(57)【要約】【課題】容易に製造することができ、かつ基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振を抑制することが可能な面発光型半導体レーザを提供する。【解決手段】活性層１３を間にして下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５が設けられており、上部ＤＢＲミラー層１５を通して垂直方向にレーザ光が出射される。上部ＤＢＲミラー層１５の表面の光出射領域のうち、中央領域には第１絶縁膜１７および第２絶縁膜１８の積層構造、中央領域を囲む領域（周辺領域）には第３の絶縁膜１９が設けられており、周辺領域の反射率は中央領域の反射率よりも低くなっている。これにより基本横モードの光出力を低減することなく、高次横モード発振が抑制される。【選択図】  図１
2006210429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光中心領域を有する活性層と、
前記活性層を間にして設けられ、一方に光出射領域を有する一対の多層膜反射鏡と、
前記光出射領域に対応して開口部を有する電極と、
前記光出射領域に対応して設けられると共に、前記光出射領域のうち前記発光中心領域に対応する中央領域を囲む周辺領域の反射率が前記中央領域のそれよりも低くなるように構成された絶縁膜と
を備えたことを特徴とする面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記絶縁膜の、前記光射出領域のうち中央領域に対応する部分は、膜厚が（２ａ−１）λ／４ｎ1 （ａは１以上の整数，λは発光波長，ｎ1 は屈折率）、屈折率ｎ1 が前記出射側の多層膜反射鏡の表面のそれよりも低い値を有する第１絶縁膜と、膜厚が（２ｂ−１）λ／４ｎ2 （ｂは１以上の整数，ｎ2 は屈折率）、屈折率ｎ2 が前記第１絶縁膜のそれよりも低い値を有する第２絶縁膜とをこの順に積層した構造であり、前記光出射領域のうち周辺領域に対応する部分は、膜厚が（２ｃ−１）λ／４ｎ3 （ｃは１以上の整数，ｎ3 は屈折率）、屈折率ｎ3 が前記第１絶縁膜のそれよりも低い値を有する第３絶縁膜である
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記第１絶縁膜は酸化物、前記第２絶縁膜および第３絶縁膜は窒化物によりそれぞれ構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１絶縁膜の幅をＷ1 、前記開口部の内径をＡ1 とすると、以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
Ａ1 ／３≦Ｗ1 ≦２Ａ1 ／３…式（１）
【請求項５】
前記光出射領域のうち中央領域の絶縁膜による反射率をＲ1 、前記光出射領域のうち周辺領域の絶縁膜による反射率をＲ2 、前記光出射領域に絶縁膜がない場合の反射率をＲ3 とすると、以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
Ｒ1 ≧Ｒ3 ＞Ｒ2 …式（２）
【請求項６】
前記絶縁膜は、前記光出射領域のうち中央領域に対応する部分の膜厚がｄλ／２ｎ5 （ｄは１以上の整数，λは発光波長，ｎ5 は屈折率）、前記光出射領域のうち周辺領域に対応する部分の膜厚が（２ｅ−１）λ／４ｎ5 （ｅは１以上の整数）である第４絶縁膜であり、屈折率ｎ5 は前記出射側の多層膜反射鏡の表面のそれよりも低い値を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
前記第４絶縁膜は、酸化物または窒化物により構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の面発光型半導体レーザ。
【請求項８】
前記第４絶縁膜のうち膜厚がｄλ／２ｎ5 の領域の幅をＷ2 、前記開口部の内径をＡ2 とすると、以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項６に記載の面発光型半導体レーザ。
Ａ2 ／３≦Ｗ2 ≦２Ａ2 ／３…式（３）
【請求項９】
前記第４絶縁膜のうち、前記光出射領域の中央領域に対応する部分の反射率をＲ1 、前記光出射領域の周辺領域に対応する部分の反射率をＲ2 とし、前記光出射領域に前記絶縁膜がない場合の反射率をＲ3 とすると、以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項６に記載の面発光型半導体レーザ。
