JPH04174584A - 面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方法 - Google Patents

面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方法

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JPH04174584A
JPH04174584A JP29991090A JP29991090A JPH04174584A JP H04174584 A JPH04174584 A JP H04174584A JP 29991090 A JP29991090 A JP 29991090A JP 29991090 A JP29991090 A JP 29991090A JP H04174584 A JPH04174584 A JP H04174584A
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emitting laser
surface emitting
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JP29991090A
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Kiyohide Wakao
若尾 清秀
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方法に関し
、 活性層の位置に影響されず、安定して発振を行うことが
できる面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方法
を提供することを目的とし、本発明の面発光レーザは、
レーザ光を発光するための活性層と、その上方および下
方の反射膜で構成した共振器とを含む面発光レーザにお
いて、活性層で発光されたレーザ光の位相を調整するた
めの層を、活性層の上下にそれぞれ設けて構成し、本発
明のレーザ発振方法は、本発明の面発光レーザを用い、
その作動時に、前記位相調整層に電流を印加して前記共
振器内のレーザ光行路の屈折率を変化させることにより
、該共振器内に生成している定在波の電界強度ピーク位
置を前記活性層の位置に一致させるように構成する。
〔産業上の利用分野] 本発明は面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方
法に関する。
近年、光の空間並列性を利用した画像処理システムや演
算処理システムが有望視されている。面発光レーザは、
このようなシステムを構成する非常に重要な素子の一つ
である。面発光レーザは、膜厚方向で光を帰還させてレ
ーザ発振動作を起こさせるものであり、2次元的にアレ
イ配置することにより、例えば画像用光源として用いる
ことができる。
[従来の技術〕 面発光レーザは、レーザ光を発光するための活性層と、
その上方および下方の反射膜で構成した共振器とを含ん
で成る。
第3図(A)および(B)を参照して、従来の面発光レ
ーザの構成を説明する。p−InP基板31上に形成し
たp−1nP層32、I nGaAsP活性層33(λ
a =1.55μm、厚さ=0.2 ttm)およびn
−1nP層34から成る円錐台形の領域が、n−1nP
層35で埋め込まれており、円錐台領域の上面(=n−
1nP層34上面)および基板31下面にはそれぞれA
u等の高反射膜36Aおよび36Bが、埋め込みn−1
nPi35の上面および基板31の下面にはそれぞれn
側電極37およびp@電極38が設けである。
電極37および38から電流を注入すると活性層33で
レーザ光が発光し、上面反射膜36Aおよび下面反射膜
36Bによりこのレーザ光に帰還がかかり、同図(A)
の上下方向(膜厚方向)でレーザ発振を起こす(同図中
に矢印で表示)。
最近、薄膜活性層厚さ数〜数10nmの、いわゆる量子
井戸構造活性層の面発光レーザの開発が進められている
。この場合、活性層の位置が共振方向(膜厚方向)で僅
かに変動すると、発振を起こすのに必要な電流のしきい
値が著しく変化するという問題が生ずる。
すなわち、活性層33では光が増幅されるが、活性層3
3内に含まれる電界強度が大きい程この増幅作用が大き
い。一方、面発光レーザでは、第3図(C)に示すよう
に共振方向(膜厚方向)に沿って定在波Wが生成する。
活性層33の位置が定在波Wの山P(電界強度ピーク位
置)と一致するときは大きな増幅率が得られるが、定在
波Wの谷B(電界強度最低位置)と一致するときは光の
増幅率が小さくなる。したがって、活性層33が定在波
Wの谷Bの位置にあると、レーザ光を発振させるために
はより大きな注入電流が必要となり、発振しきい値が高
くなる。定在波の山と谷の間隔は0.2 μm程度と狭
いので、量子井戸構造の活性層の面発光レーザでは、活
性層の位置が僅かに変わるだけで発振しきい値が大きく
変わり、安定した発振が得られないという問題があった
〔発明が解決しようとする課題] 本発明は、活性層の位置に影響されず、安定して発振を
行うことができる面発光レーザおよびそれを用いたレー
ザ発振方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、本発明の面発光レーザは
、レーザ光を発光するための活性層と、その上方および
下方の反射膜で構成した共振器とにそれぞれ設けたこと
を特徴とする。
本発明のレーザ発振方法は、上記本発明の面発光レーザ
を用い、その作動時に、前記位相調整層に電流を印加し
て前記共振器内のレーザ光行路の屈折率を変化させるこ
とにより、該共振器内に生成している定在波の電界強度
ピーク位置を前記活性層の位置に一致させることを特徴
とする。
〔作 用〕
第1図を参照して、本発明における位相調整層の作用を
説明する。同図(A)には、説明を簡潔にするため、n
−1nP層11を上下から一対の位相調整用p型半導体
層12Aおよび12Bで挾んだ形の原理的構造を示した
。各位相調整層12Aおよび12Bには、それぞれ位相
調節電流供給用電極13Aおよび13Bから位相調整用
電流14Aおよび14Bが供給され、n−1nP層11
内を通って、流出用電極15から流出する。
同図(B)には、上記各層12A、11.12Bの積層
方向(膜厚方向)に沿って生成している定在波を、それ
ぞれ上側電極13Aからの電流14Aを供給し、下側電
極13Bからの電流14Bは供給しない場合(状態1)
と、逆に上側電極13Aからの電流14Aは供給せず、
下側電極13Bからの電流14Bを供給した場合(状態
2)について示す。例えば膜厚方向Xの位置XOについ
ては、状態1では定在波Wの谷Bが一致しているが、状
態2では山Pが一致するように変化している。これは、
位相調整用半導体層12Aまたは12Bに電流が流れる
と、レーザ光行路の屈折率(主として位相調整層の屈折
率)が変化して定在波の波長(周期)が変わるためであ
る。
本発明では、上記の原理を利用し、位相調整層に適当な
大きさの電流を注入して、定在波Wの山Pを活性層の位
W(例えばX=XO)に一致させることにより、活性層
の位置に影響されず、発振しきい値の変動を防止して最
適の発振状態を安定して得ることができる。
(実施例] 第2図(A)およびCB)に、本発明に従った面発光レ
ーザの構成例を示す。
同図の面発光レーザ200においては、p−1nP基板
201上に形成したp−1nP層202、量子井戸活性
層203、n−1nP層204およびp−1nGaAs
P位相調整層205から成る上端直径5μmの円錐台形
の領域が、n−1nn−1nPで埋め込まれており、基
板201の下面にはもうn−1nGaAsP位相調整層
207が設けである。量子井戸活性層203は、ノンド
ープI nC;aAs量子井戸層203A(組成λa=
1.67μm、厚さ=10nm)を上下からそれぞれノ
ンドープInCyaAsPバリア層203B(&M成λ
b=1.3μm、厚さ=0.1 um)で挟んだサンド
インチ構造である。p−1nGaAsP位相調整層20
5およびn−1nGaAsP位相調整層207はいずれ
も組成λa =1.4 μm、厚さ=3μmである。円
錐台領域の上面すなわちP−1nGaAs P位相調整
層205の上面およびn−I nGaAs P位相調整
層207の下面には、それぞれAuの高反射膜208A
および208Bが、埋め込みn−1nP層206の上面
および基板201の下面にはそれぞれ発光用のplJi
i極209極右09A側電極209Bが設けである。更
に、埋め込みn−1nP層206上面には、このn−I
nP層206内のZn拡散領域211によりp−InG
aAsP位相調整層205と電気的に接続された位相調
整電流供給用の上部電極215が設けられている。一方
、n−1nC;aAsP位相調整層207の下面には、
位相調整電流供給用の下部電極217が設けられている
電極209Aから流出する電流は活性層203を流れて
、活性層203で発光を起こす。活性層203で発光し
たレーザ光は上下の光反射膜208Aおよび208Bで
帰還され、同図(A)の上下方向で発振を起こす。
一方、位相調整電流2および3はそれぞれ位相調整層2
05および207を流れる。電流1を流すことにより面
発光レーザ200は発振を開始するが、この時電流2お
よび3の値を調整することにより、定在波の山と谷の位
置を移動させて山を活性層203の位置に一致させる。
これにより、発振しきい値の増加を防止して安定いた発
振を行うことができる。
第2図の面発光レーザは以下のような手順で製造するこ
とができる。
有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、(10
0) p−1nP基板201上に、p−1nP層202
、量子井戸活性11203(ノンドープI nGaAs
量子井戸層203A(組成λa−1,67μm、厚さ=
10nm)を上下からそれぞれノンドープInC;aA
sPバリア層203B(組成λb=1.3μm、厚さ=
0.1 μm)で挟んだサンドイッチ構造)、n−In
P層204(厚さ1μm)、およびP−1nGaAsP
位相調整層2゜5(組成λa=1.4μm、厚さ=3μ
m)を順次積層状態に成長させる。
フォトリソグラフィーと化学工・ンチングにより上記積
層部を上端直径5μmの円錐台形に成形した後、その周
囲を液相成長法によりn−1nP層206で埋め込む。
その後、液相成長法を用いて、基板201の裏面にn−
1nGaAsP位相調整層207(組成λa=1.4 
μm、厚さ=3μm)を成長させる。
次に、n−1nGaAsP位相調整層207を一部分エ
ッチングして成形してから、上下の高反射膜208Aお
よび208B、各電極209A、209B、215.2
17をそれぞれ真空蒸着法により形成して、面発光レー
ザ200を得る。
なお、本実施例においては位相調整層205および20
7を反射11!’208 Aおよび208Bに接して設
けたが、本発明の位相調整層の位置はこれに限定されず
、活性層203と上下の反射膜208Aおよび208B
との間であればよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の面発光レーザは、活性層
の位置に影響されず、発振しきい値の変動を防止して最
適の発振状態を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)および(B)は、本発明の原理を示す(A
)素子断面図および(B)定在波のグラフ、 第2図(A)および(B)は、本発明に従った面発光レ
ーザの構成例を示す(A)断面図および(B)平面図、
および 第3図(A)、(B)および(C)は、従来の面発光レ
ーザの構成例を示す(A)断面図および(B)平面図、
および(C)定在波のグラフである。 11:n−1nP層、 12A、12B:位相調整用P型半導体層、13A、1
3B:位相調節電流供給用電極、200:面発光レーザ
、 201:p−1nP基板、 202:p−InP層、 203:量子井戸活性層、 203A:ノンドープInGaAs量子井戸層、203
B:ノンドーブInGaAsPバリア層、204 : 
n−1n PI。 205 : p−1nGaAs P位相調整層、206
:n−1nP層、 207 : n−1nGaAs P位相調整層、208
A、208B:反射膜、 209A:発光用p@電極、 209B:発光用nll!l電極、 211:Zn拡散領域、 215:位相調整電流供給用の下部電極、217:位相
調整電流供給用の下部電極、31:p−1nP基板、 32:p−1nP層、 33、: I nGaAs P活性層、34:n−1n
P層、 35:n−1nP層、 36A、36B:反射膜、 37:n@電極、 38:p側電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、レーザ光を発光するための活性層と、その上方およ
    び下方の反射膜で構成した共振器とを含む面発光レーザ
    において、活性層で発光されたレーザ光の位相を調整す
    るための層を、活性層の上下にそれぞれ設けたことを特
    徴とする面発光レーザ。 2、請求項1記載の面発光レーザを用い、その作動時に
    、前記位相調整層に電流を印加して前記共振器内のレー
    ザ光行路の屈折率を変化させることにより、該共振器内
    に生成している定在波の電界強度ピーク位置を前記活性
    層の位置に一致させることを特徴とするレーザ発振方法
JP29991090A 1990-11-07 1990-11-07 面発光レーザおよびそれを用いたレーザ発振方法 Pending JPH04174584A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232631A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Sumitomo Chem Co Ltd 3−5族化合物半導体発光素子
JP2002185043A (ja) * 2001-10-19 2002-06-28 Sumitomo Chem Co Ltd 3−5族化合物半導体発光素子の製造方法
JP2004207724A (ja) * 2002-12-20 2004-07-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh ヴァーティカルエミッション型半導体レーザー

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