【手続補正書】
【提出日】平成27年5月12日(2015.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスであって、
少なくとも一つの外部共振器型垂直面発光レーザー及び数個のポンプレーザーダイオードを具備し、
前記外部共振器型垂直面発光レーザーが、
前記外部共振器型垂直面発光レーザーの少なくとも第一の端ミラー及び活性領域を形成する層のスタック、並びに
前記外部共振器型垂直面発光レーザーの外部空洞を形成する第二の端ミラー
を具備し、
前記ポンプレーザーダイオードがミラー素子におけるポンプ放射の反射によって光学的に前記活性領域をポンピングするように配置され、
前記ミラー素子は、前記外部共振器型垂直面発光レーザーの光軸に配置されると共に前記活性領域に前記ポンプ放射を集中させるように且つ同時に前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記第二の端ミラーを形成するように設計され、
前記ポンプレーザーダイオードは、前記ポンプレーザーダイオードによって提供されたポンプスポットが、前記外部共振器型垂直面発光レーザーの光学的なモードと自動的に整列させられるように、前記ミラー素子に向かって前記光軸に対して実質的に平行に前記ポンプ放射を向けるように配置される、
デバイス。
【請求項２】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオードは、垂直共振器面発光レーザーである、デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオードは、第一のチップに形成され、
前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記層のスタックは、第二のチップに形成され、
前記第一のチップ及び前記第二のチップが、共通のサブマウント又はヒートシンクに実装される、
デバイス。
【請求項４】
請求項２に従ったデバイスにおいて、
前記垂直共振器面発光レーザー及び前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記層のスタックは、同じチップに形成される、
デバイス。
【請求項５】
請求項４に従ったデバイスにおいて、
前記垂直共振器面発光レーザー及び前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記層のスタックは、前記チップにおける同じ層のシーケンスに由来する、デバイス。
【請求項６】
請求項５に従ったデバイスにおいて、
前記層のシーケンスは、前記垂直共振器面発光レーザーの層の構造を形成する層の第一のシーケンス及び前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記層のスタックの層の構造を形成する層の第二のシーケンスを具備し、
前記層の第一のシーケンス及び前記層の第二のシーケンスがエッチストップ層によって分離される、
デバイス。
【請求項７】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子は、前記第二の端ミラーを形成する中央の領域及び前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記活性領域において前記ポンプ放射を反射させると共に集中させるように設計される外側の領域を具備する、デバイス。
【請求項８】
請求項７に従ったデバイスにおいて、
前記中央の領域及び前記外側の領域は、異なる曲率で形成される、デバイス。
【請求項９】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子の外側の領域は、前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記活性領域にある強度分布の前記ポンプ放射を発生させるように設計され、
前記強度分布は、前記外部共振器型垂直面発光レーザーのレーザーモードに適合する、
デバイス。
【請求項１０】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子の中央の領域は、前記外部共振器型垂直面発光レーザーにおいてガウス強度プロフィールを有するものではないレーザーモードを発生させるように設計される、デバイス。
