WO2018020791A1 - 窒化物半導体レーザおよび電子機器 - Google Patents

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gan substrate
nitride semiconductor
vertical resonator
semiconductor laser
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将一郎 泉
達史 濱口
佐藤 進
統之 風田川
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ソニー株式会社
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    • H01S5/2004Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2022Absorbing region or layer parallel to the active layer, e.g. to influence transverse modes

Definitions

  • the present disclosure relates to a nitride semiconductor laser and an electronic device including the same.
  • Nitride semiconductor lasers can emit laser light having a shorter wavelength than semiconductor lasers such as silicon and gallium arsenide. Therefore, if a nitride semiconductor laser is used, an optical disk with a high recording density and a high-definition laser printer can be manufactured. Furthermore, a laser array can be easily fabricated by using a nitride semiconductor laser as a surface emitting type. As a result, parallel processing using a large number of nitride semiconductor lasers becomes possible, and high speed recording of an optical disk with a high recording density and a high-definition laser printer can be expected.
  • a nitride-based surface emitting laser is described in, for example, Patent Document 1 below.
  • a nitride-based surface emitting laser noise that cannot be seen in a surface emitting laser such as silicon or gallium arsenide is generated. Therefore, it is desirable to provide a nitride semiconductor laser capable of suppressing the generation of such noise and an electronic apparatus including the same.
  • a nitride semiconductor laser includes a vertical cavity layer including an active layer, a current confinement layer having an opening, and two DBR (distributed Bragg reflector) layers sandwiching the active layer and the opening It has.
  • the nitride semiconductor laser further includes a resonance suppression unit provided outside the vertical resonator layer and at least at a position facing the opening.
  • An electronic apparatus includes the nitride semiconductor laser described above as a light source.
  • the resonance suppression unit is provided at a position outside the vertical resonator layer and at least facing the opening of the current confinement layer. Therefore, the resonance which arises when the light leaked from the vertical resonator layer is reflected by the interface outside the vertical resonator layer is suppressed.
  • the resonance caused by the light leaked from the vertical resonator layer being reflected by the interface outside the vertical resonator layer is suppressed. Therefore, even when the DBR layer does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer, generation of noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer is suppressed. be able to.
  • the effect of this indication is not necessarily limited to the effect described here, Any effect described in this specification may be sufficient.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process subsequent to FIG. 3. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. It is a figure showing the cross-sectional structural example of the surface emitting laser which concerns on 2nd Embodiment of this indication. It is a figure showing the cross-sectional structural example of the surface emitting laser which concerns on 3rd Embodiment of this indication.
  • First embodiment surface emitting laser
  • Second embodiment surface emitting laser
  • Third embodiment surface emitting laser
  • Third embodiment surface emitting laser
  • Fourth embodiment surface emitting laser
  • Example in which an AR coating layer is provided on the light exit surface Fifth embodiment (surface emitting laser) 5.
  • Sixth embodiment (surface emitting laser) 6.
  • Example in which a concavo-convex layer is provided in contact with the back surface of the GaN substrate Seventh embodiment (optical communication apparatus) 7.
  • Eighth embodiment (printing apparatus) Example in which surface emitting laser of each of the above embodiments is used as a light source of a printing apparatus
  • Ninth embodiment (information reproducing / recording apparatus) An example in which the surface emitting laser of each of the above embodiments is used as a light source of an information reproducing / recording apparatus
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration example of a surface emitting laser 1 according to the present embodiment.
  • the surface emitting laser 10 is a top emission type semiconductor laser that can be suitably applied as a light source for optical discs, laser printers, optical communications, and the like.
  • the surface emitting laser 10 is a nitride semiconductor laser and includes, for example, a vertical resonator layer 10A on a GaN substrate 11.
  • the vertical resonator layer 10A is configured to oscillate at a predetermined oscillation wavelength ⁇ 0 by two DBRs (distributed Bragg reflectors) facing each other in the normal direction of the GaN substrate 11.
  • the vertical resonator layer 10A includes, for example, an active layer 14, a current confinement layer 16 having an opening 16A, and two DBR layers (a lower DBR layer 12 and an upper DBR layer 18) sandwiching the active layer 14 and the opening 16A. It is comprised including.
  • the GaN substrate 11 is a crystal growth substrate used when epitaxially growing a DBR near the GaN substrate 11 out of two DBRs included in the vertical resonator layer 10A. That is, the GaN substrate 11 is a substrate provided outside the vertical resonator layer 10A, and further provided on the side opposite to the light emission of the surface emitting laser 10 with respect to the vertical resonator layer 10A. It is a substrate.
  • the surface emitting laser 10 includes, for example, a nitride semiconductor layer in which a lower DBR layer 12, a lower spacer layer 13, an active layer 14, and an upper spacer layer 15 are stacked in this order on a GaN substrate 11.
  • the nitride semiconductor layer may have a layer other than the above.
  • the lower spacer layer 13 and the upper spacer layer 15 may be omitted.
  • the nitride semiconductor layer is made of an AlGaInN-based compound semiconductor, for example, GaN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlGaInN, or the like.
  • the lower DBR layer 12 is configured by, for example, a semiconductor multilayer film.
  • the semiconductor multilayer film has a structure in which low refractive index layers and high refractive index layers having a thickness are alternately stacked.
  • the thickness of the low refractive index layer is preferably an odd multiple of ⁇ 0 / 4n 1 (n 1 is the refractive index of the low refractive index layer).
  • the thickness of the high refractive index layer is preferably an odd multiple of ⁇ 0 / 4n 2 (n 2 is the refractive index of the high refractive index layer).
  • examples of the combination of the low refractive index layer and the high refractive index layer include GaN / AlGaN, GaN / AlInN, GaInN / GaN, and AlGaN / GaInN.
  • the lower spacer layer 13 is made of, for example, GaN.
  • the GaN substrate 11, the lower DBR layer 12, and the lower spacer layer 13 contain, for example, magnesium (Mg), zinc (Zn), etc. as p-type impurities.
  • the upper spacer layer 15 is made of, for example, GaN.
  • the upper spacer layer 15 contains, for example, silicon (Si) as an n-type impurity.
  • the active layer 14 has, for example, a quantum well structure.
  • a quantum well structure As a kind of quantum well structure, a single quantum well structure (QW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure) is mentioned, for example.
  • the quantum well structure has a structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked. Examples of the combination of the well layer and the barrier layer include (In y Ga (1-y) N, GaN), (In y Ga (1-y) N, In z Ga (1-z) N) [where, y> z], (In y Ga (1-y) N, AlGaN), and the like.
  • the surface emitting laser 10 further includes, for example, a current confinement layer 16, an upper electrode layer 17, and an upper DBR layer 18 on the upper spacer layer 15.
  • the current confinement layer 16 is a layer for constricting the current injected into the active layer 14.
  • the current confinement layer 16 is constituted by an insulating layer having an opening 16A. A part of the upper spacer layer 15 is exposed on the bottom surface of the opening 16A.
  • the insulating layer is made of an insulating material such as SiO 2 or SiN.
  • the insulating layer may be constituted by, for example, a high resistance layer formed by ion implantation into the surface layer of the upper spacer layer 15.
  • the diameter of the opening 16A is, for example, 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and is preferably about 10 ⁇ m.
  • the upper electrode layer 17 is composed of, for example, a transparent electrode layer 17A and a metal electrode layer 17B.
  • the transparent electrode layer 17A is made of a conductive material having optical transparency (for example, an absorption rate of 5% or less) with respect to light having an oscillation wavelength ⁇ 0.
  • the conductive material include indium-tin oxide (including ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 , crystalline ITO, and amorphous ITO), and indium-zinc oxide (IZO, Indium Zinc).
