WO2005071808A1

WO2005071808A1 - 面発光レーザ

Info

Publication number: WO2005071808A1
Application number: PCT/JP2005/000842
Authority: WO
Inventors: Takayoshi Anan
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2005-08-04
Also published as: JP4760380B2; US20080232418A1; JPWO2005071808A1

Abstract

　本発明の面発光レーザは、第１導電型の基板（１０１）と、第１導電型の基板の上に形成された第１導電型の第１のブラッグ反射鏡層（１０２）と、第１のブラッグ反射鏡層の上に形成されかつ発光領域（１１４）を有する活性層（１０４）と、活性層の上に形成されかつ表面から光軸（Ｚ）の方向に光（１１６）を出射する第２導電型の第２のブラッグ反射鏡層（１０７）と、第２のブラッグ反射鏡の表面から光軸の方向に対して交差する方向に光（１１５）を取り出す光散乱体（１１０）とを備える。これにより、面発光レーザから一方向に出射される光の強度を、簡易な構造でモニターできるようになる。

Description

明細書

面発光レーザ

技術分野

[0001] 本発明は、基本横モード光を出力する垂直共振器型面発光レーザに関するものである。

背景技術

[0002] 垂直共振器型面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser： VCSEL、以下、 VCSELと略す）は、端面型レーザに比べて、製造コストが低レ、、製造の歩留りが高い、二次アレイ化が容易であるなど、多くの利点を有しており、近年活発に開発が進められている。

[0003] 面発光レーザにおいては、高出力の単一基本横モードレーザが求められている。

しかし、酸化電流狭窄型の面発光レーザにおいて、単一基本横モードを得る為には、電流狭窄領域を約 5 /ι πι φ以下に小さくしなければならなレ、。電流狭窄領域を小さくすると、素子抵抗、熱抵抗ともに大きくなつてしまい、発熱の影響で十分な出力が得られないという問題がある。

[0004] これに対し、必要とされる単一モード光出力を得るための一つの方法として、電流狭窄領域をある程度大きめにしても、高次モードが発振しにくいような構造が設けられた面発光レーザが開示されている。

[0005] VCSELの横モードは、電流値が小さい時は中心部が最も発光強度の強い基本横モードで発振するが、更に電流値を増やしてゆくと周辺部で発光強度の強い分布をもつ高次横モードが出現する。このため、基本横モード発振を維持しながら大きな光出力を得るには、高次横モードの発光強度が強い周辺部で、発振しにくい条件を作り出すことが有効である。

[0006] 従来このような状態を実現する方法として、大きく分けて二種類の技術が知られている。一つは、共振器を構成する反射鏡（Distributed Bragg ReflectonDBR)の周辺部の光吸収損失を大きくし、高次モード発振に必要なゲインを増大させることにより、発振しづらい状態にする吸収損失制御型構造である。もう一つは、 DBRの吸収損失は変えないで反射率そのものを下げるような構造を周辺部に入れることにより、高次モード発振を生じにくくする反射損失制御型構造である。

[0007] 吸収損失制御型構造の従来技術としては、周辺部に Znの p型拡散領域を形成することでキャリア吸収を大きくし、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特許第 2876814号公報 (文献 1)を参照）。また、周辺部の電極コンタクト部で金属による吸収損失を大きくし、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開 2000—332355号公報（文献 2)を参照）。

[0008] 反射損失制御型構造の従来技術としては、周辺部の積層方向の最表面に誘電体膜を形成して、いわゆるアンチリフレクション (Anti-reflection： AR)コートを施すことにより周辺部の DBRの反射率を低下させて、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開 2000—022271号公報（文献 3)を参照）。また、周辺部の DBR部の一部に AlAs層を酸化させて酸化膜位相調整層を形成して周辺部と中心部の DBR の中心波長をずらすことで、実質的に周辺部の DBRの反射率を低下させて高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開 2002-353562号公報（文献 4) を参照）。

