JPH1065277A - 広帯域幅分布型ブラグ反射器を備えた多重波長の表面放射レーザー - Google Patents
広帯域幅分布型ブラグ反射器を備えた多重波長の表面放射レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なった波長の光を放射するための多重活性
層を有する多重波長の表面放射レーザーのモノリシック
構造体を提供する。 【解決手段】 多重波長の表面放射レーザーは、多重波
長で光を反射する第1及び第2の広帯域幅分布型ブラグ
反射器14,32を有する。表面放射レーザー構造体1
0は、各々のキャビティが異なった波長で光をそれぞれ
放射するための一つ以上の活性層を含む少なくとも二つ
のキャビティ42,44を含む。第1の好適な実施態様
においては、第1のキャビティ42は第1の波長の光を
放射するための第1の活性層18のみを含み、第2のキ
ャビティ44は第2波長の光を放射するための第2の活
性層26のみを含む。第2の層26は、エピタキシャル
成長が完了する前に、エッチングすることにより第1の
キャビティ42において除かれる。
層を有する多重波長の表面放射レーザーのモノリシック
構造体を提供する。 【解決手段】 多重波長の表面放射レーザーは、多重波
長で光を反射する第1及び第2の広帯域幅分布型ブラグ
反射器14,32を有する。表面放射レーザー構造体1
0は、各々のキャビティが異なった波長で光をそれぞれ
放射するための一つ以上の活性層を含む少なくとも二つ
のキャビティ42,44を含む。第1の好適な実施態様
においては、第1のキャビティ42は第1の波長の光を
放射するための第1の活性層18のみを含み、第2のキ
ャビティ44は第2波長の光を放射するための第2の活
性層26のみを含む。第2の層26は、エピタキシャル
成長が完了する前に、エッチングすることにより第1の
キャビティ42において除かれる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重波長の表面放
射レーザーに関し、特に、多重波長のビームを反射する
ための広帯域幅分布型ブラグ反射器(DBR)を備えた
多重波長の表面放射レーザーに関する。
射レーザーに関し、特に、多重波長のビームを反射する
ための広帯域幅分布型ブラグ反射器(DBR)を備えた
多重波長の表面放射レーザーに関する。
【0002】
【従来の技術】アレイの異なった素子から異なった波長
の光ビームを同時に放射することができるレーザーアレ
イのような、アドレス可能なモノリシック多重波長の光
源は、カラー印刷、フルカラーデジタルフィルム記録、
カラーディスプレイ、及び、他の光学記録システムの分
野のような各種の分野で有用である。
の光ビームを同時に放射することができるレーザーアレ
イのような、アドレス可能なモノリシック多重波長の光
源は、カラー印刷、フルカラーデジタルフィルム記録、
カラーディスプレイ、及び、他の光学記録システムの分
野のような各種の分野で有用である。
【0003】個体としては、半導体発光ダイオード及び
半導体レーザーは、これらの分野の或るものについて
は、電力が不十分であるかもしれない。半導体発光ダイ
オード或いは半導体レーザーのアレイは、全体の電力出
力を増加するために使用することができ、並行処理を提
供し、光学系の設計を簡単にする。アレイは、アレイの
発光素子の互いの良好な光学的な整列を提供して維持す
るために、また、付随する組み立ての工数を最小にする
ために、発光素子が単一の半導体基板の上にあるように
モノリシック構造体で製造される。
半導体レーザーは、これらの分野の或るものについて
は、電力が不十分であるかもしれない。半導体発光ダイ
オード或いは半導体レーザーのアレイは、全体の電力出
力を増加するために使用することができ、並行処理を提
供し、光学系の設計を簡単にする。アレイは、アレイの
発光素子の互いの良好な光学的な整列を提供して維持す
るために、また、付随する組み立ての工数を最小にする
ために、発光素子が単一の半導体基板の上にあるように
モノリシック構造体で製造される。
【0004】そのようなアレイが持つ一つの問題は、個
々の発光素子の間で電気的及び光学的な隔離を維持する
ことである。別の問題は、隔離を維持し、熱放散の問題
を避け、そして、素子の正確な整列を提供しながら、素
子を一緒に密接して配置することにより、基板内の発光
素子の密度を増加させることである。
々の発光素子の間で電気的及び光学的な隔離を維持する
ことである。別の問題は、隔離を維持し、熱放散の問題
を避け、そして、素子の正確な整列を提供しながら、素
子を一緒に密接して配置することにより、基板内の発光
素子の密度を増加させることである。
【0005】別の問題は、アレイ内の各々の個々の発光
素子を、独立にアドレス可能とすることである。発光素
子が高い密度で近接して配置されるに従って、各々の素
子に、別々に個別的に、且つ、独立して光を放射させる
ことは困難になる。
素子を、独立にアドレス可能とすることである。発光素
子が高い密度で近接して配置されるに従って、各々の素
子に、別々に個別的に、且つ、独立して光を放射させる
ことは困難になる。
【0006】また、高密度に対する問題は、個々の密接
して配置された放射光ビームを容易に分離或いは検出す
る必要があるということである。典型的には、ビーム分
離は、アレイの異なった素子から異なった波長の光ビー
ムを同時に放射するアレイを有することによって成し遂
げられる。
して配置された放射光ビームを容易に分離或いは検出す
る必要があるということである。典型的には、ビーム分
離は、アレイの異なった素子から異なった波長の光ビー
ムを同時に放射するアレイを有することによって成し遂
げられる。
【0007】半導体レーザーは、典型的には端面エミッ
タである。光は、半導体層のモノリシック構造体の端面
から放射される。別の構造体は、光が半導体層のモノリ
シック構造体の表面から放射される表面エミッタであ
る。
タである。光は、半導体層のモノリシック構造体の端面
から放射される。別の構造体は、光が半導体層のモノリ
シック構造体の表面から放射される表面エミッタであ
る。
【0008】表面放射半導体光源は、端面エミッタに対
していくつかの利点を有する。表面エミッタの光放射表
面は、端面エミッタのそれより大きい。表面エミッタ
は、端面エミッタより光を放射するために少ない電力し
か必要としない。端面エミッタでは必要なへき開とミラ
ーパッシベーションが除かれるので、表面放射レーザー
の製造は、端面放射レーザーの製造よりは複雑でないよ
うにすることができる。端面放射源よりも表面放射源の
方が、レーザーエミッタの密度を高くすることができ
る。
していくつかの利点を有する。表面エミッタの光放射表
面は、端面エミッタのそれより大きい。表面エミッタ
は、端面エミッタより光を放射するために少ない電力し
か必要としない。端面エミッタでは必要なへき開とミラ
ーパッシベーションが除かれるので、表面放射レーザー
の製造は、端面放射レーザーの製造よりは複雑でないよ
うにすることができる。端面放射源よりも表面放射源の
方が、レーザーエミッタの密度を高くすることができ
る。
【0009】米国特許第5,319,655号明細書
は、多重波長の垂直キャビティ表面放射レーザーについ
ての基礎として、表面スキミング構造体を使用する。し
かしながら、この構造体の各々のレーザーは、活性層と
活性層の間、或いは、活性層とより上のDBRの間を分
離させることなく、分布型ブラグ反射器(DBR)の間
に活性層の間に挟まれた、一つ、二つ、或いは三つの活
性層を含む。一つの活性層を持つレーザーの活性層が、
DBRからの反射によって確立された光学的定在波のピ
ークに配置されるけれども、二つの活性層を含むレーザ
ーの放出活性層は、そのレーザーの光学的定在波に対し
て不整列である。同様に、三つの活性層を含むレーザー
の放出活性層は、そのレーザーの光学的定在波に対して
一層不整列である。このように、前記特許で教示された
表面放射レーザーは、非能率であり、過度に高い閾値を
有しており、また、近接して配置された波長に限定され
る。レーザーの不十分な効率と高い閾値が、近接して配
置されたエミッタを有するレーザーにおいて不十分な光
学特性、たとえば、過度の電力垂下及びレーザー間のク
ロストークを引き起こすので、多重波長の表面放射レー
ザーのアレイは、光学記録の分野で有用とするために、
最小の閾値と最大の効率を有するように設計されなけれ
ばならない。
は、多重波長の垂直キャビティ表面放射レーザーについ
ての基礎として、表面スキミング構造体を使用する。し
