JPH11233889A - 面型光増幅素子とその製造方法 - Google Patents
面型光増幅素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPH11233889A JPH11233889A JP2938098A JP2938098A JPH11233889A JP H11233889 A JPH11233889 A JP H11233889A JP 2938098 A JP2938098 A JP 2938098A JP 2938098 A JP2938098 A JP 2938098A JP H11233889 A JPH11233889 A JP H11233889A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- type semiconductor
- substrate
- layer
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 94
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 78
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 39
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 10
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000414 obstructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一かつ均一で、要すれば大口径の光ビーム
の増幅やレーザ発振も可能な素子を提供する。 【構成】 光増幅機能部分11を、当該光増幅機能部分11
を構築した基板とは異なる他の透明基板21に透明接着剤
22を用いて接着する。活性層13を挟んでホール注入側と
なる p型半導体層14，15へのホール注入は、複数個に分
割して設けられた分割電極16からなす。
の増幅やレーザ発振も可能な素子を提供する。 【構成】 光増幅機能部分11を、当該光増幅機能部分11
を構築した基板とは異なる他の透明基板21に透明接着剤
22を用いて接着する。活性層13を挟んでホール注入側と
なる p型半導体層14，15へのホール注入は、複数個に分
割して設けられた分割電極16からなす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、素子外部に共振器
を設けることで面発光レーザ等として用い得る面型光増
幅素子とその製造方法に関する。ここで、「面型」光増
幅素子とは、光を増幅して出射する光機能部分からの当
該出射光が、光増幅機能部分を物理的に支持している基
板の表面に対し、特定の角度を置いて起ち上がった方
向、一般には直交する方向（法線方向）に出射するもの
を言う。
を設けることで面発光レーザ等として用い得る面型光増
幅素子とその製造方法に関する。ここで、「面型」光増
幅素子とは、光を増幅して出射する光機能部分からの当
該出射光が、光増幅機能部分を物理的に支持している基
板の表面に対し、特定の角度を置いて起ち上がった方
向、一般には直交する方向（法線方向）に出射するもの
を言う。
【０００２】
【従来の技術】この種の面型光増幅素子としては、従
来、参考文献1: "Electrically pumpedmode-locked ver
tical-cavity semiconductor lasers"(W.Jiang,M.Shimi
zu,R.P.Mirin,T.E.Reynolds, and J.E.Bowers, Optics
Letters,vol 18,No.22,pp.1937-1939,1993)に開示され
た図２に示すものが知られている。構造的に見ると、こ
の面型光増幅素子30は、n型GaAs基板31の上に順次、n型半
導体多層膜反射鏡32、n型クラッド層33、n型GaAs活性層3
4、p型クラッド層35、p型AlGaAs層37、p型GaAsコンタクト
層38を積層形成して成っている。 p型AlGaAs層37と p型
GaAsコンタクト層38は所定の平面積形状に切り出されて
いて、その上面に無反射コーティング39が施され、一
方、その切り出し部分の周囲にあって絶縁膜36を挟み p
型クラッド層35上に形成された表面電極40が当該 p型Ga
Asコンタクト層38の上面の周縁部分に接触し、n型基板31
の裏面には基板電極41が形成されている。
来、参考文献1: "Electrically pumpedmode-locked ver
tical-cavity semiconductor lasers"(W.Jiang,M.Shimi
zu,R.P.Mirin,T.E.Reynolds, and J.E.Bowers, Optics
Letters,vol 18,No.22,pp.1937-1939,1993)に開示され
た図２に示すものが知られている。構造的に見ると、こ
の面型光増幅素子30は、n型GaAs基板31の上に順次、n型半
導体多層膜反射鏡32、n型クラッド層33、n型GaAs活性層3
4、p型クラッド層35、p型AlGaAs層37、p型GaAsコンタクト
層38を積層形成して成っている。 p型AlGaAs層37と p型
GaAsコンタクト層38は所定の平面積形状に切り出されて
いて、その上面に無反射コーティング39が施され、一
方、その切り出し部分の周囲にあって絶縁膜36を挟み p
型クラッド層35上に形成された表面電極40が当該 p型Ga
Asコンタクト層38の上面の周縁部分に接触し、n型基板31
の裏面には基板電極41が形成されている。
【０００３】n型GaAs活性層34へのキャリア注入は表面
電極40と基板電極41の間に電圧を印加しての電流注入で
なされ、ホールは表面電極40の側から p型GaAsコンタク
ト層38、p型AlGaAs層37、p型クラッド層35を介して n型Ga
As活性層34に注入され、電子は基板電極41、n型GaAs基板
31、n型半導体多層膜反射鏡32、そして n型クラッド層33
を介し、n型GaAs活性層34に注入される。
電極40と基板電極41の間に電圧を印加しての電流注入で
なされ、ホールは表面電極40の側から p型GaAsコンタク
ト層38、p型AlGaAs層37、p型クラッド層35を介して n型Ga
As活性層34に注入され、電子は基板電極41、n型GaAs基板
31、n型半導体多層膜反射鏡32、そして n型クラッド層33
を介し、n型GaAs活性層34に注入される。
【０００４】この従来素子30を光増幅素子、ないし特に
面発光レーザとして使用する場合の共振器は、素子内部
に構築されている n型半導体多層膜反射鏡32を一方の反
射鏡手段とし、図示しない外部反射鏡を他方の反射鏡と
して構成される。図示しない外部反射鏡と無反射コーテ
ィング39との間には一般にはレンズ（図示せず）が設け
られる。無反射コーティング39は、もちろん、共振器損
失を減らし、光利得を得る意味で用いられる。同様の趣
旨から、一対の反射鏡に挟まれる各層33〜35、37，38に
もまた、光学的吸収損失が少なくなるように、例えば不
純物濃度等が低く抑えられる等の対策が施されている。
面発光レーザとして使用する場合の共振器は、素子内部
に構築されている n型半導体多層膜反射鏡32を一方の反
射鏡手段とし、図示しない外部反射鏡を他方の反射鏡と
して構成される。図示しない外部反射鏡と無反射コーテ
ィング39との間には一般にはレンズ（図示せず）が設け
られる。無反射コーティング39は、もちろん、共振器損
失を減らし、光利得を得る意味で用いられる。同様の趣
旨から、一対の反射鏡に挟まれる各層33〜35、37，38に
もまた、光学的吸収損失が少なくなるように、例えば不
純物濃度等が低く抑えられる等の対策が施されている。
【０００５】図３には、もう一つの従来例が示されてい
る。この面型光増幅素子50は、参考文献2:"High single
-transverse-mode output from external-cavity surfa
ce-emitting laser diodes"(M.A.Hadley,G.C.Wilson,K.
Y.Lau,and J.S.Smith,Appl.Phys.Lett.,vol.63,No.12,p
p.1607-1609,1993) に開示されたもので、基板51として
は n型ではなく p型のGaAs基板51を用いており、その上
に p型半導体多層膜反射鏡52、p型多重量子井戸活性領域
53、n型半導体多層膜反射鏡55を順に積層して成り、基板
51の裏面に設けられた基板電極57と、n型半導体多層膜反
射鏡55の表面周縁に接触し、絶縁膜54上に設けられたボ
ンディングパッド56との間に電圧を印加し、多重量子井
戸活性領域53に電流（キャリア）を注入することで励起
光を得るようになっている。多重量子井戸活性領域53に
対し、ホールは基板電極57の側から p型GaAs基板51、p型
半導体多層膜反射鏡52を通じて注入され、電子は対向側
のボンディングパッド56から n型半導体多層膜反射鏡55
を通じて注入される。
る。この面型光増幅素子50は、参考文献2:"High single
-transverse-mode output from external-cavity surfa
ce-emitting laser diodes"(M.A.Hadley,G.C.Wilson,K.
