JP2000068604A - 垂直共振器型面発光レーザ素子 - Google Patents
垂直共振器型面発光レーザ素子Info
- Publication number
- JP2000068604A JP2000068604A JP10239946A JP23994698A JP2000068604A JP 2000068604 A JP2000068604 A JP 2000068604A JP 10239946 A JP10239946 A JP 10239946A JP 23994698 A JP23994698 A JP 23994698A JP 2000068604 A JP2000068604 A JP 2000068604A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitting laser
- film
- semiconductor multilayer
- layer
- surface emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低しきい値でマルチ縦モード発振できる垂直
共振器型面発光レーザ素子を提供する。 【解決手段】 本面発光レーザ４０は、Ｇa Ａs 基板１
２上に、順次、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導
体多層膜反射鏡４４、発光層構造１８、及び上部半導体
多層膜反射鏡２０を備え、更に、上面に表面側電極２
２、及び裏面に裏面側電極２４と裏面多層膜反射鏡４２
を備えている。上部半導体多層膜反射鏡、発光構造及び
下部半導体多層膜反射鏡の一部上層は、円筒状溝３２に
より円柱状のメサ型に加工されている。メサの上部半導
体多層膜反射鏡の上面中央の光出射窓３８を除く基板全
面には、ポリイミド膜が成膜され円筒状溝３２を埋め込
んでいる。Ｇa Ａs 基板の裏面には、光出射窓と対向す
る位置に３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜の対からなる裏面
多層膜反射鏡４２と、裏面多層膜反射鏡を除く領域に裏
面側電極２４が設けてある。また、光出射窓を除く基板
上面には表面側電極２２が形成されている。
共振器型面発光レーザ素子を提供する。 【解決手段】 本面発光レーザ４０は、Ｇa Ａs 基板１
２上に、順次、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導
体多層膜反射鏡４４、発光層構造１８、及び上部半導体
多層膜反射鏡２０を備え、更に、上面に表面側電極２
２、及び裏面に裏面側電極２４と裏面多層膜反射鏡４２
を備えている。上部半導体多層膜反射鏡、発光構造及び
下部半導体多層膜反射鏡の一部上層は、円筒状溝３２に
より円柱状のメサ型に加工されている。メサの上部半導
体多層膜反射鏡の上面中央の光出射窓３８を除く基板全
面には、ポリイミド膜が成膜され円筒状溝３２を埋め込
んでいる。Ｇa Ａs 基板の裏面には、光出射窓と対向す
る位置に３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜の対からなる裏面
多層膜反射鏡４２と、裏面多層膜反射鏡を除く領域に裏
面側電極２４が設けてある。また、光出射窓を除く基板
上面には表面側電極２２が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直共振器型面発
光レーザ素子に関し、更に詳細には低しきい値でマルチ
縦モード発振できる、光データ伝送分野に最適な垂直共
振器型面発光レーザ素子に関するものである。
光レーザ素子に関し、更に詳細には低しきい値でマルチ
縦モード発振できる、光データ伝送分野に最適な垂直共
振器型面発光レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザ素子（以下、
面発光レーザと称す）とマルチモード光ファイバを組み
合わせた光データ伝送技術、いわゆる光インターコネク
ション技術が、近年注目されている。光インターコネク
ション技術によれば、数１００ｍに達する伝送距離を１
Ｇｂ／ｓ程度のビットレートでデータ伝送を行うことが
できる。光インターコネクション技術では、面発光レー
ザをマルチ横モード発振させて使用することにより、モ
ーダル雑音を低減できることが、エレクトロニクス・レ
ターズ（Electronics Letters）、２９巻（１９９３
年）、１４８２ページに示されている。
面発光レーザと称す）とマルチモード光ファイバを組み
合わせた光データ伝送技術、いわゆる光インターコネク
ション技術が、近年注目されている。光インターコネク
ション技術によれば、数１００ｍに達する伝送距離を１
Ｇｂ／ｓ程度のビットレートでデータ伝送を行うことが
できる。光インターコネクション技術では、面発光レー
ザをマルチ横モード発振させて使用することにより、モ
ーダル雑音を低減できることが、エレクトロニクス・レ
ターズ（Electronics Letters）、２９巻（１９９３
年）、１４８２ページに示されている。
【０００３】図４を参照して、従来のＧa Ａs 系面発光
レーザの代表的な構成例を説明する。図４は従来の面発
光レーザ１０の層構造を示す基板断面図である。従来の
面発光レーザ１０は、図４に示すように、厚さ約１００
