TW201906263A - 面發光半導體雷射及感測模組 - Google Patents

面發光半導體雷射及感測模組 Download PDF

Info

Publication number
TW201906263A
TW201906263A TW107113643A TW107113643A TW201906263A TW 201906263 A TW201906263 A TW 201906263A TW 107113643 A TW107113643 A TW 107113643A TW 107113643 A TW107113643 A TW 107113643A TW 201906263 A TW201906263 A TW 201906263A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
region
current injection
emitting
semiconductor laser
Prior art date
Application number
TW107113643A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI766008B (zh
Inventor
中田英彦
古島裕司
增井勇志
Original Assignee
日商索尼半導體解決方案公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商索尼半導體解決方案公司 filed Critical 日商索尼半導體解決方案公司
Publication of TW201906263A publication Critical patent/TW201906263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI766008B publication Critical patent/TWI766008B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18322—Position of the structure
    • H01S5/1833—Position of the structure with more than one structure
    • H01S5/18333—Position of the structure with more than one structure only above the active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18338—Non-circular shape of the structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/18347—Mesa comprising active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H01S5/18391—Aperiodic structuring to influence the near- or far-field distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
    • H01S2301/166—Single transverse or lateral mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/20—Lasers with a special output beam profile or cross-section, e.g. non-Gaussian
    • H01S2301/203—Lasers with a special output beam profile or cross-section, e.g. non-Gaussian with at least one hole in the intensity distribution, e.g. annular or doughnut mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/1835—Non-circular mesa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18386—Details of the emission surface for influencing the near- or far-field, e.g. a grating on the surface
    • H01S5/18394—Apertures, e.g. defined by the shape of the upper electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本發明之面發光半導體雷射具備：第1發光區域，其出射第1光；及第2發光區域，其與前述第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。

Description

面發光半導體雷射及感測模組
本發明係關於一種具有複數個發光區域之面發光半導體雷射及感測模組
業界不斷開發具有複數個發光區域之面發光半導體雷射(例如參照專利文獻1)。面發光半導體雷射係例如VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER，垂直腔表面發射雷射)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-116933號公報
在面發光半導體雷射中，較佳的是減小因放射角方向所致之光強度之差，而使遠場圖(FFP：Far Field Pattern)之強度分佈接近一定。
因而，本發明期望提供一種可使遠場圖之強度分佈接近一定之面發光半導體雷射及使用該面發光半導體雷射之感測模組。
本發明之一實施形態之第1面發光半導體雷射具備：第1發光區域，其出射第1光；及第2發光區域，其與第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且第1光之遠場圖與第2光之遠場圖不同。
在本發明之一實施形態之第1面發光半導體雷射中，由於在第2發光區域設置有相移部，故自第2發光區域出射與第1光之遠場圖不同之遠場圖之第2光。
本發明之一實施形態之第2面發光半導體雷射具有：第1電流注入區域；及第2電流注入區域，其與第1電流注入區域分離設置，且具有與第1電流注入區域不同之大小；且由第1電流注入區域出射之第1光之遠場圖與由第2電流注入區域出射之第2光之遠場圖不同。
在本發明之一實施形態之第2面發光半導體雷射中，由於第2電流注入區域之大小與第1電流注入區域之大小不同，故由第2電流注入區域出射與第1光之遠場圖不同之遠場圖之第2光。
本發明之一實施形態之第3面發光半導體雷射具備：第1台面區域，其供設置第1電流注入區域，且出射第1光；及第2台面區域，其供設置第2電流注入區域，且具有與第1台面區域不同之平面形狀，並且出射第2光；且第1光之遠場圖與第2光之遠場圖不同。
在本發明之一實施形態之第3面發光半導體雷射中，由於第2台面區域之平面形狀與第1台面區域之平面形狀不同，故自第2台面區域出射與第1光之遠場圖不同之遠場圖之第2光。
本發明之一實施形態之第1、第2、第3感測模組係各自具備上述本發明之一實施形態之第1、第2、第3面發光半導體雷射者。
根據本發明之一實施形態之第1、第2、第3面發光半導體雷射及感測模組，由於第1光之遠場圖與第2光之遠場圖不同，故藉由第1光與第2光之重合，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。因而，可使遠場圖之強度分佈接近一定。
此外，上述內容係本發明之一例。本發明之效果並不限定於上述之內容，可為其他之不同之效果，亦可更包含其他之效果。