Y.Lau,and J.S.Smith,Appl.Phys.Lett.,vol.63,No.12,p
p.1607-1609,1993) に開示されたもので、基板51として
は n型ではなく p型のGaAs基板51を用いており、その上
に p型半導体多層膜反射鏡52、p型多重量子井戸活性領域
53、n型半導体多層膜反射鏡55を順に積層して成り、基板
51の裏面に設けられた基板電極57と、n型半導体多層膜反
射鏡55の表面周縁に接触し、絶縁膜54上に設けられたボ
ンディングパッド56との間に電圧を印加し、多重量子井
戸活性領域53に電流（キャリア）を注入することで励起
光を得るようになっている。多重量子井戸活性領域53に
対し、ホールは基板電極57の側から p型GaAs基板51、p型
半導体多層膜反射鏡52を通じて注入され、電子は対向側
のボンディングパッド56から n型半導体多層膜反射鏡55
を通じて注入される。
【０００６】この素子50は、本来的には外部共振器用の
素子ではない。しかし、素子に内蔵の n型半導体多層膜
反射鏡55と p型半導体多層膜反射鏡52のみで共振器を構
成するに留めた場合、口径を大きくすると、ほぼ必ず、
横モードが単峰でなくなるという欠点が生ずる。この欠
点を補うためには、やはり図示しない外部反射鏡が必要
で、n型半導体多層膜反射鏡55の反射率を意図的に低めた
上で、当該 n型半導体多層膜反射鏡55のある側の素子外
部に適当なる反射鏡を設け、例えば外部反射鏡への光路
中に配したレンズ位置等を調整することで単峰性ビーム
を得んとする。いずれにしても共振器の構成はあくまで
複合型になり、素子内部に設けられている基板側の p型
半導体多層膜反射鏡52と n型多層膜反射鏡55から成る第
一の共振器に、p型半導体多層膜反射鏡52と外部反射鏡か
ら成る第二の共振器が複合したものとなる。
素子ではない。しかし、素子に内蔵の n型半導体多層膜
反射鏡55と p型半導体多層膜反射鏡52のみで共振器を構
成するに留めた場合、口径を大きくすると、ほぼ必ず、
横モードが単峰でなくなるという欠点が生ずる。この欠
点を補うためには、やはり図示しない外部反射鏡が必要
で、n型半導体多層膜反射鏡55の反射率を意図的に低めた
上で、当該 n型半導体多層膜反射鏡55のある側の素子外
部に適当なる反射鏡を設け、例えば外部反射鏡への光路
中に配したレンズ位置等を調整することで単峰性ビーム
を得んとする。いずれにしても共振器の構成はあくまで
複合型になり、素子内部に設けられている基板側の p型
半導体多層膜反射鏡52と n型多層膜反射鏡55から成る第
一の共振器に、p型半導体多層膜反射鏡52と外部反射鏡か
ら成る第二の共振器が複合したものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図２に示し
た素子30の場合、特に大口径のレーザビームを得ること
が困難であった。というのも、大口径化のために n型Ga
As活性層34の実効領域、すなわち無反射コーティング39
に覆われていて実際に発振に寄与する領域の面積を広げ
ると、そこに均一にホールを注入することが不可能にな
るからである。これは専ら、p型の各半導体層38、37、35
の電気的抵抗が高いことに起因しており、n型GaAs活性層
実効領域の中央付近にホールを注入させるには、無反射
コーティング39の周縁に接触している表面電極40から p
型の各半導体層38、37、35中をまずは面内方向にホール
を流した後、n型GaAs活性層34の中央に注入させる必要が
あるが、実際にはそうはならず、ホールの大部分は表面
電極40から p型GaAsコンタクト層38の周縁部分に注入さ
れた後、横方向に余り広がらないまま、ほぼ真っ直ぐに
進んで n型GaAs活性層34に至ってしまう。
た素子30の場合、特に大口径のレーザビームを得ること
が困難であった。というのも、大口径化のために n型Ga
As活性層34の実効領域、すなわち無反射コーティング39
に覆われていて実際に発振に寄与する領域の面積を広げ
ると、そこに均一にホールを注入することが不可能にな
るからである。これは専ら、p型の各半導体層38、37、35
の電気的抵抗が高いことに起因しており、n型GaAs活性層
実効領域の中央付近にホールを注入させるには、無反射
コーティング39の周縁に接触している表面電極40から p
型の各半導体層38、37、35中をまずは面内方向にホール
を流した後、n型GaAs活性層34の中央に注入させる必要が
あるが、実際にはそうはならず、ホールの大部分は表面
電極40から p型GaAsコンタクト層38の周縁部分に注入さ
れた後、横方向に余り広がらないまま、ほぼ真っ直ぐに
進んで n型GaAs活性層34に至ってしまう。
【０００８】事実、このような構造原理に従って作製さ
れた従来素子30では、n型GaAs活性層34において均一なホ
ール注入と認め得る状態を確保するには、当該 n型GaAs
活性層34の実効領域の直径を数10μm 以下に留めねばな
らず、その結果、大出力化を図るには複数素子をアレー
化する等の方法を採用せねばならなくなり、ビームの光
学的単一性や均一性を犠牲にせねばならなかった。
れた従来素子30では、n型GaAs活性層34において均一なホ
ール注入と認め得る状態を確保するには、当該 n型GaAs
活性層34の実効領域の直径を数10μm 以下に留めねばな
らず、その結果、大出力化を図るには複数素子をアレー
化する等の方法を採用せねばならなくなり、ビームの光
学的単一性や均一性を犠牲にせねばならなかった。
【０００９】一方、図３に示した従来素子50では、p型Ga
As基板51の裏面に面接触させた基板電極57からホールを
注入できるので、多重量子井戸活性領域53内に注入する
ホールの面内分布における均一性は満足な程度に取るこ
とができる。しかし、最も問題となるのが複合共振器構
造であることで、純粋な外部共振器型面発光レーザを形
成することはできず、しかも、素子内に組込まれている
n型半導体多層膜反射鏡55が通常、80％程度以上の反射
率を持っているため、面型光増幅素子として用いるにも
不適当であった。また、複合共振器構造であるために、
モード同期動作により光パルスを発生させることもでき
ない。
As基板51の裏面に面接触させた基板電極57からホールを
注入できるので、多重量子井戸活性領域53内に注入する
ホールの面内分布における均一性は満足な程度に取るこ
とができる。しかし、最も問題となるのが複合共振器構
造であることで、純粋な外部共振器型面発光レーザを形
成することはできず、しかも、素子内に組込まれている
n型半導体多層膜反射鏡55が通常、80％程度以上の反射
率を持っているため、面型光増幅素子として用いるにも
不適当であった。また、複合共振器構造であるために、
モード同期動作により光パルスを発生させることもでき
ない。
【００１０】さらに、p型に比せば低抵抗の n型半導体多
層膜反射鏡55を用い、その面内方向に電子を流すことで
多重量子井戸活性領域53の中央近辺にも電子を注入させ
ることを意図した構造ではあるが、やはり多重量子井戸
活性領域53の直径が大きくなると当該 n型半導体多層膜
反射鏡55の電気的抵抗が無視できなくなり、電流注入の
不均一性が生ずるため、キャリア注入が均一に行われて
いると認め得る多重量子井戸活性領域53の実効領域は、
図２に示した従来素子30に比せば広く取り得るとは言
え、直径 100μm 程度が上限であった。特に、p側の電極
が基板電極であって、電流注入を基板を通して行ってい
るため、活性層へのホール注入を制御するができない。
層膜反射鏡55を用い、その面内方向に電子を流すことで
多重量子井戸活性領域53の中央近辺にも電子を注入させ
ることを意図した構造ではあるが、やはり多重量子井戸
活性領域53の直径が大きくなると当該 n型半導体多層膜
反射鏡55の電気的抵抗が無視できなくなり、電流注入の
不均一性が生ずるため、キャリア注入が均一に行われて
いると認め得る多重量子井戸活性領域53の実効領域は、
図２に示した従来素子30に比せば広く取り得るとは言
え、直径 100μm 程度が上限であった。特に、p側の電極
が基板電極であって、電流注入を基板を通して行ってい
るため、活性層へのホール注入を制御するができない。
【００１１】本発明はこうした点に鑑みてなされたもの
で、少なくとも活性層を p型と n型のクラッド層で挟ん
だ構造を含む光増幅機能部分を有し、支持基板の表面に
