(57)【要約】【解決課題】  直共振器型発光素子を用いた放熱性の効果の高い垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供する。【課題を解決するための手段】  複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュールは、基板上の互いに隣接する垂直共振器型発光素子からのレーザビーム間の領域に配置され、かつ、レーザビームの出射方向側に位置する接合用面とレーザビームが伝搬するビーム空間を臨む外壁とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュールであって、
前記垂直共振器型発光素子の各々が、基板上に形成された第１反射器と、前記第１反射器上に積層され、第１の導電型の第１の半導体層、活性層及び前記第１の導電型とは反対の導電型の第２の導電型の第２の半導体層からなる半導体構造層と、絶縁性の電流狭窄層と、前記第２の半導体層に接する透明電極と、前記透明電極上に形成された第２反射器と、を有し、
前記基板上の互いに隣接する前記垂直共振器型発光素子からのレーザビーム間の領域に配置され、かつ、前記レーザビームの出射方向側に位置する接合用面と前記レーザビームが伝搬するビーム空間を臨む外壁とを有する放熱部材を更に有することを特徴とする垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項２】
前記放熱部材は、前記基板から離れるにつれて逆テーパ状に拡がる外壁部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項３】
前記接合用面に接合された光変換部品を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項４】
前記光変換部品は蛍光体、拡散板、レンズ又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項３に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項５】
前記垂直共振器型発光素子は、前記貫通開口部上の前記第２反射器を除き、絶縁膜によって覆われかつ金属または絶縁物で埋められていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項６】
前記垂直共振器型発光素子の前記活性層が前記基板上の前記放熱部材の反対側の基板上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【請求項７】
気体または液体を前記空間に気密的又は液密的に流す冷却手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の垂直共振器型発光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）等の垂直共振器型発光素子に関し、特に複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型面発光レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザは、基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する半導体レーザである。例えば、特許文献１には、窒化物半導体層の少なくとも一方の表面に、開口部を有する絶縁層と、当該開口部を被覆するように当該絶縁層上に設けられた透光性電極と、当該透光性電極を介して当該開口部上に設けられた反射鏡と、を有する垂直共振器型面発光レーザが開示されている。透光性電極の開口部と発光層を挟んで互いに対向する反射鏡は、共振器を構成している。
【０００３】
特許文献１は、幾つかの広領域縦キャビティ表面放出のＶＣＳＥＬのアレイと、全てのＶＣＳＥＬ又はアレイのＶＣＳＥＬのサブグループの活性層により発されるレーザ放射が作用平面において重ね合わされるように、作用平面にアレイのＶＣＳＥＬの活性層を結像するように設計され配されている１つ又は複数の光学部品と、を有するレーザ装置を開示している。
【０００４】
特許文献２〜８は、いずれも、エッチング等を用いてＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）あるいは活性層部にメサ構造（突起構造）を形成し、このメサ構造部の底部や突起構造の周辺に放熱構造を有した面発光レーザを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１３−５０２７１７号公報
