KR101117018B1 - 면발광 레이저, 면발광 레이저 어레이, 광 주사 장치, 화상 형성 기기, 광 전송 모듈, 및 광 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

개시하는 면발광 레이저는 제조가 용이하고 수율이 높으며 서비스 수명이 길어지는 것이 가능하다. 그 면발광 레이저에 있어서, 피선택 산화층이 상부 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층의 일부로서 포함되고, 그 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층은 그 피선택 산화층에 인접한 2개의 중간층과, 그 중간층에 인접한 2개의 저굴절률층을 포함한다. 중간층의 Al 함유율은 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮고, 저굴절률층의 Al 함유율은 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮다. 이러한 구성에 의해, 산화층의 두께 및 산화 속도에 대한 더 많은 제어가 가능하여 산화층의 두께 변동을 줄일 수 있다.

Description

면발광 레이저, 면발광 레이저 어레이, 광 주사 장치, 화상 형성 기기, 광 전송 모듈, 및 광 전송 시스템{SURFACE EMITTING LASER, SURFACE EMITTING LASER ARRAY, OPTICAL SCANNING DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS, OPTICAL TRANSMISSION MODULE AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 면발광 레이저, 면발광 레이저 어레이, 광 주사 장치, 화상 형성 장치, 광 전송 모듈, 및 광 전송 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 자체 기판에 대해 수직 방향으로 광을 사출하는 면발광 레이저와, 복수의 면발광 레이저를 구비한 면발광 레이저 어레이와, 각각 면발광 레이저 어레이를 구비한 광 주사 장치, 화상 형성 기기, 광 전송 모듈, 및 광 전송 시스템에 관한 것이다.
수직 공핍형 면발광 레이저[이하, "VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)"라고 함]는 자체 기판에 대해 수직 방향으로 광을 사출하는 반도체 레이저이다. 측면 발광형 반도체 레이저(edge emitting semiconductor laser)와 비교해서, VCSEL은 (1) 저렴한 가격, (2) 저소비 에너지, (3) 소형 크기, (4) 2차원 집적화의 용이성을 비롯한 여러 장점을 갖는다. 이러한 장점으로, VCSEL이 최근 주목받고 있다.
면발광 레이저는 전류 유입 효율(current influx efficiency)을 높이기 위한 전류 협착 구조체(current confined structure)를 갖는다. 이 전류 협착 구조체를 형성하기 위하여, 대개 AlAs(Al: 알루미늄, As: 비소)층에 대해 선택 산화 공정이 수행된다. 이하에서는 전류 협착 구조체를 편의상 "산화 협착 구조체"라고 칭한다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 산화 협착 구조체는 피선택 산화층이 노출되어 있는 측면을 갖는 미리 정해진 크기의 메사 구조체(mesa structure)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 그리고, 그렇게 형성된 메사 구조체를 수증기 분위기 속에서 처리하여 피선택 산화층에 포함된 알루미늄(Al)을 메사 구조체의 측면으로부터 선택적으로 산화시킨다. 이렇게 함으로써, 메사 구조체의 중심과 그 부근에 비산화 영역이 남겨 진다. 이 산화되지 않은 영역(이하, 설명의 편의상 "협착 영역"이라고 칭함)은 면발광 레이저의 구동 전류가 통과하는 통과 영역(또는 "전류 주입 영역")이 된다.
또한, 산화 협착 구조체에서 알루미늄 산화층(AlxOy)(이하, "산화층"이라고 칭함)의 굴절률은 약 1.6이며 이는 반도체층의 것보다 낮다. 이러한 특징 때문에, 면발광 레이저의 공진기 구조체 내에 가로 방향의 굴절률차가 생겨 광이 메사 구조체의 중심에 가둬짐에 따라, 면발광 레이저의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 저임계 전류 및 고효율 등의 우수한 특성을 달성하는 것이 가능해진다.
면발광 레이저의 발광 효율을 더욱 향상시키기 위하여, 산화층에 의한 광의 산란 손실을 줄이는 것이 유효하다. 이를 위해, 산화층은 광전계의 정재파 분포의 골(node)에 위치할 수 있다(예컨대, 비특허문헌 1 참조).
또한, 면발광 레이저의 많은 용도에 있어서, 파워가 높고 싱글 피크 형상을 갖는 빔에 대한 요구가 강하다. 그러나, 유감스럽게도, 산화 협착 구조체를 갖는 면발광 레이저에서는 산화층에 의한 가로 방향의 굴절률차가 크기 때문에, 고차 횡모드도 구속되어 발진될 수 있다. 고차 횡모드의 광 구속을 저감하기 위해서, 가로 방향의 굴절률차를 줄이고 협착 영역의 면적(크기)을 줄이는 것이 유효하다.
산화층을 광전계의 정재파 분포의 골 위치에 위치시킴으로써, 산화층의 전계 분포에 대한 영향을 줄이고, 또 굴절률차를 줄이는 것이 가능하게 된다. 또한, 협착 영역의 면적(크기)을 줄임으로써, 모드 분포가 넓은 고차 횡모드가 협착 영역으로부터 누설되기 때문에, 고차 횡모드에 대한 구속 작용을 저하시킬 수 있다. 그것은 파장대에도 종속되지만, 싱글 기본 모드 발진을 실현하기 위해서는 협착 영역의 한 변 또는 직경이 발진 파장의 3배 또는 4배만큼 작게 축소되는 것이 필요하다고 간주된다. 예컨대, 발진 파장이 0.85 ㎛인 경우, 협착 영역의 한 변 또는 직경은 3.5 ㎛ 이하이고, 발진 파장이 1.3 ㎛인 경우, 협착 영역의 한 변 또는 직경은 5 ㎛ 이하이다. 이렇게 하면, 동시에 임계 전류값이 더 작아지게 된다.
그러나, 협착 영역의 크기가 전술한 바와 같이 축소될 때, 캐리어의 주입 레벨이 비교적 낮은 경우에만 싱글 기본 모드 제어를 제어할 수 있다. 또한, 캐리어의 주입 레벨이 비교적 높은 경우, 발열로 인한 서멀 렌즈 효과(thermal lens effect)에 의해 또는 공간적 홀 버닝(spatial hole burning)에 의해 고차 횡모드가 발진될 수 있다. 특히, 전술한 바와 같이, 협착 영역의 크기를 축소할 경우, 발진 영역의 크기도 따라서 작아지기 때문에 높은 파워를 얻는 것이 어렵고 면발광 레이저의 저항도 커지게 된다.
따라서, 이러한 문제들을 해결하고 출력 파워를 높이기 위한 요구에 응답하기 위하여, 면발광 레이저에 이용될 수 있고 산화층에 종속되지 않는 여러 모드 제어 메커니즘이 제안되고 있다.
예컨대, 특허문헌 2에는, p측 전극에 대한 영역의 발진기의 굴절률에 기초하여, 레이저광의 고차 횡모드에서의 발진기의 광학 손실과 레이저광의 기본 횡모드에서의 발진기의 광학 손실과의 차가 커지도록, 개구부의 직경 및 전류 협착부의 직경이 결정되는 면발광 반도체 레이저가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 발진 파장에 대해 높은 굴절률을 나타내는 두께를 갖는 GaAs층이 상부 DBR(Distributed Bragg Reflector) 미러 상에 형성되고, Al 산화층과 AlAs층과의 경계선 위에 그루브가 배치되도록 GaAs층 상에 그루브가 형성되며, 그루브는 그 그루브 밑에 있는 GaAs층이 발진 파장에 대하여 낮은 굴절률을 나타내는 깊이를 갖는 것인 면발광 반도체 레이저가 개시되어 있다.
그러나, 유감스럽게도 특허문헌 2에 개시되어 있는 면발광 레이저의 경우, 횡모드 특성, 출력 등이 전극 개구의 크기와, 전극 개구와 피선택 산화 구조체와의 변위 등에 매우 민감할 수 있다. 이러한 단점 때문에, 높은 정렬 정밀도, 가공에 대한 높은 형상 제어성이 필요하게 되어, 면발광 레이저를 균일하게 제조하는 것이 어렵다. 또한, 엄격한 공정 제어가 실시되어야 하므로, 제조 비용이 상승하게 된다.
또한, 특허문헌 3에 개시되어 있는 면발광 레이저는, 유전체막을 형성하는 공정과, 유전체막을 부분적으로 제거하는 공정을 필요로 하기 때문에, 유감스럽게도 제조 비용이 상승한다. 또한, 소자 특성이 유전체막과 전류 주입 영역 간의 변위의 정밀도에 민감하여, 면발광 레이저를 균일하게 제조하는 것이 어렵게 된다.
한편, 반도체 다층막 반사경에 있어서 복수의 저굴절률층 중 한층 전체가 피선택 산화층인 경우(예컨대, 특허문헌 1과 특허문헌 4 참조), 산화층 두께는 50 ㎚～80 ㎚의 범위에 있게 되어, 산화에 의한 체적 수축 때문에 큰 왜곡이 발생할 수 있다. 산화층은 산화층이라는 목적 때문에 활성층 근처에 배치된다. 그러나, 산화층이 왜곡 때문에 열화를 가속시키는 주요 요인으로서 역할할 수 있고, 산화층이 두꺼울수록 열화가 빠르게 진행되는 경향이 있다.
특허문헌 4에는 전류 협착층의 양면에 중간 박막이 형성되는 면발광 레이저가 개시되어 있다. 이 중간 박막은 Al의 조성비가 0.38이고 두께가 20 ㎚～30 ㎚의 범위에 있는 AlGaAs 박막이다.
그러나, 특허문헌 4에 개시된 면발광 레이저의 경우, 저굴절률층이 모두 산화된다. 그렇기 때문에, 산화층의 두께가 두꺼워져, 산화로 인한 체적 수축으로 생긴 왜곡이 활성층에 악영향을 미쳐 특성 열화를 가속시킬 수 있다. 또한, 특허문헌 1과 특허문헌 4에 개시된 면발광 레이저의 경우, 활성층에서 볼 때, 전류 협착층이 전계 강도 분포의 골과 마루(antinode) 사이에 위치하므로, 유감스럽게도 회절 손실을 상승시켜 싱글 모드 출력을 낮춘다.
특허문헌 5에는 낮은 Al 함유량(예컨대 0%～35%의 사이, 바람직하게는 약 15%)의 제1층과 중위의 Al 함유량(예컨대 65% 전후, 바람직하게는 85% 미만)의 제2층과의 사이에, 고농도로 도핑된 높은 Al 함유량(예컨대 95% 이상, 바람직하게는 약 98%)을 갖는 산화 개구 형성층이 배치된 분포 브래그 반사기(semiconductor distributed Bragg reflector)를 포함하는 산화 구속형(oxide-confined) VCSEL이 개시되어 있다. 또한, 제1층과 산화 개구 형성층 사이에는 약 20 ㎚의 두께를 갖는 비교적 얇은 층인 천이층이 형성된다. 이 천이층에서는 그 두께에 걸쳐 Al 농도가 선형으로 변한다.
한편, 반도체 분포 브래그 반사기에서의 전기 저항을 줄이기 위한 소위 조성 경사층에 있어서, 도핑을 선택적으로 높이는 것이 바람직하다(예컨대, 특허문헌 6 참조), 또한, 바람직하게는 흡수 손실의 상승을 피하기 위해 조성 경사층을 전계 강도 분포의 골 위치에 배치한다. 또한, 바람직하게는 회절 손실을 줄이기 위해서 전류 협착 구조체를 전계 강도 분포의 골 위치에 배치한다.
그러나, 특허문헌 5에 개시된 산화 구속형 VCSEL의 경우, 산화 개구 형성층(전류 협착 구조체에 해당)과 천이층(조성 경사층에 해당)이 서로 인접해 있다. 그렇기 때문에, 양 층을 동시에 전계 강도 분포의 골 위치에 배치하는 것은 곤란하다.
Al와 As를 포함하는 피선택 산화층의 산화 속도는 막 두께, Al 및 As의 조성비, 산화 온도 등에 매우 민감하다(예컨대, 비특허문헌 2 참조). 또한, 피선택 산화층의 산화 속도는 산화 공정의 개시 직전의 피선택 산화층의 측면에 형성되어 있는 자연 산화막의 두께에 영향을 받는다.
산화량이 원하는 것과 다르고, 이에 전류 주입 영역의 크기가 변할 경우, 활성층에서의 발진에 기여하는 부분의 크기도 변할 수 있다. 그 결과, 광 출력을 비롯한 소자 특성이 변할 수 있어, 제품 수율이 저하한다. 특히, 싱글 모드 소자의 전류 협착 영역의 크기는 멀티모드 소자의 크기보다 작다. 그렇기 때문에, 싱글 모드 소자의 소자 특성은 피선택 산화층에서의 산화량의 변동에 더욱 심하게 영향을 받을 것이다. 특히, 전류 주입 영역의 크기가 원하는 것보다 커질 경우, 소자는 멀티 모드에서 작동될 수 있으며, 싱글 모드 소자의 제조 수율은 바람직하지 못하게 감소된다.
특허문헌1:미국특허제5493577호 특허문헌2:일본특허출원공개2002-208755호 특허문헌3:일본특허출원공개2003-115634호 특허문헌4:일본특허출원공개평11-26879호 특허문헌5:일본특허출원공개2006-504281호 특허문헌6:일본특허제2757633호
비특허문헌 1: A. E. Bond, P.D. Dapkus, J.D. O'Brien, "Design of Low-Loss Single-Mode Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers", IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, vol.5, No.3, pp.574-581, 1999. 비특허문헌 2: J. Select, "Topics Quantum Electron", vol. 3, pp.916-926, 1997.
다수의 종래의 면발광 레이저의 광학 특성에 대한 조사에 따르면, 전류 통과 영역의 크기가 실질적으로 동일하더라도, 싱글 모드 출력 등의 광학 특성이 변할 수 있다. 그래서, 발명자 등은 다양한 추가 실험을 하였고, 피선택 산화층의 두께, Al 조성 및 산화 조건이 일정하게 설정되더라도 로트들 간에 그리고 동일 로트 내에서도 산화층 두께가 변할 수 있고, 이 산화층의 두께 변동이 광학 특성의 변동 원인 중 하나이며, 산화층 두께는 산화가 시작되는 메사의 측면에서 특히 두드러지게 변한다는 새로운 사실을 발견하였다. 또, 일부 면발광 레이저에서는 산화 개시부(메사의 측면)로부터 산화 종단부(메사의 중앙 내부)까지 산화층의 두께가 불균일하다.
본 발명은 발명자 등이 얻은 지견에 기초하여 이루어진 것이다. 본 발명의 제1 목적은 제조가 용이할 수 있고 수율이 높이며 서비스 수명이 긴 면발광 레이저 및 면발광 레이저 어레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 고비용화를 초래하는 일없이 고밀도의 광 주사를 안정적으로 수행할 수 있는 광 주사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성할 수 있는 화상 형성 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 신호를 안정적으로 생성할 수 있는 광 전송 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제5 목적은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 데이터 전송을 안정적으로 수행할 수 있는 광 전송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 면발광 레이저는, 활성층을 포함하는 발진기 구조체와, 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 각각 복수쌍 포함하는 반도체 분포 브래그 반사기들로서, 그 반도체 분포 브래그 반사기들 사이에는 상기 발진기 구조체가 개재되는 것인 반도체 분포 브래그 반사기와, 알루미늄을 포함하는 피선택 산화층을 선택적으로 산화시켜 형성된 전류 협착 구조체를 포함한다. 이 구성에 있어서, 상기 피선택 산화층은 상기 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층의 일부로서 포함된다. 또, 상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층은 제1층과 제2층을 포함한다. 상기 제1층은 상기 피선택 산화층의 한 측과 다른 측 중 하나 이상에 인접하고, 상기 제2층은 그 제1층에 인접하다. 또한, 상기 제1층의 Al 함유율은 상기 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮고 상기 제2층의 Al 함유율보다 높다.
