JP2000332355A5 - - Google Patents
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Description
【００２４】
すなわち、本発明の面発光型半導体レーザは、上部に、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び上部多層膜反射鏡が順次積層され、下部に、下部電極が設けられた半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層であって前記活性層領域で発生したレーザ光の出射中心の周辺部に出射口部を取り囲むように設けられ、前記下部電極と対をなし前記活性層領域に電流注入するための金属材料からなる上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、その上部に前記上部電極が設けられた出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が、出射中心の多層膜反射鏡の反射率よりも低くなるようにし、該反射率の低下の程度に応じ、前記出射口部の径を前記電流狭窄部の径より大きくする度合いを大きくしたことを特徴とする。
すなわち、本発明の面発光型半導体レーザは、上部に、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び上部多層膜反射鏡が順次積層され、下部に、下部電極が設けられた半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層であって前記活性層領域で発生したレーザ光の出射中心の周辺部に出射口部を取り囲むように設けられ、前記下部電極と対をなし前記活性層領域に電流注入するための金属材料からなる上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、その上部に前記上部電極が設けられた出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が、出射中心の多層膜反射鏡の反射率よりも低くなるようにし、該反射率の低下の程度に応じ、前記出射口部の径を前記電流狭窄部の径より大きくする度合いを大きくしたことを特徴とする。
【００２９】
図１は、電流狭窄アパーチャ径を３．５μｍと一定にしたＶＣＳＥＬにおいて、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率を９９％から７５％まで低下させた場合の上部電極アパーチャ径、基本横モードの損失、及び高次横モードの損失の関係を示すグラフである。横軸は上部電極アパーチャ径である。一方、縦軸は高次横モードの損失と基本横モードの損失との差を基本横モードの損失で除算した値であり、この除算値が大きい方が、少ない基本横モードの損失で高次横モードが抑制されている。
図１は、電流狭窄アパーチャ径を３．５μｍと一定にしたＶＣＳＥＬにおいて、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率を９９％から７５％まで低下させた場合の上部電極アパーチャ径、基本横モードの損失、及び高次横モードの損失の関係を示すグラフである。横軸は上部電極アパーチャ径である。一方、縦軸は高次横モードの損失と基本横モードの損失との差を基本横モードの損失で除算した値であり、この除算値が大きい方が、少ない基本横モードの損失で高次横モードが抑制されている。
【００３０】
図１から分かるように、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が９９％と高い場合には、上部電極アパーチャ径の大小に拘らず基本横モードの損失が大きい。一方、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が９５％、９０％、８５％、８０％、７５％と低下するに従い、基本横モードの損失は相対的に減少し、かつ、前記除算値を示す曲線は上部電極アパーチャ径に対して上に凸の放物線を描き、上部電極アパーチャ径が電流狭窄アパーチャ径よりも数％から数十％大きくなる一定範囲の上部電極アパーチャ径で最大値を有するようになる。即ち、一定範囲の上部電極アパーチャ径で基本横モードの損失が最小となるようになる。
図１から分かるように、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が９９％と高い場合には、上部電極アパーチャ径の大小に拘らず基本横モードの損失が大きい。一方、出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が９５％、９０％、８５％、８０％、７５％と低下するに従い、基本横モードの損失は相対的に減少し、かつ、前記除算値を示す曲線は上部電極アパーチャ径に対して上に凸の放物線を描き、上部電極アパーチャ径が電流狭窄アパーチャ径よりも数％から数十％大きくなる一定範囲の上部電極アパーチャ径で最大値を有するようになる。即ち、一定範囲の上部電極アパーチャ径で基本横モードの損失が最小となるようになる。
【００３５】
次に、ＧａＡｓ基板上にＡｕを蒸着したサンプルと、ＧａＡｓ基板上にＡｕ／Ｔｉを蒸着したサンプルとを作製し、白色光をＧａＡｓ側からＡｕ／ＧａＡｓ界面、Ａｕ／Ｔｉ／ＧａＡｓ界面へそれぞれ入射させて、所定の波長領域での反射強度を調べた。結果を図３に示す。図３から分かるように、Ａｕ／ＧａＡｓ界面にＴｉの層を挿入することによって、Ａｕ／Ｔｉ／ＧａＡｓ界面のＧａＡｓ側からの反射率を大きく変化させることができる。このように、金属膜を二つ以上の金属から構成することによって、金属／ＧａＡｓ界面のＧａＡｓ側からの反射率を大きく変化させることができる。
次に、ＧａＡｓ基板上にＡｕを蒸着したサンプルと、ＧａＡｓ基板上にＡｕ／Ｔｉを蒸着したサンプルとを作製し、白色光をＧａＡｓ側からＡｕ／ＧａＡｓ界面、Ａｕ／Ｔｉ／ＧａＡｓ界面へそれぞれ入射させて、所定の波長領域での反射強度を調べた。結果を図３に示す。図３から分かるように、Ａｕ／ＧａＡｓ界面にＴｉの層を挿入することによって、Ａｕ／Ｔｉ／ＧａＡｓ界面のＧａＡｓ側からの反射率を大きく変化させることができる。このように、金属膜を二つ以上の金属から構成することによって、金属／ＧａＡｓ界面のＧａＡｓ側からの反射率を大きく変化させることができる。
【００４２】
まず、図５（ａ）に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3膜厚０．２μｍ程度のｎ型ＧａＡｓバッファ層５２を積層し、その上に、Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に４０．５周期積層したキャリア濃度１×１０ 18 ｃｍ -3 で総膜厚が約４μｍとなる下部ｎ型ＤＢＲ層５３、アンドープ下部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスぺーサー層とアンドープ量子井戸活性層（膜厚９０ｎｍＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ量子井戸層３層と膜厚５０ｎｍＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層４層とで構成されている）とアンドープ上部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスぺーサー層とで構成された膜厚が媒質内波長となる活性層領域５４、その上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で膜厚が媒質内波長の１／４となるｐ型ＡｌＡｓ層５５、その上にＡｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に２９．５周期積層したキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で総膜厚が約２μｍとなる上部ｐ型ＤＢＲ層５６を順次積層する。