  • IFO F-doped In 2 O 3
  • tin oxide SnO 2
  • ATO Sb-doped SnO 2
  • FTO F-doped SnO 2
  • zinc oxide ZnO, Al-doped ZnO and B
  • InGaZnO-based materials including InGaZnO 4 , hereinafter also referred to as “IGZO”), ITiO (Ti-doped ITO), and the like.
  • the metal electrode layer 17B includes, for example, gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), Ti (titanium), vanadium (V), tungsten (W), chromium (A single layer film comprising at least one metal (including an alloy) selected from the group consisting of Cr), Al (aluminum), Cu (copper), Zn (zinc), tin (Sn), and indium (In) Or it is comprised by the multilayer film.
  • the upper DBR layer 18 is made of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the dielectric multilayer film has a structure in which low refractive index layers and thick high refractive index layers are alternately stacked.
  • the thickness of the low refractive index layer is preferably an odd multiple of ⁇ 0 / 4n 3 (n 3 is the refractive index of the low refractive index layer).
  • the thickness of the high refractive index layer is preferably an odd multiple of ⁇ 0 / 4n 4 (n 4 is the refractive index of the high refractive index layer).
  • Examples of the material of the dielectric multilayer film constituting the upper DBR layer 18 include SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , AlN, MgO, and ZrO 2. .
  • examples of combinations of the low refractive index layer and the high refractive index layer include SiO 2 / SiN, SiO 2 / Nb 2 O 5 , SiO 2 / ZrO 2 , SiO 2. / AlN.
  • the dielectric multilayer film constituting the upper DBR layer 18 is formed by a film forming method such as sputtering, CVD, or vapor deposition.
  • the surface emitting laser 10 further includes, for example, a lower electrode layer 19 in contact with the back surface of the GaN substrate 11.
  • the lower electrode layer 19 has, for example, a structure (Ti / Pt / Au) in which titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are stacked in this order from the GaN substrate 11 side.
  • the lower electrode layer 19 may have a structure (V / Pt / Au) in which vanadium (V), platinum (Pt), and gold (Au) are stacked in this order from the GaN substrate 11 side.
  • the lower electrode layer 19 may have, for example, a structure (Ti / Al / Au) in which titanium (Ti), aluminum (Al), and gold (Au) are stacked in this order from the GaN substrate 11 side.
  • the surface emitting laser 10 includes a resonance suppression portion at a position outside the vertical resonator layer 10A and at least facing the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • the resonance suppression portion corresponds to the surface layer portion of the GaN substrate 11.
  • the GaN substrate 11 has an uneven surface 11A that is rougher than the upper surface of the GaN substrate on the back surface of the GaN substrate 11.
  • the above-described resonance suppression portion is the uneven surface 11A.
  • the surface roughness (average square roughness RMS) of the uneven surface 11A is 1 nm or more.
  • the surface roughness of the concavo-convex surface 11A is derived, for example, by observing the concavo-convex surface 11A by cross-sectional measurement using TEM, SEM, or the like.
  • the surface roughness of the uneven surface 11A may be derived, for example, by observing the uneven surface 11A by plane measurement using an AFM.
  • FIG. 3 shows an example of the manufacturing process of the surface emitting laser 10.
  • FIG. 4 shows an example of the manufacturing process following FIG.
  • FIG. 5 shows an example of the manufacturing process following FIG.
  • nitride semiconductors are collectively formed on the GaN substrate 11 by an epitaxial crystal growth method such as a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • trimethyl gallium ((CH 3 ) 3 Ga) is used as the source gas for the compound semiconductor
  • trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al) is used as the source gas for the Al.
  • trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) is used as the In source gas.
  • N source gas ammonia (NH 3 ) is used.
  • the lower DBR layer 12, the lower spacer layer 13, the active layer 14, and the upper spacer layer 15 are formed in this order from the GaN substrate 11 side on the GaN substrate 11 by using, for example, the MOCVD method.
  • the current confinement layer 16, the upper electrode layer 17, and the upper DBR layer 18 are formed in this order from the upper spacer layer 15 side on the upper spacer layer 15 by using a film forming method such as sputtering, CVD, or vapor deposition.
  • the GaN substrate 11 is thinned by polishing the back surface of the GaN substrate 11 (FIG. 4).
  • a polishing method at this time for example, mechanical grinding, chemical mechanical polishing, photoelectrochemical etching, or the like can be used.
  • a mask M having irregular openings is formed by exposure (FIG. 4).
  • the opening of the mask M the back surface of the GaN substrate 11 is exposed.
  • the back surface of the GaN substrate 11 exposed in the opening of the mask M is shaved by, for example, dry etching or wet etching (FIG. 5).
  • the mask M is removed.
  • the uneven surface 11 ⁇ / b> A is formed on the back surface of the GaN substrate 11.
  • the lower electrode layer 19 is formed on the uneven surface 11A.
  • the surface emitting laser 10 according to the present embodiment is manufactured.
  • Nitride-based surface-emitting lasers have a large lattice mismatch and are susceptible to cracking due to their crystal properties, compared to surface-emitting lasers such as silicon and gallium arsenide. Therefore, it is not easy to form a DBR with a nitride-based surface emitting laser. As a result, in DBR, sufficient reflectance with respect to light from the active layer is often not obtained. When the reflectivity of the DBR is insufficient, the light from the active layer passes through the DBR, and therefore, noise that cannot be seen with a surface emitting laser such as silicon or gallium arsenide due to the occurrence of resonance at the interface of the substrate or the like (Substrate mode noise) occurs.
  • a surface emitting laser such as silicon or gallium arsenide due to the occurrence of resonance at the interface of the substrate or the like
  • the resonance suppression portion (uneven surface 11A) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at least at a position facing the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer 14, noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A. Can be suppressed.
  • FIG. 6 illustrates a cross-sectional configuration example of the surface emitting laser 20 according to the present embodiment.
  • the surface emitting laser 20 includes a GaN substrate 21 instead of the GaN substrate 11 in the surface emitting laser 10 of the above embodiment, and further includes a lower electrode layer 22 and a light absorption layer 23 at the position of the lower electrode layer 19. It is a thing.
  • the GaN substrate 21 is a substrate provided on the side opposite to the light emission of the surface-emitting laser 20 in the positional relationship with the vertical resonator layer 10A, like the GaN substrate 11.
  • the back surface of the GaN substrate 21 is a flat surface, for example. Note that the back surface of the GaN substrate 21 may be, for example, an uneven surface 11A.
  • the lower electrode layer 22 is a layer in contact with the back surface of the GaN substrate 21.
  • the lower electrode layer 22 has an opening 22A at least at a position facing the opening 16A.
  • the lower electrode layer 22 is made of, for example, a material common to the lower electrode layer 19.
  • the light absorption layer 23 is a layer in contact with the back surface of the GaN substrate 21.
  • the light absorption layer 23 is provided in the opening 22A.
  • the light absorption layer 23 is provided outside the vertical resonator layer 10A and at a position facing at least the opening 16A.
  • the light absorption layer 23 is a layer having higher light absorption at the oscillation wavelength ⁇ 0 than the GaN substrate 21.
  • the light absorption layer 23 is made of, for example, a dielectric (for example, SiN, SiO, TaO).
  • the surface emitting laser 20 includes a resonance suppression part at a position outside the vertical resonator layer 10A and at least facing the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • the resonance suppression unit corresponds to the light absorption layer 23.
  • a resonance suppression portion (light absorption layer 23) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at least at a position facing the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer 14, noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A. Can be suppressed.
  • FIG. 7 illustrates a cross-sectional configuration example of the surface emitting laser 30 according to the present embodiment.