以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。此外，說明係按照以下之順序進行。 1.第1實施形態 在複數個發光區域中之一部分之發光區域(第2發光區域)設置有相移部之半導體雷射 2.變化例 在相移部中第2光反射層側之反射率變高之例 3.第2實施形態 使複數個電流注入區域中之一部分之電流注入區域(第2電流注入區域)之大小不同之半導體雷射 4.第3實施形態 使複數個台面區域中之一部分之台面區域(第2台面區域)之平面形狀不同之半導體雷射
［第1實施形態］ 圖1係顯示本發明之第1實施形態之面發光半導體雷射(半導體雷射1)之示意性平面構成者。該半導體雷射1係VCSEL，圖1顯示光出射側之平面構成。在半導體雷射1設置有第1台面區域10A及第2台面區域10B，自第1台面區域10A、及第2台面區域10B各者在彼此相位不同步下出射光。第2台面區域10B具有相移部10S。第1台面區域10A、第2台面區域10B及相移部10S之平面形狀、亦即自平行於光出射面之面觀察之第1台面區域10A、第2台面區域10B及相移部10S之形狀為大致圓狀。在圖1中顯示了在半導體雷射1設置有4個第1台面區域10A及3個第2台面區域10B之例，但第1台面區域10A、及第2台面區域10B之數並不限定於此。設置於半導體雷射1之第1台面區域10A、及第2台面區域10B彼此並聯連接。
圖2A及圖2B顯示分別沿圖1所示之A-A’線及沿圖1所示之B-B’線之示意性剖面構成。半導體雷射1在基板11上依次具有第1光反射層12、半導體層13、電流窄化層14及第2光反射層15。半導體層13自接近第1光反射層12之位置依次具有第1半導體層13a、活性層13b及第2半導體層13c。在第2光反射層15上設置有電極16及第1介電膜17a。在電極16電性連接有墊電極18，在第1介電膜17a積層有第2介電膜17b。在基板11之背面(與第1光反射層12所設置之面為相反之面)設置有與電極16成對之電極19。
第1台面區域10A、及第2台面區域10B設置於基板11上之一部分之區域，具有例如圓柱等之柱狀之形狀。該第1台面區域10A、及第2台面區域10B係例如藉由對自第2光反射層15至第1光反射層12之一部分為止予以蝕刻而形成，第1台面區域10A之半導體層13與第2台面區域10B之半導體層13彼此分離設置。在第1台面區域10A之電流窄化層14設置有第1電流注入區域14AE，在第2台面區域10B之電流窄化層14設置有第2電流注入區域14BE。相移部10S在俯視下(自平行於基板11之面之面、例如圖1之XY平面觀察時)設置於與第2電流注入區域14BE之一部分重合之位置。相移部10S例如在俯視下設置於第2電流注入區域14BE之中央部。此外，在本說明書中，俯視表示自平行於基板11之面(或光出射面)之面之觀察方向，平面形狀表示自平行於基板11之面(或光出射面)之面觀察之形狀。
基板11由例如砷化鎵(GaAs)基板構成。基板11可由磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)、氮化鎵銦(InGaN)、藍寶石、矽(Si)或碳化矽(SiC)等構成。當將藍寶石等之非導電性材料用於基板11時，根據需要形成接點。
基板11上之第1光反射層12係配置於第1半導體層13a側之DBR(Distributed Bragg Reflector，分散式布拉格反射器)，連接於第1台面區域10A及第2台面區域10B而設置。在第1台面區域10A、及第2台面區域10B中，第1光反射層12隔著第1半導體層13a與活性層13b對向，使在活性層13b產生之光在與第2光反射層15之間共振。
第1光反射層12具有將低折射率層及高折射率層交替地重合之積層構造。該低折射率層係例如光學膜厚為λ/4之n型之AlX1 Ga(1-X1) As (0＜X1＜1)。λ表示半導體雷射1之振盪波長。高折射率層係例如光學膜厚為λ/4之n型之AlX2 Ga(1-X2) As (0≦X2＜X1)。
半導體層13設置於第1台面區域10A、及第2台面區域10B各者，由例如砷化鋁鎵(AlGaAs)系之半導體材料構成。第1半導體層13a係設置於第1光反射層12與活性層13b之間之間隔層，由例如n型之AlX3 Ga(1-X3) As (0≦X3＜1)構成。作為n型雜質例如可舉出矽(Si)或硒(Se)等。
活性層13b設置於第1半導體層13a與第2半導體層13c之間。在該活性層13b中，接收自電極16經由第1電流注入區域14AE、第2電流注入區域14BE注入之電子而產生介電發出光。能夠將例如非摻雜之AlX4 Ga(1-X4) As (0≦X4＜1)用於活性層13b。活性層13b可具有例如GaAs與AlGaAs之多量子阱(MQW：Multi Quantum Well)構造。可利用InGaAs與AlGaAs之多量子阱構造構成活性層13b。
第2半導體層13c係設置於活性層13b與電流窄化層14之間之間隔層，由例如p型之AlX5 Ga(1-X5) As (0≦X5＜1)構成。作為p型雜質例如可舉出碳(C)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、及鈹(Be)等。
半導體層13例如可根據基板11之構成材料而由砷化鋁銦鎵(AlInGaAs)系，磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系或氮化鋁銦鎵(AlInGaN)系等之半導體材料構成。
半導體層13與第2光反射層15之間之電流窄化層14設置於第1台面區域10A、及第2台面區域10B各者，第1台面區域10A之電流窄化層14與第2台面區域10B之電流窄化層14分離。在電流窄化層14中，第1台面區域10A、及第2台面區域10B各自之周緣側之一部分經高電阻化，而成為電流窄化區域。以由該電流窄化區域包圍之方式設置有第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE。藉由設置如上述之電流窄化層14，而實現自電極16注入至活性層13b之電流之電流窄化，能夠提高電流注入效率。因而能夠降低臨限值電流。
第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE在俯視下彼此分離設置，其平面形狀例如為大致圓狀。第1電流注入區域14AE、第2電流注入區域14BE之大小為例如直徑5 μm以上，自第1台面區域10A、及第2台面區域10B出射多模之光。例如，亦可為，第1電流注入區域14AE之直徑小於5 μm，且自第1台面區域10A出射單模之光、自第2台面區域10B出射多模之光個別地出射。第1電流注入區域14AE之大小與第2電流注入區域14BE之大小例如大致相同，例如，其等之差為50%以下。藉此，在第1電流注入區域14AE、第2電流注入區域14BE中流動之電流密度變得大致相同，而能夠使第1台面區域10A、及第2台面區域10B各自之發光壽命大致一致。
第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE之平面形狀例如可為四角形狀(後述之圖15A)。由於第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE係例如藉由使電流窄化層14之一部分氧化而形成，故容易受基板11之結晶面方位之影響。因而，可形成有與第1台面區域10A、及第2台面區域10B之相似形不同之平面形狀之第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE。在俯視下，與第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE各者重合之部分成為第1台面區域10A、及第2台面區域10B各自之發光區域(發光區域10AE、10BE)。此處，發光區域10AE係本發明之第1發光區域之一具體例，發光區域10BE係本發明之第2發光區域之一具體例。發光區域10AE與發光區域10BE在俯視下彼此分離而配置。
電流窄化層14例如由p型之AlX6 Ga(1-X6) As (0≦X6＜1)構成，該AlX6 Ga(1-X6) As自第1台面區域10A、及第2台面區域10B之周緣被氧化而形成有電流窄化區域。電流窄化區域例如包含氧化鋁(Al2 O3 )。可在第2半導體層13c與電流窄化層14之間設置有第2光反射層15之一部分。