【特許文献２】特開２００７−７３５８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２６１１５３号公報
【特許文献４】特開平１１−２６１１６２号公報
【特許文献５】特許３２７１２９１号明細書
【特許文献６】特許３６２４６１８号明細書
【特許文献７】特許４０６６１４３号明細書
【特許文献８】特許５１７７３５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の従来の垂直共振器面発光レーザでは、光学部品と作用平面の間に空間が必要な為、作用平面からの放熱経路は空気のみとなり作用平面の放熱性が低下する。さらに、光源部の放熱経路も空気のみであり放熱性が低い問題があった。特許文献２〜８の従来技術はいずれも、放熱性を改善する為の構造であるが、突起部からの放熱性を改善しているだけであり、突起部から逃がした熱を空気に放熱する場合は熱伝導率が悪く、他の場所へ放熱しなければ突起部の放熱性の改善効果は低下する。また、特許文献４の従来技術では、突起部からの熱をヒートパイプにつらなる大きな放熱パッドに熱を逃がすことで、放熱性改善を試みているが、この方法では垂直共振器面発光レーザのアレイの面積が大きくなる問題があり、さらにアレイの垂直共振器面発光レーザの数が多くなった場合、例えば縦４列×横４列の時は放熱性の効果が低下する問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、垂直共振器型発光素子を用いた放熱性の効果の高い垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の垂直共振器型面発光レーザモジュールは、複数の垂直共振器型発光素子が平面上に配列された垂直共振器型発光素子モジュールであって、
前記垂直共振器型発光素子の各々が、基板上に形成された第１反射器と、前記第１反射器上に積層され、第１の導電型の第１の半導体層、活性層及び前記第１の導電型とは反対の導電型の第２の導電型の第２の半導体層からなる半導体構造層と、絶縁性の電流狭窄層と、前記第２の半導体層に接する透明電極と、前記透明電極上に形成された第２反射器と、を有し、
前記基板上の互いに隣接する前記垂直共振器型発光素子からのレーザビーム間の領域に配置され、かつ、前記レーザビームの出射方向側に位置する接合用面と前記レーザビームが伝搬するビーム空間を臨む外壁とを有する放熱部材を更に有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の垂直共振器型面発光レーザモジュールによれば、垂直共振器型面発光レーザのレーザビームの光路に影響しない空間を画定する放熱部材を設置することによって、さらに放熱部材を介して光学部品と接続することによって、垂直共振器型面発光レーザ、光学部品の放熱性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である面発光レーザの１６個の４×４でアレイ化した面発光レーザモジュール構成を模式的に示す一部透視概略平面図である。
【図２】図１のＡＡ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図１のＢＢ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。
【図４】本発明の実施例１である面発光レーザモジュールの構成を説明するための概略部分断面図である。
【図５】本発明の実施例１の変形例の面発光レーザモジュールの一部を説明する概略部斜視図である。
【図６】本発明の実施例２の面発光レーザモジュールの一部を説明する概略部斜視図である。
【図７】図６のＣＣ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施例３である面発光レーザモジュールの構成を説明するための概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の垂直共振器型発光素子の一例として垂直共振器面発光レーザ（以下、単に面発光レーザともいう）について図面を参照しつつ説明する。以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明による実施例１の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１０を発光部として１６個の４×４でアレイ化して配置された面発光レーザモジュール１０Ａの外観の一部透視概略平面図を示す。図２は、図１の隣接する２つの面発光レーザ１０のＡＡ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。図３は、図１の隣接する２つの面発光レーザ１０のＢＢ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。