Ｒ1 ≧Ｒ3 ＞Ｒ2 …式（４）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面にレーザ光の出射領域を有する面発光型半導体レーザに係り、特に、低次横モードの光出力が要求される用途に好適に適用可能な面発光型半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザは、従来のファブリペロー共振器型のものとは異なり、基板に対して直交する方向に光を出射するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の素子を配列することが可能であることから、近年、データ通信分野で注目されている。
【０００３】
従来、この種の面発光型半導体レーザは、半導体基板上に一対の多層膜反射鏡が形成されており、その対の多層膜反射鏡の間に発光領域となる活性層を有している。そして、一方の多層膜反射鏡には、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために、電流注入領域を狭めた構造を有する電流狭窄層が設けられている。また、下面側にはｎ側電極、上面側にはｐ側電極がそれぞれ設けられ、ｐ側電極にはレーザ光を出射するために開口部が設けられている。この面発光型半導体レーザでは、電流は電流狭窄層により狭窄されたのち活性層に注入され、ここで発光し、これが一対の多層膜反射鏡で反射を繰り返しながらレーザ光としてｐ側電極の開口部から出射される。
【０００４】
ところで、上記した面発光型半導体レーザでは、レーザ光の出射領域のうち中央領域において主に基本横モード発振が生じる一方、周辺領域において主に高次横モード発振が生じることが知られており、この性質を利用した横モード発振の制御に関する技術が多数報告されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、レーザ光の出射領域に対して、その領域の中心部分を起点とし、その起点から離れるにつれて反射損失が漸進的に増大するような損失決定素子を設ける技術が開示されている。また、特許文献２では、光の出射面に、レーザ光の出射領域を囲む周辺領域の反射率を減少させるための第２調整層および第１調整層をこの順に設ける技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５６２３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、損失決定素子の表面を特定の曲面とする必要があり、そのような曲面を製造するのは容易ではないことから、実用的とはいえない。また、特許文献２記載の技術は、レーザ光の出射領域以外の領域の反射率を減少させるために、第２調整層を多層膜反射鏡のうちアルミニウム（Ａｌ）組成の多い低屈折率層上に形成すると共にその低屈折率層よりも少ないＡｌ組成を有する高屈折率層とする必要がある。ところが、第２調整層を選択的にエッチングして上記低屈折率層を露出させることは非常に困難である。また、仮に第２調整層を選択的にエッチングすることができるとしても、Ａｌ組成の多い低屈折率層は酸化され易く、酸化による屈折率の変化を防止するために、その表面に酸化層やＡｌ組成の少ない高屈折率層を設けることが必要となる。しかしながら、そのような層をその表面に設けると、レーザ光の出射領域の反射率が低下するため、基本横モードの光出力が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光調整層を容易に製造することができ、かつ基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振を抑制することが可能な面発光型半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の面発光型半導体レーザは、発光中心領域を有する活性層と、活性層を間にして設けられ、一方に光出射領域を有する一対の多層膜反射鏡と、光出射領域に対応して開口部を有する電極と、光出射領域に対応して設けられると共に、光出射領域のうち発光中心領域に対応する中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるように構成された絶縁膜とを備えたものである。
【００１０】