かしながら、この構造体の各々のレーザーは、活性層と
活性層の間、或いは、活性層とより上のDBRの間を分
離させることなく、分布型ブラグ反射器(DBR)の間
に活性層の間に挟まれた、一つ、二つ、或いは三つの活
性層を含む。一つの活性層を持つレーザーの活性層が、
DBRからの反射によって確立された光学的定在波のピ
ークに配置されるけれども、二つの活性層を含むレーザ
ーの放出活性層は、そのレーザーの光学的定在波に対し
て不整列である。同様に、三つの活性層を含むレーザー
の放出活性層は、そのレーザーの光学的定在波に対して
一層不整列である。このように、前記特許で教示された
表面放射レーザーは、非能率であり、過度に高い閾値を
有しており、また、近接して配置された波長に限定され
る。レーザーの不十分な効率と高い閾値が、近接して配
置されたエミッタを有するレーザーにおいて不十分な光
学特性、たとえば、過度の電力垂下及びレーザー間のク
ロストークを引き起こすので、多重波長の表面放射レー
ザーのアレイは、光学記録の分野で有用とするために、
最小の閾値と最大の効率を有するように設計されなけれ
ばならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異な
った波長の光を放射するための多重活性層を有する多重
波長の表面放射レーザーのモノリシック構造体を提供す
ることであり、そこでは、エッチングが、狭いバンドギ
ャップの長い波長の活性層の一部を除去して、広いバン
ドギャップの短い波長の活性層で光を放射させる。
った波長の光を放射するための多重活性層を有する多重
波長の表面放射レーザーのモノリシック構造体を提供す
ることであり、そこでは、エッチングが、狭いバンドギ
ャップの長い波長の活性層の一部を除去して、広いバン
ドギャップの短い波長の活性層で光を放射させる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、多重波
長の表面放射レーザーは、多重波長で光を反射する第1
及び第2の広帯域幅分布型ブラグ反射器(DBR)を有
する。表面放射レーザー構造体は、少なくとも二つのキ
ャビティから成り、各々のキャビティは、異なった波長
で光をそれぞれ放射するための一つ以上の活性層を含
む。第1の好適な実施態様においては、第1のキャビテ
ィは第1の波長の光を放射するための第1の活性層のみ
を含み、第2のキャビティは第2の波長の光を放射する
ための第2の活性層のみを含む。
長の表面放射レーザーは、多重波長で光を反射する第1
及び第2の広帯域幅分布型ブラグ反射器(DBR)を有
する。表面放射レーザー構造体は、少なくとも二つのキ
ャビティから成り、各々のキャビティは、異なった波長
で光をそれぞれ放射するための一つ以上の活性層を含
む。第1の好適な実施態様においては、第1のキャビテ
ィは第1の波長の光を放射するための第1の活性層のみ
を含み、第2のキャビティは第2の波長の光を放射する
ための第2の活性層のみを含む。
【0012】二重波長表面放射レーザーのための好適な
実施態様においては、第1のキャビティは第1の波長の
光を放射するための第1の活性層を含み、第2のキャビ
ティは第1及び第2の活性層を含み、第2の長い波長の
光のみを放射する。第2の層は、エピタキシャル成長が
完了する前にエッチングすることにより、第1のキャビ
ティにおいて除かれた。
実施態様においては、第1のキャビティは第1の波長の
光を放射するための第1の活性層を含み、第2のキャビ
ティは第1及び第2の活性層を含み、第2の長い波長の
光のみを放射する。第2の層は、エピタキシャル成長が
完了する前にエッチングすることにより、第1のキャビ
ティにおいて除かれた。
【0013】
【発明の実施の形態】ここで図1を参照すると、本発明
の第1の実施態様のような、高密度の独立にアドレス可
能な二重波長表面放射のモノリシックレーザー構造体1
0が例示されている。
の第1の実施態様のような、高密度の独立にアドレス可
能な二重波長表面放射のモノリシックレーザー構造体1
0が例示されている。
【0014】モノリシックレーザー構造体10は、当該
技術分野で周知のように、有機金属の化学蒸着法(MO
CVD)のような技術で製造することができる。この実
施態様においては、モノリシックレーザー構造体10は
多ステップ(選択的)成長手法で製造される。この構造
体10は、その上にn−Al0.5Ga0.5Asとn−Al
Asの交互層の第1のすなわち下側広帯域幅DBR14
が第1にエピタキシャル成長技術でデポジットされたn
−GaAsの基板12、公称厚み5nmであるn−Ga
InPの第1のエッチストップ層15、20〜200n
mの厚みのn−(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0.5
<x<1.0)の第1の下側スペーサ層16、活性量子
井戸や障壁や閉じ込め層の数に依存する8〜400nm
の厚みのGaAs/AlGaAsの第1の活性層構造体
18、20〜200nmの厚みのp−(AlxGa1-x)
0.5In0.5P(0.5<x<l.0)の第1の上側スペ
ーサ層20、及び、公称厚み5nmのp−GaAsまた
はp−Ga0.5In0.5Pのコンタクト/キャップ層22
を含む。第1の下側スペーサ層16と第1の上側スペー
サ層20の厚みは、活性層構造体18が、λ1キャビテ
ィ42における光学的定在波のピークに位置するように
選択される。
技術分野で周知のように、有機金属の化学蒸着法(MO
CVD)のような技術で製造することができる。この実
施態様においては、モノリシックレーザー構造体10は
多ステップ(選択的)成長手法で製造される。この構造
体10は、その上にn−Al0.5Ga0.5Asとn−Al
Asの交互層の第1のすなわち下側広帯域幅DBR14
が第1にエピタキシャル成長技術でデポジットされたn
−GaAsの基板12、公称厚み5nmであるn−Ga
InPの第1のエッチストップ層15、20〜200n
mの厚みのn−(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0.5
<x<1.0)の第1の下側スペーサ層16、活性量子
井戸や障壁や閉じ込め層の数に依存する8〜400nm
の厚みのGaAs/AlGaAsの第1の活性層構造体
18、20〜200nmの厚みのp−(AlxGa1-x)
0.5In0.5P(0.5<x<l.0)の第1の上側スペ
ーサ層20、及び、公称厚み5nmのp−GaAsまた
はp−Ga0.5In0.5Pのコンタクト/キャップ層22
を含む。第1の下側スペーサ層16と第1の上側スペー
サ層20の厚みは、活性層構造体18が、λ1キャビテ
ィ42における光学的定在波のピークに位置するように
選択される。
【0015】第1のエピタキシーに続いて、これらの層
は、例えばSiO2またはSi3N4のパターン化された
マスクを通ってエッチストップ層15まで局所的にエッ
チングされる。その位置に残ったマスクは、更に選択的
なエピタキシャル成長のためのマスクとして作用するの
で、右側のレーザー44についての層は、エッチングさ
れた領域においてエピタキシャル成長技術でデポジット
され、このようにして、異なった波長の並設されたレー
ザー構造体が生成される。第2のエピタキシーで成長し
た層は、20〜200nmの厚みのn−(AlxG
a1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第2の
下側スペーサ層24、活性量子井戸や障壁や閉じ込め層
の数に依存する8〜400nmの厚みのGaInP/A
lGaInPまたはGaAs/AlGaAsの第2の活
性層構造体26、20〜200nmの厚みのp−(Al
xGa1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第2
の上側スペーサ層28、及び、公称厚み5nmのp−G
aAsまたはp−Ga0.5In0.5Pのコンタクト/キャ
ップ層30である。第2の下側スペーサ層24と第2の
上側スペーサ層28の厚みは、活性層構造体26が、λ
2キャビティ44における光学的定在波のピークに位置
するように選択される。右側の層の成長に続いて成長マ
スクは除去され、n−Al0.5Ga0.5Asとn−AlA
sの交互層の第2のすなわち上側広帯域幅DBR32
が、両方のレーザーキャビティの上で成長する。次い
で、コンタクト層22及び30を露出させるために、横
方向にパターン化され、横方向閉じ込め構造体が、当該
技術分野で周知のいくつかの技術の一つによって形成さ
れる。このプロセスはAlGaAs/GaAsとAlG
