(57)【要約】【課題】横モード制御のための散乱損失構造部又は低屈折率領域、空孔を設ける面発光半導体レーザーにおいて、電流密度の均一化を図ることを目的とする。【解決手段】活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域２１が配置され、この低屈折率領域２１の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされ、共振器の上部電極１２の少なくとも一部が、レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成る。【選択図】図１
2006041181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成る
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項２】
上記面発光半導体レーザーには、上記電流通路を規制する酸化狭窄層が設けられ、
上記酸化狭窄層に設けられる酸化狭窄開口が、少なくとも上記散乱損失構造部の上記対向端の外周側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の面発光半導体レーザー。
【請求項３】
上記レーザーの出射口の略中心位置に第１の上部電極を設けるとともに、上記散乱損失構造部の周囲に略リング状の第２の上部電極が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の面発光半導体レーザー。
【請求項４】
上記レーザーの出射口の略中心位置に第１の上部電極を設けるとともに、上記散乱損失構造部の周囲に略リング状の第２の上部電極が設けられて成る
ことを特徴とする請求項２記載の面発光半導体レーザー。
【請求項５】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項３記載の面発光半導体レーザー。
【請求項６】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項４記載の面発光半導体レーザー。
【請求項７】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部の間の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項３記載の面発光半導体レーザー。
【請求項８】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部の間の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項４記載の面発光半導体レーザー。
【請求項９】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項５記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１０】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項６記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１１】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項７記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１２】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項８記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１３】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、
該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされ、
上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成る
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１４】
上記面発光半導体レーザーには、上記電流通路を規制する酸化狭窄層が設けられ、
上記酸化狭窄層に設けられる酸化狭窄開口が、少なくとも上記低屈折率領域の上記対向端の外周側に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１３記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１５】
上記レーザーの出射口の略中心位置に第１の上部電極を設けるとともに、上記低屈折率領域の周囲に略リング状の第２の上部電極が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１３記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１６】