[0009] 更に、文献 1と同様に周辺部にドーパントを高濃度で導入しキャリア吸収を増大させると共に、熱ァニールにより DBRを構成してレ、る元素の相互拡散を生じせしめ DB Rの反射率そのものも下げるといった、上記二つの技術を併せ持つような技術もある（例えば、特開 2003-124570号公報（文献 5)および実用新案登録第 3091855号公報 (文献 6)を参照）。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 発光素子をシステムで使用する際、多くの場合、発光素子の平均発光強度を一定に保つように発光素子を制御する。端面型のレーザの場合、両端面力発光が出射されるので、一方の端面から出射される発光の発光強度をモニターすることで、発光素子の平均発光強度を一定に保つように制御できる。

[0011] これに対し、 VCSELの場合、基本的に、光は一方向のみに出射される構造である。出射される光は光ファイバ一との結合に使われるため、 VCSELの発光強度をモニターすることは困難であった。 VCSELにおける発光強度のモニターは、出射光をハ一フミラー等で分光して行われる。しかし、この場合は、出射光の VCSELへの戻りを完全になくすことが困難であり、発振強度の変動の原因となっている。

[0012] 本発明の目的は、面発光レーザから一方向に出射される光の強度を簡易な構造でモニターできるようにすることにある。

また、他の目的は、面発光レーザの高次横モード発振を抑制することにある。課題を解決するための手段

[0013] 上記目的を達成するため、本発明の面発光レーザは、第 1導電型の基板と、第 1導電型の基板の上に形成された第 1導電型の第 1のブラッグ反射鏡層と、第 1のブラッグ反射鏡層の上に形成されかつ発光領域を有する活性層と、活性層の上に形成されかつ表面から光軸方向に光を出射する第 2導電型の第 2のブラッグ反射鏡層と、第 2のブラッグ反射鏡の表面から光軸方向に対して交差する方向に光を取り出すモ二ター光取出し手段とを備えることを特徴とする。

[0014] この面発光レーザにおいて、モニター光取出し手段は、第 2のブラッグ反射鏡の表面の一部の領域に形成されかつ出射光を散乱させる光散乱手段とすることができる

[0015] また、第 2のブラッグ反射鏡層は、周辺部に中心部よりも反射率が低い低反射率領域を備えること力 Sできる。

発明の効果

[0016] 本発明は、光軸方向に対して交差する方向に光を取り出すことで、面発光レーザからー方向に出射される光の強度をモニターすることができる。また、第 2のブラッグ反射鏡の表面に光散乱手段を形成することで、簡易な構造でモニター用の光を取り出すことができる。また、第 2のブラッグ反射鏡の表面の周辺部に光散乱手段を形成し、更に第 2のブラッグ反射鏡層の周辺部に低反射率領域を設けることで、高次横モードの発振を抑制しつつ、モニター用の光を取り出すことができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の一実施例の概要を説明する VCSEL装置の断面図である。

[図 2]本発明の一実施例に係る VCSEL装置の構成を示す断面図である。 [図 3]本発明の第 1の構成例による VCSEL装置の断面図である。

[図 4]本発明の第 2の構成例による VCSEL装置の断面図である。

[図 5]本発明の第 3の構成例による VCSEL装置の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 図 1を用いて、本発明の一実施例の概要について説明する。

[0019] 本実施例に係る面発光レーザ (VCSEL)は、第 1導電型の基板 101の表面に第 1 導電型の第 1の DBR層 102、活性層 104、第 2導電型の酸化電流狭窄層 106、第 2 導電型の第 2の DBR層 107が順次積層された積層構造と、第 2の DBR層 107の表面 (発光面）に形成されてそこに電気的に接続された第 1の電極 109と、基板 101の裏面に形成されてそこに電気的に接続された第 2の電極 111とを有してレ、る。

[0020] 本実施例の特徴の一つは、第 2の DBR層 107の発光面の周辺部に、光軸 Zの方向に対して交差する方向に出射光を散乱させる光散乱体 110が設けられていることにある。この光散乱体 110は、高次横モードによる発光を散乱光 115として外部に取り出し、モニター光とするモニター光取出し手段として機能する。第 2の DBR層 107 の発光面の中心部から光軸 Zの方向に出たレーザ光 116は、光ファイバ一に結合させ、モニター光とする散乱光 115は、この VCSELの近くに設置された光検出器で検出できるようにする。このため、散乱光 115は、できるだけ光軸 Zの方向に対して大きな角度をなす方向に散乱されることが望ましい。