対し所定角度（一般には既述のように90°）起ち上がっ
た方向に光ビームを出射する面型光増幅素子において、
単一かつ均一で、要すれば大口径の光ビームの増幅やレ
ーザ発振も可能な素子を提供せんとする。
で、少なくとも活性層を p型と n型のクラッド層で挟ん
だ構造を含む光増幅機能部分を有し、支持基板の表面に
対し所定角度（一般には既述のように90°）起ち上がっ
た方向に光ビームを出射する面型光増幅素子において、
単一かつ均一で、要すれば大口径の光ビームの増幅やレ
ーザ発振も可能な素子を提供せんとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、図２，３に
示した従来素子30，50の持つ種々の短所は、結局、光の
増幅に寄与する光増幅機能部分、すなわち図２に示した
従来素子30では各半導体層32〜35，37，38を含む積層構
造部分、図３に示した従来素子50では各半導体層52，5
3，55を含む積層構造部分を構築している n型基板31ま
たは p型基板51の存在それ自体に起因していると考え
た。
示した従来素子30，50の持つ種々の短所は、結局、光の
増幅に寄与する光増幅機能部分、すなわち図２に示した
従来素子30では各半導体層32〜35，37，38を含む積層構
造部分、図３に示した従来素子50では各半導体層52，5
3，55を含む積層構造部分を構築している n型基板31ま
たは p型基板51の存在それ自体に起因していると考え
た。
【００１３】もちろん、これら基板31，51は、光増幅機
能部分を構築するためには必須であり、また、構築後
も、素子の物理的強度を確保する支持基板としては十分
な意義がある。しかし、こと光増幅機能に関しては、こ
の基板31，51は言わば不要、ないし邪魔な存在である。
例えば、用いる基板31，51は、一般に数百μm に及ぶか
なりの厚味を有し、従って当該基板としてGaAs基板等の
化合物系半導体基板を用いる場合、増幅した光を通すに
は損失が大き過ぎる。
能部分を構築するためには必須であり、また、構築後
も、素子の物理的強度を確保する支持基板としては十分
な意義がある。しかし、こと光増幅機能に関しては、こ
の基板31，51は言わば不要、ないし邪魔な存在である。
例えば、用いる基板31，51は、一般に数百μm に及ぶか
なりの厚味を有し、従って当該基板としてGaAs基板等の
化合物系半導体基板を用いる場合、増幅した光を通すに
は損失が大き過ぎる。
【００１４】その結果、図２に示した従来素子30でも図
３に示した従来素子50でも、支持基板31，51には増幅し
た光を通さない構成となっており、説明しなかった他の
従来構成でもその点は同様であった。換言すれば、従
来、素子特性改善のため、種々の構造的工夫を施すにし
ても、基板には光を通さないことを大前提とした上でな
さねばならず、そのために種々の制約が出ていたのであ
る。例えば図２に示した従来素子30の場合、光増幅機能
部分からの出射光は、n型GaAs基板51のある側とは反対側
の面の p型半導体層35，37，38の側から出射させねばな
らないため、この出射面を電極で覆うことができず、そ
の結果、既述のように p型AlGaAs層37の周縁部を介して
のみ、p型クラッド層35から n型GaAs活性層34に導通を取
らねばならないことになり、上述したホール注入の不均
一性や大口径化の困難性を招いていたのである。
３に示した従来素子50でも、支持基板31，51には増幅し
た光を通さない構成となっており、説明しなかった他の
従来構成でもその点は同様であった。換言すれば、従
来、素子特性改善のため、種々の構造的工夫を施すにし
ても、基板には光を通さないことを大前提とした上でな
さねばならず、そのために種々の制約が出ていたのであ
る。例えば図２に示した従来素子30の場合、光増幅機能
部分からの出射光は、n型GaAs基板51のある側とは反対側
の面の p型半導体層35，37，38の側から出射させねばな
らないため、この出射面を電極で覆うことができず、そ
の結果、既述のように p型AlGaAs層37の周縁部を介して
のみ、p型クラッド層35から n型GaAs活性層34に導通を取
らねばならないことになり、上述したホール注入の不均
一性や大口径化の困難性を招いていたのである。
【００１５】図３に示した従来素子50の場合にも、n型Ga
As基板に代えて p型GaAs基板51を用い、これにより当該
基板と反対側の面には n型半導体多層膜反射鏡55を用い
得ることで低抵抗化が図れる利点はあっても、複合共振
器構造にせねばならない等、やはり制約があり、それが
また、既述したような別な欠点を生んでいた。
As基板に代えて p型GaAs基板51を用い、これにより当該
基板と反対側の面には n型半導体多層膜反射鏡55を用い
得ることで低抵抗化が図れる利点はあっても、複合共振
器構造にせねばならない等、やはり制約があり、それが
また、既述したような別な欠点を生んでいた。
【００１６】そこで本発明者は、このような従来の常識
から脱却し、光増幅機能部分の構築に用いた下地基板を
当該光増幅機能部分の構築後に除去してはどうか，との
発想を得た。ただ、単に除去するだけでは、実質的に極
めて薄い構造体である光増幅機能部分の強度が持たず、
物理的歪みが光学的歪みを生むため、実用にはならな
い。そこで、その代わりに、本発明では、光増幅機能部
分をその構築に用いた構築基板とは異なる別の支持基
板、それも光ビームを透過させて問題のない低損失の透
明基板に接着した構造を提案する。
から脱却し、光増幅機能部分の構築に用いた下地基板を
当該光増幅機能部分の構築後に除去してはどうか，との
発想を得た。ただ、単に除去するだけでは、実質的に極
めて薄い構造体である光増幅機能部分の強度が持たず、
物理的歪みが光学的歪みを生むため、実用にはならな
い。そこで、その代わりに、本発明では、光増幅機能部
分をその構築に用いた構築基板とは異なる別の支持基
板、それも光ビームを透過させて問題のない低損失の透
明基板に接着した構造を提案する。
【００１７】このような素子構造にすると、透明基板に
光増幅機能部分の増幅した光ビームを通すことができ
る。ということは、光増幅機能部分に対する構造的工夫
に自由度が生まれ、例えば相対的に高抵抗の p型半導体
層に対しホールを注入するための電極は大面積にした
り、あるいは後述の本発明の特定の態様におけるよう
に、分割した複数の電極から構成して、こうした電極の
ある面側からは光を出射させないようにしても、光増幅
機能部分中の活性層を挟み反対側に設けた透明基板を介
して光ビームを出射できるようにすることで、種々の改
良が可能になる。
光増幅機能部分の増幅した光ビームを通すことができ
る。ということは、光増幅機能部分に対する構造的工夫
に自由度が生まれ、例えば相対的に高抵抗の p型半導体
層に対しホールを注入するための電極は大面積にした
り、あるいは後述の本発明の特定の態様におけるよう
に、分割した複数の電極から構成して、こうした電極の
ある面側からは光を出射させないようにしても、光増幅
機能部分中の活性層を挟み反対側に設けた透明基板を介
して光ビームを出射できるようにすることで、種々の改
良が可能になる。
【００１８】この基本条件を満たした上で、本発明では
望ましい下位態様として、光増幅機能部分は n型半導体
層のある側にて透明基板に接着され、活性層を挟んで反
対側にある p型半導体層に対しホールを注入する電極
は、複数個に分割された分割電極である面型光増幅素子
も提案する。
望ましい下位態様として、光増幅機能部分は n型半導体
層のある側にて透明基板に接着され、活性層を挟んで反
対側にある p型半導体層に対しホールを注入する電極
は、複数個に分割された分割電極である面型光増幅素子
も提案する。
【００１９】こうした面型光増幅素子では、n型に比して
高抵抗の p型半導体層に対するホールの注入をも均一化
でき、さらに、分割された各電極への電流注入量を制御
することで活性層内のキャリアの面内分布を制御できる
ため、単峰性の基本モードでの光強度分布に整合を取る
ような制御も可能となる。
高抵抗の p型半導体層に対するホールの注入をも均一化
でき、さらに、分割された各電極への電流注入量を制御
することで活性層内のキャリアの面内分布を制御できる
ため、単峰性の基本モードでの光強度分布に整合を取る
ような制御も可能となる。
【００２０】さらに、より具体的な下位態様として、本