本発明の面発光型半導体レーザでは、光出射領域のうち中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも相対的に低くなっている。ここで、光出射領域のうち中央領域は、主に基本横モード発振が生じる領域（発光中心領域）、中央領域を囲む周辺領域は主に高次横モード発振が生じる領域にそれぞれ対応している。この中央領域と周縁との反射率の差は大きい方が好ましい。絶縁膜は、例えば酸化物または窒化物などの高抵抗物質により構成されており、互いに異なる物質よりなる複数の層を含んで構成されていてもよい。なお、電極と出射側の多層膜反射鏡との間に、コンタクト層などが介在していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の面発光型半導体レーザによれば、光出射領域に設ける絶縁膜のうち中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも相対的に低くなるようにしたので、基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振を抑制することができる。また、この絶縁膜による光調整層は、容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１の断面構造を表したものである。また、図２（Ａ），（Ｂ）は、この面発光型半導体レーザ１の開口部２３近傍の構造と、開口部２３における反射率の分布を表したものである。
【００１４】
面発光型半導体レーザ１は、基板１０の一面側に、下部ＤＢＲミラー層１１（光出射領域を有さない多層膜反射鏡）、下部クラッド層１２、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５（光出射領域を有する多層膜反射鏡）およびｐ側コンタクト層１６をこの順に積層したレーザ構造部を備えている。ここで、下部クラッド層１２の一部、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ側コンタクト層１６は、ｐ側コンタクト層１６まで形成されたのち、上面から選択的にエッチングされることにより凸状のメサポスト３０となっている。
【００１５】
メサポスト３０の上部または周辺部には、第１絶縁膜１７、第２絶縁膜１８、第３絶縁膜１９、保護膜２０およびｐ側電極２１（電極）が積層されている。基板１０の裏面には、ｎ側電極２４が形成されている。
【００１６】
基板１０、下部ＤＢＲミラー層１１、下部クラッド層１２、活性層１３、上部クラッド層１４、上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ側コンタクト層１６は、例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。
【００１７】
基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。下部ＤＢＲミラー層１１は、低屈折率層１１Ａｉおよび高屈折率層１１Ｂｉ（１≦ｉ≦ｍ，ｍは１以上の整数）を１組として、それをｍ組分積層して構成されたものである。低屈折率層１１Ａｉは、例えば厚さがλ／４ｎ4 （λは発振波長、ｎ4 は屈折率）のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１＜１）、高屈折率層１１Ｂｉは、例えば厚さがλ／４ｎ5 （ｎ5 は屈折率）のｎ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０＜ｘ２＜ｘ１）によりそれぞれ形成されている。ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００１８】
下部クラッド層１２は、例えばＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３＜１）により構成されている。活性層１３は、例えばＧａＡｓ系材料により構成されている。この活性層１３では、後述の電流注入領域１５Ｃ−１と対向する領域が発光領域であり、その発光領域の中心領域（発光中心領域１３Ａ）が主に基本横モード発振が生じる領域であり、発光領域のうち発光中心領域１３Ａを囲む領域が主に高次横モード発振が生じる領域となっている。上部クラッド層１４は、例えばＡｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（０＜ｘ４＜１）により構成されている。この下部クラッド層１２、活性層１３および上部クラッド層１４は、アンドープであることが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。
【００１９】
