KR20100021361A - 면발광형 반도체 레이저 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화를 양립시키는 것의 가능한 면발광형 반도체 레이저를 제공하기 위한 것으로서, 상기 과제를 해결하기 위한 해결 수단에 있어서, 상부 DBR층(16)상에 온도 보상 DBR층(17) 및 횡모드 조정층(22)을 구비하고 있다. 온도 보상 DBR층(17)은, 발진 파장(λx)과, 활성층(13)의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)(<λx)을 포함하는 소정의 파장대의 반사율이 장파장측을 향함에 따라 작아지도록 구성되어 있다. 횡모드 조정층(22)은, 발광 영역(13A)의 외연 영역과의 대향 영역(저반사 에어리어(α))에서의 파장(λ1)(>λy)의 반사율이 발광 영역(13A)의 중앙 영역과의 대향 영역(고반사 에어리어(β))에서의 파장(λ1)의 반사율보다 낮아지도록 구성되어 있다.
면발광형 반도체 레이저

Description

면발광형 반도체 레이저{VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING LASER}
본 발명은, 윗면에서 레이저광을 사출하는 공진기(共振器) 구조를 구비한 면발광형 반도체 레이저에 관한 것이다.
면발광형 반도체 레이저는, 종래의 파부리페로(Fabry-Perot) 공진기형 반도체 레이저와는 달리, 기판에 대해 직교하는 방향으로 광을 사출하는 것이고, 같은 기판상에 2차원 어레이형상으로 다수의 공진기 구조를 배열하는 것이 가능하기 때문에, 근래, 데이터 통신 분야 등에서 주목받고 있다.
이런 종류의 반도체 레이저는, 일반적으로, 기판상에, 하부 DBR층, 하부 스페이서층, 활성층, 상부 스페이서층, 상부 DBR층 및 콘택트층을 이 순서로 적층하여 이루어지는 메사 형상의 공진기 구조를 구비하고 있다. 그리고, 하부 DBR층 및 상부 DBR층의 어느 한쪽에는, 활성층에의 전류 주입 효율을 높이고, 임계치 전류를 내리기 위해, 전류 주입 영역을 좁힌 구조를 갖는 전류 협착층이 마련되어 있다. 또한, 콘택트층의 표면 및 기판 이면에는 각각, 전극이 마련되어 있다. 이 반도체 레이저에서는, 전극으로부터 주입된 전류가 전류 협착층에 의해 협착된 후 활성층에 주입되고, 이로써 전자와 정공의 재결합에 의한 발광이 생긴다. 이 광은, 한 쌍 의 다층막 반사경에 의해 반사되고, 소정의 파장으로 레이저 발진이 생기고, 공진기 구조의 윗면에서 레이저광으로서 사출된다.
그런데, 상기한 반도체 레이저에서는, 레이저광의 사출 영역중 중앙 영역에서 주로 기본 횡(橫)모드 발진이 생기는 한편, 주변 영역에서 주로 고차(高次) 횡모드 발진이 생기는 것이 알려져 있고, 종래로부터, 고차 횡모드 발진을 억제하는 다양한 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 레이저광의 사출 영역중 중앙 영역에 개구를 갖는 금속 전극을 마련하고, 또한, 알로이에 의해 금속 전극에서의 반사율을 80% 이하 정도로 작게 하는 기술이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2000-332355호 공보
그러나, 특허 문헌 1의 기술에서는, 금속 전극에 의한 광흡수가 크기 때문에, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화의 양립이 곤란하다. 실제, 실험 결과에서는, 25℃에서 광출력 3㎽약(弱)까지밖에 기본 종(從)모드 발진이 생기지 않는다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화를 양립시키는 것의 가능한 면발광형 반도체 레이저를 제공하는 데 있다.
본 발명의 면발광형 반도체 레이저는, 기판상에, 제 1 다층막 반사경, 발광 영역을 갖는 활성층, 제 2 다층막 반사경 및 반사율 조정층을 상기 기판측으로부터 이 순서로 구비한 것이다. 제 1 다층막 반사경 및 제 2 다층막 반사경은, 발진 파장(λx)의 반사율이 온도 변화에 의하지 않고 거의 일정하게 되는 적층 구조를 갖고 있다. 활성층은, 상온보다 높은 온도에서 최대 이득이 되는 재료에 의해 구성되어 있다. 반사율 조정층은, 발광 영역의 중심 영역과의 대향 영역의 반사율(Rx)과, 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지는 적층 구조를 갖고 있다.
본 발명의 면발광형 반도체 레이저에서는, 제 2 다층막 반사경상에 마련된 반사율 조정층에 있어서, 발광 영역의 중심 영역과의 대향 영역에서의 반사율(Rx)과, 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역에서의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry) 이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커진다. 이로써, 열(熱)렌즈 효과에 의해 고온시에 발진하기 쉽게 되는 고차 횡모드 발진을 고온시에 있어서도 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 열렌즈 효과에 의해, 기본 횡모드의 대부분이 발광 영역의 중심 영역과의 대향 영역 내에 분포하게 되기 때문에, 기본 횡모드는 반사율(Ry)의 변동에 의한 영향을 거의 받지 않는다.