発明では、光増幅機能部分中の活性層は n型半導体層と
しての n型半導体クラッド層と p型半導体層としての p
型半導体多層膜反射鏡とで挟まれており、光増幅機能部
分はこの n型半導体クラッド層の側で透明基板に接着さ
れ、複数に分割された電極は p型半導体多層膜反射鏡上
に設けられた p型キャップ層を介して導通すると共に、n
型半導体クラッド層に対して導通する電極は透明基板の
表面上に設けられた配線導体に接続している面型光増幅
素子を提案する。
発明では、光増幅機能部分中の活性層は n型半導体層と
しての n型半導体クラッド層と p型半導体層としての p
型半導体多層膜反射鏡とで挟まれており、光増幅機能部
分はこの n型半導体クラッド層の側で透明基板に接着さ
れ、複数に分割された電極は p型半導体多層膜反射鏡上
に設けられた p型キャップ層を介して導通すると共に、n
型半導体クラッド層に対して導通する電極は透明基板の
表面上に設けられた配線導体に接続している面型光増幅
素子を提案する。
【００２１】本発明ではまた、面型光増幅素子の製造方
法としても、光増幅機能部分を構築するための構築基板
上に当該光増幅機能部分を構築した後、当該構築基板を
除去する前に別な透明基板に光増幅機能部分の露呈して
いる面側を接着し、その後、構築基板を除去する工程を
含む方法も提案する。
法としても、光増幅機能部分を構築するための構築基板
上に当該光増幅機能部分を構築した後、当該構築基板を
除去する前に別な透明基板に光増幅機能部分の露呈して
いる面側を接着し、その後、構築基板を除去する工程を
含む方法も提案する。
【００２２】この場合、本発明はその下位態様として、
構築基板上には p型半導体層の方から活性層、n型半導体
層の順に形成し、透明基板は n型半導体層の露呈面側に
接着し、構築基板を除去することで露呈した p型半導体
層側の表面に、当該 p型半導体層に対して導通を取る複
数の分割電極を形成する製造方法も提案する。
構築基板上には p型半導体層の方から活性層、n型半導体
層の順に形成し、透明基板は n型半導体層の露呈面側に
接着し、構築基板を除去することで露呈した p型半導体
層側の表面に、当該 p型半導体層に対して導通を取る複
数の分割電極を形成する製造方法も提案する。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１(A) には、本発明に従って構
成された面型光増幅素子10の一例の概略構成図が示され
ている。励起キャリアを生成する活性層13をその上下か
ら p型と n型の半導体層14，12で挟んだ構造を含む光増
幅機能部分11は、本発明の場合、当該光増幅機能部分11
を構築した基板とは異なる透明基板21に対し、透明接着
剤22により接着されている。すなわち図１(A) では、構
築基板は既に除去された状態で示されている。
成された面型光増幅素子10の一例の概略構成図が示され
ている。励起キャリアを生成する活性層13をその上下か
ら p型と n型の半導体層14，12で挟んだ構造を含む光増
幅機能部分11は、本発明の場合、当該光増幅機能部分11
を構築した基板とは異なる透明基板21に対し、透明接着
剤22により接着されている。すなわち図１(A) では、構
築基板は既に除去された状態で示されている。
【００２４】しかるに、こうした本発明素子10の場合、
光増幅機能部分11により生成された光ビームはこの透明
基板21を通すことができるため、当該光増幅機能部分11
に対する構造的改良の自由度が増す。図１(A) では、以
下に説明するように、本発明に従った下位態様における
望ましい構造例が開示されているが、これ以外でも、本
発明の基本的な構成に従った面型光増幅素子は種々提供
できる。
光増幅機能部分11により生成された光ビームはこの透明
基板21を通すことができるため、当該光増幅機能部分11
に対する構造的改良の自由度が増す。図１(A) では、以
下に説明するように、本発明に従った下位態様における
望ましい構造例が開示されているが、これ以外でも、本
発明の基本的な構成に従った面型光増幅素子は種々提供
できる。
【００２５】透明基板21には、発振波長に対して極力透
明度の高いものを選べば良く、ガラス、プラスチック等
に適当なる素材を求めることができ、実際、光波長領域
の透過ビームに対し、透過率にして99％から99.9％にも
及ぶものも容易に得られる。ただ、いくら透過率が高く
ても、厚さが余りに厚くなれば損失は増す。しかし通
常、光増幅機能部分11を物理的に支持し、歪みを防ぎ得
る強度を確保し得る厚さの範囲では、これを相当厚くし
て、数百μm から数ミリにまでしても、十分に満足な透
過率が得られる。
明度の高いものを選べば良く、ガラス、プラスチック等
に適当なる素材を求めることができ、実際、光波長領域
の透過ビームに対し、透過率にして99％から99.9％にも
及ぶものも容易に得られる。ただ、いくら透過率が高く
ても、厚さが余りに厚くなれば損失は増す。しかし通
常、光増幅機能部分11を物理的に支持し、歪みを防ぎ得
る強度を確保し得る厚さの範囲では、これを相当厚くし
て、数百μm から数ミリにまでしても、十分に満足な透
過率が得られる。
【００２６】透明接着剤22にも、ポリイミド等、適当な
る接着剤が市販されており、その透過率も十分高いし、
そもそも極めて薄くて良いので、問題にはならない。透
明基板21の表面平坦化（光学的な高精度化）や、透明接
着剤22の均一な塗布は、既存の技術をしても満足な程度
に容易である。さらに、透明基板21の表面界面、透明基
板21と透明接着剤22、透明接着剤22と光増幅機能部分11
との界面における乱反射を避けるためには、それらの面
にそれぞれ、予め無反射コーティング25，24，23を施し
ておくのが良く、これらは例えば、TiO2とSiO2の二層積
層構造層で構成することができる。
る接着剤が市販されており、その透過率も十分高いし、
そもそも極めて薄くて良いので、問題にはならない。透
明基板21の表面平坦化（光学的な高精度化）や、透明接
着剤22の均一な塗布は、既存の技術をしても満足な程度
に容易である。さらに、透明基板21の表面界面、透明基
板21と透明接着剤22、透明接着剤22と光増幅機能部分11
との界面における乱反射を避けるためには、それらの面
にそれぞれ、予め無反射コーティング25，24，23を施し
ておくのが良く、これらは例えば、TiO2とSiO2の二層積
層構造層で構成することができる。
【００２７】図１(A) に示す本発明の面型光増幅素子10
の場合、光増幅機能部分11の構成は具体的には下記のよ
うになっている。まず、透明接着剤22、無反射コーティ
ング23を介して透明基板21の側に面して接着されている
のは n型クラッド層12であって、これは例えば、厚さ 2
μm 程度の n型AlXGa1-XAs(x=0.3) 層により構成でき
る。
の場合、光増幅機能部分11の構成は具体的には下記のよ
うになっている。まず、透明接着剤22、無反射コーティ
ング23を介して透明基板21の側に面して接着されている
のは n型クラッド層12であって、これは例えば、厚さ 2
μm 程度の n型AlXGa1-XAs(x=0.3) 層により構成でき
る。
【００２８】その上には、光増幅機能部分11の主要部で
ある、励起キャリアを生成する活性層13が形成されてお
り、これは例えば、厚さ 0.5μm 程度のノンドープGaAs
層で構成できる。
ある、励起キャリアを生成する活性層13が形成されてお
り、これは例えば、厚さ 0.5μm 程度のノンドープGaAs
層で構成できる。
【００２９】活性層13の上には、 p型半導体層としてこ
の場合は p型半導体多層膜反射鏡14が形成されており、
これは例えば、p型AlXGa1-XAs(x=0.1) と p型AlAs層の周
期的な繰返し積層構造により構成でき、一層当たりは相
当に薄くして、総厚としても数μm 程度にする。もっと
も、このような半導体多層膜反射鏡自体は既に公知であ
るので、任意の技術に従って作製して良い。
の場合は p型半導体多層膜反射鏡14が形成されており、
これは例えば、p型AlXGa1-XAs(x=0.1) と p型AlAs層の周
期的な繰返し積層構造により構成でき、一層当たりは相
当に薄くして、総厚としても数μm 程度にする。もっと
も、このような半導体多層膜反射鏡自体は既に公知であ
るので、任意の技術に従って作製して良い。
【００３０】ただ、このように、図１(A) に示す面型光