上部ＤＢＲミラー層１５は、低屈折率層１５Ａｊおよび高屈折率層１５Ｂｊ（１≦ｊ≦ｎ，ｎは１以上の整数）を１組として、それをｎ組分積層して構成されたものである。この低屈折率層１５Ａｊは、例えば厚さがλ／４ｎ6 （λは発振波長、ｎ6 は屈折率）のｐ型Ａｌx5Ｇａ1-x5Ａｓ（０＜ｘ５＜１）、高屈折率層１５Ｂｊは、例えば厚さがλ／４ｎ7 （ｎ7 は屈折率）のｐ型Ａｌx6Ｇａ1-x6Ａｓ（０＜ｘ６＜ｘ５）によりそれぞれ形成されている。ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
【００２０】
ただし、上部ＤＢＲミラー層１５において、活性層１３側から数えてｊ組離れた低屈折率層１５Ｂｊの部位には、低屈折率層１５Ｂｊの代わりに、電流狭窄層１５Ｃが形成されている。この電流狭窄層１５Ｃにおいて、その中央領域が電流注入領域１５Ｃ−１であり、この電流注入領域１５Ｃ−１を取り囲む周辺領域が電流狭窄領域１５Ｃ−２となっている。電流注入領域１５Ｃ−１は、例えば、Ａｌx7Ｇａ1-x7Ａｓ（ｘ５＜ｘ７≦１）により構成されており、電流狭窄領域１５Ｃ−２は、これを酸化することにより得られたＡｌ2 Ｏ3 （酸化アルミニウム）となっている。
【００２１】
ｐ側コンタクト層１６は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されており、上記の電流注入領域１５Ｃ−１と対向する領域に、例えば円形の開口部が設けられている。この開口部の底部には上部ＤＢＲミラー層１５が露出している。
【００２２】
ｐ側電極２１は、例えばチタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層をこの順に積層して構成されたものであり、ｐ側コンタクト層１６と電気的に接続されている。また、ｐ側電極２１は、上記のｐ側コンタクト層１６の開口部に対応する領域にレーザ光の光出射領域２２となる開口部が設けられており、レーザ光の光軸方向から見ると、ｐ側コンタクト層１６およびｐ側電極２１の開口部からなる一つの開口部２３がメサポスト３０上部に設けられているようにみえる。ただし、ｐ側コンタクト層１６およびｐ側電極２１の開口部は、それぞれ同一の内径を有している必要はなく、ｐ側電極２１の開口部の内径がｐ側コンタクト層１６のそれより大きくても良い。なお、この開口部２３のうち中央領域２３Ａは主に基本横モード発振が生じる領域、中央領域２３Ａを囲む領域（周辺領域２３Ｂ）は主に高次横モード発振が生じる領域にそれぞれ対応している。また、このｐ側電極２１のうちメサポスト３０の周辺基板上に形成された部分は、ワイヤーボンディングをするのに十分な表面積を有する平板状の形状となっている。
【００２３】
第１絶縁膜１７は、上記開口部２３の中央領域２３Ａ、すなわち主に基本横モード発振が生じる領域に形成されており、具体的には、膜厚が（２ａ−１）λ／４ｎ1 （ａは１以上の整数，ｎ1 は屈折率）で、屈折率ｎ1 が上部ＤＢＲミラー層１５の表面に設けられた高屈折率層１５Ｂｎの屈折率ｎ7 より低い物質、例えば酸化物により構成されている。酸化物としては、例えばＳｉＯ2 （酸化シリコン）が挙げられる。また、この第１絶縁膜１７の幅Ｗ1 は、開口部２３の内径をＡ1 （内径Ａ1 は開口部２３のうち主にｐ側電極２１の開口部の内径を指す）とすると、以下の式（１）を満たす範囲であることが好ましい。
【００２４】
Ａ1 ／３≦Ｗ1 ≦２Ａ1 ／３…式（１）
【００２５】
第１絶縁膜１７上には第２絶縁膜１８が形成されている。第２絶縁膜１８は、具体的には、膜厚が（２ｂ−１）λ／４ｎ2 （ｂは１以上の整数，ｎ2 は屈折率）で、屈折率ｎ2 が第１絶縁膜１７より低い物質、例えば窒化物により構成されている。開口部２３の周辺領域２３Ｂ、すなわち主に高次横モード発振が生じる領域には第３絶縁膜１９が形成されている。この第３絶縁膜１９は、具体的には、膜厚が（２ｃ−１）λ／４ｎ3 （ｃは１以上の整数，ｎ3 は屈折率）で屈折率ｎ3 が第１絶縁膜１７より低い物質、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）などの窒化物により構成されている。
【００２６】
なお、開口部２３の中央領域２３Ａ、すなわち第１絶縁膜１７および第２絶縁膜１８の積層構造の反射率をＲ1 、開口部２３の周辺領域２３Ｂ、すなわち第３絶縁膜１９の反射率をＲ2 、開口部２３にこれらの絶縁膜を設けなかった場合の開口部２３の反射率をＲ3 とすると、以下の式（２）の関係を満たすようにそれぞれの屈折率を調節することが好ましい。
【００２７】
Ｒ1 ≧Ｒ3 ＞Ｒ2 …式（２）
【００２８】