第2光反射層15係配置於第2半導體層13c側之DBR，分別設置於第1台面區域10A、及第2台面區域10B各者。第1台面區域10A之第2光反射層15與第2台面區域10B之第2光反射層15分離。該第2光反射層15隔著半導體層13及電流窄化層14而與第1光反射層12對向。第2光反射層15具有將低折射率層及高折射率層交替地重合之積層構造。該低折射率層係例如光學膜厚為λ/4之p型之AlX1 Ga(1-X1) As (0＜X7＜1)。高折射率層係例如光學膜厚為λ/4之p型之AlX8 Ga(1-X8) As (0≦X8＜X7)。
第2光反射層15上之電極16設置於第1台面區域10A、及第2台面區域10B各者。該電極16係環狀電極，在中央部具有光取出窗。該電極16之光取出窗設置於包含與第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE對向之區域的區域。電極16經由第2光反射層15電性連接於半導體層13。電極19例如設置於基板11之背面之正面，與第1台面區域10A及第2台面區域10B共通地設置。電極16、19由例如金(Au)、鍺(Ge)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、釩(V)、鎢(W)、鉻(Cr)、鋁(Al)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)及銦(In)等之金屬膜構成。電極16可由單層之金屬膜構成，或可由積層構造之金屬膜構成。
墊電極18使電極16之光取出窗露出，並電性連接於電極16。該墊電極18係自電極16之上表面經由第2光反射層15、電流窄化層14及半導體層13之側面遍及第1台面區域10A、及第2台面區域10B各自之周圍設置。在第1台面區域10A、及第2台面區域10B之外側，墊電極18之一部分自第2介電膜17b露出。藉由該墊電極18，而半導體雷射1可與外部之電極或迴路電性連接。墊電極18例如由鈦(Ti)、鋁(Al)、鉑(Pt)、金(Au)、鎳(Ni)及鈀(Pd)等之金屬構成。墊電極18可由單層之金屬膜構成，或可由積層構造之金屬膜構成。墊電極18例如具有在俯視下為六角形狀之部分及四角形狀之部分，且其等被連結(圖1)。例如，在該墊電極18之六角形狀之部分配置有第1台面區域10A、及第2台面區域10B。
第1介電膜17a自第2光反射層15之上表面覆蓋第2光反射層15、電流窄化層14及半導體層13各自之側面。該第1介電膜17a設置於第2光反射層15、電流窄化層14及半導體層13各自之側面與墊電極18之間，防止電性短路等。在第1台面區域10A中，遍及自電極16露出之第2光反射層15之上表面(電極16之光取出窗)整個區域設置有第1介電膜17a。在第2台面區域10B中，去除相移部10S之第1介電膜17a，在相移部10S之周圍設置有第1介電膜17a。
第2介電膜17b設置於第1介電膜17a上及墊電極18上，自第2光反射層15之上表面覆蓋第2光反射層15、電流窄化層14及半導體層13各自之側面。該第2介電膜17b防止第1台面區域10A、第2台面區域之墊電極18及半導體層13之露出，擔負提高半導體雷射1之耐濕性之作用。第1台面區域10A、及第2台面區域10B均在自電極16露出之第2光反射層15之上表面(電極16之光取出窗)設置有第2介電膜17b。第1介電膜17a、及第2介電膜17b由具有高於空氣之折射率(約1.0)之折射率之介電體材料構成，例如由氮化矽(SiN)構成。第1介電膜17a、及第2介電膜17b各自之光學膜厚為例如約λ/4之奇數倍。
在第1台面區域10A中，在第1電流注入區域14AE(發光區域10AE)上依次積層有第2光反射層15、第1介電膜17a及第2介電膜17b。在第2台面區域10B之相移部10S中，在第2電流注入區域14BE上(發光區域10BE)依次積層有第2光反射層15及第2介電膜17b，在相移部10S之周圍於第2電流注入區域14BE上依次積層有第2光反射層15、第1介電膜17a及第2介電膜17b。亦即，在第2台面區域10B之發光區域10BE中，在相移部10S與其他部分，介電膜(第1介電膜17a、及第2介電膜17b)之厚度不同。換言之，在半導體雷射1中，藉由使第2光反射層15上之介電膜之厚度不同，而構成相移部10S。在發光區域10BE中，相移部10S之介電膜之光學膜厚為例如約λ/4之奇數倍，其他部分之介電膜之光學膜厚為例如約λ/4之偶數倍。
相移部10S設置於發光區域10BE之一部分、例如中央部。相移部10S之平面形狀係例如大致圓狀，相移部10S之直徑例如未達發光區域10BE之最大直徑之60%。藉由設置此大小之相移部10S，而充分地發揮相移之效果。藉由設置相移部10S，而第2高階模式之LP21之振盪成為主導，抑制基本模式之LP01之振盪。
分別地，圖3A顯示發光區域10AE之第2光反射層15側之光反射率，圖3B顯示發光區域10BE之第2光反射層15側之光反射率。發光區域10AE內之第2光反射層15側之光反射率在全部區域內為大且變得均一。在發光區域10BE中，相移部10S之第2光反射層15側之光反射率與發光區域10BE之其他部分相比變小。藉此，在相移部10S中，例如第2高階模式LP21之振盪成為主導。以下，針對其進行說明。
如圖4所示，自發光區域10AE、及發光區域10BE出射例如基本模式之LP01模式及第2高階模式之LP21模式之光。在LP01模式中，光強度在發光區域10AE、及發光區域10BE之中央部最大，隨著遠離中央部而逐漸變小。在LP21模式中，光強度在發光區域10AE、及發光區域10BE之中央部為小，周邊部之光強度變大。
圖5A、圖5B顯示自發光區域10AE出射之光(第1光)之遠場圖。在發光區域10AE中，由於在全部區域中第2光反射層15側之光反射率為大，故與LP21模式相比，LP01模式之振盪先產生，而LP01模式之光成為主導。即，形成有中央部之光強度大之遠場圖。
圖6係顯示自發光區域10BE出射之光(第2光)之LP01模式、及LP21模式之振盪之樣態者。在發光區域10BE中，由於第2光反射層15側之光反射率在相移部10S變低，故如上述般抑制LP01模式之振盪，而LP21模式之光成為主導。
圖7A、圖7B顯示自發光區域10BE出射之光之遠場圖。在設置有相移部10S之發光區域10BE中，形成有中央部之光強度小之遠場圖。亦即，自發光區域10BE出射之光之遠場圖與自發光區域10AE出射之光之遠場圖不同。
在本實施形態中，如上述般，由於在複數個發光區域(發光區域10AE、10BE)中之一部分(發光區域10BE)設置有相移部10S，故自發光區域10AE、10BE取出互不相同之遠場圖之光。細節將於後文敘述，在半導體雷射1中，藉由將遠場圖之互不相同之光重合並出射，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。
如上述之半導體雷射1例如能夠如以下般製造(圖8A～圖9B)。
首先，在基板11上依次積層第1光反射層12、半導體層13、電流窄化層14及第2光反射層15。該積層體之形成例如藉由使用分子束磊晶(MBE：Molecular Beam Epitaxy)法或金屬有機化學汽相沈積(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等之方法之磊晶生長而進行。
其次，在第2光反射層15上形成複數層例如圓形之平面形狀之抗蝕劑膜。以該抗蝕劑膜為遮罩，對自第2光反射層15至第1光反射層12之一部分為止予以蝕刻。蝕刻例如使用反應性離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)法進行。藉此，形成有第1台面區域10A、及第2台面區域10B。在進行完蝕刻後去除抗蝕劑膜。
繼而，在水蒸氣環境中在高溫下進行電流窄化層14之氧化處理。利用該氧化處理自第1台面區域10A、及第2台面區域10B之周緣遍及一定之區域形成有電流窄化區域，且在第1台面區域10A、及第2台面區域10B之中央部形成有第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE。之後，分別地，在第2光反射層15上形成環狀之電極16，在基板11之背面形成電極19。
