、発振波長がλｌ、λ２、λ３、λ４となる多波
長アレーとなる（Ｆ． Ｋｏｙａｍａ， Ｔ． Ｍｕｋ
ａｉｈａｒａ， Ｎ． Ｏｈｎｏｋｉ， Ｎ． Ｈａｔ
ｏｒｉ ａｎｄ Ｋ． Ｉｇａ， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ
ｏｎｉｃ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｌｅｔｔ．７， ｐ．
６８（１９９５）参照）。
ｎｉｚｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法では、図７のように異なる直径（Ｄ
ｌ、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）の円形の台を基板７００に形成
しておいて、その上に成長を行なう。その際、成長速
度、組成に円形台の直径依存性があることを利用して、
共振器長の異なる複数のＶＣＳＥＬを並べることができ
るため、発振波長がλｌ、λ２、λ３、λ４となる多波
長アレーとなる（Ｆ． Ｋｏｙａｍａ， Ｔ． Ｍｕｋ
ａｉｈａｒａ， Ｎ． Ｏｈｎｏｋｉ， Ｎ． Ｈａｔ
ｏｒｉ ａｎｄ Ｋ． Ｉｇａ， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ
ｏｎｉｃ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｌｅｔｔ．７， ｐ．
６８（１９９５）参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、基板温度
に分布をつける方法では、温度分布の勾配を高くできな
いため、微小領域で発振波長を大きく変えたレーザをア
レー化することは難しい。また、条件の最適化に時間と
コストがかかること、再現性を得ることが難しいことな
どの問題がある。
に分布をつける方法では、温度分布の勾配を高くできな
いため、微小領域で発振波長を大きく変えたレーザをア
レー化することは難しい。また、条件の最適化に時間と
コストがかかること、再現性を得ることが難しいことな
どの問題がある。
【０００７】一方、基板を加工する方法では、成長前に
基板エッチングをする工程があり、成長後に再び発光領
域を円筒状にエッチングする工程があるために、プロセ
スが複雑になって歩留まりの向上が難しい。
基板エッチングをする工程があり、成長後に再び発光領
域を円筒状にエッチングする工程があるために、プロセ
スが複雑になって歩留まりの向上が難しい。
【０００８】このような課題に鑑み、本出願の発明の諸
目的を各請求項に対応して以下に述べる。第１の目的
は、閉じた形状を持つ選択マスクを利用する選択成長の
利点を用いて形成された単一或は複数の垂直共振器型面
発光レーザを含む半導体レーザ装置及びその作製方法を
提供することである（請求項１、１１の発明に対応）。
目的を各請求項に対応して以下に述べる。第１の目的
は、閉じた形状を持つ選択マスクを利用する選択成長の
利点を用いて形成された単一或は複数の垂直共振器型面
発光レーザを含む半導体レーザ装置及びその作製方法を
提供することである（請求項１、１１の発明に対応）。
【０００９】第２の目的は、閉じた形状を持つ選択マス
クを利用する選択成長の利点を用いて同一基板上に成長
層厚の異なる領域が一括成長で形成された構成を有する
多波長面発光レーザアレーなどの半導体レーザ装置及び
その作製方法を提供することである（請求項２、１２の
発明に対応）。
クを利用する選択成長の利点を用いて同一基板上に成長
層厚の異なる領域が一括成長で形成された構成を有する
多波長面発光レーザアレーなどの半導体レーザ装置及び
その作製方法を提供することである（請求項２、１２の
発明に対応）。
【００１０】第３の目的は、しきい値、発光強度、ビー
ム径などを均一にする構成を有する多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供
することである（請求項３、１３の発明に対応）。
ム径などを均一にする構成を有する多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供
することである（請求項３、１３の発明に対応）。
【００１１】第４の目的は、発光ビームを等方的な円形
にする構成を有する多波長面発光レーザアレーなどの半
導体レーザ装置及びその作製方法を提供することである
（請求項４、１４の発明に対応）。
にする構成を有する多波長面発光レーザアレーなどの半
導体レーザ装置及びその作製方法を提供することである
（請求項４、１４の発明に対応）。
【００１２】第５の目的は、選択成長時に断面形状を変
えることなく形成するために、選択成長マスクの面方位
を規定して作製される構成を有する多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供
することである（請求項５、１５の発明に対応）。
えることなく形成するために、選択成長マスクの面方位
を規定して作製される構成を有する多波長面発光レーザ
アレーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供
することである（請求項５、１５の発明に対応）。
【００１３】第６の目的は、容易な選択成長方法で生産
性良く形成できる構成を有する多波長面発光レーザアレ
ーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供する
ことである（請求項６、７、１６、１７の発明に対
応）。
性良く形成できる構成を有する多波長面発光レーザアレ
ーなどの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供する
ことである（請求項６、７、１６、１７の発明に対
応）。
【００１４】第７の目的は、活性層の利得ピーク波長と
レーザの発振波長を近づけて、発光効率、しきい値など
を均一にする構成を有する多波長面発光レーザアレーな
どの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供すること
である（請求項８、１８の発明に対応）。
レーザの発振波長を近づけて、発光効率、しきい値など
を均一にする構成を有する多波長面発光レーザアレーな
どの半導体レーザ装置及びその作製方法を提供すること
である（請求項８、１８の発明に対応）。
【００１５】第８の目的は、一回の成長で少なくとも下
ミラーおよび活性層を形成できる生産性のよい構成を有