例えば、第１絶縁膜１７の屈折率を１．６、第２絶縁膜１８および第３絶縁膜１９の屈折率を２．０とすると、中央領域２３Ａでの反射率Ｒ1 は９９．６％、周辺領域２３Ｂでの反射率Ｒ2 は９７．２％となる。なお、Ｒ３は一般的に９９．５％である。このように反射率がわずかな差で低下した場合であっても、周辺領域２３Ｂでのゲインが下がるため、基本横モードの光出力を低減することなく、高次横モード発振のみを抑制することが可能となる。
【００２９】
また、第２絶縁膜１８と第３絶縁膜１９とは、同一の膜厚および材料により構成されていてもよい。後述のように製造工程を簡略化することができるからである。
【００３０】
次に、保護膜２０は例えば酸化物または窒化物により形成されたもので、ｐ側コンタクト層１６の周縁部からメサポスト３０の側面、更にその近傍を覆うように形成されている。
【００３１】
ｎ側電極２４は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１０の側から順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。
【００３２】
本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３３】
図３（Ａ）〜（Ｂ）および図４（Ａ）〜（Ｂ）は、その製造方法を工程順に表したものである。ここでは、ＧａＡｓからなる基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ2 Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００３４】
まず、図３（Ａ）に示したように、基板１０上に、下部ＤＢＲミラー層１１，下部クラッド層１２，活性層１３，上部クラッド層１４，上部ＤＢＲミラー層１５およびｐ側コンタクト層１６をこの順に積層する。
【００３５】
次に、図３（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側コンタクト層１６の上にマスク層（図示せず）を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ側コンタクト層１６，上部ＤＢＲミラー層１５，上部クラッド層１４，活性層１３および下部クラッド層１２の一部を選択的に除去すると共に、ｐ側コンタクト層１６の一部をエッチングして開口部を形成する。
【００３６】
次に、図４（Ａ）に示したように、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、メサポスト３０の外側からＡｌＡｓ層１５ＤのＡｌを選択的に酸化する。これによりＡｌＡｓ層１５Ｄの周辺領域が絶縁膜（酸化アルミニウム）となる。すなわち、周辺領域が電流狭窄領域１５Ｃ−２であり、その中心領域のみが電流注入領域１５Ｃ−１である電流狭窄層１５Ｃが形成される。
【００３７】
次に、メサポスト３０上およびメサポスト３０の周辺基板上に例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法により前述の絶縁材料を堆積させる。その後、図４（Ｂ）に示したように、エッチングにより絶縁材料のうちｐ側コンタクト層１６の開口部の中央領域に対応する部分以外の領域を選択的に除去する。これにより開口部２３の中央領域２３Ａに第１絶縁膜１７が形成される。続いて、上記と同様の方法を用いて、第１絶縁膜１７上に第２絶縁膜１８を形成したのち、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）に第３絶縁膜１９を形成する。続いて、メサポスト３０の側面および周辺基板上に保護膜２０を形成する。上記のような絶縁材料は上部ＤＢＲミラー層１５などの半導体材料に対して優れた選択性を有しており、さらに複雑な形状とする必要がないことから、エッチングにより第１絶縁膜１７を容易に形成することができる。
【００３８】
なお、第２絶縁膜１８、第３絶縁膜１９および保護膜２０を同一の膜厚および材料により構成する場合には、これらの層を同時に形成してもよい。この場合には、メサポスト３０上およびメサポスト３０の周辺基板上に例えばＣＶＤ法により絶縁材料を堆積したのち、エッチングにより絶縁材料のうちｐ側コンタクト層１６に対応する部分以外の領域を選択的に除去することにより、開口部２３の中央領域２３Ａに第２絶縁膜１８を、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）に第３絶縁膜１９を、メサポスト３０の側面および周辺基板上に保護膜２０をそれぞれ形成する。このように、これらの層を同時に形成することにより、製造工程を簡略化することができる。
【００３９】