其次，如圖8A、圖8B所示，以覆蓋電極16之方式在第2光反射層15上形成第1介電膜17a。第1介電膜17a自第1台面區域10A及第2台面區域10B之上表面覆蓋其側壁且遍及其等之周圍形成。第1介電膜17a例如使用化學汽相沈積(CVD：Chemical Vapor Deposition)法等形成。
在形成第1介電膜17a後，如圖9A、圖9B所示，選擇性地去除第1介電膜17a。在第1台面區域10A中，以使電極16露出之方式去除電極16上之第1介電膜17a。在第2台面區域10B中，將與第2電流注入區域14BE之中央部在俯視下重合之部分之第1介電膜17a與電極16上之第1介電膜17a一起去除。藉此，形成有用於形成相移部10S之第1介電膜17a之開口17H。第1介電膜17a之選擇性去除例如使用反應性離子蝕刻進行。
在選擇性去除第1介電膜17a後，依次形成墊電極18及第2介電膜17b。在發光區域10AE中，第1介電膜17a及第2介電膜17b積層並形成於第2光反射層15上。在發光區域10BE中，在第1介電膜17a之開口17H設置有第2介電膜17b，而形成有相移部10S。在相移部10S之周圍之發光區域10BE中，第1介電膜17a及第2介電膜17b積層並形成於第2光反射層15上。利用例如蝕刻去除第1台面區域10A、及第2台面區域10B之外側之第2介電膜17b之選擇性區域，而使一部分之墊電極18露出。
在形成第2介電膜17b後，將基板11減薄至所期望之厚度。最後，在薄膜化之基板11之背面形成與電極16成對之電極(未圖示)，而完成半導體雷射1。
(動作) 在該半導體雷射1中，若在電極16與設置於基板11之背面之電極(未圖示)之間施加特定之電壓，則由電流窄化層14電流窄化之電流經由第1電流注入區域14AE、及第2電流注入區域14BE注入至活性層13b。藉此，利用電子-電洞再結合產生發光。該光在第1光反射層12與第2光反射層15之間被反射，並在其等之間往復而以特定之波長產生雷射振盪，且作為雷射光自第2光反射層15側被取出。在半導體雷射1中，自第1台面區域10A之發光區域10AE出射之光與自第2台面區域10B之發光區域10BE出射之光重合並被取出。
(作用、效果) 在本實施形態之半導體雷射1中，由於在複數個發光區域(發光區域10AE、10BE)中之一部分(發光區域10BE)設置有相移部10S，故自發光區域10AE、10BE取出互不相同之遠場圖之光。如此，藉由將遠場圖之互不相同之光重合並出射，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。以下，針對其進行說明。
半導體雷射例如作為感測用光源亦受期待。在感測用光源中，必須就寬幅之放射角方向整體維持光強度之大小。因而，可考量增大發光區域。然而，由於若增大發光區域則產生多模振盪，故起因於高階模式之振盪，而遠場圖之平面形狀容易自理想之圓形崩壞。
圖10A、圖10B顯示多模之光之遠場圖之一例。除高階模式之振盪外，氧化窄化層之電流注入區域之形狀及基板之結晶方位等亦對遠場圖產生影響。因而，有自大的發光區域出射之光之遠場圖之平面形狀成為例如十字狀或四角形狀之虞。
在圖11A中顯示具有複數個小的台面區域(台面區域100A)之半導體雷射(半導體雷射101A)之平面構成。在該半導體雷射101A中，自各台面區域100A出射高單模性之光，但考量到對人眼之負擔，而有限制光強度之虞。
圖11B顯示在各台面區域(台面區域100B)設置有相移部10S之半導體雷射(半導體雷射101B)之平面構成。在該半導體雷射101B中，藉由設置相移部10S，而單模性減弱，高階模式之光成為主導。因而，有發光區域之中央部(放射角0ﾟ)之光強度變得過小之虞。
相對於此，本實施形態之半導體雷射1具有高單模性之發光區域10AE、及已減弱單模性之發光區域10BE之兩者，自發光區域10AE、10BE出射互不相同之遠場圖之光。該互不相同之遠場圖之光重合並出射。
圖12A、圖12B顯示自半導體雷射1出射之光之遠場圖。亦即，係自發光區域10AE、10BE各者出射之光重合之狀態之遠場圖。如此，藉由使互不相同之遠場圖之光重合，而就寬廣之放射角方向整體維持均勻之光強度。
如以上所說明般，在本實施形態中，由於自發光區域10AE出射之光之遠場圖與自發光區域10BE出射之光之遠場圖不同，故因自發光區域10AE、10BE各者出射之光之重合，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。因而，可使遠場圖之強度分佈接近一定。亦即，在半導體雷射1中，無關於製造條件及驅動條件等，可穩定地實現均勻之遠場圖之強度分佈。
又，由於相移部10S由第1介電膜17a之開口17H(圖9B)形成，故能夠容易與未設置有相移部10S之第1台面區域10A以同一步驟形成。亦即，能夠提高半導體雷射1之生產效率。
以下，針對上述第1實施形態之變化例及其他之實施形態進行說明，但在以後之說明中針對與上述實施形態相同之構成部分賦予相同符號且適宜地省略其說明。
〔變化例〕 可使在相移部10S之第2光反射層15側之反射率與發光區域10BE之其他部分相比增大。此時，例如，在發光區域10BE中，相移部10S之介電膜(第1介電膜17a、及第2介電膜17b)之光學膜厚為例如約λ/4之偶數倍，其他部分之介電膜之光學膜厚為例如約λ/4之奇數倍。
即便在將如上述之相移部10S設置於發光區域10BE之情形下，仍能夠使自發光區域10AE出射之光之遠場圖與自發光區域10BE出射之光之遠場圖不同。
［第2實施形態］ 圖13係示意性地顯示本發明之第2實施形態之半導體雷射(半導體雷射2)之平面構成者。在該半導體雷射2中設置有大小互不相同之電流注入區域(第1電流注入區域24AE、及第2電流注入區域24BE)。例如，第1電流注入區域24AE較大，第2電流注入區域24BE較小。除此點外，半導體雷射2具有與半導體雷射1相同之構成，且其作用及效果亦相同。
第1電流注入區域24AE設置於第1台面區域(第1台面區域20A)之電流窄化層14(圖2A)，具有大致圓狀之平面形狀。第1電流注入區域24AE之直徑為例如12 μm～14 μm。第1台面區域20A例如具有大致圓狀之平面形狀，第1台面區域20A之直徑為例如28 μm～30 μm。
第2電流注入區域24BE設置於第2台面區域(第2台面區域20B)之電流窄化層14(圖2B)，具有大致圓狀之平面形狀。第2電流注入區域24BE之直徑為例如5 μm～7 μm，較佳的是較第1電流注入區域24AE之直徑小1 μm以上。在本實施形態中，由於使第2電流注入區域24BE小於第1電流注入區域24AE，故由更小之第2電流注入區域24BE產生之光之遠場圖與由更大之第1電流注入區域24AE產生之光之遠場圖不同。
第2台面區域20B例如具有大致圓狀之平面形狀，例如小於第1台面區域20A之大小。第2台面區域20B之直徑為例如21 μm～23 μm，例如較第1台面區域20A之直徑小1 μm以上。
第1電流注入區域24AE、第2電流注入區域24BE如上述第1實施形態所說明般，例如係使電流窄化層14之一部分自第1台面區域20A、及第2台面區域20B之周緣氧化而形成。因而，例如，若使第2台面區域20B小於第1台面區域20A，則第2電流注入區域24BE小於第1電流注入區域24AE。
本實施形態之半導體雷射2亦與上述半導體雷射1相同地，由於自第1電流注入區域24AE產生之光之遠場圖與自第2電流注入區域24BE產生之光之遠場圖不同，故因自第1台面區域20A、及第2台面區域20B各者出射之光之重合，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。因而，可使遠場圖之強度分佈接近一定。
又，由於與第1台面區域20A之大小不同之大小之第2台面區域20B能夠容易地形成，故能夠容易地製造半導體雷射2。
［第3實施形態］ 圖14係示意性地顯示本發明之第3實施形態之半導體雷射(半導體雷射3)之平面構成者。在該半導體雷射3中設置有平面形狀互不相同之台面區域(第1台面區域30A、及第2台面區域30B)。例如，第1台面區域30A之平面形狀係大致圓狀，第2台面區域30B之平面形狀係例如大致正方形之四角形狀。除此點外，半導體雷射3具有與半導體雷射1相同之構成，且其作用及效果亦相同。