본 발명의 면발광형 반도체 레이저에 의하면, 제 2 다층막 반사경상에 마련된 반사율 조정층에 있어서, 차분(△R)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지도록 하였기 때문에, 기본 횡모드의 광출력에의 영향을 최소한으로 멈추면서, 고차 횡모드 발진을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화를 양립시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[제 1의 실시의 형태]
도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태에 관한 면발광형 반도체 레이저(1)의 단면 구성을 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 면발광형 반도체 레이저(1)의 단면 구성의 일부를 확대하여 도시한 것이다. 또한, 도 1, 도 2는 모식적으로 도시한 것이고, 실제의 치수, 형상과는 다르다. 도 3(A)는 후술하는 온도 보상 DBR층(17)의 반사율의 온도 의존성을 도시한 것이다. 도 3(B)는 도 1의 면발광형 반도체 레이저(1)의 이득의 온도 의존성을 도시한 것이다. 도 3(C)는 면발광형 반도체 레이 저(1)의 발진 파장(λx)과, 후술하는 활성층(13)의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)의 온도 의존성을 도시한 것이다.
이 면발광형 반도체 레이저(1)는, 예를 들면, 기판(10)의 일면측에, 하부 DBR층(11), 하부 스페이서층(12), 활성층(13), 상부 스페이서층(14), 전류 협착층(15), 상부 DBR층(16), 온도 보상 DBR층(17) 및 콘택트층(18)을 이 순서로 적층한 적층 구조를 구비하고 있다. 이 적층 구조의 상부, 구체적으로는, 하부 스페이서층(12)의 상부, 활성층(13), 상부 스페이서층(14), 전류 협착층(15), 상부 DBR층(16), 온도 보상 DBR층(17) 및 콘택트층(18)에는, 예를 들면 폭 20μm 정도의 원주형상의 메사부(19)가 형성되어 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 하부 DBR층(11)이 본 발명의 「제 1 다층막 반사경」의 한 구체예에 상당하고, 상부 DBR층(16)이 본 발명의 「제 2 다층막 반사경」의 한 구체예에 상당하고, 온도 보상 DBR층(17)이 본 발명의 「반사율 조정층」 또는 「제 3 다층막 반사경」의 한 구체예에 상당한다.
기판(10)은, 예를 들면 n형 GaAs로 이루어진다. 또한, n형 불순물로서는, 예를 들면, 규소(Si) 또는 셀렌(Se) 등을 들 수 있다.
하부 DBR층(11)은, 저굴절율층(제 1 저굴절율층) 및 고굴절율층(제 1 고굴절율층)을 교대로 적층하여 이루어지는 적층 구조로 되어 있다. 이 저굴절율층은, 예를 들면 두께가 λ1/4n1인 n형 Alx1Ga1-x1As(0<x1<1), 고굴절율층은, 예를 들면 두께가 λ1/4n2인 n형 Alx2Ga1-x2As(0≤x2<x1)에 의해 각각 구성되어 있다. 여기서, n1은 저굴절율층의 굴절율이다. n2는 고굴절율층의 굴절율이고, n1보다 크다. λ1은, 면발광형 반도체 레이저(1)의 25℃에서의 발진 파장이고, 활성층(13)의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ2)보다 크다(도 3(C) 참조).
또한, 하부 제 1 DBR층(11) 내의 저굴절율층 및 고굴절율층은 상기한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 그 광학 두께를 λ1/4로 유지한 다음, 복수층에 의해 구성되어 있어도 좋다.
하부 스페이서층(12)은, 예를 들면 n형 Alx3Ga1-x3As(0≤x3<1)에 의해 구성되어 있다. 상부 스페이서층(14)은, 예를 들면 p형 Alx4Ga1-x4As(0≤x4<1)에 의해 구성되어 있다. 또한, p형 불순물로서는, 예를 들면, 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be) 등을 들 수 있다.
활성층(13)은, 도 3(B)에 도시한 바와 같이, 상온(25℃)보다 높은 온도에서 최대 이득(예를 들면, 도 3(B)의 P로 나타낸 개소에서의 이득)이 되는 재료에 의해 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 활성층(13)은, 25℃에서의 발진 파장(λ1)과 활성층(13)의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ2)의 차분(△λa)(=λ1-λ2)이, △λm(최대 이득이 될 때의, 발진 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분)보다 커지는 재료에 의해 구성되어 있다. 예를 들면, 활성층(13)이, 도우핑 되지 않은 Alx5Ga1-x5As(0≤x5<1)에 의해 구성되어 있는 경우에는, Al 조성비(x5)가 25℃에서 최 대 이득이 되는 값보다 큰 값으로 되어 있다.
여기서, 발광 파장(λx)의 온도 변화에 대한 변동량과, 발광 파장(λy)의 온도 변화에 대한 변동량은 서로 다르고, 발광 파장(λy)의 온도 변화에 대한 변동량의 쪽이 발광 파장(λx)의 온도 변화에 대한 변동량보다 크다. 그 때문에, 발광 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분(△λ)(=λx-λy)은, 온도 상승에 수반하여 작아진다. 따라서, 활성층(13)이, △λa가 △λm보다 커지는 재료에 의해 구성되어 있는 경우에는, 발광 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분(△λ)이 △λm이 되는 온도가 25℃보다 고온측에 존재하게 된다. 또한, 도 3(C)에는, 25℃에서의 차분(△λa)이 20㎚(>△λm)로 되어 있고, 또한 60℃에서의 발진 파장(λ3)과 활성층(13)의 60℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ4)의 차분(△λB)(=λ3-λ4)이 13㎚(=△λm)로 되어 있는 경우가 예시되어 있다.
또한, 일반적으로, 발진 파장(λx)과 활성층의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)(<λx)의 차분(△λ)이 소정의 크기가 될 때에, 면발광형 반도체 레이저의 이득이 최대가 되는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 활성층(13)이 Alx5Ga1-x5As로 이루어지는 경우에는, △λm가 13㎚가 될 때에, 면발광형 반도체 레이저의 이득이 최대가 된다. 또한, 활성층(13)이 650㎚ 내지 670㎚ 파장대의 AlGaInP계 재료나, 400㎚ 파장대의 InGaN계 재료로 이루어지는 경우에는, △λm이 10㎚가 될 때에, 면발광형 반도체 레이저의 이득이 최대가 된다. 그 때문에, 종래로부터, 상온에서의 차분(△λa)이 △λm이 되도록 활성층 재료와, 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(16) 내의 각 층의 두께를 선택하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다.
또한, 발진 파장(λx)은, 면발광형 반도체 레이저(1)로부터 사출된 레이저광의 스펙트럼 분포를 계측함에 의해 확인하는 것이 가능하다. 또한, 발광 파장(λy)은, 면발광형 반도체 레이저(1)로부터, 예를 들면 기판(10) 및 하부 DBR층(11)을 제거하고, 하부 스페이서층(12)을 노출시킨 다음, 하부 스페이서층(12)에 소정의 레이저광을 조사하여, 활성층(13)으로부터 발하여지는 광의 스펙트럼 분포를 계측함에 의해 확인하는 것이 가능하다.
전류 협착층(15)은, 메사부(19)의 측면으로부터 소정의 깊이까지의 영역에 전류 협착 영역(15A)을 갖고 있고, 그외의 영역(메사부(19)의 중앙 영역)에 전류 주입 영역(15B)을 갖고 있다. 전류 주입 영역(15B)은, 예를 들면 p형 Alx6Ga1-x6As(0<x6≤1)에 의해 구성되어 있다. 전류 협착 영역(15A)은, 예를 들면, Al2O3(산화 알루미늄)를 포함하여 구성되어 있고, 메사부(19)의 측면으로부터 피산화층(도시 생략)에 포함된 고농도의 Al을 산화함에 의해 형성된 것이다. 따라서, 활성층(13)중 전류 주입 영역(15B)과의 대향 영역이 활성층(13)의 전류 주입 영역, 즉 발광 영역(13A)에 대응하고 있다.
또한, 전류 협착층(15)은, 항상 상부 스페이서층(14)과 상부 DBR층(16) 사이에 마련되어 있을 필요는 없고, 예를 들면, 도시하지 않지만, 상부 DBR층(16) 내의, 활성층(13)측으로부터 몇층 떨어진 저굴절율층(16A)의 부위에 저굴절율층(16A)에 대신하여 마련되어 있어도 좋다.
상부 DBR층(16)은, 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 저굴절율층(16A)(제 2 저굴절율층) 및 고굴절율층(16B)(제 2 고굴절율층)을 교대로 적층하여 이루어지는 적층 구조로 되어 있고, 최상층에 고굴절율층(16B)을 갖고 있다. 저굴절율층(16A)은, 예를 들면 두께(D1)가 λ1/4n3인 p형 Alx7Ga1-x7As(0<x7<1), 고굴절율층(16B)은, 예를 들면 두께(D2)가 λ1/4n4인 p형 Alx8Ga1-x8As(0≤x8<x7)에 의해 각각 구성되어 있다. 여기서, n3은 저굴절율층의 굴절율이다. n4는 고굴절율층의 굴절율이고, n3보다 크다.
또한, 상부 DBR층(16) 내의 저굴절율층(16A) 및 고굴절율층(16B)은 상기한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 그 광학 두께를 λ1/4로 유지한 다음, 복수층에 의해 구성되어 있어도 좋다.
온도 보상 DBR층(17)은, 발진 파장(λx)과, 활성층(13)의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)을 포함하는 소정의 파장대의 반사율이 장파장측을 향함에 따라 작아지는 적층 구조로 되어 있다. 이 온도 보상 DBR층(17)은, 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(16)의 주기성(周期性)과는 다른 주기성을 갖는 적층 구조로 되어 있고, 예를 들면, 저굴절율층(17A)(제 3 저굴절율층) 및 고굴절율층(17B)(제 3 고굴절율층)을 교대로 적층하여 형성된 것이다. 저굴절율층(17A)은, 예를 들면 두께(D3)가 λ1/4n5인 p형 Alx9Ga1-x9As(0<x9<1), 고굴절율층(17B)은, 예를 들면 두께(D4)가 λ1/4n6보다 얇은 p형 Alx10Ga1-x10As(0≤x10<x9)에 의해 각각 구성되어 있다. 여기서, n5은 저굴절율층의 굴절율이다. n6은 고굴절율층의 굴절율이고, n5보다 크다. 여기서, 고굴절율층(17B)의 두께(D4)는, 상부 DBR층(16)상에 온도 보상 DBR층(17)이 마련되지 않은 경우의 반사율보다 낮아지는 값으로 되어 있다.
또한, 온도 보상 DBR층(17) 내의 저굴절율층(17A) 및 고굴절율층(17B)은 상기한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 저굴절율층(17A)이, 그 광학 두께를 λ1/4로 유지한 다음, 복수층에 의해 구성되어 있어도 좋고, 고굴절율층(17B)이. 그 광학 두께를 λ1/4보다 얇은 소정의 두께를 유지한 다음, 복수층에 의해 구성되어 있어도 좋다.
본 실시의 형태에서는, 이 온도 보상 DBR층(17)은, 적어도 발광 영역(13A)의 외연(外緣) 영역과의 대향 영역이고, 또한 발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역을 제외한 영역에 마련되어 있고, 면발광형 반도체 레이저(1)의 적층 방향에서 보아 환상(環狀)의 형상으로 되어 있다. 또한, 도 1, 도 2에는, 온도 보상 DBR층(17)이, 발광 영역(13A)의 외연 영역뿐만 아니라 그 외측의 주위와의 대향 영역에도 마련되어 있는 경우가 예시되어 있다.
발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역에는 개구(17A)가 마련되어 있고, 개구(17A)의 저면에 상부 DBR층(16)의 최표면(고굴절율층(16B))이 노출하고 있다. 이 면발광형 반도체 레이저(1)를 적층 방향에서 본 때에, 개구(17A)와 대응하는 영역은, 온도 보상 DBR층(17)이 존재하지 않기 때문에, 고반사 에어리어(β)로 되어 있고, 개구(17A)의 주연(온도 보상 DBR층(17)중 발광 영역(13A)과 대향하는 영역) 과 대응하는 영역은, 온도 보상 DBR층(17)이 존재하기 때문에, 저반사 에어리어(α)로 되어 있다.
여기서, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Rx)은, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 온도 변화에 의하지 않고 거의 일정하게 되어 있다. 이것은, 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(16)이 광학 두께(λ1/4)의 주기성을 갖고 있는 것에 기인하고 있다. 또한, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Ry)은, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 작아지고 있다. 이것은, 온도 보상 DBR층(17)이 광학 두께(λ1/4)의 주기성으로부터 빗나가 있는 것에 기인하고 있다. 반사율(Rx)과 반사율(Ry)을 대비하여 보면, 반사율(Rx)과 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 반사율(Ry)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율(dRx/dt)이, 반사율(Rx)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율(dRy/dt)보다 크게 되어 있는 것도 알 수 있다. 따라서, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)과, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지고 있는 것을 알 수 있다.
콘택트층(18)은, 예를 들면 p형 Alx11Ga1-x11As(0≤x11<1)에 의해 구성되어 있다.
또한, 이 면발광형 반도체 레이저(1)에는, 상부 전극(20)이 메사부(19)(콘택 트층(18))의 윗면에 형성되어 있다. 상부 전극(20)은, 적어도 고반사 에어리어(β)와의 대향 영역에 개구를 갖는 환상의 형상으로 되어 있다. 또한, 기판(10)의 이면에는, 하부 전극(21)이 형성되어 있다.
여기서, 상부 전극(20)은, 예를 들면, 티탄(Ti), 백금(Pt) 및 금(Au)을 기판(10)측부터 이 순서로 적층한 구조를 갖고 있고, 콘택트층(18)과 전기적으로 접속되어 있다. 하부 전극(21)은, 예를 들면, 금(Au)과 게르마늄(Ge)의 알로이, 니켈(Ni) 및 금(Au)을 기판(10)측부터 이 순서로 적층한 구조를 갖고 있고, 기판(10)과 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시의 형태에 관한 면발광형 반도체 레이저(1)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
예를 들면 GaAs계의 면발광형 반도체 레이저를 제조하기 위해서는, 기판(10)상의 적층 구조를, 예를 들면, MBE(Molecular Beam Epitaxy ; 분자선 에피택시)법이나, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ; 유기금속 화학 기상 성장)법에 의해 에피택셜 결정 성장시킴에 의해 형성한다. 이 때, GaAs계의 화합물 반도체의 원료로서는, 예를 들면, 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMIn), 아르신(AsH3)을 사용하고, 도너 불순물의 원료로서는, 예를 들면, H2Se를 사용하고, 억셉터 불순물의 원료로서는, 예를 들면, 디메틸징크(DMZ)를 사용한다.
우선, 기판(10)상에, 하부 DBR층(11), 하부 스페이서층(12), 활성층(13), 상 부 스페이서층(14), 피산화층(도시 생략), 상부 DBR층(16), 온도 보상 DBR층(17) 및 콘택트층(18)을 이 순서로 적층한다.
다음에, 콘택트층(18)상에, 고반사 에어리어(β)에 대응하는 영역에 개구를 갖는 레지스트층을 형성한다. 계속해서, 예를 들면 웨트 에칭법에 의해, 레지스트층을 마스크로 하여, 콘택트층(18)으로부터 온도 보상 DBR층(17)까지 선택적으로 에칭 함에 의해, 개구(17A)를 형성한다. 그 후, 레지스트층을 제거한다.
다음에, 개구(17A)를 포함하는 소정의 영역에, 원형형상의 레지스트층을 형성한다. 계속해서, 예를 들면 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching ; RIE)법에 의해, 레지스트층을 마스크로 하여, 콘택트층(18)으로부터 하부 DBR층(11)의 일부까지 선택적으로 에칭함에 의해, 메사부(19)를 형성한다. 그 후, 레지스트층을 제거한다.
다음에, 수증기 분위기중에 있어서, 고온에서 산화 처리를 행하여, 메사부(19)의 측면부터 피산화층의 Al을 선택적으로 산화한다. 이로써, 피산화층의 외연 영역이 전류 협착 영역(15A)이 되고, 중앙 영역이 전류 주입 영역(15A)이 된다.
다음에, 예를 들면 증착법에 의해, 콘택트층(18)상에 상부 전극(20)을 형성함과 함께, 기판(10)의 이면측에 하부 전극(21)을 형성한다. 이와 같이 하여, 본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)가 제조된다.
다음에, 본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)의 작용 및 효과에 관해 설명한다.
본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)에서는, 상부 전극(20)과 하부 전극(21) 사이에 소정의 전압이 인가되면, 전류 협착층(15)에 의해 전류 협착된 전류가 활성층(13)에 주입되고, 이로써 전자와 정공의 재결합에 의한 발광이 생긴다. 이 광은, 한 쌍의 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(18)에 의해 반사되고, 소정의 파장으로 레이저 발진이 생기고, 레이저 빔으로서 외부에 사출된다.
그런데, 일반적으로, 면발광형 반도체 레이저에서는, 레이저광의 사출 영역중 중앙 영역에서 주로 기본 횡모드 발진이 생기는 한편, 주변 영역에서 주로 고차 횡모드 발진이 생기는 것이 알려져 있고, 종래로부터, 고차 횡모드 발진을 억제하는 여러가지의 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 레이저광의 사출 영역중 중앙 영역에만 개구를 갖는 금속 전극을 마련하고, 또한, 알로이에 의해 금속 전극에서의 반사율을 80% 이하 정도로 작게 하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 그러한 방법에서는, 금속 전극에 의한 광흡수가 크기 때문에, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화의 양립이 곤란하다. 실제, 실험 결과로는, 25℃에서 광출력 3㎽약 까지밖에 기본 종모드 발진이 생기지 않는다.
한편, 본 실시의 형태에서는, 상부 DBR층(16) 위이며, 또한 적어도 발광 영역(13A)의 외연 영역과의 대향 영역으로서, 또한 발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역을 제외한 영역에 온도 보상 DBR층(17)이 마련되어 있고, 발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역에 개구(17A)가 마련되어 있고, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)과, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지고 있다.
이로써, 열렌즈 효과에 의해, 고차 횡모드의 프로파일이, 발광 영역(13A)의 외연 영역부터 발광 영역(13A)의 중심 영역으로 시프트해 오고, 고차 횡모드 발진이 생기기 쉽게 되는 경우라도, 고차 횡모드 발진을 고온시에서도 효과적으로 억제할 수 있다.
도 4(A)는, 상온시의 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)과 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)과의 관계의 한 예를 도시한 것이고, 도 4(B)는, 상온시의 기본 횡모드 및 1차 횡모드의 프로파일의 한 예를 도시한 것이다. 도 5(A)는, 고온시의 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)과 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)과의 관계의 한 예와, 상온에서 고온으로 변화한 때의 반사율(Rx, Ry)의 변화의 양상을 도시한 것이다. 도 5(B)는, 고온시의 기본 횡모드 및 1차 횡모드의 프로파일의 한 예와, 상온에서 고온으로 변화한 때의 기본 횡모드 및 1차 횡모드의 프로파일의 변화의 양상을 도시한 것이다.
도 4(A), (B), 도 5(A), (B)로부터, 상온에서 고온이 됨에 수반하여, 1차 횡모드의 피크 위치가 저반사 에어리어(α)와 고반사 에어리어(β)의 경계 부근까지 시프트하는 것을 알 수 있다. 그러나, 본 실시의 형태에서는, 상온에서 고온이 됨에 수반하여, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)이 크게 저하되기 때문에, 1차 횡모드 발진의 억제를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 4(A), (B), 도 5(A), (B)로부터, 상온에서 고온이 됨에 수반하여, 기본 횡모드의 대부분이 고반사 에어리어(β) 내에 분포하게 된 것을 알 수 있다. 그 때문에, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)을 크게 저하시킨 경우라도, 기본 횡모드는 그 영향을 거의 받지 않기 때문에, 고반사 에어리어(β)의 고반사율에 의 해, 기본 횡모드 발진을 고출력으로 행할 수 있다.
이와 같이, 본 실시의 형태에서는, 기본 횡모드의 광출력에의 영향을 최소한으로 멈추면서, 고차 횡모드 발진을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화를 양립시킬 수 있다.
또한, 일반적인 면발광형 반도체 레이저에서는, 종래로부터, 상온에서의 차분(△λa)이 △λm(최대 이득이 될 때의, 발진 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분)이 되도록, 활성층 재료와, 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(16) 내의 각 층의 두께를 선택하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 그 때문에, 고온에서의 차분(△λB)이 △λm보다 작아지기 때문에, 도 6의 파선으로 도시한 바와 같이, 고온(60℃)시에, 임계치 전류가 크게 되어 버린다.
한편, 본 실시의 형태에서는, 활성층(13)이, 25℃에서의 발진 파장(λ1)과 활성층(13)의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ2)의 차분(△λa)(=λ1-λ2)이 △λm보다 커지는 재료에 의해 구성되어 있다. 이로써, 도 3(C)에 도시한 바와 같이, 발광 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분(△λ)이 △λm이 되는 온도가 25℃보다 고온측에 존재하게 된다. 따라서, 차분(△λ)이 △λm이 되는 온도(도 3(C)에서는 60℃)), 즉 면발광형 반도체 레이저(1)의 이득이 최대가 되는 온도에서, 면발광형 반도체 레이저(1)를 구동시킴에 의해, 임계치 전류를 최소화할 수 있다. 그 결과, 도 6의 1점쇄선으로 도시한 바와 같이, 고온(60℃)시에, 임계치 전류를 작게 할 수 있다.
단, 본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)에서는, 일반적인 면발광형 반도체 레이저와 마찬가지로, 도 6에 도시한 바와 같이, 고온에 의한 슬로프 효율의 저하가 보인다.
[제 2의 실시의 형태]
도 7은 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 관한 면발광형 반도체 레이저(2)의 단면 구성을 도시한 것이다. 또한, 도 7은 모식적으로 도시한 것이고, 실제의 치수, 형상과는 다르다. 도 8(A)는 온도 보상 DBR층(17) 및 후술하는 횡모드 조정층(22)으로 이루어지는 적층 구조(반사율 조정층)의 반사율의 온도 의존성을 도시한 것이다. 도 8(B)는 면발광형 반도체 레이저(2)의 이득의 온도 의존성을 도시한 것이다. 도 8(C)는 발진 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 온도 의존성을 도시한 것이다.
본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(2)는, 적어도 발광 영역(13A)과의 대향 영역 전체에 온도 보상 DBR층(17)을 구비하고 있고, 개구(17A)를 구비하지 않은 점에서 상기 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)의 구성과 상위하다. 또한, 면발광형 반도체 레이저(2)는, 또한, 온도 보상 DBR층(17) 위이며, 또한 발광 영역(13A)과의 대향 영역 전체에 횡모드 조정층(22)을 구비하고 있는 점에서, 상기 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(1)의 구성과 상위하다. 그래서, 이하에서는, 상기 실시의 형태와의 상위점에 관해 주로 설명하고, 상기 실시의 형태와의 공통점에 관한 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
횡모드 조정층(22)은, 25℃에서의 발진 파장(λ1)보다 큰 소정의 파장(λ3)에 있어서, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)이 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)보다 낮아지는 적층 구조로 되어 있다. 이 횡모드 조정층(22)은, 상부 DBR층(16)의 최표면(고굴절율층(16B))에 접하여 마련되어 있고, 하부 DBR층(11) 및 상부 DBR층(16)의 주기성과는 다른 주기성을 갖는 적층 구조로 되어 있다. 횡모드 조정층(22)은, 예를 들면, 고반사 에어리어(β)에 있어서, 제 1 조정층(22A) 및 제 2 조정층(22B)을 상부 DBR층(16)측부터 이 순서로 적층하여 구성되어 있고, 저반사 에어리어(α)에 있어서, 제 3 조정층(22C)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 제 1 조정층(22A)은, 두께가 (2k-1)λ1/4n7이고, 또한 굴절율(n7)이 상부 DBR층(16)의 최표면(고굴절율층(16B))의 굴절율보다 낮은 값을 갖는 물질, 예를 들면 SiO2(산화 실리콘) 등의 유전체로 이루어진다. 제 2 조정층(22B)은, 두께가 (2m-1)λ1/4n8보다 두껍고, 또한 굴절율(n8)이 제 1 조정층(22A)의 굴절율(n7)보다 높은 값을 갖는 재료, 예를 들면 SiN(질화 실리콘)의 유전체로 이루어진다. 또한, 제 3 조정층(22C)은, 두께가 (2n-1)λ1/4n9이고, 또한 굴절율(n9)이 제 1 조정층(22A)의 굴절율(n7)보다 높은 값을 갖는 재료, 예를 들면 SiN(질화 실리콘) 등의 유전체로 이루어진다.
단, k, m, m는 각각 1 이상의 정수이다. n7은 제 1 조정층(22A)의 굴절율이다. n8은 제 2 조정층(22B)의 굴절율이다. n9은 제 3 조정층(22C)의 굴절율이다.
또한, 제 2 조정층(22B) 및 제 3 조정층(22C)은, 동일한 막두께 및 재료에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그와 같이 한 경우에는, 제조 과정에서, 이들의 층을 일괄 형성할 수 있고, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
여기서, 제 2 조정층(22B) 및 제 3 조정층(22C)에서의 광학 두께(λ1/4)로부터의 주기성의 어긋남은, 온도 보상 DBR층(17)에서의 광학 두께(λ1/4)로부터의 주기성의 어긋남을 보상하는 것이다. 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 온도 보상 DBR층(17)에 있어서의 고굴절율층(17B)의 토탈 시프트량은 고굴절율층(17B)의 페어 수의 증가에 따라 마이너스 방향으로 증가하기 때문에, 고굴절율층(17B)의 페어 수가 증가함에 따라 제 2 조정층(22B) 및 제 3 조정층(22C)의 시프트량이 플러스 방향으로 증가한다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 온도 보상 DBR층(17)에 있어서의 고굴절율층(17B)의 토탈 시프트량은 고굴절율층(17B) 단체(單體)의 시프트량의 증가에 따라 마이너스 방향으로 증가하기 때문에, 고굴절율층(17B) 단체의 시프트량이 증가함에 따라 제 2 조정층(22B) 및 제 3 조정층(22C)의 시프트량이 플러스 방향으로 증가한다.
이와 같이 하여, 제 2 조정층(22B) 및 제 3 조정층(22C)에 의해 온도 보상 DBR층(17)의 주기성의 어긋남을 보상함에 의해, 제 1 조정층(22A) 및 제 2 조정층(22B)으로 이루어지는 적층 구조가, 활성층(13)으로부터의 광을 고반사율로 반사하는 기능을 갖게 되고, 횡모드 조정층(22)에 있어서의 고반사율 영역이 된다. 한편, 제 3 조정층(22C)은, 활성층(13)으로부터의 광을, 제 1 조정층(22A) 및 제 2 조정층(22B)으로 이루어지는 적층 구조보다 낮은 반사율로 반사하는 기능을 갖게 되고, 횡모드 조정층(22)에 있어서의 저반사율 영역이 된다.
다음에, 본 실시의 형태의 면발광형 반도체 레이저(2)의 작용 및 효과에 관해 설명한다.
본 실시의 형태에서는, 상부 DBR층(16) 위이며, 또한 적어도 발광 영역(13A)의 대향 영역에 온도 보상 DBR층(17)이 마련되어 있고, 온도 보상 DBR층(17)이고, 또한 적어도 발광 영역(13A)의 대향 영역에 횡모드 조정층(22)이 마련되어 있다. 그리고, 온도 보상 DBR층(17)에 의해, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx) 및 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)이 함께, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 작아지고 있다. 또한, 횡모드 조정층(22)에 의해, 25℃에서의 발진 파장(λ1)보다 큰 소정의 파장(λ3)에 있어서, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)이 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)보다 낮아지고 있다.
이로써, 도 8(A)에 도시한 바와 같이, 온도 보상 DBR층(17) 및 횡모드 조정층(22)으로 이루어지는 적층 구조에 있어서, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 작아지고 있다. 또한, 반사율(Ry)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율(dRx/dt)이, 반사율(Rx)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율(dRy/dt)보다 크게 되어 있다. 따라서, 온도 보상 DBR층(17) 및 횡모드 조정층(22)으로 이루어지는 적층 구조에 있어서, 저반사 에어리어(α)의 반사율(Rx)과, 고반사 에어리어(β)의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지고 있다.
이로써, 열렌즈 효과에 의해, 고차 횡모드의 프로파일이, 발광 영역(13A)의 외연 영역으로부터 발광 영역(13A)의 중심 영역으로 시프트하여 오고, 고차 횡모드 발진이 생기기 쉽게 된 경우라도, 고차 횡모드 발진을 고온시에도 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 실시의 형태의 도 4(A), (B), 도 5(A), (B)로 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에서도, 기본 횡모드의 광출력에의 영향을 최소한으로 멈추면서, 고차 횡모드 발진을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 고차 횡모드 발진의 억제와 고출력화를 양립시킬 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 상기 실시의 형태와 마찬가지로 활성층(13)이, 25℃에서의 발진 파장(λ1)과 활성층(13)의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ2)의 차분(△λa)(=λ1-λ2)이 △λm보다 커지는 재료에 의해 구성되어 있다. 이로써, 도 8(C)에 도시한 바와 같이, 발광 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분(△λ)이 △λm이 되는 온도가 25℃보다 고온측에 존재하게 된다. 따라서, 차분(△λ)이 △λm이 되는 온도(도 8(C)에서는 60℃)), 즉 면발광형 반도체 레이저(2)의 이득이 최대가 되는 온도에서, 면발광형 반도체 레이저(2)를 구동시킴에 의해, 임계치 전류를 최소화할 수 있다. 그 결과, 도 10에 도시한 바와 같이, 고온(60℃)시에, 임계치 전류를 작게 할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역에도 온도 보상 DBR층(17)이 마련되어 있기 때문에, 발광 영역(13A)의 중심 영역과의 대향 영역(고반사 에어리어(β))의 반사율(Rx)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상 승에 수반하여 작아진다. 이로써, 온도 상승에 수반하는 슬로프 효율의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이, 상온(25℃)시와, 고온(60℃)시에 슬로프 효율이 변화하는 것을 거의 없게 할 수 있다.
이상, 실시의 형태를 들어서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시의 형태에서는, 반도체 재료를 GaAs계 화합물 반도체에 의해 구성한 경우에 관해 설명하였지만, 다른 재료계, 예를 들면, GaInP계(적계) 재료 또는 AlGaAs계(적외계)나, GaN계(청록색계) 등에 의해 구성하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태에 관한 면발광형 반도체 레이저의 단면도.
도 2는 도 1의 온도 보상 DBR층 및 그 부근을 확대하여 도시하는 단면도.
도 3은 도 1의 레이저의 반사율, 이득 및 파장의 온도 의존성을 도시하는 특성도.
도 4는 도 1의 레이저의 25℃에서의 반사율 분포와 광강도의 관계의 한 예를 도시하는 관계도.
도 5는 도 1의 레이저의 60℃에서의 반사율 분포와 광강도의 관계의 한 예를 도시하는 관계도.
도 6은 도 1의 레이저의 I-L 특성을 도시하는 특성도.
도 7은 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 관한 면발광형 반도체 레이저의 단면도.
도 8은 도 9의 레이저의 반사율, 이득 및 파장의 온도 의존성을 도시하는 특성도.
도 9는 온도 보상 DBR층 내의 고굴절율층의 토탈 시프트량과, 제 2(제 3) 조정층의 시프트량과의 관계를 도시하는 관계도.