【請求項１１】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子の本体は、前記外部共振器型垂直面発光レーザーのレーザー放射について光学的に透明な材料で作られる、デバイス。
【請求項１２】
請求項１に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオードは、前記ミラー素子に向かって前記外部共振器型垂直面発光レーザーの前記光軸に対して実質的に平行に前記ポンプ放射を放出するように配置される、デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイス
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、少なくとも一つの外部共振器型垂直面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）及び数個のポンプレーザーダイオードを具備する光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスに関係すると共に、上記のポンプレーザーダイオードは、ミラー素子におけるポンプ放射の反射によってＶＥＣＳＥＬの活性領域を光学的にポンピングするように配置される。外部共振器型垂直面発光レーザーは、最も将来有望な高い輝度のレーザー源の一つであると共に、アドレス可能な２Ｄアレイの配置及び円形のビーム形状のような、端面発光レーザーと比較される多数の利点を提供する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ＶＥＣＳＥＬは、典型的には、層のシーケンスにおいて形成された第一の端ミラー及び活性領域、並びに、層のシーケンスから分離されて配置され且つレーザーの外部の空洞を形成する第二の端ミラーを具備する。標準的なセットアップにおいて、外部の空洞は、巨視的な光学素子で構成されるが、それらは、非常にかさ高なものであると共に、関連する調節を必要とする。ウェハから外部の光学的な構成要素を実現すると共に、典型的にはＧａＡｓウェハであるレーザーのシーケンスを支えるウェハへこのウェハをボンディングすることによって、並行して何千ものマイクロＶＥＣＳＥＬを製造すると共に、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザーダイオード）と同様にウェハにおいて直接的にそれらを試験することが、可能である。
【０００３】
知られている、光学的にポンピングされるＶＥＣＳＥＬは、分離されたマウンティング及びＶＥＣＳＥＬの共振器又は空洞に対するポンプレーザーの整列を必要とする。これは、時間を消費する生産及びかさ高なモジュールを要求する。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１０／００１４５４７（Ａ１）号明細書は、ソリッドステートレーザー媒質の縦のポンピングのためのデバイスを開示する。このデバイスは、レーザー媒質の冷却デバイスの側面に備え付けられる数個のポンプレーザーダイオードを具備する。レーザーダイオードによって放出されたポンプ放射は、ソリッドステートレーザー媒質の端面の一つに向かって数個の放物面ミラーによって反射させられる。このデバイスにおいて、数個の放物面ミラーは、ソリッドステートレーザー媒質の入り口におけるポンプ放射の望まれた強度分布を達成する為に精密に整列させられる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００１４５４７（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【０００６】
発明の概要
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ポンプ光学部品のより簡単な整列を可能にすると共に小型の設計で実現されることができる、光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
目的は、請求項１に従った、光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスで達成される。デバイスの好都合な実施形態は、従属請求項の主たる事項であるか、又は、本明細書の後述部分及び好適な実施形態に記載される。
【０００９】
