【手続補正書】
【提出日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層の厚さを、５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さであって、前記半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率変化が急激に大きくならない範囲とした反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする光通信システム。
【請求項３】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射鏡の間に主たる組成がＧａｘＩｎ１−ｘＰｙＡｓ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする光通信システム。
【請求項５】
前記面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする。
コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファイバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができる面発光型半導体レーザおよび、それを用いた通信システムが存在しなかったが、本発明のように半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。
さらに、面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用できる光通信システムが実現できた。
かかる発明によれば、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。さらに、面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用できる光通信システムが実現できた。
請求項２は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする。
請求項３は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層を、主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
請求項４は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大異なる値に周期的に変化し、入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射鏡の間に主たる組成がＧａｘＩｎ１−ｘＰｙＡｓ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、前記面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積をＳ（ｍｍ２）、レーザ素子動作電圧をＶ（Ｖ）とするとき、Ｖ／Ｓを１５０００〜３００００の範囲にしたことを特徴とする。コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファイバー通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、安定して使用できる長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信システムが存在しなかったが、本発明のように、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。
さらに、面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用できる光通信システムが実現できた。かかる発明によれば、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。
請求項５は、前記面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用することも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によれば、前記面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用するので、面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用するようにしたので、実用的な使用方法を提案することができた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１〜３の発明によれば、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。さらに、面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用できる光通信システムが実現できた。
また請求項４では、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。さらに、面発光型半導体レーザ素子チップの光射出部の面積とレーザ素子動作電圧との関係を最適化したので、レーザ素子が破損しないで良好に使用できる光通信システムが実現できた。
また請求項５では、前記面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用するので、面発光型半導体レーザ素子は連続発振させて使用するようにしたので、実用的な使用方法を提案することができた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2002329923.tif 000001
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2002329923.tif 000002