  • the surface emitting laser 30 includes the lower electrode layer 19 in place of the lower electrode layer 22 and the light absorption layer 23 in the surface emitting laser 20 of the second embodiment, and further includes an upper surface of the GaN substrate 21 and a lower DBR layer. 12 is provided with a light absorption layer 31 and a base layer 32.
  • the lower electrode layer 19 is a layer in contact with the back surface of the GaN substrate 21.
  • the light absorption layer 31 is a layer in contact with the upper surface of the GaN substrate 21.
  • the light absorption layer 31 is provided outside the vertical resonator layer 10A and at a position facing at least the opening 16A.
  • the light absorption layer 31 is a layer having higher light absorption at the oscillation wavelength ⁇ 0 than the GaN substrate 21.
  • the light absorption layer 31 is made of, for example, a material (for example, GaInN) having a band gap larger than the band gap of the active layer 14.
  • the underlayer 32 is a layer used when epitaxially growing a DBR near the GaN substrate 11 out of the two DBRs included in the vertical resonator layer 10A, and is made of, for example, GaN.
  • the surface emitting laser 30 includes a resonance suppressing portion at a position outside the vertical resonator layer 10A and at least facing the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • the resonance suppression unit corresponds to the light absorption layer 31.
  • a resonance suppression portion (light absorption layer 31) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at least at a position facing the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer 14, noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A. Can be suppressed.
  • FIG. 8 illustrates a cross-sectional configuration example of the surface emitting laser 40 according to the present embodiment.
  • the surface emitting laser 40 has a higher reflectivity of the upper DBR layer 18 in the surface emitting laser 20 of the second embodiment, and is configured so that light does not easily leak from the upper DBR layer 18 side. Yes.
  • the surface emitting laser 40 further includes an AR (Anti-Reflection) coat layer 41 in place of the light absorption layer 23 in the surface emitting laser 20 of the second embodiment.
  • the GaN substrate 21 is provided on the light emitting side of the surface emitting laser 40 in a positional relationship with the vertical resonator layer 10A, and the back surface of the GaN substrate 21 is the light emitting surface.
  • the AR coating layer 41 is a layer in contact with the back surface (light emitting surface) of the GaN substrate 21.
  • the AR coating layer 41 is a thin film that suppresses reflection on the surface of the GaN substrate 21 by utilizing light interference.
  • the surface emitting laser 40 includes a resonance suppression unit at a position outside the vertical resonator layer 10A and at least facing the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • this resonance suppression portion corresponds to the AR coat layer 41.
  • the resonance suppression portion (AR coat layer 41) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at a position facing at least the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 is disposed near the light emitting surface, it is possible to suppress the occurrence of noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A.
  • FIG. 9 illustrates a cross-sectional configuration example of the surface emitting laser 50 according to the present embodiment.
  • the surface emitting laser 50 includes the GaN substrate 51 in place of the GaN substrate 11 in the surface emitting laser 10 of the first embodiment.
  • the GaN substrate 51 is a substrate provided on the side opposite to the light emission of the surface emitting laser 25 in the positional relationship with the vertical resonator layer 10A, as with the GaN substrate 11.
  • the back surface of the GaN substrate 51 is an inclined surface 51 ⁇ / b> A having a normal line that intersects the normal line of the upper surface of the GaN substrate 51.
  • the GaN substrate 51 has an inclined surface 51 ⁇ / b> A on the back surface of the GaN substrate 51.
  • the angle formed by the normal line of the inclined surface 51A and the normal line of the upper surface of the GaN substrate 51 is 0.05 degrees or more, and preferably 0.5 degrees or more.
  • the inclined surface 51A is formed, for example, by polishing the back surface of the GaN substrate 51.
  • the lower electrode layer 19 is a layer in contact with the back surface (the inclined surface 51A) of the GaN substrate 51.
  • the surface emitting laser 50 includes a resonance suppressing portion at a position outside the vertical resonator layer 10A and at least facing the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • this resonance suppression portion corresponds to the inclined surface 51A.
  • the resonance suppression portion (inclined surface 51A) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at a position facing at least the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer 14, noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A. Can be suppressed.
  • FIG. 10 illustrates a cross-sectional configuration example of the surface emitting laser 60 according to the present embodiment.
  • the surface-emitting laser 60 is the same as the surface-emitting laser 30 of the third embodiment except that the light absorption layer 31 and the base layer 32 are omitted, and the surface of the surface-emitting laser 60 is uneven between the back surface of the GaN substrate 21 and the lower electrode layer 19.
  • the layer 61 is provided.
  • the uneven layer 61 is a layer having a non-uniform in-plane density.
  • the uneven layer 61 is, for example, a layer formed by dispersing fine particles on the back surface of the GaN substrate 21, and has openings throughout the uneven layer 61. Therefore, the lower electrode layer 19 is in contact with the back surface of the GaN substrate 21 through the opening of the uneven layer 61.
  • the uneven layer 61 is a layer formed by dispersing fine particles on the back surface of the GaN substrate 21, the fine particles constituting the uneven layer 61 may have conductivity, It may have insulating properties.
  • the surface emitting laser 60 includes a resonance suppression unit at a position that is outside the vertical resonator layer 10A and at least faces the opening 16A.
  • This resonance suppression unit suppresses resonance caused by light leaking from the vertical resonator layer 10A being reflected at the interface outside the vertical resonator layer 10A.
  • This resonance suppression unit suppresses the generation of noise (for example, the substrate mode noise shown in FIG. 2) at the base of the intensity spectrum of the light (light having the oscillation wavelength ⁇ 0) generated by the vertical resonator layer 10A.
  • this resonance suppression portion corresponds to the uneven layer 61.
  • a resonance suppression portion (uneven layer 61) is provided outside the vertical resonator layer 10A and at least at a position facing the opening 16A of the current confinement layer 16.
  • the resonance which arises when the light which leaked from 10 A of vertical resonator layers is reflected in the interface outside 10 A of vertical resonator layers is suppressed.
  • the lower DBR layer 12 does not have sufficient reflectivity with respect to the light from the active layer 14, noise at the base of the intensity spectrum of the light generated by the vertical resonator layer 10A. Can be suppressed.
  • FIG. 11 illustrates an example of a cross-sectional configuration of the optical communication device 70 according to the present embodiment.
  • the optical communication device 70 is obtained by mounting two LSI chips 72 and 73 on a printed wiring board 71.
  • a light emitting element 74 is disposed on the surface of one LSI chip 71.
  • the light emitting element 74 is any one of the surface emitting lasers 10 to 60 according to the above embodiments.
  • An electric signal from the LSI chip 72 is converted into an optical signal by the light emitting element 74, and the optical signal is output from the light emitting element 74.
  • a light receiving element 75 such as a photodiode is disposed on the surface of the other LSI chip 73.
  • the optical signal input to the light receiving element 75 is converted into an electric signal by the light receiving element 75, and the electric signal is input to the LSI chip 73.
  • Lenses 76 are provided on the light emitting surface of the light emitting element 74, the light emitting surface of the light receiving element 75, and both ends of the optical waveguide 79.
  • the lens 76 is, for example, a collimating lens that converts divergent light into parallel light or collects parallel light.
  • a cylindrical male connector 77 that covers the light emitting element 74 and the light receiving element 75 is provided on the upper surfaces of the LSI chips 72 and 73.
  • An opening 77A is provided on the upper surface of the male connector 77, and a female connector 78 that closes the opening 77A and fits with the male connector 77 is provided.
  • the female connector 78 is provided along the optical waveguide 79 and has a function of supporting the optical waveguide 79.