提案される、光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスは、光学的にポンピングされる半導体ディスクレーザーとしての少なくとも一つのＶＥＣＳＥＬ及び数個のポンプレーザーダイオード、好ましくは、垂直共振器面発光レーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）を具備する。ＶＥＣＳＥＬは、知られた様式で設計されることができると共に、少なくとも第一の端ミラー及びＶＥＣＳＥＬの活性領域を形成する層のスタックを具備する。層のスタックから分離されて配置された第二の端ミラーは、レーザーの外部の空洞を形成する。レーザーデバイスの提案される設計において、ポンプレーザーダイオードは、ミラー素子におけるポンプ放射の反射によってＶＥＣＳＥＬの活性領域を光学的にポンピングするように配置される。ミラー素子は、ＶＥＣＳＥＬの光軸に配置されると共に、活性領域においてポンプ放射を集中させるように及び同時にＶＥＣＳＥＬの第二の端ミラーを形成するように設計される。このように、ミラー素子は、一つの単一の素子に二つの機能を組み込む。
【００１０】
本発明の外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスは、ＶＥＣＳＥＬの活性領域の中へとポンプ光を向ける適当に設計されたミラー素子を使用すると共に同時に第一のミラーと一緒にＶＥＣＳＥＬ共振器を形成する外部のミラーとして作用する。このように、ポンプスポットは、ＶＥＣＳＥＬ共振器の光学的なモードと自動的に整列させられる。十分に大きなもの（光軸に対して垂直な大きい断面）にＶＥＣＳＥＬの活性領域の光学的にポンピングされるエリアを設計することによって、ポンプレーザーダイオードの１００μｍまでの整列の公差は、実現されることができる。提案される設計は、ポンプレーザーダイオードの配置が、ミラー素子に向かって光軸に対して実質的に平行にポンプ放射を向けることを可能にし、このことは、デバイスの非常に小型の設計を可能にする。ポンプレーザーダイオードは、好ましくは、ウェハレベルで試験されると共に良好な効率を提供することができるＶＣＳＥＬのアレイによって実現される。追加として、発明の好都合な実施形態において、ポンプレーザーダイオードは、ＶＥＣＳＥＬレーザースタックと同じチップに集積される。これは、並外れた輝度を提供する一方で、レーザーデバイスの製造のコスト及び寸法を低減する。
【００１１】
同じチップにおけるＶＣＳＥＬのアレイ及びＶＥＣＳＥＬの集積化は、チップにおける同じ層のシーケンスに由来するこれらのレーザーの製造を許容する。この目的のために、共通の層の構造は、適用されるが、ＶＣＳＥＬを形成する層のシーケンスは、ＶＥＣＳＥＬの層のスタックを形成する層のシーケンスからエッチストップ層によって分離される。そしてＶＣＳＥＬ及びＶＥＣＳＥＬは、一つの又は数個のエッチ工程を通じて適当に層のシーケンスを構造化することによって形成される。
【００１２】
共通のサブマウント又はヒートシンクに備え付けられることができる別個のチップにポンプレーザーダイオード及びＶＥＣＳＥＬを集積することは、また可能なことである。そのような配置は、また、レーザーデバイスの非常に小型の設計の利点を提供する。
【００１３】
ＶＥＣＳＥＬの外部のミラーを形成するミラー素子は、当該技術においてすでに知られたものと同じ様式でＶＥＣＳＥＬの層のシーケンスに備え付けられてよい。別個のウェハに数個のミラー素子を形成し、次いで、このウェハを、ＶＣＳＥＬのアレイと一緒にＶＥＣＳＥＬの層のスタックの数個を具備するウェハへボンディングすることは、また可能なことである。次いで、ボンディングされたウェハは、提案されるレーザーデバイスを具備する単一のチップへと分離される。あるいは、二つのウェハは、最初に、単一のチップへと分離されることができ、次いで、単一のチップは、提案されるレーザーデバイスを達成するために組み合わせられることができる。さらなる可能性は、ＶＥＣＳＥＬの層のシーケンスを具備するチップ又はウェハに直接的にミラー素子を集積することである。
【００１４】