조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변하는 조성 경사층이 굴절률층 사이에 개재되는 경우, 굴절률층 각각의 광학 두께는 그 굴절률층에 인접한 조성 경사층 각각의 1/2을 포함할 수 있음을 주지해야 한다.
이렇게 함으로써, 피선택 산화층은 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층의 일부로서 포함되고, 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층은 제1층 및 제2층을 포함하며, 상기 제1층은 피선택 산화층의 한 측과 다른 측 중 하나 이상에 인접하고, 상기 제2층은 그 제1층에 인접하다. 또한, 제1층의 Al 함유율은 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮고 제2층의 Al 함유율보다 높다. 이러한 구성에 의해, 피선택 산화층이 산화될 때, 피선택 산화층의 면내 방향에 대한 산화 속도 및 산화층의 두께를 더 많이 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 산화층의 두께 변동을 용이하게 줄이는 것이 가능해진다. 즉, 제조가 용이하고 수율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 활성층에 대한 왜곡의 영향을 줄이고 서비스 수명을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 자체 기판에 대해 수직 방향으로 광을 사출하는 면발광 레이저를 제공한다. 이 면발광 레이저는, 활성층을 포함하는 발진기 구조체와, 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 각각 복수쌍 포함하는 반도체 분포 브래그 반사기들로서, 그 반도체 분포 브래그 반사기들 사이에는 상기 발진기 구조체가 개재되는 것이 반도체 분포 브래그 반사기와, 전류 통과 영역이 산화층에 의해 둘러싸이는 전류 협착 구조체로서, 상기 전류 협착 구조체는 상기 반도체 분포 브래그 반사기에 형성되고 알루미늄을 선택적으로 산화시킴으로써 형성되는 것인 전류 협착 구조체를 포함한다. 면발광 레이저에 있어서, 상기 산화층은 제1 계면과 제2 계면을 포함하고, 상기 제1 계면은 상기 활성층에 가까운 한 측에 형성되고, 상기 제2 계면은 다른 측에 형성되며, 상기 산화층의 두께는 상기 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아지며, 상기 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 상기 제1 계면보다 더 많이 기울어진다.
이렇게 함으로써, 기본 횡모드에서의 기울기 효율을 열화시키는 일없이 고차 횡모드의 임계 전류값을 높이는 것이 가능해진다. 따라서, 고비용화를 초래하는 일없이 높은 싱글 모드 출력을 얻는 것이 가능해진다.
본 명세서에 있어서, 조성 경사층이 굴절률층에 인접해 있는 경우, 상기 굴절률층의 광학 두께는 그 굴절률층에 인접한 조성 경사층의 1/2를 포함할 수 있음을 주지해야 한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저들이 집적되어 있는 면발광 레이저 어레이를 제공한다.
이렇게 함으로써, 본 발명의 실시형태에 따른 복수의 면발광 레이저가 포함되기 때문에, 고비용화를 초래하는 일없이 높은 싱글 모드 출력을 얻는 것이 가능해진다. 또, 제조를 용이하게 하고 수율을 높이는 것이 가능하여 서비스 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 광을 주사면에 주사하는 광 주사 장치를 제공한다. 이 광 주사 장치는, 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 포함하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 편향시키는 편향기와, 상기 편향기에 의해 편향된 광을 상기 주사면에 집광시키는 주사 광학계를 포함한다.
이에, 광 주사 장치의 광원이 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 포함하기 때문에, 고비용화를 초래하는 일없이 고정밀 광 주사를 수행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 제1 화상 형성 기기는 하나 이상의 화상 캐리어와, 상기 화상 캐리어에 대한 화상 정보를 갖는 광을 주시하는 본 발명의 실시형태에 따른 하나 이상의 광 주사 장치를 포함한다.
이에, 화상 형성 기기가 본 발명의 실시형태에 따른 하나 이상의 광 주사 장치를 포함하기 때문에, 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 제2 화상 형성 기기는 화상 캐리어와, 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이와, 화상 정보에 따라 상기 면발광 레이저 어레이를 구동하고, 상기 화상 캐리어를 노광시키는 노광 장치를 포함한다.
이에, 제2 화상 형성 기기는 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 포함한다. 그렇기 때문에, 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 입력 신호에 따라 광 신호를 생성하는 광 전송 모듈을 제공한다. 이 광 전송 모듈은 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이와, 입력된 전자 신호에 따라 상기 면발광 레이저 어레이를 구동하는 구동 유닛을 포함한다.
이에, 광 전송 모듈이 본 발명의 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 포함하기 때문에, 고품질의 광 신호를 생성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 광 전송 시스템이 제공된다. 이 광 전송 시스템은 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 모듈과, 상기 광 전송 모듈에 의해 생성된 광 신호가 전달되는 광학 매체와, 상기 광학 매체를 통해 전달된 광 신호를 전자 신호로 변환하는 컨버터를 포함한다.
이에, 광 전송 시스템이 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 매체를 포함하기 때문에, 고품질의 광 데이터 전송을 수행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시형태에 따른 발광 레이저 및 면발광 레이저 어레이는 종래의 면발광 레이저 및 면발광 레이저 어레이보다 제조가 용이하고 수율이 높으며 서비스 수명이 길 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 주사 장치는 고비용화를 초래하는 일없이 고밀도의 광 주사를 안정적으로 수행하기에 적합할 수 있다. 또, 본 발명의 실시형태에 따른 화상 형성 기기는 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성하기에 적합할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 모듈은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 신호를 안정적으로 생성하기에 적합할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 시스템은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 데이터 전송을 안정적으로 수행하기에 적합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 도 1의 활성층 근방을 도시하는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 도 1의 상부 반도체 DBR의 일부를 도시하는 확대도이다.
도 4는 도 1의 상부 반도체 DBR의 비교예 1을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 상부 반도체 DBR의 비교예 2를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 상부 반도체 DBR의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 도 1의 상부 반도체 DBR의 일부를 도시하는 확대도이다.
도 8은 메사가 형성되는 적층체를 도시하는 도면이다.
도 9는 수증기 속에서 열처리된 후의 적층체를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 9의 적층체의 부분 확대도이다.
도 11은 피선택 산화층의 중심 위치와 발진 임계치 이득과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 피선택 산화층의 위치와 전계의 정재파 분포와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저에서 산화층의 형상과 전계의 정재파 분포와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14a와 도 14b 각각은 비교예 1의 산화층 형상을 도시하는 도면이다.
도 15a와 도 15b 각각은 비교예 2의 산화층 형상을 도시하는 도면이다.
도 16은 변형예의 적층체를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 면발광 레이저의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 18은 도 17의 활성층 근방을 도시하는 확대도이다.
도 19는 도 17의 상부 반도체 DBR의 일부를 도시하는 확대도이다.
도 20은 본 발명의 제4 및 제5 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 도시하는 도면이다.
도 21은 발광부의 2차원 어레이를 도시하는 도면이다.
도 22는 도 21의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 23은 산화층의 최대 두께와 서비스 수명과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제6 및 제7 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이를 도시하는 도면이다.
도 25는 도 24의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 26은 도 25의 활성층 근방을 도시하는 확대도이다.
도 27은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 도 25의 상부 반도체 DBR의 일부를 도시하는 확대도이다.
도 28은 본 발명의 제7 실시형태에 따른 도 25의 상부 반도체 DBR의 일부를 도시하는 확대도이다.
도 29는 본 발명의 제8 실시형태에 따른 레이저 프린터의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 30은 도 29의 광 주사 장치를 도시하는 개략도이다.
도 31은 탠덤 컬러 머신의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 32는 본 발명의 제9 실시형태에 따른 광 전송 모듈 및 광 전송 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 33은 도 32의 광 파이버를 도시하는 도면이다.
<<면발광 레이저>>
"제1 실시형태"
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 면발광 레이저(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도면에서의 Z 방향은 레이저 발진 방향과 평행한 방향이고, X방향 및 Y 방향은 Z 방향에 직교하는 면 내에서 상호 직교하는 것임을 주지해야 한다.
면발광 레이저(100)는 850 ㎚의 파장대에서 발진하도록 설계된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 면발광 레이저(100)에 있어서, 하부 반도체 DBR(103), 하부 스페이서층(104), 활성층(105), 상부 스페이서층(106), 상부 반도체 DBR(107), 및 컨택트층(109)이 이 순서로 기판(101) 상에 순차 적층된다. 이하에서는, 복수의 반도체층을 포함하는 적층형 구조체를 편의상 "적층체"라고 부르는 것을 주지해야 한다. 도 2는 활성층(105) 근방의 확대도이고, 도 3은 상부 반도체 DBR(107)의 부분 확대도이다.
기판(101)은 n-GaAs으로 이루어진 단결정 기판이다.
하부 반도체 DBR(103)은 "n-Al0.9Ga0.1As"로 이루어진 저굴절률층(103a)과 "n-Al0.1Ga0.9As"로 이루어진 고굴절률층(103b)의 쌍을 40.5쌍 포함한다. 그리고, 이들 각 굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다(도 2 참조). 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다. 굴절률층 각각은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 조성 경사층 각각의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4(λ: 발진 파장)이도록 설계되는 것을 주지해야 한다. 또한, 층의 광학 두께와 그 층의 실제 두께와의 관계에 있어서, 층의 광학 두께가 λ인 경우, 그 층의 실제 두께 "d"는 다음 식으로 표현되는 것을 주지해야 한다.
d = λ/4N
여기서, "N"은 그 층의 매질 굴절률을 나타낸다.
하부 스페이서층(104)은 Al0.4Ga0.6As로 이루어진 층이다.
활성층(105)은 3층의 GaAs로 이루어진 양자 우물층(105a)과 4층의 Al0.3Ga0.7As로 이루어진 장벽층(105b)을 포함한다(도 2 참조).
상부 스페이서층(106)은 Al0.4Ga0.6As로 이루어진다.
하부 스페이서층(104), 활성층(105) 및 상부 스페이서층(106)을 포함하는 다층부를 "발진기 구조체(oscillator structure)"라고 부를 수 있다. 이 발진기 구조체는 그 광학 두께가 1 파장 광학 두께이도록 설계된다. 또, 활성층(105)은 높은 유도 방출 확률을 얻기 위하여 전계의 정재파 분포의 마루 위치에 대응하는 위치인 "발진기 구조체"의 중앙 위치에 배치되는 것을 주지해야 한다.
이 발진기 구조체는 하부 반도체 DBR(103)와 상부 반도체 DBR(107) 사이에 개재된다.
상부 반도체 DBR(107)는 저굴절률층과 고굴절률층으로 이루어진 쌍을 24쌍 포함한다. 그리고, 각 굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다(도 3 참조). 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다.
상부 반도체 DBR(107)은 저굴절률층 중 하나인, p-AlAs로 이루어지고 두께가 20 ㎚인 피선택 산화층(108)을 포함한다. 이 피선택 산화층(108)의 개재 위치는 상부 스페이서층(106)으로부터 광학적으로 5λ/4만큼 떨어져 있다. 또한, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층은 그 저굴절률층과 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4이 되도록 설계된다.
또한, 상부 반도체 DBR(107)은 피선택 산화층(108), 및 그 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층의 위치가 전계 강도 분포의 골 위치에 대응하도록 설계된다(도 3 참조).
상부 반도체 DBR(107)에 있어서, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 각 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4가 되도록 설계된다.
피선택 산화층(1O8)의 +Z측 및 -Z측 각각에는 p-Al0.83Ga0.17As로 이루어지는 두께 20 ㎚의 중간층(107m)이 형성된다.
피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층에 있는 각 중간층(107m)에 인접한 층(107c)는 p-Al0 .75Ga0 .25As로 이루어진다[이하에서는, 층(107c)을 "저굴절률층(107c)"이라고 함].
상부 반도체 DBR(107)에 있어서, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층 을 제외한 각 저굴절률층(107a)은 p-Al0.9Ga0.1As로 이루어진다. 또한, 상부 반도체 DBR(107)에 있어서, 고굴절률층(107b) 각각은 p-Al0.1Ga0.9As로 이루어진다.
즉, 피선택 산화층(108)은 상부 반도체 DBR(107)에 있는 저굴절률층 중 하나에 포함된다. 또한, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층은 그 피선택 산화층(108) 양쪽에 인접한 2개의 중간층(107m)과, 대응하는 중간층(107m)에 인접한 2개의 저굴절률층(107c)을 더 포함한다. 또한, 중간층(107m)의 Al 함유율은 피선택 산화층(108)의 Al 함유율보다 17% 낮고, 저굴절률층(107c)의 Al 함유율은 피선택 산화층(108)의 Al 함유율보다 25% 낮다.
컨택트층(109)은 p-GaAs로 이루어진다.
다음으로, 면발광 레이저(100)의 제조 방법에 대해서 간단하게 설명한다.
(1): 전술한 적층체를 MOCVD법(유기 금속 화학 기상 증착 성장법) 또는 MBE법(분자선 에피택셜 성장법)에 의해 결정 성장으로 형성한다.
이 경우, Ⅲ족 재료로서는 트리메틸 알루미늄(TMA), 트리메틸 갈륨(TMG), 트리메틸 인듐(TMI)을 이용하고, V족 재료로서는 아르신(AsH3) 가스를 이용한다. 또한, p형 도펀트 재료로서는 4브롬화 탄소(CBr4)를 이용하며, n형 도펀트 재료로는 셀레늄화 수소(H2Se)를 이용한다.
(2): 적층체의 표면에는 한 변의 길이가 20 ㎛인 정사각형의 레지스트 패턴을 형성한다.
(3): Cl2 가스를 이용하는 ECR 에칭법으로, 레지스트 패턴을 포토마스크로서 이용하여 정사각 기둥을 갖는 메사를 형성한다. 이 경우, 에칭의 바닥면이 하부 스페이서층(104)에서 멈추도록 에칭을 수행한다.
(4): 포토마스크를 제거한다.
(5): 적층체를 수증기로 열처리한다. 이 경우, 메사의 측면에서 피선택 산화층(108) 및 중간층(107m)의 Al이 선택적으로 산화된다. 그리고, 메사의 중앙부에는, 산화되지 않고 피선택 산화층(108)에 의해 둘러싸인 영역(108b)이 형성된다. 이렇게 함으로써, 발광부의 구동 전류의 경로를 메사의 중앙부에만 제한하기 위한 소위 산화 협착 구조체가 형성된다. 비산화 영역이 전류 통과 영역(전류 주입 영역)이다. 산화층(108a)이 피선택 산화층(108) 및 중간층(107m)의 Al 산화물을 포함하는 것을 주지해야 한다.
(6): CVD법(화학적 기상 증착법)을 이용하여, Sin 또는 SiO2로 이루어지는 보호층(111)을 형성한다(도 1 참조).
(7): 폴리이미드(112)를 이용하여 평탄화를 수행한다(도 1 참조).