する多波長面発光レーザなどの半導体レーザ装置及びそ
の作製方法を提供することである（請求項９、１０、１
９、２０の発明に対応）。
ミラーおよび活性層を形成できる生産性のよい構成を有
する多波長面発光レーザなどの半導体レーザ装置及びそ
の作製方法を提供することである（請求項９、１０、１
９、２０の発明に対応）。
【００１６】第９の目的は、多波長面発光レーザアレー
等の本発明の半導体レーザ装置を用いて低コストな波長
多重光通信方式、インターコネクトなどの光通信方式を
提供することである（請求項２１、２２の発明に対
応）。
等の本発明の半導体レーザ装置を用いて低コストな波長
多重光通信方式、インターコネクトなどの光通信方式を
提供することである（請求項２１、２２の発明に対
応）。
【００１７】
【課題を解決するための手段】先ず、本発明の原理的考
え方を実例に沿って述べる。本発明は、ＳｉＯ2などの
誘電体マスク等を、例えば、図２のように閉じた形状の
ドーナツ状に形成すると、ＭＯＣＶＤ法、ＣＢＥ法（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）などで成
長した場合に、ドーナツ形状の幅（肉厚）によって、中
心の開口部に成長する結晶の成長速度、組成が変化する
ことを利用する。これは、成長しないマスク領域が広い
と照射分子（原子）が移動（マイグレーション）して、
成長できる開口部の基板領域に到達する分子が多くなる
現象があるために起こる。また、マイグレーションでき
る長さは分子によって異なるため、成長させる結晶の組
成が変化する場合もある。
え方を実例に沿って述べる。本発明は、ＳｉＯ2などの
誘電体マスク等を、例えば、図２のように閉じた形状の
ドーナツ状に形成すると、ＭＯＣＶＤ法、ＣＢＥ法（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）などで成
長した場合に、ドーナツ形状の幅（肉厚）によって、中
心の開口部に成長する結晶の成長速度、組成が変化する
ことを利用する。これは、成長しないマスク領域が広い
と照射分子（原子）が移動（マイグレーション）して、
成長できる開口部の基板領域に到達する分子が多くなる
現象があるために起こる。また、マイグレーションでき
る長さは分子によって異なるため、成長させる結晶の組
成が変化する場合もある。
【００１８】そこで、例えば、多波長面発光レーザアレ
ーを形成する場合には、中心部の径は例えば１０μｍΦ
と一定にしておいて、ドーナツマスクの肉厚を５〜５０
μｍ（すなわちマスク外径２０μｍΦ〜１１０μｍΦ、
内径１０μｍΦ一定）と変化させて選択成長させると、
図１のようにマスクの外径Φｉに応じて成長膜厚ｄｉな
どが変化する。成長層は、上下の多層膜ミラー、活性
層、スペーサ層（活性層とスペーサ層の順序は問わな
い）をすべて成長させてもよいし、活性層まではフラッ
トに成長させておいて、スペーサ層のみを選択成長させ
てもよい（共振器長を変えればよいので種々の態様があ
る）。後者の場合、上部ミラーは、半導体多層膜ミラー
をそのまま成長させてもよいし、誘電体ミラーを後で形
成してもよい。上記のマスク設定で、成長膜厚を約５％
変化させることができる。すなわち、外径２０μｍΦの
マスクによる円柱に対し、外径１１０μｍΦのマスクの
円柱の方が約５％高くできた。この成長膜厚の変化によ
って共振器長を変えることができるため、発振波長λｉ
の異なる複数のＶＣＳＥＬをアレー化できる。
ーを形成する場合には、中心部の径は例えば１０μｍΦ
と一定にしておいて、ドーナツマスクの肉厚を５〜５０
μｍ（すなわちマスク外径２０μｍΦ〜１１０μｍΦ、
内径１０μｍΦ一定）と変化させて選択成長させると、
図１のようにマスクの外径Φｉに応じて成長膜厚ｄｉな
どが変化する。成長層は、上下の多層膜ミラー、活性
層、スペーサ層（活性層とスペーサ層の順序は問わな
い）をすべて成長させてもよいし、活性層まではフラッ
トに成長させておいて、スペーサ層のみを選択成長させ
てもよい（共振器長を変えればよいので種々の態様があ
る）。後者の場合、上部ミラーは、半導体多層膜ミラー
をそのまま成長させてもよいし、誘電体ミラーを後で形
成してもよい。上記のマスク設定で、成長膜厚を約５％
変化させることができる。すなわち、外径２０μｍΦの
マスクによる円柱に対し、外径１１０μｍΦのマスクの
円柱の方が約５％高くできた。この成長膜厚の変化によ
って共振器長を変えることができるため、発振波長λｉ
の異なる複数のＶＣＳＥＬをアレー化できる。
【００１９】活性層厚、スペーサ層厚、ミラーヘの侵入
深さなどから成るＶＣＳＥＬの共振器長が標準で２μｍ
とすると、従来技術のところで述べたように共振器長が
５％すなわち０．１μｍ変わるとき、５０ｎｍ程度発振
波長を変えられることになる。
深さなどから成るＶＣＳＥＬの共振器長が標準で２μｍ
とすると、従来技術のところで述べたように共振器長が
５％すなわち０．１μｍ変わるとき、５０ｎｍ程度発振
波長を変えられることになる。
【００２０】多層膜ミラーの各層の厚さは５％程度変化
しても反射の波長バンド幅が広いために反射率の変化は
ない。また、複数の多重量子井戸の活性層を同時に選択
成長する場合には、成長速度が速いと、井戸層が厚くす
なわちバンドギャップ波長は長くなるとともに、共振器
長が長くなるので共振波長が長波長化する。そのため、
活性層の利得ピーク波長と共振波長のシフトの方向が一
致して、複数のレーザのしきい値を均一化できる可能性
がある。
しても反射の波長バンド幅が広いために反射率の変化は
ない。また、複数の多重量子井戸の活性層を同時に選択
成長する場合には、成長速度が速いと、井戸層が厚くす
なわちバンドギャップ波長は長くなるとともに、共振器
長が長くなるので共振波長が長波長化する。そのため、
活性層の利得ピーク波長と共振波長のシフトの方向が一
致して、複数のレーザのしきい値を均一化できる可能性
がある。
【００２１】上記目的を達成するための手段、作用をま
とめると以下のようになる（例えば、１）は第１の目的
に対応する）。 １） 少なくとも１つの垂直共振器型面発光レーザを有
する本発明の半導体レーザ装置は、垂直共振器型面発光
レーザの発光領域の少なくとも一部が、閉じた形状を持
つ誘電体などの選択マスク（リング状等）の開口部に選
択成長によって形成されていることを特徴とする。この
作製方法は、垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少
なくとも一部を、閉じた形状を持つ選択マスクの開口部