[0021] また、本実施例では、更に高次横モードの発生を抑制するために、第 2の DBR層 1 07の発光の中心部の外周囲（周辺部）に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域 108を形成する。反射率を下げる方法としては、第 2の DBR層 107を構成する多層膜の相互拡散を用いることができる。多層膜の相互拡散とは、多層膜を構成している原子力、互いの層に拡散する現象をいう。例えば、 GaAs/AlAsの多層膜は、当初は Gaと A1とが界面で交互に急峻に変わる構造をしているが、相互拡散させると、界面付近で Gaと A1とが混じり合う。例えば、 GaAs層では Al Ga Asに

0.1 0.9 なり、 AlAs層では Al Ga Asのようになり、反射率が下がり始める。これを更に進め

0.9 0.1

、 Gaと A1とが完全に混ざると、各層厚が等しい場合には、 GaAs層が Al Ga As層

0.5 0.5 に、 AlAs層も Al Ga As層になり、もはや層の区別ができなくなる。そうなると、多層反射膜として機能しなくなる。なお、低反射率領域 108を形成するにあたっては、必ずしも各層の成分が同じになるまで相互拡散を行わなくてもよい。

[0022] 電流狭窄層 (Current (confinement) aperture layer) 106では、その周辺部の電気抵抗が、中心部の電気抵抗よりも大幅に高くなつている。電流狭窄層 106は、電流を中心部に集中して流すために設けられている。

[0023] 第 2の DBR層 107の発光面における光散乱体 110が形成されていない中心部の幅 113、および、第 2の DBR層 107の発光の中心部の幅（すなわち低反射率領域 1 08の開口幅） 113は、電流狭窄層 112の中心部の幅（すなわち電流狭窄層 106の開口幅） 112より狭くなつている。電流注入時に活性層 104で光る発光領域は、電流狭窄層 112の開口幅 112から、楕円の領域 114のようになる。

[0024] 楕円の発光領域 114から出た光は、第 1 ,第 2の DBR層 102， 107により構成された光共振器によりフィードバックがかかり、レーザ発振が生じる。しかし、本実施例では、第 2の DBR層 107に低反射率領域 108が形成されているため、発光の周辺部では十分なフィードバックがかからない。このため、発光の中心部に最大の光強度がある基本横モードでは発振するが、発光の周辺部に最大光強度がある高次横モードでは発振しにくくなる。

[0025] 周辺部に発光のピークが生じる高次横モードの光は、発光のピークの部分が低反射率領域 108を通ることになる。この低反射率領域 108において反射率が低下した分だけ、多くの光が VCSEL内を透過し、散乱光 115となって外部に出てゆく。本実施例では、この散乱光 115を発光強度モニターとして用い、 VCSELのレーザ光 116 の出力を制御するために用いる。

[0026] 上述の構成により、 VCSELの発光面の周辺部から発光を取り出し、発光強度モニターとして用いることができる。また、高次横モード発振を抑制することができる。

[0027] 次に、図 2を用いて、本実施例に係る VCSELの構成を、更に詳しく説明する。

[0028] 本実施例に係る VCSELは、第 1導電型の基板 101の表面に第 1導電型の第 1の D BR層 102、第 1導電型の下部クラッド層 103、活性層 104、第 2導電型の上部クラッド層 105、第 2導電型の酸化電流狭窄層 106、第 2導電型の第 2の DBR層 107が順次積層された多層構造と、第 2の DBR層 107の表面 (発光面）に形成されてそこに電気的に接続された第 1の電極 109と、基板 101の裏面に形成されてそこに電気的に接続された第 2の電極 111とを有してレ、る。

[0029] 第 1および第 2の DBR層 102, 107は、ともに低屈折率層 1021と高屈折率層 102 2との多層膜から構成される。低屈折率層 1021と高屈折率層 1022とのペア数については、出射側の第 2の DBR層 107の反射率を第 1の DBR層 102の反射率よりも小さくするため、通常、第 2の DBR層 107のペア数が第 1の DBR層のペア数よりも少なく設定される。

[0030] 共振部は、下部クラッド層 103、活性層 104および上部クラッド層 105から構成される。活性層 104は、共振部の電界強度の腹にあたる部分に配置される。特に、電流狭窄層 106の高抵抗の周辺部が酸化膜により形成される場合には、活性層 104は、共振部の電界強度の節にあたる部分に配置される。その理由は、電流狭窄層 106の酸化膜と、共振部を形成する半導体との屈折率差が大きぐ光閉じこめ効果が大きくなりすぎないようにするためである。また、電流狭窄層 106の開口幅 112は、 VCSEL の横モードに大きく関係しており、精密な制御が必要である。

