JPH1056233A - 高輝度単一モードｖｃｓｅｌ - Google Patents
高輝度単一モードｖｃｓｅｌInfo
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- H01S5/18372—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors based on dielectric materials by native oxidation
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＶＣＳＥＬは、レーザ電流が発光領域における
断面積の大きい半導体材料に流れることによって光を発
生する。レーザ電流を増大すると、レーザは基本の最低
次モードからより高次の強度分布が付加される多モード
動作に移行する。従って垂直共振型面発光レーザ（ＶＣ
ＳＥＬ）は、単モードでの高出力が困難である。 【解決手段】本発明のＶＣＳＥＬには、光学損失を生じ
る光学空洞及び光学空洞に結合された損失決定素子（lo
ss-determining element）が含まれている。損失決定素
子は光学軸からの側方距離が増すのに応じて、光学空洞
の光学損失を漸進的に増大させる。それによってレーザ
電流を増大しても多モード動作への移行を押さえること
ができ、単モードでの高出力が可能となる。
断面積の大きい半導体材料に流れることによって光を発
生する。レーザ電流を増大すると、レーザは基本の最低
次モードからより高次の強度分布が付加される多モード
動作に移行する。従って垂直共振型面発光レーザ（ＶＣ
ＳＥＬ）は、単モードでの高出力が困難である。 【解決手段】本発明のＶＣＳＥＬには、光学損失を生じ
る光学空洞及び光学空洞に結合された損失決定素子（lo
ss-determining element）が含まれている。損失決定素
子は光学軸からの側方距離が増すのに応じて、光学空洞
の光学損失を漸進的に増大させる。それによってレーザ
電流を増大しても多モード動作への移行を押さえること
ができ、単モードでの高出力が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関する
ものであり、とりわけ、高輝度単モード出力を有する垂
直共振型面発光レーザに関するものである。
ものであり、とりわけ、高輝度単モード出力を有する垂
直共振型面発光レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）
には、従来のエッジ発光レーザに比べて、低製造コス
ト、高歩留まり、良好なビームの質、スケーリング可能
な幾何学形状といった、多くの利点がある。これらの特
性によって、ＶＣＳＥＬは多くの用途にとって望ましい
ものになっている。例えば、Ｋ．Ｈ．Ｈａｈｎ、Ｍ．
Ｒ．Ｔ．Ｔａｎ、及び、Ｓ．Ｙ．Ｗａｎｇは、Modal an
d Intensity Noise of Large-Area Multiple-Transvers
e-Mode VCSELs in Multimode-Optical-Fiber Links,199
4 Conference on Optical Fiber Communication - pape
r ThB3, OFC '94 において、マルチモード・ファイバ・
データ・リンクにおけるＶＣＳＥＬの利用について解説
している。しかし、既知のＶＣＳＥＬは、比較的単モー
ド出力パワーが低く、そのため、用途によっては不適当
な場合もある。ＶＣＳＥＬの単モード出力パワーは、Ｖ
ＣＳＥＬによって発生する光ビームが最低次のガウス強
度分布になる最大出力パワーとして定義される。例え
ば、磁気光学ディスクに対する書き込みに適したレーザ
は、約３０ｍＷの単モード出力パワーを発生しなければ
ならないが、既知のＶＣＳＥＬによって発生可能な最高
の単モード出力パワーは約２〜３ｍＷである。
には、従来のエッジ発光レーザに比べて、低製造コス
ト、高歩留まり、良好なビームの質、スケーリング可能
な幾何学形状といった、多くの利点がある。これらの特
性によって、ＶＣＳＥＬは多くの用途にとって望ましい
ものになっている。例えば、Ｋ．Ｈ．Ｈａｈｎ、Ｍ．
Ｒ．Ｔ．Ｔａｎ、及び、Ｓ．Ｙ．Ｗａｎｇは、Modal an
d Intensity Noise of Large-Area Multiple-Transvers
e-Mode VCSELs in Multimode-Optical-Fiber Links,199
4 Conference on Optical Fiber Communication - pape
r ThB3, OFC '94 において、マルチモード・ファイバ・
データ・リンクにおけるＶＣＳＥＬの利用について解説
している。しかし、既知のＶＣＳＥＬは、比較的単モー
ド出力パワーが低く、そのため、用途によっては不適当
な場合もある。ＶＣＳＥＬの単モード出力パワーは、Ｖ
ＣＳＥＬによって発生する光ビームが最低次のガウス強
度分布になる最大出力パワーとして定義される。例え
ば、磁気光学ディスクに対する書き込みに適したレーザ
は、約３０ｍＷの単モード出力パワーを発生しなければ
ならないが、既知のＶＣＳＥＬによって発生可能な最高
の単モード出力パワーは約２〜３ｍＷである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＶＣＳＥＬは、レーザ
電流が発光領域における断面積の大きい半導体材料に流
れることによって光を発生する。レーザ電流がしきい値
レベルをほんのわずかだけ超える場合、ＶＣＳＥＬは、
単横モードで動作し、ガウス強度分布がほぼ最低次の光
ビームを放射する。しかし、レーザ電流が、第２のより
高いしきい値レベルを超えて増大すると、レーザは、基
本の最低次モードに、より高次の強度分布が付加される
多モード動作に移行する。
電流が発光領域における断面積の大きい半導体材料に流
れることによって光を発生する。レーザ電流がしきい値
レベルをほんのわずかだけ超える場合、ＶＣＳＥＬは、
単横モードで動作し、ガウス強度分布がほぼ最低次の光
ビームを放射する。しかし、レーザ電流が、第２のより
高いしきい値レベルを超えて増大すると、レーザは、基
本の最低次モードに、より高次の強度分布が付加される
多モード動作に移行する。
【０００４】ＶＣＳＥＬは、発光領域の中心の誘導放出
ゾーンにおいて光を発生する。光が発生すると、発生す
る光の強度に従ってキャリアの密度に減損を生じる(dep
lete)ので、最低次モードで動作すると、結果として、
誘導放出ゾーンの中心に空乏ゾーンが形成され、相応じ
て、空乏ゾーンを取り巻くゾーンのキャリア密度が増す
ことになる。空乏ゾーンにおけるキャリア密度が所定の
レベルより低くなると、ＶＣＳＥＬがその２次モードで
動作するのにより好ましい条件になる。２次モードの場
合、ＶＣＳＥＬによって発生する光ビームは、ダブル・
ピークのガウス強度分布を想定している。レーザ電流が
大きくなると、誘導放出ゾーンに追加空乏ゾーンが形成
されて、ＶＣＳＥＬをより高次のモードで動作させるこ
とになる可能性がある。該高次モードの場合、ＶＣＳＥ
Ｌによって発生する光ビームは、複数ピークのガウス強
度プロフィールを備えている。単モード以外で動作する
と、ＶＣＳＥＬは、単一ピークのガウス強度分布を有す
る光ビームが必要とされる用途において用いるのに適さ
なくなる。
ゾーンにおいて光を発生する。光が発生すると、発生す
る光の強度に従ってキャリアの密度に減損を生じる(dep
lete)ので、最低次モードで動作すると、結果として、
誘導放出ゾーンの中心に空乏ゾーンが形成され、相応じ
て、空乏ゾーンを取り巻くゾーンのキャリア密度が増す
ことになる。空乏ゾーンにおけるキャリア密度が所定の
レベルより低くなると、ＶＣＳＥＬがその２次モードで
動作するのにより好ましい条件になる。２次モードの場
合、ＶＣＳＥＬによって発生する光ビームは、ダブル・
ピークのガウス強度分布を想定している。レーザ電流が
大きくなると、誘導放出ゾーンに追加空乏ゾーンが形成
されて、ＶＣＳＥＬをより高次のモードで動作させるこ
とになる可能性がある。該高次モードの場合、ＶＣＳＥ
Ｌによって発生する光ビームは、複数ピークのガウス強
度プロフィールを備えている。単モード以外で動作する
と、ＶＣＳＥＬは、単一ピークのガウス強度分布を有す
る光ビームが必要とされる用途において用いるのに適さ
なくなる。
【０００５】既知のＶＣＳＥＬは、高次のモード数を制
限しようとして、平面光学空洞を利用し、光学空洞にお
けるモード・ボリュームを最小限に抑えている。基本モ
ードだけでしか発振できないように、モード・ボリュー
ムを最小限に抑えることによって、レーザはその基本Ｔ
ＥＭ0,0モードで発振するように制限される。
限しようとして、平面光学空洞を利用し、光学空洞にお
けるモード・ボリュームを最小限に抑えている。基本モ
ードだけでしか発振できないように、モード・ボリュー
ムを最小限に抑えることによって、レーザはその基本Ｔ
ＥＭ0,0モードで発振するように制限される。
【０００６】しかし、レーザがその基本モードで動作す
るように制限するのに十分なほど小さいモード・ボリュ
ームは、レーザによって発生可能な最大出力パワーも制
限する。
るように制限するのに十分なほど小さいモード・ボリュ
ームは、レーザによって発生可能な最大出力パワーも制
限する。
【０００７】従って、２次以上のモードの動作が、とに
かく、既知のＶＣＳＥＬによって発生する最大単モード
強度よりはるかに高い強度で開始される、ＶＣＳＥＬが
必要とされている。
かく、既知のＶＣＳＥＬによって発生する最大単モード
強度よりはるかに高い強度で開始される、ＶＣＳＥＬが
必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光学軸
に沿って高強度の単モード光ビームを放射する垂直共振
型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。ＶＣＳＥＬ
には、光学損失を生じる光学空洞及び光学空洞に結合さ
れた損失決定素子（loss-determining element）が含ま
れている。損失決定素子は、光学軸からの側方距離が増
すのに応じて、光学空洞の光学損失の漸進的に増大させ
る。光学空洞には、第１のミラー領域、第２のミラー領
域、光学軸に対して垂直な、第１のミラー領域と第２の
ミラー領域に挟まれた面発光領域、及び、発光領域の平
面内ににおける光学空洞の側方限界を形成する素子が含
まれている。第１のミラー領域及び第２のミラー領域
は、両方とも、伝導性で、逆の伝導モードを有してい
る。
に沿って高強度の単モード光ビームを放射する垂直共振
型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。ＶＣＳＥＬ
には、光学損失を生じる光学空洞及び光学空洞に結合さ
れた損失決定素子（loss-determining element）が含ま
れている。損失決定素子は、光学軸からの側方距離が増
すのに応じて、光学空洞の光学損失の漸進的に増大させ
る。光学空洞には、第１のミラー領域、第２のミラー領
域、光学軸に対して垂直な、第１のミラー領域と第２の
ミラー領域に挟まれた面発光領域、及び、発光領域の平
面内ににおける光学空洞の側方限界を形成する素子が含
まれている。第１のミラー領域及び第２のミラー領域
は、両方とも、伝導性で、逆の伝導モードを有してい
る。
【０００９】損失決定素子は、屈折、側方拡散、また
は、集束ずれによって、あるいは、光学軸からの側方距
離が増すのに応じて漸進的に増大する反射損失を光学空
洞の光に加えることによって、光学軸からの側方距離が
増すのに応じて、光学空洞の光学損失を漸進的に増大さ
せることができる。
は、集束ずれによって、あるいは、光学軸からの側方距
離が増すのに応じて漸進的に増大する反射損失を光学空
洞の光に加えることによって、光学軸からの側方距離が
増すのに応じて、光学空洞の光学損失を漸進的に増大さ
せることができる。
【００１０】発光領域には、バルク活性領域または任意
の数の量子井戸を含むことが可能である。光学軸からの
側方距離が増すのに応じて、光学空洞の光学損失を増大
させることに対する損失決定素子の効果は、バルク活性
領域または任意の数の量子井戸領域を含む発光領域にお
ける量子井戸の数に反比例して決まる。損失決定素子の
効果は、発光領域に量子井戸が１つだけしか含まれてい
ない場合に最大になる。
の数の量子井戸を含むことが可能である。光学軸からの
側方距離が増すのに応じて、光学空洞の光学損失を増大
させることに対する損失決定素子の効果は、バルク活性
領域または任意の数の量子井戸領域を含む発光領域にお
ける量子井戸の数に反比例して決まる。損失決定素子の
効果は、発光領域に量子井戸が１つだけしか含まれてい
ない場合に最大になる。
【００１１】本発明によれば、光学損失を生じる光学空
洞、及び、輪郭形成損失制御層（contoured loss contr
ol layer）を含む垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥ
Ｌ）も得られる。光学空洞には、第１のミラー領域、第
２のミラー領域、光学軸に対して垂直な、第１のミラー
領域と第２のミラー領域に挟まれた面発光領域、及び、
発光領域の平面における光学空洞の側方限界を形成する
素子が含まれている。第１のミラー領域と第２のミラー
領域は、両方とも伝導性で、逆の伝導モードを有してい
る。輪郭形成損失制御層は、活性領域から遠隔の、第１
のミラー領域の表面に配置されており、第１のミラー領
域から遠隔で、中心がほぼ光学軸に位置する湾曲表面を
含んでいる。
洞、及び、輪郭形成損失制御層（contoured loss contr
ol layer）を含む垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥ
Ｌ）も得られる。光学空洞には、第１のミラー領域、第
２のミラー領域、光学軸に対して垂直な、第１のミラー
領域と第２のミラー領域に挟まれた面発光領域、及び、
発光領域の平面における光学空洞の側方限界を形成する
素子が含まれている。第１のミラー領域と第２のミラー
領域は、両方とも伝導性で、逆の伝導モードを有してい
る。輪郭形成損失制御層は、活性領域から遠隔の、第１
のミラー領域の表面に配置されており、第１のミラー領
域から遠隔で、中心がほぼ光学軸に位置する湾曲表面を
含んでいる。
【００１２】第１のミラー領域には、直列に構成された
伝導性ミラーと誘電体ミラーを含むことが可能であり、
伝導性ミラーと誘電体ミラーの間に、輪郭形成損失制御
層を挟むことが可能である。
伝導性ミラーと誘電体ミラーを含むことが可能であり、
伝導性ミラーと誘電体ミラーの間に、輪郭形成損失制御
層を挟むことが可能である。
【００１３】輪郭形成損失制御層に、発光領域に発生す
る光に対して透明な半導体材料を含めて、その半導体材
料に湾曲表面を形成することが可能である。代替案とし
て、輪郭形成損失制御層に、発光領域に発生する光に対
して透明な誘電体材料を含めて、その誘電体材料に湾曲
表面を形成することも可能である。
る光に対して透明な半導体材料を含めて、その半導体材
料に湾曲表面を形成することが可能である。代替案とし
て、輪郭形成損失制御層に、発光領域に発生する光に対
して透明な誘電体材料を含めて、その誘電体材料に湾曲
表面を形成することも可能である。
【００１４】輪郭形成損失制御層には、代わりに、光学
軸においてｍλ／２ｎ4の厚さを備え、光学軸と輪郭形
成損失制御層の周辺部との間で厚さが約±λ／４ｎ4だ
け漸進的に変化する反射防止層層を含むことも可能であ
る。ここで、λは発光領域に発生した光の波長であり、
ｍは偶数であり、ｎ4は反射防止材料の屈折率である。
輪郭形成損失制御層の周辺部は、光学空洞の側方限界に
隣接している。
軸においてｍλ／２ｎ4の厚さを備え、光学軸と輪郭形
成損失制御層の周辺部との間で厚さが約±λ／４ｎ4だ
け漸進的に変化する反射防止層層を含むことも可能であ
る。ここで、λは発光領域に発生した光の波長であり、
ｍは偶数であり、ｎ4は反射防止材料の屈折率である。
輪郭形成損失制御層の周辺部は、光学空洞の側方限界に
隣接している。
【００１５】誘電体ミラーには、高屈折率の誘電体材料
と、高屈折率の誘電体材料より低い屈折率の低屈折率誘
電体材料の交互層を含むことが可能である。
と、高屈折率の誘電体材料より低い屈折率の低屈折率誘
電体材料の交互層を含むことが可能である。
【００１６】輪郭形成損失制御層の反射防止材料は、低
屈折率の誘電体材料の屈折率よりも高屈折率の誘電体材
料の屈折率に近い屈折率を備えることが可能であり、こ
の場合、輪郭形成損失制御層の厚さは光学軸において約
ｍλ／２ｎ4である。代替案として、輪郭形成損失制御
層の反射防止材料は、高屈折率の誘電体材料の屈折率よ
りも低屈折率の誘電体材料の屈折率に近い屈折率を備え
ることが可能であり、この場合、輪郭形成損失制御層の
厚さは光学軸において約ｐλ／４ｎ4になる。ここで、
ｐは奇数である。
屈折率の誘電体材料の屈折率よりも高屈折率の誘電体材
料の屈折率に近い屈折率を備えることが可能であり、こ
の場合、輪郭形成損失制御層の厚さは光学軸において約
ｍλ／２ｎ4である。代替案として、輪郭形成損失制御
層の反射防止材料は、高屈折率の誘電体材料の屈折率よ
りも低屈折率の誘電体材料の屈折率に近い屈折率を備え
ることが可能であり、この場合、輪郭形成損失制御層の
厚さは光学軸において約ｐλ／４ｎ4になる。ここで、
ｐは奇数である。
【００１７】最後に、本発明によれば、光学損失を生じ
る光学空洞と、反射防止材料の輪郭形成損失制御層を含
む垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。
光学空洞には、第１のミラー領域、第２のミラー領域、
光学軸に対して垂直な面発光領域、及び、面発光領域の
平面における光学空洞の側方限界を形成する素子が含ま
れている。第１のミラー領域及び第２のミラー領域は、
伝導性で、逆の伝導モードを有している。第１のミラー
領域は、直列に構成された多層伝導性ミラーと、多層誘
電体層が含まれている。伝導性ミラーと第２のミラー領
域の間には、面発光領域が挟まれている。伝導性ミラー
と誘電体ミラーとの間には、輪郭形成損失制御層が挟ま
れており、その厚さは、光学軸と輪郭形成損失制御層の
周辺部との間で約±λ／４ｎ4だけ漸進的に変化する。
る光学空洞と、反射防止材料の輪郭形成損失制御層を含
む垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が得られる。
光学空洞には、第１のミラー領域、第２のミラー領域、
光学軸に対して垂直な面発光領域、及び、面発光領域の
平面における光学空洞の側方限界を形成する素子が含ま
れている。第１のミラー領域及び第２のミラー領域は、
伝導性で、逆の伝導モードを有している。第１のミラー
領域は、直列に構成された多層伝導性ミラーと、多層誘
電体層が含まれている。伝導性ミラーと第２のミラー領
域の間には、面発光領域が挟まれている。伝導性ミラー
と誘電体ミラーとの間には、輪郭形成損失制御層が挟ま
れており、その厚さは、光学軸と輪郭形成損失制御層の
周辺部との間で約±λ／４ｎ4だけ漸進的に変化する。
【００１８】誘電体ミラーには、高屈折率の誘電体材料
と、高屈折率の誘電体材料の屈折率より低い屈折率を備
えた低屈折率の誘電体材料の交互層を含むことが可能で
ある。輪郭形成損失制御層の反射防止材料は、低屈折率
の誘電体材料の屈折率より高屈折率の誘電体材料の屈折
率に近い屈折率を備えることが可能であるが、この場
合、輪郭形成損失制御層の厚さは光学軸において約ｍλ
／２ｎ4になる。代替案として、輪郭形成損失制御層の
反射防止層は、高屈折率の誘電体材料の屈折率より低屈
折率の誘電体材料の屈折率に近い屈折率を備えることが
可能であるが、この場合、輪郭形成損失制御層の厚さは
光学軸において約ｐλ／４ｎ4になる。
と、高屈折率の誘電体材料の屈折率より低い屈折率を備
えた低屈折率の誘電体材料の交互層を含むことが可能で
ある。輪郭形成損失制御層の反射防止材料は、低屈折率
の誘電体材料の屈折率より高屈折率の誘電体材料の屈折
率に近い屈折率を備えることが可能であるが、この場
合、輪郭形成損失制御層の厚さは光学軸において約ｍλ
／２ｎ4になる。代替案として、輪郭形成損失制御層の
反射防止層は、高屈折率の誘電体材料の屈折率より低屈
折率の誘電体材料の屈折率に近い屈折率を備えることが
可能であるが、この場合、輪郭形成損失制御層の厚さは
光学軸において約ｐλ／４ｎ4になる。
【００１９】
【実施例】図１Ａには、本発明による垂直共振型面発光
レーザ（ＶＣＳＥＬ）の第１の実施例１０１が示されて
いる。ＶＣＳＥＬ１０１は、光学軸１０５に沿って放射
される光を発生する。ＶＣＳＥＬの場合、光学空洞１０
３には、下方ミラー領域１０７と、下方ミラー領域とは
逆の伝導モードを有する上方ミラー領域１１１が含まれ
ている。光学空洞には、光学軸に対して垂直な、下方ミ
ラー領域と上方ミラー領域の間に挟まれた面発光領域１
０９を含むことも可能である。最後に、光学空洞は、上
方ミラー領域においてコア・ゾーン１１５を包囲する低
反射率ゾーン１１３を含んでいる。低反射率ゾーンは、
光学軸に対して側方向γに光学空洞の限界を形成してい
る。
レーザ（ＶＣＳＥＬ）の第１の実施例１０１が示されて
いる。ＶＣＳＥＬ１０１は、光学軸１０５に沿って放射
される光を発生する。ＶＣＳＥＬの場合、光学空洞１０
３には、下方ミラー領域１０７と、下方ミラー領域とは
逆の伝導モードを有する上方ミラー領域１１１が含まれ
ている。光学空洞には、光学軸に対して垂直な、下方ミ
ラー領域と上方ミラー領域の間に挟まれた面発光領域１
０９を含むことも可能である。最後に、光学空洞は、上
方ミラー領域においてコア・ゾーン１１５を包囲する低
反射率ゾーン１１３を含んでいる。低反射率ゾーンは、
光学軸に対して側方向γに光学空洞の限界を形成してい
る。
【００２０】ＶＣＳＥＬ１０１には、さらに、光学空洞
１０３に結合された損失決定素子１１７が含まれてい
る。損失決定素子は、側方向γにおいて光学軸１０５か
らの距離が増すのに応じて光学空洞の光学損失を漸進的
に増大させる。
１０３に結合された損失決定素子１１７が含まれてい
る。損失決定素子は、側方向γにおいて光学軸１０５か
らの距離が増すのに応じて光学空洞の光学損失を漸進的
に増大させる。
【００２１】ＶＣＳＥＬにおける単モード動作は、光学
軸に近接して生じ、一方、マルチモード動作は、光学軸
から側方により遠隔の位置において生じる。光学軸から
側方により遠隔の位置において、光学空洞１０３の光学
損失が増すと、マルチモード動作の開始に必要なキャリ
ア密度のしきい値が大幅に増大する。損失決定素子１１
７は、少なくとも、ＶＣＳＥＬ１０１におけるマルチモ
ード動作の開始を遅延させるので、ＶＣＳＥＬによって
発生することが可能な最大単モード光強度が大幅に増す
ことになる。
軸に近接して生じ、一方、マルチモード動作は、光学軸
から側方により遠隔の位置において生じる。光学軸から
側方により遠隔の位置において、光学空洞１０３の光学
損失が増すと、マルチモード動作の開始に必要なキャリ
ア密度のしきい値が大幅に増大する。損失決定素子１１
７は、少なくとも、ＶＣＳＥＬ１０１におけるマルチモ
ード動作の開始を遅延させるので、ＶＣＳＥＬによって
発生することが可能な最大単モード光強度が大幅に増す
ことになる。
【００２２】図１Ａに示す本発明によるＶＣＳＥＬの第
１の実施例において、損失決定素子１１７には、輪郭形
成損失制御層１１９が含まれる。損失制御層は、上方ミ
ラー領域１１１から遠隔の、損失制御層の表面１２１に
おける凹状表面１２３によって輪郭が形成されている。
図１Ａに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層は、Ｖ
ＣＳＥＬ１０１によって発生する光に対して透明な半導
体材料から形成される。他の形態の損失決定素子を備え
る他の実施例については、以下で述べることにする。
１の実施例において、損失決定素子１１７には、輪郭形
成損失制御層１１９が含まれる。損失制御層は、上方ミ
ラー領域１１１から遠隔の、損失制御層の表面１２１に