  • the male connector 77 and the female connector 78 are connected to each other and then the light emitting element 74 is driven, light is emitted from the light emitting element 74, and the light is guided through the lens 76.
  • the light enters one end of the waveguide 79.
  • the light that has entered the optical waveguide 79 is guided through the optical waveguide 79, output from the other end of the optical waveguide 79, and enters the light receiving element 75 through the lens 76.
  • the light incident on the light receiving element 75 is converted into an electric signal (photocurrent) corresponding to the output level of the incident light, and then the electric signal is output to the LSI chip 73.
  • any of the surface emitting lasers 10 to 60 according to the above-described embodiments is used in the optical communication device 70.
  • the light emitting element 74 can be operated at high speed.
  • the optical communication device 70 may include a plurality of light emitting elements 74. In the seventh embodiment, the optical communication device 70 includes a plurality of light receiving elements 75. You may have.
  • FIG. 12 illustrates an example of a schematic configuration of the printing apparatus 80 according to the present embodiment.
  • the printing apparatus 80 includes, for example, a light source 81, a polygon mirror 82 that reflects and scans the light from the light source 81, an f ⁇ lens 83 that guides the light from the polygon mirror 82 to the photosensitive drum 84, and an f ⁇ lens 83.
  • the photosensitive drum 84 receives the light from the photosensitive drum 84 to form an electrostatic latent image, and a toner supplier (not shown) that attaches toner corresponding to the electrostatic latent image to the photosensitive drum 84.
  • any of the surface emitting lasers 10 to 60 according to the above-described embodiments is used. Thereby, the light source 81 can be operated at high speed.
  • FIG. 13 shows an example of a schematic configuration of the information reproducing / recording apparatus 90 according to the present embodiment.
  • the information reproducing / recording device 90 includes, for example, an optical device 91 and an information processing unit 82.
  • the information processing unit 82 acquires information recorded on the recording medium 100 from the optical device 91 or transmits input information to the optical device 91.
  • the optical device 91 is used as, for example, an optical pickup device for high-density recording / reproduction using a DVD or the like.
  • the semiconductor laser LD is configured by any of the surface emitting lasers 10 to 60 according to the above embodiments. A large number of pits (projections) having a size of, for example, several ⁇ m are formed on the surface of the recording medium 100.
  • the optical system is disposed in the optical path from the semiconductor laser LD to the recording medium 100, and includes, for example, a grating (GRT) 112, a polarizing beam splitter (PBS) 113, a collimating lens (CL) 114, and a quarter wavelength plate. ( ⁇ / 4 plate) 115 and objective lens (OL) 116 are provided.
  • this optical system has a cylindrical lens (CyL) 117 and a light receiving element (PD) 118 such as a photodiode on the optical path separated by the polarization beam splitter (PBS) 113.
  • light from the light source is focused on the recording medium 100 through the GRT 112, PBS 113, CL 114, ⁇ / 4 plate 115 and OL 116, and reflected by the pits on the surface of the recording medium 100. Is done.
  • the reflected light enters the PD 118 through the OL 116, the ⁇ / 4 plate 115, the CL 114, the PBS 113, and the CyL 117, and the pit signal, tracking signal, and focus signal are read.
  • any one of the surface emitting lasers 10 to 60 according to the above-described embodiments is used as the semiconductor laser LD, so that the semiconductor laser LD can be operated at high speed. it can.
  • this indication can take the following composition.
  • a vertical resonator layer including an active layer, a current confinement layer having an opening, and two DBR (distributed Bragg reflector) layers sandwiching the active layer and the opening;
  • a nitride semiconductor laser comprising: a resonance suppression unit provided outside the vertical resonator layer and at least at a position facing the opening.
  • a GaN substrate provided outside the vertical resonator layer; The nitride semiconductor laser according to (1), wherein the resonance suppression unit is a surface layer portion of the GaN substrate or a layer in contact with a surface of the GaN substrate.
  • the GaN substrate is a substrate provided on a side opposite to the light emission of the nitride semiconductor laser in a positional relationship with the vertical resonator layer, and on the back surface of the GaN substrate, It has a rough surface rougher than the top surface, The nitride semiconductor laser according to (2), wherein the resonance suppression unit is the uneven surface.
  • the GaN substrate is a substrate provided on a side opposite to the light emission of the nitride semiconductor laser in a positional relationship with the vertical resonator layer, The nitride semiconductor laser according to (2), wherein the resonance suppression unit is a layer that is in contact with the surface of the GaN substrate and has a higher light absorption at an oscillation wavelength than the GaN substrate. .
  • the GaN substrate is provided on the light emitting side of the nitride semiconductor laser in a positional relationship with the vertical resonator layer
  • the resonance suppression unit is an AR (Anti-Reflection) coat layer that is in contact with the surface of the GaN substrate and suppresses reflection on the surface of the GaN substrate.
  • laser is an AR (Anti-Reflection) coat layer that is in contact with the surface of the GaN substrate and suppresses reflection on the surface of the GaN substrate.
  • the GaN substrate is a substrate provided on a side opposite to the light emission of the nitride semiconductor laser in a positional relationship with the vertical resonator layer, and has an inclined surface on the back surface of the GaN substrate.
  • the nitride semiconductor laser according to (2), wherein the resonance suppression unit is the inclined surface.
  • the GaN substrate is a substrate provided on a side opposite to the light emission of the nitride semiconductor laser in a positional relationship with the vertical resonator layer, The nitride semiconductor laser according to (2), wherein the resonance suppression unit is an uneven layer having an in-plane density non-uniform.
  • a nitride semiconductor laser is provided as a light source, The nitride semiconductor laser is A vertical resonator layer including an active layer, a current confinement layer having an opening, and two DBR (distributed Bragg reflector) layers sandwiching the active layer and the opening;
  • An electronic device comprising: a resonance suppression unit provided outside the vertical resonator layer and at least at a position facing the opening.