圖15A係顯示第1台面區域30A之平面構成者。在第1台面區域30A設置有第1電流注入區域34AE。該第1電流注入區域34AE設置於第1台面區域30A之電流窄化層14(圖2A)，係如在上述第1實施形態中所說明般藉由使電流窄化層14之一部分自第1台面區域30A之周緣氧化而形成。
第1電流注入區域34AE之平面形狀係例如四角形狀。該第1電流注入區域34AE之平面形狀係如上述般例如起因於基板11(圖2A)之結晶面方位。該第1電流注入區域34AE之角設置於特定之方向(例如圖14、圖15A之X、Y方向)。
圖15B顯示自該第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖之一例。自第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖之平面形狀受第1電流注入區域34AE之平面形狀之影響，例如成為四角形狀。
圖16A係顯示第2台面區域30B之平面構成者。在第2台面區域30B中設置有第2電流注入區域34BE。該第2電流注入區域34BE設置於第2台面區域30B之電流窄化層14(圖2B)，係如在上述第1實施形態中所說明般藉由使電流窄化層14之一部分自第2台面區域30B之周緣氧化而形成。
第2電流注入區域34BE之平面形狀例如為第2台面區域30B之相似形，為大致正方形之四角形狀。該第2電流注入區域34BE之角例如設置於與第1電流注入區域34AE之角之方向交叉之方向(例如圖14、圖16A之X方向與Y方向之間之方向)。例如，第2電流注入區域34BE之角之方向係與第1電流注入區域34AE之角之方向傾斜45ﾟ而設置。
圖16B顯示自該第2電流注入區域34BE產生之光之遠場圖之一例。自第2電流注入區域34BE產生之光之遠場圖之平面形狀受第2電流注入區域34BE之平面形狀之影響，例如成為四角形狀。該遠場圖之角設置於與自第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖之角交叉之方向。
在本實施形態中，由於將第2台面區域30B之平面形狀設定為與第1台面區域30A之平面形狀不同，故在第2台面區域30B形成有與第1台面區域30A之第1電流窄化區域30AE不同之平面形狀之第2電流窄化區域30BE。藉此，由第2電流注入區域34BE產生之光之遠場圖與由第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖不同。
例如，由於由第2電流注入區域34BE產生之光之遠場圖與由第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖之角之方向偏移45ﾟ，故因其等重合而產生之遠場圖之平面形狀接近圓形。因而，可減小因放射角所致之光強度之差，且使遠場圖之強度分佈接近一定。第1電流注入區域34AE、及第2電流注入區域34BE之平面形狀可為任何形狀，例如可為四角形以外之多角形。
在圖14中顯示有在半導體雷射3設置有與平面形狀不同之第1台面區域30A及第2台面區域30B之例，但可更設置1個以上之與第1台面區域30A及第2台面區域30B不同之平面形狀之台面區域。藉由組合更多形狀之台面區域，而可進一步使遠場圖之強度分佈接近一定。
又，第1台面區域30A之平面形狀與第2台面區域30B之平面形狀之自同一方向觀察之形狀可不同，例如，第1台面區域30A之平面形狀與第2台面區域30B之平面形狀可為旋轉對稱之關係。
本實施形態之半導體雷射3亦與上述半導體雷射3相同地，由於自第1電流注入區域34AE產生之光之遠場圖與自第2電流注入區域34BE產生之光之遠場圖不同，故因自第1台面區域30A、及第2台面區域30B各者出射之光之重合，而能夠減小因放射角方向所致之光強度之差。因而，可使遠場圖之強度分佈接近一定。
又，由於與第1台面區域30A之平面形狀不同之平面形狀之第2台面區域30B能夠容易地形成，故能夠容易地製造半導體雷射3。
〔應用例〕 由於本發明之半導體雷射1、2、3(以下總稱為半導體雷射1)之因放射角所致之光強度之差為小，故能夠適宜地用作感測用光源。
圖17A、圖17B顯示使用半導體雷射1之感測模組(感測模組4)之概略構成。分別地，圖17A顯示感測模組4之示意性剖面構成，圖17B顯示感測模組4之示意性平面構成。該感測模組4係例如用於測定距對象物之距離之距離感測器。
感測模組4例如在配線基板41上具有半導體雷射1、雷射驅動部42、信號處理部43、信號放大部44及檢測部45，且其等被收置於殼體46內。
首先，接收來自信號處理部43之驅動信號，而雷射驅動部42驅動半導體雷射1。藉此，自半導體雷射1出射光L1。若該光L1接觸對象物則被反射，並作為光L2入射至包含例如光電二極體等之檢測部45。入射至該檢測部45之光被轉換為電信號並由信號放大部44放大。使用該經放大之電信號，在信號處理部43中計算距對象物之距離。
以上，舉出實施形態說明了本發明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變化。例如，在上述實施形態中所例示之半導體雷射1、2、3之構成要素、配置及數目等終極而言僅為一例，無須具備所有之構成要素，且可更具備其他之構成要素。例如，在上述第1實施形態中，針對將相移部10S設置於發光區域10BE之中央部之情形進行了說明，但相移部10S可配置於自發光區域10BE之中央部偏移之位置。
又，在上述第1實施形態中，針對未在發光區域10AE設置相移部之情形進行了說明，但可在發光區域10AE、10BE兩者設置相移部，並使彼此之相移部之構成不同。藉此，可使自發光區域10AE出射之光之遠場圖與自發光區域10BE出射之光之遠場圖不同。
再者，在上述第1實施形態中針對藉由調整第2光反射層15上之介電膜之厚度而形成相移部10S之情形進行了說明，但相移部10S可具有其他之構成。
此外，可組合上述第1～第3實施形態。例如，可在第1台面區域20A、30A及第2台面區域20B、30B設置相移部，或亦可使第2台面區域20B之平面形狀與第1台面區域20A之平面形狀不同。
另外，本說明書所記載之效果終極而言僅為例示而並不限定於此，又可有其他之效果。
此外，本發明亦可為如以下之構成。 (1) 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1發光區域，其出射第1光；及 第2發光區域，其與前述第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。 (2) 如前述(1)之面發光半導體雷射，其中前述第1發光區域及前述第2發光區域各自依次具有第1光反射層、半導體層及第2光反射層。 (3) 如前述(2)之面發光半導體雷射，其中前述第2光反射層側之反射率在前述第2發光區域之前述相移部與在其他部分不同。 (4) 如前述(2)或(3)之面發光半導體雷射，其中前述相移部設置於前述第2發光區域之中央部。 (5) 如前述(2)至(4)中任一項之面發光半導體雷射，其中前述相移部之前述第2光反射層側之反射率小於前述第2發光區域之其他部分之前述第2光反射層側之反射率。 (6) 如前述(5)之面發光半導體雷射，其中前述第2發光區域更具有積層於前述第2光反射層之介電膜；且 前述相移部之前述介電膜之光學膜厚為前述第1光及前述第2光之波長λ之1/4之奇數倍； 前述第2發光區域之其他部分之前述介電膜之光學膜厚為前述波長λ之1/4之偶數倍。 (7) 如前述(2)至(4)中任一項之面發光半導體雷射，其中前述相移部之前述第2光反射層側之反射率大於前述第2發光區域之其他部分之前述第2光反射層側之反射率。 (8) 如前述(2)至(7)中任一項之面發光半導體雷射，其中前述第1發光區域內之前述第2光反射層側之反射率為均一。 (9) 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1電流注入區域；及 第2電流注入區域，其與前述第1電流注入區域分離設置，且具有與前述第1電流注入區域不同之大小；且 由前述第1電流注入區域出射之第1光之遠場圖與由前述第2電流注入區域出射之第2光之遠場圖不同。 (10) 如前述(9)之面發光半導體雷射，其中前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域之平面形狀為大致圓狀；且 前述第1電流注入區域之直徑與前述第2電流注入區域之直徑相差1 μm以上。 (11) 如前述(9)或(10)之面發光半導體雷射，其更包含： 第1台面區域，其供設置前述第1電流注入區域；及 第2台面區域，其供設置前述第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之大小。 (12) 如前述(11)之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域各自依次具有第1光反射層、半導體層、電流窄化層及第2光反射層；且 前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域設置於前述電流窄化層。 (13) 如前述(11)或(12)之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域之平面形狀為大致圓狀；且 前述第1台面區域之直徑與前述第2台面區域之直徑相差1 μm以上。 (14) 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1台面區域，其供設置第1電流注入區域，且出射第1光；及 第2台面區域，其供設置第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之平面形狀，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。 (15) 如前述(14)之面發光半導體雷射，其中前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域之平面形狀為多角形；且 前述第2電流注入區域之角之方向設置於與前述第1電流注入區域之角之方向交叉之方向。 (16) 如前述(14)或(15)之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域之平面形狀為大致圓狀；且 前述第2台面區域之平面形狀為大致四角形狀。 (17) 如前述(14)至(16)中任一項之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域各自依次具有第1光反射層、半導體層、電流窄化層及第2光反射層；且 前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域設置於前述電流窄化層。 (18) 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1發光區域，其出射第1光；及 第2發光區域，其與前述第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。 (19) 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1電流注入區域；及 第2電流注入區域，其與前述第1電流注入區域分離設置，且具有與前述第1電流注入區域不同之大小；且 由前述第1電流注入區域出射之第1光之遠場圖與由前述第2電流注入區域出射之第2光之遠場圖不同。 (20) 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1台面區域，其供設置第1電流注入區域，且出射第1光；及 第2台面區域，其供設置第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之平面形狀，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。
本發明申請案以在日本專利廳於2017年6月15日申請之日本專利申請案編號第2017-117852號為基礎而主張其優先權，並藉由參照該發明申請案之全部內容而援用於本發明申請案。
只要係熟悉此項技術者則相應於設計上之要件或其他之要因即可想到各種修正、組合、子組合、及變更，但可理解為其等包含於後附之申請專利之範圍及其均等物之範圍內。
1‧‧‧半導體雷射
2‧‧‧半導體雷射
3‧‧‧半導體雷射
4‧‧‧感測模組
10A‧‧‧第1台面區域
10AE‧‧‧發光區域
10B‧‧‧第2台面區域
10BE‧‧‧發光區域
10S‧‧‧相移部
11‧‧‧基板
12‧‧‧第1光反射層
13‧‧‧半導體層
13a‧‧‧第1半導體層
13b‧‧‧活性層
13c‧‧‧第2半導體層
14‧‧‧電流窄化層
14AE‧‧‧第1電流注入區域
14BE‧‧‧第2電流注入區域
15‧‧‧第2光反射層
16‧‧‧電極
17a‧‧‧第1介電膜
17b‧‧‧第2介電膜
17H‧‧‧開口
18‧‧‧墊電極
19‧‧‧電極
20A‧‧‧第1台面區域
20B‧‧‧第2台面區域
24AE‧‧‧第1電流注入區域
24BE‧‧‧第2電流注入區域
30A‧‧‧第1台面區域
30AE‧‧‧第1電流窄化區域
30B‧‧‧第2台面區域
30BE‧‧‧第2電流窄化區域
34AE‧‧‧第1電流注入區域
34BE‧‧‧第2電流注入區域
41‧‧‧配線基板
42‧‧‧雷射驅動部
43‧‧‧信號處理部
44‧‧‧信號放大部
45‧‧‧檢測部
46‧‧‧殼體
100A‧‧‧台面區域
100B‧‧‧台面區域
101A‧‧‧半導體雷射
101B‧‧‧半導體雷射
A-A’‧‧‧線
B-B’‧‧‧線
L1‧‧‧光
L2‧‧‧光
LP01‧‧‧基本模式
LP21‧‧‧第2高階模式
圖1係顯示本發明之第1實施形態之半導體雷射之概略構成之平面示意圖。 圖2A係示意性地顯示沿圖1所示之A-A’線之剖面構成之圖。 圖2B係示意性地顯示沿圖1所示之B-B’線之剖面構成之圖。 圖3A係顯示圖2A所示之發光區域之第2光反射層側之反射率之圖。 圖3B係顯示圖2B所示之發光區域之第2光反射層側之反射率之圖。 圖4係用於針對基本模式及高階模式之振盪進行說明之圖。 圖5A係顯示自圖2A所示之發光區域出射之光之遠場圖之一例的圖。 圖5B係顯示圖5A所示之遠場圖之平面構成之圖。 圖6係針對自圖2B所示之發光區域出射之光之基本模式及高階模式進行說明之圖。 圖7A係顯示自圖2B所示之發光區域出射之光之遠場圖之一例的圖。 圖7B係顯示圖7A所示之遠場圖之平面構成之圖。 圖8A係顯示圖2A所示之第1台面區域之製造方法之一步驟之剖視圖。 圖8B係顯示與圖8A所示之步驟相同之步驟之第2台面區域之構成的剖視圖。 圖9A係顯示接續圖8A之步驟之剖視圖。 圖9B係顯示與圖9A所示之步驟相同之步驟之第2台面區域之構成的剖面。 圖10A係顯示多模之光之遠場圖之一例之圖。 圖10B係顯示圖10A所示之遠場圖之另一例之圖。 圖11A係顯示比較例1之半導體雷射之概略構成之平面示意圖。 圖11B係顯示比較例2之半導體雷射之概略構成之平面示意圖。 圖12A係顯示將自圖2A、圖2B所示之發光區域各者出射之光重合之光之遠場圖的圖。 圖12B係顯示圖12A所示之遠場圖之平面構成之圖。 圖13係顯示本發明之第2實施形態之半導體雷射之概略構成之平面示意圖。 圖14係顯示本發明之第3實施形態之半導體雷射之概略構成之平面示意圖。 圖15A係顯示圖14所示之第1台面區域之構成之平面示意圖。 圖15B係顯示自圖15A所示之第1台面區域出射之光之遠場圖之圖。 圖16A係顯示圖14所示之第2台面區域之構成之平面示意圖。 圖16B係顯示自圖16A所示之第1台面區域出射之光之遠場圖之圖。 圖17A係顯示使用圖1等所示之半導體雷射之感測模組之概略構成之剖面示意圖。 圖17B係顯示圖17A所示之感測模組之平面構成之示意圖。

Claims (20)

  1. 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1發光區域，其出射第1光；及 第2發光區域，其與前述第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。
  2. 如請求項1之面發光半導體雷射，其中前述第1發光區域及前述第2發光區域各自依次具有第1光反射層、半導體層及第2光反射層。