μｍ程度のＧaＡs 基板１２上に、順次、形成されたｎ
−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導体多層膜反射鏡１
６、発光層構造１８、及び、上部半導体多層膜反射鏡２
０を備え、更に、上面に表面側電極２２、及び裏面に裏
面側電極２４を備えている。
レーザの代表的な構成例を説明する。図４は従来の面発
光レーザ１０の層構造を示す基板断面図である。従来の
面発光レーザ１０は、図４に示すように、厚さ約１００
μｍ程度のＧaＡs 基板１２上に、順次、形成されたｎ
−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導体多層膜反射鏡１
６、発光層構造１８、及び、上部半導体多層膜反射鏡２
０を備え、更に、上面に表面側電極２２、及び裏面に裏
面側電極２４を備えている。
【０００４】下部半導体多層膜反射鏡１６は３０ペアの
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成され、発
光層構造１８はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２６、発光
層としてノンドープＧａＡｓ/ ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸
構造２８及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３０とから構
成され、上部半導体多層膜反射鏡２０は２０ペアのｐ−
ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成されている。
但し、上部半導体多層膜反射鏡２０のうち最もｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層に近いＡｌＧａＡｓ層はＡｌＡｓ層
となっている。
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成され、発
光層構造１８はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２６、発光
層としてノンドープＧａＡｓ/ ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸
構造２８及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３０とから構
成され、上部半導体多層膜反射鏡２０は２０ペアのｐ−
ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成されている。
但し、上部半導体多層膜反射鏡２０のうち最もｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層に近いＡｌＧａＡｓ層はＡｌＡｓ層
となっている。
【０００５】上部半導体多層膜反射鏡２０、発光層構造
１８及び下部半導体多層膜反射鏡１８の一部上層は、円
筒状溝３２により円柱状のメサ型に形成されている。上
部半導体多層膜反射鏡２０の上面には、ＳｉＮX などの
誘電体膜がパッシベーション膜３４として成膜されてい
る。また、メサの上部半導体多層膜反射鏡２０中のＡｌ
Ａｓ層の露出端部３６は酸化され、電流ブロッキング構
造を構成している。この結果、酸化されずに上部半導体
多層膜反射鏡２０に残っている電流注入可能な領域は直
径約１０μｍの円形領域である。メサの上部半導体多層
膜反射鏡２０の上面中央の直径１５μｍ程度の光出射窓
３８を除く基板全面には、ポリイミド膜が成膜され円筒
状溝３２を埋め込んでいる。また、光出射窓３４を除く
基板上面には表面側電極（ｐ側電極）２２が形成されて
いる。
１８及び下部半導体多層膜反射鏡１８の一部上層は、円
筒状溝３２により円柱状のメサ型に形成されている。上
部半導体多層膜反射鏡２０の上面には、ＳｉＮX などの
誘電体膜がパッシベーション膜３４として成膜されてい
る。また、メサの上部半導体多層膜反射鏡２０中のＡｌ
Ａｓ層の露出端部３６は酸化され、電流ブロッキング構
造を構成している。この結果、酸化されずに上部半導体
多層膜反射鏡２０に残っている電流注入可能な領域は直
径約１０μｍの円形領域である。メサの上部半導体多層
膜反射鏡２０の上面中央の直径１５μｍ程度の光出射窓
３８を除く基板全面には、ポリイミド膜が成膜され円筒
状溝３２を埋め込んでいる。また、光出射窓３４を除く
基板上面には表面側電極（ｐ側電極）２２が形成されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、面発光レー
ザをマルチ横モードで発振させるためには、発光領域の
直径を１０μｍ程度以上にする必要がある。一方、面発
光レーザが発振するのに必要なしきい値電流の大きさ
は、発光領域の面積に比例するので、発光領域の直径を
１０μｍ程度以上にする必要がある以上、マルチ横モー
ドで発振する面発光レーザのしきい値電流の低減化には
限界がある。例えば、単一横モードで発振する面発光レ
ーザでは、０．５ｍＡ以下のしきい値電流で発振する面
発光レーザが実現されているにもかかわらず、マルチ横
モード発振する面発光レーザのしきい値電流は、一般
に、１ｍＡ以上である。この結果、レーザ駆動に必要な
消費電力が大きくなるという問題がある上に、変調時の