[0031] 本実施例では、光軸 Zの周辺部にモニター光を外部に取り出すための光散乱体 11 0を配置した構成になっている。この光散乱体 110としては、周辺部方向に光を散乱する構造が好ましい。例えば、光散乱体 110として、フレネルレンズなどを用いることができる。

[0032] 更に、モニター光の取り出し効率を高めるために、第 2の DBR層 107の発光の中心部の外周囲（周辺部）に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域 108 が形成されている。低反射率領域 108は、電流狭窄層 106と同一の中心軸で、低反射率領域 108が囲う内径（開口幅） 113は、電流狭窄層 106の開口幅 112よりも小さくなつている。低反射率領域 108は、第 2の DBR層 107を構成する多層膜間の相互拡散によって形成されている。

[0033] 次に、本実施例に係る VCSELの動作を説明する。

[0034] 光軸 Zの周辺部で、第 2の DBR層 107の表面近傍の周辺部に、出射光を散乱させる光散乱体 110を有している。これにより、この部分の反射率が中心部の反射率より低下する。基本横モードは中心部に、高次横モードは周辺部に電界強度の強い部分を持つ。発光面の周辺部に光散乱体 110が配置されることにより、高次横モードの発振が抑制され、基本横モードでの発振が持続する。

[0035] 電流狭窄層 106の開口幅 112は、第 2の DBR層 107の発光面において光散乱体

110が形成されてレ、なレ、領域の幅（光散乱体 110の開口幅） 113よりも大きレ、。従つて、活性層 104における発光領域は、光散乱体 110の開口幅 113よりも広い。このため、出射光を散乱させる光散乱体 110が配置された発光面の周辺部では、高次横モードは発振に必要なゲインに達しないが、相当量の光が発生する。この光は第 2の D BR層 107を通る際に波長的にフィルタリングされる。第 1の DBR層 102との共振により、 VCSELの発振波長近傍の波長の光のみが、光散乱体 110を通じて外部に出射される。外部に出射された光は、散乱光 115となる。この散乱光 115は効率的にモニター光として外部に取り出すことが好ましぐ散乱光 115はできるだけレーザの光軸 Z の方向から外周囲の方向に外れることが好ましレ、。

[0036] 光散乱体 110だけでは高次横モードの抑制が困難な場合には、図 2に示したように、第 2の DBR層 107の周辺部に低反射率を有する低反射率領域 108を形成する。これにより、更に高次横モードは発振しにくくなる。

[0037] また、周辺部で発生した高次横モードの光は低反射率領域 108を通るが、低反射率領域 108において反射率が低下した分だけ多くの光が外部に散乱光 115となって出射される。

[0038] この場合の第 2の DBR層 107を透過してくる光のスペクトルは、活性層 104のエレタトロルミネッセンスに近ぐブロードなものとなっている。その理由は、低反射率領域 108が存在することで第 2の DBR層 107のストップバンド幅が狭まるのと同時に、最高反射率自体もストップバンド幅全体で低下するためである。このように、光散乱体 1

10から出てくる光は、スペクトル的には広ぐ積分強度としては大きくなり、外部でモ二ターすることが可能となる。

[0039] 低反射率領域 108において反射率を下げる方法として、第 2の DBR層 107を構成する多層膜間の相互拡散を用いている。例えば、 24周期の GaAsZAlAsからなる D BR膜では、光の透過率は 1%以下（反射率は 99。/。以上）である。これに対し、発光中心部の DBRを相互拡散させないように周辺部だけ電子線照射を行レ、、この電子線照射が行われた領域の異常拡散を用い、多層膜の相互拡散を生じさせる。このようにして AlGaAs (Al:0. 4) /AlGaAs(Al : 0. 6)の DBRに変えると、透過率は約 23 %に上がる（すなわち、反射率は 77%に下がる）。

[0040] 低反射率領域 108において反射率を下げる際に、相互拡散を不純物拡散により行なうと、キャリア吸収も起こる。上記の例で、多層膜の各層中の吸収係数を lOOcm-1 とすると、第 2の DBR層 107全体での吸収率は約 4%になり、反射率もその分下がつて約 74%になる。しかし、透過率は約 22%であり、キャリア吸収がない場合とあまり変わらない。従って、不純物による相互拡散は、第 2の DBR層 107の反射率を低下させるが、透過率にはあまり利かなレ、。このため、高次横モードは抑制されるが、 VC SEL内を透過して外部に出てくるモニター光は通常の場合よりも多くなるので、有効である。

[0041] 本実施例では、前記第 1導電型は n型であり、前記第 2導電型は p型であることを想定して説明をした力逆の場合でも効果は同じである。ただし、この場合には、第 1の DBR層 102と活性層 104の間に電流狭窄層 106が挿入されることになる。また、電流狭窄層 106は、第 2の DBR膜 107の中に挿入されてもよい。

[0042] 次に、本実施例に係る VCSELの具体的な構成例を説明する。

[0043] 第 1の構成例

図 3を用いて、第 1の構成例による VCSELを説明する。なお、以下の説明は、短波長レーザ装置の例であり、発振波長約 0. 85 μ ΐηとなる材質を選択している。

[0044] まず、図 3に示すように、 Siドープ η型 GaAs基板 101上に、 η型 Al Ga As層 102

0.2 0.8

2と n型 Al Ga As層 1021の一対を基本単位とする n型の DBR (n型半導体ミラー

0.9 0.1

層）を複数積層した第 1の DBR層 102、 n型 Al Ga Asの下部クラッド層 103、ノンド

0.3 0.7

ープ GaAs量子井戸と Al Ga As障壁層力もなる活性層 104、 p型 Al Ga Asの

0.2 0.8 0.3 0.7 上部クラッド層 105、 p型 Al Ga As (ただし 0. 9く xく 1)の酸化電流狭窄層 106、 p

1

型 Al Ga As層と p型 Al Ga As層の一対を基本単位とする DBR (p型半導体ミラ

0.2 0.8 0.9 0.1

一層）を複数積層した第 2の DBR層 107、更に光散乱体 110の元となる Al Ga As (

l ただし 0. 9 <y< l)を有機金属気相成長（MOCVD)法にて順次積層する。分子線エピタキシー成長（MBE)法等の他の成長方法を用レ、てもよレ、。 [0045] 各々の DBR層 102, 107では、高屈折率の Al Ga Asと低屈折率の Al Ga As

0.2 0.8 0.9 0.1 とのそれぞれの膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長約 0. 85 μ ΐηのほぼ 1/4となるように設定してある。または、 Al Ga Asの厚みと Al Ga Asの厚みの

0.2 0.8 0.9 0.1

合計の膜厚 (DBR単位の膜厚）を、光路長を発振波長である約 0. 85 z mの 1/2となるように設定してもよい。

[0046] 次に、フォトレジストをェピタキシャル成長膜上へ塗布し、円形のレジストマスクを形成する。ついで、ドライエッチングにより、上部クラッド層 105の表面が露出するまでェツチングを行レ、、直径約 30 x mの円柱状構造を形成する。この工程により、電流狭窄層 106の側面が露出する。その後、レジストマスクを除去する。次に、再びメサ上面の Al Ga As層上にフォトレジストを塗布し、メサと同心円となる円環状のレジストマ y l-y

スクを形成する。このレジストマスクの寸法は、内径を約 8 μ m 10 μ mで、外径を約 12— 14 z mとする。その後、第 2の DBR層 107の最上面である Al Ga As層が露

0.2 0.8

出するまでエッチングを行い、円環状の Al Ga As層を形成する。

y i-y

[0047] その後、水蒸気雰囲気中の炉内において温度約 400°Cで約 10分間加熱を行う。これにより、電流狭窄層 106とメサ最上面の Al Ga As層が円環状に選択的に同時に

y l-y

酸化される。この酸化により、電流狭窄層 106の周辺部には酸化領域が形成され、中心部には直径が約 8 / mの非酸化領域が形成される。また、円環状のメサ最上面の Al Ga As層は、酸化により一部 AlGaOに変化する力 A1の組成が大きいため、 y l-y χ