  3. 如請求項2之面發光半導體雷射，其中前述第2光反射層側之反射率在前述第2發光區域之前述相移部與在其他部分不同。
  4. 如請求項2之面發光半導體雷射，其中前述相移部設置於前述第2發光區域之中央部。
  5. 如請求項2之面發光半導體雷射，其中前述相移部之前述第2光反射層側之反射率小於前述第2發光區域之其他部分之前述第2光反射層側之反射率。
  6. 如請求項5之面發光半導體雷射，其中前述第2發光區域更具有積層於前述第2光反射層之介電膜；且 前述相移部之前述介電膜之光學膜厚為前述第1光及前述第2光之波長λ之1/4之奇數倍； 前述第2發光區域之其他部分之前述介電膜之光學膜厚為前述波長λ之1/4之偶數倍。
  7. 如請求項2之面發光半導體雷射，其中前述相移部之前述第2光反射層側之反射率大於前述第2發光區域之其他部分之前述第2光反射層側之反射率。
  8. 如請求項2之面發光半導體雷射，其中前述第1發光區域內之前述第2光反射層側之反射率均一。
  9. 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1電流注入區域；及 第2電流注入區域，其與前述第1電流注入區域分離設置，且具有與前述第1電流注入區域不同之大小；且 由前述第1電流注入區域出射之第1光之遠場圖與由前述第2電流注入區域出射之第2光之遠場圖不同。
  10. 如請求項9之面發光半導體雷射，其中前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域之平面形狀係大致圓狀；且 前述第1電流注入區域之直徑與前述第2電流注入區域之直徑相差1 μm以上。
  11. 如請求項9之面發光半導體雷射，其更包含： 第1台面區域，其供設置前述第1電流注入區域；及 第2台面區域，其供設置前述第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之大小。
  12. 如請求項11之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域各自依次具有第1光反射層、半導體層、電流窄化層及第2光反射層；且 前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域設置於前述電流窄化層。
  13. 如請求項11之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域之平面形狀係大致圓狀；且 前述第1台面區域之直徑與前述第2台面區域之直徑相差1 μm以上。
  14. 一種面發光半導體雷射，其具備： 第1台面區域，其供設置第1電流注入區域，且出射第1光；及 第2台面區域，其供設置第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之平面形狀，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。
  15. 如請求項14之面發光半導體雷射，其中前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域之平面形狀為多角形；且 前述第2電流注入區域之角之方向設置於與前述第1電流注入區域之角之方向交叉之方向。
  16. 如請求項14之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域之平面形狀為大致圓狀；且 前述第2台面區域之平面形狀為大致四角形狀。
  17. 如請求項14之面發光半導體雷射，其中前述第1台面區域及前述第2台面區域各自依次具有第1光反射層、半導體層、電流窄化層及第2光反射層；且 前述第1電流注入區域及前述第2電流注入區域設置於前述電流窄化層。
  18. 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1發光區域，其出射第1光；及 第2發光區域，其與前述第1發光區域分離設置，且具有相移部，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。
  19. 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1電流注入區域；及 第2電流注入區域，其與前述第1電流注入區域分離設置，且具有與前述第1電流注入區域不同之大小；且 由前述第1電流注入區域出射之第1光之遠場圖與由前述第2電流注入區域出射之第2光之遠場圖不同。
  20. 一種感測模組，其具備面發光半導體雷射，且 前述面發光半導體雷射包含： 第1台面區域，其供設置第1電流注入區域，且出射第1光；及 第2台面區域，其供設置第2電流注入區域，且具有與前述第1台面區域不同之平面形狀，並且出射第2光；且 前述第1光之遠場圖與前述第2光之遠場圖不同。
TW107113643A 2017-06-15 2018-04-23 面發光半導體雷射及感測模組 TWI766008B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-117852 2017-06-15
JP2017117852 2017-06-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201906263A true TW201906263A (zh) 2019-02-01
TWI766008B TWI766008B (zh) 2022-06-01

Family

ID=64660610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107113643A TWI766008B (zh) 2017-06-15 2018-04-23 面發光半導體雷射及感測模組

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210083454A1 (zh)
EP (1) EP3611812A4 (zh)
JP (1) JP7145151B2 (zh)
CN (1) CN110720163B (zh)
TW (1) TWI766008B (zh)
WO (1) WO2018230230A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020226108A1 (ja) * 2019-05-07 2020-11-12 ローム株式会社 面発光レーザ装置
JP7351132B2 (ja) * 2019-07-31 2023-09-27 株式会社リコー 面発光レーザ、面発光レーザ装置、光源装置及び検出装置
EP4089860A4 (en) * 2020-01-08 2024-05-29 Stanley Electric Co., Ltd. VERTICAL RESONATOR TYPE LIGHT-EMITTING ELEMENT
US20210313764A1 (en) * 2020-04-05 2021-10-07 Apple Inc. Emitter array with uniform brightness

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0918084A (ja) * 1995-06-26 1997-01-17 Seiko Epson Corp 面発光型半導体レーザ及びその製造方法
AU4643697A (en) * 1996-06-13 1998-01-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Vertical-cavity surface-emitting laser diode array with wavelength control through lateral index-confinement and longitudinal resonance