次に、図１に示したように、例えば真空蒸着法により、メサポスト３０上およびメサポスト３０の周辺基板上に前述の金属材料を積層させたのち、例えば選択エッチングにより、第２絶縁膜１８および第３絶縁膜１９を露出させて開口部を形成すると共に、メサポスト３０の周辺基板上にワイヤーボンディング用のパッドを形成する。このようにしてｐ側電極２１が形成されると共に、メサポスト３０の上部に開口部２３が形成される。
【００４０】
次いで、基板１１の裏面を適宜研磨してその厚さを調整した後、この基板１１の裏面にｎ側電極２４を形成する。このようにして面発光型半導体レーザ１が製造される。
【００４１】
このような構成の面発光型半導体レーザ１では、ｎ側電極２４とｐ側電極２１との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１５Ｃにおける電流注入領域１５Ｃ−１を通して活性層１３に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部ＤＢＲミラー層１１および上部ＤＢＲミラー層１５により反射され、素子内を一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に出射される。
【００４２】
ところで、上記した面発光型半導体レーザ１では、基本横モードの光出力は、一般的に、開口部２３の中心部分で最も大きく、開口部２３の中心部分から離れるにつれて小さくなる傾向がある。このため、面発光型半導体レーザ１を高出力の用途に用いる場合には、基本横モードのレーザ光をなるべく沢山取り出せるように開口部２３の内径Ａ1 のを大きくするのが好ましい。しかしながら、高次横モードの光出力は、一般的に、開口部２３の中心部分から所定の距離離れた領域において最も大きく、開口部２３の中心部分に向かうにつれて小さくなる傾向があるため、開口部２３の内径Ａ1 をあまり大きくすると高次横モードのレーザ光までもが高出力で出力されてしまう虞がある。
【００４３】
このため、従来の面発光型半導体レーザでは、開口部２３の内径Ａ1 を小さくしたり、開口部２３内に複雑な形状の構造物を設けるなどの対策を施して、高次横モードのレーザ光が出射されるのを抑制していた。また、面発光型半導体レーザ１を低出力の用途に用いる場合であっても、高次横モードのレーザ光を極力排除しようとすると、上記と同様の対策を施すことが必要であった。
【００４４】
一方、本実施の形態では、第１絶縁膜１７と第２絶縁膜１８とが、開口部２３の中央領域２３Ａにこの順に積層して設けられると共に、第３絶縁膜１９が、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）に設けられている。これにより、図２（Ｂ）に示したように、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）の反射率が開口部２３の中央領域２３Ａより低くなる。
【００４５】
このとき、上記したように、式（２）の関係を満たすようにそれぞれの屈折率を調節することにより、基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振のみを抑制することが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態では、上記したように、第１絶縁膜１７を選択的にエッチングすることが非常に容易であり、かつ第１絶縁膜１７，第２絶縁膜１８，第３絶縁膜１９を複雑な形状とする必要がないことから、面発光型半導体レーザ１を容易に製造することができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施例において、第１の実施の形態の面発光型半導体レーザ１と共通する構成、作用、製法および効果については説明を適宜省略する。
【００４８】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザ２の開口部２３近傍の構造と、開口部２３における反射率の分布状態を表したものである。この面発光型半導体レーザ２は、開口部２３に設けられた単一の層からなる第４絶縁膜２７により、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）の反射率だけが開口部２３の中央領域２３Ａより低くなるようにした点で、第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザ１と相違する。以下、第４絶縁膜２７について説明する。
【００４９】