増幅素子10の場合、p型半導体層として半導体多層膜反射
鏡14が用いられていることから分かるように、活性層13
にて生成された光ビームはこの反射鏡14にて反射され、n
型クラッド層12から透明基板21を介し外部空間に輻射さ
れる構造となっている。従って、図示していないが、こ
の光ビームの出射経路の延長上の外部空間に、要すれば
適当なるレンズを介在させながら、既に開発されている
高性能な反射鏡、例えば反射率が99％以上の平面型誘電
体多層膜反射鏡等を配置することで、図３に示した従来
素子のような、素子内部の共振器との併用による複合共
振器構造に依らない、完全な形での外部反射鏡型面発光
レーザを構成することができる。
増幅素子10の場合、p型半導体層として半導体多層膜反射
鏡14が用いられていることから分かるように、活性層13
にて生成された光ビームはこの反射鏡14にて反射され、n
型クラッド層12から透明基板21を介し外部空間に輻射さ
れる構造となっている。従って、図示していないが、こ
の光ビームの出射経路の延長上の外部空間に、要すれば
適当なるレンズを介在させながら、既に開発されている
高性能な反射鏡、例えば反射率が99％以上の平面型誘電
体多層膜反射鏡等を配置することで、図３に示した従来
素子のような、素子内部の共振器との併用による複合共
振器構造に依らない、完全な形での外部反射鏡型面発光
レーザを構成することができる。
【００３１】もちろん、活性層13中にて励起キャリアを
生成するためには、当該活性層13への電流注入が必要に
なるが、そのための構成は、図示素子10の場合、次のよ
うになっており、ここにも望ましい工夫が施されてい
る。
生成するためには、当該活性層13への電流注入が必要に
なるが、そのための構成は、図示素子10の場合、次のよ
うになっており、ここにも望ましい工夫が施されてい
る。
【００３２】まず、p型半導体多層膜反射鏡14の上には、
例えばZnが高濃度でドーピングされた3000Å程度の p型
GaAs層による p型キャップ層15が形成され、その上に、
望ましいことに、複数個に分割されたホール注入用分割
電極16が形成されている。図示の場合、中央の円盤状電
極の回りに、所定のピッチで同心円上に円環上の電極を
複数個配した構造となっている。このようにすると、各
電極に印加する電圧を個々に調整することで、当該各電
極から p型キャップ層15、p型半導体多層膜反射鏡14を介
し、活性層13に注入されるホールの面内分布が均一にな
るように調整でき、動作時においてアクティブな制御が
可能となる。
例えばZnが高濃度でドーピングされた3000Å程度の p型
GaAs層による p型キャップ層15が形成され、その上に、
望ましいことに、複数個に分割されたホール注入用分割
電極16が形成されている。図示の場合、中央の円盤状電
極の回りに、所定のピッチで同心円上に円環上の電極を
複数個配した構造となっている。このようにすると、各
電極に印加する電圧を個々に調整することで、当該各電
極から p型キャップ層15、p型半導体多層膜反射鏡14を介
し、活性層13に注入されるホールの面内分布が均一にな
るように調整でき、動作時においてアクティブな制御が
可能となる。
【００３３】すなわち、従来においては高抵抗の p型半
導体層、それもかなり薄い p型半導体層を介して活性層
にホールを注入する際、どうしてもホール流が偏り、均
一な注入ができなかったのに対し、図示構成によれば、
活性層13に対し均一なホール注入が可能になるばかり
か、もっと積極的に、発振モード等の光分布に適応した
利得分布になるように注入電流分布を制御することも可
能となる。例えば単峰性の基本モードの光分布を得たい
場合には、一般に中央の電極を介して程、注入電流量が
多くなるようにすれば良い。さらに、安定、高精度な発
振光を得られるのみならず、所望の遠視野像の発振光ビ
ームを得ること等も可能となる。
導体層、それもかなり薄い p型半導体層を介して活性層
にホールを注入する際、どうしてもホール流が偏り、均
一な注入ができなかったのに対し、図示構成によれば、
活性層13に対し均一なホール注入が可能になるばかり
か、もっと積極的に、発振モード等の光分布に適応した
利得分布になるように注入電流分布を制御することも可
能となる。例えば単峰性の基本モードの光分布を得たい
場合には、一般に中央の電極を介して程、注入電流量が
多くなるようにすれば良い。さらに、安定、高精度な発
振光を得られるのみならず、所望の遠視野像の発振光ビ
ームを得ること等も可能となる。
【００３４】分割電極16は、図示のように同心円状のも
のに限らない。短冊状に複数個が並設されたパタンにす
ることもできるし、一つ一つが円形や四角形等、適当な
平面形状のドット状で、これが所定の平面パタンで複数
個配置されたようなものでも良く、要は任意である。
のに限らない。短冊状に複数個が並設されたパタンにす
ることもできるし、一つ一つが円形や四角形等、適当な
平面形状のドット状で、これが所定の平面パタンで複数
個配置されたようなものでも良く、要は任意である。
【００３５】これに対し、相対的に低抵抗の n型半導体
層12に対する電子注入用の電極は、もう少し大雑把に作
ることができる。図示の場合は、全体が所定の立体形状
（図示の場合は円柱形状）に切り出されている光増幅機
能部分11の外周縁に沿って、当該 n型半導体層（クラッ
ド層）12の下面に接する円環状のコンタクト層17が設け
られ、その表面に設けられたAuGe合金等の電極18が電極
接続材19を介し、光増幅機能部分11の周囲にあって透明
基板12の表面に形成された配線導体20に電気的に導通し
ている。コンタクト層17は例えば厚さ1000Å程度の n型
GaAs層により構成でき、電極接続材19はInやAuSnの半田
により構成でき、配線導体20はAu等により構成できる。
層12に対する電子注入用の電極は、もう少し大雑把に作
ることができる。図示の場合は、全体が所定の立体形状
（図示の場合は円柱形状）に切り出されている光増幅機
能部分11の外周縁に沿って、当該 n型半導体層（クラッ
ド層）12の下面に接する円環状のコンタクト層17が設け
られ、その表面に設けられたAuGe合金等の電極18が電極
接続材19を介し、光増幅機能部分11の周囲にあって透明
基板12の表面に形成された配線導体20に電気的に導通し
ている。コンタクト層17は例えば厚さ1000Å程度の n型
GaAs層により構成でき、電極接続材19はInやAuSnの半田
により構成でき、配線導体20はAu等により構成できる。
【００３６】先に少し述べたように、図示の素子10を外
部共振器型面発光レーザとして用いる場合には、共振器
構造は p型半導体多層膜反射鏡14と、図示しない外部反
射鏡及びレンズとで構成できる。もちろん、レンズは活
性領域13に対して透明基板21がある側の外部空間に配置
され、外部反射鏡は透明基板21とレンズを結ぶ線の延長
線上に配置される。つまり、透明基板21が外部反射鏡に
面するように面型素子10を配置し、その間にレンズを配
置する。素子やレンズ、外部反射鏡は光学的に調整が可
能な微動台にのせる。外部反射鏡には、発振波長を十分
に高反射率で反射する平面反射鏡として、例えば99％以
上の反射率をもつ誘電体多層膜反射鏡等を用いる。
部共振器型面発光レーザとして用いる場合には、共振器
構造は p型半導体多層膜反射鏡14と、図示しない外部反
射鏡及びレンズとで構成できる。もちろん、レンズは活
性領域13に対して透明基板21がある側の外部空間に配置
され、外部反射鏡は透明基板21とレンズを結ぶ線の延長
線上に配置される。つまり、透明基板21が外部反射鏡に
面するように面型素子10を配置し、その間にレンズを配
置する。素子やレンズ、外部反射鏡は光学的に調整が可
能な微動台にのせる。外部反射鏡には、発振波長を十分
に高反射率で反射する平面反射鏡として、例えば99％以
上の反射率をもつ誘電体多層膜反射鏡等を用いる。
【００３７】p型半導体多層膜反射鏡14で反射された光
が活性領域13で再度増幅され、レンズを通してコリメー
トされ、外部反射鏡によって再び反射され、活性領域13
と p型多層膜反射鏡14に再度戻る動作が繰返されること
でレーザ発振が生起するが、この際に微動台等の調整機
構を用いて共振器の損失が小さくなるように、素子やレ
ンズ、外部反射鏡を光学的に調整する。外部反射鏡と素
子の距離、つまり外部共振器の距離は十分に短くする。