まず、図５（ａ）に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3膜厚０．２μｍ程度のｎ型ＧａＡｓバッファ層５２を積層し、その上に、Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に４０．５周期積層したキャリア濃度１×１０ 18 ｃｍ -3 で総膜厚が約４μｍとなる下部ｎ型ＤＢＲ層５３、アンドープ下部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスぺーサー層とアンドープ量子井戸活性層（膜厚９０ｎｍＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ量子井戸層３層と膜厚５０ｎｍＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層４層とで構成されている）とアンドープ上部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスぺーサー層とで構成された膜厚が媒質内波長となる活性層領域５４、その上に、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で膜厚が媒質内波長の１／４となるｐ型ＡｌＡｓ層５５、その上にＡｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に２９．５周期積層したキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で総膜厚が約２μｍとなる上部ｐ型ＤＢＲ層５６を順次積層する。
【００６１】
第１及び第２の実施形態では、上部電極アパーチャ径を各々４．３μｍ、４．８μｍとしたが、上部電極アパーチャ径は、高次横モードの損失と基本横モードの損失との差を基本横モードの損失で除算した値が最大となるように、即ち、基本横モードの損失が最小となるように選択することが好ましい。
第１及び第２の実施形態では、上部電極アパーチャ径を各々４．３μｍ、４．８μｍとしたが、上部電極アパーチャ径は、高次横モードの損失と基本横モードの損失との差を基本横モードの損失で除算した値が最大となるように、即ち、基本横モードの損失が最小となるように選択することが好ましい。
Claims (7)
- 上部に、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び上部多層膜反射鏡が順次積層され、下部に、下部電極が設けられた半導体基板と、
該上部多層膜反射鏡の上層であって前記活性層領域で発生したレーザ光の出射中心の周辺部に出射口部を取り囲むように設けられ、前記下部電極と対をなし前記活性層領域に電流注入するための金属材料からなる上部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、
その上部に前記上部電極が設けられた出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が、出射中心の多層膜反射鏡の反射率よりも低くなるようにし、該反射率の低下の程度に応じ、前記出射口部の径を前記電流狭窄部の径より大きくする度合いを大きくしたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。 - 前記上部電極を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｉｎ、及びＷから選択される金属材料を２種以上積層して形成したことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記上部電極を、金属材料を蒸着して蒸着膜を形成した後、２５０〜５００℃の温度範囲でアニールを行い、該蒸着膜とこれに隣接する層との間でアロイ化を進行させることにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記上部電極を、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｉｎ、及びＷから選択される少なくとも１種の金属材料を蒸着して蒸着膜を形成した後、２５０〜５００℃の温度範囲でアニールを行い、該蒸着膜とこれに隣接する層との間でアロイ化を進行させることにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記アニールを、３００〜４００℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項３または４に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記アニールを、赤外線によるフラッシュアニール、レーザアニール、高周波加熱、電子ビームによるアニール、及びランプ加熱によるアニールから選択されるいずれかの方法により行うことを特徴とする請求項３から５までのいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ。
- 前記出射中心の周辺部の多層膜反射鏡の反射率が、８０％以下であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の面発光型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP11142370A JP2000332355A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 面発光型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11142370A JP2000332355A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 面発光型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332355A JP2000332355A (ja) | 2000-11-30 |
| JP2000332355A5 true JP2000332355A5 (ja) | 2004-10-07 |
Family
ID=15313815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11142370A Pending JP2000332355A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 面発光型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2000332355A (ja) |
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| JP5092533B2 (ja) * | 2007-05-11 | 2012-12-05 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザ、光学装置、光照射装置、情報処理装置、光送信装置、光空間伝送装置および光伝送システム |
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| JP2015115377A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 株式会社リコー | 化合物半導体デバイス、光源装置、レーザ装置及び化合物半導体デバイスの製造方法 |
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- 1999-05-21 JP JP11142370A patent/JP2000332355A/ja active Pending
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