消費電力を低減するのに必要なゼロバイアス変調を行う
場合に、発振遅延時間が長くなる結果、データ伝送の一
層の高速化を図ることが難しいという問題があった。
ザをマルチ横モードで発振させるためには、発光領域の
直径を１０μｍ程度以上にする必要がある。一方、面発
光レーザが発振するのに必要なしきい値電流の大きさ
は、発光領域の面積に比例するので、発光領域の直径を
１０μｍ程度以上にする必要がある以上、マルチ横モー
ドで発振する面発光レーザのしきい値電流の低減化には
限界がある。例えば、単一横モードで発振する面発光レ
ーザでは、０．５ｍＡ以下のしきい値電流で発振する面
発光レーザが実現されているにもかかわらず、マルチ横
モード発振する面発光レーザのしきい値電流は、一般
に、１ｍＡ以上である。この結果、レーザ駆動に必要な
消費電力が大きくなるという問題がある上に、変調時の
消費電力を低減するのに必要なゼロバイアス変調を行う
場合に、発振遅延時間が長くなる結果、データ伝送の一
層の高速化を図ることが難しいという問題があった。
【０００７】以上のように、従来の面発光レーザの構成
では、低しきい値でマルチ縦モード発振させることが難
しかった。そこで、本発明の目的は、低しきい値でマル
チ縦モード発振できる面発光レーザを提供することであ
る。
では、低しきい値でマルチ縦モード発振させることが難
しかった。そこで、本発明の目的は、低しきい値でマル
チ縦モード発振できる面発光レーザを提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザ素子は、半
導体基板上に形成された一対のレーザ反射鏡と、１対の
反射鏡の間に設けられた発光層とを有する垂直共振器型
面発光レーザ素子において、半導体基板が発振波長に対
して透明であり、かつ光出射窓に対向する半導体基板裏
面の位置に第３の反射鏡を備えていることを特徴として
いる。
に、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザ素子は、半
導体基板上に形成された一対のレーザ反射鏡と、１対の
反射鏡の間に設けられた発光層とを有する垂直共振器型
面発光レーザ素子において、半導体基板が発振波長に対
して透明であり、かつ光出射窓に対向する半導体基板裏
面の位置に第３の反射鏡を備えていることを特徴として
いる。
【０００９】本発明では、発光層から出射され、下部半
導体多層膜反射鏡を透過した光を第３の反射鏡で反射し
て、光出射窓から出射させることにより、マルチ縦モー
ド発振でも、しきい値を低くすることができる。従っ
て、第３の反射鏡の構成は、発光層からの光を反射する
ことができる限り制約はなく、例えば第３の反射鏡がＳ
ｉ膜／ＳｉＯ2 膜の多層膜で構成されている。この他に
も、Ｓｉ膜／Ａｌ2 Ｏ3 膜、Ｓｉ膜／ＭｇＯ膜、ＴｉＯ
2 膜／ＳｉＯ2 膜等がある。
導体多層膜反射鏡を透過した光を第３の反射鏡で反射し
て、光出射窓から出射させることにより、マルチ縦モー
ド発振でも、しきい値を低くすることができる。従っ
て、第３の反射鏡の構成は、発光層からの光を反射する
ことができる限り制約はなく、例えば第３の反射鏡がＳ
ｉ膜／ＳｉＯ2 膜の多層膜で構成されている。この他に
も、Ｓｉ膜／Ａｌ2 Ｏ3 膜、Ｓｉ膜／ＭｇＯ膜、ＴｉＯ
2 膜／ＳｉＯ2 膜等がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る垂直共振器型面発光レー
ザ素子（以下、簡単に面発光レーザと言う）の実施形態
の一例であって、図１は本実施形態例の面発光レーザの
層構造を示す断面図である。図１に示すもののうち図４
と同じものには同じ符号を付している。本実施形態例の
面発光レーザ４０は、図１に示すように、厚さ約１００
μｍ程度のＧa Ａs 基板１２上に、順次、形成された膜
厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導
体多層膜反射鏡４４、発光層構造１８、及び上部半導体
多層膜反射鏡２０を備え、更に、上面に表面側電極２
２、及び裏面に裏面側電極２４と裏面多層膜反射鏡４２
を備えている。下部半導体多層膜反射鏡４４は５ペアの
ｎ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成
され、発光層構造１８はｎ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラ
ッド層２６、発光層としてノンドープＧａＡｓ/ Ｉｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸構造２８及びｐ−Ａｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０とから構成され、上部半導
体多層膜反射鏡２０は２０ペアのｐ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1
Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対で構成されている。但し、上部
半導体多層膜反射鏡２０のうち最もｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層に近いＡｌＧａＡｓ層はＡｌＡｓ層となってい
る。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る垂直共振器型面発光レー
ザ素子（以下、簡単に面発光レーザと言う）の実施形態
の一例であって、図１は本実施形態例の面発光レーザの
層構造を示す断面図である。図１に示すもののうち図４
と同じものには同じ符号を付している。本実施形態例の
面発光レーザ４０は、図１に示すように、厚さ約１００
μｍ程度のＧa Ａs 基板１２上に、順次、形成された膜
厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層１４、下部半導
体多層膜反射鏡４４、発光層構造１８、及び上部半導体
多層膜反射鏡２０を備え、更に、上面に表面側電極２
２、及び裏面に裏面側電極２４と裏面多層膜反射鏡４２
を備えている。下部半導体多層膜反射鏡４４は５ペアの
ｎ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対から構成
され、発光層構造１８はｎ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラ
ッド層２６、発光層としてノンドープＧａＡｓ/ Ｉｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸構造２８及びｐ−Ａｌ0.3
Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０とから構成され、上部半導
体多層膜反射鏡２０は２０ペアのｐ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1
Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対で構成されている。但し、上部
半導体多層膜反射鏡２０のうち最もｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層に近いＡｌＧａＡｓ層はＡｌＡｓ層となってい
る。
【００１１】上部半導体多層膜反射鏡２０、発光層構造
１８及び下部半導体多層膜反射鏡１８の一部上層は、円
筒状溝３２により円柱状のメサ型に形成されている。上
部半導体多層膜反射鏡２０の上面には、ＳｉＮX などの
誘電体膜がパッシベーション膜３４として成膜されてい
る。また、メサの上部半導体多層膜反射鏡２０中のＡｌ
Ａｓ層の露出端部３６は酸化され、電流ブロッキング構
造を構成している。この結果、酸化されずに上部半導体
多層膜反射鏡２０に残っている電流注入可能な領域は直
径約３μｍの円形領域である。メサの上部半導体多層膜
反射鏡２０の上面中央の直径１５μｍ程度の光出射窓３
８を除く基板全面には、ポリイミド膜が成膜され円筒状
溝３２を埋め込んでいる。また、光出射窓３４を除く基
板上面には表面側電極（ｐ側電極）２２が形成されてい
る。Ｇa Ａs 基板１２の裏面には、光出射窓３８と対向
する位置に３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜の対からなる裏
面多層膜反射鏡４２を備えている。裏面多層膜反射鏡４
２の領域を除くＧa Ａs 基板１２の裏面には裏面側電極
２４が設けてある。裏面多層膜反射鏡４２を構成するＳ
ｉ膜及びＳｉＯ2 膜の厚さは、それぞれ、約８０ｎｍ、
及び約１７０ｎｍである。
１８及び下部半導体多層膜反射鏡１８の一部上層は、円
筒状溝３２により円柱状のメサ型に形成されている。上
部半導体多層膜反射鏡２０の上面には、ＳｉＮX などの
誘電体膜がパッシベーション膜３４として成膜されてい
る。また、メサの上部半導体多層膜反射鏡２０中のＡｌ
Ａｓ層の露出端部３６は酸化され、電流ブロッキング構
造を構成している。この結果、酸化されずに上部半導体
多層膜反射鏡２０に残っている電流注入可能な領域は直
径約３μｍの円形領域である。メサの上部半導体多層膜
反射鏡２０の上面中央の直径１５μｍ程度の光出射窓３
８を除く基板全面には、ポリイミド膜が成膜され円筒状
溝３２を埋め込んでいる。また、光出射窓３４を除く基
板上面には表面側電極（ｐ側電極）２２が形成されてい
る。Ｇa Ａs 基板１２の裏面には、光出射窓３８と対向
する位置に３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜の対からなる裏
面多層膜反射鏡４２を備えている。裏面多層膜反射鏡４
２の領域を除くＧa Ａs 基板１２の裏面には裏面側電極
２４が設けてある。裏面多層膜反射鏡４２を構成するＳ
ｉ膜及びＳｉＯ2 膜の厚さは、それぞれ、約８０ｎｍ、
及び約１７０ｎｍである。
【００１２】以下に、図１を参照しつつ、本実施形態例
の面発光レーザ４０の作製方法を説明する。先ず、ｎ−
ＧａＡｓ基板１２上に、順次、分子線エピタキシー法に
よって、膜厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層、下
部半導体多層膜反射鏡１６を構成する１０ペアのｎ−Ａ
ｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対からなる多層膜
を成長させる。次いで、下部半導体多層膜反射鏡１６上
に、同じく分子線エピタキシー法によって、ｎ−Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６、ノンドープＧａＡｓ
/ Ｉｎ0. 2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸構造２８、及びｐ−
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０を成長させる。次
に、クラッド層３０上に、上部半導体多層膜反射鏡２０
を構成する２４ペアのｐ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ Ｇ
ａＡｓ層の対からなる多層膜を成長させる。但し、最も
ｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０に近いＡｌ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層では、これにに代えて、ＡｌＡｓ層
を成長させる。
の面発光レーザ４０の作製方法を説明する。先ず、ｎ−
ＧａＡｓ基板１２上に、順次、分子線エピタキシー法に
よって、膜厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層、下
部半導体多層膜反射鏡１６を構成する１０ペアのｎ−Ａ
ｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ ＧａＡｓ層の対からなる多層膜
を成長させる。次いで、下部半導体多層膜反射鏡１６上
に、同じく分子線エピタキシー法によって、ｎ−Ａｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６、ノンドープＧａＡｓ
/ Ｉｎ0. 2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸構造２８、及びｐ−
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０を成長させる。次
に、クラッド層３０上に、上部半導体多層膜反射鏡２０
を構成する２４ペアのｐ−Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層/ Ｇ
ａＡｓ層の対からなる多層膜を成長させる。但し、最も
ｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３０に近いＡｌ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ層では、これにに代えて、ＡｌＡｓ層
を成長させる。
【００１３】上部半導体多層膜反射鏡２０を形成した基
板上にＳｉＮX などの誘電体膜を推積し、フォトリソグ
ラフィ技術を用いて直径１５μｍの円形パターンを中央
に有するマスクを形成する。これをマスクとして、塩素
系ガスを用いた反応性イオンビームエッチングで下部半
導体多層膜反射鏡１６の上部に達するまで上部半導体多
層膜反射鏡２０、発光層構造１８及び下部半導体多層膜
反射鏡１６をエッチングし、円筒状溝３２に取り囲まれ
たメサに加工する。
板上にＳｉＮX などの誘電体膜を推積し、フォトリソグ
ラフィ技術を用いて直径１５μｍの円形パターンを中央
に有するマスクを形成する。これをマスクとして、塩素
系ガスを用いた反応性イオンビームエッチングで下部半
導体多層膜反射鏡１６の上部に達するまで上部半導体多
層膜反射鏡２０、発光層構造１８及び下部半導体多層膜
反射鏡１６をエッチングし、円筒状溝３２に取り囲まれ
たメサに加工する。
【００１４】その後、水蒸気雰囲気中４００℃で約１５
分間加熱し、メサ側面の上部半導体多層膜反射鏡２０中
のＡｌＡｓ層露出面を酸化させて、電流ブロッキング構
造を構成する。このとき、酸化されずに上部半導体多層
膜反射鏡２０に残った電流注入可能な領域は、約直径３
μｍである。ＳｉＮX などの誘電体膜であるパッシベー
ション膜３４を成膜し、メサ周辺の円筒状溝３２をポリ
イミドで埋め込んだ後、電流注入、光取り出しのために
メサ最上部のポリイミドを除去し、リフトオフ技術を用
いて、光取り出し窓３８（光出射窓）を有する電極構造
２２を形成する。基板厚さが約１００μｍ程度になるよ
うに、Ｇa Ａs 基板１２の裏面を研磨して、裏面を鏡面
に仕上げる。次いで、裏面に３ペアのＳｉ層／ＳｉＯ2
層の対からなる多層膜からなる裏面多層膜反射鏡４２を
形成する。この後、金属を蒸着して裏面側電極２４を形
成することにより、面発光レーザ４０を完成することが
できる。
分間加熱し、メサ側面の上部半導体多層膜反射鏡２０中
のＡｌＡｓ層露出面を酸化させて、電流ブロッキング構
造を構成する。このとき、酸化されずに上部半導体多層
膜反射鏡２０に残った電流注入可能な領域は、約直径３
μｍである。ＳｉＮX などの誘電体膜であるパッシベー
ション膜３４を成膜し、メサ周辺の円筒状溝３２をポリ
イミドで埋め込んだ後、電流注入、光取り出しのために
メサ最上部のポリイミドを除去し、リフトオフ技術を用
いて、光取り出し窓３８（光出射窓）を有する電極構造
２２を形成する。基板厚さが約１００μｍ程度になるよ
うに、Ｇa Ａs 基板１２の裏面を研磨して、裏面を鏡面
に仕上げる。次いで、裏面に３ペアのＳｉ層／ＳｉＯ2
層の対からなる多層膜からなる裏面多層膜反射鏡４２を
形成する。この後、金属を蒸着して裏面側電極２４を形
成することにより、面発光レーザ４０を完成することが
できる。
【００１５】本実施形態例の面発光レーザ４０と同じ構
成の面発光レーザを試作し、電流対光出力特性を測定し
たところ、図２に示す電流対光出力特性の測定結果を得
た。図２から判る通り、しきい値電流は０．３ｍＡであ
って、単一モード発振する発光面積の小さい面発光レー
ザと同程度の値が得られた。また、試作した面発光レー
ザの発振スペクトルは、図３に示す通りである。発振波
長は９８０ｎｍであるが、中心ピーク波長の近傍に約
１．５ｎｍ間隔で５本のサブピークが見える。この波長
間隔は、基板の厚さから予想される縦モード間隔に一致
しており、試作した面発光レーザが、マルチ縦モードで
発振していることが確認できた。
成の面発光レーザを試作し、電流対光出力特性を測定し
たところ、図２に示す電流対光出力特性の測定結果を得
た。図２から判る通り、しきい値電流は０．３ｍＡであ
って、単一モード発振する発光面積の小さい面発光レー
ザと同程度の値が得られた。また、試作した面発光レー
ザの発振スペクトルは、図３に示す通りである。発振波
長は９８０ｎｍであるが、中心ピーク波長の近傍に約
１．５ｎｍ間隔で５本のサブピークが見える。この波長
間隔は、基板の厚さから予想される縦モード間隔に一致
しており、試作した面発光レーザが、マルチ縦モードで
発振していることが確認できた。
【００１６】本発明に係る面発光レーザの特徴は、基板
裏面に形成した反射鏡の効果によりマルチ縦モード発振
が低しきい値で可能になることである。従って、発振波
長において基板が透明であるような構成の面発光レーザ
であれば、本実施形態例と同様の効果が得られる。例え
ば、波長１．３μｍや１．５５μｍで発振するＩｎＰ基
板上の面発光レーザや、ＧａＰ基板上に形成した波長８
５０ｎｍ程度のＧａＡｓ系面発光レーザなどに、本発明
を適用でき、本実施形態例と同様の効果が奏することが
できる。
裏面に形成した反射鏡の効果によりマルチ縦モード発振
が低しきい値で可能になることである。従って、発振波
長において基板が透明であるような構成の面発光レーザ
であれば、本実施形態例と同様の効果が得られる。例え
ば、波長１．３μｍや１．５５μｍで発振するＩｎＰ基
板上の面発光レーザや、ＧａＰ基板上に形成した波長８
５０ｎｍ程度のＧａＡｓ系面発光レーザなどに、本発明
を適用でき、本実施形態例と同様の効果が奏することが
できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板上に形成さ
れた一対のレーザ反射鏡と、１対の反射鏡の間に設けら
れた発光層とを有する垂直共振器型面発光レーザ素子に
おいて、半導体基板が発振波長に対して透明であり、か
つ光出射窓に対向する半導体基板裏面の位置に第３の反
射鏡を備えることにより、０．５ｍＡ以下の低しきい値
でマルチ縦モード発振する垂直共振器型面発光レーザ素
子を実現することができる。本発明に係る垂直共振器型
面発光レーザ素子を使用することにより、高速な光イン
ターコネクションを低消費電力で実現することができ
る。
れた一対のレーザ反射鏡と、１対の反射鏡の間に設けら
れた発光層とを有する垂直共振器型面発光レーザ素子に
おいて、半導体基板が発振波長に対して透明であり、か
つ光出射窓に対向する半導体基板裏面の位置に第３の反
射鏡を備えることにより、０．５ｍＡ以下の低しきい値
でマルチ縦モード発振する垂直共振器型面発光レーザ素
子を実現することができる。本発明に係る垂直共振器型
面発光レーザ素子を使用することにより、高速な光イン
ターコネクションを低消費電力で実現することができ
る。
【図１】面発光レーザの実施形態例の層構造を示す基板
断面図である。
断面図である。
【図２】実施形態例の面発光レーザの電流対光出力特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】実施形態例の面発光レーザの発振スペクトルを
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】従来の面発光レーザの層構造を示す基板断面図
である。
である。
１０ 従来の面発光レーザ １２ Ｇa Ａs 基板 １４ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １６ ３０ペアのｎ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層から
なる下部半導体多層膜反射鏡 １８ 発光層構造 ２０ ２０ペアのｐ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層から
なる上部半導体多層膜反射鏡 ２２ 表面側電極 ２４ 裏面側電極 ２６ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２８ ノンドープＧａＡｓ/ ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸構
造 ３０ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ３２ 円筒状溝 ３４ パッシベーション膜 ３６ ＡｌＡｓ層の酸化層 ３８ 光出射窓 ４０ 実施形態例の面発光レーザ ４２ ３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜からなる裏面多層膜