に選択成長によって作製することを特徴とする。選択マ
スクの形状、肉厚などの設定で、面発光レーザの断面形
状、成長膜厚、発振波長などを柔軟に設計できる。
とめると以下のようになる（例えば、１）は第１の目的
に対応する）。 １） 少なくとも１つの垂直共振器型面発光レーザを有
する本発明の半導体レーザ装置は、垂直共振器型面発光
レーザの発光領域の少なくとも一部が、閉じた形状を持
つ誘電体などの選択マスク（リング状等）の開口部に選
択成長によって形成されていることを特徴とする。この
作製方法は、垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少
なくとも一部を、閉じた形状を持つ選択マスクの開口部
に選択成長によって作製することを特徴とする。選択マ
スクの形状、肉厚などの設定で、面発光レーザの断面形
状、成長膜厚、発振波長などを柔軟に設計できる。
【００２２】２） 半導体レーザ装置は、複数の垂直共
振器型面発光レーザを有し、各垂直共振器型面発光レー
ザの発光領域の少なくとも一部が、マスク面積の異なる
選択マスクの開口部に選択成長によって形成されること
で、結晶の厚さまたは組成を変化させて構成され、同一
基板上に発振波長の異なる複数の垂直共振器型面発光レ
ーザが形成されていることを特徴とする。この作製方法
は、各垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少なくと
も一部を選択マスクを用いた選択成長によって作製する
際に、該選択マスクの面積を変えてマスク開口部に成長
する結晶の厚さまたは組成を変化させることで、同一基
板上に発振波長の異なる複数の垂直共振器型面発光レー
ザを形成することを特徴とする。面発光レーザの発光領
域を誘電体などからなる選択マスクの開口部に選択成長
により形成すれば、マスク面積を変えることで成長速度
等が変わるので、所望の成長膜厚等になるようにマスク
パターンを形成しておけば、簡単に共振器長等が異なる
多波長面発光レーザアレーを作製できる。
振器型面発光レーザを有し、各垂直共振器型面発光レー
ザの発光領域の少なくとも一部が、マスク面積の異なる
選択マスクの開口部に選択成長によって形成されること
で、結晶の厚さまたは組成を変化させて構成され、同一
基板上に発振波長の異なる複数の垂直共振器型面発光レ
ーザが形成されていることを特徴とする。この作製方法
は、各垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少なくと
も一部を選択マスクを用いた選択成長によって作製する
際に、該選択マスクの面積を変えてマスク開口部に成長
する結晶の厚さまたは組成を変化させることで、同一基
板上に発振波長の異なる複数の垂直共振器型面発光レー
ザを形成することを特徴とする。面発光レーザの発光領
域を誘電体などからなる選択マスクの開口部に選択成長
により形成すれば、マスク面積を変えることで成長速度
等が変わるので、所望の成長膜厚等になるようにマスク
パターンを形成しておけば、簡単に共振器長等が異なる
多波長面発光レーザアレーを作製できる。
【００２３】３） 半導体レーザ装置及びこの作製方法
は、前記選択マスクの開口部の形状、大きさは一定で外
枠の形状、大きさを変えることで、レーザの断面形状は
同じで、共振器の長さが異なる垂直共振器型面発光レー
ザが同一基板上に複数形成されていることを特徴とす
る。上記選択マスクの開口部の形状等は一定で、外枠の
形状等を変えればマスク面積を変えて選択成長膜厚を変
化させられるので、発光領域の断面形状は同じで、すな
わちしきい値、発光強度等は大きく変化させないで、発
振波長の異なる面発光レーザアレーを作製できる。
は、前記選択マスクの開口部の形状、大きさは一定で外
枠の形状、大きさを変えることで、レーザの断面形状は
同じで、共振器の長さが異なる垂直共振器型面発光レー
ザが同一基板上に複数形成されていることを特徴とす
る。上記選択マスクの開口部の形状等は一定で、外枠の
形状等を変えればマスク面積を変えて選択成長膜厚を変
化させられるので、発光領域の断面形状は同じで、すな
わちしきい値、発光強度等は大きく変化させないで、発
振波長の異なる面発光レーザアレーを作製できる。
【００２４】４） 半導体レーザ装置及びこの作製方法
は、前記選択マスクの開口部および外枠の形状は円形で
あることを特徴とする。上記選択マスクの開口部形状お
よび外形を円形にすれば等方的な円形ビームをもつ面発
光レーザを作製できる。
は、前記選択マスクの開口部および外枠の形状は円形で
あることを特徴とする。上記選択マスクの開口部形状お
よび外形を円形にすれば等方的な円形ビームをもつ面発
光レーザを作製できる。
【００２５】５） 半導体レーザ装置及びこの作製方法
は、前記選択マスクの開口部および外枠の形状は〈０１
１〉結晶方位（これと等価な結晶方位も含む）と４５°
をなす辺で囲まれた長方形或は正方形であって、垂直共
振器型面発光レーザを（１００）基板上（これと等価な
面も含む）に選択成長することを特徴とする。上記選択
マスクの開口部形状および外形を〈０１１〉結晶方位と
４５°をなす辺で囲まれた長方形あるいは正方形にすれ
ば、選択成長での側壁成長を抑えることができるため断
面形状をほぼ一定に保持できて、レーザの性能及び構造
の制御性が向上する。
は、前記選択マスクの開口部および外枠の形状は〈０１
１〉結晶方位（これと等価な結晶方位も含む）と４５°
をなす辺で囲まれた長方形或は正方形であって、垂直共
振器型面発光レーザを（１００）基板上（これと等価な
面も含む）に選択成長することを特徴とする。上記選択
マスクの開口部形状および外形を〈０１１〉結晶方位と
４５°をなす辺で囲まれた長方形あるいは正方形にすれ
ば、選択成長での側壁成長を抑えることができるため断
面形状をほぼ一定に保持できて、レーザの性能及び構造
の制御性が向上する。
【００２６】６） 半導体レーザ装置は、多層膜ミラー
および活性層を含む層が平坦に成長され、少なくとも、
発振波長に対して光の吸収が少なく共振器を構成する為
のスペーサ層が選択マスクの開口部に選択成長によって
形成されていることを特徴とする。この作製方法は、第
１の結晶成長で多層膜ミラーおよび活性層を含む層を平
坦に成長し、前記選択マスクを形成した後に、第２の結
晶成長として、少なくとも、発振波長に対して光の吸収
が少なく共振器を構成する為のスペーサ層を選択成長に
よって形成することを特徴とする。ここにおいて、前記
選択成長で前記スペーサ層と上部多層膜ミラーが連続し