ミラー素子は、好ましくは、外部のミラーを形成する中央の領域及びＶＥＣＳＥＬの活性領域へポンプ放射を反射させるように設計される外側の領域を具備する。この目的のために、ミラー素子は、好ましくは、ミラー素子の中央の及び外側の領域において、ほぼあらゆる形状の反射ミラーの表面を許容する自由形態の光学部品として、製造される。好ましくは完全に中央の領域を囲む外側の領域は、レーザーの望まれた光学的なモードの形状に調和するＶＥＣＳＥＬの活性領域においてポンプ放射のあらゆる望まれた強度分布をも発生させるように設計されてよい。ＶＥＣＳＥＬの放出側に依存することで、ミラー素子の本体は、適当な材料で、例えば、金属、コートされたガラス、又はコートされたプラスチックで、形成されてよい。金属の本体の場合において、ミラー素子の反射表面は、この金属で、例えば、研磨されたアルミニウムで、形成されてよい。ガラス又はプラスチックの本体の場合には、ミラー表面は、当該技術において知られたような適当な金属の又は誘電体のコーティングによって形成される。
【００１５】
発明のこれらの及び他の態様は、ここより後に記載された実施形態から明白なものであると共にそれらを参照して解明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、提案されるレーザーデバイスの第一の例を示す。
【図２】図２は、提案されるレーザーデバイスを製造するための層のシーケンスの例を示す。
【図３】図３は、図２の層のシーケンスを構造化した後における、提案されるレーザーデバイスのＶＥＣＳＥＬ及びＶＣＳＥＬの例示的な設計を示す。
【図４】図４は、提案されるレーザーデバイスの第二の例を示す。
【図５】図５は、提案されるレーザーデバイスのさらなる実施形態の詳細を示す。
【図６】図６は、提案されるレーザーデバイスのさらなる実施形態の詳細を示す。
【図７】図７は、提案されるレーザーデバイスの一部分の第三の例を示す。
【図８】図８は、提案されるレーザーデバイスの例の上面図を示す。
【図９】図９は、提案されるレーザーデバイスのさらなる例の上面図を示す。
【図１０】図１０は、提案されるレーザーデバイスのさらなる例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面の簡単な説明
提案されるソリッドステートレーザーデバイスは、さらに詳細に、添付の図面と関連して、一例として以下において記載される。図は、
図１  提案されるレーザーデバイスの第一の例、
図２  提案されるレーザーデバイスを製造するための層のシーケンスの例、
図３  図２の層のシーケンスを構造化した後における、提案されるレーザーデバイスのＶＥＣＳＥＬ及びＶＣＳＥＬの例示的な設計、
図４  提案されるレーザーデバイスの第二の例、
図５  提案されるレーザーデバイスのさらなる実施形態の詳細、
図６  提案されるレーザーデバイスのさらなる実施形態の詳細、
図７  提案されるレーザーデバイスの一部分の第三の例、
図８  提案されるレーザーデバイスの例の上面図、
図９  提案されるレーザーデバイスのさらなる例の上面図、及び、
図１０  提案されるレーザーデバイスのさらなる例
を示す。
【００１８】
実施形態の詳細な説明
図１から３までは、提案されるレーザーデバイス及びそれの製造の第一の例を示す。この例では、ポンプレーザーダイオードは、ＶＥＣＳＥＬ２００と同じチップ１２０に集積されるＶＣＳＥＬ３００である。ＶＣＳＥＬ３００は、ＶＥＣＳＥＬ２００を囲むように配置される。この実施形態において、全ての半導体レーザーは、図１に指し示されたような上部発光レーザーである。少なくとも二つの放射状のミラー領域４１０、４２０を有するミラー素子４００（自由形態の光学部品）は、半導体チップ１２０の前方に整列させられる。この実施形態において、ミラー素子４００は、半導体チップ１２０に面する第一の表面４０１、及び第二の表面４０２からなる光学的に透明な本体で形成される。第一の表面４０１は、ＶＥＣＳＥＬ２００のレーザーの動作のための十分な反射率（Ｒ（λＶＥＣＳＥＬ）＝８０−９９．５％）及び可能な限り高いＶＣＳＥＬ３００のポンプ光の反射（Ｒ（λＶＣＳＥＬ）＞９５％、好ましくは＞９９％）を提供するためにコーティングされる。表面４０１は、異なる形状を備えた二つの領域に分割される。
【００１９】
ｒ＜Ｒ２についての中央の領域４１０は、外部のＶＥＣＳＥＬミラーを形成すると共に、通常では、距離ＬにおいてＶＥＣＳＥＬ２００の活性領域における基本モードサイズｗ０を生じさせるように設計された曲率半径を備えた球面ミラーである。ｒ≧Ｒ２についての外側の領域４２０は、ＶＥＣＳＥＬ２００の活性領域へとＶＣＳＥＬ３００の放射３１０を反射させるように設計される。この外側の領域４２０は、２Ｌに等しい曲率半径を備えた放物面ミラーとして形成されてよい。Ｒ２は、ＶＥＣＳＥＬ２００の光軸２１０に対して垂直なＶＥＣＳＥＬ２００の断面の半径Ｒ１に近似的に等しいものであると共に、ミラー素子４００の平面におけるＶＥＣＳＥＬレーザー放射のモードサイズと比べてより大きいものであるが、しかしまた、ＶＣＳＥＬの全ての光を集めるために十分に小さいものであるべきである。