【００１３】
図２、図３に示すように、面発光レーザ１０は、たとえば、ＧａＮ（窒化ガリウム）から成るＧａＮ等の導電性の基板１１上に順に形成された、導電性の第１反射器１３と、ｎ型半導体層１５（第１の半導体層）、量子井戸層を含む活性層１７及びｐ型半導体層１９（第２の半導体層）から成る積層構造を有する。積層構造における第１反射器１３並びにｎ型半導体層１５、量子井戸層を含む活性層１７及びｐ型半導体層１９からなる半導体構造層ＳＭＣは、ＧａＮ系半導体から構成されている。
【００１４】
面発光レーザ１０は、さらに、半導体構造層ＳＭＣのｐ型半導体層１９上に順に形成された、絶縁性の電流狭窄層２１と、導電性の透明電極２３と、第２反射器２５と、を有している。
【００１５】
電流狭窄層２１は、貫通開口部ＯＰ１を有する。透明電極２３は、貫通開口部ＯＰ１を覆い、ｐ型半導体層１９に接するように形成されている。電流狭窄層２１は、貫通開口部ＯＰ１以外ではｐ型半導体層１９への電流注入を阻止する。開口部ＯＰ１内部では透明電極２３からｐ型半導体層１９を介して活性層１７に電流が注入される。
【００１６】
図２、図３に示すように、電流を注入するＰ電極２７Ｐは、貫通開口部ＯＰ１の周囲において透明電極２３と電気的に接続されるように形成されている。また、Ｐ電極２７Ｐは、図３に示す電流狭窄層２１上の配線２７Ｐａを介して、外部に電気的に接続できるＰパッド電極２９Ｐ（図１）に接続されるように形成されている。
【００１７】
図１に示すＮパッド電極２９Ｎは、図２に示すｎ型半導体層１５と図示しない経路で電気的に接続されるように形成されている。
【００１８】
貫通開口部ＯＰ１と活性層１７を挟んで互いに対向する第１反射器１３及び第２反射器２５の部分は、共振器２０を構成している。
【００１９】
共振器２０の間における、透明電極２３の直下に形成された電流狭窄層の貫通開口部ＯＰ１（透明電極２３と半導体構造層ＳＭＣとの界面）がレーザビームの通過口に対応する。レーザビームは、第２反射器２５から放射される。半導体構造層ＳＭＣの積層方向に貫通開口部ＯＰ１を貫く光軸に沿ってレーザビームが放射される。
【００２０】
本実施例では、第１反射器１３は、ＧａＮ系半導体の多層膜からなる分布ブラッグ反射器（DBR）として形成されている。第１反射器１３として、例えば、ＧａＮ／ＩｎＡｌＮを４０ペア積層して構成することができる。第２反射器２５は、誘電体膜の多層からなる分布ブラッグ反射器として形成されている。第２反射器２５と第１反射器１３とが半導体構造層ＳＭＣを挟み、共振構造を画定する。第１反射器１３及び第２反射器２５は、それらの所望の導電性、絶縁性、反射率を得るために、屈折率が異なる２つの薄膜を交互に複数回積層する多層膜のペア数や、材料、膜厚等を適宜調整して構成される。絶縁性の反射器であれば、例えば、誘電体薄膜材料としては、金属、半金属等の酸化物がある。
【００２１】
半導体構造層ＳＭＣは、第１反射器１３上に順に形成された、ｎ型半導体層１５、量子井戸層を含む活性層１７及びｐ型半導体層１９からなる。本実施例においては、第１反射器１３及び半導体構造層ＳＭＣの各層は、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する。例えば、第１反射器１３は、ＡｌＩｎＮの組成を有する低屈折率半導体層及びＧａＮの組成を有する高屈折率半導体層の組（ペア）が交互に複数回積層された構造を有する。また、本実施例においては、活性層１７は、ＩｎＧａＮの組成を有する井戸層（図示せず）及びＧａＮの組成を有する障壁層（図示せず）の組（ペア）が交互に積層された量子井戸構造を有する。また、ｎ型半導体層１３は、ＧａＮの組成を有し、ｎ型不純物としてＳｉを含む。ｐ型半導体層１９は、ＧａＮの組成を有し、Ｍｇ等のｐ型不純物を含む。これにより、ｎ型半導体層１３とｐ型半導体層１９は、互いに反対の導電型となる。また、発光波長が例えば４００〜４５０ｎｍとなるように半導体構造層ＳＭＣを設計できる。
【００２２】
また、第１反射器１３及び半導体構造層ＳＭＣは、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）等を用いて形成されている。なお、基板１１と第１反射器１３との間にバッファ層（図示せず）が形成されていてもよい。
【００２３】