第４絶縁膜２７は、図５（Ａ）に示したように、上部ＤＢＲミラー層１５のうち開口部２３の底部に露出している部分の表面に設けられている。この第４絶縁膜２７のうち開口部２３の中央領域２３Ａの膜厚は、ｄλ／２ｎ5 （ｄは１以上の整数，λは発光波長，ｎ5 は屈折率）となっており、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）の膜厚は、（２ｅ−１）λ／４ｎ5 （ｅは１以上の整数）となっている。また、第４絶縁膜２７の屈折率ｎ5 は、上部ＤＢＲミラー層１５の表面より低い物質、例えば酸化物または窒化物により構成されている。なお、酸化物としては、例えばＳｉＯ2 が挙げられ、窒化物としては、例えばＳｉＮが挙げられる。また、この第４絶縁膜２７の幅Ｗ2 は、開口部２３の内径をＡ2 （内径Ａ2 は開口部２３のうち主にｐ側電極２１の開口部の内径を指す）とすると、以下の式（３）を満たす範囲であることが好ましい。
【００５０】
Ａ2 ／３≦Ｗ2 ≦２Ａ2 ／３…式（３）
【００５１】
なお、開口部２３の中央領域２３Ａの反射率をＲ1 、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）の反射率をＲ2 、開口部２３に絶縁膜を設けなかった場合の反射率をＲ3 とすると、以下の式（４）の関係を満たすように屈折率を調節することが好ましい。このような反射率の分布にすることにより、基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振を抑制することが可能となる。
【００５２】
Ｒ1 ≧Ｒ3 ＞Ｒ2 …式（４）
【００５３】
例えば、第４絶縁膜２７の屈折率を２．０とすると、開口部２３の中央領域２３Ａでの反射率Ｒ1 は９９．２％、開口部２３の中央領域２３Ａ以外の領域（周辺領域２３Ｂ）での反射率Ｒ2 は９７．２％となる。このように、わずかな反射率の差を設けた場合であっても、上記の第１の実施の形態の場合と同様に、基本横モードの光出力を低減することなく高次横モード発振のみを抑制することが可能となる。
【００５４】
この第４絶縁膜２７は、例えば次のようにして製造することができる。メサポスト３０上およびメサポスト３０の周辺基板上に例えばＣＶＤ法により上記絶縁材料を堆積する。その後、図５（Ｂ）に示したように、エッチングにより絶縁材料のうちｐ側コンタクト層１６の開口部に対応する部分以外の領域を選択的に除去すると共に、ｐ側コンタクト層１６の開口部の中央領域以外の領域（周辺領域）を所定の厚さになるまで削り、第４絶縁膜２７を形成する。上記絶縁膜は上部ＤＢＲミラー層１５などの半導体材料に対して優れた選択性を有しており、さらに複雑な形状とする必要がないことから、エッチングにより第４絶縁膜２７を容易に成形することができる。
【００５５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５６】
例えば、上記実施の形態では、光調整層を、第１絶縁膜１７〜第３絶縁膜１９、あるいは第４絶縁膜２７により構成するようにしたが、光調整層は他の構成であってもよく、要は、光出射領域のうち中央領域に対して周辺領域の反射率が相対的に低くなるような構成となるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの断面構成図である。
【図２】図１のレーザの要部を反射率の分布と共に表す図である。
【図３】図１に示したレーザの製造過程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く過程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの要部を反射率の分布と共に表す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２…面発光型半導体レーザ、１０…基板、１１…下部ＤＢＲミラー層、１１Ａｉ，１５Ａｊ…低屈折率層、１１Ｂｉ，１５Ｂｊ…高屈折率層、１２…下部クラッド層、１３…活性層、１３Ａ…発光中心領域、１４…上部クラッド層、１５…上部ＤＢＲミラー層、１５Ｃ…電流狭窄層、１５Ｃ−１…電流注入領域、１５Ｃ−２…電流狭窄領域、１５Ｄ…ＡｌＡｓ層、１６…ｐ側コンタクト層、１７…第１絶縁膜、１８…第２絶縁膜、１９…第３絶縁膜、２０…保護膜、２１…ｐ側電極、２２…光出射領域、２３…開口部、２３Ａ…中央領域、２３Ｂ…周辺領域、２４…ｎ側電極、２７…第４絶縁膜、３０…メサポスト
【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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