(8): 메사의 상측에는 p측 전극 컨택트를 위한 창을 개구한다. 이 경우, 포토레지스트를 이용하여 마스킹한 후에, 메사 상측의 개구부를 노광하여 그 개구부 상의 포토레지스트를 제거한다. 그리고, BHF를 이용하여 폴리이미드(112) 및 보호층(111)을 에칭하여 개구부를 형성한다.
(9): 메사 상측의 광출사부로서 한 변의 길이가 10 ㎛인 정사각형 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 형성하여, p측의 전극 재료를 증착한다. p측의 전극 재료로서는 Cr/AuZn/Au로 이루어진 다층막 또는 Ti/Pt/Au로 이루어지는 다층막을 이용한다.
(10): 광출사부의 전극 재료를 리프트 오프하여, p측 전극(113)을 형성한다(도 1 참조).
(11): 기판(101) 이면을 미리 정해진 두께(예컨대 약 1OO ㎛)까지 연마한 후, n측 전극(114)을 형성한다(도 1 참조). 이 경우, n측 전극(114)은 AuGe/Ni/Au로 이루어지는 다층막이다.
(12): 어닐링 공정을 수행하여, p측 전극(113)과 n측 전극(114)에 대한 오믹도통(ohmic conductivity)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 메사는 발광부가 된다.
(13): 웨이퍼를 칩으로 절단한다.
그렇게 제조된 복수의 면발광 레이저(100)의 산화 협착 구조체를 SEM(주사형 전자 현미경)을 이용하여 관찰하였다. 관찰 결과, 산화가 시작되는 메사의 측면에서 산화층(108a)의 두께는 60 ㎚～70 ㎚ 범위 내에 있었고, 두께 변동은 작았으며, 전류 통과 영역(108b)은 원하는 정사각 형상을 나타내었으며, 임계치 전류 등의 특성 변동도 작았다.
비교예 1로서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 중간층(107m)이 형성되지 않는 경우를 고려하였다. 이 경우, 산화가 시작되는 메사의 측면에서 산화층(108a)의 두께는 40 ㎚～50 ㎚의 범위 내에 있었고, 두께 변동은 작았다. 그러나, X-Y면 내에서의 산화 속도가 현저하게 변하고, 전류 통과 영역(108b)의 형상은 메사 형상과 일치하지 않았으며, 정사각형과 다른 형상이었다. 원하는 크기 및 형상을 갖는 전류 통과 영역(180b)을 얻을 수 없었다. 또, 임계치 전류 등의 특성의 변동도 컸다. 따라서, 이 경우의 구성을 에피택셜 구성으로서 나쁜 제어성을 제공한다.
또한, 비교예 2로서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 도 4에 도시한 저굴절률층(107c)을 p-Al0.83Ga0.17As로 이루어진 저굴절률층(107d)으로 대체한 경우를 고려하였다. 이 경우, 전류 통과 영역(108b)의 형상은 면발광 레이저(100)의 형상과 유사한 정사각형 형상과 대체로 일치하였다. 그러나, 산화가 시작되는 메사의 측면에서 산화층(108a)의 두께는 80 ㎚～160 ㎚로 크게 변하였고, 산화 종단부에서의 산화층(108a)의 두께는 피선택 산화층(108)의 두께와 거의 같은 두께였다. 즉, 산화층(108a)의 두께가 산화 개시부에서 산화 종단부로 향하여 서서히 작아지므로 산화층(108a)은 테이퍼형이었다. 이 현상은 산화가 X-Y면 내에서 메사의 중심을 향할뿐만 아니라 동시에 적층 방향(이 경우, Z축 방향)으로도 진행되는 것을 나타내었다. 산화층(108a)이 얇아질수록 싱글 모드 출력 파워는 커지게 될 것이며, 광 발산각은 좁아지게 될 것이다. 이에, 싱글 모드 출력 파워 및 광 발산각이 크게 변동하였다. 또한, 메사 측면에 두꺼운 산화층이 있는 제품은 서비스 수명이 짧았다.
전술한 경우를 모두 고려할 경우, 피선택 산화층(108)에 인접한 중간층(107m)을 형성함으로써, (1) X-Y면 내에서의 산화 속도를 매우 정밀하게 제어할 수 있으며, (2) 산화층(108a)을 균일하게 얇게 할 수 있음을 알게 된다.
본 실시형태의 구성에 있어서, Al 함유율이 83%인 중간층(107m)을, 그 중간층(107m) 양쪽이 피선택 산화층(108)에 인접하도록 형성하기 때문에 주로 X-Y면 내에서 산화가 원활하게 진행된다. 그러나, 한편, 중간층(107m)이 두께 20 ㎚의 얇은 층이고, Al 함유율이 75%인 저굴절률층(107c)을 대응하는 중간층(107m)에 인접하게 형성하기 때문에, 주로 적층 방향(여기서는, Z축 방향)으로 산화가 많이 진행되지 않는다.
그 결과, 전류 통과 영역(108b)의 크기 및 산화층(108a)의 두께에 대해 더 많이 제어할 수 있어, 임계치 전류, 싱글 모드 출력 파워, 광 발산각, 서비스 수명 등의 특성의 변동을 줄이는 것이 가능하다.
피선택 산화층(108)과 중간층(107m) 간의 Al 함유율차는 5% 이상 또는 20% 이하이며, 피선택 산화층(108)과 저굴절률층(107c) 간의 Al 함유율차는 20% 이상인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 면발광 레이저(100)에 있어서, 피선택 산화층(108)은 상부 반도체 DBR(107)에 있는 저굴절률층 중 하나에 포함되며, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층은 피선택 산화층(108) 양쪽에 인접한 2개의 중간층(107m)과, 대응하는 중간층(107m)에 인접한 2개의 저굴절률층(107c)을 더 포함한다. 또, 중간층(107m)의 Al 함유율은 피선택 산화층(108)의 Al 함유율보다 17% 낮고, 저굴절률층(107c)의 Al 함유율은 피선택 산화층(108)의 Al 함유율보다 25% 낮다. 이 구조에 의해, 피선택 산화층(108)의 X-Y면 내에서의 산화 속도 및 산화층(108a)의 두께에 대해 더 많이 제어하는 것이 가능해져, 산화층(108a)의 두께 변동을 줄일 수 있다. 즉, 면발광 레이저 제조에서 수율을 높이기가 용이하고 활성층(105)에 대한 왜곡의 부정적인 영향을 줄일 수 있어, 서비스 수명을 늘리는 것이 가능하게 된다.
또, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께가 3λ/4이 된다. 이것에 의해, 피선택 산화층(108), 및 그 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층의 각각이 전계 강도 분포의 골 위치에 배치되는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 피선택 산화층(108)에 의한 회절 손실을 줄이고 고농도 도핑된 조성 경사층에서의 흡수 손실을 줄이는 것이 가능하게 된다. 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께가 (2n+1)λ/4(λ: 발진 파장, n: 정수≥1)인 경우, 피선택 산화층(108), 및 그 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층이 전계 강도 분포의 골 위치에 배치되는 것이 가능하게 된다.
제1 실시형태에서는 중간층이 피선택 산화층의 상측 및 하측(양측)에 형성되는 것으로 한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 중간층은 피선택층의 한 측에만 형성될 수도 있다.
또한, 제1 실시형태에서는, 저굴절률층과, 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다.
예컨대, 저굴절률층과 그 저굴절률에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4가 되는 또 다른 예시적인 경우를 도 6에 나타낸다.
도 6에서는 피선택 산화층(108)이 상부 스페이서층(106)으로부터 광학적으로 λ/4만큼 떨어진 위치에 개재된다. 또한, 피선택 산화층(108)의 -Z측에 중간층(107m) 및 저굴절률층(107c)이 형성되고, 피선택 산화층(108)의 +Z측에는 고굴절률층(107b)이 형성되며, 고굴절률층(107b)과 피선택 산화층(108) 사이에는 조성 경사층이 형성된다. 이 경우에도, 피선택 산화층(108)의 X-Y면 내의 산화 속도 및 산화층(108a)의 두께에 대한 제어성을 종래의 경우보다 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 본 제1 실시형태에서는, 레이저 발진 방향에 수직인 면을 따라 절단할 때의 메사의 형상이 정사각형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형상에 한정되지 않는다. 그 형상은 원형, 타원형 및 직사각형 형상을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
또한, 본 제1 실시형태에서는 에칭의 바닥면이 하부 스페이서층에서 멈추도록 에칭을 수행하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 에칭의 바닥면이 하부 반도체 DBR에 도달하도록 에칭을 수행할 수도 있다.
또한, 본 제1 실시형태에서는, 면발광 레이저의 발진 파장이 850 ㎚대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 650 ㎚, 780 ㎚, 980 ㎚, 1.3 ㎛, 1.5 ㎛ 등의 또 다른 파장대를 이용할 수도 있다. 이 경우, 활성층의 반도체 재료로서, 발진 파장에 따른 반도체 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 650 ㎚대에서는 AlGaInP계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있고, 980 ㎚대에서는 InGaAs계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있으며, 1.3 ㎛대 및 1.5 ㎛대에서는 GaInNAs(Sb)계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제2 실시형태"
도 1은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
면발광 레이저(100)는 파장 대역 780 ㎚에서 발진하도록 설계된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 면발광 레이저(100)는 서로 적층된, 기판(101), 하부 반도체 DBR(103), 하부 스페이서층(104), 활성층(105), 상부 스페이서층(106), 상부 반도체 DBR(107), 및 컨택트층(109) 등의 반도체층을 포함한다. 이하에서는, 이들 복수의 반도체층을 포함하는 적층 구조체를 편의상 "적층체"라고 한다는 것을 주지해야 한다. 도 2는 활성층(105) 근방의 확대도이고, 도 7은 하부 반도체 DBR(107)의 부분 확대도이다.
기판(101)은 n-GaAs으로 이루어진 단결정 기판이다.
하부 반도체 DBR(103)는 n-AlAs로 이루어진 저굴절률층(103a)과 n-Al0.3Ga0.7As로 이루어진 고굴절률층(103b)의 쌍을 40.5쌍 포함한다. 또한, 각 굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다(도 2 참조). 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다. 또, 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4(λ: 발진 파장)이도록 설계되는 것을 주지해야 한다.
하부 스페이서층(104)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어진다.
활성층(105)은 3층의 GaInPAs로 이루어진 양자 우물층(105a)과 4층의 Ga0 .6In0 .4P로 이루어진 장벽층(105b)을 포함한다(도 2 참조). 양자 우물층(105a)은 기판(101)에 대해 압축 왜곡을 갖고, 대역 갭 파장이 약 780 ㎚이다. 또한, 장벽층(105b)은 양자 우물층(105a)과 격자 정합되며 인장 왜곡을 갖는다.
상부 스페이서층(1O6)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어진다.
하부 스페이서층(104), 활성층(105) 및 상부 스페이서층(106)을 포함하는 다층부를 "발진기 구조체"라고 부를 수 있다. 이 구조체는 그 광학 길이가 1 파장 광학 두께이도록 설계된다. 또, 활성층(105)은 높은 유도 방출 확률을 얻기 위하여 전계의 정재파 분포의 마루 위치에 대응하는 위치인 "발진기 구조체"의 중앙 위치에 배치되는 것을 주지해야 한다.
상부 반도체 DBR(107)는 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 24쌍 포함한다. 또, 각 굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다. 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다.
상부 반도체 DBR(107)은 저굴절률층 중 하나인, p-AlAs로 이루어지고 두께가 30 ㎚인 피선택 산화층(108)을 포함한다. 이 피선택 산화층(108)의 개재 위치는 예컨대 도 7에 도시하는 바와 같이, 상부 스페이서층(106)으로부터 광학적으로 5λ/4만큼 떨어져 있으며, 상부 스페이서층(106)으로부터 3번째 쌍인 저굴절률층에 포함된다. 또한, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층은 그 저굴절률층과 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4이도록 설계된다.
또한, 상부 반도체 DBR(107)은 피선택 산화층(108)과, 그 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층의 각각이 전계 강도 분포의 골 위치에 배치되도록 설계된다.
피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 굴절률층은 그 굴절률층과 그 그굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(1O8)의 +Z측에는 p-Al0 .83Ga0 .17As로 이루어지며 두께가 35 ㎚인 중간층(107m)이 형성된다.
피선택 산화층(108)의 -Z측 및 중간층(107m)의 +Z측에는, p-Al0 .75Ga0 .25As로 이루어진 층(1O7al)[이하에서는, 편의상 "저굴절률층(1O7a1)"이라고 함]이 형성된다.
이에, 상부 반도체 DBR(107)에 있어서, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층은 2개의 중간층(107m)과 2개의 저굴절률층(107a1)을 더 포함한다.
상부 반도체 DBR(107)에 있어서, 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층(107a)은 p-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진다.
또한, 상부 반도체 DBR(lO7)에 있어서, 고굴절률층(107b)은 p-Al0 .3Ga0 .7As로 이루어진다.
즉, 피선택 산화층(108)의 두께 방향에 대한 중심 위치는 전계의 정재파 분포(이하에서는, 편의상 "정재파 분포"라고 간략하게 기재함)의 골 위치에 대응하며, 피선택 산화층(108)은 중간층(107m)과 저굴절률층(107a1) 사이에 개재된다. 또한, 중간층(107m) 및 저굴절률층(107a1)의 Al 함유율은 피선택 산화층(108)의 Al 함유율보다 낮다. 또한, 저굴절률층(107a1)의 Al 함유율은 중간층(107m)의 Al 함유율보다 낮다. 또한, 저굴절률층(107a1)의 Al 함유율은 저굴절률층(107a)의 Al 함유율보다 낮다.
컨택트층(109)은 p-GaAs로 이루어진다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저(100)를 제조하는 방법을 간단하게 설명한다.
(1): 전술한 적층체를 MOCVD법(유기 금속 화학 기상 증착 성장법) 또는 MBE법(분자선 에피택셜 성장법)에 의해 결정 성장으로 형성한다.
이 경우, Ⅲ족 재료로는 트리메틸 알루미늄(TMA), 트리메틸 갈륨(TMG) 및 트리메틸 인듐(TMl)을 이용하고, V족 재료로는 아르신(AsH3) 가스를 이용한다. 또한, p형 도펀트 재료로는 4브롬화 탄소(CBr4)를 이용하고, n형 도펀트 재료로는 셀레늄화 수소(H2Se)를 이용한다.
(2): 적층체의 표면에 한 변이 20 ㎛인 정사각형 형상을 갖는 레지스트 패턴을 형성한다.
(3): Cl2 가스를 이용하는 ECR 에칭법으로, 포토마스크로서 정시각형 형상을 갖는 레지스트 패턴을 이용하여 정사각 기둥을 갖는 메사를 형성한다. 이 경우, 에칭의 바닥면이 하부 스페이서층(104)에서 멈추도록 에칭을 수행한다(도 8 참조).
(4): 포토마스크를 제거한다.
(5): 적층체를 수증기로 열처리한다. 이 경우, 피선택 산화층(108) 및 중간층(107m)의 Al가 선택적으로 산화된다. 그리고, 산화되지 않은 영역이 메사의 중앙부에 형성된다(도 9 참조). 이렇게 함으로써, 발광부의 구동 전류의 경로를 메사 중앙부에 제한하는 소위 산화 협착 구조체가 형성된다. 비산화 영역은 전류 통과 영역(전류 주입 영역)이다.