도 10은 도 7의 레이저의 I-L 특성을 도시하는 특성도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1, 2 : 면발광형 반도체 레이저 10 : 기판
11 : 하부 DBR층 12 : 하부 스페이서층
13 : 활성층 13A : 발광 영역
14 : 상부 스페이서층 15 : 전류 협착층
15A : 전류 협착 영역 15B : 전류 주입 영역
16 : 상부 DBR층 16A, 17A : 저굴절율층
16B, 17B : 고굴절율층 17 : 온도 보상 DBR층
17A : 개구 18 : 콘택트층
19 : 메사부 20 : 상부 전극
21 : 하부 전극 22 : 횡모드 조정층
22A : 제 1 조정층 22B : 제 2 조정층
22C : 제 3 조정층 α : 저반사 에어리어
β : 고반사 에어리어 λ2, λ4, λx : 발진 파장
λ3, λ5, λy : 발광 파장 △λa, △λb : 파장 오프셋
△λm : 최대 이득이 될 때의, 발진 파장(λx)과 발광 파장(λy)의 차분
D1, D2, D3, D4 : 두께
Rx, Ry, R1, R2, R3, R4 : 반사율
△Ra, △Rb : 반사율의 차분
dRx/dt, dRy/dt : 반사율의 감소 비율

Claims (9)

  1. 기판상에, 제 1 다층막 반사경, 발광 영역을 갖는 활성층, 제 2 다층막 반사경 및 반사율 조정층을 상기 기판측으로부터 이 순서로 구비하고,
    상기 제 1 다층막 반사경 및 상기 제 2 다층막 반사경은, 발진 파장(λx)의 반사율이 온도 변화에 의하지 않고 거의 일정하게 되는 적층 구조를 가지며,
    상기 활성층은, 상온보다 높은 온도에서 최대 이득이 되는 재료에 의해 구성되고,
    상기 반사율 조정층은, 상기 발광 영역의 중심 영역과의 대향 영역의 반사율(Rx)과, 상기 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역의 반사율(Ry)의 차분(△R)(=Rx-Ry)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 커지는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사율 조정층은, 상기 반사율(Ry)이 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하여 작아지는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반사율 조정층은, 상기 반사율(Ry)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율이, 상기 반사율(Rx)의, 상온으로부터 고온으로의 온도 상승에 수반하는 감소율보다 커지는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사율 조정층은, 상기 발진 파장(λx)과, 상기 활성층의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)(<λx)을 포함하는 소정의 파장대의 반사율이 장파장측을 향함에 따라 작아지는 제 3 다층막 반사경을 상기 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역에 갖음과 함께, 상기 발광 영역의 중심 영역과의 대향 영역에, 상기 제 3 다층막 반사경으로 둘러싸인 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 반사율 조정층은, 상기 발진 파장(λx)과, 상기 활성층의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λy)(<λx)을 포함하는 소정의 파장대의 반사율이 장파장측을 향함에 따라 작아지는 제 3 다층막 반사경을 적어도 상기 발광 영역과의 대향 영역 전체에 갖음과 함께, 상기 제 3 다층막 반사경상에, 25℃에서의 발진 파장(λ1)보다 큰 소정의 파장에 있어서, 상기 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역의 반사율이 상기 발광 영역의 중앙 영역과의 대향 영역의 반사율보다 낮아지는 제 4 다층막 반 사경을 갖는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 활성층은, 25℃에서의 발진 파장(λ1)과 해당 활성층의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장(λ2)의 차분(△λa)(=λ1-λ2)이, 최대 이득이 될 때의, 상기 발진 파장(λx)과 상기 발광 파장(λy)의 차분(△λm)보다 커지는 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 다층막 반사경은, 두께가 λ1/4n1인 제 1 저굴절율층과, 두께가 λ1/4n2인 제 1 고굴절율층을 교대로 적층하여 구성되고,
    상기 제 2 다층막 반사경은, 두께가 λ1/4n3인 제 2 저굴절율층과, 두께가 λ1/4n4인 제 2 고굴절율층을 교대로 적층하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
    λ1>λ2+△λm
    λ1 : 25℃에서의 발진 파장
    λ2 : 상기 활성층의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장
    △λm : 최대 이득이 될 때의, 상기 발진 파장(λx)과 상기 발광 파장(λy)의 차분
    n1 : 상기 제 1 저굴절율층의 굴절율
    n2 : 상기 제 1 고굴절율층의 굴절율
    n3 : 상기 제 2 저굴절율층의 굴절율
    n4 : 상기 제 2 고굴절율층의 굴절율
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 3 다층막 반사경은, 두께가 λ1/4n5인 제 3 저굴절율층과, 두께가 λ1/4n6(n6은 굴절율)보다 얇은 제 3 고굴절율층을 교대로 적층하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
    λ1>λ2+△λm
    λ1 : 25℃에서의 발진 파장
    λ2 : 상기 활성층의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장
    △λm : 최대 이득이 될 때의, 상기 발진 파장(λx)과 상기 발광 파장(λy)의 차분
    n5 : 상기 제 3 저굴절율층의 굴절율
    n6 : 상기 제 3 고굴절율층의 굴절율
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 제 4 다층막 반사경은, 상기 발광 영역의 중앙 영역과의 대향 영역에, 두께가 (2k-1)λ1/4n7이고, 또한 상기 굴절율(n7)이 상기 제 3 다층막 반사경의 최표면의 굴절율보다 낮은 값을 갖는 제 1 조정층과, 두께가 (2m-1)λ1/4n8보다 두껍고, 또한 굴절율(n8)이 상기 제 1 조정층의 굴절율(n7)보다 높은 값을 갖는 제 2 조정층을 상기 제 3 다층막 반사경측으로부터 이 순서로 포함하고, 또한, 상기 발광 영역의 외연 영역과의 대향 영역에, 두께가 (2n-1)λ1/4n9보다 두껍고, 또한 굴절율(n9)이 상기 제 1 조정층의 굴절율(n7)보다 높은 값을 갖는 제 3 조정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광형 반도체 레이저.
    λ1>λ2+△λm
    λ1 : 25℃에서의 발진 파장
    λ2 : 상기 활성층의 25℃에서의 밴드 갭에 상당하는 발광 파장
    △λm : 최대 이득이 될 때의, 상기 발진 파장(λx)과 상기 발광 파장(λy)의 차분
    n7 : 상기 제 1 조정층의 굴절율
    n8 : 상기 제 2 조정층의 굴절율
    n9 : 상기 제 3 조정층의 굴절율
    k : 1 이상의 정수
    m : 1 이상의 정수
    n : 1 이상의 정수
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