US5831960A (en) * 1997-07-17 1998-11-03 Motorola, Inc. Integrated vertical cavity surface emitting laser pair for high density data storage and method of fabrication
US5917848A (en) * 1997-07-17 1999-06-29 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with phase shift mask
JP4621393B2 (ja) 2001-03-27 2011-01-26 富士ゼロックス株式会社 表面発光型半導体レーザ及び表面発光型半導体レーザの製造方法
JP2002353559A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Nec Corp 半導体レーザ及びその製造方法
JP2004063707A (ja) 2002-07-29 2004-02-26 Fuji Xerox Co Ltd 表面発光型半導体レーザ
JP2005116933A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Sony Corp 面発光レーザ素子アレイおよび面発光レーザ素子アレイの製造方法
US7649916B2 (en) * 2004-06-30 2010-01-19 Finisar Corporation Semiconductor laser with side mode suppression
JP4784123B2 (ja) * 2005-03-28 2011-10-05 富士ゼロックス株式会社 マルチスポット型面発光レーザおよびその製造方法
JP2009164533A (ja) * 2008-01-10 2009-07-23 Sony Corp 発光素子組立体及びその製造方法
JP5493624B2 (ja) * 2009-09-15 2014-05-14 ソニー株式会社 画像表示装置及び電子機器
JP2012015139A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Fuji Xerox Co Ltd 面発光型半導体レーザ、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
WO2012059850A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Vcsel device with improved far-field homogeneity
US9341791B2 (en) * 2011-04-07 2016-05-17 Sony Corporation Optical module, manufacturing method of optical module and optical communication device
GB2494008A (en) * 2011-08-23 2013-02-27 Oclaro Technology Ltd semiconductor laser device and a method for manufacturing a semiconductor laser device
WO2013055383A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-18 Nlight Photonics Corporation High power semiconductor laser with phase-matching optical element
KR20130067010A (ko) * 2011-12-13 2013-06-21 한국전자통신연구원 스파셜 홀 버닝 조절기능을 갖는 레이저 다이오드 및 광 펄스 발생 방법
US8731012B2 (en) * 2012-01-24 2014-05-20 Fuji Xerox Co., Ltd. Surface emitting semiconductor laser and its manufacturing method, surface emitting semiconductor laser device, optical transmitter, and information processor
CN103066494A (zh) * 2013-01-05 2013-04-24 华中科技大学 一种可调谐半导体激光器
JP2016075564A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 株式会社リコー 投射光学系、物体検出装置
JP6391558B2 (ja) 2015-12-21 2018-09-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、基板を熱処理する方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Also Published As

Publication number Publication date
CN110720163A (zh) 2020-01-21
EP3611812A1 (en) 2020-02-19
WO2018230230A1 (ja) 2018-12-20
JPWO2018230230A1 (ja) 2020-04-16
US20210083454A1 (en) 2021-03-18
EP3611812A4 (en) 2020-04-29
JP7145151B2 (ja) 2022-09-30
CN110720163B (zh) 2021-11-05
TWI766008B (zh) 2022-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI766008B (zh) 面發光半導體雷射及感測模組
US10447011B2 (en) Single mode vertical-cavity surface-emitting laser
US7912105B2 (en) Vertical cavity surface emitting laser
JP4656183B2 (ja) 半導体発光素子
US8040934B2 (en) Vertical cavity surface emitting laser and method of manufacturing thereof
US10079474B2 (en) Single mode vertical-cavity surface-emitting laser
US8891569B2 (en) VCSEL array with increased efficiency
JP2010147321A (ja) 発光装置
JP2020047783A (ja) 半導体発光デバイスの製造方法及び半導体発光デバイス
JP2011029339A (ja) 半導体素子およびその製造方法
US20230067254A1 (en) Semiconductor device
JP7353299B2 (ja) 発光デバイス及び発光装置
JP2009266919A (ja) 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
US12068581B2 (en) Surface-emitting semiconductor laser
US20220149595A1 (en) Vertical cavity surface emitting device
TW202137580A (zh) 發光裝置
JP2011222721A (ja) 半導体レーザ
JP2008042053A (ja) 半導体発光素子
CN115588898A (zh) 发光结构及其装置
JP2006019473A (ja) 半導体レーザ
JP2017118034A (ja) 垂直共振器型発光素子
JP2005294485A (ja) 半導体発光素子