【００２０】
図１から見て取ることができるように、ＶＣＳＥＬ２００によって放出されたポンプ放射３１０は、光学的にこのレーザーをポンピングするためにＶＥＣＳＥＬ２００の活性領域へミラー素子４００の外側の領域４２０によって向けられる。ポンプレーザーダイオード３００及びミラー素子４００のこの配置のおかげで、レーザーデバイスの非常に小型の設計は、実現される。ポンプ放射が、ミラー素子４００の反射表面の幾何学的な形状によってＶＥＣＳＥＬ２００の活性領域へと自動的にセンタリングされるので、ＶＥＣＳＥＬに対するポンプレーザーの、時間を消費する調節は、不要である。
【００２１】
ＶＣＳＥＬアレイ及びＶＥＣＳＥＬは、また、異なるエピタキシーウェハから作られた別個のチップに形成され、同じサブマウント又はヒートシンクにボンディングされ、次いで、光学素子４００と組み合わせられることができる。これは、ウェハの構造を容易にするが、しかし、マウンティングの努力及びモジュールサイズを増加させる。
【００２２】
図２及び３は、概略的に、図１のレーザーデバイスを製造する方法を示す。この目的のために、図２に示されたようなレーザーシーケンスは、ウェハ基板にエピタキシャルに成長させられる。例として、エピタキシー側発光ＶＥＣＳＥＬのための構造は、ｎドープされた基板について記載される。ｐドープされた基板及び／又は基板側発光のための層のスタックは、これから簡単に導かれることができる。この実施形態の構造は、基板５００から始まって以下の層を有する：
・  （任意の）エッチストップ層１０１。この層は、より良好なヒートシンキングのために、後に、基板５００が取り除かれることを可能にする。このエッチストップ層１０１は、基板５００が取り除かれるものではないとすれば、また省略されることができる；
・  高いドーピング濃度を備えた（任意の）ｎドープされた電流分布層１０２；
・  後にＶＣＳＥＬの端ミラー（Ｒ≧９９．９％）を形成するｎドープされたＤＢＲ１０３（分布型ブラッグ反射器）；
・  当該技術において知られたようなＶＣＳＥＬの活性領域１０４（例．３個の量子井戸、電流閉じこめ層、及び酸化物のアパーチャ）；
・  後にＶＣＳＥＬ用のアウトカップリングミラー（Ｒ近似的に９９％）を形成するｐドープされたＤＢＲ１０５；
・  上部発光ＶＣＳＥＬについて知られたような位相整合（空気に対する半導体）のためのキャップ層１０６；
・  ＶＥＣＳＥＬの層のシーケンスからＶＣＳＥＬの層のスタックを分離するエッチストップ層１００；
・  後にＶＥＣＳＥＬの第一の端ミラーを形成する（任意の）ドープされてないＤＢＲ１０７；
・  当該技術から知られたようなＶＥＣＳＥＬの活性領域１０８（バリア層を備えた、定常波の腹における数個の量子井戸、井戸内のポンピング又はバリアポンピングについて最適化された、ＲＰＧ構造（ＲＰＧ：共振周期利得）、・・・）；及び
・  共振の増強又は波長の安定化のための空気に対するＡＲコーティング又はエタロン層を有するキャップ層１０９。
【００２３】
ＤＢＲ１０３及び１０５によって形成されたＶＣＳＥＬの共振波長λＶＣＳＥＬは、ＶＥＣＳＥＬの活性領域１０８の発光波長λＶＥＣＳＥＬと比べて少しより短いものであるように選択される。バリアポンピングの場合には、λＶＣＳＥＬは、λＶＥＣＳＥＬと比べて数十ナノメートルだけより短いものである必要がある。
【００２４】
エッチストップ層１０１及び電流分布層１０２は、基板５００が少なくとも部分的に取り除かれるものであるべき場合にのみ、必要とされる。ドープされてないＤＢＲ１０７は、ＶＥＣＳＥＬの波長が、ｐ−ＤＢＥ１０５のストップバンドの内側にあるものであるが、１０３及び１０５の間におけるＶＣＳＥＬの空洞の共振波長に必ずしも正確に等しいものではない、とすれば、必要ではないものである。この場合におけるｐ−ＤＢＲ１０５は、ＶＥＣＳＥＬの第一の端ミラーを形成する。しかしながら、追加的なドープされてないＤＢＲ１０７は、ＶＥＣＳＥＬにおける光学的な損失を低減することができるが、しかし、同時に、ＶＥＣＳＥＬの熱抵抗は、この追加的な層を通じて増加させられる。
【００２５】
そのような層の構造を成長させた後に、ポストは、２×Ｒ１の直径を備えたＶＥＣＳＥＬ２００の領域を形成するエッチストップ層１００までエッチングされる。その次に、エッチストップ層１００は、キャップ層１０６を露出させるように取り除かれる。次のステップにおいて、一つの又は数個のＶＣＳＥＬ３００は、メサエッチ、酸化、ｐ環状接点の堆積、などによってＶＥＣＳＥＬの領域の隣に加工される。ｐ接点は、また、フリップチップマウンティングのための基板を通じたビアとして実現されることができる。
【００２６】
これらの加工ステップの結果は、図３に描かれる。金属接点（ｎ接点）３３０は、基板５００のｎ側に堆積させられる。あるいは、基板５００は、基板側からエッチストップ層１０１までエッチングすることによって、取り除かれることができる。その次に、金属接点３３０は、ｎ層１０２に堆積させられる。
【００２７】
この加工をした後に、ウェハは、単一のチップ１２０へと分離されると共にヒートシンクにｎ側を下にしてハンダ付けされる。
【００２８】
提案されるレーザーデバイスのミラー素子４００は、望まれた機能を充足するためにいずれの適当な様式でも設計されてよい。中央の領域４１０は、また、ＶＥＣＳＥＬ２００のモード成形又はモード選択のための自由形態のミラーとして形成されてよい。外側の領域４２０は、また、例えば、図４に概略的に指し示されたように、個々のＶＣＳＥＬの放射ビーム３１０をコリメートする又はフォーカシングダウンするより小さいミラーのアレイとして作用する自由形態のミラー４２１として、実現されることができる。別の実施形態において、自由形態のミラー４２１は、結果として生じる全体のポンププロファイルを、あらゆる望まれたプロファイル、例えば、ガウス分布に成形するよう、個々のＶＣＳＥＬ３００から異なるポンプスポットの直径を生じさせることができる。
【００２９】
ミラー素子４００の第二の表面４０２は、ＶＥＣＳＥＬの波長についてＡＲコーティングされてよく、平面であることも、ＶＥＣＳＥＬのレーザービームをコリメートする又はフォーカシングするために球面であることも、あるいは、さらにＶＥＣＳＥＬのレーザービームを成形するために第二の自由形態の表面であることもできる。
【００３０】
第一の表面４０１は、平面であると共に、ポンプ放射の波長及びＶＥＣＳＥＬレーザー放射の波長についてＡＲコーティングされることができ、第二の表面４０２は、反射コーティングがなされるべき二つの領域４１０及び４２０を具備することができる。その次に、ミラー素子４００は、また、ウェハレベルで半導体チップへ集積されることができる。
【００３１】
二つの領域４１０及び４２０は、また、両方の側での異なるコーティングにより、光学素子４００の二つの対向する面において実現されることができる。
【００３２】
図６に示されたように、マイクロレンズ４３０は、ＶＣＳＥＬポンプ放射ビームをコリメートする又はＶＥＣＳＥＬ２００の活性領域にそれらをフォーカシングするためにＶＣＳＥＬ３００の上部に形成されることができる。図６は、提案されるデバイスのＶＣＳＥＬ３００の上部におけるマイクロレンズの詳細のみを示す。
【００３３】
図５は、図３の基板を取り除いた後に実現される実施形態を示す。基板を取り除いた後に、層１０１から１０６までは、また、ＶＥＣＳＥＬ２００の領域より下で取り除かれると共により良好なヒートシンキングのために熱伝導性の高い材料５０２、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、又はＡｇで充填されることができる。
【００３４】
ＶＥＣＳＥＬ及びポンプＶＣＳＥＬを備えたチップは、また、下部発光ＶＣＳＥＬを有するように異なる順序で実現されることができる。例は、図７に示される。参照数字は、図２におけるものと同じ層を指し示す。先と同じく、金属のような熱伝導性の高い材料５０２で充填されたＶＥＣＳＥＬ２００の領域への熱的なビアは、この領域のより良好なヒートシンキングのために可能性のあるものである。完成したチップ１２０は、この例ではサブマウント又はヒートシンク５０１へハンダ付けされる（ハンダ５０３）。
【００３５】
図８は、図１の提案されるレーザーデバイスの例の上面図を示す。この上面図において、ＶＥＣＳＥＬ２００を囲む、異なるＶＣＳＥＬ３００を備えたポンプレーザーアレイは、認識されることができる。電気的な接触をするためのボンディングパッド３４０は、チップの側面のエリアに配置される。
【００３６】