이 경우, 도 10에 도시하는 바와 같이, 산화층은 활성층(105)에 가까운 한 측에 제1 계면을, 다른 측에는 제2 계면을 갖는다. 산화층의 두께는 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아진다. 또, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향(이 경우, Z축 방향)에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 더 많이 기울어진다.
산화층이 피선택 산화층(108) 및 중간층(107m)의 A1 산화물을 포함하는 것을 주지해야 한다.
(6): CVD법(화학적 기상 증착법)을 이용하여, SiN으로 이루어진 보호층(111)을 형성한다(도 1 참조).
(7): 폴리이미드(112)를 이용하여 평탄화를 수행한다(도 1 참조).
(8): 메사의 상측에 p측 전극 컨택트를 위한 윈도우를 개구한다. 이 경우, 포토레지스트를 이용하여 마스킹한 후, 메사 상측의 개구부를 노광하여 그 개구부 상의 포토레지스트를 제거한다. 그리고, BHF를 이용해 폴리이미드(112) 및 보호층(111)을 에칭하여 개구부를 형성한다.
(9): 메사 상측에 광사출부로서 형성되는 영역에 한 변 길이가 10 ㎛인 정사각형 패턴을 갖는 레지스트 패턴을 형성하여, p측 전극 재료를 증착한다. p측 전극 재료로는 Cr/AuZn/Au로 이루어진 다층막 또는 Ti/Pt/Au로 이루어진 다층막이 이용된다.
(10): 광사출부의 전극 재료를 리프트 오프하여, p측 전극(113)을 형성한다(도 1 참조).
(11): 기판(1O1) 이면을 미리 정해진 두께(예컨대, 약 100 ㎛)를 갖도록 연마한 후, n측 전극(114)을 형성한다(도 1 참조). 이 경우, n측 전극(114)은 AuGe/Ni/Au로 이루어지는 다층막이다.
(12): 어닐링 공정을 수행하여, p측 전극(113) 및 n측 전극(114)의 오믹 도통을 형성한다. 이렇게 함으로써, 메사는 발광부가 된다.
(13): 웨이퍼를 칩으로 절단한다.
도 11은 전류 협착 구조체에서의 산화층의 두께 방향에 대한 중심 위치(이하에서는 편의상 "산화층의 중심 위치"라고 간략하게 기재함)와 발진 임계치 이득(반사 손실에 해당)과의 관계를 나타내는 그래프이다(일본 특허 출원 공개 2007-318064호 참조). 이 경우, 전류 협착 구조체는 도 12에 도시하는 바와 같이, 발진 파장이 780 ㎚인 면발광 레이저에서의 피선택 산화층(AlAs층)의 선택 산화에 의해 형성된다. 도 11의 그래프는 전달 매트릭스법을 이용한 1차원적 해석 결과에 기초하는 것을 주지해야 한다. 그렇기 때문에, 산화층에 의한 회절 효과(회절 손실) 등은 고려하지 않는다. 또한, 도 11에서, 횡축은 "산화층의 중심 위치"를 나타내며, 횡축의 원점은 정재파 분포에 있어서 발진기 구조체로부터 4번째 골 위치에 대응한다. 또한, 횡축의 좌표는 발진 파장에 의해 정규화되며, 활성층으로부터의 거리가 증가함에 따라 값이 플러스 방향으로 증가하도록 플러스 방향이 정의된다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 정재파 분포의 각각의 골 위치는 고굴절률층과, 그 고굴절률층에 대해 활성층측에 형성되며 그 고굴절률층에 인접한 저굴절률층과의 계면에 있다. 또, 산화층을 저굴절률층에 형성하기 위해, 저굴절률층의 두께를 저굴절률층에서의 발진광의 위상 변화량이 πm/2 이상(m = 3,5,7,…)이도록 결정해야 한다. 즉, 저굴절률층의 광학 두께는 λm/4(m = 3,5,7,…) 이상이 되어야 한다. 이것을 달성함으로써, 분포 브래그 반사기의 다중 반사의 위상 조건을 만족하는 것이 가능해진다.
도 12의 면발광 레이저의 경우, 산화층을 포함하는 저굴절률층(이 경우, Al0.9Ga0.1As로 이루어짐)은 상부 스페이서층으로부터 4번째 쌍으로서 형성되며, 그 광학 두께는 3λ/4이다.
도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치로부터 플러스 방향으로 이동할 경우, 전류 협착 구조체의 비산화 영역에서는 발진 임계치 이득이 약간 상승하고, 전류 협착 구조체의 산화 영역에서는 발진 임계치 이득이 크게 상승한다. 이 경우, 기본 횡모드의 발진 임계치 이득을 낮게 유지하면서 고차 횡모드의 발진 임계치 이득만 상승시킬 수 있다. 또한, 기본 횡모드를 고출력 파워까지 얻는 것이 가능해진다.
한편, 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치로부터 마이너스 방향으로 이동하면, 전류 협착 구조체의 비산화 영역의 발진 임계치 이득은 전류 협착 구조체의 산화 영역의 발진 임계치 이득보다 커지게 된다. 이 경우에, 고차 횡모드가 발진하기 쉬워진다. 따라서, 기본 횡모드의 발진이 증가할 수 없다.
그러나, 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치로부터 플러스 방향으로 이동하면, I-L 특성에서의 기울기 효율이 약간 나빠질 수 있다. 이러한 특징 때문에, 원하는 출력값(파워)이 필요할 경우, 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치로부터 플러스 방향으로 이동한 면발광 레이저는 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치에 위치한 면발광 레이저보다 큰 구동 전류가 필요하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저에 있어서, 산화층의 두께는 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아진다. 또한, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 많이 기울어진다. 즉, 도 13에 도시하는 바와 같이, 산화층의 선단부에서, 산화층의 중심 위치는 정재파 분포의 골 위치에 배치된다. 그러나, 산화층의 선단으로부터 떨어져 있고 메사의 측면에 가까운 외주부에서는 산화층의 중심 위치가 사실상 정재파 분포의 골 위치에서 플러스 방향으로 변위된다.
일반적으로, 광의 가로 방향에서의 분산은 광이 기본 횡모드로 발진하는 경우에 가장 작고, 고차 횡모드일 때 상승한다. 이러한 특징 때문에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저는 기본 횡모드에서는 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치에 배치되고, 고차 횡모드에서는 산화층의 중심 위치가 정재파 분포의 골 위치에서 플러스 방향으로 변위하는 조건을 만족한다. 이 때문에, 기본 횡 모드에서의 기울기 효율을 열화시키는 일없이 고차 횡모드의 임계 전류치를 상승시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 도 14a에 도시하는 바와 같이, AlxGax -1As로 이루어진 층 사이에 피선택 산화층(AlAs 층)을 개재한 샘플의 한 측면으로부터 산화가 이루어질 경우, 도 14b에 도시하는 바와 같이 산화층은 가로 방향에 대해 실질적으로 대칭인 테이퍼 형상을 갖도록 형성된다[R. L. Naone 등의 "Oxidation of AlGaAs layers for tapered apertures in vertica1-cavity lasers", Electronics Letters, 13th, Feb. 1997, vol. 33, No. 4, pp. 300-301 참조].
또한, 대부분의 면발광 레이저에 있어서, 상부 반도체 DBR에서의 정재파 분포의 골 위치에는 산화층이 개재된다. 통상적인 경우로서, 상부 반도체 DBR에서의 각 굴절률층의 광학 두께가 λ/4인 경우, 정재파 분포의 각각의 골 위치는 고굴절률층과, 그 고굴절률층에 대한 활성층측에 형성되며 그 고굴절률층에 인접한 저굴절률층과의 계면에 배치된다. 상부 반도체 DBR로서 많이 이용되는 AlGaAs계 재료의 경우, Al 함유율이 높으면 굴절률이 낮아지고, Al 함유율이 낮으면 굴절률이 높아진다. 그래서, 도 15a에 도시하는 바와 같이 저굴절률의 AlGaAs계 재료로 이루어진 층과 고굴절률의 AlGaAs계 재료로 이루어진 층 사이에 피선택 산화층(AlAs층)이 개재되는 경우를 고려한다. 이 경우, 제1 실시형태와 달리, 한 측면에서 산화가 수행되면 제1 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대하여 제2 계면보다 더 많이 기울어진다. 이 경우, 기본 횡모드에서의 기울기 효율을 열화시키는 일없이 고차 횡모드의 임계 전류값을 상승시키는 것은 불가능하다.
전술한 내용으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저(100)에서는, 피선택 산화층(108)의 -Z측에 인접한 저굴절률층(107a1)으로서 제1층이 형성되고, 중간층(107m)으로서 제2층이 형성된다.
또한, 중간층(107m)의 +Z측에 인접한 저굴절률층(107a1)으로서 제3층이 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면발광 레이저는 기판(101) 상에 발진기 구조체와 반도체 DBR[하부 반도체 DBR(103)과 상부 반도체 DBR(107)]를 포함하고, 상기 발진기 구조체는 활성층(105)을 포함하며, 각 반도체 DBR는 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 복수쌍 포함하고, 발진기 구조체는 반도체 DBR 사이에 개재된다. 또한, 상부 반도체 DBR(107)에는, Al의 선택 산화에 의해 형성되며 전류 통과 영역이 그 산화층에 의해서 둘러싸이는 전류 협착 구조체도 형성된다. 산화층의 두께가 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아진다. 산화층은 활성층(105)에 대해 가까운 한 측에 제1 계면을, 다른 측에 제2 계면을 포함하며, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 더 많이 기울어진다. 이러한 구조에 의해, 기본 횡모드에서의 기울기 효율을 열화시키는 일없이 고차 횡모드의 임계 전류값을 높일 수 있다. 그 결과, 고비용화를 초래하는 일없이 높은 파워의 싱글 모드 출력을 얻을 수 있다.
제2 실시 형태에서는 피선택 산화층(108)이 사이에 개재되는 2개의 층[중간층(107m)과 저굴절률층(107a1)]의 Al 함유율이 서로 다른 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
예컨대, 피선택 산화층(108)이 사이에 개재되는 2개 층의 Al 함유율은 동일할 수 있고, 활성층(105)에 가깝고 피선택 산화층(108)의 한 측에 형성되는 층은 피선택 산화층(108)의 다른 측에 있는 층보다 얇을 수 있다. 보다 구체적으로, 예컨대 도 16에 도시하는 바와 같이, 피선택 산화층(108)의 -Z측 및 +Z측에 인접하게 두께 10 ㎚ 및 38 ㎚의 층(107m)을 형성할 수 있다. 이 경우에도, 제2 실시형태와 마찬가지로, 산화층의 두께는 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아지고, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 더 많이 기울어진다.
또한, 제2 실시형태에서는 피선택 산화층(108)과 중간층(107m)이 사이에 개재되는 2개 층[양쪽 모두 저굴절률층(107a1)이다]의 Al 함유율이 실질적으로 서로 동일한 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 피선택 산화층(108)의 -Z측에 인접한 층의 Al 함유율과, 중간층(107m)의 +Z 측에 인접한 층의 Al 함유율이 서로 다를 수도 있다. 그러나, 그 층의 Al 함유율이 중간층(107m) 및 저굴절률층(107a)의 Al 함유율보다 낮은 것이 바람직하다.
또한, 제2 실시형태에서는 피선택 산화층(108)을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께가 3λ/4인 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 저굴절률층의 광학 두께는 1 이상의 정수 "n"을 이용한 (2n+1)λ/4일 수 있다.
또, 제2 실시형태에서는 레이저 발진 방향에 수직인 면을 따라 절단할 때의 메사의 형상이 정사각형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형상에 한정되지 않는다. 그 형상은 원형, 타원형 및 직사각형 형상을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
또한, 제2 실시형태에서는 에칭의 바닥면이 하부 스페이서층(104)에서 멈추도록 에칭을 수행하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 에칭의 바닥면이 하부 반도체 DBR(103)에 도달하도록 에칭을 수행할 수도 있다.
또한, 제2 실시형태에서는, 면발광 레이저의 발진 파장이 780 ㎚대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 650 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.3 ㎛, 1.5 ㎛ 등의 또 다른 파장대를 이용할 수도 있다. 이 경우, 활성층의 반도체 재료로서, 발진 파장에 따른 반도체 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 650 ㎚대에서는 AlGaInP계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있고, 980 ㎚대에서는 InGaAs계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있으며, 1.3 ㎛대 및 1.5 ㎛대에서는 GaInNAs(Sb)계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제3 실시형태"
도 17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 면발광 레이저(200)의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
면발광 레이저(200)는 파장 대역 780 ㎚에서 발진하도록 설계된다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 면발광 레이저(200)에서는 하부 반도체 DBR(203), 하부 스페이서층(204), 활성층(205), 상부 스페이서층(206), 상부 반도체 DBR(207), 및 컨택트층(209)이 이 순서로 기판(201) 상에 순차적으로 적층된다. 도 18은 활성층(205) 근방의 확대도이고, 도 19는 하부 반도체 DBR(207)의 부분 확대도이다.
기판(201)은 n-GaAs로 이루어진 단결정 기판이다.
하부 반도체 DBR(203)는 n-AlAs로 이루어진 저굴절률층(203a)과 n-Al0 .3Ga0 .7As로 이루어진 고굴절률층(203b)의 쌍을 40.5쌍 포함한다. 또한, 인접한 굴절률층들 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다(도 18 참조). 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다. 또, 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4(λ: 발진 파장)이도록 설계되는 것을 주지해야 한다.
하부 스페이서층(204)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어진다.
활성층(205)은 3층의 GaInPAs로 이루어진 양자 우물층(205a)과 4층의 Ga0 .6In0 .4P로 이루어진 장벽층(205b)을 포함한다. 양자 우물층(205a)은 기판(201)에 대하여 압축 왜곡을 갖고, 대역 갭 파장은 약 780 ㎚이다. 또한, 장벽층(205b)은 양자 우물층(205a)과 격자 정합되며 인장 왜곡을 갖는다.
상부 스페이서층(2O6)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어진다.
하부 스페이서층(204), 활성층(205) 및 상부 스페이서층(206)을 포함하는 다층부를 "발진기 구조체"라고 부른다. 이 발진기 구조체는 그 광학 길이가 1 파장 광학 두께가 되도록 설계된다. 또, 활성층(205)은 높은 유도 방출 확률을 얻기 위하여 전계의 정재파 분포의 마루 위치에 대응하는 위치인 "발진기 구조체"의 중앙 위치에 배치되는 것을 주지해야 한다.
상부 반도체 DBR(207)는 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 24쌍 포함한다. 또, 인접한 굴절률층들 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다(도 19 참조). 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다.
상부 반도체 DBR(207)에 있어서, 저굴절률층 중 하나에는 p-AlAs로 이루어지고 두께가 30 ㎚인 피선택 산화층(208)이 포함된다. 이 피선택 산화층(208)의 개재 위치는 상부 스페이서층(206)으로부터 광학적으로 5λ/4만큼 떨어져 있다. 또한, 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층은 그 저굴절률층과 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4이도록 설계된다.
또한, 피선택 산화층(208), 및 그 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층 각각의 위치는 전계 강도 분포의 골 위치에 배치된다(도 19 참조).
피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 그굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(2O8)의 +Z측 및 -Z측에는 p-Al0 .83Ga0 .17As로 이루어지며 두께 40 ㎚의 중간층(207m)이 형성된다.
p-Al0 .75Ga0 .25As로 이루어진 층(207c)[이하에서는, 편의상 "저굴절률층(207c)"이라고 함]은 그 층(207c)이, 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층에 있는 대응하는 중간층(207m)에 인접하도록 형성된다.