上記レーザーの出射口の略中心位置に第１の上部電極を設けるとともに、上記低屈折率領域の周囲に略リング状の第２の上部電極が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１４記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１７】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記低屈折率領域の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１５記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１８】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記低屈折率領域の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１６記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１９】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記低屈折率領域の間の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１５記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２０】
上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記低屈折率領域の間の上部に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１６記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２１】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項１７記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２２】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項１８記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２３】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項１９記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２４】
上記連結部が、複数設けられて成る
ことを特徴とする請求項２０記載の面発光半導体レーザー。
【請求項２５】
光源装置を具備する光学装置であって、
該光源装置が、面発光半導体レーザーを有し、
該面発光半導体レーザーが、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーとされ、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成る
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２６】
光源装置を具備する光学装置であって、
該光源装置が、面発光半導体レーザーを有し、
該面発光半導体レーザーが、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーとされ、
上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされ、
上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成る
ことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光半導体レーザーとこの面発光レーザーを用いた光源装置を具備する光学装置に関し、特に単一横モードを維持したまま、出力の増大化を図るためにモードフィールド径の拡大を図った面発光半導体レーザー及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データ通信等における光通信用の光源として、垂直共振器型の面発光半導体レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が用いられている。
この垂直共振器型面発光半導体レーザーでは、横方向の発振モード（横モード）を単一モードに抑制することによって、光ファイバ通信の光源として使用する際に問題となるモード分散を回避することができ、長距離あるいは高データレートの通信が可能となる。
横モードの単一化には、発光領域を酸化によって小さく絞った酸化狭窄方式や、この酸化狭窄方式と、出射口に設けた高次モードの吸収・反射機構とを組み合わせた方式などが提案されている。
しかし、これらの方式で単一横モードを実現するには発光領域の直径を波長の３倍以下程度にしなければならず、発光領域の大口径化によるレーザーの高出力化には不向きであった。
【０００３】
そこで、ＶＣＳＥＬのレーザー発振部に所定の間隔をもって空孔を配置するフォトニック結晶構造を採用することによって、発光領域の大口径化すなわち光出力化を図りつつ単一横モード発振を実現する方法が考案されている（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許２００２−２９２７８１
【非特許文献１】Noriyuki Yokouchiet al, "Vertical-cavity surface-emitting laser operating with photonic crystal seven-point defect structure", Applied Physics Letters, Vol.82, No.21, 26 May 2003, pp.3608-3610
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、本出願人は、先にＶＣＳＥＬのレーザー発振部に、共振器方向と直交する方向の断面が円形や三角形などの散乱損失構造部又は低屈折率領域、例えば空孔を配置する面発光半導体レーザーを提案した（特願２００４−１３６２９５号出願）。このような構成とすることによって、単一横モードの高出力面発光半導体レーザーを得ることができた。
これは、通常面発光レーザーにおいては、その発光面の中心部で基底モードが、周辺部で高次モードが局在することから、周辺部に散乱損失が生じる構造部を設けられれば、散乱損失が高次のモードに関して大となることにより、単一モードが得られるものと考えられる。
【０００６】
そして、主たる電流の通路、すなわち、キャビティ構成部の周囲において、低屈折領域が配置された構成とするときは、キャビティ構成部の周囲に、ここに配置された低屈折領域の存在による平均的屈折率の低下が生じることによって、中央部に光の閉じ込めがなされ、発振効率が高められるが、その低屈折率領域を間歇的に配置して、その先端を鋭角とする場合は、その閉じ込めが緩やかで、外周への光の漏洩を幾分大とすることができ、発光面積が大となって大出力化が図られる。更に、低屈折率領域の側面、すなわち界面では光の散乱損失が大きく、特にこの側面（界面）において、波状面ないしは粗面による凹凸面を形成するときは、その発散損失が顕著となり、上述した外周に局在する高次モードの発光レーザーの損失が著しく、良好な単一モード半導体レーザーが構成される。
すなわちこの場合は、フォトニッククリスタル効果とは異なる現象が生じていることによって、大電流、高出力、単一横モードの半導体レーザーが得られている。
【０００７】
ところで、上述のＶＣＳＥＬのような面発光半導体レーザーにおいては、光を取り出す出射口を確保するために、上部電極は通常リング状等とされ、開口を有する形状とされる。このために、活性層における電流密度は、中心付近では小さくなり、外周部で大きくなる現象が生じる。特に、例えば電流通路を規制する酸化狭窄層を設けるＶＣＳＥＬにおいて、中心部と比較して酸化狭窄層の開口付近で電流密度が大きくなるといった不均一な電流密度分布が生じてしまう。更に、高出力発振を目指して酸化狭窄層の開口径を大きくすると、より電流密度の不均一さが大きくなるという問題も生じる。
【０００８】
このような不均一さは、電極に設けた光を取り出すための開口径が酸化狭窄層の開口径よりも大きい場合には、より顕著となる。
しかしながら、上述したように散乱損失構造部又は低屈折率領域、空孔などを設けるために、またレーザー発振した光を効率よく取り出すためにも、電極の開口径を酸化狭窄層の開口径より大きくする必要があり、酸化狭窄層の開口近傍における電流密度の面内分布が不均一となることを回避し難いという問題がある。
電流密度が不均一であると、同じ電流を流していても、電流密度の高い領域における温度上昇に起因する光出力の飽和、いわゆる熱飽和が比較的早く生じてしまうため、結果的に光出力の増大化を図り難い。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みて、横モード制御のための散乱損失構造部又は低屈折率領域、空孔を設ける面発光半導体レーザーにおいて、電流密度の均一化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成ることを特徴とする。
【００１１】
更に、他の本発明は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされ、上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成ることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述の各面発光半導体レーザーにおいて、上記電流通路を規制する酸化狭窄層が設けられ、上記酸化狭窄層に設けられる酸化狭窄開口が、少なくとも上記散乱損失構造部又は低屈折率領域の上記対向端の外周側に設けられて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述の各面発光半導体レーザーにおいて、上記レーザーの出射口の略中心位置に第１の上部電極を設けるとともに、上記散乱損失構造部又は上記低屈折率領域の周囲に略リング状の第２の上部電極が設けられて成ることを特徴とする
更に、本発明は、上述の各面発光半導体レーザーにおいて、上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部又は上記低屈折率領域の上部に設けられて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述の各面発光半導体レーザーにおいて、上記第１及び第２の上部電極を接続する連結部が、上記散乱損失構造部又は上記低屈折率領域の間の上部に設けられて成ることを特徴とする。
更に、本発明は、上述の各面発光半導体レーザーにおいて、上記連結部が、複数設けられて成ることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、光源装置を具備する光学装置であって、該光源装置が、面発光半導体レーザーを有し、該面発光半導体レーザーが、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーとされ、上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成ることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明は、光源装置を具備する光学装置であって、該光源装置が、面発光半導体レーザーを有し、該面発光半導体レーザーが、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーとされ、上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされ、上記共振器の上部電極の少なくとも一部が、上記レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成ることを特徴とする。
【００１５】
上述した本発明による各面発光半導体レーザーにおいては、その上部電極の少なくとも一部が、レーザーの出射口の略中心位置に設けられて成ることきから、中心位置の下部への電流供給を確保し、この部分における電流密度を高めて、通常のリング状電極のみを設ける場合と比較して、共振器方向と直交する面内における電流密度分布の均一化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明による面発光半導体レーザーによれば、中心部分の電流供給を確保することによって共振器方向と直交する面内の電流密度分布の均一化を図ることができ、電流密度が不均一である場合に生じる熱飽和を抑制することができて、これにより光出力の増大化を図ることができる。
更に、本発明による面発光半導体レーザーにおいて、酸化狭窄層を設けることによって、散乱損失構造部又は低屈折率領域の間の高出力となる領域からの出射光を遮光することなく、中心位置に電流を供給して電流密度の均一化を図り、光出力の更なる増大化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明による面発光半導体レーザーにおいて、共振器の中心位置に第１の上部電極を設けると共に、散乱損失構造部又は低屈折率領域の周囲に略リング状の第２の上部電極を設けることによって、より電流密度分布を均一化して、光出力の増大化を図ることができる。
更に、これら第１及び第２の上部電極の連結部を、上述の散乱損失構造部又は低屈折率領域の上部に渡って設けることによって、これら散乱損失構造部又は低屈折率領域の間から発光されるレーザー光を妨げることなく、より光出力を高めることができる。
また、第１及び第２の上部電極の連結部を、散乱損失構造部又は低屈折率領域の間の上部に設けることによって、光出力の増大化を図ることできる。
更に、これら連結部を複数設けることによって、より電流密度分布の均一化を図って、光出力の増大化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明による光学装置においては、その光源装置に用いられる面発光半導体レーザーを、光源である面発光半導体レーザーの大口径化及び横モードの単一化を図りつつ戻り光出力の増大化を図ることができて、光学ピックアップ装置や光通信装置などに用いて記録再生特性、通信性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による面発光半導体レーザー及びこれを用いた光学装置を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではないことはいうまでもない。
先ず、本発明による面発光半導体レーザーの一例の要部の模式的拡大平面図及び一部を断面とした概略斜視図を図１及び図２に示す。
この実施の形態の例における面発光半導体レーザー１は、図２に示すように基板３上に、必要に応じて設けられたバッファ層４と、第１のＤＢＲ５と、第１のクラッド層６と、活性層７と、第２のクラッド層８と、第２のＤＢＲ９と、キャップ層１０とが、順次例えば連続エピタキシーによって形成される。
そして、酸化狭窄層１８が、第１のクラッド層６の下部又は第２のクラッド層８の上部、図示の例においては第２のクラッド層８の上部に、電流通路となる中央部に開口を有する形状として形成される。この酸化狭窄層１８は、例えば各層をエピタキシャル成長し、エッチング等によって垂直共振器型に形成した後、選択酸化によって形成し得る。基板３の裏面には、下部電極２がオーミックに被着される。
【００２０】
そして、本発明による面発光半導体レーザーにおいては、上部電極として、共振器の略中心位置に設けられる第１の上部電極１２Ａと、例えば略リング状の第２の上部電極１２Ｂとが、キャップ層１０上にオーミックにコンタクトされて形成される。この例においては、第２の上部電極１２Ｂは、キャップ層１０上に例えばＳｉＯ２による絶縁膜１１が例えばリング状パターンに形成され、この絶縁膜１１の中心に形成された開口部１１ｗを通じて内側にオーミックにコンタクトされる略リング状に形成された例を示す。
第１のＤＢＲ５及び第２のＤＢＲ９の間には垂直共振型の共振器が形成され、下部電極２と第１及び第２の上部電極より成る上部電極１２とが対向する領域に主たる電流通路が形成されるようになされる。
【００２１】
ここで、下部電極２は例えば金／金−ゲルマニウム合金／金（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ａｕ）の多層膜、上部電極１２は例えばチタン／白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）の多層膜により構成され、例えばそれぞれ蒸着もしくはスパッタ等によって形成される。
また、基板３は例えば第１導電型ここではｎ型のＧａＡｓより成り、バッファ層４は例えばＧａＡｓより成り、第１のＤＢＲ５は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、第１クラッド層６は例えばＡｌＧａＡｓより成り、活性層７は例えばＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとによる積層膜より成り、第２クラッド層８は例えばＡｌＧａＡｓより成り、第２のＤＢＲ９は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、キャップ層１０は第２導電型ここではｐ型のＧａＡｓより成る構成とすることができる。
【００２２】
そして、上述した共振器の外周部に、散乱損失構造部、或いは低屈折率領域、もしくは低屈折率領域によって構成される散乱損失構造部を配置する。図示の例においては、空孔より成る低屈折率領域２１を設ける例を示す。これら散乱損失構造部ないし低屈折率領域は、少なくとも主たる電流通路の中心部との対向端２１ａが活性層７に至ることがない深さに選定されて成る。また散乱損失構造部としては、低屈折率領域により構成するほか、図示しないが例えば選択的にイオン注入を行うことにより、電気抵抗を部分的に増大させた領域を形成して、これを散乱損失構造部とすることも可能である。
そして、この低屈折率領域２１の、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状は、共振器の中心方向に向かって先細形状の鋭角を有して、例えば上述の選択的イオン注入のほか、フォトリソグラフィ−技術と例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）とによって形成することができる。
【００２３】
この実施の形態の例においては、低屈折率領域２１例えば空孔が、キャップ層１０を貫通し、例えば第２のＤＢＲ９及び第２クラッド層８内に形成されるが、緩やかな光の閉じ込めと高次モード光の散乱とを効果的に両立するには、対向端を有する低屈折率領域２１が同一面内、すなわち共振器の周方向に間歇的に３個以上設けられることが好ましく、図示の例においては、略等間隔に８個設けた場合を示す。
【００２４】
このように、共振器の中心方向に向かって先細形状とされた空孔より成る低屈折率領域２１を設けることによって、上記特願２００４−１３６２９５号出願に記載されているように、主たる電流の通路、すなわち、キャビティ構成部の周囲において、ここに配置された低屈折領域この場合孔部の存在による平均的屈折率の低下が生じることによって、中央部に光の閉じ込めがなされ、発振効率が高められる。更に、この低屈折率領域が間歇的に配置され、その先端が鋭角とされていることから、その閉じ込めは、緩やかで、外周への光の漏洩を幾分大とすることができ、発光面積が大となって大出力化が図られる。
【００２５】
そして、この実施の形態の例においては、上述したように、上部電極１２として、共振器の略中心位置に配置される第１の上部電極１２Ａと、低屈折率領域２１の周囲に、略リング状の第２の上部電極１２Ｂとを設ける。第１の上部電極１２Ａは、図１に示すように、平面略円形としてもよく、その他例えば低屈折率領域や散乱損失構造部の配置間隔に対応する頂角を有する多角形状や、花びら形、または非対称な不定形状等の種々の形状とすることができる。そしてこれら第１及び第２の上部電極１２Ｂの間には、導電性を有する材料より成る連結部１３が設けられる。
図１に示すように、低屈折率領域２１の先細形状の対向端を、酸化狭窄開口１８Ａの内側に配置し、低屈折率領域２１の外側の周囲に略リング状の第２の上部電極１２Ｂを設け、略中心位置に第１の上部電極１２Ａを設けることによって、共振器と直交する面内の電流密度分布を均一化することができる。
【００２６】
なお、上部電極として、本発明におけるように共振器の略中心位置に上部電極を設けず、低屈折率領域の周囲のみにリング状の上部電極１２を設ける面発光半導体レーザーの比較例の概略平面図を図３に示す。このような構成による面発光半導体レーザーにおいては、光出力約７ｍＷ、サイドモード抑圧比約４０ｄＢが得られている。そして、レーザー光の近視野像を観察すると、図４に模式的に出力パターンを示すように、最も高い光出力領域が、共振器の略中心位置ではなく、低屈折率領域２１に挟まれた領域に間歇的に発生していることがわかる。図３において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合、上部電極１２の内径は酸化狭窄開口１８Ａの内径と比較して大きく、この酸化狭窄開口１８Ａ付近で電流密度が均一になっていないと予想される。
一方、この発光パターンにおいては、中心位置における光出力は、周囲に間歇的に位置する高光出力領域における出力の略５０％程度であった。
【００２７】
したがって、図１に示すように、このように光出力の比較的低い中心位置に電極を設ける電極構成とすることによって、全体の光出力を損なうことなく、光出射領域の内側と外側から電流を注入することができ、特に酸化狭窄開口１８Ａ近傍の電流密度の均一性を高めることができる。
ここで、第１及び第２の電極１２Ａ及び１２Ｂを電気的に接続する連結部１３は、その下部のキャップ層１０を取り除いた構造とすることによって、この連結部１３から電流が注入されることを抑制することができる。
また、この連結部１３の幅ｃは、出射する光を遮光しないようにできるだけ細くすることが望ましい。
【００２８】
一方、第１の上部電極１２Ａの直径ｂ、第２の上部電極１２Ｂの幅ａ及び上記連結部１３の幅ｃを適切に選定することによって、レーザー光出射領域における内側と外側から注入される電流の比を制御することができ、これらを最適値に設定することによって酸化狭窄開口１８Ａの内側における電流密度の均一化を図ることができる。
例えば、第１の上部電極１２Ａの直径ｂが大となる程、中心位置の電流密度を高めることができて、酸化狭窄開口１８Ａの内側で最大となる電流密度分布を緩和して、より均一化することが可能である。
【００２９】
なお、このような第１及び第２の電極、連結部の形状は上述の例に限定されるものではなく、その他例えば、図５に示すように、各低屈折率領域２１の上部にわたって連結部１３がいわば放射状に設けられてもよく、また、図６に示すように、連結部１３を、低屈折率領域２１の間の上部に設けてもよい。
このように、連結部１３を複数設ける場合、その数を増やすことで第１の上部電極１２Ａに電流を流れ易くすることもできる。
【００３０】
低屈折率領域２１の上部、又は図示しないが散乱損失構造部を設ける場合において、その上部に設ける場合においては、これらの間において高い光出力が得られる場合に、そのレーザー光を遮光することなく、光出力を効率よく得ることが可能となる。
一方、空孔等より成る低屈折率領域２１の上部ではなく、その間に連結部１３を設けることによって、空孔を低屈折率材料によって埋め込む等の工程を省略することができて、製造工程の簡易化を図ることができる。図５及び図６において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３１】
上述したように、中心位置に第１の上部電極１２Ａを設けることによって、電流密度の面内分布を変えることができるが、これにより、共振器内部における温度分布も目的に合わせて変化させて、熱の影響による屈折率変化も面内で均一化、もしくは所定の分布をもたせることが可能である。すなわち、目的に合わせて種々の屈折率分布をもたせることができる。
例えば、屈折率変化に分布をもたせるために、共振器の中心付近のみに電流を注入したい場合には、図７に示すように、中心位置のみに上部電極１２を設けてもよい。
【００３２】
更に、例えば前述の図４に示すように、発光パターンが例えば低屈折率領域の間に高い出力値となるいわば花びら形の発光パターンとなる場合、図８に示すように、この高光出力領域のみを開口部とする形状の一体型の上部電極１２を設けてもよい。図７及び図８において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
以上説明した例においては、低屈折率領域として空孔を設ける例について説明したが、本発明は以上の例に限定されることなく、その他の低屈折率材料が充填されて成る低屈折率領域や、イオン注入による散乱損失構造部が設けられる場合においても適用し得ることはいうまでもない。
また、酸化狭窄型面発光半導体レーザーに限ることなく、例えばイオン注入により電流通路を構成する場合においても、電流密度が電流通路内において不均一となり、特に外周側において中心部と比べて発光出力が高い発光パターンとなる場合に、本発明を適用することによって、レーザー光出力を低下することなく、電流密度の均一化を図ることができると考えられる。
本発明は、その他の各種構成の面発光半導体レーザーに本発明構成を逸脱しない範囲において、適用し得ることはいうまでもない。
【００３４】
次に、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置の実施の形態例を、図９〜図１１を参照して説明する。
〔光学装置の第１の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての、ＣＤ（コンパクトディスク）等の光記録媒体の記録／再生に用いられる光ピックアップ装置に関して説明する。
この実施の形態例における光学装置すなわち光ピックアップ装置３１は、図９にその概略構成図を示すように、本発明による半導体レーザー（図示せず）を有する光源装置３２と、所望の光スポットを形成するグレーティング３３と、特定の偏光のみを透過する偏光ビームスプリッタ３４と、コリメータレンズ３５ａ及び３５ｂと、１／４波長シフト板３６と、光学記録媒体３７と、円柱レンズ３８と、光検出器３９とを有する。
光源装置３２より出射された、本発明による面発光半導体レーザーによるレーザー光は、グレーティング３３及び偏光ビームスプリッタ３４を通過し、コリメータレンズ３５ａで平行化され、１／４波長シフト板３６で円偏光とされ、コリメータレンズ３５ｂによって光学記録媒体３７上で焦点を結び、例えばピット面で反射された光が、コリメータレンズ３５ｂ、１／４波長シフト板３６で直線偏光とされ、コリメータレンズ３５ａを経由して、偏光ビームスプリッタ３４で反射された後、円柱レンズ３８を経て光検出器３９に集束される。
【００３５】
光源装置３２は、本発明による面発光半導体レーザーを有するものであり、この面発光半導体レーザーは、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に例えば低屈折率領域を構成する空孔すなわち孔部が、共振器の周方向に間歇的に配置されて成り、少なくともこの孔部の上部と底部との間に、遮光手段が設けられて成るものとすることができる。
【００３６】
この構成による光学装置においては、光源装置３２を構成する本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされることから、光学記録媒体３７に対する記録／再生において、動作の高速化が可能となり、またその戻り光ノイズが低減化され、記録再生特性に優れた光学装置を提供することができる。
【００３７】
〔光学装置の第２の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての、例えばレーザープリンターにおける感光体に対する露光作用がなされる投影光学装置に関して説明する。
【００３８】
この実施の形態例における光学装置すなわちレーザープリンター用投影光学装置４１は、例えば、図１０Ａにその概略構成図を示すように、本発明による面発光半導体レーザー（図示せず）を有する光源装置４２と、拡大光学系４３と、ミラー４４と、感光体４５とから成る構成とすることができる。
この例においては、光源装置４２を構成する光源は、本発明による半導体レーザー（図示せず）を２次元的に多数集積されて成るＶＣＳＥＬアレイ構造を有し、光源装置４２より出射されたレーザー光は、拡大光学系４３を経由してミラー４４によって感光体４５に照射されて、所望のパターンの感光がなされる。
【００３９】
また、この実施の形態例における光学装置すなわちレーザープリンター用投影光学装置４１は、例えば、図１０Ｂにその概略構成図を示すように、光源装置４６と、例えばポリゴンミラー又はガルバノミラーによる可動式ミラー４７と、ミラー４８と、感光体４９とから成る構成とすることもできる。
【００４０】
この例においては、本発明による面発光半導体レーザー（図示せず）を有する光源装置４２から出射されたレーザー光は、可動式ミラー４７によって、ミラー４８に対して２次元的に投影をなされ、感光体４９に照射されて、これにより所望のパターンの感光がなされる。
【００４１】