aInP/GaInP材料の両方へ適用することができ
るので、本発明の好適な実施態様は、注入電流を閉じ込
めるためにプロトン植え込み領域34を使用する。電流
閉じ込めチャンネルの形成に続いて、それぞれコンタク
ト金属36及び38をデポジットすることにより、コン
タクトが第1及び第2のレーザーキャビティに形成され
る。別法として、上側DBRのデポジションの前に横方
向レーザー構造体42及び44を形成することができ
る。
は、例えばSiO2またはSi3N4のパターン化された
マスクを通ってエッチストップ層15まで局所的にエッ
チングされる。その位置に残ったマスクは、更に選択的
なエピタキシャル成長のためのマスクとして作用するの
で、右側のレーザー44についての層は、エッチングさ
れた領域においてエピタキシャル成長技術でデポジット
され、このようにして、異なった波長の並設されたレー
ザー構造体が生成される。第2のエピタキシーで成長し
た層は、20〜200nmの厚みのn−(AlxG
a1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第2の
下側スペーサ層24、活性量子井戸や障壁や閉じ込め層
の数に依存する8〜400nmの厚みのGaInP/A
lGaInPまたはGaAs/AlGaAsの第2の活
性層構造体26、20〜200nmの厚みのp−(Al
xGa1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第2
の上側スペーサ層28、及び、公称厚み5nmのp−G
aAsまたはp−Ga0.5In0.5Pのコンタクト/キャ
ップ層30である。第2の下側スペーサ層24と第2の
上側スペーサ層28の厚みは、活性層構造体26が、λ
2キャビティ44における光学的定在波のピークに位置
するように選択される。右側の層の成長に続いて成長マ
スクは除去され、n−Al0.5Ga0.5Asとn−AlA
sの交互層の第2のすなわち上側広帯域幅DBR32
が、両方のレーザーキャビティの上で成長する。次い
で、コンタクト層22及び30を露出させるために、横
方向にパターン化され、横方向閉じ込め構造体が、当該
技術分野で周知のいくつかの技術の一つによって形成さ
れる。このプロセスはAlGaAs/GaAsとAlG
aInP/GaInP材料の両方へ適用することができ
るので、本発明の好適な実施態様は、注入電流を閉じ込
めるためにプロトン植え込み領域34を使用する。電流
閉じ込めチャンネルの形成に続いて、それぞれコンタク
ト金属36及び38をデポジットすることにより、コン
タクトが第1及び第2のレーザーキャビティに形成され
る。別法として、上側DBRのデポジションの前に横方
向レーザー構造体42及び44を形成することができ
る。
【0016】標準的な蒸着技術が、第1及び第2のレー
ザー42及び44への金属コンタクトを形成するために
用いられる。第1のレーザーキャビティ42のp側すな
わち上側は、コンタクト/キャップ層22の頂部表面の
上のCr−Au或いはTi−Pt−Auの環状金属コン
タクト36を備えた構造体の非エッチング部分の上に接
触する。第2のレーザーキャビティ44のp側すなわち
上側は、コンタクト/キャップ層30の頂部表面の上の
Cr−Au或いはTi−Pt−Auの環状金属コンタク
ト38を備えた構造体のエッチングされて再成長した部
分の上に接触する。第2のレーザーキャビティ44のn
側すなわち下側へのコンタクト40は、合金にされたA
u−Ge金属化と、これに続く、基板の底部表面12の
上へのCr−Au或いはTi−Pt−Auによって提供
される。コンタクト40は、レーザーキャビティ42及
び44の両方に共通している。
ザー42及び44への金属コンタクトを形成するために
用いられる。第1のレーザーキャビティ42のp側すな
わち上側は、コンタクト/キャップ層22の頂部表面の
上のCr−Au或いはTi−Pt−Auの環状金属コン
タクト36を備えた構造体の非エッチング部分の上に接
触する。第2のレーザーキャビティ44のp側すなわち
上側は、コンタクト/キャップ層30の頂部表面の上の
Cr−Au或いはTi−Pt−Auの環状金属コンタク
ト38を備えた構造体のエッチングされて再成長した部
分の上に接触する。第2のレーザーキャビティ44のn
側すなわち下側へのコンタクト40は、合金にされたA
u−Ge金属化と、これに続く、基板の底部表面12の
上へのCr−Au或いはTi−Pt−Auによって提供
される。コンタクト40は、レーザーキャビティ42及
び44の両方に共通している。
【0017】広帯域幅DBR14は、n−Al0.5Ga
0.5Asとn−AlAsの60〜120の交互層から成
る。例えば、DBRは、通常、半導体におけるλ1とλ2
の平均である設計波長において、60個の1/4波長ス
タックとすることができる。半導体層の厚みは、赤及び
赤外線に関しては、1/4波長または公称50nmであ
る。第1のすなわち下側n−DBR14は、ほぼ5ミク
ロン厚であろう。
0.5Asとn−AlAsの60〜120の交互層から成
る。例えば、DBRは、通常、半導体におけるλ1とλ2
の平均である設計波長において、60個の1/4波長ス
タックとすることができる。半導体層の厚みは、赤及び
赤外線に関しては、1/4波長または公称50nmであ
る。第1のすなわち下側n−DBR14は、ほぼ5ミク
ロン厚であろう。
【0018】第2のすなわち上側p−DBR32は、ド
ープされておらず、n導電形ではない点を除いて、第1
のすなわち下側n−DBR14に類似させることができ
る。このように、この広帯域幅DBR32は、第1の活
性層と第2の活性層の両方から放射された光の波長にお
いて反射することになる。好適には、広帯域幅DBR3
2は、Al0.5Ga0.5AsとAlAs酸化物の10〜2
0の交互層から成る。例えば、DBRは、設計波長にお
いて、10個の1/4波長スタックとすることができ
る。Al0.5Ga0.5Asと酸化AlAs層の厚みは1/
4波長であり、これはAl0.5Ga0.5Asで公称50n
mであり、酸化AlAs層で公称120nmである。第
2のすなわち上側P−DBRは、ほぼ0.85ミクロン
厚であろう。
ープされておらず、n導電形ではない点を除いて、第1
のすなわち下側n−DBR14に類似させることができ
る。このように、この広帯域幅DBR32は、第1の活
性層と第2の活性層の両方から放射された光の波長にお
いて反射することになる。好適には、広帯域幅DBR3
2は、Al0.5Ga0.5AsとAlAs酸化物の10〜2
0の交互層から成る。例えば、DBRは、設計波長にお
いて、10個の1/4波長スタックとすることができ
る。Al0.5Ga0.5Asと酸化AlAs層の厚みは1/
4波長であり、これはAl0.5Ga0.5Asで公称50n
mであり、酸化AlAs層で公称120nmである。第
2のすなわち上側P−DBRは、ほぼ0.85ミクロン
厚であろう。
【0019】この構造体の利点は、左及び右のレーザー
に関しての活性層とスペーサ層を、各々の波長に関して
個別に最適化することができることである。更なる利点
は、各々の活性層構造体がそのそれぞれのキャビティに
おいて光学的定在波のピークに位置するように、独立し
てスペーサ層の厚みを調整することができることであ
る。
に関しての活性層とスペーサ層を、各々の波長に関して
個別に最適化することができることである。更なる利点
は、各々の活性層構造体がそのそれぞれのキャビティに
おいて光学的定在波のピークに位置するように、独立し
てスペーサ層の厚みを調整することができることであ
る。
【0020】第1のレーザーキャビティ42は、モノリ
シック構造体10内の非エッチング部の下にあり、コン
タクト/キャップ層22、第1の上側スペーサ層20、
第1の活性層構造体18、第1の下側スペーサ層16、
及び、第1のエッチストップ層15から成る。
シック構造体10内の非エッチング部の下にあり、コン
タクト/キャップ層22、第1の上側スペーサ層20、
第1の活性層構造体18、第1の下側スペーサ層16、
及び、第1のエッチストップ層15から成る。
【0021】第2のレーザーキャビティ44は、モノリ
シック構造体10内のエッチングされた部分の下にあ
り、第2の上側スペーサ層28、第2の活性層構造体2
6、第2の下側スペーサ層24、及び、エッチストップ
層15から成る。
シック構造体10内のエッチングされた部分の下にあ
り、第2の上側スペーサ層28、第2の活性層構造体2
6、第2の下側スペーサ層24、及び、エッチストップ
層15から成る。
【0022】GaAs/AlGaAsの第1の活性層構
造体18は、GaInP/AlGaInP、または、G
aAs/AlGaAsの第2の活性層構造体26より狭
いバンドギャップを有しており、したがって、第1の活
性層18は、第2の活性層26より長い第1の波長のレ
ーザー光線を発することになる。この図示された例にお
いては、GaAs或いはAlGaAsの第1の活性層
は、赤外線でレーザー光線を発することになる。
造体18は、GaInP/AlGaInP、または、G
aAs/AlGaAsの第2の活性層構造体26より狭
いバンドギャップを有しており、したがって、第1の活
性層18は、第2の活性層26より長い第1の波長のレ
ーザー光線を発することになる。この図示された例にお
いては、GaAs或いはAlGaAsの第1の活性層
は、赤外線でレーザー光線を発することになる。
【0023】GaInP/AlGaInP或いはGaA
s/AlGaAsの第2の活性層構造体26は、GaA
s/AlGaAsの第1の活性層構造体18より広いバ
ンドギャップを有しており、したがって、第2の活性層
26は、第1の活性層構造体18より短い第2の波長で
レーザー光線を発することになる。この図示された例に
おいては、GaInPの第2の活性層は、赤でレーザー
光線を発することになる。
s/AlGaAsの第2の活性層構造体26は、GaA
s/AlGaAsの第1の活性層構造体18より広いバ
ンドギャップを有しており、したがって、第2の活性層
26は、第1の活性層構造体18より短い第2の波長で
レーザー光線を発することになる。この図示された例に
おいては、GaInPの第2の活性層は、赤でレーザー
光線を発することになる。
【0024】第1のコンタクト36と共通コンタクト4
0に印加された電圧は、第1のレーザーキャビティ42
の第1の活性層18に、上側DBR32を通る第1の波
長の光の放射を生じさせる。第1のキャビティ42は、
第1の活性層18のみを含む。
0に印加された電圧は、第1のレーザーキャビティ42
の第1の活性層18に、上側DBR32を通る第1の波
長の光の放射を生じさせる。第1のキャビティ42は、
第1の活性層18のみを含む。
【0025】第2のコンタクト38と共通コンタクト4
0に印加された電圧は、第2のレーザーキャビティ44
の第2の活性層26に、上側DBR32を通る第2の波
長の光の放射を生じさせる。第2のキャビティ44は、
第2の活性層26のみを含む。
0に印加された電圧は、第2のレーザーキャビティ44
の第2の活性層26に、上側DBR32を通る第2の波
長の光の放射を生じさせる。第2のキャビティ44は、
第2の活性層26のみを含む。
【0026】図1の構造体10の各々のレーザーは、適
切な波長の放射のために設計された一つのみの活性層を
含む。
切な波長の放射のために設計された一つのみの活性層を
含む。
【0027】ここで図2を参照すると、そこでは、本発
明の第2の実施態様として、高密度で独立にアドレス可
能な二重波長の表面放射モノリシックレーザー構造体1
10が図示されている。
明の第2の実施態様として、高密度で独立にアドレス可
能な二重波長の表面放射モノリシックレーザー構造体1
10が図示されている。
【0028】当該技術分野で周知のように、有機金属の
化学蒸着法(MOCVD)のような技術によりモノリシ
ックレーザー構造体110を製造することができる。こ
の実施態様においては、モノリシックレーザー構造体1
10は、その上にAl0.5Ga0.5Asと非ドープのAl
Asの非ドープの交互層の第1のすなわち下側広帯域幅
DBR114がエピタキシャル成長技術でデポジットさ
れた半絶縁のGaAsの基板112、20〜200nm
厚の非ドープのAlxGa1-xAs(0.5<x<0.
8)の第1のすなわち下側スペーサ層116、8〜10
nm厚のGaAsAlyGa1-yAs(0<y<0.3)
の第1のすなわち下側活性量子井戸層118、20〜2
00nm厚の非ドープのAlxGa1-xAs(0.5<x
<0.8)の第2のすなわち下側中間スペーサ層12
0、公称厚み5nmのGaAsまたはGaInPのエッ
チストップ層122、20〜200nm厚の非ドープの
AlxGa1-xAs(0.5<x<0.8)の第3のすな
わち上側中間スペーサ層124、8〜10nm厚のAl
yGa1-yAs(0<y<0.3)GaAsの第2のすな
わち上側活性量子井戸層126、20〜200nm厚の
非ドープのAlxGa1 -xAs(0.5<x<0.8)の
第4のすなわち上側スペーサ層128、及び、4〜10
nm厚のGaAsまたはGaInPの保護層130を含
む。
化学蒸着法(MOCVD)のような技術によりモノリシ
ックレーザー構造体110を製造することができる。こ
の実施態様においては、モノリシックレーザー構造体1
10は、その上にAl0.5Ga0.5Asと非ドープのAl
Asの非ドープの交互層の第1のすなわち下側広帯域幅
DBR114がエピタキシャル成長技術でデポジットさ
れた半絶縁のGaAsの基板112、20〜200nm
厚の非ドープのAlxGa1-xAs(0.5<x<0.
8)の第1のすなわち下側スペーサ層116、8〜10
nm厚のGaAsAlyGa1-yAs(0<y<0.3)
の第1のすなわち下側活性量子井戸層118、20〜2
00nm厚の非ドープのAlxGa1-xAs(0.5<x
<0.8)の第2のすなわち下側中間スペーサ層12
0、公称厚み5nmのGaAsまたはGaInPのエッ
チストップ層122、20〜200nm厚の非ドープの
AlxGa1-xAs(0.5<x<0.8)の第3のすな
わち上側中間スペーサ層124、8〜10nm厚のAl
yGa1-yAs(0<y<0.3)GaAsの第2のすな
わち上側活性量子井戸層126、20〜200nm厚の
非ドープのAlxGa1 -xAs(0.5<x<0.8)の
第4のすなわち上側スペーサ層128、及び、4〜10
nm厚のGaAsまたはGaInPの保護層130を含
む。
【0029】第2の活性層126は、エッチングのため
の保護層130の成長の後で停止させることにより、モ
ノリシックレーザー構造体110の一部から選択的に除
去される。第1のエピタキシーに続いて、これらの層は
エッチストップ層122の頂部まで、例えばSiO2ま
たはSi3N4のパターン化されたマスクを通して局所的
にエッチングされる。このエッチングは、保護層13
0、上側スペーサ層128、上側活性量子井戸層12
6、及び、上側中間スペーサ層124の一部を選択的に
除去する。上側中間スペーサ層124の下に埋め込まれ
たGaAsまたはGaInPの薄いエッチストップ層1
22は、エッチングされた領域の次の再成長のためのエ
ッチストップ層及び保護層として作用する。同様に、保
護層130はAlを含まない(Al−free)表面を
提供し、選択的にエッチングした後、上側DBR132
を再成長させる。
の保護層130の成長の後で停止させることにより、モ
ノリシックレーザー構造体110の一部から選択的に除
去される。第1のエピタキシーに続いて、これらの層は
エッチストップ層122の頂部まで、例えばSiO2ま
たはSi3N4のパターン化されたマスクを通して局所的
にエッチングされる。このエッチングは、保護層13
0、上側スペーサ層128、上側活性量子井戸層12
6、及び、上側中間スペーサ層124の一部を選択的に
除去する。上側中間スペーサ層124の下に埋め込まれ
たGaAsまたはGaInPの薄いエッチストップ層1
22は、エッチングされた領域の次の再成長のためのエ
ッチストップ層及び保護層として作用する。同様に、保
護層130はAlを含まない(Al−free)表面を
提供し、選択的にエッチングした後、上側DBR132
を再成長させる。
【0030】モノリシックレーザー構造体110の形成
は、エッチングの後にマスクを除去し、非エッチング部
分の保護層130の上とAl0.5Ga0.5AsとAlAs
の交互層の第2のすなわち上側広帯域幅DBR132の
エッチング部分のエッチストップ層122の上のエピタ
キシャルのデポジションが続き、頂部表面136を備え
た5〜100nm厚のGaAsのキャップ層134が続
く。
は、エッチングの後にマスクを除去し、非エッチング部
分の保護層130の上とAl0.5Ga0.5AsとAlAs
の交互層の第2のすなわち上側広帯域幅DBR132の
エッチング部分のエッチストップ層122の上のエピタ
キシャルのデポジションが続き、頂部表面136を備え
た5〜100nm厚のGaAsのキャップ層134が続
く。
【0031】再成長の完了後に、表面放射レーザーキャ
ビティ138と140は、いくつかの周知技術の一つに
よって形成される。
ビティ138と140は、いくつかの周知技術の一つに
よって形成される。
【0032】第1のレーザーキャビティ138は、モノ
リシック構造体110内のエッチングされた部分の下に
あり、エッチストップ層122、下側中間スペーサ層1
20、第1の活性量子井戸層118、及び、下側スペー
サ層116から成る。
リシック構造体110内のエッチングされた部分の下に
あり、エッチストップ層122、下側中間スペーサ層1
20、第1の活性量子井戸層118、及び、下側スペー
サ層116から成る。
【0033】第2のレーザーキャビティ140は、モノ
リシック構造体110内の非エッチング部分の保護層1
30の下にあり、上側スペーサ層128、第2の活性量
子井戸層126、上側中間スペーサ層124、エッチス
トップ層122、下側中間スペーサ層120、第1の活
性量子井戸層118、及び、下側スペーサ層116から
成る。
リシック構造体110内の非エッチング部分の保護層1
30の下にあり、上側スペーサ層128、第2の活性量
子井戸層126、上側中間スペーサ層124、エッチス
トップ層122、下側中間スペーサ層120、第1の活
性量子井戸層118、及び、下側スペーサ層116から
成る。
【0034】第1及び第2のレーザーキャビティは、半
環状の陰極140及び142と半環状の陽極144及び
146により、エピタキシャル成長技術でデポジットさ
れた層の中に規定される。陰極140及び142は、自
然成長の多重層を無秩序化する不純物導入層によって形
成されたn形の広いバンドギャップの材料から成り、そ
れぞれ非ドープの活性層126及び118のための電子
源として作用する。陽極144及び146は、自然成長
の多重層を無秩序化する不純物導入層によって形成され
たp形の広いバンドギャップの材料から成り、それぞれ
非ドープの活性層126及び118のためのホール源と
して作用する。陰極140及び142と陽極144及び
146は、望ましくは、上側DBR132を通って下側
スペーサ層116或いは下側DBR114の中まで伸延
して、表面放射レーザーキャビティ140及び138の
ための円筒形の光学導波管をそれぞれ形成する。プロト
ン打ち込み(図示せず)は、陰極140と陽極144と
の間で、及び、陰極142と陽極146との間で電気的
隔離を提供する。
環状の陰極140及び142と半環状の陽極144及び
146により、エピタキシャル成長技術でデポジットさ
れた層の中に規定される。陰極140及び142は、自
然成長の多重層を無秩序化する不純物導入層によって形
成されたn形の広いバンドギャップの材料から成り、そ
れぞれ非ドープの活性層126及び118のための電子
源として作用する。陽極144及び146は、自然成長
の多重層を無秩序化する不純物導入層によって形成され
たp形の広いバンドギャップの材料から成り、それぞれ
非ドープの活性層126及び118のためのホール源と
して作用する。陰極140及び142と陽極144及び
146は、望ましくは、上側DBR132を通って下側
スペーサ層116或いは下側DBR114の中まで伸延
して、表面放射レーザーキャビティ140及び138の
ための円筒形の光学導波管をそれぞれ形成する。プロト
ン打ち込み(図示せず)は、陰極140と陽極144と
の間で、及び、陰極142と陽極146との間で電気的
隔離を提供する。
【0035】陰極140及び142に接続された陰極金
属コンタクト160及び162と、陽極144及び14
6に接続された陽極金属コンタクト164及び166を
通してレーザー138及び140への電気的接続が行わ
れる。頂部表面136上にオーミック金属コンタクトを
形成するために、当該技術分野で周知のような標準の技
術が用いられる。
属コンタクト160及び162と、陽極144及び14
6に接続された陽極金属コンタクト164及び166を
通してレーザー138及び140への電気的接続が行わ
れる。頂部表面136上にオーミック金属コンタクトを
形成するために、当該技術分野で周知のような標準の技
術が用いられる。
【0036】AlGaAsの第1の活性層118は、G
aAsの第2の活性層126より広いバンドギャップを
有しており、したがって、第1の活性層118は、第2
の活性層126より短い第1の波長のレーザー光線を発
することになる。この図示された例においては、AlG
aAsの第1の活性層は780nmでレーザー光線を発
することになる。
aAsの第2の活性層126より広いバンドギャップを
有しており、したがって、第1の活性層118は、第2
の活性層126より短い第1の波長のレーザー光線を発
することになる。この図示された例においては、AlG
aAsの第1の活性層は780nmでレーザー光線を発
することになる。
【0037】GaAsの第2の活性層126は、AlG
aAsの第1の活性層118より狭いバンドギャップを
有しており、したがって、第2の活性層126は、第1
の活性層118より長い第2の波長のレーザー光線を発
することになる。この図示された例においては、GaA
sの第2の活性層は830nmでレーザー光線を発する
ことになる。
aAsの第1の活性層118より狭いバンドギャップを
有しており、したがって、第2の活性層126は、第1
の活性層118より長い第2の波長のレーザー光線を発
することになる。この図示された例においては、GaA
sの第2の活性層は830nmでレーザー光線を発する
ことになる。
【0038】Al0.5Ga0.5AsとAlAsの交互層の
第1すなわち下側DBR114は、広帯域幅の波長を反
射することになる。この広帯域幅DBRは、第1の活性
層と第2の活性層の両方から放射した光の波長を反射す
ることになる。この図示された例においては、DBRは
少なくとも760nmから840nmまで光を反射する
ことになる。
第1すなわち下側DBR114は、広帯域幅の波長を反
射することになる。この広帯域幅DBRは、第1の活性
層と第2の活性層の両方から放射した光の波長を反射す
ることになる。この図示された例においては、DBRは
少なくとも760nmから840nmまで光を反射する
ことになる。
【0039】広帯域幅DBR114は、n−Al0.5G
a0.5AsとAlAsの60〜120の交互層から成
る。それは、いずれかの波長でできる限り1に近接した
反射率を有するように設計される。例えば、DBRは、
半導体においてλ1とλ2の平均であるとされる設計波
長において、60の1/4波長スタックとすることがで
きる。半導体層の厚みは、例示された波長については、
1/4波長或いは公称56nmである。第1のすなわち
下側DBR114は、ほぼ3.5ミクロン厚であろう。
a0.5AsとAlAsの60〜120の交互層から成
る。それは、いずれかの波長でできる限り1に近接した
反射率を有するように設計される。例えば、DBRは、
半導体においてλ1とλ2の平均であるとされる設計波
長において、60の1/4波長スタックとすることがで
きる。半導体層の厚みは、例示された波長については、
1/4波長或いは公称56nmである。第1のすなわち
下側DBR114は、ほぼ3.5ミクロン厚であろう。
【0040】第2のすなわち上側DBR132は、その
反射率が1に近接しているが下側DBR114のものよ
り小さいを除いて、第1のすなわち下側DBR114に
類似している。このように、この広帯域幅DBR132
は、第1の活性層と第2の活性層の両方から放射された
光の波長も反射することになる。広帯域幅DBR132
は、Al0.5Ga0.5AsとAlAsの30〜60の交互
層から成る。例えば、DBRは、設計波長において40
の1/4波長スタックとすることができる。半導体層の
厚みは、1/4波長或いは公称56nmである。第2の
すなわち上側DBRは、ほぼ2.1ミクロン厚であろ
う。
反射率が1に近接しているが下側DBR114のものよ
り小さいを除いて、第1のすなわち下側DBR114に
類似している。このように、この広帯域幅DBR132
は、第1の活性層と第2の活性層の両方から放射された
光の波長も反射することになる。広帯域幅DBR132
は、Al0.5Ga0.5AsとAlAsの30〜60の交互
層から成る。例えば、DBRは、設計波長において40
の1/4波長スタックとすることができる。半導体層の
厚みは、1/4波長或いは公称56nmである。第2の
すなわち上側DBRは、ほぼ2.1ミクロン厚であろ
う。
【0041】第2の陰極コンタクト162と第2の陽極
コンタクト166に印加された電圧は、第1のレーザー
キャビティ138の活性量子井戸層118に、モノリシ
ック構造体110の頂部表面136内の第1の放射窓1
48を通る第1の波長の光の放射を生じさせることにな
る。第1のキャビティ138は、第1の活性量子井戸層
118のみを含む。
コンタクト166に印加された電圧は、第1のレーザー
キャビティ138の活性量子井戸層118に、モノリシ
ック構造体110の頂部表面136内の第1の放射窓1
48を通る第1の波長の光の放射を生じさせることにな
る。第1のキャビティ138は、第1の活性量子井戸層
118のみを含む。
【0042】第1の陰極コンタクト160と第1の陽極
コンタクト164に印加された電圧は、第2のレーザー
キャビティ140の活性量子井戸層126に、モノリシ
ック構造体110の頂部表面136内の第2の放射窓1
50を通る第2の波長の光の放射を生じさせることにな
る。
コンタクト164に印加された電圧は、第2のレーザー
キャビティ140の活性量子井戸層126に、モノリシ
ック構造体110の頂部表面136内の第2の放射窓1
50を通る第2の波長の光の放射を生じさせることにな
る。
【0043】第2のレーザーキャビティ140は、第1
の活性量子井戸層118と第2の活性量子井戸層126
の両方を含む。しかしながら、第2の活性量子井戸層1
26のみが光を放射することになる。
の活性量子井戸層118と第2の活性量子井戸層126
の両方を含む。しかしながら、第2の活性量子井戸層1
26のみが光を放射することになる。
【0044】両方の活性層に電流が印加されると、第2
のキャビティ140は、第2の活性層126から第2の
長い波長で光を放射する。なぜなら、第2の活性層は狭
いバンドギャップを有しており、注入されたキャリア
は、この構造体の最も低いエネルギー活性層、すなわ
ち、狭いバンドギャップの活性層に優先的に集まるから
である。第1の活性量子井戸層118は、第2の波長に
おいて光に対して透過性である。
のキャビティ140は、第2の活性層126から第2の
長い波長で光を放射する。なぜなら、第2の活性層は狭
いバンドギャップを有しており、注入されたキャリア
は、この構造体の最も低いエネルギー活性層、すなわ
ち、狭いバンドギャップの活性層に優先的に集まるから
である。第1の活性量子井戸層118は、第2の波長に
おいて光に対して透過性である。
【0045】第1のすなわち下側DBR114は、可能
な限り1に近接するような反射率を有するように構成さ
れる一方、第2のすなわち上側DBR132は、一方に
近接しているが第1のDBRのものより小さい反射率を
備えるように構成される。
な限り1に近接するような反射率を有するように構成さ
れる一方、第2のすなわち上側DBR132は、一方に
近接しているが第1のDBRのものより小さい反射率を
備えるように構成される。
【0046】光は、最上層134の頂部表面136と実
質的に直角に、上側広帯域幅DBR132を通って放射
される。したがって、モノリシックレーザー構造体11
0は表面放射レーザーである。放射された光は、連続波
或いはパルスのいずれかとすることができる。
質的に直角に、上側広帯域幅DBR132を通って放射
される。したがって、モノリシックレーザー構造体11
0は表面放射レーザーである。放射された光は、連続波
或いはパルスのいずれかとすることができる。
【0047】第1及び第2のレーザーキャビティは、二
つのキャビティ(図示せず)の間の溝をエッチングする
ことによって、或いは、二つのキャビティの間の領域の
プロトン打ち込みによって、互いに電気的及び光学的に
隔離することができる。図2で説明したように、キャリ
ア注入が陽極と陰極の間で横方向である実施態様におい
ては、層が非ドープであるので、追加の電気的隔離は要
求されない。
つのキャビティ(図示せず)の間の溝をエッチングする
ことによって、或いは、二つのキャビティの間の領域の
プロトン打ち込みによって、互いに電気的及び光学的に
隔離することができる。図2で説明したように、キャリ
ア注入が陽極と陰極の間で横方向である実施態様におい
ては、層が非ドープであるので、追加の電気的隔離は要
求されない。
【0048】別法として、当該技術分野で周知のよう
に、単一の活性量子井戸は、適切な障壁層によって分離
された多重量子井戸で置き換えることができる。
に、単一の活性量子井戸は、適切な障壁層によって分離
された多重量子井戸で置き換えることができる。
【0049】ここで図3を参照すると、そこには、本発
明の第3の実施態様として、高密度で独立にアドレス可
能な二重波長の表面放射モノリシックレーザー構造体2
00が示されている。
明の第3の実施態様として、高密度で独立にアドレス可
能な二重波長の表面放射モノリシックレーザー構造体2
00が示されている。
【0050】モノリシックレーザー構造体200は、当
該技術分野で周知のように、有機金属の化学蒸着法(M
OCVD)のような技術で製造することができる。この
実施態様においては、モノリシックレーザー構造体20
0は、その上にn−Al0.5Ga0.5Asとn−AlAs
の交互層の第1のすなわち下側広帯域幅DBR204が
エピタキシャル成長技術でデポジットされたn−GaA
sの基板202、20〜200nm厚のn−(AlxG
a1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第1の
すなわち下側スペーサ層206、8〜10nm厚のGa
zIn1-zPの第1のすなわち下側活性量子井戸208、
20〜200nm厚のp−(AlxGa1 -x)0.5In0.5
P(0.5<x<l.0)の第2のすなわち下側中間ス
ペーサ層210、公称厚み5nmであるp−Ga0.5I
n0.5Pの第1のエッチストップ層212、20〜20
0nm厚のn−(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0.5
<x<1.0)の第3のすなわち上側中間スペーサ層2
14、8〜10nm厚のAlyGa1-yAs(0<y<
0.3)の第2のすなわち上側活性量子井戸層216、
20〜200nm厚のp−(AlxGa1-x)0.5In0.5
P(0.5<x<1.0)の第4のすなわち上側スペー
サ層218、及び、4〜10nm厚のp−Ga0. 5In
0.5P、または、p−GaAsの保護層220から成
る。
該技術分野で周知のように、有機金属の化学蒸着法(M
OCVD)のような技術で製造することができる。この
実施態様においては、モノリシックレーザー構造体20
0は、その上にn−Al0.5Ga0.5Asとn−AlAs
の交互層の第1のすなわち下側広帯域幅DBR204が
エピタキシャル成長技術でデポジットされたn−GaA
sの基板202、20〜200nm厚のn−(AlxG
a1-x)0.5In0.5P(0.5<x<1.0)の第1の
すなわち下側スペーサ層206、8〜10nm厚のGa
zIn1-zPの第1のすなわち下側活性量子井戸208、
20〜200nm厚のp−(AlxGa1 -x)0.5In0.5
P(0.5<x<l.0)の第2のすなわち下側中間ス
ペーサ層210、公称厚み5nmであるp−Ga0.5I
n0.5Pの第1のエッチストップ層212、20〜20
0nm厚のn−(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0.5
<x<1.0)の第3のすなわち上側中間スペーサ層2
14、8〜10nm厚のAlyGa1-yAs(0<y<
0.3)の第2のすなわち上側活性量子井戸層216、
20〜200nm厚のp−(AlxGa1-x)0.5In0.5
P(0.5<x<1.0)の第4のすなわち上側スペー
サ層218、及び、4〜10nm厚のp−Ga0. 5In
0.5P、または、p−GaAsの保護層220から成
る。
【0051】第2の活性層216は、エッチングのため
の保護層220の成長の後で停止することにより、モノ
リシックレーザー構造体200の一部から選択的に除去
される。上側中間スペーサ層214の下に埋め込まれた
GaInPの薄いエッチストップ層212は、エッチス
トップ層とエッチングされた領域における上側DBRの
エピタキシャル成長のための保護層として作用する。同
様に、保護層220は、Alを含まない表面を提供し、
選択的にエッチングした後、非エッチング領域内で上側
DBRを再成長させる。
の保護層220の成長の後で停止することにより、モノ
リシックレーザー構造体200の一部から選択的に除去
される。上側中間スペーサ層214の下に埋め込まれた
GaInPの薄いエッチストップ層212は、エッチス
トップ層とエッチングされた領域における上側DBRの
エピタキシャル成長のための保護層として作用する。同
様に、保護層220は、Alを含まない表面を提供し、
選択的にエッチングした後、非エッチング領域内で上側
DBRを再成長させる。
【0052】モノリシックレーザー構造体200の一部
230は、当該技術分野で周知のように、マスクによっ
て覆われ、残りの部分240は、第1のエッチストップ
層212までエッチングされる。したがって、保護層2
20、上側スペーサ層218、第2のすなわち上側活性
量子井戸層216、及び、上側中間スペーサ層214の
それぞれの一部が除去される。
230は、当該技術分野で周知のように、マスクによっ
て覆われ、残りの部分240は、第1のエッチストップ
層212までエッチングされる。したがって、保護層2
20、上側スペーサ層218、第2のすなわち上側活性
量子井戸層216、及び、上側中間スペーサ層214の
それぞれの一部が除去される。
【0053】モノリシックレーザー構造体200の形成
は、エッチングの後に、マスクを除去して、非エッチン
グ部分の保護層220の上、或いは広帯域幅DBR22
4のエッチングされた部分のエッチストップ層212の
上にエピタキシャル成長技術でデポジットすることが続
き、頂部表面228を備えた10〜100nm厚のp−
GaAsのキャップ層226が続く。
は、エッチングの後に、マスクを除去して、非エッチン
グ部分の保護層220の上、或いは広帯域幅DBR22
4のエッチングされた部分のエッチストップ層212の
上にエピタキシャル成長技術でデポジットすることが続
き、頂部表面228を備えた10〜100nm厚のp−
GaAsのキャップ層226が続く。
【0054】第1のレーザーキャビティ240は、モノ
リシック構造体200内のエッチングされた部分の下に
あり、第1のエッチストップ層212、第2のすなわち
下側中間スペーサ層210、第1の活性量子井戸層20
8、及び、第1のすなわち下側スペーサ層206から成
る。このレーザーキャビティは、いくつかの異なった技
術の一つで形成することができる。例えば、図3の実施
態様は、プロトン打ち込み領域280で電流を閉じ込め
ることによる利得導波型キャビティの形成を示す。
リシック構造体200内のエッチングされた部分の下に
あり、第1のエッチストップ層212、第2のすなわち
下側中間スペーサ層210、第1の活性量子井戸層20
8、及び、第1のすなわち下側スペーサ層206から成
る。このレーザーキャビティは、いくつかの異なった技
術の一つで形成することができる。例えば、図3の実施
態様は、プロトン打ち込み領域280で電流を閉じ込め
ることによる利得導波型キャビティの形成を示す。
【0055】第2のレーザーキャビティ230は、モノ
リシック構造体200内の非エッチング部分の下にあ
り、保護層220、第4のすなわち上側スペーサ層21
8、第2の活性量子井戸層216、第3のすなわち上側
中間スペーサ層214、第1のエッチストップ層21
2、第2のすなわち下側中間スペーサ層210、第1の
活性量子井戸層208、及び、第1のすなわち下側スペ
ーサ層206から成る。レーザーキャビティは、いくつ
かの異なった技術の一つで形成することができる。例え
ば、図3の実施態様は、プロトン打ち込み領域290で
電流を閉じ込めることによる利得導波型キャビティの形
成を図示する。
リシック構造体200内の非エッチング部分の下にあ
り、保護層220、第4のすなわち上側スペーサ層21
8、第2の活性量子井戸層216、第3のすなわち上側
中間スペーサ層214、第1のエッチストップ層21
2、第2のすなわち下側中間スペーサ層210、第1の
活性量子井戸層208、及び、第1のすなわち下側スペ
ーサ層206から成る。レーザーキャビティは、いくつ
かの異なった技術の一つで形成することができる。例え
ば、図3の実施態様は、プロトン打ち込み領域290で
電流を閉じ込めることによる利得導波型キャビティの形
成を図示する。
【0056】第1及び第2のレーザーへの金属コンタク
トを形成するために標準的な蒸着技術が用いられる。第
1のレーザーキャビティ240のp側は、キャップ層2
26の頂部表面228上のCr−Au或いはTi−Pt
−Auの環状金属コンタクト262を備えた構造体のエ
ッチングされた部分の上で接触する。第1のレーザーキ
ャビティ240のn側へのコンタクト294は、合金に
されたAu−Geメタライズと、これに続く、基板20
2の底表面296上のCr−Au或いはTi−Pt−A
uによって提供される。
トを形成するために標準的な蒸着技術が用いられる。第
1のレーザーキャビティ240のp側は、キャップ層2
26の頂部表面228上のCr−Au或いはTi−Pt
−Auの環状金属コンタクト262を備えた構造体のエ
ッチングされた部分の上で接触する。第1のレーザーキ
ャビティ240のn側へのコンタクト294は、合金に
されたAu−Geメタライズと、これに続く、基板20
2の底表面296上のCr−Au或いはTi−Pt−A
uによって提供される。
【0057】第2のレーザーキャビティ230のp側
は、キャップ層226の頂部表面228の上のCr−A
u或いはTi−Pt−Auの環状金属コンタクト260
を備えた構造体の非エッチング部分の上で接触する。第
2のレーザーキャビティ230のn側へのコンタクト
(図示せず)は、コンタクト260から横方向にずれた
領域において、上側DBR224、保護層220、及び
上側スペーサ層218を通ってエッチングすることによ
って提供される。次いで、活性層を局所的にドープし
て、これにより、下側にあるnドープされた上側中間ス
ペーサ層214へ接触させるために、このエッチングさ
れた領域でn形ドーパント、たとえば、シリコンの表皮
拡散が行われる。この領域へのメタライズは、合金にさ
れたAu−Geとこれに続くCr−Au或いはTi−P
t−Auによる標準的な方法で提供される。
は、キャップ層226の頂部表面228の上のCr−A
u或いはTi−Pt−Auの環状金属コンタクト260
を備えた構造体の非エッチング部分の上で接触する。第
2のレーザーキャビティ230のn側へのコンタクト
(図示せず)は、コンタクト260から横方向にずれた
領域において、上側DBR224、保護層220、及び
上側スペーサ層218を通ってエッチングすることによ
って提供される。次いで、活性層を局所的にドープし
て、これにより、下側にあるnドープされた上側中間ス
ペーサ層214へ接触させるために、このエッチングさ
れた領域でn形ドーパント、たとえば、シリコンの表皮
拡散が行われる。この領域へのメタライズは、合金にさ
れたAu−Geとこれに続くCr−Au或いはTi−P
t−Auによる標準的な方法で提供される。
【0058】GaInPの第1の活性層208は、Ga
As或いはAlGaAsの第2の活性層216より広い
バンドギャップを有しており、したがって、第1の活性
層208は、第2の活性層216より短い第1の波長で
レーザー光線を発することになる。この図示された例に
おいては、GaInPの第1の活性層は、赤でレーザー
光線を発することになる。
As或いはAlGaAsの第2の活性層216より広い
バンドギャップを有しており、したがって、第1の活性
層208は、第2の活性層216より短い第1の波長で
レーザー光線を発することになる。この図示された例に
おいては、GaInPの第1の活性層は、赤でレーザー
光線を発することになる。
【0059】GaAs或いはAlGaAsの第2の活性
層216は、第1の活性層208より狭いバンドギャッ
プを有しており、したがって、第2の活性層216は、
第1の活性層208より長い第2の波長のレーザー光線
を発することになる。この図示された例においては、G
aAs或いはAlGaAsの第2の活性層は、赤外線の
レーザー光線を発することになる。
層216は、第1の活性層208より狭いバンドギャッ
プを有しており、したがって、第2の活性層216は、
第1の活性層208より長い第2の波長のレーザー光線
を発することになる。この図示された例においては、G
aAs或いはAlGaAsの第2の活性層は、赤外線の
レーザー光線を発することになる。
【0060】第1のコンタクト262と共通コンタクト
294に印加された電圧は、第1のレーザーキャビティ
240の第1の活性量子井戸層208に、第1のコンタ
クト262によって覆われなかったレーザー構造体20
0の頂部表面228の放射窓を通る第1の波長の光を放
射させる。第1のキャビティ240は、第1の活性量子
井戸層208のみを含む。
294に印加された電圧は、第1のレーザーキャビティ
240の第1の活性量子井戸層208に、第1のコンタ
クト262によって覆われなかったレーザー構造体20
0の頂部表面228の放射窓を通る第1の波長の光を放
射させる。第1のキャビティ240は、第1の活性量子
井戸層208のみを含む。
【0061】第2のコンタクト260と層214への横
方向コンタクト(図示せず)に印加された電圧は、第2
のレーザーキャビティ230の活性量子井戸層216
に、第2のコンタクト260によって覆われなかったレ
ーザー構造体200の頂部表面228の放射窓を通る第
2の波長の光を放射させる。
方向コンタクト(図示せず)に印加された電圧は、第2
のレーザーキャビティ230の活性量子井戸層216
に、第2のコンタクト260によって覆われなかったレ
ーザー構造体200の頂部表面228の放射窓を通る第
2の波長の光を放射させる。
【0062】第2のレーザーキャビティ230は、第1
の活性量子井戸層208と第2の活性量子井戸層216
の両方を含む。しかしながら、第2の活性量子井戸層2
16のみが、レーザー光を放射することになる。
の活性量子井戸層208と第2の活性量子井戸層216
の両方を含む。しかしながら、第2の活性量子井戸層2
16のみが、レーザー光を放射することになる。
【0063】両方の活性層へ電流を印加すると、第2の
キャビティ230は、第2の活性層216から第2の長
い波長で光を放射することになる。なぜなら、第2の活
性層は、狭いバンドギャップを有しており、注入された
キャリアは、構造体の最も低いエネルギー活性層、すな
わち、最も狭いバンドギャップ活性層に優先的に集まる
からである。
キャビティ230は、第2の活性層216から第2の長
い波長で光を放射することになる。なぜなら、第2の活
性層は、狭いバンドギャップを有しており、注入された
キャリアは、構造体の最も低いエネルギー活性層、すな
わち、最も狭いバンドギャップ活性層に優先的に集まる
からである。
【0064】図1の第1の実施態様のモノリシックレー
ザー構造体10と、図3の第3の実施態様のモノリシッ
クレーザー構造体200との差異は、図1の構造体10
においては各々のレーザーが適切な波長で放射するよう
に設計された一つの活性層のみを含んでいるのに対し
て、図3の構造体200においては一つのレーザーが長
い波長と短い波長の両方で放射する活性層を含むことで
ある。
ザー構造体10と、図3の第3の実施態様のモノリシッ
クレーザー構造体200との差異は、図1の構造体10
においては各々のレーザーが適切な波長で放射するよう
に設計された一つの活性層のみを含んでいるのに対し
て、図3の構造体200においては一つのレーザーが長
い波長と短い波長の両方で放射する活性層を含むことで
ある。
【図1】 本発明に従って形成された広帯域幅分布型ブ
ラグ反射器を備えた高密度の二重波長表面放射のモノリ
シックレーザー構造体の断面側図の概略図である。
ラグ反射器を備えた高密度の二重波長表面放射のモノリ
シックレーザー構造体の断面側図の概略図である。
【図2】 本発明に従って形成された広帯域幅分布型ブ
ラグ反射器と同じ側面の電極を備えた高密度の二重波長
表面放射のモノリシックレーザー構造体の第2の実施態
様の断面側図の概略図である。
ラグ反射器と同じ側面の電極を備えた高密度の二重波長
表面放射のモノリシックレーザー構造体の第2の実施態
様の断面側図の概略図である。
【図3】 本発明に従って形成された広帯域幅分布型ブ
ラグ反射器と一つのレーザーキャビティ内の多重活性層
を備えた高密度の二重波長表面放射のモノリシックレー
ザー構造体の第3の実施態様の断面側図の概略図であ
る。
ラグ反射器と一つのレーザーキャビティ内の多重活性層
を備えた高密度の二重波長表面放射のモノリシックレー
ザー構造体の第3の実施態様の断面側図の概略図であ
る。
10 モノリシックレーザー構造体、12 基板、14
第1のすなわち下側広帯域幅DBR、15 第1のエ
ッチストップ層、16 第1の下側スペーサ層、18
第1の活性層構造体、20 第1の上側スペーサ層、2
2 コンタクト/キャップ層、44 右側のレーザー、
24 第2の下側スペーサ層、26 第2の活性層構造
体、28 第2の上側スペーサ層、30 コンタクト/
キャップ層、32 第2のすなわち上側広帯域幅DB
R、34 プロトン植え込み領域、36,38 コンタ
クト金属、40 コンタクト、42 第1のレーザーキ
ャビティ、44 第2のレーザーキャビティ
第1のすなわち下側広帯域幅DBR、15 第1のエ
ッチストップ層、16 第1の下側スペーサ層、18
第1の活性層構造体、20 第1の上側スペーサ層、2
2 コンタクト/キャップ層、44 右側のレーザー、
24 第2の下側スペーサ層、26 第2の活性層構造
体、28 第2の上側スペーサ層、30 コンタクト/
キャップ層、32 第2のすなわち上側広帯域幅DB
R、34 プロトン植え込み領域、36,38 コンタ
クト金属、40 コンタクト、42 第1のレーザーキ
ャビティ、44 第2のレーザーキャビティ
Claims (2)
- 【請求項1】 第1の波長の光を放射するための第1の
活性層を備えた第1のレーザーキャビティと第2の波長
の光を放射するための第2の活性層を備えた第2のレー
ザーキャビティとを有し、前記第2の波長が前記第1の
波長よりも長いモノリシック半導体構造体と、 前記半導体構造体内の第1及び第2の広帯域幅分布型ブ
ラグ反射器であって、前記第1及び第2の波長の光を反
射する第1及び第2の広帯域幅分布型ブラグ反射器と、 前記半導体構造体において前記第1及び第2のレーザー
キャビティに電流を通すための電極であって、前記第2
の広帯域幅分布型ブラグ反射器を通して前記第1の活性
層から前記第1の波長で前記第1のレーザーキャビティ
から光の放射を生じさせる第1の電極と、前記第2の広
帯域幅分布型ブラグ反射器を通して前記第2の活性層か
ら前記第2の波長で前記第2のレーザーキャビティから
光の放射を生じさせる第1の電極とを含む二重波長表面
放射レーザー。 - 【請求項2】 第1の波長の光を放射するための第1の
活性層を備えた第1のレーザーキャビティと前記第1の
活性層と第2の波長の光を放射するための第2の活性層
を備えた第2のレーザーキャビティとを有し、前記第2
の波長が前記第1の波長よりも長いモノリシック半導体
構造体と、 前記半導体構造体内の第1及び第2の広帯域幅分布型ブ
ラグ反射器であって、前記第1及び第2の波長の光を反
射する第1及び第2の広帯域幅分布型ブラグ反射器と、 前記半導体構造体において前記第1及び第2のレーザー
キャビティに電流を通すための電極であって、前記第2
の広帯域幅分布型ブラグ反射器を通して前記第1の活性
層から前記第1の波長で前記第1のレーザーキャビティ
から光の放射を生じさせる第1の電極と、前記第2の広
帯域幅分布型ブラグ反射器を通して前記第2の活性層か
ら前記第2の波長で前記第2のレーザーキャビティから
光の放射を生じさせる第1の電極とを含む二重波長表面
放射レーザー。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/674,062 US5963568A (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Multiple wavelength, surface emitting laser with broad bandwidth distributed Bragg reflectors |
US674062 | 1996-07-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1065277A true JPH1065277A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=24705163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9169233A Withdrawn JPH1065277A (ja) | 1996-07-01 | 1997-06-25 | 広帯域幅分布型ブラグ反射器を備えた多重波長の表面放射レーザー |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5963568A (ja) |
EP (1) | EP0817340A1 (ja) |
JP (1) | JPH1065277A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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