상부 반도체 DBR(207)에 있어서, 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층(207a)은 p-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진다. 또한, 고굴절률층(207b)은 p-Al0 .3Ga0 .7As로 이루어진다.
즉, 피선택 산화층(208)은 상부 반도체 DBR(207)에 있는 저굴절률층 중 하나에 포함되고, 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층은 그 피선택 산화층(208)에 인접한 2개의 중간층(207m)과, 대응하는 중간층(207m)에 인접한 2개의 저굴절률층(207c)을 더 포함한다. 또한, 중간층(207m)의 Al 함유율은 피선택 산화층(208)보다 17% 낮고, 저굴절률층(207c)의 Al 함유량은 피선택 산화층(208)보다 25% 낮다.
컨택트층(209)은 p-GaAs로 이루어진다.
도 17에서 도면부호 "208a"와 "208b"는 각각 Al 산화층 및 전류 통과 영역을 나타낸다. 도면부호 "211"과 "212"는 각각 보호층 및 폴리이미드를 나타낸다. 도면부호 "213"과 "214"는 각각 p측 전극 및 n측 전극을 나타낸다.
면발광 레이저(200)는 전술한 면발광 레이저(100)와 같은 방식으로 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 면발광 레이저(200)에 있어서, 피선택 산화층(208)은 상부 반도체 DBR(207)에 있는 저굴절률층 중 하나에 포함되고, 그 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층은 피선택 산화층(208)에 인접한 2개의 중간층(207m)과, 그 대응하는 중간층(207m)에 인접한 2개의 저굴절률층(207c)을 더 포함한다. 또한, 중간층(207m)의 Al 함유율은 피선택 산화층(208)보다 17% 낮고, 저굴절률층(207c)의 Al 함유량은 피선택 산화층(208)보다 25% 낮다. 이에, 피산화층(208)이 선택적으로 산화되는 경우, 피선택 산화층(208)의 X-Y면 내에서의 산화 속도 및 산화층(208a)의 두께에 대해 더 많이 제어하는 것이 가능하여, 산화층(208a)의 두께 변동을 줄일 수 있다. 그 결과, 제조하는 것이 용이해지고 제조 수율을 높일 수 있다. 또한, 활성층(205)에 대한 왜곡의 부정적인 영향을 줄여 서비스 수명을 늘리는 것이 가능해진다.
또한, 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께가 3λ/4이다. 이에, 피선택 산화층(208), 및 피선택 산화층(208)을 포함하는 저굴절률층의 +Z측에 위치한 조성 경사층의 각각이 전계 강도 분포의 골 위치에 배치되는 것이 가능하다. 그 결과, 조성 경사층에 의한 흡수 손실뿐만 아니라 피선택 산화층(208)에 의한 회절 손실도 줄이는 것이 가능해진다.
또한, 제3 실시형태에서는 레이저 발진 방향에 수직인 면을 따라 절단할 때의 메사의 형상이 정사각형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형상에 한정되지 않는다. 그 형상은 원형, 타원형 및 직사각형 형상을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
또한, 제3 실시형태에서는 에칭 바닥면이 하부 스페이서층에서 멈추도록 에칭을 수행하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 에칭 바닥면이 하부 반도체 DBR에 도달하도록 에칭을 수행할 수도 있다.
또한, 제3 실시형태에서는, 면발광 레이저의 발진 파장이 780 ㎚대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 650 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.3 ㎛, 또는 1.5 ㎛ 등의 또 다른 파장대를 이용할 수도 있다. 이 경우, 활성층의 반도체 재료로서, 발진 파장에 따른 반도체 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 650 ㎚대에서는 AlGaInP계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있고, 980 ㎚대에서는 InGaAs계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있으며, 1.3 ㎛대 및 1.5 ㎛대에서는 GaInNAs(Sb)계 혼정 반도체 재료를 이용할 수 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제4 실시형태"
도 20은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(500)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 면발광 레이저 어레이(500)는 동일 기판 상에 배치된 복수(이 경우, 32개)의 발광부를 포함한다.
도 21은 면발광 레이저 어레이(500)의 발광부의 배치를 도시한다. 도 21에 도시하는 바와 같이, 발광부는 각각 "T" 방향으로 정렬된 4개 선으로 배치된다. 4개 선은 등간격으로 "S" 방향으로 배치된다. "T" 방향은 "M" 방향의 축으로부터 "S" 방향의 축을 향해 측정된 각 α(0°<α<90°)으로 기울어진다. 4개 선 각각은 "M" 방향을 따라 등간격으로 8개의 발광부를 갖는다. 즉, 32개의 발광부가 "T" 방향과 "S" 방향을 갖는 2차원 어레이로 되어 있다. 또, 본 명세서에 있어서 "발광부 간격"이란 2개의 인접한 발광부의 중심 간의 거리를 말한다.
이 2차원 어레이에서, "S" 방향에서의 발광부 간격 "d"는 24 ㎛이고, "M" 방향에서의 발광부 간격 "X"는 30 ㎛이다(도 21 참조). 또한, 32개의 발광부를 "S" 방향으로 연장되는 가상선 상에 직교 투영할 때에 얻어진 간격 "c"는 3 ㎛이다(도 21 참조).
도 22는 도 21의 A-A선을 따른 단면도이다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 발광부 각각은 전술한 면발광 레이저(200)와 동일한 구조를 갖는다.
또, 면발광 레이저 어레이(500)는 전술한 면발광 레이저(200)에 대해 설명한 바와 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
한편, 2개의 발광부 사이의 그루브는 발광부들 간의 전기적 그리고 공간적 분리를 확보하기 위해 길이가 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이들이 서로 너무 가까울 경우, 제조 시 에칭을 정밀하게 제어하기가 곤란해진다. 또, 메사의 크기(한 변의 길이)는 1O ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 그 크기가 너무 작으면, 열이 내부에 지속되어, 특성이 저하될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(500)는 복수의 면발광 레이저(200)로 이루어진다. 이에, 면발광 레이저 어레이(500)는 면발광 레이저(200)와 동일한 효과를 갖는다. 또, 면발광 레이저 어레이(500)에 있어서, 전류 통과 영역의 크기(면적) 및 산화층의 두께의 변동은 발광부들 사이에서 작고, 임계치 전류, 싱글 모드 출력 파워, 광 발산각, 서비스 수명 등의 변동도 작다.
한편, 도 23은 산화층의 최대 두께와 서비스 수명과의 관계를 나타낸다. 도 23은 전술한 비교예 2에 따른 복수의 면발광 레이저를 포함하는 각각의 면발광 레이저 어레이를 복수 로트 제조하여, 산화층의 최대 두께 및 그 면발광 레이저 어레이의 서비스 수명의 각각의 측정 결과를 그래프로 나타낸다. 도 23에서 기호의 차이는 로트의 차이를 나타낸다. 또한, 발광부의 출력 파워가 일정해지도록 구동 전류에 대해 피드백 제어를 수행하면서 발광부 중 적어도 하나의 구동 전류가 최초값의 120 %가 될 때까지의 경과 시간을 서비스 수명이라고 결정한다.
또한, 다른 실험에서는 산화층의 최대 두께가 60 ㎚일 때의 서비스 수명이 산화층의 최대 두께가 80 ㎚일 때의 서비스 수명과 실질적으로 동일하였다.
전술한 결과에 기초하여, 산화층의 최대 두께는 110 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 제4 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(500)에서는 산화층의 최대 두께가 70 ㎚～90 ㎚의 범위에 있었다.
또한, 산화 협착 구조체에서 전류 통과 영역을 둘러싸는 산화층은 피선택 산화층의 Al 산화물 및 중간층의 Al 산화물을 포함한다. 따라서, 피선택 산화층과 각 중간층의 총 두께는 110 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
따라서, 면발광 레이저 어레이(500)는 종래의 면발광 레이저 어레이보다 제조가 용이하고 수율이 높으며 서비스 수명이 길다.
제4 실시형태에서는 면발광 레이저 어레이(500)가 32개의 발광부를 갖는 경우를 설명하였다. 그러나, 발광부의 개수가 이 수에 한정되는 것은 아니다.
제4 실시형태에서는 레이저광 사출 방향에 수직인 메사의 단면적 형상이 정사각형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에 있어서 메사의 형상은 이 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 그 형상은 직사각형, 원형 및 타원형을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
제4 실시형태에서는 파장이 780 ㎚대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에서는 파장이 이 파장대에 한정되지 않는다. 예컨대, 파장대는 650 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.3 ㎛, 1.5 ㎛일 수도 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제5 실시형태"
도 20은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(500)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 면발광 레이저 어레이(500)는 동일 기판 상에 배열된 복수(이 경우, 32개)의 발광부를 포함한다. 이하의 설명에서는 "M" 방향을 지면 상의 오른쪽 방향으로 하고, "S" 방향을 도 21에 나타내는 바와 같이 지면 상의 하향 방향으로 하기로 한다.
도 21은 면발광 레이저 어레이(500)의 발광부의 배열을 도시한다. 도 21에 도시하는 바와 같이, 발광부는 각각 "T" 방향으로 정렬된 4개 선을 갖는다. 4개 선이 "S" 방향을 따라 등간격 "d"으로 배열되어, 간격 "c"는 모든 발광부가 "S" 방향으로 연장되는 가상선 상에 직교 투영될 경우 획득된다. "T" 방향은 "M" 방향의 축으로부터 "S" 방향의 축을 향해 측정된 경사각 α(0°<α<90°)으로 기울어진다. 각각의 4개 선은 "M" 방향을 따라 등간격으로 8개의 발광부를 갖는다. 즉, 32개의 발광부는 "T" 및 "S" 방향으로 2차원 어레이로 되어 있다. 본 명세서에서는 "발광부 간격"이란 2개의 발광부의 중심 간의 거리를 말한다.
이 경우, 거리 "c"는 3 ㎛이고, 거리 "d"는 24 ㎛이며, 발광부 간격 "X"는 30 ㎛이다.
도 22는 도 21의 A-A선을 따른 단면도이다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 발광부 각각은 전술한 면발광 레이저(100)와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 각각의 발광부에 있어서, 활성층(205)을 포함하는 발진기 구조체와, 각각 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 복수쌍을 포함하는 반도체 DBR[하부 반도체 DBR(203)과 상부 반도체 DBR(207)]은 그 발진기 구조체가 반도체 DBR 사이에 개재된 상태로 기판(201) 상에 형성된다. 또, 상부 반도체 DBR(207)는 Al의 선택 산화에 의해 형성된 산화층이 전류 통과 영역을 둘러싸는 전류 협착 구조체를 포함한다.
산화층의 두께는 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아진다. 산화층은 활성층(205)에 대해 가까운 한 측에 제1 계면을, 다른 측에 제2 계면을 갖는다. 또, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 더 많이 기울어진다. 이러한 특징 때문에, 기본 횡모드에서의 기울기 효율을 열화시키는 일없이 고차 횡모드의 임계 전류값을 상승시키는 것이 가능하다.
또한, 면발광 레이저 어레이(500)는 면발광 레이저(100)와 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
한편, 2개의 발광부 사이의 그루브는 그 발광부들 간의 전기적 그리고 공간적 분리를 확보하기 위해 길이가 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이들이 서로 너무 가까울 경우, 제조 시 에칭을 정밀하게 제어하기가 곤란해진다. 또, 메사의 크기(한 변의 길이)는 1O ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 그 크기가 너무 작으면, 열이 내부에 지속되어 특성이 저하될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(500)는 복수의 면발광 레이저(100)를 포함한다. 이에, 면발광 레이저 어레이(500)는 고비용화를 초래하는 일없이 각 발광부에서 높은 싱글 모드 출력 파워를 획득할 수 있다.
제5 실시형태에서는, 면발광 레이저 어레이(500)가 32개의 발광부를 갖는 경우를 설명하였다. 그러나, 발광부의 개수가 이 수에 한정되는 것은 아니다.
제5 실시형태에서는 레이저광 사출 방향에 수직인 메사의 단면적 형상이 정사각형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 메사는 직사각형, 원형 및 타원형을 비롯한 임의의 다른 형상을 가질 수도 있다.
제5 실시형태에서는 파장이 780 ㎚대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에서는 파장이 이 파장대에 한정되지 않는다. 예컨대, 파장대는 650 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.3 ㎛, 1.5 ㎛일 수도 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제6 실시형태"
도 24는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(600)의 구성을 개략적으로 도시한다.
면발광 레이저 어레이(600)는 동일 기판 상에 1차원으로 정렬되는 복수(이 경우, 10개)의 발광부를 포함한다.
면발광 레이저 어레이(600)의 발광부 각각은 발진 파장이 1.3 ㎛대인 면발광 레이저로서 기능하도록 설계된다. 도 25는 도 24의 A-A선을 따른 단면도이다. 도 25에 도시하는 바와 같이, 하부 반도체 DBR(303), 하부 스페이서층(304), 활성층(305), 상부 스페이서층(306), 상부 반도체 DBR(307), 및 컨택트층(309) 등의 반도체층이 기판(301) 상에 순차 적층된다. 도 26은 도 25에 도시한 활성층(305) 근방의 확대도이고, 도 27은 도 25에 도시한 하부 반도체 DBR(307)의 부분 확대도이다.
기판(301)은 n-GaAs로 이루어진 단결정 기판이다.
하부 반도체 DBR(303)는 n-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진 저굴절률층(303a)과 n-GaAs로 이루어진 고굴절률층(303b)의 쌍을 36.5쌍 포함한다. 또한, 각각의 굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다. 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다. 또, 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4(λ: 발진 파장)이도록 설계되는 것을 주지해야 한다.
하부 스페이서층(304)은 GaAs로 이루어진다.
활성층(305)은 3층의 GaInPAs로 이루어진 양자 우물층(305a)과 4층의 GaAs로 이루어진 장벽층(305b)을 포함한다.
상부 스페이서층(306)은 GaAs로 이루어진다.
하부 스페이서층(304), 활성층(305) 및 상부 스페이서층(306)을 포함하는 다층부를 "발진기 구조체"라고 부를 수 있다. 이 구조체는 그 광학 길이가 1 파장 광학 두께가 되도록 설계된다. 또, 활성층(35)은 높은 유도 방출 확률을 얻기 위하여 전계의 정재파 분포의 마루 위치에 대응하는 위치인 "발진기 구조체"의 중앙 위치에 배치되는 것을 주지해야 한다.
상부 반도체 DBR(307)는 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 26쌍 포함한다. 또, 인접한 굴절률층들 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다. 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다.
상부 반도체 DBR(307)에 있어서, 저굴절률층 중 하나에는 p-AlAs로 이루어지고 두께가 20 ㎚인 피선택 산화층(308)이 포함된다. 이 피선택 산화층(308)의 개재 위치는 상부 스페이서층(306)으로부터 광학적으로 5λ/4만큼 떨어져 있다. 또, 피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층은 그 저굴절률층과 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 굴절률층은 그 굴절률층과 그 그굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(3O8)의 +Z측 및 -Z축에는 p-Al0 .8Ga0 .2As로 이루어지며 두께 35 ㎚의 중간층(307m)이 형성된다.
피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층에는, 대응하는 중간층(307m)에 인접한 p-Al0 .6Ga0 .4As로 이루어진 층(3O7c)[이하에서는, 편의상 "저굴절률층(307c)"이라고 함]이 형성된다.