表面に凹凸のある光散乱体 110となる。

[0048] 電流狭窄層 106は、電流を非酸化領域とほぼ同じ幅の活性層領域に集中して流すために設けている。

[0049] その後、メサ上の外周にチタン (Ti) /金 (Au)の円環状の第 1の電極 109、基板 10 1の裏面全面に AuGe合金の第 2の電極 111を形成する。

[0050] 第 2の DBR層 107を 24周期積層することにより、光散乱体 110の無い部分の反射率は約 99. 8%、一方、光散乱体 110ある部分の反射率は約 99%と高次横モード抑制が可能な反射率低下が得られた。また、電流狭窄層 106の開口径を 8 z mと大きくする事ができるため、電気抵抗が減少し、動作電圧を約 3V以下に抑えることができる。これにより、単一基本モードを維持したまま約 3mW以上の高出力動作が可能となる。

[0051] また、本レーザの近視野像から、レーザ 113の出力のほか、光散乱体 115の部分力の散乱光 115も観測できる。この散乱光 115は、レーザのモニター光として使用すること力 Sできる。

[0052] 第 2の構成例

図 4を用いて、第 2の構成例による VCSELを説明する。

[0053] 図 3に示した第 1の構成例と異なる点は、光散乱体 110が単なる散乱体ではなぐ光軸 Zから離れる方向にのみモニター光を出射する点である。

[0054] 本構成例では、光散乱体 110はフレネルレンズの構造を有している。

[0055] フレネルレンズを形成するために、選択エッチングが可能で、かつ、表面が酸化されにくい材料であることが好ましい。層構造は第 1の実施例と第 2の DBR層 107までは同じであるが、その上に、 Al Ga As層ではなぐ GaAsの λ /2層を積層して終 y 1-y

わる。

[0056] なお、最上層の層は、え /2の膜厚で、選択エッチングが可能で、かつ、表面が酸化されにくい材料であれば、特に GaAs層でなくとも問題はなレ、。例えば、 In Ga P

0.5 0.5 層等であっても良い。

[0057] フレネルレンズは、フォトレジストを電子ビーム露光で形状パターニングし、それをドライエッチングで転写する通常の方法で製造することができる。フレネルレンズのリングのピッチは 0. 5 / mとし、円の外側方向に膜厚が厚くなるように、約 15度の傾斜をつけた。これにより、基板面に対してほぼ垂直に上がってきた光は、基板面に対して約 40度の角度で出射する。

[0058] 光散乱体 110により、高次横モード発振が抑制され、単一基本モードを維持したまま約 3mW以上の高出力動作が可能となると同時に、モニター光も光軸 Zから約 50度の方向に同心円上に出ていることが近視野像の観察からわかる。

[0059] 第 3の構成例

図 5を用いて、第 3の構成例による VCSELを説明する。

[0060] 図 4に示した第 2の構成例と異なる点は、第 2の DBR層 107の周辺部に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域 108が形成されている点である。 [0061] 本構成例では、光散乱体 110となる最上層の GaAsのえ /2層の上に ZnO膜をスパッタで円環状に形成し、 580°C、 10分のァニールを行う。この結果、光軸 Zの中心部を除く周辺部に、深さ約 2 / m程度まで Znによる相互拡散が生じる。これにより、高屈折率の Al Ga As層と低屈折率の Al Ga As層の界面はなだらかになり、その

0.2 0.8 0.9 0.1

領域の反射率は低下する。このため、相互拡散領域、すなわち低反射率領域 108の開口幅 113を 6 μ mと大きくとっても単一基本モードが維持され、約 5mW以上の高出力動作が可能となる。

[0062] また、相互拡散により DBRの反射率が低下したのと引きかえに透過率があがり、光散乱体 110からの散乱光 115も増大する。

[0063] 前述の構成例においては、活性層 104の材料としてノンドープ GaAsやノンドープ

Al Ga Asを用いた力 S、本発明は、これらに限られず、 GaAsまたは InGaAsを用い

0.2 0.8

て近赤外用の VCSELを構成することもできるし、また InGaP、 AlGalnPなどの可視 VCSELにも適用できる。

[0064] 更に、 InP基板上の InGaAsPや、 GaAs基板上の GaInNAs、 GaInNAsSb、 GaA sSbなどを用いて長波帯の単一モード VCSELを構成することもできる。これらの VC SELは単一モードファイバを用いた比較的長距離の通信に非常に有効である。更には、 GaN系や ZnSe系等を用いて青色または紫外線用の VCSELを構成することができる。

[0065] また、これらの活性層 104の材料に応じて、 DBR層 102, 107を含めたその他の層の材料'組成や、 DBR層 102, 107の周期数を含めたそれぞれの層の厚みを適宜選択、設定できることはいうまでもない。

[0066] 第 1一第 3の構成例による VCSELでは、電流狭窄層 106はアルミニウム (A1)を酸化する構成となっているが、 A1に限るものではなぐ酸化した酸化領域が非酸化領域に比べ電気抵抗が大幅に増大（絶縁体となれば望ましレ、）する物質であればょレ、。

[0067] 第 1一第 3の構成例による VCSELでは、光散乱体 110や低反射率領域 108の形状が円環状となっているため、出力レーザ光 116の断面も円環状となるが、必要に応じて楕円型などの所望の断面形状をもつ出力レーザ光 116を出射するようにしてもよレ、。本発明は、以上の具体的な構成、方法に限定されるものではなぐ発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1導電型の基板と、

前記第 1導電型の基板の上に形成された第 1導電型の第 1のブラッグ反射鏡層と、前記第 1のブラッグ反射鏡層の上に形成されかつ発光領域を有する活性層と、前記活性層の上に形成されかつ表面から光軸方向に光を出射する第 2導電型の第 2のブラッグ反射鏡層と、

前記第 2のブラッグ反射鏡の表面から光軸方向に対して交差する方向に光を取り出すモニター光取出し手段と

を備えることを特徴とする面発光レーザ。

[2] 請求項 1に記載の面発光レーザにおいて、

前記モニター光取出し手段は、前記第 2のブラッグ反射鏡の表面の一部の領域に形成されかつ出射光を散乱させる光散乱手段であることを特徴とする面発光レーザ。

[3] 請求項 2に記載の面発光レーザにおいて、

光散乱手段は、前記第 2のブラッグ反射鏡の表面の周辺部に形成されることを特徴とする面発光レーザ。

[4] 請求項 2に記載の面発光レーザにおいて、

前記光散乱手段は、前記第 2のブラッグ反射鏡の表面から光軸方向に対して交差する方向にのみ光を出射させることを特徴とする面発光レーザ。

[5] 請求項 2に記載の面発光レーザにおいて、

前記光散乱手段は、フレネルレンズであることを特徴とする面発光レーザ。

[6] 請求項 3に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 2のブラッグ反射鏡層の表面における前記光散乱手段が形成されていない中心部の幅は、前記活性層の発光領域の幅よりも小さいことを特徴とする面発光レ一ザ。

[7] 請求項 3に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 1のブラッグ反射鏡層と前記活性層との間、前記第 2のブラッグ反射鏡層と前記活性層との間、および、前記第 2のブラッグ反射鏡層の中の何れかに形成され、かつ、中心部の電気抵抗が周辺部の電気抵抗よりも小さい電流狭窄層を更に備えることを特徴とする面発光レーザ。

[8] 請求項 7に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 2のブラッグ反射鏡層の表面における前記光散乱手段が形成されていない中心部の幅は、前記電流狭窄層の開口幅よりも小さいことを特徴とする面発光レーザ。

[9] 請求項 3に記載の面発光レーザにおいて、

前記モニター光取出し手段により取り出された光は、高次横モード発振を抑制することにより得られる光であることを特徴とする面発光レーザ。

[10] 請求項 9に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 2のブラッグ反射鏡層は、周辺部に中心部よりも反射率が低い低反射率領域を備えることを特徴とする面発光レーザ。

[11] 請求項 10に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 2のブラッグ反射鏡層は、複数の膜力なる多層構造を備え、

前記低反射率領域は、複数の膜の間の相互拡散により形成されることを特徴とする面発光レーザ。

[12] 請求項 11に記載の面発光レーザにぉレ、て、

前記低反射率領域は、不純物拡散により形成されることを特徴とする面発光レーザ

[13] 請求項 1に記載の面発光レーザにおいて、

前記第 2のブラッグ反射鏡層に電気的に接続された第 1の電極と、

前記基板に電気的に接続された第 2の電極と

を更に備えることを特徴とする面発光レーザ。