て形成されてもよい。活性層を平坦に成長しておいて、
選択成長ではパッシブ領域のみを成長することで歩留ま
りを良くすることができる。
および活性層を含む層が平坦に成長され、少なくとも、
発振波長に対して光の吸収が少なく共振器を構成する為
のスペーサ層が選択マスクの開口部に選択成長によって
形成されていることを特徴とする。この作製方法は、第
１の結晶成長で多層膜ミラーおよび活性層を含む層を平
坦に成長し、前記選択マスクを形成した後に、第２の結
晶成長として、少なくとも、発振波長に対して光の吸収
が少なく共振器を構成する為のスペーサ層を選択成長に
よって形成することを特徴とする。ここにおいて、前記
選択成長で前記スペーサ層と上部多層膜ミラーが連続し
て形成されてもよい。活性層を平坦に成長しておいて、
選択成長ではパッシブ領域のみを成長することで歩留ま
りを良くすることができる。
【００２７】７） 半導体レーザ装置は、多層膜ミラー
を含む層が平坦に成長され、活性層および前記スペーサ
層が選択マスクの開口部に選択成長によって形成されて
いることを特徴とする。この作製方法は、第１の結晶成
長で多層膜ミラーを含む層を平坦に成長し、前記選択マ
スクを形成した後に、第２の結晶成長として、活性層お
よび前記スペーサ層を選択成長によって形成することを
特徴とする。ここで、例えば、多重量子井戸の活性層も
選択成長で形成すれば、成長膜厚が厚く発振波長が長い
領域で、井戸層も厚く利得ピーク波長が長波長にシフト
するため、発光効率、しきい値等のばらつきを抑えるこ
とができる。
を含む層が平坦に成長され、活性層および前記スペーサ
層が選択マスクの開口部に選択成長によって形成されて
いることを特徴とする。この作製方法は、第１の結晶成
長で多層膜ミラーを含む層を平坦に成長し、前記選択マ
スクを形成した後に、第２の結晶成長として、活性層お
よび前記スペーサ層を選択成長によって形成することを
特徴とする。ここで、例えば、多重量子井戸の活性層も
選択成長で形成すれば、成長膜厚が厚く発振波長が長い
領域で、井戸層も厚く利得ピーク波長が長波長にシフト
するため、発光効率、しきい値等のばらつきを抑えるこ
とができる。
【００２８】８） 半導体レーザ装置は、基板上の選択
マスクの開口部に、多層膜ミラーおよび活性層を含む層
が選択成長によって形成されていることを特徴とする。
この作製方法は、基板上に前記選択マスクを形成し、１
回の結晶成長で多層膜ミラーおよび活性層を含む層を選
択成長によって形成することを特徴とする。ここで、上
部多層膜ミラーは誘電体ミラーで形成してもよい。例え
ば、５）の方法では、上下のＤＢＲミラーおよび活性層
をすべて一回成長で行なっても断面形状が変化せず、簡
単な工程で面発光レーザを作製できるため生産性が向上
する。
マスクの開口部に、多層膜ミラーおよび活性層を含む層
が選択成長によって形成されていることを特徴とする。
この作製方法は、基板上に前記選択マスクを形成し、１
回の結晶成長で多層膜ミラーおよび活性層を含む層を選
択成長によって形成することを特徴とする。ここで、上
部多層膜ミラーは誘電体ミラーで形成してもよい。例え
ば、５）の方法では、上下のＤＢＲミラーおよび活性層
をすべて一回成長で行なっても断面形状が変化せず、簡
単な工程で面発光レーザを作製できるため生産性が向上
する。
【００２９】９） 光通信方式は、上記の半導体レーザ
装置を送信側に用い、強度変調された光出力信号を受信
側に送ることを特徴とする。更に、前記半導体レーザ装
置の発振波長の異なる垂直共振器型面発光レーザのアレ
イからの強度変調された光出力信号を合波器で一本の光
ファイバにまとめて伝送し、受信側で波長可変光フィル
タで所望の波長の光に乗せられた信号を受信することで
波長多重光インターコネクト等を行なうこともできる。
多波長面発光レーザアレーの各々を変調してそれらの光
を合波器で一本の光ファイバにまとめて伝送し、受信側
では波長可変光フィルタで所望の波長の光を分波し１つ
の受光器で検波することで、低コストな波長多重光イン
ターコネクトを実現できる。
装置を送信側に用い、強度変調された光出力信号を受信
側に送ることを特徴とする。更に、前記半導体レーザ装
置の発振波長の異なる垂直共振器型面発光レーザのアレ
イからの強度変調された光出力信号を合波器で一本の光
ファイバにまとめて伝送し、受信側で波長可変光フィル
タで所望の波長の光に乗せられた信号を受信することで
波長多重光インターコネクト等を行なうこともできる。
多波長面発光レーザアレーの各々を変調してそれらの光
を合波器で一本の光ファイバにまとめて伝送し、受信側
では波長可変光フィルタで所望の波長の光を分波し１つ
の受光器で検波することで、低コストな波長多重光イン
ターコネクトを実現できる。
【００３０】
［実施例１］本発明による第１の実施例の多波長ＶＣＳ
ＥＬアレーは、活性層部分までを平坦に成長しておき、
最終成長層の表面に図２に示すようなドーナツ状のマス
クパターン１を形成して、その後にスペーサ層、分布反
射（ＤＢＲ）ミラーを選択成長することで作製される。
その断面図を図３に示す。図３は１つのＶＣＳＥＬの構
成を示す。図３において、ＶＣＳＥＬの両側の積層構造
は作製上付随的に作成されるものである（図１のＶＣＳ
ＥＬ発光領域２の回りにできた結晶表面３を参照）。
ＥＬアレーは、活性層部分までを平坦に成長しておき、
最終成長層の表面に図２に示すようなドーナツ状のマス
クパターン１を形成して、その後にスペーサ層、分布反
射（ＤＢＲ）ミラーを選択成長することで作製される。
その断面図を図３に示す。図３は１つのＶＣＳＥＬの構
成を示す。図３において、ＶＣＳＥＬの両側の積層構造
は作製上付随的に作成されるものである（図１のＶＣＳ
ＥＬ発光領域２の回りにできた結晶表面３を参照）。
【００３１】本実施例の成長法を述べる。図３に示す様
に、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１上に、各層がλ／４厚のｎ
−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ２０．５ペア（最終層ＡＩＡｓ）
から成るＤＢＲミラー３０２、ＡｌＧａＡｓ（厚さ１０
０ｎｍ）の下部光閉じ込め層３０３、アンドープのＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層（厚さ８ｎｍ）／ＧａＡｓ障壁層
（厚さ１０ｎｍ）５ペアから成る歪み多重量子井戸活性
層３０４、ＡｌＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ）の上部光閉