電流狭窄層２１の組成材料としては例えば、ＳｉＯ2、Ｇａ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2等の酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ及びＡｌＧａＮ等の窒化物等が用いられる。好ましくは、ＳｉＯ2が電流狭窄層２１に用いられる。電流狭窄層２１の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは、１０〜３００ｎｍである。
【００２４】
導電性の透明電極２３の透光性の組成材料としては例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（In-doped ZnO）、ＡＺＯ（Al-doped ZnO）、ＧＺＯ（Ga-doped ZnO）、ＡＴＯ（Sb-doped SnO2）、ＦＴＯ（F-doped SnO2）、ＮＴＯ（Nb-doped TiO2）、ＺｎＯ等が用いられる。好ましくは、ＩＴＯが透明電極２３に用いられる。透明電極２３の膜厚は、３〜１００ｎｍ、また、好ましくは、２０ｎｍ以下である。透明電極２３は電子ビーム蒸着法や、スパッタ法等によって成膜できる。
【００２５】
(具体例)
放熱部材の材料をＡｕとし、光学部品を拡散板とした場合の１６個（４×４）の面発光レーザ１０を発光部としてアレイ化した垂直共振器型面発光レーザモジュールの形成を図１〜４を参照しつつ説明する。
【００２６】
（面発光レーザのアレイ形成）
ＧａＮ基板１１上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により結晶成長が行われる。原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニアを用いてＧａＮ下地層を成長する。
【００２７】
ＧａＮ下地層上に原料としてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）とＴＭＩ（トリメチルインジウム）とアンモニアを用いて、Ａｌ0.83Ｉｎ0.17Ｎ層を４５ｎｍ成長する。
【００２８】
次に、Ａｌ0.83Ｉｎ0.17Ｎ層上に、ＧａＮ層を４０ｎｍ成長する。以上、Ａｌ0.83Ｉｎ0.17Ｎ層／ＧａＮ層の積層膜を１ペアとし、これを４０ペア積層して窒化物半導体多層膜を作製し、半導体多層膜反射鏡（第１反射器１３）が完成する。
【００２９】
次に、多層膜反射鏡上に原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニア、ｎ型不純物原料ガスとしてＳｉＨ4（シラン）やＳｉ2Ｈ6（ジシラン）を用いて、ｎ型ＧａＮ層（ｎ型半導体層１５）を成長する。
【００３０】
ｎ型ＧａＮ層１５上に、ＧａＩｎＮ量子井戸層とＧａＮバリア層との５ペアで構成された量子井戸活性層１７を積層成長する。
【００３１】
ＧａＩｎＮ量子井戸活性層１７上に、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を２０ｎｍ成長する。ｐ型不純物原料ガスにはＣＰ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いてＭｇが２×１０20ｃｍ-3の濃度でドーピングする。ｐ型ＡｌＧａＮ層上に７０ｎｍのｐ型ＧａＮ層を成長する。ｐ型不純物原料ガスにはＣＰ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いてＭｇが２×１０19ｃｍ-3の濃度でドーピングする。最後に、ｐ型ＧａＮ層上に、ｐ型ＧａＮコンタクト層を１０ｎｍ成長する。ｐ型ＧａＮコンタクト層中には、ｐ型不純物であるＭｇを２×１０20ｃｍ-3の濃度でドーピングする。このようにして、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層及びｐ型ＧａＮコンタクト層からなるｐ型半導体層１９（第２の半導体層）をＧａＩｎＮ量子井戸活性層１７上に形成する。
【００３２】
ｐ型ＧａＮコンタクト層上に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて直径５０μｍのレジストパターンを形成し、塩素ガスによりｎ型ＧａＮ層に到達するようにドライエッチングを行いｐ型ＧａＮ層と活性層を除去し、ｎ型ＧａＮ層を露出させることでｐｎ分離を行い、ｎ型ＧａＮ層から突出するメサ部を形成する。また、この工程で形成されるメサ部の間のピッチＬ１（図４）は１００μｍとする。
【００３３】
続いてスパッタ法によりＳｉＯ2をメサ部を含む領域の上に３００ｎｍ成膜し、レジストパターンによりフッ化水素酸を用いてエッチングすることでＳｉＯ2絶縁膜からなる電流狭窄層２１と貫通開口部ＯＰ１を形成する。
【００３４】
リフトオフレジストパターンを形成後、ＩＴＯをスパッタ法により成膜後、リフトオフし透明電極膜（透明電極２３）を形成する。
【００３５】
リフトオフレジストパターンを形成後、蒸着法によりＰｔ／Ａｕ成膜後、リフトオフし配線電極（Ｐ電極２７Ｐ、Ｐパッド電極２９Ｐ）を形成する。
【００３６】
リフトオフレジストパターンを形成後、蒸着法によりＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ成膜後、リフトオフしオーミック電極１０６を形成する。
【００３７】
全面に４５０ｎｍを反射中心波長とする２０ペアのＮｂ2Ｏ5層／ＳｉＯ2層の誘電体多層膜からなる反射鏡膜を積層し、フォトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、ドライエッチングして反射鏡（第２反射器２５）を形成する。このようにして、共振波長と同じ共振波長を有する共振器を形成する。以上で面発光レーザ１０のアレイが完成する。
【００３８】
（放熱部材の形成）
次に、基板１１上に放熱部材１０９を形成する工程を説明する。
【００３９】
図４は、基板１１上の面発光レーザ１０から放出されるレーザビームの拡がりすなわちレーザビームが伝搬するビーム空間ＢＳを示す概略断面図である。放熱部材１０９は、隣接するレーザビーム間の領域に形成される。放熱部材１０９は、面発光レーザ１０のレーザビームの出射方向側に位置する接合用面１０９ａとレーザビームが伝搬するビーム空間ＢＳを臨む外壁１０９ｂとを有する。これにより、レーザビームが放熱部材１０９の外壁１０９ｂに当たらずにレーザビームが放射され、放熱部材１０９はレーザビームの光路に影響しない。
【００４０】
例えば、面発光レーザ１０の出射径Ｄを１０μｍ、メサ部の上部（第２反射器２５）からの光学部品までの距離Ｌ２を１０μｍ、面発光レーザ１０の放射角度θを５°とすると、放熱部材の接合用面１０９ａの幅Ｗは、『 W = L1 - ( L2 × tan(θ) × 2 + D ) 』の式で与えられ、Ｗ＝８８μｍとなることから、開口部の幅ＯＰｗを８０μｍとする。なお、面発光レーザ１０の放射角度θの範囲は０°を超え２０°以下である。
【００４１】
先ず、放熱部材の形成のために、基板１１上のオーミック電極１０６上にレーザビームに影響与えない範囲に開口部を有するようにリフトオフレジストパターンを形成する。
【００４２】
次に、メッキ法によりＡｕを第２反射器２５（ＤＢＲ）上部よりも高くなるように成膜する。例えば放熱部材１０を高さ１０μｍとする。リフトオフにより放熱部材１０９を形成する。
【００４３】
続いて、例えば拡散板の光学部品１１１を用意し、その下面に放熱部材１０９と同じパターンのＡｕパターン１１０を形成し、ＡｕＳｎ等の半田により放熱部材の接合用面１０９ａに接合する。あるいは、半田に代えて、Ａｇペースト等の接合剤やフリップチップＡｕ−Ａｕ直接接合方法を用いてもよい。さらに、接合剤を用いずにネジ止め等による固定を行い接触させても良い。
【００４４】
なお、放熱部材１０９を形成してから、光学部品を接合したが、光学部品に放熱部材１０９をメッキ法や、ナノインプリント法により形成してから、基板１１に接合しても良い。
【００４５】
放熱部材１０９の材料はＡｕの例を示したが、Ａｕに限定されるものではなく、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、アルマイト処理をしたＡｌからなる放熱部材を用いてもよい。
【００４６】
光学部品とは拡散板に限られるものではなく、マクロレンズ等のレンズ、蛍光体プレート、リフレクターなどでも良い。
【００４７】
以上により、放熱性に優れた面発光レーザ１０、放熱部材１０９、光学部品４４が一体となった面発光レーザモジュールを提供することができる。
【００４８】
［変形例］
上記例では、図１の放熱部材１０９の横断面が一様な台形状を有しているが、放熱部材１０９の横断面は一様な台形状に限られず、例えば図５に示すように、各面発光レーザ１０毎に放射されるレーザビームの広がりすなわちレーザビームが伝搬するビーム空間に合わせた逆円錐形状の凹部ＲＣを一部含むように、放熱部材１０９の外壁１０９ｂを構成することもできる。放熱部材１０９が基板１１から離れるにつれて逆テーパ状に拡がる外壁部分すなわち逆円錐形状の凹部ＲＣを含むことより、更なる放熱効果が向上すると共に、レーザビームの放射効率も向上する。
【実施例２】
【００４９】
図６は、本発明の実施例２の面発光レーザモジュールの一部を説明する概略部斜視図である。図７は図６のＣＣ線に沿った断面の部分を模式的に示す部分断面図である。
【００５０】
実施例１では、面発光レーザ１０の発光部をＧａＮ基板１１よりも上部（フェイスアップ）になるように搭載する場合を示したが、面発光レーザ１０の発光部を基板１１より下部（フェイスダウン）になるように搭載する方が好ましい。こうすることで、発熱部の熱を直接実装基板３１へ放熱することが可能となり、同時に面発光レーザ１０の基板側からも放熱部材１０９を介して放熱することが可能となる。この為、面発光レーザ１０の上下から効率的に放熱できるようになり、放熱性に優れた面発光レーザモジュールを提供可能となる。
【００５１】
図６および図７に示すように、面発光レーザモジュール１０Ａの基板１１（第１反射器１３）側に放熱部材１０９を介して蛍光体ガラスプレート３０を貼り付ける。そして、Ｓｉ，ＡｌＮ，ＳｉＣ等の高熱伝導材料（図示せず）からなるマウント基板３１の実装面に面発光レーザモジュール１０ＡのＰパッド電極及びＮパッド電極にそれぞれ対応する対応Ｐ接続電極及び対応Ｎ接続電極３１Ｐ，３１Ｎを設けたものを用意する。そして、マウント基板３１の実装面上に面発光レーザモジュール１０Ａの半導体構造層ＳＭＣ（第２反射器、Ｐパッド電極及びＮパッド電極）側をフリップチップ実装して白色光源の面発光レーザモジュールが得られる。なお、放熱効率、配線設計の観点から、実装手法にはＡｕ−Ｓｎ共晶層を用いることが好ましい。本発明の用途としては、自動車前照灯をはじめとする高輝度且つ高配光光源やセンサー用多チャンネル信号源が挙げられる。
【実施例３】
【００５２】
上記実施例の何れにおいても、冷却用の気体または液体を、隣接する放熱部材１０９間の光学部品１１１と基板１１に挟まれた空間に気密的又は液密的に流す冷却手段ＢＬを更に設けることができる。例えば、図５の白抜き矢印で示す方向、放熱部材１０９と基板１１に沿って冷却流体を気密的又は液密的に冷却手段ＢＬによって流すことによって、更なる放熱効果が向上する。また、逆円錐形状の凹部ＲＣを一部含む放熱部材１０９の外壁１０９ｂにて冷却流体が触れる面積が大きくなることで、放熱性がさらに向上する。
【実施例４】
【００５３】
図８は本発明の実施例３である面発光レーザモジュールの構成を説明するための概略部分断面図である。図８に示すように、実施例４においては、面発光レーザのメサ部の外壁が、貫通開口部上の第２反射器２５を除き、金属または絶縁物の充填剤２０１で埋められている。これにより、メサ部からの放熱効果が向上する。
【００５４】
以上の本発明の面発光レーザによれば、従来技術では放熱部材を用いることができなかったが、光源と接合用面までの間に空間を設けることで、放熱部材を用いることが可能となり、さらに、従来技術では突起部（メサ部）からその周辺部のみにしか放熱することができなかったが、本発明により、周辺部から放熱部材へさらに光学部品へ放熱できるようになることで、放熱性に優れた垂直共振器型面発光レーザモジュールを提供することが可能となる。また、本発明の面発光レーザによれば、面発光レーザのアレイ化した複数の面発光レーザの発光部間の熱による閾値電流のバラつきの低減に効果がある。
【００５５】
また、上記実施例の面発光レーザでは導電性の第１反射鏡を有する構成としているが、ｎ型半導体層１５との導電性が取れれば第１反射鏡を非導電性としてもよい。さらに、面発光レーザとして、トンネル接合を利用した発光素子でも、絶縁層による電流狭窄層を半導体層間に備えている発光素子でも、本発明に採用することができる。また、上記実施例では各素子を並列に接続しているが、素子夫々を独立に接続した構成としてもよい。
【００５６】
なお、本発明の何れの実施例においても、活性層１７を、多重量子井戸（MQW:Multiple Quantum Well）構造からなる活性層１７を有するように構成された面発光レーザにも適用が可能である。また、半導体構造層ＳＭＣがＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体からなる場合について説明したが、結晶系はこれに限定されない。また、上記した実施例を適宜、改変及び組合せてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０  面発光レーザ
１３  第１反射器
１５  ｎ型半導体層（第１の半導体層）
１７  活性層
１９  ｐ型半導体層（第２の半導体層）
２１  電流狭窄層
２３  透明電極
２４Ａ  第１抵抗領域
２４Ｂ  第２抵抗領域
２５  第２反射器
２７Ｐ  Ｐ電極
２９Ｐ  Ｐパッド電極
２９Ｎ  Ｎパッド電極
ＯＰ１  貫通開口部
ＳＭＣ  半導体構造層
【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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