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Abstract

本開示の一実施の形態に係る窒化物半導体レーザは、活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、活性層および開口部を挟み込む2つのDBR層とを含む垂直共振器層を備えている。この窒化物半導体レーザは、さらに、垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部を備えている。

Description

窒化物半導体レーザおよび電子機器
 本開示は、窒化物半導体レーザおよびそれを備えた電子機器に関する。
 窒化物半導体レーザは、シリコンやガリウムヒ素などの半導体レーザと比べて、短波長のレーザ光を出射することができる。そのため、窒化物半導体レーザを用いれば、高記録密度の光ディスクや、高精細なレーザプリンタを作製することができる。さらには、窒化物半導体レーザを面発光型とすることにより、容易にレーザアレイを作製することができる。その結果、多数の窒化物半導体レーザによる並列処理が可能となるので、高記録密度の光ディスクや、高精細なレーザプリンタの高速化が期待できる。窒化物系の面発光レーザは、例えば、以下の特許文献1に記載されている。
特開2015-35541号公報
 ところで、窒化物系の面発光レーザでは、シリコンやガリウムヒ素などの面発光レーザでは見られないノイズが発生する。従って、そのようなノイズの発生を抑えることの可能な窒化物半導体レーザおよびそれを備えた電子機器を提供することが望ましい。
 本開示の一実施形態に係る窒化物半導体レーザは、活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、活性層および開口部を挟み込む2つのDBR(distributed Bragg reflector)層とを含む垂直共振器層を備えている。この窒化物半導体レーザは、さらに、垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部を備えている。
 本開示の一実施形態に係る電子機器は、上記の窒化物半導体レーザを光源として備えている。
 本開示の一実施形態に係る窒化物半導体レーザおよび電子機器では、垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層の開口部と対向する位置に共振抑制部が設けられている。これにより、垂直共振器層から漏れた光が垂直共振器層の外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。
 本開示の一実施形態に係る窒化物半導体レーザおよび電子機器によれば、垂直共振器層から漏れた光が垂直共振器層の外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制するようにしたので、DBR層が活性層からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層によって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本開示の第1の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 従来の出射光の強度スペクトルの一例を表す図である。 図1の面発光レーザの製造過程の一例を表す図である。 図3に続く製造過程の一例を表す図である。 図4に続く製造過程の一例を表す図である。 本開示の第2の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 本開示の第3の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 本開示の第4の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 本開示の第5の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 本開示の第6の実施の形態に係る面発光レーザの断面構成例を表す図である。 本開示の第7の実施の形態に係る光通信装置の断面構成例を表す図である。 本開示の第8の実施の形態に係る印刷装置の概略構成例を表す図である。 本開示の第9の実施の形態に係る情報再生記録装置の概略構成例を表す図である。
 以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。
 
  1.第1の実施の形態(面発光レーザ)
     GaN基板の裏面を凹凸面にした例
  2.第2の実施の形態(面発光レーザ)
     GaN基板の裏面に接する光吸収層を設けた例
  3.第3の実施の形態(面発光レーザ)
     GaN基板の上面に接する光吸収層を設けた例
  4.第4の実施の形態(面発光レーザ)
     光出射面にARコート層を設けた例
  5.第5の実施の形態(面発光レーザ)
     GaN基板の裏面を傾斜面にした例
  6.第6の実施の形態(面発光レーザ)
     GaN基板の裏面に接する凹凸層を設けた例
  7.第7の実施の形態(光通信装置)
     光通信装置の光源に上記各実施の形態の面発光レーザを用いた例
  8.第8の実施の形態(印刷装置)
     印刷装置の光源に上記各実施の形態の面発光レーザを用いた例
  9.第9の実施の形態(情報再生記録装置)
     情報再生記録装置の光源に上記各実施の形態の面発光レーザを用いた例
 
<1.第1の実施の形態>
[構成]
 本開示の第1の実施の形態に係る面発光レーザ10の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る面発光レーザ1の断面構成例を表したものである。
 面発光レーザ10は、光ディスク、レーザプリンタ、光通信などの光源として好適に適用可能な上面出射型の半導体レーザである。面発光レーザ10は、窒化物半導体レーザであり、例えば、GaN基板11上に垂直共振器層10Aを備えている。垂直共振器層10Aは、GaN基板11の法線方向において互いに対向する2つのDBR(distributed Bragg reflector)によって所定の発振波長λ0で発振するように構成されている。垂直共振器層10Aは、例えば、活性層14と、開口部16Aを有する電流狭窄層16と、活性層14および開口部16Aを挟み込む2つのDBR層(下部DBR層12および上部DBR層18)とを含んで構成されている。GaN基板11は、垂直共振器層10Aに含まれる2つのDBRのうちGaN基板11寄りのDBRをエピタキシャル結晶成長させる際に用いられた結晶成長基板である。つまり、GaN基板11は、垂直共振器層10Aの外側に設けられた基板であり、さらに、垂直共振器層10Aとの位置関係で、面発光レーザ10の光出射とは反対側に設けられた基板である。
 面発光レーザ10は、例えば、GaN基板11上に、下部DBR層12、下部スペーサ層13、活性層14および上部スペーサ層15をこの順に積層した窒化物半導体層を備えている。なお、窒化物半導体層は、上記以外の層を有していてもよい。また、窒化物半導体層において、下部スペーサ層13や上部スペーサ層15が省略されていてもよい。窒化物半導体層は、AlGaInN系化合物半導体によって構成されており、例えば、GaN、AlGaN、AlInN、GaInN、AlGaInNなどによって構成されている。
 下部DBR層12は、例えば、半導体多層膜によって構成されている。半導体多層膜は、低屈折率層と、厚さの高屈折率層とを交互に積層させた構造となっている。低屈折率層の厚さは、λ0/4n(nは低屈折率層の屈折率)の奇数倍となっていることが好ましい。高屈折率層の厚さは、λ0/4n(nは高屈折率層の屈折率)の奇数倍となっていることが好ましい。下部DBR層12を構成する半導体多層膜において、低屈折率層および高屈折率層の組み合わせとしては、例えば、GaN/AlGaN、GaN/AlInN、GaInN/GaN、AlGaN/GaInNなどが挙げられる。下部スペーサ層13は、例えば、GaNによって構成されている。GaN基板11、下部DBR層12および下部スペーサ層13には、p型不純物として、例えば、マグネシウム(Mg)や亜鉛(Zn)などが含まれている。上部スペーサ層15は、例えば、GaNによって構成されている。上部スペーサ層15には、n型不純物として、例えば、シリコン(Si)などが含まれている。
 活性層14は、例えば、量子井戸構造を有している。量子井戸構造の種類としては、例えば、単一量子井戸構造(QW構造)、または、多重量子井戸構造(MQW構造)が挙げられる。量子井戸構造は、井戸層および障壁層を交互に積層させた構造となっている。井戸層および障壁層の組合せとしては、例えば、(InGa(1-y)N,GaN)、(InGa(1-y)N,InGa(1-z)N)[但し、y>z]、(InGa(1-y)N,AlGaN)などが挙げられる。
 面発光レーザ10は、さらに、例えば、上部スペーサ層15上に、電流狭窄層16、上部電極層17および上部DBR層18を備えている。電流狭窄層16は、活性層14に注入する電流を狭窄するための層である。電流狭窄層16は、開口部16Aを有する絶縁層によって構成されている。開口部16Aの底面には、上部スペーサ層15の一部が露出している。絶縁層は、例えば、SiOやSiN等の絶縁性の材料によって構成されている。絶縁層は、例えば、上部スペーサ層15の表層へのイオン注入によって形成された高抵抗層によって構成されていてもよい。開口部16Aの直径は、例えば、1μm以上20μm以下となっており、10μm程度となっていることが好ましい。
 上部電極層17は、例えば、透明電極層17Aおよび金属電極層17Bによって構成されている。透明電極層17Aは、発振波長λ0の光に対して光透過性(例えば吸収率5%以下)を有する導電性材料によって構成されている。上記の導電性材料としては、例えば、インジウム-錫酸化物(ITO,Indium Tin Oxide,SnドープのIn、結晶性ITOおよびアモルファスITOを含む)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO,Indium Zinc Oxide)、IFO(FドープのIn)、酸化錫(SnO)、ATO(SbドープのSnO)、FTO(FドープのSnO)、酸化亜鉛(ZnO、AlドープのZnOやBドープのZnOを含む)、InGaZnO系材料(InGaZnO等、以下「IGZO」ともいう)、ITiO(TiドープのITO)が挙げられる。金属電極層17Bは、例えば、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、Ti(チタン)、バナジウム(V)、タングステン(W)、クロム(Cr)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、錫(Sn)及びインジウム(In)から成る群から選択された少なくとも1種類の金属(合金を含む)を含む、単層膜または多層膜によって構成されている。
 上部DBR層18は、例えば、誘電体多層膜によって構成されている。誘電体多層膜は、低屈折率層と、厚さの高屈折率層とを交互に積層させた構造となっている。低屈折率層の厚さは、λ0/4n(nは低屈折率層の屈折率)の奇数倍となっていることが好ましい。高屈折率層の厚さは、λ0/4n(nは高屈折率層の屈折率)の奇数倍となっていることが好ましい。上部DBR層18を構成する誘電体多層膜の材料としては、例えば、SiO、SiN、Al、Nb、Ta、TiO、AlN、MgO、ZrOが挙げられる。上部DBR層18を構成する誘電体多層膜において、低屈折率層および高屈折率層の組み合わせとしては、例えば、SiO/SiN、SiO/Nb、SiO/ZrO、SiO/AlNが挙げられる。上部DBR層18を構成する誘電体多層膜は、例えば、スパッタ、CVDまたは蒸着などの成膜法によって形成されている。
 面発光レーザ10は、さらに、例えば、GaN基板11の裏面に接する下部電極層19を備えている。下部電極層19は、例えば、チタン(Ti)、白金(Pt)および金(Au)をGaN基板11側からこの順に積層した構造(Ti/Pt/Au)となっている。下部電極層19は、例えば、バナジウム(V)、白金(Pt)および金(Au)をGaN基板11側からこの順に積層した構造(V/Pt/Au)となっていてもよい。下部電極層19は、例えば、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)および金(Au)をGaN基板11側からこの順に積層した構造(Ti/Al/Au)となっていてもよい。
 ところで、面発光レーザ10は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。
 本実施の形態において、この共振抑制部は、GaN基板11の表層部分に相当している。GaN基板11は、GaN基板11の裏面に、当該GaN基板の上面よりも荒れた凹凸面11Aを有している。本実施の形態において、上記の共振抑制部が、凹凸面11Aである。凹凸面11Aの表面粗さ(平均二乗粗さRMS)は、1nm以上となっている。凹凸面11Aの表面粗さは、例えば、TEMやSEMなどを用いた断面測定で凹凸面11Aを観察することにより導出される。凹凸面11Aの表面粗さは、例えば、AFMを用いた平面測定で凹凸面11Aを観察することにより導出されてもよい。
[製造方法]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ10の製造方法について説明する。図3は、面発光レーザ10の製造過程の一例を表したものである。図4は、図3に続く製造過程の一例を表したものである。図5は、図4に続く製造過程の一例を表したものである。
 面発光レーザ10を製造するためには、例えばGaN基板11上に、窒化物半導体を、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition :有機金属気相成長)法などのエピタキシャル結晶成長法により一括に形成する。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、Gaの原料ガスとしては例えばトリメチルガリウム((CHGa)を用い、Alの原料ガスとしては例えばトリメチルアルミニウム((CHAl)を用い、Inの原料ガスとしては例えばトリメチルインジウム((CHIn)を用いる。また、Nの原料ガスとしてはアンモニア(NH)を用いる。
 まず、例えばMOCVD法を用いて、GaN基板11上に、下部DBR層12、下部スペーサ層13、活性層14および上部スペーサ層15をGaN基板11側からこの順に形成する。次に、例えば、スパッタ、CVDまたは蒸着などの成膜法を用いて、上部スペーサ層15上に、電流狭窄層16、上部電極層17および上部DBR層18を上部スペーサ層15側からこの順に形成する。次に、GaN基板11の裏面を研磨することにより、GaN基板11を薄くする(図4)。このときの研磨方法には、例えば、機械研削、化学機械研磨、または、光電気化学エッチングなどを用いることができる。
 次に、研磨の済んだGaN基板11の裏面にフォトレジストを塗布したのち、露光によって、不規則な開口を有するマスクMを形成する(図4)。マスクMの開口内には、GaN基板11の裏面が露出している。続いて、例えば、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、マスクMの開口内に露出しているGaN基板11の裏面を削る(図5)。その後、マスクMを除去する。これにより、GaN基板11の裏面に凹凸面11Aが形成される。次に、凹凸面11Aに下部電極層19を形成する。このようにして、本実施の形態に係る面発光レーザ10が製造される。
[動作]
 このような構成の面発光レーザ10では、上部電極層17と下部電極層19との間に所定の電圧が印加されると、開口部16Aを通して活性層14に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部DBR層12および上部DBR層18により反射され、所定の発振波長λ0でレーザ発振が生じる。そして、上部DBR層18の上面から発振波長λ0のレーザ光が外部に出射される。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ10の効果について説明する。
 窒化物系の面発光レーザでは、シリコンやガリウムヒ素などの面発光レーザと比べ、その結晶の性質により、格子不整合が大きくクラックが発生しやすく、また屈折率差をつけ難い。そのため、窒化物系の面発光レーザでは、DBRの形成が容易ではない。その結果、DBRにおいて、活性層からの光に対し十分な反射率が得られないことが多い。DBRの反射率が不十分な場合、活性層からの光がDBRを透過してしまうので、基板などの界面などでの共振の発生により、シリコンやガリウムヒ素などの面発光レーザでは見られないノイズ(基板モードノイズ)が発生する。
 一方、本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(凹凸面11A)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が活性層14からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<2.第2の実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第2の実施の形態に係る面発光レーザ20について説明する。図6は、本実施の形態に係る面発光レーザ20の断面構成例を表したものである。面発光レーザ20は、上記実施の形態の面発光レーザ10において、GaN基板11の代わりにGaN基板21を備え、さらに、下部電極層19の位置に、下部電極層22および光吸収層23を備えたものである。
 つまり、GaN基板21は、GaN基板11と同様、垂直共振器層10Aとの位置関係で、面発光レーザ20の光出射とは反対側に設けられた基板である。GaN基板21の裏面は、例えば、平坦面となっている。なお、GaN基板21の裏面が、例えば、凹凸面11Aとなっていてもよい。
 下部電極層22は、GaN基板21の裏面に接する層である。下部電極層22は、少なくとも開口部16Aと対向する位置に開口22Aを有している。下部電極層22は、例えば、下部電極層19と共通の材料によって構成されている。光吸収層23は、GaN基板21の裏面に接する層である。光吸収層23は、開口22A内に設けられている。光吸収層23は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に設けられている。光吸収層23は、GaN基板21と比べて発振波長λ0での光吸収性が高い層である。光吸収層23は、例えば、誘電体(例えばSiN、SiO、TaO)によって構成されている。
 ところで、面発光レーザ20は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。本実施の形態において、この共振抑制部は、光吸収層23に相当している。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ20の効果について説明する。本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(光吸収層23)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が活性層14からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<3.第3の実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第3の実施の形態に係る面発光レーザ30について説明する。図7は、本実施の形態に係る面発光レーザ30の断面構成例を表したものである。面発光レーザ30は、上記第2の実施の形態の面発光レーザ20において、下部電極層22および光吸収層23の代わりに下部電極層19を備え、さらに、GaN基板21の上面と下部DBR層12との間に、光吸収層31および下地層32を備えたものである。
 つまり、下部電極層19は、GaN基板21の裏面に接する層である。光吸収層31は、GaN基板21の上面に接する層である。光吸収層31は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に設けられている。光吸収層31は、GaN基板21と比べて発振波長λ0での光吸収性が高い層である。光吸収層31は、例えば、活性層14のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する材料(例えばGaInNなど)によって構成されている。下地層32は、垂直共振器層10Aに含まれる2つのDBRのうちGaN基板11寄りのDBRをエピタキシャル結晶成長させる際に用いられた層であり、例えば、GaNによって構成されている。
 ところで、面発光レーザ30は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。本実施の形態において、この共振抑制部は、光吸収層31に相当している。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ30の効果について説明する。本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(光吸収層31)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が活性層14からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<4.第4の実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第4の実施の形態に係る面発光レーザ40について説明する。図8は、本実施の形態に係る面発光レーザ40の断面構成例を表したものである。面発光レーザ40は、上記第2の実施の形態の面発光レーザ20において、上部DBR層18の反射率を高くしたものであり、上部DBR層18側から光が漏れ難くなるように構成されている。面発光レーザ40は、さらに、上記第2の実施の形態の面発光レーザ20において、光吸収層23の代わりにAR(Anti-Reflection)コート層41を備えたものである。
 つまり、面発光レーザ40では、GaN基板21は、垂直共振器層10Aとの位置関係で、面発光レーザ40の光出射側に設けられており、GaN基板21の裏面が光出射面となっている。さらに、ARコート層41がGaN基板21の裏面(光出射面)に接する層となっている。ARコート層41は、光の干渉を利用してGaN基板21の表面での反射を抑制する薄い被膜である。
 ところで、面発光レーザ40は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。本実施の形態において、この共振抑制部は、ARコート層41に相当している。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ40の効果について説明する。本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(ARコート層41)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が光出射面寄りに配置されている場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<5.第5の実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第5の実施の形態に係る面発光レーザ50について説明する。図9は、本実施の形態に係る面発光レーザ50の断面構成例を表したものである。面発光レーザ50は、上記第1の実施の形態の面発光レーザ10において、GaN基板11の代わりにGaN基板51を備えたものである。
 つまり、GaN基板51は、GaN基板11と同様、垂直共振器層10Aとの位置関係で、面発光レーザ25の光出射とは反対側に設けられた基板である。GaN基板51の裏面は、GaN基板51の上面の法線と交差する法線を有する傾斜面51Aとなっている。GaN基板51は、GaN基板51の裏面に、傾斜面51Aを有している。傾斜面51Aの法線と、GaN基板51の上面の法線とのなす角は、0.05度以上となっており、0.5度以上となっていることが好ましい。傾斜面51Aは、例えば、GaN基板51の裏面を研磨することにより形成されている。下部電極層19は、GaN基板51の裏面(傾斜面51A)に接する層である。
 ところで、面発光レーザ50は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。本実施の形態において、この共振抑制部は、傾斜面51Aに相当している。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ50の効果について説明する。本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(傾斜面51A)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が活性層14からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<6.第6の実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第6の実施の形態に係る面発光レーザ60について説明する。図10は、本実施の形態に係る面発光レーザ60の断面構成例を表したものである。面発光レーザ60は、上記第3の実施の形態の面発光レーザ30において、光吸収層31および下地層32を省略し、さらに、GaN基板21の裏面と下部電極層19との間に、凹凸層61を備えたものである。凹凸層61は、面内の密度が不均一な層である。凹凸層61は、例えば、微細な粒子をGaN基板21の裏面に分散させることにより形成された層であり、凹凸層61のいたるところに、開口を有している。従って、下部電極層19は、凹凸層61の開口を介して、GaN基板21の裏面に接している。凹凸層61が、微細な粒子をGaN基板21の裏面に分散させることにより形成された層である場合に、凹凸層61を構成する微細な粒子は、導電性を有していてもよいし、絶縁性を有していてもよい。
 ところで、面発光レーザ60は、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも開口部16Aと対向する位置に共振抑制部を備えている。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振を抑制する。この共振抑制部は、垂直共振器層10Aによって生成される光(発振波長λ0の光)の強度スペクトルのすそ野でのノイズ(例えば、図2に示した基板モードノイズ)の発生を抑える。本実施の形態において、この共振抑制部は、凹凸層61に相当している。
[効果]
 次に、本実施の形態に係る面発光レーザ60の効果について説明する。本実施の形態では、垂直共振器層10Aの外側であって、かつ、少なくとも電流狭窄層16の開口部16Aと対向する位置に共振抑制部(凹凸層61)が設けられている。これにより、垂直共振器層10Aから漏れた光が垂直共振器層10Aの外側にある界面で反射されることによって生じる共振が抑制される。その結果、下部DBR層12が活性層14からの光に対して十分な反射率を有していない場合であっても、垂直共振器層10Aによって生成される光の強度スペクトルのすそ野でのノイズの発生を抑えることができる。
<7.第7実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第7の実施の形態に係る光通信装置70について説明する。図11は、本実施の形態に係る光通信装置70の断面構成の一例を表すものである。光通信装置70は、プリント配線基板71上に、2つのLSIチップ72,73が実装されたものである。一方のLSIチップ71の表面上には、発光素子74が配置されている。発光素子74は、上記各実施の形態に係る面発光レーザ10~60のいずれかである。LSIチップ72からの電気信号が発光素子74によって光信号に変換され、光信号が発光素子74から出力される。他方のLSIチップ73の表面上には、フォトダイオードなどの受光素子75が配置されている。受光素子75に入力された光信号が受光素子75で電気信号に変換され、電気信号がLSIチップ73に入力される。
 発光素子74の光出射面と、受光素子75の光出射面と、光導波路79の両端には、レンズ76が設けられている。このレンズ76は、例えば、発散光を平行光化したり、平行光を集光したりするコリメートレンズである。また、LSIチップ72,73の上面には、発光素子74や受光素子75を覆う筒状のオス型コネクタ77が設けられている。このオス型コネクタ77の上面には、開口77Aが設けられており、この開口77Aを塞ぐと共にオス型コネクタ77と嵌合するメス型コネクタ78が設けられている。このメス型コネクタ78は、光導波路79に沿って設けられており、光導波路79を支持する機能も有している。
 本実施の形態では、オス型コネクタ77とメス型コネクタ78とが互いに接続されたのち、発光素子74が駆動されると、発光素子74から光が出射され、その光がレンズ76を介して光導波路79の一端に入射する。光導波路79に入射した光は、光導波路79を導波したのち、光導波路79の他端から出力され、レンズ76を介して受光素子75に入射する。受光素子75に入射した光は、入射した光の出力レベルに応じた電気信号(フォトカレント)に変換されたのち、電気信号はLSIチップ73に出力される。
 ところで、本実施の形態では、上記各実施の形態に係る面発光レーザ10~60のいずれかが光通信装置70に用いられている。これにより、発光素子74を高速動作させることができる。
 上記第7の実施の形態において、光通信装置70は、複数の発光素子74を備えていてもよい、また、上記第7の実施の形態において、光通信装置70は、複数の受光素子75を備えていてもよい。
<8.第8実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第8の実施の形態に係る印刷装置80について説明する。図12は、本実施の形態に係る印刷装置80の概略構成の一例を表すものである。印刷装置80は、例えば、光源81と、光源81からの光を反射させると共に反射光を走査させるポリゴンミラー82と、ポリゴンミラー82からの光を感光ドラム84に導くfθレンズ83と、fθレンズ83からの光を受けて静電潜像を形成する感光ドラム84と、感光ドラム84に静電潜像に応じたトナーを付着させるトナー供給器(図示せず)とを備えている。
 印刷装置80における光源81として、上記各実施の形態に係る面発光レーザ10~60のいずれかが用いられている。これにより、光源81を高速動作させることができる。
<9.第9実施の形態>
[構成]
 次に、本開示の第9の実施の形態に係る情報再生記録装置90について説明する。図13は、本実施の形態に係る情報再生記録装置90の概略構成の一例を表すものである。情報再生記録装置90は、例えば、光装置91と、情報処理部82とを備えている。
 情報処理部82は、記録媒体100に記録された情報を光装置91から取得したり、入力された情報を光装置91に送信する。他方、光装置91は、例えばDVD等による高密度記録再生用の光ピックアップ装置として用いられるものであり、光源としての半導体レーザLDと、DVD等の記録媒体100の載置される領域と半導体レーザLDとの間に設けられた光学系とを備えている。半導体レーザLDは、上記各実施の形態に係る面発光レーザ10~60のいずれかによって構成されている。記録媒体100の表面には、例えば数μmの大きさの多数のピット(突起)が形成されている。光学系は、半導体レーザLDから記録媒体100への光路中に配設され、例えば、グレーティング(GRT)112、偏光ビームスプリッタ(PBS)113、平行化レンズ(CL)114、4分の1波長板(λ/4板)115、対物レンズ(OL)116を有している。また、この光学系は、偏光ビームスプリッタ(PBS)113で分離された光路上に、円柱レンズ(CyL)117、フォトダイオードなどの受光素子(PD)118を有している。
 この光装置91では、光源(半導体レーザLD)からの光は、GRT112、PBS113、CL114、λ/4板115およびOL116を通って記録媒体100に焦点を結び、記録媒体100の表面のピットで反射される。反射された光は、OL116,λ/4板115,CL114,PBS113,CyL117を通ってPD118に入り、ピット信号、トラッキング信号およびフォーカス信号の読取りが行われる。
 このように本実施の形態の光装置91では、半導体レーザLDとして、上記各実施の形態に係る面発光レーザ10~60のいずれかを用いるようにしたので、半導体レーザLDを高速動作させることができる。
 以上、複数の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
 また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
(1)
 活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、前記活性層および前記開口部を挟み込む2つのDBR(distributed Bragg reflector)層とを含む垂直共振器層と、
 前記垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも前記開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部と
 を備えた
 窒化物半導体レーザ。
(2)
 前記垂直共振器層の外側に設けられたGaN基板をさらに備え、
 前記共振抑制部は、前記GaN基板の表層部分であるか、または、前記GaN基板の表面に接する層である
 (1)に記載の窒化物半導体レーザ。
(3)
 前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であって、かつ、当該GaN基板の裏面に、当該GaN基板の上面よりも荒れた凹凸面を有し、