これは振動等の影響を防ぐ為である。
が活性領域13で再度増幅され、レンズを通してコリメー
トされ、外部反射鏡によって再び反射され、活性領域13
と p型多層膜反射鏡14に再度戻る動作が繰返されること
でレーザ発振が生起するが、この際に微動台等の調整機
構を用いて共振器の損失が小さくなるように、素子やレ
ンズ、外部反射鏡を光学的に調整する。外部反射鏡と素
子の距離、つまり外部共振器の距離は十分に短くする。
これは振動等の影響を防ぐ為である。
【００３８】分割電極16に注入する電流は、例えば単峰
性の基本モードの光強度分布に一致するように、つまり
中央の電極には多くの電流が流れるようにする。こうす
ることで、高出力の外部共振器型面発光レーザの実現が
可能となる。また、分割電極16に注入する電流に、外部
共振器長の光の往復時間に適合するような変調を加え
て、例えば光の往復時間が１nsならば1GHzの変調を加え
ると、能動モード同期動作が行われ、光パルスの発生も
可能となる。
性の基本モードの光強度分布に一致するように、つまり
中央の電極には多くの電流が流れるようにする。こうす
ることで、高出力の外部共振器型面発光レーザの実現が
可能となる。また、分割電極16に注入する電流に、外部
共振器長の光の往復時間に適合するような変調を加え
て、例えば光の往復時間が１nsならば1GHzの変調を加え
ると、能動モード同期動作が行われ、光パルスの発生も
可能となる。
【００３９】図１(A) に示す面型光増幅素子10を始め、
本発明に従う面型光増幅素子は種々の方法により作製す
ることができようが、図１(A) に示す素子10に関しての
望ましい作製工程は、図１(B) に即して例示できる。ま
ず、ステップ101 で示すように、光増幅機能部分を構築
する構築基板として、市販されている 400μm 程度の厚
さのGaAs基板を用い、その上に、将来のエッチング時に
機能するエッチング停止層として、AlXGa1-XAs(x=0.6)層
を3000Å程度、形成する。
本発明に従う面型光増幅素子は種々の方法により作製す
ることができようが、図１(A) に示す素子10に関しての
望ましい作製工程は、図１(B) に即して例示できる。ま
ず、ステップ101 で示すように、光増幅機能部分を構築
する構築基板として、市販されている 400μm 程度の厚
さのGaAs基板を用い、その上に、将来のエッチング時に
機能するエッチング停止層として、AlXGa1-XAs(x=0.6)層
を3000Å程度、形成する。
【００４０】その上に、ステップ102 で示すように、図
１(A) の光増幅機能部分11を図面上で丁度上下をひっく
り返した関係で構築する。すなわち、分割電極16はまだ
この時点では作製されるものではなく、p型キャップ層15
の方から順に p型半導体層多層膜反射鏡14、活性層13、n
型クラッド層12、コンタクト層17を積層形成し、適宜リ
ソグラフィ技術を援用する等して所定の立体形状、例え
ば円柱形状の光増幅機能部分11を構築する。同様にリソ
グラフィ技術を用い、ビームの通路上にある光学的損失
の大きなコンタクト層17の部分を除去し、さらに、必要
に応じ、リソグラフィ技術を併用しながら無反射コーテ
ィング23も形成する。
１(A) の光増幅機能部分11を図面上で丁度上下をひっく
り返した関係で構築する。すなわち、分割電極16はまだ
この時点では作製されるものではなく、p型キャップ層15
の方から順に p型半導体層多層膜反射鏡14、活性層13、n
型クラッド層12、コンタクト層17を積層形成し、適宜リ
ソグラフィ技術を援用する等して所定の立体形状、例え
ば円柱形状の光増幅機能部分11を構築する。同様にリソ
グラフィ技術を用い、ビームの通路上にある光学的損失
の大きなコンタクト層17の部分を除去し、さらに、必要
に応じ、リソグラフィ技術を併用しながら無反射コーテ
ィング23も形成する。
【００４１】次いでステップ103 に示すように、露呈し
ている n型クラッド層12の側、すなわち無反射コーティ
ング23があるならばその面側に、十分に表面平坦性の高
いガラス基板等の透明基板21を極力均一に塗布したポリ
イミド等の透明接着剤22により接着する。
ている n型クラッド層12の側、すなわち無反射コーティ
ング23があるならばその面側に、十分に表面平坦性の高
いガラス基板等の透明基板21を極力均一に塗布したポリ
イミド等の透明接着剤22により接着する。
【００４２】このようにして、予め光増幅機能部分11の
物理的強度を確保し、物理的、光学的歪みが発生しない
ようにした所で、次に構築基板の除去工程に移る。構築
基板は上述のように 400μm 程度と厚いので、ステップ
104 に示すように、まずはこれを機械的な研磨法等によ
り所定の厚味、例えば残り厚が30ないし 100μm 程度に
なるように研磨する。
物理的強度を確保し、物理的、光学的歪みが発生しない
ようにした所で、次に構築基板の除去工程に移る。構築
基板は上述のように 400μm 程度と厚いので、ステップ
104 に示すように、まずはこれを機械的な研磨法等によ
り所定の厚味、例えば残り厚が30ないし 100μm 程度に
なるように研磨する。
【００４３】所定の厚味まで薄くなったら、ステップ10
5 で示すように、適当な温度、適当な溶液、例えば温度
20℃程度でアンモニアと過酸化水素水の1:20程度の混合
溶液で構築基板の残り厚をエッチングする。この時、エ
ッチング停止層として上述のようにAlXGa1-XAs(x=0.6)
層を用いていると、エッチング時間を厳密に管理しなく
ても、エッチング停止層の所までは20μm/分程度の高速
エッチングが可能になる一方で、そこでエッチングの進
行を止めることができる。エッチング停止層としては、
その外、AlAs層等も用いることができる。
5 で示すように、適当な温度、適当な溶液、例えば温度
20℃程度でアンモニアと過酸化水素水の1:20程度の混合
溶液で構築基板の残り厚をエッチングする。この時、エ
ッチング停止層として上述のようにAlXGa1-XAs(x=0.6)
層を用いていると、エッチング時間を厳密に管理しなく
ても、エッチング停止層の所までは20μm/分程度の高速
エッチングが可能になる一方で、そこでエッチングの進
行を止めることができる。エッチング停止層としては、
その外、AlAs層等も用いることができる。
【００４４】その後は、ステップ106 に示すように、例
えば燐酸と過酸化水素水と水の混合溶液（例えばH3PO4:
H2O2:H2O=3:1:50)を用い、温度20℃程度でエッチング停
止層自体をエッチングし、除去する。この時のエッチン
グ速度は1000Å／分程度であるので、時間管理でエッチ
ング停止層のみを除去するのも容易である。
えば燐酸と過酸化水素水と水の混合溶液（例えばH3PO4:
H2O2:H2O=3:1:50)を用い、温度20℃程度でエッチング停
止層自体をエッチングし、除去する。この時のエッチン
グ速度は1000Å／分程度であるので、時間管理でエッチ
ング停止層のみを除去するのも容易である。
【００４５】このようにして、光増幅機能部分11の p型
キャップ層15の表面が露呈したならば、ステップ107 に
示すように、AuZn合金などを全面蒸着してからリソグラ
フィ技術によるか、所定パタンに即しての印刷技術によ
り、所定個数、所定配置パタンのホール注入用分割電極
16を形成する。
キャップ層15の表面が露呈したならば、ステップ107 に
示すように、AuZn合金などを全面蒸着してからリソグラ
フィ技術によるか、所定パタンに即しての印刷技術によ
り、所定個数、所定配置パタンのホール注入用分割電極
16を形成する。
【００４６】もちろん、説明しなかったが、n型半導体層
（クラッド層）12に対する電極構造17〜20は、適宜の工
程で公知既存の手法により作製することができる。
（クラッド層）12に対する電極構造17〜20は、適宜の工
程で公知既存の手法により作製することができる。
【００４７】以上、本発明の望ましい実施形態に即し説
明したが、本発明の趣旨に即する限り、任意の改変は自
由である。光増幅機能部分11に使用可能な材料として
も、例示したAlGaAs系の外、同じ III-V族半導体では I
nGaAsP系、GaN系等も使用可能であるし、II-VI族半導体で
あるZnSe系等の光半導体材料も用いることができる。
明したが、本発明の趣旨に即する限り、任意の改変は自