反射鏡 ４４ ５ペアのｎ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層からな
る下部半導体多層膜反射鏡
なる下部半導体多層膜反射鏡 １８ 発光層構造 ２０ ２０ペアのｐ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層から
なる上部半導体多層膜反射鏡 ２２ 表面側電極 ２４ 裏面側電極 ２６ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２８ ノンドープＧａＡｓ/ ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸構
造 ３０ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ３２ 円筒状溝 ３４ パッシベーション膜 ３６ ＡｌＡｓ層の酸化層 ３８ 光出射窓 ４０ 実施形態例の面発光レーザ ４２ ３ペアのＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜からなる裏面多層膜
反射鏡 ４４ ５ペアのｎ−ＡｌＧａＡｓ層/ ＧａＡｓ層からな
る下部半導体多層膜反射鏡
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された一対のレーザ
反射鏡と、１対の反射鏡の間に設けられた発光層とを有
する垂直共振器型面発光レーザ素子において、 半導体基板が発振波長に対して透明であり、かつ光出射
窓に対向する半導体基板裏面の位置に第３の反射鏡を備
えていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ素
子。 - 【請求項２】 第３の反射鏡がＳｉ膜／ＳｉＯ2 膜の対
の多層膜で構成されていることを特徴とする請求項１に
記載の垂直共振器型面発光レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10239946A JP2000068604A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 垂直共振器型面発光レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10239946A JP2000068604A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 垂直共振器型面発光レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068604A true JP2000068604A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17052184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10239946A Pending JP2000068604A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 垂直共振器型面発光レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068604A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173627A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Truelight Corp | 二つのスタックを備えた酸化物閉じ込め型の垂直共振器型面発光半導体レーザ装置 |
| CN1302588C (zh) * | 2002-04-15 | 2007-02-28 | 夏普公司 | 半导体激光器及其制造方法 |
| US7418020B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-08-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting laser device |
| JP2011232569A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 光学物品およびその製造方法 |
| US8178364B2 (en) | 2005-10-31 | 2012-05-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Testing method of surface-emitting laser device and testing device thereof |
-
1998
- 1998-08-26 JP JP10239946A patent/JP2000068604A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1302588C (zh) * | 2002-04-15 | 2007-02-28 | 夏普公司 | 半导体激光器及其制造方法 |
| JP2006173627A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Truelight Corp | 二つのスタックを備えた酸化物閉じ込め型の垂直共振器型面発光半導体レーザ装置 |