상부 반도체 DBR(307)에 있어서, 피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층(307a)은 p-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진다. 또, 고굴절률층(307b)은 p-GaAs로 이루어진다.
즉, 피선택 산화층(308)은 상부 반도체 DBR(307)의 저굴절률층 중 하나에 포함되고, 그 피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층은 그 피선택 산화층(308)에 인접한 2개의 중간층(307m)과, 그 대응하는 중간층(307m)에 인접한 2개의 저굴절률층(307c)을 더 포함한다. 또한, 중간층(307m)의 Al 함유율은 피선택 산화층(308)의 Al 함유율보다 20% 낮고, 저굴절률층(307c)의 Al 함유율은 피선택 산화층(308)의 Al 함유율보다 40% 낮다.
면발광 레이저 어레이(600)는 면발광 레이저(100)와 동일한 방식으로 제조될 수 있다. 그러나, 면발광 레이저 어레이(600)의 메사 형상은 원형이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(600)는 면발광 레이저(100)와 유사한 구조를 갖는 복수의 발광부를 포함한다. 이에, 면발광 레이저 어레이(600)는 면발광 레이저(100)와 동일한 효과를 갖는다. 또, 면발광 레이저 어레이(600)에 있어서, 전류 통과 영역의 크기(면적) 및 산화층의 두께의 변동은 발광부들 사이에서 작고, 임계치 전류, 싱글 모드 출력 파워, 광 발산각, 서비스 수명 등의 변동도 작다.
그렇기 때문에, 면발광 레이저 어레이(600)는 종래의 면발광 레이저 어레이보다 제조가 용이하고 수율이 높으며 수명이 길 수 있다.
제6 실시형태에 있어서, 면발광 레이저 어레이(600)가 10개의 발광부를 갖는 경우를 설명하였다. 그러나, 발광부의 개수가 이 수에 한정되는 것은 아니다.
제6 실시형태에서는 레이저광 사출 방향에 수직인 메사의 단면적 형상이 원형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에서 메사의 형상은 이 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 메사는 정사각형, 직사각형 및 타원형을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
제6 실시형태에서는 파장이 1.3 ㎛대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에서 파장은 이 파장대에 한정되지 않는다. 예컨대, 파장대는 650 ㎚, 780 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.5 ㎛일 수도 있다.
<<면발광 레이저 어레이>>
"제7 실시형태"
도 24는 본 발명의 제7 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(600)의 구성을 개략적으로 도시한다.
면발광 레이저 어레이(600)는 동일 기판 상에 1차원으로 정렬되는 복수(여기서는 10개)의 발광부를 포함한다.
면발광 레이저(600)의 발광부 각각은 발진 파장이 1.3 ㎛대인 면발광 레이저로서 기능하도록 설계된다. 도 25는 도 24의 A-A선을 따른 단면도이고, 하부 반도체 DBR(303), 하부 스페이서층(304), 활성층(305), 상부 스페이서층(306), 상부 반도체 DBR(307), 및 컨택트층(309) 등의 반도체층이 기판(301) 상에 순차 적층된다. 도 26은 도 25에 도시된 활성층(305) 근방의 확대도이고, 도 27은 도 25에 도시된 하부 반도체 DBR(307)의 부분 확대도이다.
기판(301)은 n-GaAs로 이루어진 단결정 기판이다.
하부 반도체 DBR(303)는 n-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진 저굴절률층(303a)과 n-GaAs로 이루어진 고굴절률층(303b)의 쌍을 36.5쌍 포함한다. 또한, 저굴절률층과 고굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다. 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다. 또, 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4(λ: 발진 파장)이도록 설계되는 것을 주지해야 한다.
하부 스페이서층(304)은 GaAs로 이루어진다.
활성층(305)은 3층의 GaInPAs로 이루어진 양자 우물층(305a)과 4층의 GaAs로 이루어진 장벽층(305b)을 포함한다.
상부 스페이서층(306)은 GaAs로 이루어진다.
하부 스페이서층(304), 활성층(305) 및 상부 스페이서층(306)을 포함하는 다층부를 "발진기 구조체"라고 부를 수 있다. 이 발진기 구조체는 그 광학 길이가 1 파장 광학 두께가 되도록 설계된다. 또, 활성층(305)은 높은 유도 방출 확률을 얻기 위하여 전계의 정재파 분포의 마루 위치에 대응하는 위치인 "발진기 구조체"의 중앙 위치에 배치되는 것을 주지해야 한다.
상부 반도체 DBR(307)는 저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 26쌍 포함한다. 또, 저굴절률층과 고굴절률층 사이에는 전기 저항을 줄이기 위해서 조성 경사층이 개재된다. 조성 경사층에서는 조성이 한 쪽에서 다른 쪽으로 서서히 변한다.
상부 반도체 DBR(307)에 있어서, 저굴절률층 중 하나에는 p-AlAs로 이루어지고 두께가 20 ㎚인 피선택 산화층(308)이 포함된다. 이 피선택 산화층(308)의 개재 위치는 상부 스페이서층(306)으로부터 광학적으로 5λ/4만큼 떨어져 있다. 또, 피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층은 그 저굴절률층과 그 저굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 3λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 각 굴절률층은 그 굴절률층과 그 그굴절률층에 인접한 각각의 조성 경사층의 1/2에 대한 광학 두께가 λ/4이도록 설계된다.
피선택 산화층(3O8)의 +Z측에는 p-Al0 .8Ga0 .2As로 이루어지며 두께 35 ㎚의 중간층(307m)이 형성된다.
피선택 산화층(308)의 -Z축 및 중간층(307m)의 +Z축 각각에는 p-Al0 .6Ga0 .4As로 이루어진 층(3O7a1)[이하에서는, 편의상 "저굴절률층(307a1)"이라고 함]이 형성된다. 이에, 피선택층(308)을 포함하는 저굴절률층은 중간층(307m)과 2개의 저굴절률층(307a1)을 더 포함한다.
상부 반도체 DBR(307)에 있어서, 피선택 산화층(308)을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층(307a) 각각은 p-Al0 .9Ga0 .1As로 이루어진다. 또, 고굴절률층(307b) 각각은 p-Al0 .1Ga0 .9As로 이루어진다.
즉, 피선택 산화층(308)의 그 두께 방향에 대한 중심 위치는 정재파 분포의 골 위치에 대응하고 중간층(307m)과 저굴절률층(307a1) 사이에 위치한다. 또한, 중간층(307m)과 저굴절률층(307a1) 각각의 Al 함유율은 피선택 산화층(308)의 Al 함유율보다 낮고, 저굴절률층(307a1)의 Al 함유율은 중간층(307m)의 Al 함유율보다 낮다.
면발광 레이저 어레이(600)는 면발광 레이저(100)와 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
면발광 레이저 어레이(600)의 발광부 각각에 있어서, 상부 반도체 DBR는 Al의 선택 산화에 의해 형성된 산화층이 전류 통과 영역을 둘러싸는 전류 협착 구조체를 포함한다. 산화층의 두께는 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아진다. 산화층은 활성층(305)에 대해 가까운 한 측에 제1 계면을, 다른 측에 제2 계면을 갖는다. 또, 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상면에 대해 제1 계면보다 더 많이 기울어진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이(600)는 면발광 레이저(100)와 유사한 구조를 갖는 복수의 발광부를 포함한다. 이에, 면발광 레이저 어레이(600)는 고비용화를 초래하는 일없이 각각의 발광부에서 높은 싱글 모드 출력 파워를 얻을 수 있다.
제7 실시형태에서는, 면발광 레이저 어레이(600)가 10개의 발광부를 갖는 경우를 설명하였다. 그러나, 발광부의 개수가 이 수에 한정되는 것은 아니다.
제7 실시형태에서는 레이저광 사출 방향에 수직인 메사의 단면적 형상이 원형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에 있어서 메사의 형상은 이 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 메사는 정사각형, 직사각형 및 타원형을 비롯한 임의의 다른 형상일 수도 있다.
이 제7 실시형태에서는 파장이 1.3 ㎛대인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에서 파장은 이 파장대에 한정되지 않는다. 예컨대, 파장대는 650 ㎚, 780 ㎚, 850 ㎚, 980 ㎚, 1.5 ㎛일 수도 있다.
<<화상 형성 기기>>
"제8 실시형태"
도 29는 본 발명의 제8 실시형태에 따른 화상 형성 기기로서의 레이저 프린터(1000)의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 29에 도시하는 바와 같이, 레이저 프린터(1000)는 광 주사 장치(1010), 감광체 드럼(1030), 대전기(1031), 현상 롤러(1032), 전사 대전기(1033), 제전 유닛(1034), 클리닝 블레이드(1035), 토너 카트리지(1036), 급지 롤러(1037), 급지 트레이(1038), 레지스트 롤러쌍(1039), 정착 롤러(1041), 배지 롤러(1042), 배지 트레이(1043), 통신 제어 장치(1050), 및 이들 각 요소를 통괄적으로 제어하는 프린터 제어 장치(1060)를 포함한다. 이들 요소는 프린터 새시(1044)에 하우징된다.
통신 제어 장치(1050)는 네트워크를 통해 상위 장치(퍼스널 컴퓨터 등)와의 양방향 통신을 제어한다.
감광체 드럼(1030)은 원주 형상이며, 그 감광체 드럼(1030)의 표면에는 감광층이 형성된다. 즉, 감광체 드럼(1030)의 표면이 피주사면이다. 감광체 드럼(1030)은 도 29의 화살표가 가리키는 방향으로 회전한다.
대전기(1031), 현상 롤러(1032), 전사 대전기(1033), 제전 유닛(1034), 및 클리닝 블레이드(1035) 각각은 감광체 드럼(1030)의 표면 근방에 배치된다. 또, 대전기(1031), 현상 롤러(1032), 전사 대전기(1033), 제전 유닛(1034), 및 클리닝 블레이드(1035)는 감광체 드럼(1030)의 회전 방향을 따라 이 순서대로 순차 배치된다.
대전기(1031)는 감광체 드럼(1030)의 표면을 균일하게 대전시킨다.
광 주사 장치(1010)는 상위 장치로부터의 화상 정보에 따라 변조된 광속을 조사한다. 이렇게 함으로써, 감광체 드럼(1030)의 표면에는 화상 정보에 따른 잠상(latent image)이 형성된다. 형성된 잠상은 감광체 드럼(1030)의 회전에 의해 현상 롤러(1032)의 방향으로 이동한다. 이 광 주사 장치(1010)의 구성에 대해서는 이하에 상세하게 설명한다.
토너 카트리지(1036)에 수용된 토너가 현상 롤러(1032)에 공급된다.
현상 롤러(1032)는 토너를 감광체 드럼(1030)의 표면에 형성된 잠상에 부착시켜 화상 정보를 시각화한다. 토너가 부착된 잠상[이하에서는, 편의상 "토너상(toner image)"이라고 함]은 감광체 드럼(1030)의 회전에 의해 전사 대전기(1033)의 방향으로 이동한다.
급지 트레이(1038)에는 기록 용지(1040)가 저장된다. 이 급지 트레이(1038)의 근방에는 급지 롤러(1037)가 설치된다. 급지 롤러(1037)는 기록 용지(1040)를 급지 트레이(1038)로부터 1매씩 레지스트 롤러쌍(1039)에 공급한다. 그 레지스트 롤러쌍(1039)은 급지 롤러(1037)에 의해 잡힌 기록 용지(1040)를 먼저 유지한 다음, 감광체 드럼(1030)의 회전과 동기하여 기록 용지(1040)를 감광체 드럼(1030)과 전사 대전기(1033)와의 간극 쪽으로 송출한다.
감광체 드럼(1030)의 표면 위의 토너를 전기적으로 기록 용지(1040)로 끌어 당기기 위해서 전사 대전기(1033)에는 토너의 극성과 역극성의 전압이 인가된다. 이 전압을 인가함으로써, 감광체 드럼(1030) 표면의 토너상이 기록 용지(1040)에 전사된다. 전사된 기록 용지(1040)는 정착 롤러(1041)로 공급된다.
정착 롤러(1041)는 열과 압력을 기록 용지(1040)에 가하여 토너를 기록 용지(1040)에 정착시킨다. 정착된 기록 용지(1040)는 배지 트레이(1043)로 배지되어 그 배지 트레이(1043) 위에 순차 적층된다.
제전 유닛(1034)은 감광체 드럼(1030)의 표면을 제전시킨다.
클리닝 블레이드(1035)는 감광체 드럼(1030)의 표면에 남은 토너(잔류 토너)를 제거한다. 잔류 토너가 제거된 감광체 드럼(1030)의 표면은 대전기(1031)와 마주하는 위치로 다시 되돌아간다.
<<광 주사 장치>>
다음으로, 광 주사 장치(1010)의 구성에 관해서 설명한다.
광 주사 장치(1010)는 예컨대 도 30에 도시하는 바와 같이, 광원(14), 커플링 렌즈(15), 개구판(16), 애너모픽 렌즈(anamorphic lens)(17), 반사 미러(18), 폴리곤 미러(13), 편향기측 주사 렌즈(11a), 상(像)면측 주사 렌즈(11b), 및 주사 제어 장치(도시 생략)를 포함한다. 이들 요소는 하우징(30) 내 미리 정해진 위치에 배치된다.
이하에서는 메인 주사 방향에 대응하는 방향을 "메인 주사 대응 방향"이라고 간략하게 기재하고, 서브 주사 방향에 대응하는 방향을 "서브 주사 대응 방향"이라고 간략하게 기재함을 주지해야 한다.
광원(14)은 면발광 레이저 어레이(500)를 포함하고, 32개의 광빔을 동시에 사출할 수 있다. 이 경우, 면발광 레이저 어레이(500)는 "M" 방향이 메인 주사 대응 방향에 대응하고 "S" 방향이 서브 주사 대응 방향에 대응하도록 배치된다.
커플링 렌즈(15)는 광원(14)으로부터 사출된 발산 광속의 빔을 평행하게 한다. 광원(14)과 커플링 렌즈(15)는 그 광원(14)과 커플링 렌즈(15)와의 위치 관계가 단일체로서 원하는 위치에 고정되도록 알루미늄 홀더 상에 고정된다.
개구판(16)은 커플링 렌즈(15)를 통과한 광속의 빔 직경을 규정하기 위한 개구부를 갖는다.
애너모픽 렌즈(17)는 개구판(16)의 개구부 및 반사 미러(18)를 통과한 광속을 폴리곤 미러(13)의 편향 반사면 근방에서 서브 주사 대응 방향에 대해 굴절시킴으로써 결상한다.
광원(14)과 폴리곤 미러(13)의 사이에 있는 광로에 배치된 광학계를 편향기전(前) 광학계라고 부른다. 본 실시형태에 있어서, 편향기전 광학계는 커플링 렌즈(15), 개구판(16), 애너모픽 렌즈(17), 및 반사 미러(18)를 포함한다.
폴리곤 미러(13)는 예컨대 내접원의 반경이 18 ㎜인 6면 미러일 수 있다. 각 미러는 편향 반사면으로서 기능한다. 이 폴리곤 미러(13)는 서브 주사 대응 방향에 평행한 축선 주위를 회전하면서 반사 미러(18)로부터의 광속을 편향시킨다.
편향기측 주사 렌즈(11a)는 폴리곤 미러(13)에 의해 편향된 광속의 광로 위에 배치된다.