これらの構成による光学装置においては、光源装置４２を構成する本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされることから、感光体４５に対する投影において、高出力のレーザー光による高速な出力が可能となるとともに、戻り光ノイズが低減化されることから、ノイズによる投影の乱れが抑制され、比較的鮮明なパターンの投影が可能となるものである。
【００４２】
〔光学装置の第３の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての通信装置に関して説明する。
この例においては、光学装置５１は、図１１にその概略構成図を示すように、光源装置すなわち送信装置５２と、光ファイバ５３と、受信装置５４とを有する。
光源装置５２は、本発明による面発光半導体レーザー（図示せず）を有するものであり、この面発光半導体レーザーは、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に例えば低屈折率領域を構成する孔部が、共振器の周方向に間歇的に配置されて成り、そして少なくともこの孔部の上部と底部との間に遮光手段を設ける構成とする。
【００４３】
このような構成による光学装置５１によれば、光源装置５２を構成する本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされるとともに、特にその戻り光のイズの低減化を図ることができることから、通信性能に優れた光学装置すなわち通信装置を提供することができる。
【００４４】
以上、本発明による面発光半導体レーザー及びこれを用いた光学装置の実施の形態例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に限られるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
例えば本発明による光学装置の光源装置を構成する面発光半導体レーザーは、その他例えばフォトニック結晶を構成する孔部を設ける構成とすることもでき、またその他各種の孔部を設ける面発光半導体レーザー及びこれを用いた光学装置に本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００４５】
また、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置においては、実施の形態例として挙げた通信装置のほか、伝送装置あるいは光集積回路装置など、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する種々の装置を構成することも可能である。
そして、本発明による光学装置においては、単一基板上或いは複数の基板上に面発光半導体レーザーが複数個形成された所謂アレイレーザーとして構成することもできるなど、本発明による面発光半導体レーザー及び光学装置は本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更をなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図２】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略斜視図である。
【図３】比較例による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図４】比較例による面発光半導体レーザーの一例の発光パターンを示す図である。
【図５】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図６】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図７】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図８】本発明による面発光半導体レーザーの一例の概略平面構成図である。
【図９】本発明による光学装置の一例としての光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図１０】Ａは本発明による光学装置の一例としてのレーザープリンター用投影装置の概略構成図である。Ｂは本発明による光学装置の一例としてのレーザープリンター用投影装置の概略構成図である。
【図１１】本発明による光学装置としての通信装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・面発光半導体レーザー、２・・・下部電極、３・・・基板、４・・・バッファ層、５・・・第１のＤＢＲ、６・・・第１のクラッド層、７・・・活性層、８・・・第２のクラッド層、９・・・第２のＤＢＲ、１０・・・キャップ層、１１・・・絶縁膜、１１ｗ・・・開口部、１２・・・上部電極、１２Ａ・・・第１の上部電極、１２Ｂ、第２の上部電極、１２ａ・・・リング部、１８・・・酸化狭窄層、１８Ａ、酸化狭窄開口、２１・・・低屈折率領域、２１ａ・・・対向端、３１・・・光学装置（光ピックアップ装置）、３２・・・光源装置、３３・・・グレーティング、３４・・・偏光ビームスプリッタ、３５ａ・・・コリメータレンズ、３５ｂ・・・コリメータレンズ、３６・・・１／４波長シフト板、３７・・・光学記録媒体、３８・・・円柱レンズ、３９・・・光検出器、４１・・・光学装置（レーザープリンター用投影光学装置）、４２・・・光源装置、４３・・・拡大光学系、４４・・・ミラー、４５・・・感光体、４６・・・光源装置、４７・・・可動式ミラー、４８・・・ミラー、４９・・・感光体、５１・・・光学装置（通信装置）、５２・・・光源装置、５３・・・光ファイバ、５４・・・受信装置
【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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【図１１】
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