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CN106451073A - 表面发射激光器元件和原子振荡器 - Google Patents

表面发射激光器元件和原子振荡器 Download PDF

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CN106451073A CN201610628959.9A CN201610628959A CN106451073A CN 106451073 A CN106451073 A CN 106451073A CN 201610628959 A CN201610628959 A CN 201610628959A CN 106451073 A CN106451073 A CN 106451073A
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Abstract

一种表面发射激光器元件包括下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；和形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域。波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中并包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，其以该顺序从其中形成共振器区域的侧面进行布置。波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，波长调节层形成在其中在形成共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2的位置处，其中λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。

Description

表面发射激光器元件和原子振荡器
技术领域
本公开内容在此通常涉及表面发射激光器元件和原子振荡器。
背景技术
竖直空腔表面发射激光器(VCSEL)是半导体激光器，其在垂直于基板表面的方向上发射光。与端面发射型半导体激光器相比，VCSEL具有低成本、低功耗、尺寸小、高性能以及容易二维地集成的特征。
竖直空腔表面发射激光器具有一共振器结构，该共振器结构具有包括活性层的共振器区域，以及分别设置在该共振器区域的上方和下方的上部和下部布拉格反射镜(参见日本公布专利申请号2008-53353)。共振器区域具有预定光学厚度以使得具有λ的波长的光在共振器区域中共振以便获得具有λ的振荡波长的光。上部和下部布拉格反射镜由DBR(Distributed Bragg Reflector(分布布拉格反射器))形成，所述分布布拉格反射器通过交替层叠具有不同折射率的材料，即低折射率的材料和高折射率的材料，形成。在DBR中，低和高折射率的材料被形成为以使得考虑到相应材料的折射率，光学厚度是λ/4，以便获得其中波长是λ的高反射系数(reflectance)。
发明内容
本发明的至少一个实施例的大体目的是要提供基本上避免由有关技术的一些限制和缺点引起的一个或更多个问题的一种表面发射激光器元件和原子振荡器。
在一个实施例中，表面发射激光器元件包括下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；和形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域。波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中。波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，其以该顺序从其中形成共振器区域的侧面进行布置。波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，波长调节层形成在一位置处，在该位置，在其中形成共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2，其中λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。
附图说明
这些实施例的其他目的和进一步的特征将从以下当结合附图阅读时的详细描述将变得显而易见，在附图中：
图1是描述形成在晶片上的半导体层的膜厚度分布的例子的解释性的示意图；
图2是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的例子的结构图；
图3是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的主要部分的例子的结构图；
图4是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的波长调节区域的例子的解释性的示意图；
图5是描述根据第二实施例的表面发射激光器元件的主要部分的例子的结构图；
图6是描述根据第二实施例的表面发射激光器元件的波长调节区域的例子的解释性的示意图；
图7是描述根据第三实施例的原子振荡器的例子的结构图；