おける凹状表面１２３によって輪郭が形成されている。
図１Ａに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層は、Ｖ
ＣＳＥＬ１０１によって発生する光に対して透明な半導
体材料から形成される。他の形態の損失決定素子を備え
る他の実施例については、以下で述べることにする。
【００２３】次に、本発明によるＶＣＳＥＬの第１の実
施例についてさらに詳細に述べることにする。図１Ａに
は、光学軸１０５の平面における、発光領域１０９の平
面に対して垂直なＶＣＳＥＬの断面図が示されている。
留意すべきは、図がＶＣＳＥＬを一定の拡大率で示して
いないという点である。基板１２７を除いたＶＣＳＥＬ
の全ての層の厚さは、層をより明瞭に示すため、拡大さ
れている。実際の装置の場合、基板の厚さは、約５００
μｍであるが、下方ミラー領域及び上方ミラー領域１０
７及び１１１と活性領域１２５を組み合わせた厚さは、
約６〜７μｍである。電極１３１における発光ポート１
２９は、直径が一般に約１０μｍである。さらに、ミラ
ー領域１０７及び１１１のそれぞれには、一般に、数十
の層が含まれているが、その大部分は、図面を単純化す
るため、図面におけるこれらの領域の描写から省略され
ている。最後に、本説明において、上方及び下方という
用語は、それぞれ、特定の空間配向を示すためにではな
く、基板１２７に対する個々の素子の遠隔または近接を
表すために用いられる。
施例についてさらに詳細に述べることにする。図１Ａに
は、光学軸１０５の平面における、発光領域１０９の平
面に対して垂直なＶＣＳＥＬの断面図が示されている。
留意すべきは、図がＶＣＳＥＬを一定の拡大率で示して
いないという点である。基板１２７を除いたＶＣＳＥＬ
の全ての層の厚さは、層をより明瞭に示すため、拡大さ
れている。実際の装置の場合、基板の厚さは、約５００
μｍであるが、下方ミラー領域及び上方ミラー領域１０
７及び１１１と活性領域１２５を組み合わせた厚さは、
約６〜７μｍである。電極１３１における発光ポート１
２９は、直径が一般に約１０μｍである。さらに、ミラ
ー領域１０７及び１１１のそれぞれには、一般に、数十
の層が含まれているが、その大部分は、図面を単純化す
るため、図面におけるこれらの領域の描写から省略され
ている。最後に、本説明において、上方及び下方という
用語は、それぞれ、特定の空間配向を示すためにではな
く、基板１２７に対する個々の素子の遠隔または近接を
表すために用いられる。
【００２４】ＶＣＳＥＬ１０１は、波長が真空中におい
てλか、あるいは、空気中において約λの光を放出する
ような構造をなしている。ＶＣＳＥＬの場合、光学空洞
１０３は、下方ミラー領域１０７と上方ミラー領域１１
１の間に挟まれた活性領域１２５によって構成され、そ
の側方限界は、上方ミラー領域における低反射率ゾーン
１１３によって形成される。上方及び下方ミラー領域の
材料には、それらを電気的に伝導性にするのに適したド
ーパントがドープされている。下方及び上方ミラー領域
１０７及び１１１の一方に、ｐタイプのドーパントがド
ープされ、そのもう一方には、ｎタイプのドーパントが
ドープされるので、ミラー領域１０７及び１１１と活性
領域の発光領域１０９が、集合的に、ｐ−ｉ−ｎまたは
ｎ−ｉ−ｐダイオードを形成する。
てλか、あるいは、空気中において約λの光を放出する
ような構造をなしている。ＶＣＳＥＬの場合、光学空洞
１０３は、下方ミラー領域１０７と上方ミラー領域１１
１の間に挟まれた活性領域１２５によって構成され、そ
の側方限界は、上方ミラー領域における低反射率ゾーン
１１３によって形成される。上方及び下方ミラー領域の
材料には、それらを電気的に伝導性にするのに適したド
ーパントがドープされている。下方及び上方ミラー領域
１０７及び１１１の一方に、ｐタイプのドーパントがド
ープされ、そのもう一方には、ｎタイプのドーパントが
ドープされるので、ミラー領域１０７及び１１１と活性
領域の発光領域１０９が、集合的に、ｐ−ｉ−ｎまたは
ｎ−ｉ−ｐダイオードを形成する。
【００２５】下方及び上方ミラー領域１０７及び１１１
は、図１Ａに示す分布式ブラッグ・リフレクタは、例え
ば、高屈折率と低屈折率が交互になった、層１３３及び
１３５のような、薄い半導体または誘電体層の周期構造
を備えている。例えば、下方ミラー領域１０７を構成す
る分布式ブラッグ・リフレクタは、できれば、分子線エ
ピタキシ（ＭＢＥ）または金属・有機化合物蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）によって、基板１２７上にエピタキシャル成長
させた３２．５対をなすＡｌＧａＡｓとＡｌＡｓの交互
層から構成することが可能である。上方ミラー領域１１
１を構成する分布式ブラッグ・リフレクタは、２０対を
なすＡｌＧａＡｓとＡｌＡｓの交互層から構成すること
が可能である。上方ミラー領域１１１は、やはり、でき
ればＭＢＥまたはＭＯＣＶＤによって、活性領域１２５
上に成長させられる。分布式ブラッグ・リフレクタの各
層は、物理的厚さがｑλ／４ｎ1であり、ここで、ｎ1は
層の屈折率、ｑは奇数である。
は、図１Ａに示す分布式ブラッグ・リフレクタは、例え
ば、高屈折率と低屈折率が交互になった、層１３３及び
１３５のような、薄い半導体または誘電体層の周期構造
を備えている。例えば、下方ミラー領域１０７を構成す
る分布式ブラッグ・リフレクタは、できれば、分子線エ
ピタキシ（ＭＢＥ）または金属・有機化合物蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）によって、基板１２７上にエピタキシャル成長
させた３２．５対をなすＡｌＧａＡｓとＡｌＡｓの交互
層から構成することが可能である。上方ミラー領域１１
１を構成する分布式ブラッグ・リフレクタは、２０対を
なすＡｌＧａＡｓとＡｌＡｓの交互層から構成すること
が可能である。上方ミラー領域１１１は、やはり、でき
ればＭＢＥまたはＭＯＣＶＤによって、活性領域１２５
上に成長させられる。分布式ブラッグ・リフレクタの各
層は、物理的厚さがｑλ／４ｎ1であり、ここで、ｎ1は
層の屈折率、ｑは奇数である。
【００２６】発光領域１０９は、活性領域１２５の中心
に配置される。好適には、発光領域１０９には、それぞ
れ、量子井戸と障壁層から構成される、いくつかの量子
井戸構造（不図示）が含まれている。量子井戸は、ガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）の層であることが望ましく、障壁
層はＡｌＧａＡＳの層であることが望ましい。各量子井
戸構造は、約８０オングストロームの厚さであることが
望ましい。
に配置される。好適には、発光領域１０９には、それぞ
れ、量子井戸と障壁層から構成される、いくつかの量子
井戸構造（不図示）が含まれている。量子井戸は、ガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）の層であることが望ましく、障壁
層はＡｌＧａＡＳの層であることが望ましい。各量子井
戸構造は、約８０オングストロームの厚さであることが
望ましい。
【００２７】活性領域１２５は、物理的全厚がλ／２ｎ
2の整数倍に等しく、ここで、ｎ2は、活性領域の材料の
平均屈折率である。活性領域は、下方クラッディング層
１３７、上方クラッディング層１３９、及び、下方クラ
ッディング層と上方クラッディング層の間に挟まれた発
光領域１０９から構成される。クラッディング層は、下
方及び上方ミラー領域１０７及び１１１の隣接層の屈折
率とは異なる屈折率を備えた半導体材料の層である。ク
ラッディング層１３７及び１３９は、例えば、ＡｌＧａ
Ａｓの層とすることが可能である。クラッディング層に
は、それぞれ、隣接ミラー領域と同じ伝導モードになる
ようにドープされる。
2の整数倍に等しく、ここで、ｎ2は、活性領域の材料の
平均屈折率である。活性領域は、下方クラッディング層
１３７、上方クラッディング層１３９、及び、下方クラ
ッディング層と上方クラッディング層の間に挟まれた発
光領域１０９から構成される。クラッディング層は、下
方及び上方ミラー領域１０７及び１１１の隣接層の屈折
率とは異なる屈折率を備えた半導体材料の層である。ク
ラッディング層１３７及び１３９は、例えば、ＡｌＧａ
Ａｓの層とすることが可能である。クラッディング層に
は、それぞれ、隣接ミラー領域と同じ伝導モードになる
ようにドープされる。
【００２８】下方及び上方ミラー領域１０７及び１１１
を構成する分布式ブラッグ・リフレクタの層、例えば、
１３３及び１３５は、発光領域１０９に発生した光の大
部分を活性領域１２５に反射する。分布式ブラッグ・リ
フレクタの層内における波の干渉によって、波長λの定
在波が減少する。上方ミラー領域１１１を構成する分布
式ブラッグ・リフレクタの反射率をを全反射未満にする
ことによって、波長がλのコヒーレントな光が、発光領
域１０９の平面に垂直な方向において光学軸１０５に沿
って放出される。
を構成する分布式ブラッグ・リフレクタの層、例えば、
１３３及び１３５は、発光領域１０９に発生した光の大
部分を活性領域１２５に反射する。分布式ブラッグ・リ
フレクタの層内における波の干渉によって、波長λの定
在波が減少する。上方ミラー領域１１１を構成する分布
式ブラッグ・リフレクタの反射率をを全反射未満にする
ことによって、波長がλのコヒーレントな光が、発光領
域１０９の平面に垂直な方向において光学軸１０５に沿
って放出される。
【００２９】ＶＣＳＥＬ１０１は、基板１２７の表面１
４１に一連の層を被着させることによって形成される。
４１に一連の層を被着させることによって形成される。
【００３０】発光領域１０９の平面における光学空洞１
０３の側方限界は、上方ミラー領域１１１の低反射率ゾ
ーン１１３によって形成される。低反射率ゾーンの反射
率は、極めて低いので、低反射率ゾーンの下に位置す
る、誘導放出による発光を生じるための発光領域の一部
に戻される反射光が不十分になる。従って、低反射率ゾ
ーンは、光学空洞１０３の側方限界を形成する。この限
界は、コア・ゾーン１１５と低反射率ゾーンの間の境界
１５９にほぼ一致する。
０３の側方限界は、上方ミラー領域１１１の低反射率ゾ
ーン１１３によって形成される。低反射率ゾーンの反射
率は、極めて低いので、低反射率ゾーンの下に位置す
る、誘導放出による発光を生じるための発光領域の一部
に戻される反射光が不十分になる。従って、低反射率ゾ
ーンは、光学空洞１０３の側方限界を形成する。この限
界は、コア・ゾーン１１５と低反射率ゾーンの間の境界
１５９にほぼ一致する。
【００３１】上方ミラー領域１１１の導電率は、コア・
ゾーン１１５よりも低反射率ゾーン１１３のほうが低
い。従って、上方ミラー・ゾーンを通って流れるレーザ
電流の側方限界は、低反射率ゾーンによってコア・ゾー
ンに制限される。低反射率ゾーンによって、活性領域１
２５に流入するレーザ電流の側方限界もコア・ゾーンと
ほぼ長さのゾーンに制限される。
ゾーン１１５よりも低反射率ゾーン１１３のほうが低
い。従って、上方ミラー・ゾーンを通って流れるレーザ
電流の側方限界は、低反射率ゾーンによってコア・ゾー
ンに制限される。低反射率ゾーンによって、活性領域１
２５に流入するレーザ電流の側方限界もコア・ゾーンと
ほぼ長さのゾーンに制限される。
【００３２】低反射率ゾーン１１３は、好適には、水素
イオンを用いて実施する、イオン衝撃によって上方ミラ
ー領域１１１に形成される。ヘリウムまたは酸素のよう
な他の適合する元素のイオンを代用することも可能であ
る。イオン衝撃によって結晶構造が破壊されるので、低
反射率ゾーンは、通常、活性領域１２５内にまで延び
ず、図示のように上方ミラー領域内において途中で止め
る。
イオンを用いて実施する、イオン衝撃によって上方ミラ
ー領域１１１に形成される。ヘリウムまたは酸素のよう
な他の適合する元素のイオンを代用することも可能であ
る。イオン衝撃によって結晶構造が破壊されるので、低
反射率ゾーンは、通常、活性領域１２５内にまで延び
ず、図示のように上方ミラー領域内において途中で止め
る。
【００３３】代替案として、上方ミラー領域１１１の少
なくとも１つの層にコア・ゾーンを包囲する自然酸化物
領域（native oxide region）を形成することによっ
て、低反射率ゾーンを形成することが可能である。
なくとも１つの層にコア・ゾーンを包囲する自然酸化物
領域（native oxide region）を形成することによっ
て、低反射率ゾーンを形成することが可能である。
【００３４】図１Ａに示す実施例の場合、損失決定素子
１１７は、輪郭形成損失制御層１１９から構成される。
損失制御層は、上方ミラー領域１１１から遠隔の損失制
御層の表面１２１に形成される凹状表面１２３によって
輪郭が形成される。輪郭形成損失制御層は、凹状表面の
中心が光学軸１０５上にくるようにして、上方ミラー領
域の表面１４７上に配置される。輪郭形成損失制御層
は、活性領域１２５に発生する光に対して透明な半導体
材料の層である。例えば、近赤外領域で動作するＶＣＳ
ＥＬの場合、輪郭形成損失制御層は、上方ミラー領域１
１１の表面１４７にエピタキシャル成長させたガリウム
砒素（ＧａＡｓ）の層であることが望ましい。他の波長
で光を発生するＶＣＳＥＬであれば、他の半導体材料の
ほうが適しているかもしれない。
１１７は、輪郭形成損失制御層１１９から構成される。
損失制御層は、上方ミラー領域１１１から遠隔の損失制
御層の表面１２１に形成される凹状表面１２３によって
輪郭が形成される。輪郭形成損失制御層は、凹状表面の
中心が光学軸１０５上にくるようにして、上方ミラー領
域の表面１４７上に配置される。輪郭形成損失制御層
は、活性領域１２５に発生する光に対して透明な半導体
材料の層である。例えば、近赤外領域で動作するＶＣＳ
ＥＬの場合、輪郭形成損失制御層は、上方ミラー領域１
１１の表面１４７にエピタキシャル成長させたガリウム
砒素（ＧａＡｓ）の層であることが望ましい。他の波長
で光を発生するＶＣＳＥＬであれば、他の半導体材料の
ほうが適しているかもしれない。
【００３５】輪郭形成損失制御層１１９の材料は、上方
ミラー領域１１１に対するドーピングに用いられるのと
同じモードのドーパントで多量にドープされる。輪郭形
成損失制御層は、無視できるほどの電圧降下で、電極１
３１を介して供給されるレーザ電流をコア・ゾーン１１
５に伝導できるようにドープされる。
ミラー領域１１１に対するドーピングに用いられるのと
同じモードのドーパントで多量にドープされる。輪郭形
成損失制御層は、無視できるほどの電圧降下で、電極１
３１を介して供給されるレーザ電流をコア・ゾーン１１
５に伝導できるようにドープされる。
【００３６】輪郭形成損失制御層１１９の厚さは、凹状
表面１２３の寸法によって決まり、輪郭形成損失制御層
の厚さは、凹状表面に十分に適応しなければならない。
凹状表面の中心とコア・ゾーン１１５の境界１５９の上
に重なる凹状表面の一部との間で光学軸に沿って測定さ
れる凹状表面の深さは、λ／４ｎをはるかに超える。こ
こで、ｎは輪郭形成損失制御層の半導体材料の屈折率で
ある。
表面１２３の寸法によって決まり、輪郭形成損失制御層
の厚さは、凹状表面に十分に適応しなければならない。
凹状表面の中心とコア・ゾーン１１５の境界１５９の上
に重なる凹状表面の一部との間で光学軸に沿って測定さ
れる凹状表面の深さは、λ／４ｎをはるかに超える。こ
こで、ｎは輪郭形成損失制御層の半導体材料の屈折率で
ある。
【００３７】輪郭形成損失制御層１１９の凹状表面１２
３は、光学空洞１０３の光を屈折する働きと、光学空洞
の光を側方に拡散させるか、焦点をずらす働きの両方を
行う。凹状表面による光学空洞の光の屈折によって、側
方向γにおける光学軸１０５からの距離が増すのに応じ
て増大する屈折損失が光学空洞に加えられる。側方向γ
における光学軸１０５からの距離が増すのに応じて増大
する屈折損失のために、高次モードに関して光学空洞の
屈折損失が増大し、従って、高次モードに関して光学空
洞１０３の光学損失が増大することになる。高次モード
に関して光学空洞１０３の光学損失が増大することによ
って、高次モードの動作の開始に必要とされるしきい値
キャリア密度が大幅に高くなる。さらに、凹状表面１２
３による光学空洞１０３の光の拡散または集束ずれのた
めに、ＶＣＳＥＬ１０１のモード・ボリュームが増大す
る。この結果、マルチモード動作の開始前にＶＣＳＥＬ
によって発生可能な出力パワーがさらに増大する。従っ
て、輪郭形成損失制御層の凹状表面は、ＶＣＳＥＬ１０
１によって発生可能な最大単モード・パワーを増大させ
ることになる。
３は、光学空洞１０３の光を屈折する働きと、光学空洞
の光を側方に拡散させるか、焦点をずらす働きの両方を
行う。凹状表面による光学空洞の光の屈折によって、側
方向γにおける光学軸１０５からの距離が増すのに応じ
て増大する屈折損失が光学空洞に加えられる。側方向γ
における光学軸１０５からの距離が増すのに応じて増大
する屈折損失のために、高次モードに関して光学空洞の
屈折損失が増大し、従って、高次モードに関して光学空
洞１０３の光学損失が増大することになる。高次モード
に関して光学空洞１０３の光学損失が増大することによ
って、高次モードの動作の開始に必要とされるしきい値
キャリア密度が大幅に高くなる。さらに、凹状表面１２
３による光学空洞１０３の光の拡散または集束ずれのた
めに、ＶＣＳＥＬ１０１のモード・ボリュームが増大す
る。この結果、マルチモード動作の開始前にＶＣＳＥＬ
によって発生可能な出力パワーがさらに増大する。従っ
て、輪郭形成損失制御層の凹状表面は、ＶＣＳＥＬ１０
１によって発生可能な最大単モード・パワーを増大させ
ることになる。
【００３８】電極１３１は、輪郭形成損失制御層１１９
の半導体材料の伝導モードに適合するタイプの金属化電
極であり、輪郭形成損失制御層の表面１２１に配置さ
れ、上方ミラー領域１１１から遠隔で、光学軸１０５上
に中心がくるように配置される。電極１３１は、ＶＣＳ
ＥＬによって発生する光が放出される発光ポート１２９
を含むように形成される。発光ポートは、やはり、光学
軸の中心に位置し、凹状表面１２３を包囲する。
の半導体材料の伝導モードに適合するタイプの金属化電
極であり、輪郭形成損失制御層の表面１２１に配置さ
れ、上方ミラー領域１１１から遠隔で、光学軸１０５上
に中心がくるように配置される。電極１３１は、ＶＣＳ
ＥＬによって発生する光が放出される発光ポート１２９
を含むように形成される。発光ポートは、やはり、光学
軸の中心に位置し、凹状表面１２３を包囲する。
【００３９】電極１４３は、基板１２７の背面１４５に
配置されており、基板の伝導モードに適合するタイプの
金属化電極である。
配置されており、基板の伝導モードに適合するタイプの
金属化電極である。
【００４０】損失決定素子１１７、上方ミラー領域１１
１、及び、上方クラッディング層１３９は、全て、ｎタ
イプのドーパントがドープされており、下方クラッディ
ング層１３７及び下方ミラー領域１０７は、両方とも、
ｐタイプのドーパントがドープされている。基板１２７
は、ｐタイプ表面層１４１を備えるｎタイプのＧａＡｓ
ウェーハであって、表面層とウェーハの間に逆バイアス
・トンネル接合（不図示）が設けられていることが望ま
しい。
１、及び、上方クラッディング層１３９は、全て、ｎタ
イプのドーパントがドープされており、下方クラッディ
ング層１３７及び下方ミラー領域１０７は、両方とも、
ｐタイプのドーパントがドープされている。基板１２７
は、ｐタイプ表面層１４１を備えるｎタイプのＧａＡｓ
ウェーハであって、表面層とウェーハの間に逆バイアス
・トンネル接合（不図示）が設けられていることが望ま
しい。
【００４１】図１Ｂには、図１Ａに示す実施例のバリエ
ーションが示されている。図１Ａの構成要素に対応する
図１Ｂの構成要素は、同じ参照番号で表示されており、
ここでは再度の説明は控えることにする。また、上方ミ
ラー領域１１１の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成
要素も、やはり、図１Ａに示す実施例の対応する構成要
素と同一であるため、図１Ｂから省略されている。
ーションが示されている。図１Ａの構成要素に対応する
図１Ｂの構成要素は、同じ参照番号で表示されており、
ここでは再度の説明は控えることにする。また、上方ミ
ラー領域１１１の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成
要素も、やはり、図１Ａに示す実施例の対応する構成要
素と同一であるため、図１Ｂから省略されている。
【００４２】図１Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬ１０
１Ｂの実施例の場合、損失決定素子１１７Ｂには、輪郭
形成損失制御層１１９Ｂが含まれている。損失制御層
は、上方ミラー領域１１１から遠隔の、表面１２１Ｂに
おける凹状表面１２３Ｂによって輪郭が形成される。図
１Ｂに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層は、ＶＣ
ＳＥＬ１０１Ｂによって発生する光に対して透明な誘電
体材料から形成される。損失制御層１１９Ｂは、凹状表
面１２３Ｂの中心が光学軸１０５上にくるようにして、
上方ミラー領域１１１の表面１４７に配置される。表面
１４７は、活性領域１２５（図１Ａ）から遠隔の上方ミ
ラー領域の表面である。輪郭形成損失制御層の一部は、
やはり、上方ミラー領域の表面１４７上にある電極１３
１Ｂの上に重なる。
１Ｂの実施例の場合、損失決定素子１１７Ｂには、輪郭
形成損失制御層１１９Ｂが含まれている。損失制御層
は、上方ミラー領域１１１から遠隔の、表面１２１Ｂに
おける凹状表面１２３Ｂによって輪郭が形成される。図
１Ｂに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層は、ＶＣ
ＳＥＬ１０１Ｂによって発生する光に対して透明な誘電
体材料から形成される。損失制御層１１９Ｂは、凹状表
面１２３Ｂの中心が光学軸１０５上にくるようにして、
上方ミラー領域１１１の表面１４７に配置される。表面
１４７は、活性領域１２５（図１Ａ）から遠隔の上方ミ
ラー領域の表面である。輪郭形成損失制御層の一部は、
やはり、上方ミラー領域の表面１４７上にある電極１３
１Ｂの上に重なる。
【００４３】輪郭形成損失制御層は、活性領域１２５
（図１Ａ）に発生する光に対して透明な誘電体材料の層
である。例えば、誘電体材料は、窒化珪素（Ｓｉ
3Ｎ4）、または、二酸化珪素（ＳｉＯ2）または二酸化
チタン（ＴｉＯ2）といった他の適合する誘電体材料と
することが可能である。
（図１Ａ）に発生する光に対して透明な誘電体材料の層
である。例えば、誘電体材料は、窒化珪素（Ｓｉ
3Ｎ4）、または、二酸化珪素（ＳｉＯ2）または二酸化
チタン（ＴｉＯ2）といった他の適合する誘電体材料と
することが可能である。
【００４４】輪郭形成損失制御層１１９Ｂの厚さは、凹
状表面１２３Ｂの寸法によって決まり、輪郭形成損失制
御層の厚さは、凹状表面に十分に適応しなければならな
い。凹状表面の中心と、コア・ゾーン１１５の境界１５
９の上に重なる凹状表面の一部との間で光学軸に沿って
測定される凹状表面の深さは、λ／４ｎをはるかに超え
る。ここで、ｎは輪郭形成損失制御層１１９Ｂの半導体
材料の屈折率である。実験装置の場合、輪郭形成損失制
御層は、厚さ約１μｍの窒化珪素の層に凹状表面１２３
Ｂを形成することによって作製された。
状表面１２３Ｂの寸法によって決まり、輪郭形成損失制
御層の厚さは、凹状表面に十分に適応しなければならな
い。凹状表面の中心と、コア・ゾーン１１５の境界１５
９の上に重なる凹状表面の一部との間で光学軸に沿って
測定される凹状表面の深さは、λ／４ｎをはるかに超え
る。ここで、ｎは輪郭形成損失制御層１１９Ｂの半導体
材料の屈折率である。実験装置の場合、輪郭形成損失制
御層は、厚さ約１μｍの窒化珪素の層に凹状表面１２３
Ｂを形成することによって作製された。
【００４５】輪郭形成損失制御層１１９Ｂの凹状表面１
２３Ｂは、図１Ａに関連して上述の凹状表面１２３と同
様、光学空洞１０３の光を屈折する働きと、光学空洞の
光を側方に拡散させるか、焦点をずらす働きの両方を行
う。輪郭形成損失制御層１１９Ｂによって、光学軸から
の側方距離が増すにつれて増大する光学空洞の光学損失
が生じる。
２３Ｂは、図１Ａに関連して上述の凹状表面１２３と同
様、光学空洞１０３の光を屈折する働きと、光学空洞の
光を側方に拡散させるか、焦点をずらす働きの両方を行
う。輪郭形成損失制御層１１９Ｂによって、光学軸から
の側方距離が増すにつれて増大する光学空洞の光学損失
が生じる。
【００４６】電極１３１Ｂは、上方ミラー領域１１１の
伝導モードに適合するタイプの金属化電極である。輪郭
形成損失制御層１１９Ｂの誘電体材料は絶縁性のため、
電極１３１Ｂは、活性領域（不図示）から遠隔の上方ミ
ラー領域１１１の表面１４７に配置される。電極１３１
Ｂは、中心が光学軸１０５上に位置し、上方ミラー領域
のコア・ゾーン１１５に部分的に重なっている。電極１
３１Ｂは、ＶＣＳＥＬ１０１Ｂによって発生する光が放
出される発光ポート１２９Ｂを含むように形成されてい
る。発光ポートは、やはり、光学軸上に中心がくる。
伝導モードに適合するタイプの金属化電極である。輪郭
形成損失制御層１１９Ｂの誘電体材料は絶縁性のため、
電極１３１Ｂは、活性領域（不図示）から遠隔の上方ミ
ラー領域１１１の表面１４７に配置される。電極１３１
Ｂは、中心が光学軸１０５上に位置し、上方ミラー領域
のコア・ゾーン１１５に部分的に重なっている。電極１
３１Ｂは、ＶＣＳＥＬ１０１Ｂによって発生する光が放
出される発光ポート１２９Ｂを含むように形成されてい
る。発光ポートは、やはり、光学軸上に中心がくる。
【００４７】ＶＣＳＥＬによって発生可能な最大単モー
ドパワーの増大における損失決定素子の有効性は、損失
決定素子によって加えられる側方距離に依存した損失を
被る、光学空洞内の光の比率によって決まる。この比率
は、発光領域と損失決定素子との間に介在する上方ミラ
ー領域の反射率によって決まる。典型的な従来の上部発
光ＶＣＳＥＬの上方ミラー領域には、約２０対の層が含
まれており、反射率は１に近い。これは、損失決定素子
によって加えられる側方距離に依存した損失を被る、光
学空洞内の光の比率が、極めて小さいことを表してい
る。結果として、最大単モード・パワーを増大させる損
失決定素子の完全なポテンシャル(potential)は、上方
ミラー領域が従来の高反射率を備えている場合、十分に
は実現されない。
ドパワーの増大における損失決定素子の有効性は、損失
決定素子によって加えられる側方距離に依存した損失を
被る、光学空洞内の光の比率によって決まる。この比率
は、発光領域と損失決定素子との間に介在する上方ミラ
ー領域の反射率によって決まる。典型的な従来の上部発
光ＶＣＳＥＬの上方ミラー領域には、約２０対の層が含
まれており、反射率は１に近い。これは、損失決定素子
によって加えられる側方距離に依存した損失を被る、光
学空洞内の光の比率が、極めて小さいことを表してい
る。結果として、最大単モード・パワーを増大させる損
失決定素子の完全なポテンシャル(potential)は、上方
ミラー領域が従来の高反射率を備えている場合、十分に
は実現されない。
【００４８】図１Ａに示す実施例の場合、ＶＣＳＥＬの
最大単モードパワーを増大させる損失決定素子１１７の
ポテンシャルは、上方ミラー領域１１１からわずかな対
をなす層を省略して、その反射率を低下させることによ
って、より十分に実現することが可能である。これによ
って、損失決定素子によって加えられる側方距離に依存
した損失を被る、光学空洞１０３内の光の比率が高くな
り、損失決定素子の有効性が増す。しかし、この損失決
定素子の有効性の向上は、光学空洞における全光学損失
の増大という犠牲を払って実現される。光学空洞におい
て全光学損失が増すと、ＶＣＳＥＬのしきい値電流が増
大する。しきい値電流は、レーザ作用が生じるレーザ電
流の最小値である。約４対を超える層が上方ミラー領域
から除去されると、しきい値電流が許容できないほど大
きくなる可能性がある。
最大単モードパワーを増大させる損失決定素子１１７の
ポテンシャルは、上方ミラー領域１１１からわずかな対
をなす層を省略して、その反射率を低下させることによ
って、より十分に実現することが可能である。これによ
って、損失決定素子によって加えられる側方距離に依存
した損失を被る、光学空洞１０３内の光の比率が高くな
り、損失決定素子の有効性が増す。しかし、この損失決
定素子の有効性の向上は、光学空洞における全光学損失
の増大という犠牲を払って実現される。光学空洞におい
て全光学損失が増すと、ＶＣＳＥＬのしきい値電流が増
大する。しきい値電流は、レーザ作用が生じるレーザ電
流の最小値である。約４対を超える層が上方ミラー領域
から除去されると、しきい値電流が許容できないほど大
きくなる可能性がある。
【００４９】図２には、本発明によるＶＣＳＥＬの第２
の実施例２０１が示されている。第２の実施例は、図１
Ａに示す第１の実施例に基づくものである。
の実施例２０１が示されている。第２の実施例は、図１
Ａに示す第１の実施例に基づくものである。
【００５０】図１Ａに示す第１の実施例と比較すると、
図２に示すＶＣＳＥＬの構造は、増大するしきい値電流
の望ましくない副作用を伴わずに、ＶＣＳＥＬによって
発生する最大単モード・パワーを増大させる、損失決定
素子のポテンシャルのいっそうの強化を実現できるよう
にする。図１Ａの構成要素に対応する図２の構成要素
は、同じ参照番号によって表示されており、ここでは再
度の説明は控えることにする。また、上方ミラー領域２
１１の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成要素も、や
はり、図１Ａに示す実施例の対応する構成要素と同一で
あるため、図２から省略されている。
図２に示すＶＣＳＥＬの構造は、増大するしきい値電流
の望ましくない副作用を伴わずに、ＶＣＳＥＬによって
発生する最大単モード・パワーを増大させる、損失決定
素子のポテンシャルのいっそうの強化を実現できるよう
にする。図１Ａの構成要素に対応する図２の構成要素
は、同じ参照番号によって表示されており、ここでは再
度の説明は控えることにする。また、上方ミラー領域２
１１の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成要素も、や
はり、図１Ａに示す実施例の対応する構成要素と同一で
あるため、図２から省略されている。
【００５１】図２に示す実施例の場合、上方ミラー領域
２１１は、直列に配置された２つのミラー素子、すなわ
ち、誘電体ミラー２４９及び伝導性ミラー２６５から構
成される。ミラー素子は、両方とも、上方ミラー領域の
反射率に影響を及ぼす。上方ミラー領域２１１の２素子
構造によって、伝導性ミラーの反射率が、図１Ａに示す
実施例の上方ミラー領域よりも低い場合であっても、光
学空洞１０３の光学損失を少なくすることが可能にな
る。上方ミラー領域２１１の２素子構造によって、光学
空洞１０３内の光の大部分が、損失決定素子２１７によ
る側方距離に依存した屈折及び側方拡散または集束ずれ
を被ることになる。上方ミラー領域２１１の２素子構造
によって、しきい値電流を増大させることなく、ＶＣＳ
ＥＬによって発生する最大単モード強度を増大させる、
損失決定素子のポテンシャルのいっそうの強化を実現す
ることが可能になる。
２１１は、直列に配置された２つのミラー素子、すなわ
ち、誘電体ミラー２４９及び伝導性ミラー２６５から構
成される。ミラー素子は、両方とも、上方ミラー領域の
反射率に影響を及ぼす。上方ミラー領域２１１の２素子
構造によって、伝導性ミラーの反射率が、図１Ａに示す
実施例の上方ミラー領域よりも低い場合であっても、光
学空洞１０３の光学損失を少なくすることが可能にな
る。上方ミラー領域２１１の２素子構造によって、光学
空洞１０３内の光の大部分が、損失決定素子２１７によ
る側方距離に依存した屈折及び側方拡散または集束ずれ
を被ることになる。上方ミラー領域２１１の２素子構造
によって、しきい値電流を増大させることなく、ＶＣＳ
ＥＬによって発生する最大単モード強度を増大させる、
損失決定素子のポテンシャルのいっそうの強化を実現す
ることが可能になる。
【００５２】伝導性ミラー２６５は、構造的に、図１Ａ
に示す実施例の上方ミラー領域と同様であるが、その反
射率を低下させるため、層１３３及び１３５（図１）の
ような対をなす層が少ない点が異なっている。例えば、
該伝導ミラーは、一般に、しきい値電流が同じである従
来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域よりも６〜１０対だけ
層を減らすことが可能である
に示す実施例の上方ミラー領域と同様であるが、その反
射率を低下させるため、層１３３及び１３５（図１）の
ような対をなす層が少ない点が異なっている。例えば、
該伝導ミラーは、一般に、しきい値電流が同じである従
来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域よりも６〜１０対だけ
層を減らすことが可能である
【００５３】誘電体ミラー２４９は、高屈折率と低屈折
率が交互になった、例えば、層２５１及び２５３のよう
な、薄い誘電体層の周期的構造を備えている。各層は、
厚さがｑλ／４ｎ3であるが、ここで、ｎ3は該層の誘電
体の屈折率であり、ｑは奇数である。好適には、誘電体
ミラーは、二酸化珪素ＳｉＯ2と二酸化チタンＴｉＯ2の
交互層、または、二酸化珪素ＳｉＯ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ
4の交互層から形成される。代替案として、誘電体ミラ
ーは、他の適合する対をなす誘電体材料または半導体材
料の交互層から形成することも可能である。
率が交互になった、例えば、層２５１及び２５３のよう
な、薄い誘電体層の周期的構造を備えている。各層は、
厚さがｑλ／４ｎ3であるが、ここで、ｎ3は該層の誘電
体の屈折率であり、ｑは奇数である。好適には、誘電体
ミラーは、二酸化珪素ＳｉＯ2と二酸化チタンＴｉＯ2の
交互層、または、二酸化珪素ＳｉＯ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ
4の交互層から形成される。代替案として、誘電体ミラ
ーは、他の適合する対をなす誘電体材料または半導体材
料の交互層から形成することも可能である。
【００５４】誘電体ミラー２４９における層２５１及び
２５３のような対をなす層の数は、伝導性ミラーの相対
的に低い反射率にもかかわらず、誘電体ミラーに対し
て、上方ミラー領域２１１が、ＶＣＳＥＬ２０１のしき
い値電流を許容可能な低い値にセットする総合反射率を
備えるのに十分な反射率を付与する数であることが望ま
しい。例えば、誘電体ミラーにおける層数によって、結
果として、従来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域の反射率
に近似する総合反射率を備えた上方ミラー領域２１１を
もたらす反射率が、誘電体ミラーに対して付与される場
合には、従来のＶＣＳＥＬのしきい値電流と同様のしき
い値電流を得ることが可能である。
２５３のような対をなす層の数は、伝導性ミラーの相対
的に低い反射率にもかかわらず、誘電体ミラーに対し
て、上方ミラー領域２１１が、ＶＣＳＥＬ２０１のしき
い値電流を許容可能な低い値にセットする総合反射率を
備えるのに十分な反射率を付与する数であることが望ま
しい。例えば、誘電体ミラーにおける層数によって、結
果として、従来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域の反射率
に近似する総合反射率を備えた上方ミラー領域２１１を
もたらす反射率が、誘電体ミラーに対して付与される場
合には、従来のＶＣＳＥＬのしきい値電流と同様のしき
い値電流を得ることが可能である。
【００５５】損失決定素子２１７は、伝導性ミラー２６
５と誘電体ミラー２４９の間に挟まれた輪郭形成損失制
御層１１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、伝
導性ミラー２６５から遠隔の、表面１２１の凹状表面１
２３によって輪郭が形成される。図２に示す実施例の場
合、輪郭形成損失制御層は、ＶＣＳＥＬ２０１によって
発生する光に対して透明な半導体材料の層である。輪郭
形成損失制御層は、活性領域（不図示）から遠隔の、伝
導性ミラーの表面２４７に配置される。誘電体ミラー２
４９は、輪郭形成損失制御層の凹状表面に配置される。
５と誘電体ミラー２４９の間に挟まれた輪郭形成損失制
御層１１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、伝
導性ミラー２６５から遠隔の、表面１２１の凹状表面１
２３によって輪郭が形成される。図２に示す実施例の場
合、輪郭形成損失制御層は、ＶＣＳＥＬ２０１によって
発生する光に対して透明な半導体材料の層である。輪郭
形成損失制御層は、活性領域（不図示）から遠隔の、伝
導性ミラーの表面２４７に配置される。誘電体ミラー２
４９は、輪郭形成損失制御層の凹状表面に配置される。
【００５６】上方ミラー領域２１１を２つの素子、すな
わち、伝導性ミラー２６５及び誘電体ミラー２４９に分
割することによって、損失決定素子２１７の有効性が増
し、ＶＣＳＥＬ２０１は、図１Ａに示す実施例によって
生じる最大単モード強度を超える最大単モード強度を発
生することが可能になる。
わち、伝導性ミラー２６５及び誘電体ミラー２４９に分
割することによって、損失決定素子２１７の有効性が増
し、ＶＣＳＥＬ２０１は、図１Ａに示す実施例によって
生じる最大単モード強度を超える最大単モード強度を発
生することが可能になる。
【００５７】図１Ｂに示すバリエーションは、上述と同
様のやり方で修正を施し、損失決定素子１１７Ｂの有効
性を増すことが可能である。
様のやり方で修正を施し、損失決定素子１１７Ｂの有効
性を増すことが可能である。
【００５８】図２に示す実施例、及び、誘電体ミラー２
４９が上方ミラー領域２１１の反射率を増強する、図１
Ｂに示す実施例の上述のバリエーションの製作は、多層
伝導性ミラー２６５を単一層の半導体に置き換えること
によって簡略化が可能である。これに関するもう１つの
利点は、半導体の層と輪郭形成損失制御層との界面によ
って反射される光と誘電体ミラーによって反射される光
との間の干渉が、多層伝導性ミラーによって反射される
光と湾曲表面１２３によって反射される光との間の干渉
よりもはるかに弱いということである。干渉が強いと、
ニュートンの環タイプの干渉パターンを生じる可能性が
ある。半導体層は、厚さがλ／２ｎ6の整数倍であり
（ここで、ｎ6は、半導体層の材料の屈折率である）、
その伝導性を高めるためドープされている。半導体層
は、屈折率が半導体ミラーよりもはるかに低く、誘電体
ミラーによって、上方ミラー領域２１１の反射率のほぼ
全てが得られる。
４９が上方ミラー領域２１１の反射率を増強する、図１
Ｂに示す実施例の上述のバリエーションの製作は、多層
伝導性ミラー２６５を単一層の半導体に置き換えること
によって簡略化が可能である。これに関するもう１つの
利点は、半導体の層と輪郭形成損失制御層との界面によ
って反射される光と誘電体ミラーによって反射される光
との間の干渉が、多層伝導性ミラーによって反射される
光と湾曲表面１２３によって反射される光との間の干渉
よりもはるかに弱いということである。干渉が強いと、
ニュートンの環タイプの干渉パターンを生じる可能性が
ある。半導体層は、厚さがλ／２ｎ6の整数倍であり
（ここで、ｎ6は、半導体層の材料の屈折率である）、
その伝導性を高めるためドープされている。半導体層
は、屈折率が半導体ミラーよりもはるかに低く、誘電体
ミラーによって、上方ミラー領域２１１の反射率のほぼ
全てが得られる。
【００５９】本発明によるＶＣＳＥＬのもう１つの実施
例が、図３Ａ及び３Ｂと図４Ａ〜４Ｄに示されている。
それぞれの損失決定素子１１７が、屈折及び側方拡散ま
たは集束ずれによって、光学軸１０５からの側方距離が
増すのに応じて増大する光学損失を生じさせる働きをす
る、図１Ａ、１Ｂ、及び、２に示す実施例とは対照的
に、図３Ａ及び３Ｂと図４Ａ〜４Ｄに示す実施例の損失
決定素子３１７及び４１７は、それぞれ、反射によっ
て、光学軸からの側方距離につれて増大する光学損失を
生じさせる働きをする。
例が、図３Ａ及び３Ｂと図４Ａ〜４Ｄに示されている。
それぞれの損失決定素子１１７が、屈折及び側方拡散ま
たは集束ずれによって、光学軸１０５からの側方距離が
増すのに応じて増大する光学損失を生じさせる働きをす
る、図１Ａ、１Ｂ、及び、２に示す実施例とは対照的
に、図３Ａ及び３Ｂと図４Ａ〜４Ｄに示す実施例の損失
決定素子３１７及び４１７は、それぞれ、反射によっ
て、光学軸からの側方距離につれて増大する光学損失を
生じさせる働きをする。
【００６０】まず、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例につい
て説明する。図１Ａにおける構成要素に対応する図３Ａ
及び３Ｂの構成要素は、同じ参照番号で表示されている
ので、ここでは再度の説明は控えることにする。図３Ａ
及び３Ｂに示す実施例の対応する構成要素は、それぞ
れ、文字ＡまたはＢを付加した同じ参照番号で表示され
る。対応する文字のないこうした参照番号の表示は、両
実施例におけるそれぞれの構成要素に当てはまるものと
みなす。例えば、輪郭形成損失制御層３１９と称する場
合、図３Ａに示す輪郭形成損失制御層３１９Ａと図３Ｂ
に示す輪郭形成損失制御層３１９Ｂの両方に当てはまる
ものとみなされる。上方ミラー領域３１１の上部の４つ
の層の下にあるＶＣＳＥＬの構成要素は、図１Ａに示す
実施例の対応する構成要素と同じであるため、図３Ａ及
び３Ｂから省略されている。
て説明する。図１Ａにおける構成要素に対応する図３Ａ
及び３Ｂの構成要素は、同じ参照番号で表示されている
ので、ここでは再度の説明は控えることにする。図３Ａ
及び３Ｂに示す実施例の対応する構成要素は、それぞ
れ、文字ＡまたはＢを付加した同じ参照番号で表示され
る。対応する文字のないこうした参照番号の表示は、両
実施例におけるそれぞれの構成要素に当てはまるものと
みなす。例えば、輪郭形成損失制御層３１９と称する場
合、図３Ａに示す輪郭形成損失制御層３１９Ａと図３Ｂ
に示す輪郭形成損失制御層３１９Ｂの両方に当てはまる
ものとみなされる。上方ミラー領域３１１の上部の４つ
の層の下にあるＶＣＳＥＬの構成要素は、図１Ａに示す
実施例の対応する構成要素と同じであるため、図３Ａ及
び３Ｂから省略されている。
【００６１】まず、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例に共通
した特徴について説明する。ＶＣＳＥＬ３０１Ａ及び３
０１Ｂの場合、損失決定素子３１７は、電極３３１の発
光ポート３２９内において、上方ミラー領域３１１の表
面３４７に配置される。損失決定素子は、輪郭形成損失
制御層３１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、
光学軸１０５上に中心がくる湾曲表面３２３によって輪
郭が形成された反射防止材料の層である。輪郭形成損失
制御層の輪郭形成によって、光学軸からの側方距離が増
すにつれて、上方ミラー領域の反射率が漸進的に低下す
る。光学軸において、輪郭形成損失制御層の厚さは約ｍ
λ／４ｎ4であるが、ここで、ｍは偶数であり、ｎ4は輪
郭形成損失制御層の反射防止材料の屈折率である。湾曲
表面３２３のために、輪郭形成損失制御層の厚さは、光
学軸からの側方距離が増すのに応じて漸進的に増すか
（図３Ａ）、あるいは、減る（図３Ｂ）ので、周辺部３
５７における輪郭形成損失制御層の厚さは、光学空洞に
おける厚さと約±λ／４ｎ4だけ異なることになる。周
辺部３５７は、光学軸１０３の側方限界に隣接した輪郭
形成損失制御層の一部である。光学空洞の側方限界は、
コア・ゾーン１１５と低屈折率ゾーン１１３との境界１
５９にほぼ一致する。図３Ａ及び３Ｂに示す実施例の場
合、周辺部は、図示のように、輪郭形成損失制御層と環
状電極３３１との境界に位置している。代替案として、
周辺部は、さらに、境界１５９から光学軸に向かって入
り込ませることもできるし、あるいは、境界１５９の外
側に短い距離をおいて配置することも可能である。
した特徴について説明する。ＶＣＳＥＬ３０１Ａ及び３
０１Ｂの場合、損失決定素子３１７は、電極３３１の発
光ポート３２９内において、上方ミラー領域３１１の表
面３４７に配置される。損失決定素子は、輪郭形成損失
制御層３１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、
光学軸１０５上に中心がくる湾曲表面３２３によって輪
郭が形成された反射防止材料の層である。輪郭形成損失
制御層の輪郭形成によって、光学軸からの側方距離が増
すにつれて、上方ミラー領域の反射率が漸進的に低下す
る。光学軸において、輪郭形成損失制御層の厚さは約ｍ
λ／４ｎ4であるが、ここで、ｍは偶数であり、ｎ4は輪
郭形成損失制御層の反射防止材料の屈折率である。湾曲
表面３２３のために、輪郭形成損失制御層の厚さは、光
学軸からの側方距離が増すのに応じて漸進的に増すか
（図３Ａ）、あるいは、減る（図３Ｂ）ので、周辺部３
５７における輪郭形成損失制御層の厚さは、光学空洞に
おける厚さと約±λ／４ｎ4だけ異なることになる。周
辺部３５７は、光学軸１０３の側方限界に隣接した輪郭
形成損失制御層の一部である。光学空洞の側方限界は、
コア・ゾーン１１５と低屈折率ゾーン１１３との境界１
５９にほぼ一致する。図３Ａ及び３Ｂに示す実施例の場
合、周辺部は、図示のように、輪郭形成損失制御層と環
状電極３３１との境界に位置している。代替案として、
周辺部は、さらに、境界１５９から光学軸に向かって入
り込ませることもできるし、あるいは、境界１５９の外
側に短い距離をおいて配置することも可能である。
【００６２】環状電極３３１は、コア・ゾーン１１５に
部分的に重なる上方ミラー領域３１１の表面に配置され
る。上方ミラー領域３１１には、電流拡散層３５５を含
むことが望ましい。これによって、環状電極が、コア・
ゾーンよりもはるかに導電率が低い低反射率ゾーン１１
３にほぼ重なる場合であっても、レーザ電流は、最小限
の電圧降下で、環状電極３３１と活性領域（不図示）を
通ることが可能になる。電流拡散層を構成する上方ミラ
ー領域の１つ以上の層の半導体材料が、電流拡散層の導
電性を高めるため、上方ミラー領域の残りの部分の半導
体材料と同じモードのドーパントを多量にドープされ
る。
部分的に重なる上方ミラー領域３１１の表面に配置され
る。上方ミラー領域３１１には、電流拡散層３５５を含
むことが望ましい。これによって、環状電極が、コア・
ゾーンよりもはるかに導電率が低い低反射率ゾーン１１
３にほぼ重なる場合であっても、レーザ電流は、最小限
の電圧降下で、環状電極３３１と活性領域（不図示）を
通ることが可能になる。電流拡散層を構成する上方ミラ
ー領域の１つ以上の層の半導体材料が、電流拡散層の導
電性を高めるため、上方ミラー領域の残りの部分の半導
体材料と同じモードのドーパントを多量にドープされ
る。
【００６３】輪郭形成損失制御層３１９の反射防止材料
は、屈折率ｎ4＝（ｎ5ｎ0）1/2の透明な誘電体であり、
ここで、ｎ5は上方ミラー領域３１１の最上部層、すな
わち、電流拡散層３５５の材料の屈折率であり、ｎ
0は、湾曲表面３２３と境界をなす媒体の屈折率であ
る。この媒体は、通常、空気、ある種の不活性ガス、ま
たは、真空である。本開示において、「空気」と称する
場合、「ガス」及び「真空」も包含するものとみなされ
る。ガリウム砒素電流拡散層の場合、反射防止材料の屈
折率は、１．９〜２．０である。この範囲の屈折率を有
する誘電体には、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）及び二酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）が含まれる。所望の屈折率が得られるよ
うにｘ値を調整した酸化珪素ＳｉＯxを利用することも
可能である。
は、屈折率ｎ4＝（ｎ5ｎ0）1/2の透明な誘電体であり、
ここで、ｎ5は上方ミラー領域３１１の最上部層、すな
わち、電流拡散層３５５の材料の屈折率であり、ｎ
0は、湾曲表面３２３と境界をなす媒体の屈折率であ
る。この媒体は、通常、空気、ある種の不活性ガス、ま
たは、真空である。本開示において、「空気」と称する
場合、「ガス」及び「真空」も包含するものとみなされ
る。ガリウム砒素電流拡散層の場合、反射防止材料の屈
折率は、１．９〜２．０である。この範囲の屈折率を有
する誘電体には、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）及び二酸化チタ
ン（ＴｉＯ2）が含まれる。所望の屈折率が得られるよ
うにｘ値を調整した酸化珪素ＳｉＯxを利用することも
可能である。
【００６４】図３Ａに示す実施例の場合、輪郭形成損失
制御層３１９Ａは、光学軸１０５における厚さがほぼゼ
ロ（ｍ＝０）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面３
２３Ａは、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層
の厚さは、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的
に減少し、周辺部３５７においてλ／４ｎ4の厚さに達
する。
制御層３１９Ａは、光学軸１０５における厚さがほぼゼ
ロ（ｍ＝０）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面３
２３Ａは、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層
の厚さは、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的
に減少し、周辺部３５７においてλ／４ｎ4の厚さに達
する。
【００６５】次に、まず図５に示す従来のＶＣＳＥＬを
参照して、損失決定素子３１７が、側方向γにおける光
学軸１０５からの距離の延長に応じて光学空洞１０３の
光学損失を増大させる方法について述べることにする。
図１Ａの構成要素に対応する図５の構成要素は、同じ参
照番号で表示されているので、ここでは再度の説明は控
えることにする。また、上方ミラー領域における上部３
層の下にある従来のＶＣＳＥＬの構成要素も、やはり、
図１Ａに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施例における
対応する構成要素と同一であるため、図５から省略され
ている。
参照して、損失決定素子３１７が、側方向γにおける光
学軸１０５からの距離の延長に応じて光学空洞１０３の
光学損失を増大させる方法について述べることにする。
図１Ａの構成要素に対応する図５の構成要素は、同じ参
照番号で表示されているので、ここでは再度の説明は控
えることにする。また、上方ミラー領域における上部３
層の下にある従来のＶＣＳＥＬの構成要素も、やはり、
図１Ａに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施例における
対応する構成要素と同一であるため、図５から省略され
ている。
【００６６】図５には、本発明によるＶＣＳＥＬと同様
であるが、損失決定素子のない構造を備えた従来のＶＣ
ＳＥＬ１０が示されている。ＶＣＳＥＬ１０の場合、表
面部分６１は空気にさらされている。表面部分６１は、
電極３１の発光ポート２９内における上方ミラー領域１
１の表面４７の一部である。光は、表面部分６１におけ
る半導体と空気の境界によって反射される。表面部分６
１の反射率は、上方ミラー領域の対をなす層１３３及び
１３５のような４対の層の反射率にほぼ等しく、従っ
て、上方ミラー領域の反射率にかなりの影響を及ぼす。
このため、光学空洞１０３の光学損失は、表面部分６１
の反射率によって決まる。
であるが、損失決定素子のない構造を備えた従来のＶＣ
ＳＥＬ１０が示されている。ＶＣＳＥＬ１０の場合、表
面部分６１は空気にさらされている。表面部分６１は、
電極３１の発光ポート２９内における上方ミラー領域１
１の表面４７の一部である。光は、表面部分６１におけ
る半導体と空気の境界によって反射される。表面部分６
１の反射率は、上方ミラー領域の対をなす層１３３及び
１３５のような４対の層の反射率にほぼ等しく、従っ
て、上方ミラー領域の反射率にかなりの影響を及ぼす。
このため、光学空洞１０３の光学損失は、表面部分６１
の反射率によって決まる。
【００６７】次に図３Ａ及び３Ｂに戻ると、輪郭形成損
失制御層３１９は、光学軸１０５における厚さがｍλ／
４ｎ4であり（ここで、ｍは偶数である）、湾曲表面３
２３のために、厚さは、光学軸からの側方距離が増すの
に応じて漸進的に増すか、あるいは、減るので、周辺部
３５７における輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸に
おける厚さと約±λ／４ｎ4だけ異なることになる。光
学軸におけるこの輪郭形成損失制御層の厚さのため、湾
曲表面３２３によって反射される光は、上方ミラー領域
３１１によって反射される光と同相になり、光学軸にお
ける上方ミラー領域の反射率は、表面部分３６１に通常
の反射率の半導体・空気界面が存在する場合とほぼ同じ
である。従って、光学軸において、輪郭形成損失制御層
が、上方ミラー領域の反射率、従って、光学空洞１０３
の光学損失に対して及ぼす効果は無視することができ
る。
失制御層３１９は、光学軸１０５における厚さがｍλ／
４ｎ4であり（ここで、ｍは偶数である）、湾曲表面３
２３のために、厚さは、光学軸からの側方距離が増すの
に応じて漸進的に増すか、あるいは、減るので、周辺部
３５７における輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸に
おける厚さと約±λ／４ｎ4だけ異なることになる。光
学軸におけるこの輪郭形成損失制御層の厚さのため、湾
曲表面３２３によって反射される光は、上方ミラー領域
３１１によって反射される光と同相になり、光学軸にお
ける上方ミラー領域の反射率は、表面部分３６１に通常
の反射率の半導体・空気界面が存在する場合とほぼ同じ
である。従って、光学軸において、輪郭形成損失制御層
が、上方ミラー領域の反射率、従って、光学空洞１０３
の光学損失に対して及ぼす効果は無視することができ
る。
【００６８】周辺部３５７における輪郭形成損失制御層
３１９の厚さのため、凹状表面３２３において反射され
る光は、上方ミラー領域３１１によって反射される光と
逆相になる。輪郭形成損失制御層によって、周辺部３５
７の下に位置する表面部分３６１の一部による反射がほ
ぼ排除され、このため、周辺部の下に位置する上方ミラ
ー領域の一部の反射率が低下する。従って、輪郭形成損
失制御層によって、周辺部３５７の下に位置する光学空
洞の一部の光学損失が、光学軸１０５における光学空洞
の光学損失より大きくなる。
３１９の厚さのため、凹状表面３２３において反射され
る光は、上方ミラー領域３１１によって反射される光と
逆相になる。輪郭形成損失制御層によって、周辺部３５
７の下に位置する表面部分３６１の一部による反射がほ
ぼ排除され、このため、周辺部の下に位置する上方ミラ
ー領域の一部の反射率が低下する。従って、輪郭形成損
失制御層によって、周辺部３５７の下に位置する光学空
洞の一部の光学損失が、光学軸１０５における光学空洞
の光学損失より大きくなる。
【００６９】光学軸１０５と周辺部３５７の間における
輪郭形成損失制御層３１９の厚さは、±λ／４ｎ4だけ
漸進的に変化する。結果として、湾曲表面３２３によっ
て反射される光と上方ミラー領域３１１によって反射さ
れる光の位相差は、光学軸からの側方距離の延長に応じ
て、０゜から１８０゜まで漸進的に変化する。従って、
光学軸からの側方距離が増すのに応じて、上方ミラー領
域３１１の反射率は、図３Ｃの曲線３８６によって示さ
れるように、光学軸における最大値から周辺部３５７に
おける最小値まで漸進的に降下し、光学空洞１０３の光
学損失は、光学軸における最小値から周辺部３５７にお
ける最大値まで漸進的に増大する。光学軸からの側方距
離の延長に応じた光学空洞における光学損失の増大は、
ＶＣＳＥＬ３０１の軸上における単モード動作が好まし
いということと、軸を外れたマルチモード動作のしきい
値が大幅に増大するということを表している。
輪郭形成損失制御層３１９の厚さは、±λ／４ｎ4だけ
漸進的に変化する。結果として、湾曲表面３２３によっ
て反射される光と上方ミラー領域３１１によって反射さ
れる光の位相差は、光学軸からの側方距離の延長に応じ
て、０゜から１８０゜まで漸進的に変化する。従って、
光学軸からの側方距離が増すのに応じて、上方ミラー領
域３１１の反射率は、図３Ｃの曲線３８６によって示さ
れるように、光学軸における最大値から周辺部３５７に
おける最小値まで漸進的に降下し、光学空洞１０３の光
学損失は、光学軸における最小値から周辺部３５７にお
ける最大値まで漸進的に増大する。光学軸からの側方距
離の延長に応じた光学空洞における光学損失の増大は、
ＶＣＳＥＬ３０１の軸上における単モード動作が好まし
いということと、軸を外れたマルチモード動作のしきい
値が大幅に増大するということを表している。
【００７０】図１Ａ及び１Ｂに示す実施例の場合のよう
に、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例の単モード出力パワー
は、損失決定素子３１７が、従来のＶＣＳＥＬと同様の
反射率を備える上方ミラー領域、あるいは、その反射率
が約４対より少ない層を除去することによって低下した
上方ミラー領域に配置されたとしても、従来のＶＣＳＥ
Ｌよりも大きい。しかし、図２に示す実施例と同様、損
失決定素子の有効性は、上方ミラー領域を直列構成をな
す２つのミラー素子に分割し、損失決定素子がそれらの
間に挟まれるようにすることによって増すことが可能で
ある。上方ミラー領域は、対をなす層が従来のＶＣＳＥ
Ｌの上方ミラー領域よりかなり少ない伝導性ミラーと、
上方ミラー領域における反射率をしきい値電流が同じで
ある従来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域における反射率
にまでほぼ回復する誘電体ミラーに分割される。
に、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例の単モード出力パワー
は、損失決定素子３１７が、従来のＶＣＳＥＬと同様の
反射率を備える上方ミラー領域、あるいは、その反射率
が約４対より少ない層を除去することによって低下した
上方ミラー領域に配置されたとしても、従来のＶＣＳＥ
Ｌよりも大きい。しかし、図２に示す実施例と同様、損
失決定素子の有効性は、上方ミラー領域を直列構成をな
す２つのミラー素子に分割し、損失決定素子がそれらの
間に挟まれるようにすることによって増すことが可能で
ある。上方ミラー領域は、対をなす層が従来のＶＣＳＥ
Ｌの上方ミラー領域よりかなり少ない伝導性ミラーと、
上方ミラー領域における反射率をしきい値電流が同じで
ある従来のＶＣＳＥＬの上方ミラー領域における反射率
にまでほぼ回復する誘電体ミラーに分割される。
【００７１】図４Ａ〜４Ｄには、上方ミラー領域が２つ
の素子に分割された、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例のバ
リエーションが示されている。
の素子に分割された、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例のバ
リエーションが示されている。
【００７２】図３Ａ及び３Ｂに示す実施例と比較する
と、図４Ａ〜４Ｄに示すＶＣＳＥＬの構造によって、増
大するしきい値電流の望ましくない副作用を伴うことな
く、ＶＣＳＥＬによって発生する最大単モード・パワー
を増大させる、損失決定素子４１７のポテンシャルのい
っそうの強化が実現可能になる。図１Ａ、３Ａ、及び、
３Ｂの構成要素に対応する図４Ａ〜４Ｄの構成要素は、
同じ参照番号によって表示されており、ここでは再度の
説明は控えることにする。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び、
４Ｄに示す実施例における対応する構成要素は、それぞ
れ、文字Ａ、Ｂ、Ｃ、または、Ｄを付加した同じ参照番
号を利用して表示されている。対応する文字のないこう
した参照番号の表示は、４つの実施例の全てにおけるそ
れぞれの構成要素に当てはまるものとみなす。最後に、
上方ミラー領域の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成
要素は、図１Ａに示す実施例の対応する構成要素と同一
であるため、図４Ａ〜４Ｄから省略されている。
と、図４Ａ〜４Ｄに示すＶＣＳＥＬの構造によって、増
大するしきい値電流の望ましくない副作用を伴うことな
く、ＶＣＳＥＬによって発生する最大単モード・パワー
を増大させる、損失決定素子４１７のポテンシャルのい
っそうの強化が実現可能になる。図１Ａ、３Ａ、及び、
３Ｂの構成要素に対応する図４Ａ〜４Ｄの構成要素は、
同じ参照番号によって表示されており、ここでは再度の
説明は控えることにする。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び、
４Ｄに示す実施例における対応する構成要素は、それぞ
れ、文字Ａ、Ｂ、Ｃ、または、Ｄを付加した同じ参照番
号を利用して表示されている。対応する文字のないこう
した参照番号の表示は、４つの実施例の全てにおけるそ
れぞれの構成要素に当てはまるものとみなす。最後に、
上方ミラー領域の上方部分の下にあるＶＣＳＥＬの構成
要素は、図１Ａに示す実施例の対応する構成要素と同一
であるため、図４Ａ〜４Ｄから省略されている。
【００７３】まず、図４Ａ〜４Ｄに示す実施例に共通し
た特徴について説明する。図４Ａ〜４Ｄに示す実施例の
場合、上方ミラー領域４１１は、直列に配置された２つ
のミラー素子、すなわち、誘電体ミラー４４９と伝導性
ミラー４６５から構成される。両方のミラー素子とも、
上方ミラー領域の反射率に影響を及ぼす。上方ミラー領
域の該２素子構造によれば、伝導性ミラーの反射率が、
しきい値電流がほぼ同じである従来のＶＣＳＥＬの上方
ミラー領域よりはるかに低い場合であっても、光学軸に
おける光学空洞１０３の光学損失を少なくすることが可
能になる。また、上位ミラー領域４１１の２素子構造に
よって、光学空洞１０３の光の大部分が損失決定素子４
１７による側方距離に依存した反射にさらされることに
なる。従って、上位ミラー４１１の２素子構造によっ
て、しきい値電流を増大させることなく、ＶＣＳＥＬに
よって発生する最大単モード強度を増大させる、損失決
定素子のポテンシャルのいっそうの強化が実現される。
た特徴について説明する。図４Ａ〜４Ｄに示す実施例の
場合、上方ミラー領域４１１は、直列に配置された２つ
のミラー素子、すなわち、誘電体ミラー４４９と伝導性
ミラー４６５から構成される。両方のミラー素子とも、
上方ミラー領域の反射率に影響を及ぼす。上方ミラー領
域の該２素子構造によれば、伝導性ミラーの反射率が、
しきい値電流がほぼ同じである従来のＶＣＳＥＬの上方
ミラー領域よりはるかに低い場合であっても、光学軸に
おける光学空洞１０３の光学損失を少なくすることが可
能になる。また、上位ミラー領域４１１の２素子構造に
よって、光学空洞１０３の光の大部分が損失決定素子４
１７による側方距離に依存した反射にさらされることに
なる。従って、上位ミラー４１１の２素子構造によっ
て、しきい値電流を増大させることなく、ＶＣＳＥＬに
よって発生する最大単モード強度を増大させる、損失決
定素子のポテンシャルのいっそうの強化が実現される。
【００７４】伝導性ミラー４６５は、構造的に、図１Ａ
に示すＶＣＳＥＬ１０１の上位ミラー領域と同様である
が、その反射率を低下させるため、層１３３及び１３５
（図１Ａ）のような対をなす層が少なくなっている点が
異なっている。例えば、伝導性ミラーの層数は、一般
に、しきい値電流の値がほぼ同じであるＶＣＳＥＬ１０
１の実施例の上位ミラー領域に比べて、６〜１０対少な
くなるようにすることが可能である。
に示すＶＣＳＥＬ１０１の上位ミラー領域と同様である
が、その反射率を低下させるため、層１３３及び１３５
（図１Ａ）のような対をなす層が少なくなっている点が
異なっている。例えば、伝導性ミラーの層数は、一般
に、しきい値電流の値がほぼ同じであるＶＣＳＥＬ１０
１の実施例の上位ミラー領域に比べて、６〜１０対少な
くなるようにすることが可能である。
【００７５】誘電体ミラー４４９は、高い屈折率（例え
ば、層４５１）と低い屈折率（例えば、層４５３）が交
番する、誘電体層の周期構造を備えている。各層の厚さ
はλ／４ｎ3であり、ここで、ｎ3は誘電体層の材料の屈
折率である。誘電体ミラーは、二酸化珪素ＳｉＯ2と二
酸化チタンＴｉＯ2の交互層、または、二酸化珪素Ｓｉ
Ｏ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ4の交互層から形成するのが望ま
しい。代替案として、誘電体ミラーは、他の適合する誘
電体材料または半導体材料の対をなす交互層から形成す
ることも可能である。
ば、層４５１）と低い屈折率（例えば、層４５３）が交
番する、誘電体層の周期構造を備えている。各層の厚さ
はλ／４ｎ3であり、ここで、ｎ3は誘電体層の材料の屈
折率である。誘電体ミラーは、二酸化珪素ＳｉＯ2と二
酸化チタンＴｉＯ2の交互層、または、二酸化珪素Ｓｉ
Ｏ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ4の交互層から形成するのが望ま
しい。代替案として、誘電体ミラーは、他の適合する誘
電体材料または半導体材料の対をなす交互層から形成す
ることも可能である。
【００７６】誘電体ミラー４４９における層４５１及び
４５３のような対をなす誘電体層の数は、伝導性ミラー
の反射率が、従来のＶＣＳＥＬの上位ミラー領域の反射
率と比較して低いにもかかわらず、誘電体ミラーに対し
て、光学軸１０５における上方ミラー領域４１１の総合
反射率が、しきい値電流がほぼ同じである従来のＶＣＳ
ＥＬの反射率とほぼ同じになるような、反射率を付与す
る数であることが望ましい。
４５３のような対をなす誘電体層の数は、伝導性ミラー
の反射率が、従来のＶＣＳＥＬの上位ミラー領域の反射
率と比較して低いにもかかわらず、誘電体ミラーに対し
て、光学軸１０５における上方ミラー領域４１１の総合
反射率が、しきい値電流がほぼ同じである従来のＶＣＳ
ＥＬの反射率とほぼ同じになるような、反射率を付与す
る数であることが望ましい。
【００７７】損失決定素子４１７は、伝導性ミラー４６
５と誘電体ミラー４４９に挟まれた輪郭形成損失制御層
４１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、活性領
域（不図示）から遠隔の、伝導性ミラーの表面３４７に
配置される。輪郭形成損失制御層は、光学軸１０５上に
中心がくる湾曲表面４２３によって輪郭が形成される。
誘電体ミラー４４９は、輪郭形成損失制御層４１９の湾
曲表面に配置される。湾曲表面４２３の曲率は、輪郭形
成損失制御層の厚さが、光学軸１０５と周辺部４５７と
の間の側方距離が増すのに応じて、約λ／４ｎ4だけ漸
進的に変化するようになっているが、ここで、ｎ4は、
輪郭形成損失制御層の屈折率である。周辺部４５７は、
光学空洞１０３の側方限界に重なる輪郭形成損失制御層
の一部である。光学空洞の側方限界は、コア・ゾーン１
１５と低反射率ゾーン１１３の境界にほぼ一致する。図
４Ａ〜４Ｄに示す実施例の場合、周辺部４５７は、図示
のように、輪郭形成損失制御層と環状電極３１１との境
界に位置している。代替案として、この周辺部は、さら
に、境界１５９から光学軸に向かって入り込ませること
もできるし、あるいは、境界１５９の外側に短い距離を
おいて配置することも可能である。
５と誘電体ミラー４４９に挟まれた輪郭形成損失制御層
４１９から構成される。輪郭形成損失制御層は、活性領
域（不図示）から遠隔の、伝導性ミラーの表面３４７に
配置される。輪郭形成損失制御層は、光学軸１０５上に
中心がくる湾曲表面４２３によって輪郭が形成される。
誘電体ミラー４４９は、輪郭形成損失制御層４１９の湾
曲表面に配置される。湾曲表面４２３の曲率は、輪郭形
成損失制御層の厚さが、光学軸１０５と周辺部４５７と
の間の側方距離が増すのに応じて、約λ／４ｎ4だけ漸
進的に変化するようになっているが、ここで、ｎ4は、
輪郭形成損失制御層の屈折率である。周辺部４５７は、
光学空洞１０３の側方限界に重なる輪郭形成損失制御層
の一部である。光学空洞の側方限界は、コア・ゾーン１
１５と低反射率ゾーン１１３の境界にほぼ一致する。図
４Ａ〜４Ｄに示す実施例の場合、周辺部４５７は、図示
のように、輪郭形成損失制御層と環状電極３１１との境
界に位置している。代替案として、この周辺部は、さら
に、境界１５９から光学軸に向かって入り込ませること
もできるし、あるいは、境界１５９の外側に短い距離を
おいて配置することも可能である。
【００７８】輪郭形成損失制御層４１９は、反射防止材
料の輪郭形成層であり、誘電体ミラーの材料の１つによ
る層であることが望ましい。光学軸１０５における輪郭
形成損失制御層の厚さは、輪郭形成損失制御層が高屈折
率材料の層であるか、あるいは、低屈折率材料の層であ
るかによって決まる。輪郭形成損失制御層が高屈折率材
料の層であるか、あるいは、低屈折率材料の層であるか
に関係なく、輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸と周
辺部４５７との間で約λ／４ｎ4だけ漸進的に変化す
る。
料の輪郭形成層であり、誘電体ミラーの材料の１つによ
る層であることが望ましい。光学軸１０５における輪郭
形成損失制御層の厚さは、輪郭形成損失制御層が高屈折
率材料の層であるか、あるいは、低屈折率材料の層であ
るかによって決まる。輪郭形成損失制御層が高屈折率材
料の層であるか、あるいは、低屈折率材料の層であるか
に関係なく、輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸と周
辺部４５７との間で約λ／４ｎ4だけ漸進的に変化す
る。
【００７９】図４Ａ及び４Ｂに示す実施例の場合、輪郭
形成損失制御層４１９Ａ及び４１９Ｂは、両方とも、高
屈折率の誘電体材料、すなわち、層４５１と同じ材料の
層である。輪郭形成損失制御層が高屈折率材料の層であ
る場合、輪郭形成損失制御層の光学軸における厚さは、
ｍλ／４ｎ4になるが、ここで、ｍは偶数であり、ｎ4は
輪郭形成損失制御層の材料の屈折率である。また、輪郭
形成損失制御層が高屈折率の材料の層である場合、誘電
体ミラーは偶数の層を備え、最も外側の層４５１が、高
屈折率材料の層になる。
形成損失制御層４１９Ａ及び４１９Ｂは、両方とも、高
屈折率の誘電体材料、すなわち、層４５１と同じ材料の
層である。輪郭形成損失制御層が高屈折率材料の層であ
る場合、輪郭形成損失制御層の光学軸における厚さは、
ｍλ／４ｎ4になるが、ここで、ｍは偶数であり、ｎ4は
輪郭形成損失制御層の材料の屈折率である。また、輪郭
形成損失制御層が高屈折率の材料の層である場合、誘電
体ミラーは偶数の層を備え、最も外側の層４５１が、高
屈折率材料の層になる。
【００８０】図４Ｃ及び４Ｄに示す実施例の場合、輪郭
形成損失制御層４１９Ｃ及び４１９Ｄは、両方とも、低
屈折率の誘電体材料、すなわち、層４５３と同じ材料の
層である。輪郭形成損失制御層が低屈折率材料の層であ
る場合、輪郭形成損失制御層の光学軸における厚さは、
ｐλ／４ｎ4になるが、ここで、ｐは奇数であり、ｎ4は
輪郭形成損失制御層の材料の屈折率である。また、輪郭
形成損失制御層が低屈折率の材料の層である場合、誘電
体ミラーは奇数の層を備え、図４Ａ及び４Ｂに示す実施
例のように、最も外側の層４５１が、高屈折率材料の層
になる。
形成損失制御層４１９Ｃ及び４１９Ｄは、両方とも、低
屈折率の誘電体材料、すなわち、層４５３と同じ材料の
層である。輪郭形成損失制御層が低屈折率材料の層であ
る場合、輪郭形成損失制御層の光学軸における厚さは、
ｐλ／４ｎ4になるが、ここで、ｐは奇数であり、ｎ4は
輪郭形成損失制御層の材料の屈折率である。また、輪郭
形成損失制御層が低屈折率の材料の層である場合、誘電
体ミラーは奇数の層を備え、図４Ａ及び４Ｂに示す実施
例のように、最も外側の層４５１が、高屈折率材料の層
になる。
【００８１】上述のように、輪郭形成損失制御層の厚さ
は、輪郭形成損失制御層が、高屈折率材料の層である
か、あるいは、低屈折材料の層であるかに関係なく、光
学軸１０５と周辺部４５７の間において約±λ／４ｎ4
だけ漸進的に変化する。図４Ａ及び４Ｂに示す実施例の
場合、それぞれの輪郭形成損失制御層４１９Ａ及び４１
９Ｂは、光学軸における厚さが約ｍλ／４ｎ4の高屈折
率材料の層である。図４Ａに示す実施例の場合、輪郭形
成損失制御層４１９Ａの光学軸における厚さはほぼゼロ
（ｍ＝０）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２
３Ａは、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層の
厚さは、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に
増大し、周辺部４５７においてλ／４ｎ4の厚さに達す
る。図４Ｂに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層４
１９Ｂの光学軸における厚さは約λ／２ｎ4（ｍ＝２）
である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｂは、凸
状であり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さは、光
学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に減少し、周
辺部４５７において約λ／４ｎ4の厚さに達する。
は、輪郭形成損失制御層が、高屈折率材料の層である
か、あるいは、低屈折材料の層であるかに関係なく、光
学軸１０５と周辺部４５７の間において約±λ／４ｎ4
だけ漸進的に変化する。図４Ａ及び４Ｂに示す実施例の
場合、それぞれの輪郭形成損失制御層４１９Ａ及び４１
９Ｂは、光学軸における厚さが約ｍλ／４ｎ4の高屈折
率材料の層である。図４Ａに示す実施例の場合、輪郭形
成損失制御層４１９Ａの光学軸における厚さはほぼゼロ
（ｍ＝０）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２
３Ａは、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層の
厚さは、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に
増大し、周辺部４５７においてλ／４ｎ4の厚さに達す
る。図４Ｂに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層４
１９Ｂの光学軸における厚さは約λ／２ｎ4（ｍ＝２）
である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｂは、凸
状であり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さは、光
学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に減少し、周
辺部４５７において約λ／４ｎ4の厚さに達する。
【００８２】図４Ｃ及び４Ｄに示す実施例の場合、それ
ぞれの輪郭形成損失制御層４１９Ｃ及び４１９Ｄは、光
学軸における厚さが約ｐλ／４ｎ4の低屈折率材料の層
である。図４Ｃに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御
層４１９Ｃの光学軸における厚さは約λ／４ｎ4（ｐ＝
１）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｃ
は、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さ
は、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に増大
し、周辺部４５７においてλ／２ｎ4の厚さに達する。
図４Ｄに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層４１９
Ｄの光学軸における厚さは約λ／４ｎ4（ｐ＝１）であ
る。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｄは、凸状で
あり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸
からの側方距離の延長に応じて漸進的に減少し、周辺部
４５７においてほぼゼロの厚さに達する。
ぞれの輪郭形成損失制御層４１９Ｃ及び４１９Ｄは、光
学軸における厚さが約ｐλ／４ｎ4の低屈折率材料の層
である。図４Ｃに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御
層４１９Ｃの光学軸における厚さは約λ／４ｎ4（ｐ＝
１）である。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｃ
は、凹状であり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さ
は、光学軸からの側方距離の延長に応じて漸進的に増大
し、周辺部４５７においてλ／２ｎ4の厚さに達する。
図４Ｄに示す実施例の場合、輪郭形成損失制御層４１９
Ｄの光学軸における厚さは約λ／４ｎ4（ｐ＝１）であ
る。輪郭形成損失制御層の湾曲表面４２３Ｄは、凸状で
あり、このため、輪郭形成損失制御層の厚さは、光学軸
からの側方距離の延長に応じて漸進的に減少し、周辺部
４５７においてほぼゼロの厚さに達する。
【００８３】上方ミラー領域４１１を２つの素子、すな
わち、伝導性ミラー４６５及び誘電体ミラー４４９に分
割することによって、損失決定素子４１７の有効性が増
し、損失決定素子は、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例に比
べてはるかに大きい、光学軸からの側方距離の延長に応
じた光学空洞における光学損失の増大を生じさせること
が可能になる。これが、図３Ｃの曲線３８８によって示
されている。
わち、伝導性ミラー４６５及び誘電体ミラー４４９に分
割することによって、損失決定素子４１７の有効性が増
し、損失決定素子は、図３Ａ及び３Ｂに示す実施例に比
べてはるかに大きい、光学軸からの側方距離の延長に応
じた光学空洞における光学損失の増大を生じさせること
が可能になる。これが、図３Ｃの曲線３８８によって示
されている。
【００８４】光学軸からの側方距離の延長に応じた光学
空洞における光学損失の大幅な増大は、図４Ａ〜４Ｄに
示す実施例において下記のようにして実現する。光学軸
において、表面３４７と高屈折率・低屈折率境界４６３
との間の光路長は、λ／２ｎ7の整数倍になるが、ここ
で、ｎ7は光路における材料の平均屈折率である。結果
として、高屈折率・低屈折率境界４６３、及び、誘電体
ミラー４４９の残りの層によって反射される光は、全
て、伝導性ミラー４６５によって反射される光と同相を
なす。誘電体ミラーの反射率によって、伝導性ミラーの
低反射率が大幅に増強され、光学軸１０５における上方
ミラー領域の総合反射率が高くなる。
空洞における光学損失の大幅な増大は、図４Ａ〜４Ｄに
示す実施例において下記のようにして実現する。光学軸
において、表面３４７と高屈折率・低屈折率境界４６３
との間の光路長は、λ／２ｎ7の整数倍になるが、ここ
で、ｎ7は光路における材料の平均屈折率である。結果
として、高屈折率・低屈折率境界４６３、及び、誘電体
ミラー４４９の残りの層によって反射される光は、全
て、伝導性ミラー４６５によって反射される光と同相を
なす。誘電体ミラーの反射率によって、伝導性ミラーの
低反射率が大幅に増強され、光学軸１０５における上方
ミラー領域の総合反射率が高くなる。
【００８５】周辺部４５７において、表面３４７と高屈
折率・低屈折率境界４６３との間の光路長は、λ／４ｎ
7の奇数倍である。結果として、高屈折率・低屈折率境
界、及び、誘電体ミラー４４９の残りの層によって反射
される光は、伝導性ミラー４６５によって反射される光
と位相がずれることになる。高屈折率・低屈折率境界、
及び、誘電体ミラーの残りの層によって反射される光
は、伝導性ミラーの反射率を低下させる。従って、周辺
部４５７における上方ミラー領域の総合反射率は、伝導
性ミラー単独の反射率より低くなり、伝導性ミラーと誘
電体ミラーの組み合わせ反射率よりはるかに低くなる。
折率・低屈折率境界４６３との間の光路長は、λ／４ｎ
7の奇数倍である。結果として、高屈折率・低屈折率境
界、及び、誘電体ミラー４４９の残りの層によって反射
される光は、伝導性ミラー４６５によって反射される光
と位相がずれることになる。高屈折率・低屈折率境界、
及び、誘電体ミラーの残りの層によって反射される光
は、伝導性ミラーの反射率を低下させる。従って、周辺
部４５７における上方ミラー領域の総合反射率は、伝導
性ミラー単独の反射率より低くなり、伝導性ミラーと誘
電体ミラーの組み合わせ反射率よりはるかに低くなる。
【００８６】光学軸１０５と周辺部４５７の間におい
て、誘電体ミラーによって反射される光と伝導性ミラー
によって反射される光との位相差が漸進的に変化するの
で、誘電体ミラーによって反射される光は、光学軸と周
辺部との間における途中のポイントで漸進的にゼロまで
減少する量だけ、伝導性ミラー４６５の反射率を増強す
る。従って、その途中のポイントと周辺部との間で、誘
電体ミラーによって反射される光が、漸進的に増大する
量だけ伝導性ミラーの反射率を低下させる。光学軸と周
辺部との間の所定のポイントにおける伝導性ミラーの反
射率に対する誘電体ミラーの反射率の効果は、そのポイ
ントにおける表面３４７と高屈折率・低屈折率境界４６
３との間の光路長によって決まる。
て、誘電体ミラーによって反射される光と伝導性ミラー
によって反射される光との位相差が漸進的に変化するの
で、誘電体ミラーによって反射される光は、光学軸と周
辺部との間における途中のポイントで漸進的にゼロまで
減少する量だけ、伝導性ミラー４６５の反射率を増強す
る。従って、その途中のポイントと周辺部との間で、誘
電体ミラーによって反射される光が、漸進的に増大する
量だけ伝導性ミラーの反射率を低下させる。光学軸と周
辺部との間の所定のポイントにおける伝導性ミラーの反
射率に対する誘電体ミラーの反射率の効果は、そのポイ
ントにおける表面３４７と高屈折率・低屈折率境界４６
３との間の光路長によって決まる。
【００８７】それぞれ、図３Ａ及び３Ｂと、図４Ａ〜４
Ｄに示す損失決定素子３１７及び４１７の有効性は、発
光領域１０９（図１）の量子井戸の数を減らすことによ
って高めることが可能である。図６には、発光領域に異
なる数の量子井戸を有するＶＣＳＥＬのしきい値レベル
に対する、ミラー領域１０７及び１１１（図１Ａ）の反
射率を変化させる効果が示されている。発光領域の量子
井戸が少なくなると、曲線の勾配が大きくなる。換言す
れば、発光領域の量子井戸が少なくなると、しきい値レ
ベルの所定の変化に必要とされる反射率の変化がより小
さくなる。従って、発光領域の量子井戸数を減少させる
と、損失決定素子３１７及び４１７によって生じる、所
定の側方距離に依存した反射率の変化から生じるしきい
値の変化が大きくなる。
Ｄに示す損失決定素子３１７及び４１７の有効性は、発
光領域１０９（図１）の量子井戸の数を減らすことによ
って高めることが可能である。図６には、発光領域に異
なる数の量子井戸を有するＶＣＳＥＬのしきい値レベル
に対する、ミラー領域１０７及び１１１（図１Ａ）の反
射率を変化させる効果が示されている。発光領域の量子
井戸が少なくなると、曲線の勾配が大きくなる。換言す
れば、発光領域の量子井戸が少なくなると、しきい値レ
ベルの所定の変化に必要とされる反射率の変化がより小
さくなる。従って、発光領域の量子井戸数を減少させる
と、損失決定素子３１７及び４１７によって生じる、所
定の側方距離に依存した反射率の変化から生じるしきい
値の変化が大きくなる。
【００８８】次に図７Ａ〜７Ｊを参照して、図３Ｂに示
す本発明によるＶＣＳＥＬの実施例の湾曲表面３２３を
形成するために利用することが可能な方法の一例につい
て述べることにする。この方法は、上述のＶＣＳＥＬの
他の実施例における湾曲表面の形成にも適応することが
可能である。
す本発明によるＶＣＳＥＬの実施例の湾曲表面３２３を
形成するために利用することが可能な方法の一例につい
て述べることにする。この方法は、上述のＶＣＳＥＬの
他の実施例における湾曲表面の形成にも適応することが
可能である。
【００８９】図７Ａ〜７Ｊには、ＶＣＳＥＬ３０１Ｂに
なるものの上方ミラー領域３１１における上部３層が示
されている。後述する処理の前に、コア・ゾーン１１５
を包囲する低屈折率ゾーン１１３が、従来のやり方で上
方ミラー領域にイオン注入することによって形成され
る。半導体ウェーハに上方ミラー領域の層とその下に位
置する層を被着することによって、基本的なＶＣＳＥＬ
構造を形成するプロセスは、従来のものであり、ここで
は解説を控えることにする。
なるものの上方ミラー領域３１１における上部３層が示
されている。後述する処理の前に、コア・ゾーン１１５
を包囲する低屈折率ゾーン１１３が、従来のやり方で上
方ミラー領域にイオン注入することによって形成され
る。半導体ウェーハに上方ミラー領域の層とその下に位
置する層を被着することによって、基本的なＶＣＳＥＬ
構造を形成するプロセスは、従来のものであり、ここで
は解説を控えることにする。
【００９０】以下の説明において、ウェーハに適用され
るさまざまな操作について述べることにする。云うまで
もなく、こうしたステップがウェーハに用いられる場合
には、ウェーハに被着した全ての層にも適用される。
るさまざまな操作について述べることにする。云うまで
もなく、こうしたステップがウェーハに用いられる場合
には、ウェーハに被着した全ての層にも適用される。
【００９１】図３Ｂに示すＶＣＳＥＬ３０１Ｂの場合、
輪郭形成損失制御層３１９Ｂから構成される損失決定素
子３１７Ｂは、反射防止材料の層に凸状表面３２３Ｂを
形成することによって作製される。損失決定素子を形成
するため、例えば、上方ミラー領域３１１の表面３４７
に、蒸着または化学蒸着（ＣＶＤ）によって反射防止材
料の層７０２を被着させ、図７Ａに示すように、層７０
２の表面７０６にフォトレジストの層７０４を塗布す
る。
輪郭形成損失制御層３１９Ｂから構成される損失決定素
子３１７Ｂは、反射防止材料の層に凸状表面３２３Ｂを
形成することによって作製される。損失決定素子を形成
するため、例えば、上方ミラー領域３１１の表面３４７
に、蒸着または化学蒸着（ＣＶＤ）によって反射防止材
料の層７０２を被着させ、図７Ａに示すように、層７０
２の表面７０６にフォトレジストの層７０４を塗布す
る。
【００９２】その境界が破線７０８によって表示された
円形開口部を形成するマスク（不図示）が、コア・ゾー
ン１１５に中心がくるように、フォトレジスト層に隣接
して配置される。フォトレジスト層は、マスクを介して
紫外線のような適合する照射線源にさらされる。次に、
フォトレジスト層を洗浄して、照射線源にさらされた部
分以外のフォトレジスト層が除去される。フォトレジス
ト層のこの部分は、図７Ｂに示す円筒形フォトレジスト
柱７１０として反射防止層７０２の表面に残される。
円形開口部を形成するマスク（不図示）が、コア・ゾー
ン１１５に中心がくるように、フォトレジスト層に隣接
して配置される。フォトレジスト層は、マスクを介して
紫外線のような適合する照射線源にさらされる。次に、
フォトレジスト層を洗浄して、照射線源にさらされた部
分以外のフォトレジスト層が除去される。フォトレジス
ト層のこの部分は、図７Ｂに示す円筒形フォトレジスト
柱７１０として反射防止層７０２の表面に残される。
【００９３】次に、約５分〜約２０分間にわたって、ウ
ェーハを約２５０〜３００゜Ｃまで加熱する。フォトレ
ジスト柱７１０を加熱すると、フォトレジストが溶解
し、エッチング・マスク７１４が形成される。表面張力
によって、溶融フォトレジストは、図７Ｃに示す平滑な
凸形状を呈することになる。ウェーハの冷却につれて、
フォトレジストが固化する時、エッチング・マスクは、
その凸形状を保持する。
ェーハを約２５０〜３００゜Ｃまで加熱する。フォトレ
ジスト柱７１０を加熱すると、フォトレジストが溶解
し、エッチング・マスク７１４が形成される。表面張力
によって、溶融フォトレジストは、図７Ｃに示す平滑な
凸形状を呈することになる。ウェーハの冷却につれて、
フォトレジストが固化する時、エッチング・マスクは、
その凸形状を保持する。
【００９４】次に、図７Ｄの矢印７１６によって示され
るように、イオン・ミリングまたは反応イオン・エッチ
ング（ＲＩＥ）を用いて、ウェーハにドライ・エッチン
グが施され、エッチング・マスク７１４の厚さプロフィ
ールが反射防止層７０２に転写される。例えば、ウェー
ハに、５０〜１００Ｗのパワーで、アルゴン・イオンに
よる衝撃を加えることが可能である。ドライ・エッチン
グによって、エッチング・マスクと、エッチング・マス
クによる保護が施されないか、あるいは、エッチング・
マスクによる保護の量が少ない、反射防止層７０２の領
域７１８が除去される。領域７１８の深さプロフィール
は、エッチング・マスクの形状、及び、反射防止層の材
料とエッチング・マスクのフォトレジスト材料とのエッ
チング・レートの比によって決まる。
るように、イオン・ミリングまたは反応イオン・エッチ
ング（ＲＩＥ）を用いて、ウェーハにドライ・エッチン
グが施され、エッチング・マスク７１４の厚さプロフィ
ールが反射防止層７０２に転写される。例えば、ウェー
ハに、５０〜１００Ｗのパワーで、アルゴン・イオンに
よる衝撃を加えることが可能である。ドライ・エッチン
グによって、エッチング・マスクと、エッチング・マス
クによる保護が施されないか、あるいは、エッチング・
マスクによる保護の量が少ない、反射防止層７０２の領
域７１８が除去される。領域７１８の深さプロフィール
は、エッチング・マスクの形状、及び、反射防止層の材
料とエッチング・マスクのフォトレジスト材料とのエッ
チング・レートの比によって決まる。
【００９５】ドライ・エッチングによって、図７Ｅに示
すプロフィールの反射防止層７０２が残される。凸状表
面３２３Ｂによって囲まれた輪郭形成損失制御素子３１
９Ｂは、上方ミラー領域３１１のコア・ゾーン１１５に
中心がくる。輪郭形成損失制御素子は、上方ミラー領域
の表面３４７を被覆する反射防止層のゾーン７２０によ
って囲まれている。反射防止材料は、ゾーン７２０にお
ける厚さが約λ／４ｎ 4である。
すプロフィールの反射防止層７０２が残される。凸状表
面３２３Ｂによって囲まれた輪郭形成損失制御素子３１
９Ｂは、上方ミラー領域３１１のコア・ゾーン１１５に
中心がくる。輪郭形成損失制御素子は、上方ミラー領域
の表面３４７を被覆する反射防止層のゾーン７２０によ
って囲まれている。反射防止材料は、ゾーン７２０にお
ける厚さが約λ／４ｎ 4である。
【００９６】次に、図７Ｆに示すように、反射防止層７
０２の表面７２４に対して新たなフォトレジスト層７２
２が塗布される。
０２の表面７２４に対して新たなフォトレジスト層７２
２が塗布される。
【００９７】その境界が破線７２６によって表示され
た、図３Ｂに示す環状電極３３１の形状を形成するマス
ク（不図示）が、コア・ゾーン１１５に中心がくるよう
に、フォトレジスト層７２２に隣接して配置される。フ
ォトレジスト層は、マスクを介して紫外線のような適合
する照射線源にさらされる。次に、フォトレジスト層を
洗浄して、マスクによって画定されるフォトレジスト層
の部分が除去される。この結果、環状開口部７２８が形
成され、反射防止層７０２の表面７２４の環状部分７２
９が露出する。反射防止層の表面の残りの部分は、図７
Ｇに示すようにフォトレジスト層によって保護されたま
まである。
た、図３Ｂに示す環状電極３３１の形状を形成するマス
ク（不図示）が、コア・ゾーン１１５に中心がくるよう
に、フォトレジスト層７２２に隣接して配置される。フ
ォトレジスト層は、マスクを介して紫外線のような適合
する照射線源にさらされる。次に、フォトレジスト層を
洗浄して、マスクによって画定されるフォトレジスト層
の部分が除去される。この結果、環状開口部７２８が形
成され、反射防止層７０２の表面７２４の環状部分７２
９が露出する。反射防止層の表面の残りの部分は、図７
Ｇに示すようにフォトレジスト層によって保護されたま
まである。
【００９８】次に、ウェーハに異方性エッチングが施さ
れ、この結果、環状開口部７２８を介して、反射防止層
７０２の表面７２４の環状部分７２９が除去される。こ
れによって、輪郭形成損失制御層３１９Ｂの最終形状が
決まり、反射防止層に環状開口部７３０が形成され、図
７Ｈに示すように、上方ミラー領域３１１の表面３４７
の環状部分７３１が露出する。
れ、この結果、環状開口部７２８を介して、反射防止層
７０２の表面７２４の環状部分７２９が除去される。こ
れによって、輪郭形成損失制御層３１９Ｂの最終形状が
決まり、反射防止層に環状開口部７３０が形成され、図
７Ｈに示すように、上方ミラー領域３１１の表面３４７
の環状部分７３１が露出する。
【００９９】図７Ｉ及び７Ｊに示す追加ステップによっ
て、輪郭形成損失制御層３１９Ｂの最終形状を決めるフ
ォトレジスト層７２２を利用して、電極３３１の形状を
決めることも可能になる。例えば、蒸着によって、金の
ような金属層７３２の被着が行われる。金属層７３２の
被着は、フォトレジスト層が上方ミラー領域の表面３４
７を保護している、フォトレジスト層７２２の表面７３
４に対して施され、また、図７Ｉに示すように、開口部
７３０によって露出した上方ミラー領域の表面３４７の
環状部分７３１に対して施される。
て、輪郭形成損失制御層３１９Ｂの最終形状を決めるフ
ォトレジスト層７２２を利用して、電極３３１の形状を
決めることも可能になる。例えば、蒸着によって、金の
ような金属層７３２の被着が行われる。金属層７３２の
被着は、フォトレジスト層が上方ミラー領域の表面３４
７を保護している、フォトレジスト層７２２の表面７３
４に対して施され、また、図７Ｉに示すように、開口部
７３０によって露出した上方ミラー領域の表面３４７の
環状部分７３１に対して施される。
【０１００】最後に、フォトレジスト層７２２を溶解す
る溶剤中においてウェーハの洗浄が行われる。フォトレ
ジスト層を溶解することによって、フォトレジスト層７
２２の表面７３４に被着した金属層７３２の部分７３６
も除去されるが、上方ミラー領域の表面３４７の環状部
分７３１に被着した金属層の部分は環状電極３３１とし
て残される。環状電極は、図７Ｊに示すように、輪郭形
成損失制御層３１９Ｂを包囲しており、電極の発光ポー
ト３２９は、輪郭形成損失制御層の周辺部３５７に隣接
している。
る溶剤中においてウェーハの洗浄が行われる。フォトレ
ジスト層を溶解することによって、フォトレジスト層７
２２の表面７３４に被着した金属層７３２の部分７３６
も除去されるが、上方ミラー領域の表面３４７の環状部
分７３１に被着した金属層の部分は環状電極３３１とし
て残される。環状電極は、図７Ｊに示すように、輪郭形
成損失制御層３１９Ｂを包囲しており、電極の発光ポー
ト３２９は、輪郭形成損失制御層の周辺部３５７に隣接
している。
【０１０１】蒸着、ＣＶＤ、または、他の適合する方法
によって、交互に高屈折率と低屈折率になった、それぞ
れ、均一な厚さλ／４ｎ3（ここで、ｎ3は、層の材料の
屈折率である）を有する誘電体材料の追加層を湾曲表面
３２３Ｂに被着させることにより、それぞれ、図４Ｂ及
び４Ｄに示す実施例の誘電体ミラー４４９Ｂまたは４４
９Ｄを形成することが可能になる。誘電体ミラーは、二
酸化珪素ＳｉＯ2と二酸化チタンＴｉＯ2の交互層、また
は、二酸化珪素ＳｉＯ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ4の交互層か
ら形成されるのが望ましい。
によって、交互に高屈折率と低屈折率になった、それぞ
れ、均一な厚さλ／４ｎ3（ここで、ｎ3は、層の材料の
屈折率である）を有する誘電体材料の追加層を湾曲表面
３２３Ｂに被着させることにより、それぞれ、図４Ｂ及
び４Ｄに示す実施例の誘電体ミラー４４９Ｂまたは４４
９Ｄを形成することが可能になる。誘電体ミラーは、二
酸化珪素ＳｉＯ2と二酸化チタンＴｉＯ2の交互層、また
は、二酸化珪素ＳｉＯ2と窒化珪素Ｓｉ3Ｎ4の交互層か
ら形成されるのが望ましい。
【０１０２】上述のプロセスは、図１Ａ及び２に示す実
施例の半導体層１１９における凹状表面、図１Ｂに示す
実施例の誘電体層１１９Ｂにおける凹状表面１２３Ｂ、
図３Ａに示す実施例の輪郭形成損失制御層３１９Ａにお
ける凹状表面３２３Ａ、及び、それぞれ、図４Ａ及び４
Ｃに示す実施例の輪郭形成損失制御層４１９Ａ及び４１
９Ｃにおける凹状表面４２３Ａ及び４２３Ｃの形成に適
応することが可能である。こうした凹状表面を形成する
ため、上方ミラー領域の表面に、損失制御層として、半
導体、誘電体、または、反射防止材料の層を適宜被着さ
せ、その上にフォトレジストの層が塗布される。用いら
れるフォトレジストは、溶融すると、損失制御層の表面
を濡らすものでなければならない。図７Ｂに示すものと
同様のマスク及び溶剤プロセスを利用して、コア・ゾー
ン１１５に重なるフォトレジスト層に円形の開口部が形
成される。フォトレジスト層が、図７Ｃに示すステップ
で加熱することによって溶融すると、溶融したフォトレ
ジストが、開口部に流入し、コア・ゾーンに中心がくる
凹状くぼみが形成される。次に、図７Ｄに示すドライ・
エッチング・ステップを用いて、フォトレジスト層の凹
状くぼみのプロフィールがその下に位置する損失制御層
に転写される。
施例の半導体層１１９における凹状表面、図１Ｂに示す
実施例の誘電体層１１９Ｂにおける凹状表面１２３Ｂ、
図３Ａに示す実施例の輪郭形成損失制御層３１９Ａにお
ける凹状表面３２３Ａ、及び、それぞれ、図４Ａ及び４
Ｃに示す実施例の輪郭形成損失制御層４１９Ａ及び４１
９Ｃにおける凹状表面４２３Ａ及び４２３Ｃの形成に適
応することが可能である。こうした凹状表面を形成する
ため、上方ミラー領域の表面に、損失制御層として、半
導体、誘電体、または、反射防止材料の層を適宜被着さ
せ、その上にフォトレジストの層が塗布される。用いら
れるフォトレジストは、溶融すると、損失制御層の表面
を濡らすものでなければならない。図７Ｂに示すものと
同様のマスク及び溶剤プロセスを利用して、コア・ゾー
ン１１５に重なるフォトレジスト層に円形の開口部が形
成される。フォトレジスト層が、図７Ｃに示すステップ
で加熱することによって溶融すると、溶融したフォトレ
ジストが、開口部に流入し、コア・ゾーンに中心がくる
凹状くぼみが形成される。次に、図７Ｄに示すドライ・
エッチング・ステップを用いて、フォトレジスト層の凹
状くぼみのプロフィールがその下に位置する損失制御層
に転写される。
【０１０３】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【０１０４】（実施態様１）光学軸に沿って高輝度単モ
ード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振型
面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）及
び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、（ａ−２）前記第１のミラー領
域と前記第２のミラー領域の間に挟まれた面発光領域で
あって、該面発光領域は光学軸に対して垂直であり、
（ａ−３）前記発光領域の平面における前記光学空洞の
側方限界を形成するための手段、 （ｂ）損失決定手段であって、該損失決定手段は前記光
学空洞に結合され、前記光学軸からの側方距離が増すの
に応じて前記光学空洞の光学損失を漸進的に増大させ
る。
ード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振型
面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）及
び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、（ａ−２）前記第１のミラー領
域と前記第２のミラー領域の間に挟まれた面発光領域で
あって、該面発光領域は光学軸に対して垂直であり、
（ａ−３）前記発光領域の平面における前記光学空洞の
側方限界を形成するための手段、 （ｂ）損失決定手段であって、該損失決定手段は前記光
学空洞に結合され、前記光学軸からの側方距離が増すの
に応じて前記光学空洞の光学損失を漸進的に増大させ
る。
【０１０５】（実施態様２）前記損失判定手段には、屈
折、側方拡散、又は、集束ずれによって、前記光学軸か
らの側方距離が増すのに応じて、前記光学空洞の前記光
学損失を漸進的に増大させるための手段が含まれること
を特徴とする実施態様１に記載のＶＣＳＥＬ。
折、側方拡散、又は、集束ずれによって、前記光学軸か
らの側方距離が増すのに応じて、前記光学空洞の前記光
学損失を漸進的に増大させるための手段が含まれること
を特徴とする実施態様１に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１０６】（実施態様３）前記損失判定手段には、前
記光学軸からの側方距離が増すのに応じて漸進的に増大
する反射損失を前記光学空洞の光に加えるための手段が
含まれることを特徴とする、実施態様１に記載のＶＣＳ
ＥＬ。
記光学軸からの側方距離が増すのに応じて漸進的に増大
する反射損失を前記光学空洞の光に加えるための手段が
含まれることを特徴とする、実施態様１に記載のＶＣＳ
ＥＬ。
【０１０７】（実施態様４）前記発光領域に、量子井戸
が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実施
態様１に記載のＶＣＳＥＬ。
が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実施
態様１に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１０８】（実施態様５）光学軸に沿って高輝度単モ
ード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振型
面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）及
び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、（ａ−２）前記第１のミラー領
域と前記第２のミラー領域の間に挟まれた面発光領域で
あって、該面発光領域は光学軸に対して垂直であり、
（ａ−３）前記発光領域の平面における前記光学空洞の
側方限界を形成するための手段、 （ｂ）活性領域から遠隔である、前記第１のミラー領域
の表面上の輪郭形成損失制御層であって、該輪郭形成損
失制御層は、前記第１のミラー領域から遠隔で、中心が
ほぼ光学軸に位置する湾曲表面を有する。
ード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振型
面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）及
び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、（ａ−２）前記第１のミラー領
域と前記第２のミラー領域の間に挟まれた面発光領域で
あって、該面発光領域は光学軸に対して垂直であり、
（ａ−３）前記発光領域の平面における前記光学空洞の
側方限界を形成するための手段、 （ｂ）活性領域から遠隔である、前記第１のミラー領域
の表面上の輪郭形成損失制御層であって、該輪郭形成損
失制御層は、前記第１のミラー領域から遠隔で、中心が
ほぼ光学軸に位置する湾曲表面を有する。
【０１０９】（実施態様６）前記輪郭形成損失制御層
に、前記発光領域において発生する光に対して透明な半
導体材料が含まれていることと、前記湾曲表面が半導体
材料に形成されることを特徴とする実施態様５に記載の
ＶＣＳＥＬ。
に、前記発光領域において発生する光に対して透明な半
導体材料が含まれていることと、前記湾曲表面が半導体
材料に形成されることを特徴とする実施態様５に記載の
ＶＣＳＥＬ。
【０１１０】（実施態様７）前記輪郭形成損失制御層
に、前記発光領域において発生する光に対して透明な誘
電体材料が含まれていることと、湾曲表面が誘電体材料
に形成されることを特徴とする、実施態様５に記載のＶ
ＣＳＥＬ。
に、前記発光領域において発生する光に対して透明な誘
電体材料が含まれていることと、湾曲表面が誘電体材料
に形成されることを特徴とする、実施態様５に記載のＶ
ＣＳＥＬ。
【０１１１】（実施態様８）実施態様５に記載のＶＣＳ
ＥＬであって、前記輪郭形成損失制御層が、以下の
（ａ）ないし（ｃ）の特徴を有するＶＣＳＥＬ、（ａ）
反射防止材料を含んでおり、（ｂ）前記光学軸における
厚さが約ｍλ／２ｎ4であり、（ｃ）前記光学軸と前記
輪郭形成損失制御層の周辺部分との間で、約±λ／４ｎ
4だけ漸進的に厚さが変化し、前記周辺部分は前記光学
空洞の側方限界に隣接して位置し、ここで、λが前記発
光領域に発生した光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ
4が前記反射防止材料の屈折率である。
ＥＬであって、前記輪郭形成損失制御層が、以下の
（ａ）ないし（ｃ）の特徴を有するＶＣＳＥＬ、（ａ）
反射防止材料を含んでおり、（ｂ）前記光学軸における
厚さが約ｍλ／２ｎ4であり、（ｃ）前記光学軸と前記
輪郭形成損失制御層の周辺部分との間で、約±λ／４ｎ
4だけ漸進的に厚さが変化し、前記周辺部分は前記光学
空洞の側方限界に隣接して位置し、ここで、λが前記発
光領域に発生した光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ
4が前記反射防止材料の屈折率である。
【０１１２】（実施態様９）前記第１のミラー領域に、
直列に構成された、伝導性ミラー及び誘電体ミラーが含
まれていることと、前記輪郭形成損失制御層が、前記伝
導性ミラーと前記誘電体ミラーの間に挟まれていること
を特徴とする実施態様５に記載のＶＣＳＥＬ。
直列に構成された、伝導性ミラー及び誘電体ミラーが含
まれていることと、前記輪郭形成損失制御層が、前記伝
導性ミラーと前記誘電体ミラーの間に挟まれていること
を特徴とする実施態様５に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１１３】（実施態様１０）実施態様９のＶＣＳＥＬ
であって、該ＶＣＳＥＬは、以下（ａ）及び（ｂ）を含
むことを特徴とする、（ａ）前記誘電体ミラーは、交互
層をなす、第１の屈折率を有する高屈折率誘電体材料、
及び、前記第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する
低屈折率誘電体材料が含み、（ｂ）前記輪郭形成損失制
御層は、反射防止材料を有しており、前記光学軸と前記
光学空洞の側方限界に対応する側方距離との間において
約±λ／４ｎ4だけ厚さが漸進的に変化する、ここで、
λが前記発光領域に発生した光の波長であり、ｍが偶数
であり、ｎ4が前記反射防止材料の屈折率である。
であって、該ＶＣＳＥＬは、以下（ａ）及び（ｂ）を含
むことを特徴とする、（ａ）前記誘電体ミラーは、交互
層をなす、第１の屈折率を有する高屈折率誘電体材料、
及び、前記第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する
低屈折率誘電体材料が含み、（ｂ）前記輪郭形成損失制
御層は、反射防止材料を有しており、前記光学軸と前記
光学空洞の側方限界に対応する側方距離との間において
約±λ／４ｎ4だけ厚さが漸進的に変化する、ここで、
λが前記発光領域に発生した光の波長であり、ｍが偶数
であり、ｎ4が前記反射防止材料の屈折率である。
【０１１４】（実施態様１１）実施態様１０に記載のＶ
ＣＳＥＬであって、以下の（ａ）及び（ｂ）であること
を特徴とするＶＣＳＥＬ、（ａ）前記輪郭形成損失制御
層の前記反射防止材料が、前記第２の屈折率より前記第
１の屈折率に近い屈折率を有していることと、（ｂ）前
記輪郭形成損失制御層の厚さが、光学軸において約ｍλ
／２ｎ4であり、、ここで、λが前記発光領域に発生し
た光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ4が前記反射防
止材料の屈折率である
ＣＳＥＬであって、以下の（ａ）及び（ｂ）であること
を特徴とするＶＣＳＥＬ、（ａ）前記輪郭形成損失制御
層の前記反射防止材料が、前記第２の屈折率より前記第
１の屈折率に近い屈折率を有していることと、（ｂ）前
記輪郭形成損失制御層の厚さが、光学軸において約ｍλ
／２ｎ4であり、、ここで、λが前記発光領域に発生し
た光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ4が前記反射防
止材料の屈折率である
【０１１５】（実施態様１２）前記輪郭形成損失制御層
の前記反射防止材料に、高屈折率誘電体材料が含まれて
いることを特徴とする実施態様１１に記載のＶＣＳＥ
Ｌ。
の前記反射防止材料に、高屈折率誘電体材料が含まれて
いることを特徴とする実施態様１１に記載のＶＣＳＥ
Ｌ。
【０１１６】（実施態様１３）実施態様１０に記載のＶ
ＣＳＥＬであって、該ＶＩＣＳＥＬは以下（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第１の屈折率より
前記第２の屈折率に近い屈折率を有していることと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層の厚さが、前記光学軸に
おいて約ｐλ／４ｎ4であり、ここで、λが前記発光領
域に発生した光の波長であり、ｐが奇数であり、ｎ4が
前記反射防止材料の屈折率である
ＣＳＥＬであって、該ＶＩＣＳＥＬは以下（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第１の屈折率より
前記第２の屈折率に近い屈折率を有していることと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層の厚さが、前記光学軸に
おいて約ｐλ／４ｎ4であり、ここで、λが前記発光領
域に発生した光の波長であり、ｐが奇数であり、ｎ4が
前記反射防止材料の屈折率である
【０１１７】（実施態様１４）前記輪郭形成損失制御層
の前記反射防止材料に、低屈折率誘電体材料が含まれて
いることを特徴とする、実施態様１３に記載のＶＣＳＥ
Ｌ。
の前記反射防止材料に、低屈折率誘電体材料が含まれて
いることを特徴とする、実施態様１３に記載のＶＣＳＥ
Ｌ。
【０１１８】（実施態様１５）前記発光領域に、量子井
戸が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実
施態様５に記載のＶＣＳＥＬ。
戸が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実
施態様５に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１１９】（実施態様１６）光学軸に沿って高輝度単
モード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振
型面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）
及び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、前記第１のミラー領域は、直列
に配置された多層伝導性ミラーと多層誘電体ミラーを含
み、（ａ−２）前記伝導性ミラー領域と前記第２のミラ
ー領域の間に挟まれた面発光領域であって、該面発光領
域は光学軸に対して垂直であり、（ａ−３）前記発光領
域の平面における前記光学空洞の側方限界を形成するた
めの手段、 （ｂ）前記伝導性ミラーと前記誘電体ミラーの間に挟ま
れた反射防止材料からなる輪郭形成損失制御層であっ
て、該輪郭形成損失制御層は前記光学軸と前記光学空洞
の側方限界に対応する側方距離との間において約±λ／
４ｎ4だけ厚さが漸進的に変化し、ここで、λが前記発
光領域に発生した光の波長であり、ｎ4が前記輪郭形成
損失制御層の屈折率である。
モード光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振
型面発光レーザ）であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）
及び（ｂ）を含むことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、前記第１のミラー領域は、直列
に配置された多層伝導性ミラーと多層誘電体ミラーを含
み、（ａ−２）前記伝導性ミラー領域と前記第２のミラ
ー領域の間に挟まれた面発光領域であって、該面発光領
域は光学軸に対して垂直であり、（ａ−３）前記発光領
域の平面における前記光学空洞の側方限界を形成するた
めの手段、 （ｂ）前記伝導性ミラーと前記誘電体ミラーの間に挟ま
れた反射防止材料からなる輪郭形成損失制御層であっ
て、該輪郭形成損失制御層は前記光学軸と前記光学空洞
の側方限界に対応する側方距離との間において約±λ／
４ｎ4だけ厚さが漸進的に変化し、ここで、λが前記発
光領域に発生した光の波長であり、ｎ4が前記輪郭形成
損失制御層の屈折率である。
【０１２０】（実施態様１７）前記誘電体ミラーに、交
互層をなす、第１の屈折率を有する高屈折率誘電体材
料、及び、第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する
低屈折率誘電体材料が含まれていることを特徴とする、
実施態様１６に記載のＶＣＳＥＬ。
互層をなす、第１の屈折率を有する高屈折率誘電体材
料、及び、第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する
低屈折率誘電体材料が含まれていることを特徴とする、
実施態様１６に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１２１】（実施態様１８）実施態様１７に記載のＶ
ＣＳＥＬであって、該ＶＣＳＥＬは以下の（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第２の屈折率より
も前記第１の屈折率に近い屈折率を有することと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層が、前記光学軸において
約ｍλ／２ｎ4であり、ここで、λが前記発光領域に発
生した光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ4が前記反
射防止材料の屈折率である。
ＣＳＥＬであって、該ＶＣＳＥＬは以下の（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第２の屈折率より
も前記第１の屈折率に近い屈折率を有することと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層が、前記光学軸において
約ｍλ／２ｎ4であり、ここで、λが前記発光領域に発
生した光の波長であり、ｍが偶数であり、ｎ4が前記反
射防止材料の屈折率である。
【０１２２】（実施態様１９）実施態様１７に記載のＶ
ＣＳＥＬであって、該ＶＣＳＥＬは、以下の（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第１の屈折率より
前記第２の屈折率に近い屈折率を有していることと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層の厚さが、前記光学軸に
おいて約ｐλ／４ｎ4であり、ここで、λが前記発光領
域に発生した光の波長であり、ｐが奇数であり、ｎ4が
前記反射防止材料の屈折率である。
ＣＳＥＬであって、該ＶＣＳＥＬは、以下の（ａ）及び
（ｂ）であることを特徴とする、（ａ）前記輪郭形成損
失制御層の前記反射防止材料が、前記第１の屈折率より
前記第２の屈折率に近い屈折率を有していることと、
（ｂ）前記輪郭形成損失制御層の厚さが、前記光学軸に
おいて約ｐλ／４ｎ4であり、ここで、λが前記発光領
域に発生した光の波長であり、ｐが奇数であり、ｎ4が
前記反射防止材料の屈折率である。
【０１２３】（実施態様２０）前記発光領域に、量子井
戸が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実
施態様１６に記載のＶＣＳＥＬ。
戸が１つだけしか含まれていないことを特徴とする、実
施態様１６に記載のＶＣＳＥＬ。
【０１２４】この開示は、例証となる本発明の実施例に
ついて詳述したものであるが、もちろん、本発明は、解
説の実施例にそのまま制限されるものではなく、付属の
実施態様によって規定される本発明の範囲内において、
さまざまな修正を実施することが可能である。
ついて詳述したものであるが、もちろん、本発明は、解
説の実施例にそのまま制限されるものではなく、付属の
実施態様によって規定される本発明の範囲内において、
さまざまな修正を実施することが可能である。
【図１Ａ】輪郭形成損失制御素子が半導体の層である、
本発明によるＶＣＳＥＬの第１の実施例を示す図であ
る。
本発明によるＶＣＳＥＬの第１の実施例を示す図であ
る。
【図１Ｂ】輪郭形成損失制御素子が誘電体の層である、
本発明によるＶＣＳＥＬの第１の実施例のバリエーショ
ンを示す図である。
本発明によるＶＣＳＥＬの第１の実施例のバリエーショ
ンを示す図である。
【図２】上方ミラー領域に２つのミラー素子が含まれ
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第２の実施例を示す図で
ある。
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第２の実施例を示す図で
ある。
【図３Ａ】輪郭形成損失制御素子が反射防止材料の凹状
層である、本発明によるＶＣＳＥＬの第３の実施例を示
す図である。
層である、本発明によるＶＣＳＥＬの第３の実施例を示
す図である。
【図３Ｂ】輪郭形成損失制御素子が反射防止材料の凸状
層である、本発明によるＶＣＳＥＬの第３の実施例を示
す図である。
層である、本発明によるＶＣＳＥＬの第３の実施例を示
す図である。
【図３Ｃ】図３Ａ及び３Ｂに示す実施例、及び、図４Ａ
〜４Ｄに示す実施例に関する光学軸からの側方距離に応
じた反射率の変動を示すグラフである。
〜４Ｄに示す実施例に関する光学軸からの側方距離に応
じた反射率の変動を示すグラフである。
【図４Ａ】上方ミラー領域に２つのミラー素子が含まれ
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
【図４Ｂ】上方ミラー領域に２つのミラー素子が含まれ
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
【図４Ｃ】上方ミラー領域に２つのミラー素子が含まれ
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
【図４Ｄ】上方ミラー領域に２つのミラー素子が含まれ
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
る、本発明によるＶＣＳＥＬの第３及び第４の実施例に
関するバリエーションを示す図である。
【図５】従来のＶＣＳＥＬを示す図である。
【図６】ＶＣＳＥＬのしきい値が、活性領域における量
子井戸の数が異なるミラー領域の反射率に従ってどのよ
うに変動するかを示すグラフである。
子井戸の数が異なるミラー領域の反射率に従ってどのよ
うに変動するかを示すグラフである。
【図７Ａ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｂ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｃ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｄ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｅ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｆ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｇ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｈ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｉ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
【図７Ｊ】図３Ｂに示す本発明によるＶＣＳＥＬの実施
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
例の輪郭形成損失制御層を作製するために用いるプロセ
スを示す図である。
１０１、２０１、３０１：垂直空洞発光レーザ（ＶＣＳ
ＥＬ） １０３：光学空洞 １０５：光学軸 １０７：下方ミラー領域 １０９：面発光領域 １１１、２１１、３１１、４１１：上方ミラー領域 １１３：低反射率ゾーン １１５：コア・ゾーン １１７、２１７、３１７、４１７：損失決定素子 １１９、３１９、４１９：輪郭形成損失制御層 １２１：損失制御層の表面 １２３：凹状表面 １２５：活性領域 １２７：基板 １２９、３２９：発光ポート １３１、１４３：電極 １３３、１３５：層 １３７：下方クラッディング層 １３９：上方クラッディング層 １４１：ｐタイプ表面層 １４５：基板の背面 １４７、３４７：上方ミラー領域の表面 １５９：境界 ２２３、３２３、４２３：湾曲表面 ２４７：伝導性ミラーの表面 ２４９、４４９：誘電体ミラー ２５２、２５３、４５１、４５３：層 ２６５、４６５：伝導性ミラー ３３１：電極 ３５５：電流拡散層 ３５７：周辺部 ３６１：表面部分 ４５７：周辺部 ４６３：高屈折率・低屈折率境界 ７０２：反射防止材料の層 ７０４：フォトレジスト層 ７０６、７２４：反射防止層の表面 ７０８、７２６：境界 ７２２：フォトレジスト層 ７２８、７３０：環状開口部 ７２９、７３１：環状部分
ＥＬ） １０３：光学空洞 １０５：光学軸 １０７：下方ミラー領域 １０９：面発光領域 １１１、２１１、３１１、４１１：上方ミラー領域 １１３：低反射率ゾーン １１５：コア・ゾーン １１７、２１７、３１７、４１７：損失決定素子 １１９、３１９、４１９：輪郭形成損失制御層 １２１：損失制御層の表面 １２３：凹状表面 １２５：活性領域 １２７：基板 １２９、３２９：発光ポート １３１、１４３：電極 １３３、１３５：層 １３７：下方クラッディング層 １３９：上方クラッディング層 １４１：ｐタイプ表面層 １４５：基板の背面 １４７、３４７：上方ミラー領域の表面 １５９：境界 ２２３、３２３、４２３：湾曲表面 ２４７：伝導性ミラーの表面 ２４９、４４９：誘電体ミラー ２５２、２５３、４５１、４５３：層 ２６５、４６５：伝導性ミラー ３３１：電極 ３５５：電流拡散層 ３５７：周辺部 ３６１：表面部分 ４５７：周辺部 ４６３：高屈折率・低屈折率境界 ７０２：反射防止材料の層 ７０４：フォトレジスト層 ７０６、７２４：反射防止層の表面 ７０８、７２６：境界 ７２２：フォトレジスト層 ７２８、７３０：環状開口部 ７２９、７３１：環状部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ピー・シュナイダー、ジュニ ア アメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテ ン・ビュー、チェリートリー・レーン 1759 (72)発明者 マイケル・アール・ティ・タン アメリカ合衆国カリフォルニア州メンロ ー・パーク、コットン・ストリート 315 (72)発明者 シー・ユアン・ワン アメリカ合衆国カリフォルニア州パロアル ト、エンシナ・グランデ 766
Claims (1)
- 【請求項１】光学軸に沿って高輝度単モード光ビームを
放射するためのＶＣＳＥＬ（垂直共振型面発光レーザ）
であって、該ＶＣＳＥＬは以下（ａ）及び（ｂ）を含む
ことを特徴とする、 （ａ）光学損失を有する光学空洞であって、該光学空洞
は以下（ａ−１）ないし（ａ−３）を含む、（ａ−１）
第１のミラー領域及び第２のミラー領域であって、該第
１のミラー領域及び該第２のミラー領域は伝導性であり
逆の伝導モードを有し、（ａ−２）前記第１のミラー領
域と前記第２のミラー領域の間に挟まれた面発光領域で
あって、該面発光領域は光学軸に対して垂直であり、
（ａ−３）前記発光領域の平面における前記光学空洞の
側方限界を形成するための手段、 （ｂ）損失決定手段であって、該損失決定手段は前記光
学空洞に結合され、前記光学軸からの側方距離が増すの
に応じて前記光学空洞の光学損失を漸進的に増大させ
る。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/667,259 US5838715A (en) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | High intensity single-mode VCSELs |
| US667,259 | 1996-06-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1056233A true JPH1056233A (ja) | 1998-02-24 |
| JPH1056233A5 JPH1056233A5 (ja) | 2005-04-21 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16219597A Expired - Lifetime JP3999309B2 (ja) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | 高輝度単一モードｖｃｓｅｌ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5838715A (ja) |
| JP (1) | JP3999309B2 (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6529541B1 (en) | 2000-11-13 | 2003-03-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser |
| US6590917B2 (en) | 1998-07-06 | 2003-07-08 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting laser and surface emitting laser array |
| JP2004529487A (ja) * | 2000-11-28 | 2004-09-24 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 単一モードｖｃｓｅｌ用の多機能方法およびシステム |
| JP2006013366A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP2006100858A (ja) * | 2005-12-12 | 2006-04-13 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ素子 |
| JP2006114753A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Seiko Epson Corp | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、デバイス及び電子機器 |
| JP2006245615A (ja) * | 2006-06-07 | 2006-09-14 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| US7151786B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-12-19 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor laser diode with current restricting layer and fabrication method thereof |
| WO2007063806A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Ricoh Company, Ltd. | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、電子写真システムおよび光通信システム |
| JP2007227861A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| US7294863B2 (en) | 2000-10-20 | 2007-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro-lens built-in vertical cavity surface emitting laser |
| US7406112B2 (en) | 2003-11-18 | 2008-07-29 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting laser, method for manufacturing surface-emitting laser, device and electronic apparatus |
| US7515623B2 (en) * | 2004-06-04 | 2009-04-07 | Sony Corporation | Surface emitting semiconductor laser, its manufacturing method, and manufacturing method of electron device |
| US7684453B2 (en) | 2003-05-19 | 2010-03-23 | Sony Corporation | Surface light emitting semiconductor laser element |
| JP2010080974A (ja) * | 2009-12-01 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| JP2012511824A (ja) * | 2008-12-10 | 2012-05-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 改善された空間モードを備えるハイパワーｖｃｓｅｌ |
| JP2012195439A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Canon Inc | 面発光レーザ、画像形成装置 |
| US8385381B2 (en) | 2005-07-04 | 2013-02-26 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
| JP2022003700A (ja) * | 2016-11-02 | 2022-01-11 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子 |
Families Citing this family (76)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2783210B2 (ja) * | 1995-09-04 | 1998-08-06 | 日本電気株式会社 | 面発光型ダイオード |
| KR100258927B1 (ko) * | 1996-10-29 | 2000-06-15 | 윤종용 | 다중 트랙 스캔 가능한 호환형 광픽업장치 |
| US6243407B1 (en) * | 1997-03-21 | 2001-06-05 | Novalux, Inc. | High power laser devices |
| US6124912A (en) * | 1997-06-09 | 2000-09-26 | National Semiconductor Corporation | Reflectance enhancing thin film stack in which pairs of dielectric layers are on a reflector and liquid crystal is on the dielectric layers |
| US5966399A (en) * | 1997-10-02 | 1999-10-12 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with integrated diffractive lens and method of fabrication |
| US5956364A (en) * | 1997-10-02 | 1999-09-21 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with shaped cavity mirror and method of fabrication |
| US6051446A (en) * | 1998-04-09 | 2000-04-18 | National Semiconductor Corporation | Thin liquid crystal transducer pixel cell having self-aligned support pillars |
| US6487231B1 (en) * | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6760357B1 (en) * | 1998-04-14 | 2004-07-06 | Bandwidth9 | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6452652B1 (en) | 1998-06-12 | 2002-09-17 | National Semiconductor Corporation | Light absorbing thin film stack in a light valve structure |
| US6300241B1 (en) | 1998-08-19 | 2001-10-09 | National Semiconductor Corporation | Silicon interconnect passivation and metallization process optimized to maximize reflectance |
| US6542527B1 (en) | 1998-08-27 | 2003-04-01 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser |
| US6107114A (en) * | 1998-11-19 | 2000-08-22 | National Semiconductor Corporation | Process flow optimized to protect reflectance of silicon light valve |
| DE19908426C2 (de) | 1999-02-26 | 2001-03-22 | Siemens Ag | Vertikalresonator-Laserdiode mit einer lichtabsorbierenden Schicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US6392734B1 (en) | 1999-03-04 | 2002-05-21 | National Semiconductor Corporation | Double metal pixel array for silicon LC light valve featuring shielded inter-pixel isolation regions |
| US6306561B1 (en) | 1999-03-04 | 2001-10-23 | National Semiconductor Corporation | Double metal pixel array for light valve utilizing lateral sublithographic spacer isolation |
| US6303273B1 (en) | 1999-03-04 | 2001-10-16 | National Semiconductor Corporation | Single metal pixel array for light valve utilizing lateral sublithographic spacer isolation |
| US6392733B1 (en) | 1999-03-04 | 2002-05-21 | National Semiconductor Corporation | Single metal pixel array for silicon LC light valve featuring shielded inter-pixel isolation regions |
| US6233033B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-05-15 | National Semiconductor Corp. | Pixel array for LC silicon light valve featuring pixels with overlapping edges |
| US6356327B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-03-12 | National Semiconductor Corporation | Pixel array for silicon LC light valve featuring reflective metal surface underlying inter-pixel regions |
| US6577362B1 (en) | 1999-05-24 | 2003-06-10 | National Semiconductor Corporation | Pixel cell for silicon LC light valve having enhanced storage capacitance |
| WO2001095443A1 (en) * | 1999-06-02 | 2001-12-13 | Cielo Communications, Inc. | Single mode vertical cavity surface emitting laser |
| US6751245B1 (en) | 1999-06-02 | 2004-06-15 | Optical Communication Products, Inc. | Single mode vertical cavity surface emitting laser |
| US6373543B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-04-16 | National Semiconductor Corporation | Process for forming silicon LC pixel cell having planar alignment layers of uniform thickness |
| US6411638B1 (en) * | 1999-08-31 | 2002-06-25 | Honeywell Inc. | Coupled cavity anti-guided vertical-cavity surface-emitting laser |
| AU2001286614A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-03-04 | The Regents Of The University Of California | A method for aperturing vertical-cavity surface-emitting lasers (vscels) |
| US6515305B2 (en) * | 2000-09-18 | 2003-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser with single mode confinement |
| US6650683B2 (en) * | 2000-11-20 | 2003-11-18 | Fuji Xerox Co, Ltd. | Surface emitting semiconductor laser |
| US7065124B2 (en) | 2000-11-28 | 2006-06-20 | Finlsar Corporation | Electron affinity engineered VCSELs |
| US6990135B2 (en) | 2002-10-28 | 2006-01-24 | Finisar Corporation | Distributed bragg reflector for optoelectronic device |
| US6727520B2 (en) * | 2000-12-29 | 2004-04-27 | Honeywell International Inc. | Spatially modulated reflector for an optoelectronic device |
| DE10111871A1 (de) | 2001-03-13 | 2002-09-19 | Heidelberger Druckmasch Ag | Bebilderungseinrichtung für eine Druckform mit einem Array von VCSEL-Lichtquellen |
| US20020163688A1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-11-07 | Zuhua Zhu | Optical communications system and vertical cavity surface emitting laser therefor |
| US6878958B2 (en) * | 2001-03-26 | 2005-04-12 | Gazillion Bits, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with buried dielectric distributed Bragg reflector |
| US6608849B2 (en) * | 2001-06-13 | 2003-08-19 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser arrays |
| US6606199B2 (en) | 2001-10-10 | 2003-08-12 | Honeywell International Inc. | Graded thickness optical element and method of manufacture therefor |
| KR100475848B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2005-03-18 | 주식회사 테라스테이트 | 수직공진형 표면 발광레이저 |
| US6795478B2 (en) * | 2002-03-28 | 2004-09-21 | Applied Optoelectronics, Inc. | VCSEL with antiguide current confinement layer |
| TW533632B (en) * | 2002-06-07 | 2003-05-21 | Ind Tech Res Inst | Single-mode vertical cavity surface emitting laser device |
| US6965626B2 (en) | 2002-09-03 | 2005-11-15 | Finisar Corporation | Single mode VCSEL |
| US7002613B2 (en) * | 2002-09-06 | 2006-02-21 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Method for printing an image on a printing substrate and device for inputting energy to a printing-ink carrier |
| JP3729263B2 (ja) * | 2002-09-25 | 2005-12-21 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法、光モジュール、光伝達装置 |
| US6813293B2 (en) | 2002-11-21 | 2004-11-02 | Finisar Corporation | Long wavelength VCSEL with tunnel junction, and implant |
| JP2004288674A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザおよびそれを用いた光通信システム |
| US6973105B2 (en) * | 2003-03-21 | 2005-12-06 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus to enable adaptive equalization at high bandwidths when using single-mode VCSELs over multimode fibers |
| US7298942B2 (en) | 2003-06-06 | 2007-11-20 | Finisar Corporation | Pluggable optical optic system having a lens fiber stop |
| US7433381B2 (en) | 2003-06-25 | 2008-10-07 | Finisar Corporation | InP based long wavelength VCSEL |
| US7075962B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-07-11 | Finisar Corporation | VCSEL having thermal management |
| US7054345B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-05-30 | Finisar Corporation | Enhanced lateral oxidation |
| US7277461B2 (en) | 2003-06-27 | 2007-10-02 | Finisar Corporation | Dielectric VCSEL gain guide |
| US7149383B2 (en) | 2003-06-30 | 2006-12-12 | Finisar Corporation | Optical system with reduced back reflection |
| US6961489B2 (en) | 2003-06-30 | 2005-11-01 | Finisar Corporation | High speed optical system |
| US7210857B2 (en) | 2003-07-16 | 2007-05-01 | Finisar Corporation | Optical coupling system |
| US6887801B2 (en) | 2003-07-18 | 2005-05-03 | Finisar Corporation | Edge bead control method and apparatus |
| US7031363B2 (en) | 2003-10-29 | 2006-04-18 | Finisar Corporation | Long wavelength VCSEL device processing |
| JP4437913B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2010-03-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2005340567A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 表面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| US7372886B2 (en) | 2004-06-07 | 2008-05-13 | Avago Technologies Fiber Ip Pte Ltd | High thermal conductivity vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) |
| US7596165B2 (en) | 2004-08-31 | 2009-09-29 | Finisar Corporation | Distributed Bragg Reflector for optoelectronic device |
| US7920612B2 (en) | 2004-08-31 | 2011-04-05 | Finisar Corporation | Light emitting semiconductor device having an electrical confinement barrier near the active region |
| US7829912B2 (en) | 2006-07-31 | 2010-11-09 | Finisar Corporation | Efficient carrier injection in a semiconductor device |
| JP4207878B2 (ja) * | 2004-10-15 | 2009-01-14 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、デバイス及び電子機器 |
| US7483469B2 (en) * | 2004-11-01 | 2009-01-27 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting type semiconductor laser and its manufacturing method, optical module, and light transmission device |
| US7693203B2 (en) * | 2004-11-29 | 2010-04-06 | Alight Photonics Aps | Single-mode photonic-crystal VCSELs |
| KR100731069B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 및 그 형성방법 |
| US20080138581A1 (en) * | 2006-07-17 | 2008-06-12 | Rajmohan Bhandari | Masking high-aspect aspect ratio structures |
| US8865288B2 (en) * | 2006-07-17 | 2014-10-21 | University Of Utah Research Foundation | Micro-needle arrays having non-planar tips and methods of manufacture thereof |
| US8031752B1 (en) | 2007-04-16 | 2011-10-04 | Finisar Corporation | VCSEL optimized for high speed data |
| WO2008150934A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | University Of Utah Research Foundation | Micro-lens arrays and curved surface fabrication techniques |
| US20090301994A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-12-10 | Rajmohan Bhandari | Methods for Wafer Scale Processing of Needle Array Devices |
| US8886279B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-11-11 | University Of Utah Research Foundation | High aspect ratio microelectrode arrays enabled to have customizable lengths and methods of making the same |
| US8639312B2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-01-28 | University Of Utah Research Foundation | System and method for electrically shielding a microelectrode array in a physiological pathway from electrical noise |
| JP2013161965A (ja) * | 2012-02-06 | 2013-08-19 | Kyoto Univ | 半導体発光素子 |
| CN110892597B (zh) | 2017-07-18 | 2022-11-04 | 索尼公司 | 发光装置和发光装置阵列 |
| US20220385041A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | Lumentum Operations Llc | Emitter with variable light reflectivity |
| TWI823611B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-11-21 | 全新光電科技股份有限公司 | 具有模態過濾層的垂直腔面射型半導體雷射二極體 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042890A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 面発光形半導体レ−ザ及びその製造方法 |
| DE4135813C2 (de) * | 1990-10-31 | 1997-11-06 | Toshiba Kawasaki Kk | Oberflächenemittierende Halbleiter-Laservorrichtung |
| US5073041A (en) * | 1990-11-13 | 1991-12-17 | Bell Communications Research, Inc. | Integrated assembly comprising vertical cavity surface-emitting laser array with Fresnel microlenses |
| US5216263A (en) * | 1990-11-29 | 1993-06-01 | Xerox Corporation | High density, independently addressable, surface emitting semiconductor laser-light emitting diode arrays |
| US5633527A (en) * | 1995-02-06 | 1997-05-27 | Sandia Corporation | Unitary lens semiconductor device |
-
1996
- 1996-06-20 US US08/667,259 patent/US5838715A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-19 JP JP16219597A patent/JP3999309B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6590917B2 (en) | 1998-07-06 | 2003-07-08 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting laser and surface emitting laser array |
| US7294863B2 (en) | 2000-10-20 | 2007-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro-lens built-in vertical cavity surface emitting laser |
| US6529541B1 (en) | 2000-11-13 | 2003-03-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Surface emitting semiconductor laser |
| JP2004529487A (ja) * | 2000-11-28 | 2004-09-24 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 単一モードｖｃｓｅｌ用の多機能方法およびシステム |
| US7151786B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-12-19 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor laser diode with current restricting layer and fabrication method thereof |
| US7785911B2 (en) | 2002-07-19 | 2010-08-31 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor laser diode with current restricting layer and fabrication method thereof |
| US7684453B2 (en) | 2003-05-19 | 2010-03-23 | Sony Corporation | Surface light emitting semiconductor laser element |
| US10578819B2 (en) | 2003-05-19 | 2020-03-03 | Sony Corporation | Surface light emitting semiconductor laser element |
| US10025051B2 (en) | 2003-05-19 | 2018-07-17 | Sony Corporation | Surface light emitting semiconductor laser element |
| US9983375B2 (en) | 2003-05-19 | 2018-05-29 | Sony Corporation | Surface light emitting semiconductor laser element |
| US7406112B2 (en) | 2003-11-18 | 2008-07-29 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting laser, method for manufacturing surface-emitting laser, device and electronic apparatus |
| US7515623B2 (en) * | 2004-06-04 | 2009-04-07 | Sony Corporation | Surface emitting semiconductor laser, its manufacturing method, and manufacturing method of electron device |
| US7858410B2 (en) | 2004-06-04 | 2010-12-28 | Sony Corporation | Surface emitting semiconductor laser, its manufacturing method, and manufacturing method of electron device |
| JP2006013366A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP2006114753A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Seiko Epson Corp | 面発光レーザ、面発光レーザの製造方法、デバイス及び電子機器 |
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| US7426228B2 (en) | 2005-03-31 | 2008-09-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface emitting type optical semiconductor device |
| US7830937B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-11-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface emitting type optical semiconductor device |
| US8385381B2 (en) | 2005-07-04 | 2013-02-26 | Sony Corporation | Vertical cavity surface emitting laser |
| US7720125B2 (en) | 2005-11-30 | 2010-05-18 | Ricoh Company, Ltd. | Surface light emitting laser element, surface light emitting laser array provided with it, electro-photographic system and optical communication system |
| WO2007063806A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Ricoh Company, Ltd. | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、電子写真システムおよび光通信システム |
| KR100950240B1 (ko) | 2005-11-30 | 2010-03-29 | 가부시키가이샤 리코 | 면발광 레이저 소자, 이를 구비한 면발광 레이저 어레이,전자 사진 시스템 및 광통신 시스템 |
| US8824517B2 (en) | 2005-11-30 | 2014-09-02 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser devices, surface-emission laser array having the same, electrophotographic system and optical communication system |
| JP2007318064A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-12-06 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
| US8340148B2 (en) | 2005-11-30 | 2012-12-25 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser devices, surface-emission laser array having the same, electrophotographic system and optical communication system |
| JP2006100858A (ja) * | 2005-12-12 | 2006-04-13 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ素子 |
| JP2007227861A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JP2006245615A (ja) * | 2006-06-07 | 2006-09-14 | Sony Corp | 面発光型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2012511824A (ja) * | 2008-12-10 | 2012-05-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 改善された空間モードを備えるハイパワーｖｃｓｅｌ |
| JP2010080974A (ja) * | 2009-12-01 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| JP2012195439A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Canon Inc | 面発光レーザ、画像形成装置 |
| JP2022003700A (ja) * | 2016-11-02 | 2022-01-11 | ソニーグループ株式会社 | 発光素子 |
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