 前記共振抑制部は、前記凹凸面である
 (2)に記載の窒化物半導体レーザ。
(4)
 前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であり、
 前記共振抑制部は、前記GaN基板の表面に接する層であって、かつ、前記GaN基板と比べて発振波長での光吸収性が高い光吸収層である
 (2)に記載の窒化物半導体レーザ。
(5)
 前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射側に設けられ、
 前記共振抑制部は、前記GaN基板の表面に接する層であって、かつ、前記GaN基板の表面での反射を抑制するAR(Anti-Reflection)コート層である
 (2)に記載の窒化物半導体レーザ。
(6)
 前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であって、かつ、当該GaN基板の裏面に、傾斜面を有し、
 前記共振抑制部は、前記傾斜面である
 (2)に記載の窒化物半導体レーザ。
(7)
 前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であり、
 前記共振抑制部は、面内の密度が不均一な凹凸層である
 (2)に記載の窒化物半導体レーザ。
(8)
 窒化物半導体レーザを光源として備え、
 前記窒化物半導体レーザは、
 活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、前記活性層および前記開口部を挟み込む2つのDBR(distributed Bragg reflector)層とを含む垂直共振器層と、
 前記垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも前記開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部と
 を有する
 電子機器。
 本出願は、日本国特許庁において2016年7月27日に出願された日本特許出願番号第2016-146907号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (8)

  1.  活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、前記活性層および前記開口部を挟み込む2つのDBR(distributed Bragg reflector)層とを含む垂直共振器層と、
     前記垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも前記開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部と
     を備えた
     窒化物半導体レーザ。
  2.  前記垂直共振器層の外側に設けられたGaN基板をさらに備え、
     前記共振抑制部は、前記GaN基板の表層部分であるか、または、前記GaN基板の表面に接する層である
     請求項1に記載の窒化物半導体レーザ。
  3.  前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であって、かつ、当該GaN基板の裏面に、当該GaN基板の上面よりも荒れた凹凸面を有し、
     前記共振抑制部は、前記凹凸面である
     請求項2に記載の窒化物半導体レーザ。
  4.  前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であり、
     前記共振抑制部は、前記GaN基板の表面に接する層であって、かつ、前記GaN基板と比べて発振波長での光吸収性が高い光吸収層である
     請求項2に記載の窒化物半導体レーザ。
  5.  前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射側に設けられ、
     前記共振抑制部は、前記GaN基板の表面に接する層であって、かつ、前記GaN基板の表面での反射を抑制するAR(Anti-Reflection)コート層である
     請求項2に記載の窒化物半導体レーザ。
  6.  前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であって、かつ、当該GaN基板の裏面に、傾斜面を有し、
     前記共振抑制部は、前記傾斜面である
     請求項2に記載の窒化物半導体レーザ。
  7.  前記GaN基板は、前記垂直共振器層との位置関係で、当該窒化物半導体レーザの光出射とは反対側に設けられた基板であり、
     前記共振抑制部は、面内の密度が不均一な凹凸層である
     請求項2に記載の窒化物半導体レーザ。
  8.  窒化物半導体レーザを光源として備え、
     前記窒化物半導体レーザは、
     活性層と、開口部を有する電流狭窄層と、前記活性層および前記開口部を挟み込む2つのDBR(distributed Bragg reflector)層とを含む垂直共振器層と、
     前記垂直共振器層の外側であって、かつ、少なくとも前記開口部と対向する位置に設けられた共振抑制部と
     を有する
     電子機器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021140871A1 (ja) * 2020-01-08 2021-07-15 スタンレー電気株式会社 垂直共振器型発光素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537071A (ja) * 1991-07-29 1993-02-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 面発光レーザ
JP2000349392A (ja) * 1999-03-29 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光型レーザ素子及びその作製方法
US20030035454A1 (en) * 2001-07-26 2003-02-20 Wen-Yen Hwang Method and apparatus for reducing specular reflections in semiconductor lasers
JP2015035541A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000349394A (ja) * 1999-06-02 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JP4043672B2 (ja) * 1999-11-16 2008-02-06 古河電気工業株式会社 半導体レーザ素子
EP1644991A2 (en) * 2003-07-16 2006-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting device, method of manufacturing the same, and lighting apparatus and display apparatus using the same
US7606276B2 (en) * 2005-05-19 2009-10-20 Panasonic Corporation Nitride semiconductor device and method for fabricating the same
KR101413910B1 (ko) * 2007-12-17 2014-06-30 엘지전자 주식회사 질화물계 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
JP2010021430A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体光素子
JP5521478B2 (ja) * 2008-10-22 2014-06-11 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子の製造方法及び窒化物半導体発光素子
DE102010015197A1 (de) * 2010-04-16 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
KR20130140048A (ko) * 2010-11-02 2013-12-23 코닌클리케 필립스 엔.브이. 향상된 추출 효율을 가진 발광 디바이스
DE102012109175B4 (de) * 2012-09-27 2019-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserdiode
EP3159984B1 (en) * 2014-06-20 2022-01-12 Sony Group Corporation Light emitting element
DE102014213406A1 (de) * 2014-07-10 2016-01-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserbauteil und Kamera
DE112016003410T5 (de) * 2015-07-28 2018-04-26 Sony Corporation Lichtemittierendes Element
KR102471670B1 (ko) * 2016-02-11 2022-11-29 서울바이오시스 주식회사 고출력 발광 다이오드 및 그것을 갖는 발광 모듈
US9991669B2 (en) * 2016-07-25 2018-06-05 Hamamatsu Photonics K.K. Semiconductor light-emitting device and manufacturing method for the same
JP6962330B2 (ja) * 2016-11-02 2021-11-05 ソニーグループ株式会社 発光素子及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537071A (ja) * 1991-07-29 1993-02-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 面発光レーザ
JP2000349392A (ja) * 1999-03-29 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光型レーザ素子及びその作製方法
US20030035454A1 (en) * 2001-07-26 2003-02-20 Wen-Yen Hwang Method and apparatus for reducing specular reflections in semiconductor lasers
JP2015035541A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021140871A1 (ja) * 2020-01-08 2021-07-15 スタンレー電気株式会社 垂直共振器型発光素子

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