じ込め層３０３、ｐ−ＧａＡｓ保護層（厚さ１０ｎｍ）
３０５がＣＢＥ法によって成長される。
に、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１上に、各層がλ／４厚のｎ
−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ２０．５ペア（最終層ＡＩＡｓ）
から成るＤＢＲミラー３０２、ＡｌＧａＡｓ（厚さ１０
０ｎｍ）の下部光閉じ込め層３０３、アンドープのＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層（厚さ８ｎｍ）／ＧａＡｓ障壁層
（厚さ１０ｎｍ）５ペアから成る歪み多重量子井戸活性
層３０４、ＡｌＧａＡｓ（厚さ１００ｎｍ）の上部光閉
じ込め層３０３、ｐ−ＧａＡｓ保護層（厚さ１０ｎｍ）
３０５がＣＢＥ法によって成長される。
【００３２】ここで、成長を中断して、ＳｉＯ2からな
る図２のような複数の選択成長マスク１を形成する。す
なわち、内径１０μｍΦ、外径２０μｍΦ〜１１０μｍ
Φと変化させた複数の選択成長マスク１を形成する。外
径の大きさは図２では４種類が１列に並んでいるが、い
ろいろな径のものを２次元的に並べてもよい。
る図２のような複数の選択成長マスク１を形成する。す
なわち、内径１０μｍΦ、外径２０μｍΦ〜１１０μｍ
Φと変化させた複数の選択成長マスク１を形成する。外
径の大きさは図２では４種類が１列に並んでいるが、い
ろいろな径のものを２次元的に並べてもよい。
【００３３】次に、再びＣＢＥ法によって、ｐ−Ａｌ
0.4Ｇａ0.6Ａｓ（厚さ１．５μｍ。平坦部の成長膜厚で
ある）のスペーサ層３０６、ｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ２
０ペア（最終層ＧａＡｓ）から成るＤＢＲミラー３０７
を成長する。図３でも分かるとおり、選択成長した場合
には側面成長もわずかにあるため、側面も多層構造にな
る。ここでは、側面成長を低減する条件で成長した。す
なわち、ＩＩＩ族元素（Ｉｎ、Ｇａ）の側面へのマイグ
レーションを低減するために、基板温度を低め（５１０
℃）に設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を低く２〜８とした。
0.4Ｇａ0.6Ａｓ（厚さ１．５μｍ。平坦部の成長膜厚で
ある）のスペーサ層３０６、ｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ２
０ペア（最終層ＧａＡｓ）から成るＤＢＲミラー３０７
を成長する。図３でも分かるとおり、選択成長した場合
には側面成長もわずかにあるため、側面も多層構造にな
る。ここでは、側面成長を低減する条件で成長した。す
なわち、ＩＩＩ族元素（Ｉｎ、Ｇａ）の側面へのマイグ
レーションを低減するために、基板温度を低め（５１０
℃）に設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を低く２〜８とした。
【００３４】ここで、ＳｉＯ2マスク１のドーナツの肉
厚が大きいほど中心部の発光領域での成長速度が速くス
ペーサ層３０６の膜厚が厚くなるため、これに応じて共
振器長の異なるＶＣＳＥＬアレーが作製できる。膜厚の
実測は難しいため、実際の発振波長で多波長化について
評価した。
厚が大きいほど中心部の発光領域での成長速度が速くス
ペーサ層３０６の膜厚が厚くなるため、これに応じて共
振器長の異なるＶＣＳＥＬアレーが作製できる。膜厚の
実測は難しいため、実際の発振波長で多波長化について
評価した。
【００３５】上記の成長後、ポリイミド等で凹部を埋め
込み（３１０）、発光領域以外の部分に絶縁膜３０９を
形成する。そして、電極３１１、３１２を形成すれば簡
単にＶＣＳＥＬアレーが構成できる。電極３１１は各Ｖ
ＣＳＥＬ間で分離されており、電極３１２側には光取り
出し用の窓部３１３が形成されている。
込み（３１０）、発光領域以外の部分に絶縁膜３０９を
形成する。そして、電極３１１、３１２を形成すれば簡
単にＶＣＳＥＬアレーが構成できる。電極３１１は各Ｖ
ＣＳＥＬ間で分離されており、電極３１２側には光取り
出し用の窓部３１３が形成されている。
【００３６】複数のＶＣＳＥＬは、しきい値１０ｍＡ前
後で発振し、発振波長はおよそ９８０ｎｍから１０３０
ｎｍの範囲で５０ｎｍの発振波長幅が得られた。図２の
ような選択マスク１で４個のＶＣＳＥＬをアレーとして
直線状に並べた場合、発振波長は外径の小さい方から、
９８０ｎｍ、１０００ｎｍ、１０１７ｎｍ、１０３０ｎ
ｍの４波ＶＣＳＥＬアレーができた。ただし、これら発
振波長やしきい値に関しては、ウエハ内あるいは作製ロ
ット毎において、ばらつきがあり、結果は代表例であ
る。選択マスク１の外径の種類を増やせば、さらに多く
の発振波長のＶＣＳＥＬのアレー化が可能である。
後で発振し、発振波長はおよそ９８０ｎｍから１０３０
ｎｍの範囲で５０ｎｍの発振波長幅が得られた。図２の
ような選択マスク１で４個のＶＣＳＥＬをアレーとして
直線状に並べた場合、発振波長は外径の小さい方から、
９８０ｎｍ、１０００ｎｍ、１０１７ｎｍ、１０３０ｎ
ｍの４波ＶＣＳＥＬアレーができた。ただし、これら発
振波長やしきい値に関しては、ウエハ内あるいは作製ロ
ット毎において、ばらつきがあり、結果は代表例であ
る。選択マスク１の外径の種類を増やせば、さらに多く
の発振波長のＶＣＳＥＬのアレー化が可能である。
【００３７】［実施例２］実施例１では、活性層は選択
成長前に形成しておき、スペーサ層より上のみを選択成
長するため、活性層の利得ピーク波長は一定であり、共
振モードで決まる発振波長だけが変わるようになってい
る。従って、発振波長によっては利得が小さいために、
発振しきい値の上昇、外部微分効率の低下を招き、アレ
ー化したときの発光強度のばらつきが比較的大きくなる
可能性がある。
成長前に形成しておき、スペーサ層より上のみを選択成
長するため、活性層の利得ピーク波長は一定であり、共
振モードで決まる発振波長だけが変わるようになってい
る。従って、発振波長によっては利得が小さいために、
発振しきい値の上昇、外部微分効率の低下を招き、アレ
ー化したときの発光強度のばらつきが比較的大きくなる
可能性がある。
【００３８】そこで、本発明の第２の実施例では、活性
層も選択成長することで、成長速度の変化による共振波
長の変化方向と量子井戸の厚さが変わることによる利得
ピーク波長の変化方向が一致するようにするものであ
る。マスク外径が大きいと、既に述べたように成長膜厚
が厚くなって共振器長が長くなるために発振波長が長波
長にシフトするが、同時に量子井戸層も厚くなるために
エネルギーバンドギャップが小さくなり利得ピーク波長
は長くなる。本実施例はこのことを利用する。このとき
結晶組成はあまり変化しなかった。
層も選択成長することで、成長速度の変化による共振波
長の変化方向と量子井戸の厚さが変わることによる利得
ピーク波長の変化方向が一致するようにするものであ
る。マスク外径が大きいと、既に述べたように成長膜厚
が厚くなって共振器長が長くなるために発振波長が長波
長にシフトするが、同時に量子井戸層も厚くなるために
エネルギーバンドギャップが小さくなり利得ピーク波長
は長くなる。本実施例はこのことを利用する。このとき
結晶組成はあまり変化しなかった。
【００３９】実施例１において量子井戸は厚さ８ｎｍの
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓで構成されている。この厚さが５％
変化しても利得ピーク波長は１０ｎｍ前後しか変化しな
いが、発振波長シフトの方向と一致するため多波長化す
る場合に有利に働く。
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓで構成されている。この厚さが５％
変化しても利得ピーク波長は１０ｎｍ前後しか変化しな
いが、発振波長シフトの方向と一致するため多波長化す
る場合に有利に働く。
【００４０】図４は本実施例によるＶＣＳＥＬの断面図
である。層構成は実施例１とほぼ同じであるが、連続成
長しているためＧａＡｓ保護層３０５はなく上側の多層
膜ミラーは誘電体ミラー４０２とした。誘電体ミラー４
０２は導電性がないので、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（厚
さｌ．５μｍ）スペーサ層３０６の上に、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層４０１をリング状に形成して電極との電気
的導通をとった。上側のＤＢＲミラーを誘電体ミラー４
０２にしたのは、選択成長により成長する層が高くなる
と異常成長して円柱形状が崩れ易くなるためである。こ
れは、選択成長する場合に側面の成長速度に面方位依存
性があるためで、マスクが円形であっても実際には断面
は精円と直線で表されるような複雑な形状となる。成長
層が厚くなるとこれが強調されてしまうので、選択成長
の厚さはなるべく薄い方がよい。
である。層構成は実施例１とほぼ同じであるが、連続成
長しているためＧａＡｓ保護層３０５はなく上側の多層
膜ミラーは誘電体ミラー４０２とした。誘電体ミラー４
０２は導電性がないので、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（厚
さｌ．５μｍ）スペーサ層３０６の上に、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層４０１をリング状に形成して電極との電気
的導通をとった。上側のＤＢＲミラーを誘電体ミラー４
０２にしたのは、選択成長により成長する層が高くなる
と異常成長して円柱形状が崩れ易くなるためである。こ
れは、選択成長する場合に側面の成長速度に面方位依存
性があるためで、マスクが円形であっても実際には断面
は精円と直線で表されるような複雑な形状となる。成長
層が厚くなるとこれが強調されてしまうので、選択成長
の厚さはなるべく薄い方がよい。
【００４１】そこで、円柱形状を保つために下部のＤＢ
Ｒミラー３０２は平坦に成長し、活性層３０４とスペー
サ層３０６のみを選択成長する作製方法ももちろん可能
である。
Ｒミラー３０２は平坦に成長し、活性層３０４とスペー
サ層３０６のみを選択成長する作製方法ももちろん可能
である。
【００４２】以上のように作製した多波長ＶＣＳＥＬア
レーは、しきい値５ｍＡ程度で発振し、発振波長毎の光
強度のばらつきも小さくできた。
レーは、しきい値５ｍＡ程度で発振し、発振波長毎の光
強度のばらつきも小さくできた。
【００４３】［実施例３］本発明による実施例３は、選
択成長しても断面形状が大きく変化しなく、上下ＤＢＲ
ミラーおよび活性層をすべて一回の成長で行なうもので
ある。側面成長は、（０１−１）面はほとんどなく垂直
に成長するが、（０１１）面は逆メサ形状になってしま
う。一方、〈０１１〉方位に対して４５°の方向の面を
持つような長方形あるいは正方形の柱状に選択成長を行
なうと、どの面も基板に対して垂直に近い形状となり、
厚く選択成長を行なっても断面形状が保持される。
択成長しても断面形状が大きく変化しなく、上下ＤＢＲ
ミラーおよび活性層をすべて一回の成長で行なうもので
ある。側面成長は、（０１−１）面はほとんどなく垂直
に成長するが、（０１１）面は逆メサ形状になってしま
う。一方、〈０１１〉方位に対して４５°の方向の面を
持つような長方形あるいは正方形の柱状に選択成長を行
なうと、どの面も基板に対して垂直に近い形状となり、
厚く選択成長を行なっても断面形状が保持される。
【００４４】そこで、図５のように一辺が８μｍの正方
形の柱状の発光領域を持つ面発光レーザを作製した。選
択マスク１は実施例１や実施例２などと同じように、マ
スク面積を徐々に変えるように設計して、共振器長およ
び量子井戸厚を変えることで多波長アレー化する。選択
マスク１の外形となる正方形の一辺を１８μｍ〜１０８
μｍと変化させた。層構成は実施例１とほぼ同じである
が、一括成長のためにＧａＡｓ保護層は成長していな
い。
形の柱状の発光領域を持つ面発光レーザを作製した。選
択マスク１は実施例１や実施例２などと同じように、マ
スク面積を徐々に変えるように設計して、共振器長およ
び量子井戸厚を変えることで多波長アレー化する。選択
マスク１の外形となる正方形の一辺を１８μｍ〜１０８
μｍと変化させた。層構成は実施例１とほぼ同じである
が、一括成長のためにＧａＡｓ保護層は成長していな
い。
【００４５】本実施例では、面発光レーザアレーとして
のしきい値や波長の特性は実施例２とほぼ同じだが、結
晶成長が一回であり誘電体ミラーを作製する必要がない
など作製工程が大幅に簡略化されるために、歩留まり、
生産性が向上する。
のしきい値や波長の特性は実施例２とほぼ同じだが、結
晶成長が一回であり誘電体ミラーを作製する必要がない
など作製工程が大幅に簡略化されるために、歩留まり、
生産性が向上する。
【００４６】以上の実施例では、ＶＣＳＥＬの発光領域
の径は一定としたが、さらに波長範囲を拡大するため
に、ＶＣＳＥＬの発光領域の径そのものを変化させても
よい。ただし、その場合は、しきい値や光出力、ビーム
径などにばらつきがでる。
の径は一定としたが、さらに波長範囲を拡大するため
に、ＶＣＳＥＬの発光領域の径そのものを変化させても
よい。ただし、その場合は、しきい値や光出力、ビーム
径などにばらつきがでる。
【００４７】また、１．０μｍ帯の例（ＩｎＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）を示したが、異なる波長帯に
対応するため他の結晶系、たとえばＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰやＡＩＧａＮ／ＩｎＧａ
Ｎ／ＧａＮなどにも本発明の考え方は同様に適用でき
る。更に、単一のＶＣＳＥＬにも本発明は適用できる。
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ）を示したが、異なる波長帯に
対応するため他の結晶系、たとえばＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰやＡＩＧａＮ／ＩｎＧａ
Ｎ／ＧａＮなどにも本発明の考え方は同様に適用でき
る。更に、単一のＶＣＳＥＬにも本発明は適用できる。
【００４８】［実施例４］本実施例は、図６に示すよう
に本発明による多波長ＶＣＳＥＬアレーを光インターコ
ネクションに適用したものである。３×３で９波長から
なるＶＣＳＥＬアレー６０１を９本の光ファイバに結合
させ、合波器６０３によって一本の光ファイバ６０６で
伝送させる。ファイバはマルチモードファイバで、ＶＣ
ＳＥＬアレーのＧａＡｓ基板側に設けたガイド穴（上記
実施例の窓部３１３に相当する）に差し込むだけで結合
効率が８０％程度得られる。波長は９８０ｎｍ〜１０３
０ｎｍの範囲で、約６ｎｍ間隔で９波長が並ぶようにな
っている。各レーザを強度変調して信号を伝送した。
に本発明による多波長ＶＣＳＥＬアレーを光インターコ
ネクションに適用したものである。３×３で９波長から
なるＶＣＳＥＬアレー６０１を９本の光ファイバに結合
させ、合波器６０３によって一本の光ファイバ６０６で
伝送させる。ファイバはマルチモードファイバで、ＶＣ
ＳＥＬアレーのＧａＡｓ基板側に設けたガイド穴（上記
実施例の窓部３１３に相当する）に差し込むだけで結合
効率が８０％程度得られる。波長は９８０ｎｍ〜１０３
０ｎｍの範囲で、約６ｎｍ間隔で９波長が並ぶようにな
っている。各レーザを強度変調して信号を伝送した。
【００４９】受信側では、可変波長フィルタとして透過
半値幅２ｎｍのファイバファブリペロエタロン６０４を
用い、１つのＩｎＧａＡｓのｐｉｎ型ホトダイオード６
０５で受光する。また、時分割でフィルタの透過波長を
動かして各波長の信号を受信する。光伝送用のファイバ
の態様及び信号受信の方法については、図示のものに限
るものではない。
半値幅２ｎｍのファイバファブリペロエタロン６０４を
用い、１つのＩｎＧａＡｓのｐｉｎ型ホトダイオード６
０５で受光する。また、時分割でフィルタの透過波長を
動かして各波長の信号を受信する。光伝送用のファイバ
の態様及び信号受信の方法については、図示のものに限
るものではない。
【００５０】図６の様に構成すると、従来、光ファイバ
を信号源の数だけ束ねたインタコネクションモジュール
等が必要であるが、本実施例によりファイバおよび光検
出器の数を大幅に減少することができ、低コスト化につ
ながる。
を信号源の数だけ束ねたインタコネクションモジュール
等が必要であるが、本実施例によりファイバおよび光検
出器の数を大幅に減少することができ、低コスト化につ
ながる。
【図１】図１は多波長ＶＣＳＥＬアレーの選択成長によ
る作製を説明ずるための透視図である。
る作製を説明ずるための透視図である。
【図２】図２は選択成長用マスクの形状の例を示す平面
図である。
図である。
【図３】図３は本発明による第１実施例の面発光レーザ
の断面図である。
の断面図である。
【図４】図４は本発明による第２実施例の面発光レーザ
の断面図である。
の断面図である。
【図５】図５は本発明による第３実施例の面発光レーザ
の形状を示す斜視図である。
の形状を示す斜視図である。
【図６】図６は本発明による多波長ＶＣＳＥＬを光イン
タコネクションとして適用する例を示す図である。
タコネクションとして適用する例を示す図である。
【図７】図７は多波長ＶＣＳＥＬアレーの従来例を示す
図である。
図である。
１ 選択成長マスク ２ 選択成長したＶＣＳＥＬ発光領域 ３ 選択成長した結晶表面 ３０１ 基板 ３０２、３０７ 半導体多層膜ミラー ３０３ 光閉じ込め層 ３０４ 活性層 ３０５ 保護層 ３０６ スペーサ層 ３０９ 絶縁膜 ３１０ 埋込み層 ３１１、３１２ 電極 ３１３ 窓部（光ファイバガイド穴） ４０１ コンタクト層 ４０２ 誘電体多層膜ミラー ６０１ 多波長ＶＣＳＥＬアレー ６０２、６０６ 光ファイバ ６０３ 合波器 ６０４ 波長可変光フィルタ ６０５ 光検出器
Claims (22)
- 【請求項１】 少なくとも１つの垂直共振器型面発光レ
ーザを有する半導体レーザ装置において、垂直共振器型
面発光レーザの発光領域の少なくとも一部が閉じた形状
を持つ選択マスクの開口部に選択成長によって形成され
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 複数の垂直共振器型面発光レーザを有
し、各垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少なくと
も一部が、マスク面積の異なる選択マスクの開口部に選
択成長によって形成されることで、結晶の厚さまたは組
成を変化させて構成され、同一基板上に発振波長の異な
る複数の垂直共振器型面発光レーザが形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記選択マスクの開口部の形状、大きさ
は一定で外枠の形状、大きさを変えることで、レーザの
断面形状は同じで、共振器の長さが異なる垂直共振器型
面発光レーザが同一基板上に複数形成されていることを
特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記選択マスクの開口部および外枠の形
状は円形であることを特徴とする請求項１、２または３
記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記選択マスクの開口部および外枠の形
状は〈０１１〉結晶方位と４５°をなす辺で囲まれた長
方形或は正方形であって、垂直共振器型面発光レーザが
（１００）基板上に選択成長されて成ることを特徴とす
る請求項１、２または３記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 多層膜ミラーおよび活性層を含む層が平
坦に成長され、少なくとも、発振波長に対して光の吸収
が少なく共振器を構成する為のスペーサ層が選択マスク
の開口部に選択成長によって形成されていることを特徴
とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項７】 前記選択成長で前記スペーサ層と上部多
層膜ミラーが連続して形成されていることを特徴とする
請求項６記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】 多層膜ミラーを含む層が平坦に成長さ
れ、活性層および前記スペーサ層が選択マスクの開口部
に選択成長によって形成されていることを特徴とする請
求項１乃至５の何れかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項９】 基板上の選択マスクの開口部に、多層膜
ミラーおよび活性層を含む層が選択成長によって形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】 上部多層膜ミラーは誘電体ミラーであ
ることを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１１】 少なくとも１つの垂直共振器型面発光
レーザを有する半導体レーザ装置の作製方法において、
垂直共振器型面発光レーザの発光領域の少なくとも一部
を閉じた形状を持つ選択マスクの開口部に選択成長によ
って作製することを特徴とする半導体レーザ装置の作製
方法。 - 【請求項１２】 複数の垂直共振器型面発光レーザを有
する半導体レーザ装置の作製方法であって、各垂直共振
器型面発光レーザの発光領域の少なくとも一部を選択マ
スクを用いた選択成長によって作製する際に、該選択マ
スクの面積を変えてマスク開口部に成長する結晶の厚さ
または組成を変化させることで、同一基板上に発振波長
の異なる複数の垂直共振器型面発光レーザを形成するこ
とを特徴とする請求項１１記載の半導体レーザ装置の作
製方法。 - 【請求項１３】 前記選択マスクの開口部の形状、大き
さは一定で外枠の形状、大きさを変えることで、レーザ
の断面形状は同じで、共振器の長さが異なる垂直共振器
型面発光レーザを同一基板上に複数形成することを特徴
とする請求項１２記載の半導体レーザ装置の作製方法。 - 【請求項１４】 前記選択マスクの開口部および外枠の
形状は円形であることを特徴とする請求項１１、１２ま
たは１３記載の半導体レーザ装置の作製方法。 - 【請求項１５】 前記選択マスクの開口部および外枠の
形状は〈０１１〉結晶方位と４５°をなす辺で囲まれた
長方形或は正方形であって、垂直共振器型面発光レーザ
を（１００）基板上に選択成長することを特徴とする請
求項１１、１２または１３記載の半導体レーザ装置の作
製方法。 - 【請求項１６】 第１の結晶成長で多層膜ミラーおよび
活性層を含む層を平坦に成長し、前記選択マスクを形成
した後に、第２の結晶成長として、少なくとも、発振波
長に対して光の吸収が少なく共振器を構成する為のスペ
ーサ層を選択成長によって形成することを特徴とする請
求項１１乃至１５の何れかに記載の半導体レーザ装置の
作製方法。 - 【請求項１７】 前記選択成長で前記スペーサ層と上部
多層膜ミラーを連続して形成することを特徴とする請求
項１６記載の半導体レーザ装置の作製方法。 - 【請求項１８】 第１の結晶成長で多層膜ミラーを含む
層を平坦に成長し、前記選択マスクを形成した後に、第
２の結晶成長として、活性層および前記スペーサ層を選
択成長によって形成することを特徴とする請求項１１乃
至１５の何れかに記載の半導体レーザ装置の作製方法。 - 【請求項１９】 基板上に前記選択マスクを形成し、１
回の結晶成長で多層膜ミラーおよび活性層を含む層を選
択成長によって形成することを特徴とする請求項１１乃
至１５の何れかに記載の半導体レーザ装置の作製方法。 - 【請求項２０】 上部多層膜ミラーを誘電体ミラーで形
成することを特徴とする請求項１９記載の半導体レーザ
装置の作製方法。 - 【請求項２１】 請求項１乃至１０の何れかに記載の半
導体レーザ装置を送信側に用い、強度変調された光出力
信号を受信側に送ることを特徴とする光通信方式。 - 【請求項２２】 前記半導体レーザ装置の発振波長の異
なる垂直共振器型面発光レーザのアレイからの強度変調
された光出力信号を合波器で一本の光ファイバにまとめ
て伝送し、受信側で波長可変光フィルタで所望の波長の
光に乗せられた信号を受信することで波長多重光インタ
ーコネクトを行なうことを特徴とする請求項２１記載の
光通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9052358A JPH10233559A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9052358A JPH10233559A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10233559A true JPH10233559A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12912594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9052358A Pending JPH10233559A (ja) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | 半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10233559A (ja) |
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1997
- 1997-02-20 JP JP9052358A patent/JPH10233559A/ja active Pending
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