图8是描述用于解释CPT型原子振荡器的原子能级的例子的解释性的示意图；
图9是描述在表面发射激光器的调制时的输出波长的解释性的示意图；以及
图10是描述调制频率和透射光的量之间的关系的例子的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。另外，相同的附图标记被分配给相同的构件，并且重复的说明将被省略。
[第一实施例]
附带地，是表面发射激光器元件的VCSEL是通过使半导体层外延地生长在晶体基板上而形成的。对于半导体层MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition(金属有机化学气相沉积))的外延生长，MBE(Molecular Beam Epitaxy(分子束外延))等被使用。在由外延生长这样形成的半导体膜中，在MOCVD的情况下，例如，取决于在进行外延生长时晶片的温度的分布或气体的分布，在晶片的表面上的半导体膜的膜厚度会是非均匀的。当表面发射激光器元件的共振器或DBR由半导体膜形成时，其膜厚度这样是不均匀的，变化发生在晶片内的表面发射激光器元件的振荡波长上。然后，具有从晶片获得的希望的振荡波长的许多表面发射激光器元件可变得较小。
例如，假定情况是半导体膜是通过MOCVD外延地生长的。在该情况下，如在图1中示出的，会发生膜厚度分布，其中晶片10的中心部分的区域10a的膜厚度是厚的以及，随着距离中心部分的距离，所述厚度按照区域10b、区域10c和区域10d的顺序变得越来越小。因此，当表面发射激光器元件以相同的条件准备时，在区域10a中的表面发射激光器元件的、在区域10b中的表面发射激光器元件的、在区域10c中的表面发射激光器元件的和在区域10d中的表面发射激光器元件的振荡波长彼此不同。也就是说，当在晶片10的区域10a中准备的表面发射激光器元件的振荡波长是希望的波长时，在区域10d中准备的表面发射激光器元件的振荡波长远非希望的波长。因此，在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的使用中，可使用在晶片10的区域10a中的表面发射激光器元件，其振荡波长正好是希望的波长。然而，在区域10b、区域10c和区域10d中的表面发射激光器元件不能被使用。这样，从晶片10获得的、能够被用在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的许多表面发射激光器元件是小的，其导致成本等的增加。因此，以高产率生产表面发射激光器元件是希望的，所述表面发射激光器元件能够用在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的。
(表面发射激光器元件)
根据第一实施例的表面发射激光器元件将参照图2进行解释。根据该实施例的表面发射激光器元件是其中振荡波长是894.6nm的表面发射激光器元件，并且通过层叠半导体层在基板101上。具体地说，表面发射激光器元件是通过按照顺序将下部布拉格反射镜102、下部隔离物(spacer)层103、活性层104、上部隔离物层105、第二上部布拉格反射镜106、第一上部布拉格反射镜107和接触层109层叠在基板101上而形成的。在根据该实施例的表面发射激光器元件中，激光从被层叠在基板101的表面上的层的表面发射。
基板101由为半导体基板的n-GaAs基板形成。下部布拉格反射镜102是下部DBR，并且是通过交替地层叠35.5对n-Al0.1Ga0.9As(铝砷化镓)的高折射率层和n-Al0.9Ga0.1As的低折射率层形成的，每个层具有λ/4的光学厚度。
下部隔离物层103是由Al0.2Ga0.8As形成的。活性层104是由包括GaInAs(铟砷化镓)的量子阱层/GaInPAs(铟磷化镓)的阻挡层的量子阱结构形成的。在该实施例中，具有波长(1λ)的膜厚度的共振器区域110是由下部隔离物层103、活性层104和上部隔离物层105形成的。第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107是通过交替层叠5对p-Al0.1Ga0.9As的高折射率层和p-Al0.9Ga0.1As的低折射率层形成的，每个层具有λ/4的光学厚度。
在该实施例中，波长调节区域120被形成在第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107之间。因此，在该实施例中，包括第二上部布拉格反射镜106的区域，波长调节区域120和第一上部布拉格反射镜107将被描述为上部布拉格反射镜。上部布拉格反射镜将用作上部DBR。
此外，在第二上部布拉格反射镜106的中间，布置了由p-AlAs形成的电流变窄层108。电流变窄层108具有电流变窄结构，其中选择性地氧化的区域108a是通过氧化电流变窄层108的围绕部分形成的，未氧化的中心部分用作电流变窄区域108b。
接触层109由p-GaAs形成。在接触层109的上方，形成上部电极111。此外，在基板101的后侧上，形成下部电极112。在根据该实施例的表面发射激光器元件中，台面(mesa)是通过移除半导体层的一部分形成的。为了保护通过形成台面暴露的半导体层的侧表面，由电介质膜例如SiN(氮化硅)形成的保护层151被提供。此外，在其中半导体层在形成所述台面时被移除的区域中，树脂材料例如聚酰亚胺被放置，从而形成树脂层152。
在该实施例中，波长调节区域120被布置在第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107之间。在向上布拉格反射层中的高的折射率层由波长调节区域120替代。
如在图3和4中示出的，波长调节区域120形成在第二上部布拉格反射镜106上，即从共振器区域110的侧面，第二相位调节层132，波长调节层140和第一相位调节层131以该顺序形成。另外，在图3中，形成在第二上部布拉格反射镜106中的电流变窄层108被省略。波长调节层140调节在表面发射激光器元件中的振荡波长。在该实施例中，高达三层的波长调节层140被提供。波长调节层140是通过交替地层叠两种半导体材料形成的，该两种半导体材料的蚀刻条件彼此不同。在该实施例中，如在图4中示出的，波长调节层140是通过交替地层叠p++-GaInP和p++-GaAsP形成的。具体地说，在波长调节层140中，由p++-GaInP形成的第三调节层143，由p++-GaAsP形成的第二调节层142以及由p++-GaInP形成的第一调节层141以该顺序被层叠。在该实施例中，在波长调节层140中，作为杂质元素，锌(Zn)以1×1018cm-3或以上的密度掺杂。
在该实施例中，通过改变波长调节层140中的层数，波长调节区域120中的光学厚度对于每个表面发射激光器元件会被改变。因此，从晶片获得的、其振荡波长是希望的波长的表面发射激光器元件的比率可被增加，以及产量可得以改进。
在此，假定这样的情况：其中波长调节层140是由第三调节层143、第二调节层142和第一调节层141的三个层形成的。在该情况下，如果膜厚度是均匀的，在其中波长调节层140是三个调节层的情况下的振荡波长是波长λ1，在其中波长调节层140是两个调节层的情况下的振荡波长是波长λ2，以及在其中波长调节层140是一个调节层的情况下的振荡波长是波长λ3。此外，在其中没有形成波长调节层140的情况下，振荡波长是波长λ4。这样，通过改变在波长调节层140中的层数，获得了表面发射激光器元件，其振荡波长彼此不同，即四个不同的波长λ1，λ2，λ3和λ4。
在公开在日本公布专利申请号2013-138176中的表面发射激光器元件中，其中在波长调节层之上的上部布拉格反射镜是由电介质材料形成的，由电介质材料形成的电介质层的折射率显著小于由半导体材料形成的波长调节层的折射率。因此，需要波长调节层和电介质层之间的分界面在纵模下形成在波腹位置处。如果波长调节层和电介质层之间的分界面在纵模下形成在节点位置处，光在波长调节层和由电介质材料形成的上部布拉格反射镜之间的分界面处以相反相位反射。
因此，本申请的发明人认真地调查了，包括与表面发射激光器元件有关的实验等，其中所述表面发射激光器元件具有其中在波长调节层之上的上部布拉格反射镜是由半导体材料形成的结构。结果，发明人发现通过形成为以使得波长调节区域120的上端位于纵模的波腹处以及下端位于纵模的节点处，以及在波长调节区域120中将波长调节层140形成在纵模的节点位置处，如图3所示的，特性可被改进，例如减小了振荡阈值电流，而没有降低波长调节功能。该实施例基于由发明人这样发现的知识。
具体地说，用于波长调节层140中的两个半导体材料即GaInP和GaAsP的折射率彼此不同，即3.3和3.5。当波长调节层140在波腹的位置处时，散射损失的因素可发生。但是，当波长调节层140在节点位置处时，来自于散射损失的因素的影响被抑制。
此外，在其中波长调节层140之上的上部布拉格反射镜是由半导体材料形成的表面发射激光器元件中，在形成波长调节层140的两种层之间的分界面等处，由于发生在带结构中的杂尖峰(hetero spike)等，电阻增加。因此，为了减小电阻并增加导电性，所述方法可包括增加掺杂在波长调节层140中的杂质元素的浓度。
然而，在波长调节区域120中，当其中杂质元素以高浓度掺杂的区域被形成在纵模中的波腹位置处时，存在光吸收在该区域中变得较大的问题，振荡阈值电流变得较高且斜率效率降低等。另一方面，在该实施例中，波长调节层140被形成在纵模中的节点位置处。因此，即使掺杂在波长调节层140中的杂质元素的浓度增加，电流能够减小，而没有增加振荡阈值电流，降低斜率效率等。这样，在表面发射激光器元件中，通过减小电阻，来自于表面发射激光器元件的发热性被抑制，从表面发射激光器元件发射的激光的最大光学输出量可增加。
如上所述的，在该实施例中，波长调节区域120以第二相位调节层132、波长调节层140和第一相位调节层131的顺序形成。具体地说，第二相位调节层132和第一相位调节层131由p-Al0.16Ga0.84As形成。波长调节层140由p++-GaInP/p++-GaAsP/p++-GaInP的三个层形成。如上所述的，波长调节区域120被形成在第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107之间。在上部布拉格反射层中的高的折射率层被波长调节区域120替代。
如在图2中示出的，在该实施例中，波长调节区域120被形成为以使得整个波长调节区域120的光学厚度t1是近似3λ/4。此外，在波长调节区域120中，从波长调节区域120的下端到波长调节层140的中心的光学距离p1是近似λ/2。也就是说，当波长调节层140由p++-GaInP/p++-GaAsP/p++-GaInP的三个层形成时，到该中间层p++-GaAsP的中心的光学距离p1是λ/2。