由である。光増幅機能部分11に使用可能な材料として
も、例示したAlGaAs系の外、同じ III-V族半導体では I
nGaAsP系、GaN系等も使用可能であるし、II-VI族半導体で
あるZnSe系等の光半導体材料も用いることができる。
【００４８】
【発明の効果】本発明によると、光増幅機能部分の構築
に用いた基板は除去可能であり、透明基板側に光を通す
ことが可能であるので、光増幅機能部分に対する種々の
改良の自由度が大幅に増す。
に用いた基板は除去可能であり、透明基板側に光を通す
ことが可能であるので、光増幅機能部分に対する種々の
改良の自由度が大幅に増す。
【００４９】また、本発明の特定の態様に従い、p型半導
体層側のホール注入用の電極を複数個から成る分割電極
とすれば、一つ一つの電極に注入する電流を制御するこ
とにより、活性層内のキャリア分布をアクティブに制御
することが可能となる。その結果、外部共振器型面発光
レーザを構築する場合には、単峰性の基本モードの光強
度分布に合わせてキャリアの注入が可能となり基本モー
ドでの動作を安定化することが可能となる。
体層側のホール注入用の電極を複数個から成る分割電極
とすれば、一つ一つの電極に注入する電流を制御するこ
とにより、活性層内のキャリア分布をアクティブに制御
することが可能となる。その結果、外部共振器型面発光
レーザを構築する場合には、単峰性の基本モードの光強
度分布に合わせてキャリアの注入が可能となり基本モー
ドでの動作を安定化することが可能となる。
【００５０】さらに、透明基板側を出射口として用いる
ならば、p型半導体層は多層膜反射鏡として構成できるの
で、透明基板に固定することで得られる当該 p型多層膜
反射鏡の光学的安定性により、有効な活性領域の範囲を
拡大することが可能となり、電流注入型で高出力の外部
共振器型面発光レーザや、大口径の光ビーム反射型増幅
器等を実現することができる。数百μm 径からそれ以上
の径の光ビームの発生も十分実現性がある。もちろん、
本発明の面型光増幅素子は電流注入型であるため、外部
共振器型能動モード同期面発光レーザの実現も可能であ
る。この場合には高出力の光パルスの発生が可能とな
る。
ならば、p型半導体層は多層膜反射鏡として構成できるの
で、透明基板に固定することで得られる当該 p型多層膜
反射鏡の光学的安定性により、有効な活性領域の範囲を
拡大することが可能となり、電流注入型で高出力の外部
共振器型面発光レーザや、大口径の光ビーム反射型増幅
器等を実現することができる。数百μm 径からそれ以上
の径の光ビームの発生も十分実現性がある。もちろん、
本発明の面型光増幅素子は電流注入型であるため、外部
共振器型能動モード同期面発光レーザの実現も可能であ
る。この場合には高出力の光パルスの発生が可能とな
る。
【図１】本発明面型光増幅素子の一例の概略構成と作製
工程の説明図である。
工程の説明図である。
【図２】従来の面型光増幅素子の代表的一例の概略構成
図である。
図である。
【図３】従来の面型光増幅素子の他の代表的一例の概略
構成図である。
構成図である。
10 本発明面型光増幅素子 11 光増幅機能部分 12 n型クラッド層 13 活性層 14 p型半導体多層膜反射鏡 15 p型キャップ層 16 分割電極 17 コンタクト層 18 電極 19 電極接続材 20 配線導体 21 透明基板 22 透明接着剤 23，24，25 無反射コーティング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (5)
- 【請求項１】 励起キャリアを生成する活性層を p型と
n型の半導体層で挟んだ構造を含む光増幅機能部分を有
し、支持基板の表面に対し所定角度起ち上がった方向に
光ビームを出射する面型光増幅素子であって；上記光増
幅機能部分が該光増幅機能部分を構築した基板とは異な
る他の透明基板に接着されており、かつ、該透明基板を
介して上記活性層からの光ビームが出射すること；を特
徴とする面型光増幅素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の面型光増幅素子であっ
て；上記光増幅機能部分は n型半導体層のある側にて上
記透明基板に接着され；上記活性層を挟んで反対側にあ
る上記 p型半導体層に対しホールを注入する電極が複数
個に分割された分割電極であること；を特徴とする面型
光増幅素子。 - 【請求項３】 請求項２記載の面型光増幅素子であっ
て；上記光増幅機能部分中の上記活性層は、上記 n型半
導体層としての n型半導体クラッド層と、上記 p型半導
体層としての p型半導体多層膜反射鏡とで挟まれてお
り；該光増幅機能部分は該 n型半導体クラッド層の側で
透明基板に接着され；上記複数に分割された電極は上記
p型半導体多層膜反射鏡上に設けられた p型キャップ層
を介して導通すると共に；上記 n型半導体クラッド層に
対して導通する電極は上記透明基板の表面上に設けられ
た配線導体に接続していること；を特徴とする面型光増
幅素子。 - 【請求項４】 励起キャリアを生成する活性層を p型と
n型の半導体層で挟んだ構造を含む光増幅機能部分を有
し、支持基板の表面に対し所定角度起ち上がった方向に
光ビームを出射する面型光増幅素子の製造方法であっ
て；上記光増幅機能部分を構築するための構築基板上に
該光増幅機能部分を構築した後；該構築基板を除去する
前に別な透明基板に光増幅機能部分の露呈している面側
を接着し；その後、該構築基板を除去する工程を含むこ
と；を特徴とする面型光増幅素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の面型光増幅素子の製造方
法であって；上記構築基板上には上記 p型半導体層の方
から上記活性層、上記 n型半導体層の順に形成し；上記
透明基板は上記 n型半導体層の露呈面側に接着し；上記
構築基板を除去することで露呈した上記 p型半導体層側
の表面に、該 p型半導体層に対して導通を取る複数の分
割電極を形成すること；を特徴とする面型光増幅素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938098A JP2920213B1 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 面型光増幅素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938098A JP2920213B1 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 面型光増幅素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2920213B1 JP2920213B1 (ja) | 1999-07-19 |
| JPH11233889A true JPH11233889A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12274546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2938098A Expired - Lifetime JP2920213B1 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 面型光増幅素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920213B1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057402A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| WO2005062434A1 (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 面発光レーザおよびレーザ投射装置 |
| JP2005322857A (ja) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光共振器および光共振器の製造方法 |
| JP2007221051A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子の製造方法 |