| US7418020B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-08-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface emitting laser device |
| US8178364B2 (en) | 2005-10-31 | 2012-05-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Testing method of surface-emitting laser device and testing device thereof |
| JP2011232569A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 光学物品およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1480303A2 (en) | Surface-emitting semiconductor laser | |
| US10461507B1 (en) | Substrate emitting vertical-cavity surface-emitting laser | |
| JP2003513477A (ja) | 一体化された光学的にポンピングされる垂直キャビティ表面発光レーザ用の方法および装置 | |
| JPH06224521A (ja) | 集積化短キャビティ・レーザ | |
| JP2006140446A (ja) | 面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザモジュールおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム | |
| KR20140057536A (ko) | 레이저 소자 | |
| JP7582204B2 (ja) | 垂直共振器型面発光レーザ素子の製造方法、垂直共振器型面発光レーザ素子アレイの製造方法及び垂直共振器型面発光レーザモジュールの製造方法 | |
| CN109873296A (zh) | 一种垂直腔面发射激光器芯片及制作方法 | |
| KR100827120B1 (ko) | 수직 단면 발광 레이저 및 그 제조 방법 | |
| JP3652252B2 (ja) | 半導体光装置 | |
| CN111711070A (zh) | 边发射单模激光器及制造方法 | |
| JPH0555713A (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR100950263B1 (ko) | 마이크로렌즈를 포함한 단일모드 수직 공진식표면발광레이저 및 그 제조방법 | |
| TW550868B (en) | Semiconductor laser with lateral light confinement by polygonal surface optical grating resonator | |
| CN111900622B (zh) | 带有钝化的光学匹配垂直腔面发射激光器（vcsel） | |
| JP2000068604A (ja) | 垂直共振器型面発光レーザ素子 | |
| KR100404043B1 (ko) | 수직으로 집적화된 고출력 면발광 반도체 레이저 장치 및그 제조 방법 | |
| JPH05315695A (ja) | 半導体レーザ | |
| CN110289555A (zh) | 半导体激光光源 | |
| US11362486B2 (en) | High speed high bandwidth vertical-cavity surface-emitting laser with controlled overshoot | |
| JP2006261316A (ja) | フォトニック結晶レーザおよびその製造方法および光伝送システム | |
| KR100795994B1 (ko) | 단일모드 수직 공진식 표면발광레이저 및 그 제조방법 | |
| JPWO2018134950A1 (ja) | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2007103544A (ja) | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光伝送システム及びレーザプリンタ書き込みシステム | |
| JP2002252418A (ja) | 光通信システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050704 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080530 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080605 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080804 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081006 |