另外，在形成为以使得整个波长调节区域120的光学厚度t1是近似5λ/4的情况下，波长调节层140只需要形成在其中距离波长调节区域120的下端的光学距离p1是λ/2或λ的位置处。此外，在形成为以使得整个波长调节区域120的光学厚度t1是近似7λ/4的情况下，波长调节层140只需要形成在其中距离波长调节区域120的下端的光学距离p1是λ/2，λ和3λ/2中的任一个的位置处。
也就是说，波长调节区域120的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4(N＝1，2，…)，以及波长调节层140的位置在共振器区域110的侧面上距离波长调节区域120的端部是近似M×λ/2(M＝1，2，…)，其中M小于或等于N。
此外，在该实施例中，波长调节层140被形成为以使得形成波长调节层140的p++-GaInP/p++-GaAsP/p++-GaInP的三个层中的每个的光学厚度是0.05λ。因此，当在波长调节层140中的调节层的层数改变时，在表面发射激光器元件中的振荡波长的间隔是1nm。在该实施例中，在上部布拉格反射层中的高折射率层由波长调节区域120替代。在该结构中，与第二实施例中描述的结构由低折射率层替代相比，其将在后面进行描述，包括Al的混合晶体可被防止用作用于波长调节层的材料。因此，在为波长调节层的相应层进行选择性蚀刻时，波长调节层的相应层的表面的氧化或腐蚀可被防止，从而可靠性得以改进。
(表面发射激光器元件的制造方法)
当根据该实施例的表面发射激光器元件被制造时，半导体层根据MOCVD方法，MBE方法等由外延生长形成。具体地说，在基板101上，下部布拉格反射镜102，下部隔离物层103，活性层104，上部隔离物层105，第二上部布拉格反射镜106，第二相位调节层132以及波长调节层140的三个层按照顺序由晶体生长形成。在这场合，共振波长在用作基板101的晶片上被测量。另外，电流变窄层108被形成为形成第二上部布拉格反射镜106的高折射率层的层。
接下来，通过重复地执行抗蚀图形和选择性蚀刻，在整个晶片的尽可能大的区域中，波长调节层140被形成为以使得波长调节层140的层数对于每个区域是不同的以使共振波长对应于希望的波长。
例如，如图1中示出的，在根据MOCVD的成膜中，为晶片10的中心部分的区域10a中的膜是厚的，以及随着距离该中心部分的距离，所述膜按照区域10b、区域10c和区域10d的顺序变得更薄。在该情况下，为了简化起见，假定参照形成在晶片10的区域10d中的表面发射激光器元件，振荡波长在区域10c中变得长出1nm，以及在区域10b中振荡波长变得长出2nm，以及在区域10a中振荡波长变得长出3nm。
在该情况下，最初，光致抗蚀剂被涂布在晶片10的表面上，并通过曝光装置的曝光以及显影被执行，从而在晶片10的区域10a，10b，和10c中具有开口的抗蚀图形得以形成。后来，在其中抗蚀图形没有被形成的晶片10的区域10a，10b和10c中的波长调节层140的第一调节层141通过湿蚀刻被移除。此外，后来，抗蚀图形还通过有机溶剂等被移除。
接下来，光致抗蚀剂被涂布在晶片10的表面上，通过曝光装置的曝光以及显影被执行，从而在晶片10中的区域10a和10b中具有开口的抗蚀图形得以形成。后来，在其中抗蚀图形没有被形成的晶片10的区域10a和10b中的波长调节层140的第二调节层142通过湿蚀刻被移除。此外后来，该抗蚀图形还通过有机溶剂等被移除。
接下来，光致抗蚀剂被涂布在晶片10的表面上，通过曝光装置的曝光以及显影被执行，从而在晶片10中的区域10a中具有开口的抗蚀图形得以形成。后来，在其中抗蚀图形没有被形成的晶片10的区域10a中的波长调节层140的第三调节层143通过湿蚀刻被移除。此外，后来，抗蚀图形还通过有机溶剂等被移除。
在以上所述的湿蚀刻中，例如，对于用于GaAsP(至于GaAs同样如此)的蚀刻剂，硫酸、过氧化氢和水的混合液体可被使用。此外，对于用于GaInP的蚀刻剂，盐酸和水的混合液体可被使用。
因此，在晶片10中的区域10a中，波长调节层140的所有三个层被移除。此外，在晶片10中的区域10b中，波长调节层140的一层保留，在晶片10中的区域10c中，波长调节层140的两个层保留，以及在晶片10中的区域10d中，波长调节层140的三个层保留。
在该实施例中，即使形成在晶片10上的半导体层具有一膜厚度分布，波长调节层140可形成为以使得波长调节层140的层数彼此不同。因此，形成在晶片10中的区域10a、区域10b、区域10c和区域10d中的表面发射激光器元件的振荡波长可被弄成是近似均一，产量可被改进。
接下来，在波长调节层140之上的半导体层得以形成。具体地说，在波长调节层140或第二相位调节层132上，第一相位调节层131，第一上部布拉格反射镜107和接触层109是通过根据MOCVD方法或MBE方法的重结晶生长形成的。
接下来，半导体层通过蚀刻被移除直到形成在第二上部布拉格反射镜106中的电流变窄层108的侧表面被暴露，从而形成台面。后来，从该台面的侧表面，通过选择性地氧化电流变窄层108的周围区域，选择的氧化区域108a得以形成。还没有被选择性地氧化的区域是电流变窄区域108b。为了蚀刻形成所述台面，干蚀刻法可是使用。从台面上方看，该台面可具有任意形状，除了圆形之外，例如椭圆形，正方形或矩形。
在形成该台面之后，通过在蒸汽中的热处理，变为电流变窄层108的AlAs，其侧表面被暴露，从该侧表面被氧化并且改变为由AlxOy等形成的绝缘体。然后，选择的氧化区域108a围绕该电流变窄层108形成。这样，通过在该电流变窄层108中形成选择的氧化区域108a，在电流变窄层108中没有被氧化的中心部分变为电流变窄区域108b，以及从而驱动电流的路径可被限制到为该中心部分的电流变窄区域108b。这样的结构称为电流变窄结构。
接下来，SiN(氮化硅)的保护层151被设置在包括该侧表面和该台面的顶部表面的整个表面上。此外，其中在形成所述台面时蚀刻半导体层的区域用聚酰亚胺填充并且被平面化，从而形成树脂层152。后来，在接触层109之上的保护层151和树脂层152被移除，以及要为p侧单独的电极的上部电极111被形成为围绕其中发射激光的接触层109之上的区域。在基板101的后侧上，要被n侧公共电极的下部电极112得以形成。
在该实施例中，通过形成所述台面暴露的半导体层的侧表面或者围绕该台面的底部表面是通过形成SiN的保护层151被保护的，SiN是电介质材料，并且表面发射激光器元件的可靠性得以改进。尤其地，当半导体层包括易腐蚀的Al时，产生作用。
在该实施例中，波长调节区域120被布置在上部布拉格反射镜中。然而，波长调节区域120可布置在下部布拉格反射镜中。
在原子振荡器的使用中，正好以希望的波长振荡的VCSEL是需要的。作为获得这样的正好以希望的波长振荡的VCSEL的方法，这样的方法被公开：将其振荡波长彼此稍微不同的多个光发射元件提供在一个芯片中，以及选择从多个光发射元件发射希望的振荡波长的光发射元件(例如，参见日本公布专利申请号2013-138176)。在该方法中，波长调节层，其膜厚度彼此稍微不同，被形成在上部DBR的中间中以便使振荡波长彼此不同。
波长调节层是通过交替地层叠两种不同的半导体材料形成的。当整个上部DBR是由多层的半导体膜形成时，在形成波长调节层的两种半导体材料的分界面处，由于该两种半导体材料的带间隙之间的差异，阻挡等发生并且电阻变大。为了解决该问题，例如所述方法可包括增加在波长调节层中的杂质元素的浓度以减小该电阻。然而，在该情况下，存在的问题是光吸收变大，其导致作为DBR的特性的降级以及此外该VCSEL等的振荡阈值电流的增加。
因此，在表面发射激光器元件中，其中DBR由半导体材料形成，该波长调节层被设置在DBR的中间，振荡阈值电流希望是小的。
根据该实施例的表面发射激光器元件，在表面发射激光器元件中，其中DBR由半导体材料形成，以及波长调节层被设置在DBR的中间，可使振荡阈值电流为小的。
[第二实施例]
接下来，将描述第二实施例。根据该实施例的表面发射激光器元件是使用电流变窄结构的894.6nm的表面发射激光器元件，如在第一实施例中的。在根据第一实施例的表面发射激光器元件中，波长调节区域120由在上部布拉格反射镜中的高折射率层替代，但是根据第二实施例的表面发射激光器元件，波长调节区域120由低折射率层替代。
根据第二实施例的表面发射激光器元件的整个结构与图1中示出的结构是相同的。在该实施例中，第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107被形成为以使得波长调节区域由上部布拉格反射镜中的低折射率层替代。
在该实施例中，如图5和图6中示出的，波长调节区域220形成在第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107之间。波长调节区域220从共振器区域110的那侧以第二相位调节层232、波长调节层240和第一相位调节层231的顺序被形成在第二上部布拉格反射镜106上。如图5中示出的，波长调节区域220被形成为以使得波长调节区域220的上端位于纵模中的节点处，下端位于该纵模中的波腹处，以及波长调节层240位于该纵模中的节点处。在图5中，形成在第二上部布拉格反射镜106中的电流变窄层108被省略。
波长调节层240调节在表面发射激光器元件中的振荡波长。在该实施例中，高达三个层被设置。波长调节层240是通过交替地层叠两种半导体材料形成的，所述两种半导体材料的蚀刻条件彼此不同。具体地说，波长调节层240是通过交替地层叠p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P和p++-Al0.7Ga0.3As形成的。也就是说，在波长调节层240中，由p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P形成的第三调节层243，由p++-Al0.7Ga0.3As形成的第二调节层242以及由p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P形成的第一调节层241被按顺序层叠。在该实施例中，在波长调节层240中，作为杂质元素，锌(Zn)以1×1018cm-3或以上的浓度掺杂。
在该实施例中，通过改变在波长调节层240中的层数，在波长调节区域220中的光学厚度对于每个表面发射激光器元件可被改变。因此，从晶片获得的、其振荡波长是希望的波长的表面发射激光器元件的比率可增加，以及产量可得以改进。
如在图5中示出的，在该实施例中，波长调节区域220被形成为以使得整个波长调节区域220的光学厚度t2是近似3λ/4。此外，在波长调节区域220中，从波长调节区域220的下端到波长调节层240的中心的光学距离p2是近似λ/4。当波长调节层240由p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P/p++-Al0.7Ga0.3As/p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P的三个层形成时，到中间层的中心的光学距离p2是λ/4。也就是说，到波长调节层240中的中间层p++-Al0.7Ga0.3As的中心的光学距离p2是λ/4。
另外，在形成为以使得整个波长调节区域220的光学厚度t2是近似5λ/4的情况下，波长调节层240只需要形成在其中距离波长调节区域220的下端的光学距离p2是λ/4或3λ/4的位置处。此外，在形成为以使得整个波长调节区域220的光学厚度t2是近似7λ/4的情况下，波长调节层240只需要形成在其中距离波长调节区域220的下端的光学距离p2是λ/4，3λ/4和5λ/4中的任一个的位置处。
也就是说，波长调节区域220的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4(N＝1,2,…)，以及波长调节层240的位置在共振器区域110的侧面上距离波长调节区域220的端部是近似(2M+1)×λ/4(M＝1,2,…)，其中M小于或等于N-1。
在该实施例中，形成波长调节层240的p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P/p++-Al0.7Ga0.3As/p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P的三个层中的每个的光学厚度是0.05λ。因此，当在波长调节层240中的调节层的层数改变时，在表面发射激光器元件中的振荡波长的间隔是1nm。
另外，形成波长调节层240的p++-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P和p++-Al0.7Ga0.3As的折射率中的任一个是3.1。因此，与根据第一实施例的表面发射激光器元件相比，折射率差是小的。这样，当形成波长调节层240的两种材料之间的折射率差是小的时，在波长调节层240中的散射损失可弄成是小的。
在第二实施例中的不同于以上所述的那些的特征与第一实施例是相同的。
[第三实施例]
接下来，将描述第三实施例。该实施例涉及使用根据第一实施例或第二实施例的表面发射激光器元件的原子振荡器。参照图7，根据该实施例的原子振荡器将被描述。根据该实施例的原子振荡器是CPT型的小型的原子振荡器，包括光源410，准直透镜420，1/4波片430，碱金属隔室440，光检测器450和调制器460(例如，参见Comprehensive Microsystems，Vol.3，pp.571-612以及日本公布专利申请号2009-188598)。
在根据该实施例的原子振荡器中，通过将来自于包括从表面发射激光器发射的边带的光的、具有两种不同波长的光注射到碱金属隔室440中，由于由两种共振光引起的量子干涉作用，振荡频率根据光吸收特性被控制。
对于光源410，表面发射激光器元件是根据第一实施例或第二实施例制作的。在碱金属隔室440中，铯(Cs)的碱原子被包封，以及D1行的跃迁被使用。对于光检测器450，光二极管被使用。
在根据该实施例的原子振荡器中，从光源410发射的光被照射到包封铯原子气体的碱金属隔室440，从而在铯原子中的电子被激励。已经穿过碱金属隔室440的光是由光检测器450检测的。由光检测器450检测的信号被反馈到调制器460。调制器调制在光源410处的表面发射激光器元件。
图8示出与CPT方法有关的原子能级的结构，其采用当电子同时分别从两个基底状态激励到励磁状态时的特性，光吸收率降低。在表面发射激光器中，存在一元件，其载波的波长接近894.6nm。载波的波长可通过改变表面发射激光器的温度或输出功率被调节。如图9中所示的，通过调制，边带出现在载波的两边。在该第三实施例中，表面发射激光器以4.6GHz的频率被调制，以使得边带之间的频率差对应于铯原子的固有频率，即，9.2GHz。如图10中所示的，透射穿过激励的铯原子气体的激光量在当边带之间的频率差对应于铯原子的固有频率差时变为最大值。在光检测器450处检测到的信号在调制器460处被反馈以使得来自于光检测器450的输出功率被维持在最大值。因此，在光源410处的表面发射激光器的调制频率被调节。因为原子的固有频率是稳定的，调制频率的值是稳定的。该信息被提取为输出量。在其中波长是894.6nm的情况下，光的波长范围在±1nm内的光源是需要的。更优选地，光的波长范围在±0.3nm内的光源是需要的(例如，参见Proc.of SPIE，Vol.6132613208-1(2006))。
根据第三实施例的原子振荡器使用根据第一实施例或第二实施例的表面发射激光器元件。对于表面发射激光器，由于在晶体成长中的层厚度的变化，难以获得在±1nm内的均一的振荡波长，如以上所述的。然而，根据第一实施例或第二实施例的表面发射激光器元件的振荡波长可被弄成是均一的，在晶片中的产量高。因此，可获得靠近894.6nm的振荡波长的大量表面发射激光器元件，即，表面发射激光器元件的产量，其中精确的振荡波长是需要的，得以改进，以及原子振荡器可以以低成本生产和提供。
此外，在第三实施例中，铯(Cs)被用作碱金属，表面发射激光器，其波长是894.6nm，被使用以便使用D1行的跃迁。然而，表面发射激光器，其波长是852.3nm，可被使用以便使用D2行的跃迁。此外，铷(Rd)可被用作碱金属。在该情况下，表面发射激光器，其波长是795.0nm，以及表面发射激光器，其波长是780.2nm，可被使用以便分别使用D1和D2行的跃迁。活性层等的材料构成可根据波长进行设计。此外，在使用铷的情况下的调制频率分别对于铷87(87Rb)和铷85(85Rb)是3.4GHz和1.5GHz。还对于以上的波长，光的波长范围在±nm内的光源是需要的。
进一步地，本发明不限于这些实施例，而是可在不背离本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。此外，在本发明的各个实施例中，其中表面发射激光器元件被应用到原子振荡器的情况被解释，但是根据第一实施例或第二实施例的表面发射激光器可被应用到需要具有预定波长的光的另一个设备等，例如气体传感器。在这样的情况下，在这些设备等中，通过根据使用采用具有预定波长的表面发射激光，获得了相同的作用。
本申请基于2015年8月6日提交的日本优先权申请号2015-155956并要求其优先权的权益，其整个内容以参照方式被并入与此。

Claims (12)

1.一种表面发射激光器元件，包括：
下部布拉格反射镜；
上部布拉格反射镜；以及
形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，
其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，
其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从其中形成所述共振器区域的侧面进行布置，
其中所述波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，以及
其中波长调节层被形成在其中在形成所述共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2的位置处，
λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。
2.一种表面发射激光器元件，包括：
下部布拉格反射镜；
上部布拉格反射镜；以及
形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，
其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，
其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从其中形成所述共振器区域的侧面进行布置，
其中所述波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，以及
其中波长调节层被形成在其中在形成所述共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似(2M+1)×λ/4的位置处，
λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N-1。
3.一种表面发射激光器元件，包括：
下部布拉格反射镜；
上部布拉格反射镜；以及
形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，
其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，
其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从形成所述共振器区域的侧面进行布置，
其中波长调节区域的端部位于纵模的波腹处以及另一端位于该纵模的节点处，以及
其中波长调节层位于纵模的节点处。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的表面发射激光器元件，
其中所述波长调节层是通过层叠两种不同的材料形成的。
5.根据权利要求1或3所述的表面发射激光器元件，
其中波长调节层是通过层叠两种不同的材料形成的，以及
其中两种不同的材料之一是GaInP，以及另一个是GaAsP或GaAs。
6.根据权利要求2或3所述的表面发射激光器元件，
其中波长调节层是通过层叠两种不同的材料形成的，以及
其中两种不同的材料之一是AlGaInP，另一个是AlGaAs。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的表面发射激光器元件，
其中下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜是由半导体材料形成的。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的表面发射激光器元件，
其中在波长调节层中的杂质元素的浓度大于或等于1×1018cm-3。
9.根据权利要求1到8中的任一项所述的表面发射激光器元件，
其中发射光的波长是780.2纳米，795.0纳米，852.3纳米或894.6纳米。
10.一种原子振荡器，包括：
根据权利要求1到9中的任一项所述的表面发射激光器元件；
被构造成包封碱金属的碱金属隔室；以及
被构造成检测透射穿过所述碱金属隔室的光的光检测单元，该光从所述表面发射激光器元件的表面发射激光器发射到所述碱金属隔室，
其中振荡频率是根据用于两种共振光的量子干涉作用的光吸收特性，通过将来自于包括从所述表面发射激光器元件发射的边带的光中的、具有两个不同波长的光注射到所述碱金属隔室中，进行控制的。
11.根据权利要求10所述的原子振荡器，
其中具有两个不同波长的光是从所述表面发射激光器发射的边带的光。
12.根据权利要求10或11所述的原子振荡器，
其中碱金属是铷或铯。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10890712B2 (en) * 2018-05-11 2021-01-12 Raytheon Bbn Technologies Corp. Photonic and electric devices on a common layer
US11527867B2 (en) 2019-03-20 2022-12-13 Ricoh Company, Ltd. Surface emitting laser element, illumination device, projection device, measurement device, robot, electronic apparatus, mobile body, and modeling device
JP7434849B2 (ja) 2019-11-29 2024-02-21 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
JP2022021054A (ja) * 2020-07-21 2022-02-02 ソニーグループ株式会社 半導体レーザ素子
JP7473272B2 (ja) * 2021-09-29 2024-04-23 常州縦慧芯光半導体科技有限公司 小さい広がり角を有するｖｃｓｅｌレーザー装置、チップ、およびｌｉｄａｒシステム用光源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1672302A (zh) * 2002-06-06 2005-09-21 阿尔法艾斯股份公司 谐振器
JP2006302955A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sony Corp 面発光半導体レーザ
CN101356702A (zh) * 2006-08-23 2009-01-28 株式会社理光 表面发射激光器阵列、光学扫描装置及图像形成装置
CN103579901A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 株式会社理光 表面发射激光器装置和原子振荡器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324940A (ja) * 2001-02-26 2002-11-08 Ricoh Co Ltd 光通信システム
JP4830358B2 (ja) * 2005-06-14 2011-12-07 富士ゼロックス株式会社 面発光レーザの製造方法
US20090295902A1 (en) 2006-08-23 2009-12-03 Ricoh Company, Ltd. Surface-emitting laser array, optical scanning device, and image forming device
JP4952603B2 (ja) 2008-02-05 2012-06-13 セイコーエプソン株式会社 原子発振器
JP6303255B2 (ja) * 2011-12-02 2018-04-04 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP2015008271A (ja) * 2013-05-31 2015-01-15 株式会社リコー 面発光レーザ素子及び原子発振器
JP6323649B2 (ja) * 2013-12-20 2018-05-16 セイコーエプソン株式会社 面発光レーザーおよび原子発振器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1672302A (zh) * 2002-06-06 2005-09-21 阿尔法艾斯股份公司 谐振器
JP2006302955A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sony Corp 面発光半導体レーザ
CN101356702A (zh) * 2006-08-23 2009-01-28 株式会社理光 表面发射激光器阵列、光学扫描装置及图像形成装置
CN103579901A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 株式会社理光 表面发射激光器装置和原子振荡器

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