| JP2009212338A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | 光電変換モジュール及び光電変換モジュール製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW474034B (en) | 2000-11-07 | 2002-01-21 | United Epitaxy Co Ltd | LED and the manufacturing method thereof |
| TW493286B (en) | 2001-02-06 | 2002-07-01 | United Epitaxy Co Ltd | Light-emitting diode and the manufacturing method thereof |
-
1998
- 1998-02-12 JP JP2938098A patent/JP2920213B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057402A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| WO2005062434A1 (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 面発光レーザおよびレーザ投射装置 |
| JPWO2005062434A1 (ja) * | 2003-12-22 | 2007-12-13 | 松下電器産業株式会社 | 面発光レーザおよびレーザ投射装置 |
| CN100463313C (zh) * | 2003-12-22 | 2009-02-18 | 松下电器产业株式会社 | 面发光激光器和激光投射装置 |
| EP1710877A4 (en) * | 2003-12-22 | 2009-06-03 | Panasonic Corp | SURFACE EMISSIONS LASER AND LASER PROJECTOR |
| US7643524B2 (en) | 2003-12-22 | 2010-01-05 | Panasonic Corporation | Surface-emitting laser and laser projector |
| JP4680065B2 (ja) * | 2003-12-22 | 2011-05-11 | パナソニック株式会社 | 面発光レーザおよびレーザ投射装置 |
| KR101118351B1 (ko) * | 2003-12-22 | 2012-03-13 | 파나소닉 주식회사 | 면발광 레이저 및 레이저 투사 장치 |
| JP2005322857A (ja) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光共振器および光共振器の製造方法 |
| JP2007221051A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子の製造方法 |
| JP2009212338A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | 光電変換モジュール及び光電変換モジュール製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2920213B1 (ja) | 1999-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5982802A (en) | Solid microlaser with optical pumping by vertical cavity semiconductor laser | |
| US6404797B1 (en) | Efficiency high power laser device | |
| KR102552466B1 (ko) | 면발광 레이저 모듈, 광학 디바이스, 및 면발광 레이저 기판 | |
| US9124064B2 (en) | Ultrashort pulse microchip laser, semiconductor laser, and pump method for thin laser media | |
| US8059689B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser, vertical cavity surface emitting laser device, optical transmission device, and information processing apparatus | |
| EP1606863B1 (en) | Improvements in and relating to vertical-cavity semiconductor optical devices | |
| JP7582204B2 (ja) | 垂直共振器型面発光レーザ素子の製造方法、垂直共振器型面発光レーザ素子アレイの製造方法及び垂直共振器型面発光レーザモジュールの製造方法 | |
| US6798804B2 (en) | Laser apparatus including surface-emitting semiconductor excited with semiconductor laser element, and directly modulated | |
| JPH01264285A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP2001281473A (ja) | フォトニクス結晶及びその製造方法、光モジュール並びに光システム | |
| CN102891434A (zh) | 激光器阵列、激光器装置及光学传输装置和信息处理装置 | |
| JP2001085790A (ja) | 発光増幅素子 | |
| JP2019532497A (ja) | カーボンナノチューブを利用した高出力レーザパッケージング | |
| US6480516B1 (en) | Surface semiconductor optical amplifier with transparent substrate | |
| US20080043798A1 (en) | Vertical-Cavity Semiconductor Optical Devices | |
| Zhou et al. | Progress on high-power high-brightness VCSELs and applications | |
| JP2920213B1 (ja) | 面型光増幅素子とその製造方法 | |
| JP2002289969A (ja) | 面発光レーザ素子およびその作製方法および面発光レーザアレイおよび波長多重伝送システム | |
| US12255432B2 (en) | Stable UV laser | |
| US6744798B2 (en) | Surface-type light amplifer device and method of manufacture thereof | |
| JP7367484B2 (ja) | 面発光レーザ素子、面発光レーザ、面発光レーザ装置、光源装置及び検出装置 | |
| US8311073B2 (en) | Semiconductor laser, semiconductor laser device, and fabrication method of semiconductor laser | |
| CN104823341A (zh) | 具有自对准泵浦光学器件和增强的增益的光学泵浦固态激光器设备 | |
| US20220059986A1 (en) | Semiconductor laser chip and preperation method therefor | |
| WO2003034559A1 (en) | Vertically integrated high power surface emitting semiconductor laser device and method of producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |