(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１導電型の第１の半導体多層膜反射鏡と、
前記第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性領域と、
前記活性領域上に形成された第２導電型の第２の半導体多層膜反射鏡と、
前記第２の半導体多層膜反射鏡上に形成され、かつレーザ光を出射する光出射口を前記第２の半導体多層膜反射鏡上に規定する金属部材と、
前記活性領域上に形成され、選択的に酸化された酸化領域と当該酸化領域によって囲まれた導電領域とを有する電流狭窄層と、
レーザ光の発振波長に対して透明な材質から構成され、前記基板の主面と平行な面内において長手方向と短手方向に異方性を有し、前記光出射口を部分的に覆う絶縁膜とを有し、
前記絶縁膜の長手方向の長さは、前記導電領域の前記基板の主面と平行な面内における径よりも大きく、かつ前記絶縁膜の短手方向の長さは、前記導電領域の前記径よりも小さく、前記絶縁膜が形成された第２の半導体多層膜反射鏡の反射率は、前記絶縁膜が形成されていない第２の半導体多層膜反射鏡の反射率よりも大きく、
前記金属部材および前記絶縁膜は、第２の半導体多層膜反射鏡の最上層上に形成される、面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記第２の半導体多層膜反射鏡の最上層の終端面がレーザ光の定在波の節になるようにし、前記絶縁膜の終端面がレーザ光の定在波の腹になるようにする、請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記絶縁膜の光学的膜厚は、レーザ光の発振波長の１／４の奇数倍である、請求項１または２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記導電領域は円形状であり、前記光出射口は円形状である、請求項１ないし３いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
少なくとも前記光出射口の領域は、保護膜によって被覆され、前記保護膜の膜厚は、前記絶縁膜の有無による前記第２の半導体多層膜反射鏡の反射率の差の変化が小さくするように調整される、請求項１ないし４いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材と、
を実装した面発光型半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項６に記載された面発光型半導体レーザ装置と、
前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段と、
を備えた光伝送装置。
【請求項８】
請求項１ないし５いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、
前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構と、
を有する情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、通信装置や画像形成装置の光源に利用されている。これらの装置には、偏光ビームスプリッタなど偏光依存性のある光学機器が含まれることが多く、面発光型半導体レーザには、レーザ光の安定した偏光制御が求められる。ＤＢＲの形状を光軸を基準に異方性を持たせて偏光方向を制御するもの（特許文献１）、垂直共振器を構成する反射ミラーの表面にグレーティング構造を設けて偏光方向を制御するもの（特許文献２）などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１２０号
【特許文献２】特開平５−２１８８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、偏光方向を制御することができる面発光型半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る面発光型半導体レーザは、基板と、前記基板上に形成された第１導電型の第１の半導体多層膜反射鏡と、前記第１の半導体多層膜反射鏡上に形成された活性領域と、前記活性領域上に形成された第２導電型の第２の半導体多層膜反射鏡と、前記第２の半導体多層膜反射鏡上に形成され、かつレーザ光を出射する光出射口を前記第２の半導体多層膜反射鏡上に規定する金属部材と、前記活性領域上に形成され、選択的に酸化された酸化領域と当該酸化領域によって囲まれた導電領域とを有する電流狭窄層と、レーザ光の発振波長に対して透明な材質から構成され、前記基板の主面と平行な面内において長手方向と短手方向に異方性を有し、前記光出射口を部分的に覆う絶縁膜とを有し、前記絶縁膜の長手方向の長さは、前記導電領域の前記基板の主面と平行な面内における径よりも大きく、かつ前記絶縁膜の短手方向の長さは、前記導電領域の前記径よりも小さく、前記絶縁膜が形成された第２の半導体多層膜反射鏡の反射率は、前記絶縁膜が形成されていない第２の半導体多層膜反射鏡の反射率よりも大きく、前記金属部材および前記絶縁膜は、第２の半導体多層膜反射鏡の最上層上に形成される。
請求項２において、前記第２の半導体多層膜反射鏡の最上層の終端面がレーザ光の定在波の節になるようにし、前記絶縁膜の終端面がレーザ光の定在波の腹になるようにする。
請求項３において、前記絶縁膜の光学的膜厚は、レーザ光の発振波長の１／４の奇数倍である。
請求項４において、前記導電領域は円形状であり、前記光出射口は円形状である。
請求項５において、少なくとも前記光出射口の領域は、保護膜によって被覆され、前記保護膜の膜厚は、前記絶縁膜の有無による前記第２の半導体多層膜反射鏡の反射率の差の変化が小さくするように調整される。
請求項６に係る半導体レーザ装置は、請求項１ないし５いずれか１つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザからの光を入射する光学部材とを実装する。
請求項７に係る光伝送装置は、請求項６に記載された面発光型半導体レーザ装置と、前記面発光型半導体レーザ装置から発せられたレーザ光を光媒体を介して伝送する伝送手段とを備える。
請求項８に係る情報処理装置は、請求項１ないし５いずれか1つに記載の面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光を記録媒体に集光する集光手段と、前記集光手段により集光されたレーザ光を前記記録媒体上で走査する機構とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１によれば、レーザ光の偏光方向を絶縁膜の長手方向に制御することができる。
請求項２によれば、絶縁膜の有無による第２の半導体多層膜反射鏡の反射率の差を最も大きくすることができる。
請求項３によれば、絶縁膜が形成された第２の半導体多層膜反射鏡の反射率を大きくすることができる。
請求項４によれば、円形のレーザビームの偏光方向を制御することができる。
請求項５によれば、保護膜の膜厚の調整を行わない場合と比較して、絶縁膜の有無による第２の半導体多層膜反射鏡の反射率の差を大きくすることができる。
請求項６ないし８によれば、偏光方向が制御された面発光型半導体レーザを利用した面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施例に係る面発光型半導体レーザの概略平面図、Ｘ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。
【図２】図1に示す面発光型半導体レーザの光出射口、電流狭窄層および絶縁膜の関係を説明する平面図である。
【図３】上部ＤＢＲの反射率の絶縁膜膜厚依存性を示すグラフである。
【図４】レーザ光の定在波と上部ＤＢＲの終端面および絶縁膜の膜厚との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る面発光型半導体レーザの概略平面図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る面発光型半導体レーザの概略平面図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係る面発光型半導体レーザの概略平面図、Ｘ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。
【図８】本実施例の面発光型半導体レーザに光学部品を実装した面発光型半導体レーザ装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】本実施例の面発光型半導体レーザを使用した光源装置の構成例を示す図である。
【図１０】図９に示す面発光型半導体レーザ装置を用いた光伝送装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では、選択酸化型の面発光型半導体レーザを例示し、面発光型半導体レーザをＶＣＳＥＬと称する。なお、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施例に係るＶＣＳＥＬの概略平面図、Ｘ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。本実施例のＶＣＳＥＬ１０は、ｎ型のＧａＡｓ基板１００上に、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｎ型の分布ブラック型反射鏡（Distributed Bragg Reflector：以下、ＤＢＲという）１０２、上部および下部スペーサ層に挟まれた量子井戸層を含む活性領域１０４、活性領域１０４上に形成されたＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｐ型の上部ＤＢＲ１０６を積層している。
【００１０】
ｎ型の下部ＤＢＲ１０２は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との複数層積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に４０．５周期で積層してある。ｎ型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は、３×１０18ｃｍ-3である。
【００１１】
活性領域１０４の下部スペーサ層は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層であり、量子井戸活性層５は、アンドープＡｌ0.１１Ｇａ0.８９Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.３Ｇａ0.７Ａｓ障壁層であり、上部スペーサ層は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層である。
【００１２】
ｐ型の上部ＤＢＲ１０６は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｐ型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に３０周期積層してある。ｐ型不純物であるカーボンをドーピングした後のキャリア濃度は、３×１０18ｃｍ-3である。また、上部ＤＢＲ１０６の最上層は、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１０８が形成され、上部ＤＢＲ１０６の最下層もしくはその内部にｐ型ＡｌＡｓから形成された電流狭窄層１１０が形成される。コンタクト層１０８のキャリア濃度は、例えば、１×１０19ｃｍ-3である。
【００１３】
なお、図１では省略されているが、レーザ素子の直列抵抗を下げるため、ｐ型の上部ＤＢＲ１０６あるいは／およびｎ型の下部ＤＢＲ１０２中に、Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との間の中間のＧａＡｓ／ＡｌＡｓ混晶比を有する中間層（グレーデッド層）を挿入してもよい。
【００１４】
上部ＤＢＲ１０６から下部ＤＢＲ１０２に至る半導体層をエッチングすることにより、基板１００上に円筒状のメサ（柱状構造）Ｍが形成される。電流狭窄層１１０は、メサＭの側面で露出され、当該側面から選択的に酸化された酸化領域１１０Ａと酸化領域１１０Ａによって囲まれた導電領域（酸化アパーチャ）１１０Ｂを有する。ＶＣＳＥＬの酸化工程において、ＡｌＡｓ層はＡｌＧａＡｓ層よりも酸化速度が速く、ＡｌＡｓ層は、メサＭの側面から内部に向けてほぼ一定の速度で酸化される。このため、導電領域１１０Ｂの基板１００の主面と平行な面内の平面形状は、メサＭの外形を反映した円形状となり、その中心は、メサＭの軸方向の光軸を既定する。本実施例では、シングルモードのレーザ光が出射されるように、導電領域１１０Ｂの径は、約５μｍまたはそれ以下にすることが好ましい。
【００１５】
ＧａＡｓコンタクト層１０８上には、Ｔｉ／Ａｕなどを積層した金属製の環状のｐ側電極１１２が形成され、ｐ側電極１１２は、コンタクト層１０８にオーミック接続される。ｐ側電極１１２の中央の円形状の開口は、レーザ光を出射する光出射口１１２Ａとなる。光出射口１１２Ａの中心は、メサＭの光軸にほぼ一致する。また、基板１００の裏面には、ｎ側電極１１４が形成される。本実施例のＶＣＳＥＬ１０は、ｐ側電極１１２とｎ側電極１１４間に順方向の駆動電流が印加されたとき、光出射口１１２Ａから発振波長が約８５０ｎｍのシングルモードのレーザ光を出射する。
【００１６】
本実施例において特徴的なことは、メサＭの頂部に異方性の形状を有する透明な絶縁膜１２０が形成されることである。絶縁膜１２０は、Ｘ軸方向においてだけ、電流狭窄層１１０の導電領域１１０Ｂの内側で反射率分布ができるように光出射口１１２Ａを部分的に被覆している。図２は、絶縁膜１２０、導電領域１１０Ｂおよび光出射口１１２Ａの寸法の関係を説明する平面図である。
【００１７】
絶縁膜１２０は、発振波長に対して透明な絶縁膜、好ましくはＳｉＯＮから構成される。絶縁膜１２０の短手方向（Ｘ軸方向）の長さをＬｘ、長手方向（Ｙ軸方向）の長さをＬｙとするとき、Ｌｘ＜Ｌｙの関係の異方性を有する。光出射口１１２Ａの平面矢視は円形であり、その直径をＤ１とし、電流狭窄層１１０の平面矢視は円形であり、導電領域１１０Ｂの直径をＤ２（Ｄ１＞Ｄ２）とする。絶縁膜１２０の長手方向の長さＬｙは、導電領域の直径Ｄ２よりも大きく、かつ、光出射口１１２Ａの直径よりも大きい（Ｌｙ＞Ｄ１＞Ｄ２）。また、絶縁膜１２０の短手方向の長さＬｘは、導電領域１１０Ｂの直径Ｄ２よりも小さい（Ｌｘ＜Ｄ２）。
【００１８】
矩形状である絶縁膜１２０は、その中心（この場合、対角線の交点）が光軸Ｃにほぼ一致するように形成される。このため、光出射口１１２Ａ内のＸ軸方向の導電領域１１０Ｂより内側に、絶縁膜１２０によって被覆されていない一対の非被覆領域１３０が形成される。一方、光出射口１１２Ａ内のＹ軸方向の導電領域１１０Ｂは、絶縁膜１２０によって完全に被覆される。こうして、異方性の絶縁膜１２０により光出射口１１２Ａを部分的に被覆することで、導電領域１１０Ｂの内側に絶縁膜１２０が被覆されていない領域１３０を形成し、これにより、後述するように、レーザ光の偏光方向をＹ軸方向に制御する。
【００１９】
次に、本実施例の偏光制御の原理を図３および図４を参照して説明する。図３は、ｐ型上部ＤＢＲ反射率の絶縁膜依存性を示すグラフであり、縦軸は、上部ＤＢＲ１０６の反射率、横軸は、絶縁膜の光学膜厚である。ここでは、絶縁膜１２０は、ＳｉＯＮであり、その屈折率ｎは、ｎ＝１．６である。本実施例では、図４(ａ)に示すように、上部ＤＢＲ１０６の光軸方向の長さは、その最上層の終端面Ｓ（ここでは、ＧａＡｓコンタクト層１０８の終端面）が、レーザ光の定在波の節に一致するように調整されている。上部ＤＢＲ１０６の各層は、λ／４ｎｒの膜厚を有するので、上部ＤＢＲ１０６の光軸方向の全体の長さは、レーザ光の半波長（λ／２）の倍数にすればよい。あるいは、最上層のＧａＡｓコンタクト層１０８の膜厚を調整し、コンタクト層１０８の終端面Ｓが節に一致するようにしてもよい。
【００２０】
図３に示すように、上部ＤＢＲ１０６上に絶縁膜１２０が形成されていないとき、上部ＤＢＲ１０６の反射率は、約０．９７６である。図３の矢印で示す膜厚の時に、絶縁膜１２０も含めた多層反射鏡が整合条件になる。つまり、絶縁膜１２０の膜厚が、媒質内波長のλ／４またはその奇数倍になったとき、上部ＤＢＲ１０６の反射率は、約０．９８８のピークとなる。図４（ｂ）に示すように、絶縁膜１２０の膜厚がλ／４（またはその奇数倍）のとき、絶縁膜１２０の終端面Ｓは、レーザ光の定在波の腹に一致する。このように、絶縁膜１２０の有無で、上部ＤＢＲ１０６の反射率差を大きくつけることで、絶縁膜１２０のない領域、すなわち非被覆領域１３０の発振を抑えることができる。つまり、絶縁膜１２０が存在しない領域は、ＤＢＲの反射率が小さくなり、その結果、しきい値電流が大きくなり、発振し難くなる。他方、絶縁膜１２０が存在する領域は、ＤＢＲの反射率が大きなり、その結果、しきい値電流が小さくなり、発振し易くなる。従って、光出射口１１２Ａから出射されるレーザビームは円形でありながら、その偏光方向がＹ軸方向に制御される。図４（ａ）、（ｂ）に示す例は、本発明のうち最も効果が大きい例である。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図５は、本発明の第２の実施例に係るＶＣＳＥＬの概略平面図である。第２の実施例のＶＣＳＥＬ１０Ａでは、ひし形の絶縁膜１２０Ａ（分かり易くするためハッチングで表示）により光出射口１１２Ａの一部を被覆している。絶縁膜１２０Ａは、ひし形であり、長軸と短軸の長さが異なる異方性を有している。メサＭの頂部には、環状のｐ側電極１１２（分かり易くするためハッチングで表示）が形成され、その中央に円形状の光出射口１１２Ａが形成されている。絶縁膜１２０Ａの短軸方向（Ｘ軸）の幅は、導電領域１１０Ｂの直径Ｄ２よりも小さく、絶縁膜１２０Ａの長軸方向（Ｙ軸）の幅は、導電領域１１０Ｂの直径Ｄ２および光出射口１１２Ａの直径Ｄ１よりも大きい。絶縁膜１２０Ａの中心は、光軸Ｃにほぼ一致するように形成され、その結果、光出射口１１２Ａ内の導電領域１１０Ｂより内側に絶縁膜１２０Ａによって被覆されない一対の非被覆領域１３０Ａが形成される。第２の実施例においても、異方性の絶縁膜１２０Ａによって導電領域１１０Ｂの内側に反射率分布が形成され、円形ビームのレーザ光は、Ｙ軸方向に偏光制御される。
【００２２】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図６は、本発明の第３の実施例に係るＶＣＳＥＬの概略平面図である。第３の実施例に係るＶＣＳＥＬ１０Ｂでは、メサＭを楕円構造にしている。基板の主面と平行な面から見たメサＭの形状は、楕円形状であり、その短軸はＸ軸方向、長軸はＹ軸方向に一致している。電流狭窄層１１０の導電領域１１０Ｂは、メサＭの外形を反映した楕円形状である。メサＭの頂部には、環状のｐ側電極（ハッチングで表示）が形成され、その中央に円形状の光出射口１１２Ａが形成される。長手方向と短手方向の長さが異なる異方性（矩形状）の絶縁膜１２０Ｂ（ハッチングで表示）が光出射口１１２Ａの一部を覆うように形成されている。絶縁膜１２０Ｂの短手方向の長さは、導電領域１１０Ｂの短軸方向の長さよりも小さく、絶縁膜１２０Ｂの長手方向の長さは、導電領域１１０Ｂの長軸方向の長さおよび光出射口１１２Ａの直径よりも大きい。第１、第２の実施例と同様に、絶縁膜１２０Ｂは、その中心が光軸に一致するように形成され、その結果、光出射口１１２Ａ内の導電領域１１０Ｂの内側に絶縁膜１２０Ｂによって被覆されていない非被覆領域１３０Ｂ（ハッチングされていない部分）が形成される。
【００２３】
第３の実施例では、メサＭが異方性を有する楕円構造であり、電流狭窄層１１０の導電領域１１０Ｂが楕円形状となるため、メサ自身の異方性によりレーザ光がＹ軸方向に偏光制御される。加えて、絶縁膜１２０Ｂの有無により上部ＤＢＲ１０６の反射率差が形成されることで、レーザ光の偏光方向がよりＹ軸方向に安定的に制御される。
【００２４】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図７は、本発明の第４の実施例に係るＶＣＳＥＬの概略平面図とそのＸ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図である。第４の実施例に係るＶＣＳＥＬ１０Ｃは、第１の実施例の構成に加えて、光出射口１１２Ａを保護するための保護膜１５０（分かり易くするため平面図でハッチング表示）を有している。保護膜１５０は、少なくとも絶縁膜１２０によって露出された領域を被覆するようにしてもよいし、絶縁膜１２０を含む光出射口１１２Ａの全体を覆うようにしてもよい。好ましくは、保護膜１５０は、絶縁膜１２０が形成された出射口中心の反射率が最大になるように、あるいは、絶縁膜１２０によって得られたＤＢＲの反射率差ができるだけ小さくならないように（例えば、一様な膜厚）、その膜厚および材質が調整される。また、保護膜１５０は、絶縁膜１２０と同じ材質の絶縁膜であってもよいし、それと異なる材質から構成されてもよい。
【００２５】
次に、第１の実施例で説明したＶＣＳＥＬの好ましい構成とその製造工程を例示する。ＶＣＳＥＬの製造は、有機金属気相成長(ＭＯＣＶＤ)法を用いて行われ、ｎ型のＧａＡｓ基板１００上に、ｎ型の下部ＤＢＲ１０２、活性領域１０４、ｐ型の上部ＤＢＲ１０６が順次積層される。ＤＢＲの各層の膜厚は、媒質内波長の１／４となるように形成される。上部ＤＢＲ１０６には、ｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層１１０が活性領域１０４の近傍に挿入され、上部ＤＢＲ１０６の最上層にｐ型のＧａＡｓコンタクト層１０８が形成される。
【００２６】
次に、基板上の半導体層は、公知のフォトリソ工程を用いてエッチングされ、基板上に円柱状のメサＭが形成される。次に、酸化処理を行い、電流狭窄層１１０内に酸化領域１１０Ａとこれによって囲まれた導電領域１１０Ｂを形成する。導電領域１１０Ｂの径は、好ましくは５μｍ以下に設定される。
【００２７】
次に、リフトオフ工程により、コンタクト層１０８上に環状のｐ側電極１１２が形成される。但し、ｐ側電極１１２は、メサＭを形成する前にコンタクト層１０８上に形成しておいてもよい。次に、メサを含む基板全面にＳｉＯＮ膜がＣＶＤによって形成され、ＳｉＯＮ膜をエッチングして光出射口上に異方性の絶縁膜１２０を形成する。そして、基板の裏面にｎ側電極１１４を形成することで、図１に示すようなＶＣＳＥＬを得ることができる。
【００２８】
上記第１ないし第４の実施例において種々の例を示したが、本発明は、これらの例示に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、基板上にメサを形成し、酸化工程によりメサ内に酸化領域１１０Ａを形成するものであるが、必ずしも酸化工程による電流狭窄層を用いる必要はない。例えば、基板上に積層されたＤＢＲ層内にプロトンイオン注入を行って、電流狭窄層内に環状の電気的絶縁領域を形成するようにしてもよい。この場合には、基板上にメサを形成する必要はない。
【００２９】
また、発振波長に対して透明な絶縁膜は、上記したＳｉＯＮに限らず、他のＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＴｉＯ２などの絶縁膜または誘電体膜を用いることができる。これらの膜厚は、上部ＤＢＲを構成する半導体層の材質等との関係において適宜選択される。また、絶縁膜の形状は、矩形、長方形、ひし形の他に、楕円形状などを用いることができ、要は、絶縁膜の平面形状は、中心に関し長手方向と短手方向で差が生じるような形状であればよい。
【００３０】
また、上記実施例では、上部ＤＢＲの終端面がレーザ光の定在波の節に一致し、絶縁膜１２０の終端面が定在波の腹に一致する例を示したが、これに限定されるものではない。ＤＢＲの終端面は、節以外の部分に一致し、絶縁膜の終端面は腹以外の部分に一致していてもよく、要は、絶縁膜を含むＤＢＲの反射率が、絶縁膜を含まないＤＢＲの反射率よりも高くなればよい。
【００３１】
さらに上記実施例では、メサＭを円筒状または楕円構造を例示したが、これは一例であって直方体状であってもよい。さらに、光出射口の形状は、円形状を例示したが、これ以外にも楕円形状であってもよい。さらに、光出射口は、ｐ側電極によって形成したが、他の金属等を用いて光出射口が形成されてもよい。さらに上記実施例で示したＤＢＲのＡｌ組成比は一例であって、目的や用途に応じてＡｌ組成比を適宜選択することができる。さらに、上記実施例では、ＡｌＧａＡｓ系のＶＣＳＥＬを例示したが、他のＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体を用いたＶＣＳＥＬであってもよい。さらに、上記実施例では、シングルスポットのＶＣＳＥＬを例示したが、基板上に多数のメサ（発光部）が形成されたマルチスポットのＶＣＳＥＬあるいはＶＣＳＥＬアレイであってもよい。さらに電流狭窄層として、ＡｌＡｓのほかにも、Al0.98Ga0.02AsなどのＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓを使用するものであってもよい。
【００３２】
次に、本実施例のＶＣＳＥＬを利用した面発光型半導体レーザ装置、光情報処理装置および光伝送装置について図面を参照して説明する。図８（ａ）は、ＶＣＳＥＬと光学部材を実装（パッケージ）した面発光型半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。面発光型半導体レーザ装置３００は、ＶＣＳＥＬが形成されたチップ３１０を、導電性接着剤３２０を介して円盤状の金属ステム３３０上に固定する。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０に形成された貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、ＶＣＳＥＬのｎ側電極に電気的に接続され、他方のリード３４２は、ｐ側電極に電気的に接続される。
【００３３】
チップ３１０を含むステム３３０上に矩形状の中空のキャップ３５０が固定され、キャップ３５０の中央の開口３５２内にボールレンズ３６０等の光学部材が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、チップ３１０から垂直方向にレーザ光が出射される。チップ３１０とボールレンズ３６０との距離は、チップ３１０からのレーザ光の広がり角θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整される。また、キャップ内に、ＶＣＳＥＬの発光状態をモニターするための受光素子や温度センサを含ませるようにしてもよい。
【００３４】
図８（ｂ）は、他の面発光型半導体レーザ装置の構成を示す図であり、同図に示す面発光型半導体レーザ装置３０２は、ボールレンズ３６０を用いる代わりに、キャップ３５０の中央の開口３５２内に平板ガラス３６２を固定している。平板ガラス３６２の中心は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。チップ３１０と平板ガラス３６２との距離は、平板ガラス３６２の開口径がチップ３１０からのレーザ光の広がり角度θ以上になるように調整される。
【００３５】
図９は、ＶＣＳＥＬを光情報処理装置の光源に適用した例を示す図である。光情報処理装置３７０は、図８（ａ）または図８（ｂ）のようにＶＣＳＥＬを実装した面発光型半導体レーザ装置３００または３０２からのレーザ光を入射するコリメータレンズ３７２、一定の速度で回転し、コリメータレンズ３７２からの光線束を一定の広がり角で反射するポリゴンミラー３７４、ポリゴンミラー３７４からのレーザ光を入射し反射ミラー３７８を照射するｆθレンズ３７６、ライン状の反射ミラー３７８、反射ミラー３７８からの反射光に基づき潜像を形成する感光体ドラム(記録媒体)３８０を備えている。このように、ＶＣＳＥＬからのレーザ光を感光体ドラム上に集光する光学系と、集光されたレーザ光を光体ドラム上で走査する機構とを備えた複写機やプリンタなど、光情報処理装置の光源として利用することができる。
【００３６】
図１０は、図８（ａ）に示す面発光型半導体レーザ装置を光伝送装置に適用したときの構成を示す断面図である。光伝送装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０、およびフェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０を含んで構成される。ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。
【００３７】
チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光伝送装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光伝送装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ＶＣＳＥＬ
１００：基板
１０２：下部ＤＢＲ
１０４：活性領域
１０６：上部ＤＢＲ
１０８：コンタクト層
１１０：電流狭窄層
１１０Ａ：酸化領域
１１０Ｂ：導電領域
１１２：ｐ側電極
１１２Ａ：出射口
１１４：ｎ側電極
１２０、１２０Ａ：絶縁膜
１３０、１３０Ａ：非被覆領域
１５０：保護膜
Ｓ：終端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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