상면측 주사 렌즈(11b)는 편향기측 주사 렌즈(11a)를 통과한 광속의 광로 위에 배치된다. 상면측 주사 렌즈(11b)를 통과한 광속이 감광체 드럼(1030)의 표면 위에 전달되어 광 스폿을 형성한다. 이 광 스폿은 폴리곤 미러(13)의 회전에 따라 감광체 드럼(1030)의 길이 방향으로 이동한다. 즉, 광 스폿은 감광체 드럼(1030)의 표면 위에 주사된다. 광 스폿의 이동 방향은 "메인 주사 대응 방향"이다. 또, 감광체 드럼(1030)의 회전 방향은 "서브 주사 대응 방향"이다.
폴리곤 미러(13)와 감광체 드럼(1030) 사이의 광로에 배치된 광학계를 주사 광학계라고 부를 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 주사 광학계는 편향기측 주사 렌즈(11a)와 상면측 주사 렌즈(11b)를 포함한다. 적어도 하나의 폴딩 미러가 편향기측 주사 렌즈(11a)와 상면측 주사 렌즈(11b)의 사이, 그리고 상면측 주사 렌즈(11b)와 감광체 드럼(1030) 사이에 있는 광로 중 적어도 하나에 배치될 수 있음을 주지해야 한다.
이 경우, 면발광 레이저 어레이(500)에서는, 각 발광부가 "S" 방향으로 연장되는 가상선 위에 직교 투영되었을 때의 발광부 간격이 등간격 "c"이다. 그렇기 때문에, 발광 타이밍을 조정함으로써, 이 구성은 발광부가 등간격으로 서브 주사 대응 방향을 따라 정렬되는 구성과 실질적으로 같은 것으로 간주된다.
또, 간격 "c"가 3 ㎛이기 때문에, 광학계의 배율을 약 1.8배로 설정함으로써, 4800 dpi(도트/인치)의 고밀도 기록을 달성하는 것이 가능하다. 물론, "T" 방향으로 발광부 개수를 증가함으로써, 간격 "d"를 좁게 하고 간격 "c"를 더욱 작게 하여 어레이 구성을 변경함으로써, 그리고 광학계의 배율을 높임으로써 고밀도 및 고품질 인쇄를 달성하는 것이 가능하다. 메인 주사 방향의 기록 간격은 발광부의 점등 타이밍을 조정함으로써 용이하게 제어할 수 있음을 주지해야 한다.
또한, 이 구성에서는, 기록 도트 밀도가 상승하는 경우에도 인쇄 속도의 감속 없이 레이저 프린터(1000)가 인쇄할 수 있다. 또, 기록 도토 밀도가 유지되는 경우에, 인쇄 속도는 더 상승할 수 있다.
또한, 면발광 레이저 어레이(500)에서는, 발광부 사이에서 전류 통과 영역의 크기 및 산화층의 두께의 변동이 작다. 따라서, 발광 직경 및 그 특성의 변동도 작고, 감광체 드럼(1030)에 형성된 빔 스폿의 직경도 실질적으로 서로 같아진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 광 주사 장치(1010)에서는 광원(14)에 면발광 레이저 어레이(500)가 장착된다. 그렇기 때문에, 광 주사 장치(1010)는 고비용화를 초래하는 일없이 고밀도의 광 주사를 안정적으로 수행하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 레이저 프린터는 광 주사 장치(1010)를 포함한다. 이에, 레이저 프린터(1000)는 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성하는 것이 가능하다.
또, 산화가 시작되는 메사의 측면에서의 산화층 두께가 설계치보다 그다지 더 두꺼워지지 않고, 면발광 레이저 어레이의 서비스 수명이 현저하게 길어진다. 따라서, 기록 유닛 또는 광원 유닛을 재이용하는 것이 가능해진다.
제8 실시형태에서는 광원(14)이 32개의 발광부를 갖는 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 발광부의 개수는 이 수에 한정되지 않는다.
제8 실시형태에서는, 면발광 레이저 어레이(500)를 이용하는 것 대신에, 그 면발광 레이저 어레이(500)의 발광부와 동일한 발광부가 1차원으로 배열되는 면발광 레이저 어레이를 이용할 수도 있다.
제8 실시형태에서는, 화상 형성 기기로서 레이저 프린터(1000)를 이용하는 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 화상 형성 기기는 레이저 프린터에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 광 주사 장치(1010)를 구비한 어떤 화상 형성 기기에도 적용될 수 있다. 그러한 화상 형성 기기는 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성할 수 있다.
예컨대, 본 발명은 레이저광에 의해서 발색되는 매체(용지 등)에 직접 레이저광을 조사할 수 있는 화상 형성 기기에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 화상 캐리어로서 은염 필름을 이용하는 화상 형성 기기에도 적용될 수 있다. 이 경우에, 은염 필름 위에 잠상이 형성되고, 형성된 잠상은 통상의 은염 사진 프로세스의 현상 방법과 마찬가지로 시각화될 수 있고, 통상의 은염 사진 프로세스의 인쇄 방법과 마찬가지로 인화지에 전사될 수 있다. 이러한 화상 형성 기기는 광학적 사진제판 기기(optical photoengraving apparatus)에, CT 주사된 화상 등을 묘화하는 광학적 묘화 기기(optical drawing apparatus) 등에도 적용될 수 있다.
또한, 다색 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 기기는 본 발명의 실시형태에 따른 다색 화상에 적합한 광 주사 장치를 이용할 경우 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성할 수 있다.
예컨대, 도 31에 도시하는 바와 같이, 본 발명은 컬러 화상 처리를 위해 복수의 감광체 드럼이 장착된 탠덤 컬러 머신(1500)에도 적용될 수도 있다.
도 31에 도시하는 바와 같이, 탠덤 컬러 머신(1500)은 블랙 처리를 위한 "감광체 드럼(K1), 대전 장치(K2), 현상 장치(K4), 클리닝 유닛(K5) 및 전사용 장치(K6)"와, 시안(cyan) 처리를 위한 "감광체 드럼(C1), 대전 장치(C2), 현상 장치(C4), 클리닝 유닛(C5) 및 전사용 장치(C6)"와, 마젠타 처리를 위한 "감광체 드럼(M1), 대전 장치(M2), 현상 장치(M4), 클리닝 유닛(M5), 및 전사용 장치(M6)"과, 옐로우를 처리를 위한 "감광체 드럼(Y1), 대전 장치(Y2), 현상 장치(Y4), 클리닝 유닛(Y5), 및 전사용 장치(Y6)"와, 광 주사 장치(1010A)와, 전사 벨트(1580), 및 정착 유닛(1530)을 포함한다.
각 감광체 드럼은 도 31의 대응 화살표가 가리키는 방향으로 회전한다. 회전 방향의 회전 순서로, 대전 장치, 현상 장치, 전사용 장치, 및 클리닝 유닛이 순차 배치된다. 각 대전 장치는 대응하는 감광체 드럼의 표면을 균일하게 대전한다. 이 대전 장치에 의해 대전된 감광체 드럼의 표면에 광 주사 장치(1010A)로부터의 광이 조사되어, 감광체 드럼에 정전 잠상이 형성된다. 그리고, 대응하는 현상 장치에 의해 감광체 드럼 표면에 토너상이 형성된다. 그런 다음, 대응하는 전사용 장치에 의해 전사 벨트(1580) 위의 기록 용지에 각 색상의 토너상이 전사된다. 최종적으로, 정착 유닛(1530)에 의해 기록 용지에 중첩상이 정착된다.
광 주사 장치(1010A)는 각 색의 광원을 구비하고, 그 광원은 광원(14)과 유사하다. 이에, 광 주사 장치(1010A)는 광 주사 장치(1010)와 동일한 결과를 달성할 수 있다. 또한, 탠덤 컬러 머신(1500)에는 광 주사 장치(1010A)가 장착된다. 그렇기 때문에, 탠덤 컬러 머신(1500)은 레어저 프린터(1000)와 같은 효과를 달성할 수 있다.
한편, 탠덤 컬러 머신에 있어서, 색상 변위 문제는 각 부분 등의 제조 에러 또는 변위 에러로 인한 것일 수 있다. 그러한 경우더라도, 광 주사 장치(1010A)에 있어서, 그 광 주사 장치(1010A)의 각 광원이 면발광 레이저 어레이(500)와 동일한 면발광 레이저 어레이를 갖기 때문에 발광부가 턴온되게 변경함으로써 색상 변위를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 제8 실시형태에 있어서, 광 주사 장치(1010)를 이용하는 것 대신에, 면발광 레이저 어레이(500)를 포함하는 광원이 장착된 노광 장치를 이용할 수도 있다. 이 경우, 레이저 프린터(1000)와 같은 효과를 얻을 수 있다.
<<광 전송 시스템>>
"제9 실시형태"
도 32는 본 발명의 제9 실시형태에 따른 광 전송 시스템(2000)의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 32에 도시하는 바와 같이, 광 전송 시스템(2000)은 광 파이버 케이블(2004)을 통해 서로 접속되는 광 전송 모듈(2001)과 광 수신 모듈(2005)을 포함하며, 이에 광 전송 모듈(2001)로부터 광 수신 모듈(2005)에의 단방향 광 전송이 가능하다.
또, 광 전송 모듈(2001)은 광원(2002)과 구동 회로(2003)를 포함한다. 구동 회로(2003)는 광 전송 모듈(2001)의 외부로부터 입력된 전자 신호에 따라, 광원(2002)으로부터 출력되는 레이저광의 광 강도를 제어한다.
광원(2002)은 면발광 레이저 어레이(600)를 포함한다.
광원(2002)으로부터 출력된 광 신호는 광 파이버 케이블(2004)과 결합되어,그 광 파이버 케이블(2004)을 통해 광 수신 모듈(2005)에 입력되도록 도파된다. 또, 도 33에 도시하는 바와 같이, 광 파이버 케이블(2004)은 면발광 레이저 어레이(600)의 발광부에 대응하는 복수의 광 파이버를 포함할 수 있음을 주지해야 한다.
광 수신 모듈(2005)은 수광 장치(2006)와 수신 회로(2007)를 포함한다. 수광 장치(2006)는 광 신호를 전자 신호로 변환한다. 수신 회로(2007)는 수광 장치(2006)로부터의 전자 신호를 증폭하여 파형 정형 등을 수행한다.
본 발명의 제9 실시형태에 따른 광 전송 모듈(2001)에 있어서, 광원(2002)은 면발광 레이저 어레이(600)를 갖는다. 이에, 광 전송 모듈(2001)은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 신호를 안정적으로 생성할 수 있다.
또, 본 발명의 제9 실시형태에 따른 광 전송 시스템(2000)에서는 광 전송 시스템(2000)이 광 전송 모듈(2001)을 포함한다. 그렇기 때문에, 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 전송을 안정적으로 수행할 수 있다.
이에, 광 전송 시스템(2000)은 가정용, 실내 사무용, 기기 내부용 등의 단거리 데이터 통신에 적용될 수 있다.
또한, 복수의 발광부가 균일한 특성을 갖는 동일 기판에 집적되었기 때문에, 동시의 복수 빔 및 고속의 데이터 전송에 기초하여 데이터 전송을 수행하기가 용이하다.
또한, 면발광 레이저는 저소비 에너지로 동작한다. 그렇기 때문에, 면발광 레이저를 기기에 내장할 경우에, 온도 상승을 제어할 수 있다.
제9 실시형태에서는 발광부와 광 파이버가 1대1 대응하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 파장 다중화 통신에 기초해 발진 파장이 다른 복수의 발광부를 이용하여 전송 속도를 높일 수 있다.
또, 제9 실시형태의 설명에서는 단방향 통신을 위한 구성을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 양방향 통신을 위한 구성에도 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 발광 레이저 및 면발광 레이저 어레이는 종래의 면발광 레이저 및 면발광 레이저 어레이보다 제조가 용이하고 수율이 높으며 서비스 수명이 길 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 주사 장치는 고비용화를 초래하는 일없이 고밀도의 광 주사를 안정적으로 수행하기에 적합할 수 있다. 또, 본 발명의 실시형태에 따른 화상 형성 기기는 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 화상을 안정적으로 형성하기에 적합할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 모듈은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 신호를 안정적으로 생성하기에 적합할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광 전송 시스템은 고비용화를 초래하는 일없이 고품질의 광 데이터 전송을 안정적으로 수행하기에 적합할 수 있다.
본 출원은 2007년 11월 14일자로 출원한 일본 특허 출원 공개 제2007-295505호, 2008년 1월 28일자로 출원한 제2008-016331호, 및 2008년 5월 26일자로 출원한 제2008-136146호에 기초하여 이들을 우선권으로 주장하며, 그 내용의 전체가 여기에서의 인용에 의해 본 명세서에 원용된다.
11a: 편향기측 주사 렌즈(주사 광학계의 일부)
11b: 상(像)면측 주사 렌즈(주사 광학계의 일부)
13: 폴리곤 미러(편향기) 14: 광원
100: 면발광 레이저
103: 하부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
104: 하부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
105: 활성층
106: 상부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
107: 상부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
107a: 저굴절률층 107a1: 저굴절률층(제1층, 제3층)
107b: 고굴절률층 107c: 저굴절률층(제2층)
107m: 중간층(제1층) 108: 피선택 산화층
108a: 산화층 108b: 전류 통과 영역
200: 면발광 레이저
203: 하부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
204: 하부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
205: 활성층
206: 상부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
207: 상부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
207a: 저굴절률층 208: 피선택 산화층
208a: 산화층 208b: 전류 통과 영역
303: 하부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
304: 하부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
305: 활성층
306: 상부 스페이서층(발진기 구조체의 일부)
307: 상부 반도체 DBR(반도체 분포 브래그 반사기의 일부)
307a: 저굴절률층 307a1: 저굴절률층(제1층, 제3층)
307b: 고굴절률층 307c: 저굴절률층(제2층)
307m: 중간층(제1층) 308: 피선택 산화층
308a: 산화층 308b: 전류 통과 영역
500: 면발광 레이저 어레이 600: 면발광 레이저 어레이
1000: 레이저 프린터(화상 형성 기기)
1010: 광 주사 장치 101OA: 광 주사 장치
1030: 감광체 드럼(화상 캐리어)
1500: 탠덤 컬러 머신(화상 형성 기기)
2000: 광 전송 시스템 2001: 광 전송 모듈
2002: 광원 2003: 구동 회로(구동 장치)
2004: 광 파이버 케이블(광 전송 매체)
2006: 수광 장치(컨버터의 일부) 2007: 수신 회로(컨버터의 일부)
K1, C1, M1, Y1: 감광체 드럼(화상 캐리어)

Claims (23)

  1. 활성층을 포함하는 발진기 구조체와,
    저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 각각 복수쌍 포함하는 반도체 분포 브래그 반사기(semiconductor distribution Bragg reflector)들로서, 그 반도체 분포 브래그 반사기들 사이에는 상기 발진기 구조체가 개재되는 것인 반도체 분포 브래그 반사기와,
    알루미늄을 포함하는 피선택 산화층으로 형성된 협착 구조체(confined structure)
    를 포함하고,
    상기 피선택 산화층은 상기 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층의 일부로서 포함되며,
    상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층은 제1층과 제2층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 피선택 산화층의 한 측 이상에 인접하며, 상기 제2층은 상기 제1층에 인접하고,
    상기 제1층의 Al 함유율은 상기 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮고 상기 제2층의 Al 함유율보다 높은 것인 면발광 레이저.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피선택 산화층과 상기 제1층의 총 두께는 110 ㎚ 이하인 것인 면발광 레이저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 협착 구조체는 전류 통과 영역과, 그 전류 통과 영역을 둘러싸는 산화층을 포함하고,
    상기 산화층은 상기 피선택 산화층의 일부를 산화시켜 형성된 산화물과, 상기 제1층의 일부를 산화시켜 형성된 산화물을 포함하는 것인 면발광 레이저.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산화층의 최대 두께는 110 ㎚ 이하인 것인 면발광 레이저.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께는 이하의 수식:
    (2n+1)λ/4N
    (여기서, "n"은 1 이상의 정수를 나타내고, "λ"은 발진 파장을 나타내며, "N"은 층의 굴절률을 나타냄)
    으로 표현되는 것인 면발광 레이저.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피선택 산화층의 Al 함유율과 상기 제1층의 Al 함유율과의 차는 5% 이상이고 20% 이하인 것인 면발광 레이저.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피선택 산화층의 Al 함유율과 상기 제2층의 Al 함유율과의 차는 20%보다 큰 것인 면발광 레이저.
  8. 자체 기판에 수직인 방향으로 광을 사출하는 면발광 레이저에 있어서,
    활성층을 포함하는 발진기 구조체와,
    저굴절률층과 고굴절률층의 쌍을 각각 복수쌍 포함하는 반도체 분포 브래그 반사기들로서, 그 반도체 분포 브래그 반사기들 사이에는 상기 발진기 구조체가 개재되는 것인 반도체 분포 브래그 반사기와,
    전류 통과 영역이 산화층에 의해 둘러싸이는 전류 협착 구조체로서, 그 전류 협착 구조체는 알루미늄을 선택적으로 산화시킴으로써 상기 반도체 분포 브래그 반사기에 형성되는 것인 전류 협착 구조체
    를 포함하고,
    상기 산화층은 제1 계면과 제2 계면을 포함하며, 상기 제1 계면은 상기 활성층에 가까운 한 측에 형성되고, 상기 제2 계면은 다른 측에 형성되며,
    상기 산화층의 두께는 상기 전류 통과 영역에 대한 거리가 감소함에 따라 서서히 작아지고,
    상기 제2 계면은 레이저광의 사출 방향에 수직인 가상 면에 대해 상기 제1 계면보다 더 많이 기울어지는 것인 면발광 레이저.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반도체 분포 브래그 반사기는 피선택 산화층, 제1층 및 제2층을 포함하고,
    상기 피선택 산화층의 두께 방향에 대한 중심은 발진광의 전계의 정재파 분포의 골(node) 위치에 대응하는 위치에 배치되며,
    상기 제1층은 상기 피선택 산화층의 한 측에 인접하고, 그 한 측은 상기 활성층에 가까우며,
    상기 제2층은 상기 피선택 산화층의 다른 측에 인접하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층 각각의 Al 함유율은 상기 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮으며,
    상기 제1층의 Al 함유율은 상기 제2층의 Al 함유율보다 낮고,
    상기 산화층은 상기 피선택 산화층의 Al 산화물 및 상기 제2층의 Al 산화물을 포함하는 것인 면발광 레이저.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피선택 산화층, 상기 제1층 및 상기 제2층은 상기 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층들 중 하나의 일부로서 포함되는 것인 면발광 레이저.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1층의 Al 함유율은, 상기 반도체 분포 브래그 반사기에 포함되는 복수의 저귤절률층들 중에서 상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층 각각의 Al 함유율보다 낮은 것인 면발광 레이저.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 반도체 분포 브래그 반사기는 피선택 산화층, 제1층 및 제2층을 포함하고,
    상기 피선택 산화층의 두께 방향에 대한 중심은 발진광의 전계의 정재파 분포의 골 위치에 대응하는 위치에 배치되며,
    상기 제1층은 상기 피선택 산화층의 한 측에 인접하고, 그 한 측은 상기 활성층에 가까우며,
    상기 제2층은 상기 피선택 산화층의 다른 측에 인접하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층의 Al 함유율은 서로 같고 상기 피선택 산화층의 Al 함유율보다 낮으며,
    상기 제2층의 두께는 상기 제1층의 두께보다 두껍고,
    상기 산화층은 상기 피선택 산화층의 Al 산화물과 상기 제2층의 Al 산화물을 포함하는 것인 면발광 레이저.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 분포 브래그 반사기는 상기 제2층에 인접한 제3층을 더 포함하고,
    상기 제3층의 Al 함유율은 상기 제2층의 Al 함유율보다 낮은 것인 면발광 레이저.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피선택 산화층, 상기 제1층, 상기 제2층 및 상기 제3층은 상기 반도체 분포 브래그 반사기의 저굴절률층들 중 하나의 일부로서 포함되는 것인 면발광 레이저.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3층의 Al 함유율은, 상기 반도체 분포 브래그 반사기에 포함되는 복수의 저귤절률층들 중에서 상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층을 제외한 저굴절률층 각각의 Al 함유율보다 낮은 것인 면발광 레이저.
  16. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피선택 산화층을 포함하는 저굴절률층의 광학 두께는 이하의 수식:
    (2n+1)λ/4N
    (여기서, "n"은 1 이상의 정수를 나타내고, "λ"은 발진 파장을 나타내며, "N"은 층의 굴절률을 나타냄)
    으로 표현되는 것인 면발광 레이저.
  17. 제1항, 제2항, 제8항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항 중 어느 한 항에 기재한 면발광 레이저가 복수개 집적되는 면발광 레이저 어레이.
  18. 광을 주사면에 주사하는 광 주사 장치에 있어서,
    제17항에 기재한 면발광 레이저 어레이를 포함하는 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 편향시키는 편향기와,
    상기 편향기에 의해 편향된 광을 상기 주사면 위에 집광시키는 주사 광학계
    를 포함하는 광 주사 장치.
  19. 화상 캐리어와,
    상기 화상 캐리어에 대한 화상 정보를 포함하는 광을 주사하는 제18항에 기재한 광 주사 장치
    를 포함하는 화상 형성 기기.
  20. 화상 캐리어와,
    제17항에 기재한 면발광 레이저 어레이와,
    화상 정보에 따라 상기 면발광 레이저 어레이를 구동하며 상기 화상 캐리어를 노광시키는 노광 장치
    를 포함하는 화상 형성 기기.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 화상 정보는 다색 화상 정보인 것인 화상 형성 기기.
  22. 입력 신호에 따라 광 신호를 생성하는 광 전송 모듈에 있어서,
    제17항에 기재한 면발광 레이저 어레이와,
    입력된 전자 신호에 따라 상기 면발광 레이저 어레이를 구동하는 구동 유닛
    을 포함하는 광 전송 모듈.
  23. 제22항에 기재한 광 전송 모듈과,
    상기 광 전송 모듈에 의해 생성된 광 신호가 전달되는 광학 매체와,
    상기 광학 매체를 통해 전달된 광 신호를 전자 신호로 변환하는 컨버터
    를 포함하는 광 전송 시스템.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011059826A2 (en) * 2009-10-29 2011-05-19 California Institute Of Technology Multiple-photon excitation light sheet illumination microscope
JP2011151357A (ja) 2009-12-21 2011-08-04 Ricoh Co Ltd 光デバイス、光走査装置及び画像形成装置
JP2011166108A (ja) * 2010-01-15 2011-08-25 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP5834414B2 (ja) * 2010-03-18 2015-12-24 株式会社リコー 面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置
JP2011199981A (ja) 2010-03-18 2011-10-06 Ricoh Co Ltd 信号送受信制御回路と２次電池保護回路
JP5585940B2 (ja) 2010-04-22 2014-09-10 株式会社リコー 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法
JP5754624B2 (ja) 2010-05-25 2015-07-29 株式会社リコー 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法
JP5721055B2 (ja) 2010-06-11 2015-05-20 株式会社リコー 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び面発光レーザ素子の製造方法
US8755422B2 (en) 2010-07-22 2014-06-17 Furukawa Electric Co., Ltd. Surface emitting laser, light source, and optical module
JP5950523B2 (ja) * 2010-10-16 2016-07-13 キヤノン株式会社 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、画像形成装置
JP2012209534A (ja) 2011-03-17 2012-10-25 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、原子発振器及び面発光レーザ素子の検査方法
JP5929259B2 (ja) 2011-05-17 2016-06-01 株式会社リコー 面発光レーザ素子、光走査装置及び画像形成装置
JP6303255B2 (ja) 2011-12-02 2018-04-04 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP6102525B2 (ja) 2012-07-23 2017-03-29 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP6107089B2 (ja) 2012-11-30 2017-04-05 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP2015177000A (ja) 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザ素子及び原子発振器
US9966730B2 (en) 2014-08-11 2018-05-08 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser apparatus and manufacturing method thereof
JP5954469B1 (ja) * 2015-02-25 2016-07-20 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置
JP2016174136A (ja) 2015-03-16 2016-09-29 株式会社リコー 面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関
WO2017027004A1 (en) 2015-08-10 2017-02-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Low impedance vcsels
KR102351775B1 (ko) 2015-11-18 2022-01-14 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 화상 형성 장치 및 이에 포함되는 발광 소자
WO2017094778A1 (ja) 2015-12-02 2017-06-08 株式会社リコー レーザ装置、点火装置及び内燃機関
JP6662013B2 (ja) * 2015-12-11 2020-03-11 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、内燃機関、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール、及び光伝送システム
US10516251B2 (en) * 2016-06-28 2019-12-24 Vi Systems Gmbh Reliable high-speed oxide-confined vertical-cavity surface-emitting laser
US11283240B2 (en) * 2018-01-09 2022-03-22 Oepic Semiconductors, Inc. Pillar confined backside emitting VCSEL
US11233377B2 (en) * 2018-01-26 2022-01-25 Oepic Semiconductors Inc. Planarization of backside emitting VCSEL and method of manufacturing the same for array application
CN109728502B (zh) * 2019-01-08 2020-07-31 扬州乾照光电有限公司 垂直腔面发射激光器外延结构及其制备方法
CN111435781B (zh) * 2019-01-15 2022-03-18 中国科学院半导体研究所 垂直腔面发射半导体激光器结构
JP7258591B2 (ja) * 2019-02-21 2023-04-17 スタンレー電気株式会社 垂直共振器型発光素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031925A (ja) 2002-05-07 2004-01-29 Ricoh Co Ltd ｎ型半導体分布ブラッグ反射器および面発光半導体レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システム
JP2005044964A (ja) 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システムおよび面発光レーザ素子の製造方法

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2757633B2 (ja) 1990-12-28 1998-05-25 日本電気株式会社 面発光半導体レーザ
US5493577A (en) * 1994-12-21 1996-02-20 Sandia Corporation Efficient semiconductor light-emitting device and method
US6233264B1 (en) * 1996-08-27 2001-05-15 Ricoh Company, Ltd. Optical semiconductor device having an active layer containing N
JP3788831B2 (ja) * 1996-08-30 2006-06-21 株式会社リコー 半導体素子およびその製造方法
JP3449516B2 (ja) * 1996-08-30 2003-09-22 株式会社リコー 半導体多層膜反射鏡および半導体多層膜反射防止膜および面発光型半導体レーザおよび受光素子
JP3467153B2 (ja) * 1996-08-30 2003-11-17 株式会社リコー 半導体素子
US6072196A (en) * 1996-09-05 2000-06-06 Ricoh Company, Ltd. semiconductor light emitting devices
JPH1126879A (ja) 1997-07-02 1999-01-29 Oki Electric Ind Co Ltd 化合物半導体発光素子
US6563851B1 (en) * 1998-04-13 2003-05-13 Ricoh Company, Ltd. Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength band
US6207973B1 (en) * 1998-08-19 2001-03-27 Ricoh Company, Ltd. Light emitting devices with layered III-V semiconductor structures
US6542528B1 (en) * 1999-02-15 2003-04-01 Ricoh Company, Ltd. Light-emitting semiconductor device producing red wavelength optical radiation
US6614821B1 (en) * 1999-08-04 2003-09-02 Ricoh Company, Ltd. Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation
US6411638B1 (en) 1999-08-31 2002-06-25 Honeywell Inc. Coupled cavity anti-guided vertical-cavity surface-emitting laser
US6975663B2 (en) * 2001-02-26 2005-12-13 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-7μm and optical telecommunication system using such a laser diode
US7245647B2 (en) * 1999-10-28 2007-07-17 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7mum and optical telecommunication system using such a laser diode
JP4592873B2 (ja) * 2000-05-24 2010-12-08 古河電気工業株式会社 面発光半導体レーザ素子
US6674785B2 (en) * 2000-09-21 2004-01-06 Ricoh Company, Ltd. Vertical-cavity, surface-emission type laser diode and fabrication process thereof
JP2002208755A (ja) 2000-11-13 2002-07-26 Fuji Xerox Co Ltd 面発光型半導体レーザ
US6990135B2 (en) * 2002-10-28 2006-01-24 Finisar Corporation Distributed bragg reflector for optoelectronic device
US6803604B2 (en) * 2001-03-13 2004-10-12 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device
US6765232B2 (en) * 2001-03-27 2004-07-20 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system
JP4136369B2 (ja) 2001-12-25 2008-08-20 株式会社リコー 半導体発光素子の製造方法および面発光型半導体レーザ素子の製造方法
JP2003115634A (ja) 2001-08-02 2003-04-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光レーザ素子
JP4537658B2 (ja) 2002-02-22 2010-09-01 株式会社リコー 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法
JP2004063634A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Ricoh Co Ltd 半導体分布ブラッグ反射器および面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム
US6927412B2 (en) * 2002-11-21 2005-08-09 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light emitter
JP4614040B2 (ja) * 2003-04-25 2011-01-19 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
US7542499B2 (en) * 2003-11-27 2009-06-02 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode and surface-emission laser array, optical interconnection system, optical communication system, electrophotographic system, and optical disk system
US7684458B2 (en) * 2004-06-11 2010-03-23 Ricoh Company, Ltd. Surface-emission laser diode and fabrication process thereof
JP4919639B2 (ja) * 2004-10-13 2012-04-18 株式会社リコー 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム
US7981700B2 (en) 2005-02-15 2011-07-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor oxidation apparatus and method of producing semiconductor element
JP5194432B2 (ja) * 2005-11-30 2013-05-08 株式会社リコー 面発光レーザ素子
US7693204B2 (en) * 2006-02-03 2010-04-06 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser device and surface-emitting laser array including same
US7800805B2 (en) * 2006-07-24 2010-09-21 Ricoh Company, Limited Optical Scanning apparatus and image forming apparatus
CN102136677B (zh) * 2006-08-23 2015-06-17 株式会社理光 表面发射激光器阵列、光学扫描装置及图像形成装置
JP5309485B2 (ja) * 2006-08-30 2013-10-09 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP2008060322A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム
JP2008064801A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Ricoh Co Ltd 光走査装置及び画像形成装置
WO2008048361A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Medical Components, Inc. Venous access port assembly with radiopaque indicia

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031925A (ja) 2002-05-07 2004-01-29 Ricoh Co Ltd ｎ型半導体分布ブラッグ反射器および面発光半導体レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システム
JP2005044964A (ja) 2003-07-28 2005-02-17 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システムおよび面発光レーザ素子の製造方法

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