数個のＶＥＣＳＥＬ２００は、また、ＶＥＣＳＥＬ２００の各々に対応するポンプＶＣＳＥＬ３００を備えた単一のチップにおいて実現されることができる。これは、図９の上面図に概略的に示される。ＶＥＣＳＥＬ２００の各々は、それの対応するポンプＶＣＳＥＬ３００及びボンディングワイヤー３５０を備えたものであるが、対応するＶＥＣＳＥＬ２００へ各々のポンプアレイの放射を向けるミラー素子を具備する。ミラー素子４００は、図９において破線によって概略的に指し示される。ポンプ領域は、印刷、マーキング、又は類似の用途に使用されることがある、アドレス可能な光学的にポンピングされるＶＥＣＳＥＬアレイを達成するために、個々にアドレス可能なものであることができる。
【００３７】
図１０は、提案されるレーザーデバイスのさらなる実施形態を示す。この実施形態において、ＶＣＳＥＬ３００の層のシーケンス（層１０３−１０６）は、エッチストップ層１００及びｎドープされた電流分布層１２によって分離されたＶＥＣＳＥＬの層のシーケンス（層１０７−１０９）の上部に形成される。ｐ接点３２０は、環状接点によってＶＣＳＥＬ３００の上部で実現される。ｎ接点のためのさらなるボンディングパッド３４０は、電流分布層１０２に形成される。ＶＥＣＳＥＬの層のシーケンスは、例えば、ダイヤモンド、サファイア、又はＳｉＣで、作られることがある、光学的に透明な熱拡散層５０４に配置される。この層は、ヒートシンク５０１の貫通孔５０５を通じたＶＥＣＳＥＬのレーザー放出２２０を許容する貫通孔５０５を具備する、ヒートシンク５０１に備え付けられる。この設計でミラー素子４００は、光学的に不透明な材料で、例えば、金属で、形成されることができる。ＶＥＣＳＥＬの外部のミラーを形成する中央の領域４１０は、λＶＥＣＳＥＬについてＨＲ（高い反射率）コーティングされると共に、外側の領域４２０は、λＶＣＳＥＬについてＨＲコーティングされる。
【００３８】
発明が、図面及び前述の記載に詳細に図示されてきた及び記載されてきたものである一方で、そのような図示及び記載は、例証のもの又は例示的なものであって制限的なものではないと見なされるものであると共に、発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。例えば、ミラー素子は、望まれた機能を実現するためのいずれの形状をも有してよく、球面の又は放物面の形状に制限されるものではない。さらには、ＶＣＳＥＬ及びＶＥＣＳＥＬの層の構造は、開示されたシーケンスに限定されるものではない。ポンプレーザー及びＶＥＣＳＥＬは、また、異なるウェハ又は基板に製造されてよく、その場合に、提案されるデバイスへ組み合わせられる。例に示された素子及び層に対する追加として、さらなる素子又は層は、提案されるレーザーデバイスの部分であってよい。例えば、層１００及び層１０９の間における又は層１０９の上部における機能的なＶＥＣＳＥＬの素子の集積は、例えば、縦のモードの選択のためのエタロン、偏光安定化のための偏光層、横のモードの選択のためのアパーチャ、モードロッキングのための可飽和吸収体など、可能性のあるものである。開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示、及び添付された特許請求の範囲の検討から、請求されている発明を実施する際に当業者によって理解されると共に果たされることができる。特許請求の範囲において、単語“を具備する”は、他の要素又はステップを排除するものではないと共に、不定冠詞“ある”又は“ある一つの”は、複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用されることができないことを指し示すものではない。特に、装置に係る全ての請求項は、自由に組み合わせられることができる。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も、発明の範囲を限定するものとして解されるべきものではない。
【００３９】
クレーム：
１．  光学的にポンピングされる外部共振器型垂直面発光レーザーデバイスであって、
少なくとも一つの外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）及び数個のポンプレーザーダイオード（３００）を具備し、
外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）が、
前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の少なくとも第一の端ミラー（１０７，１０５）及び活性領域（１０８）を形成する層のスタック、並びに
前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の外部空洞を形成する第二の端ミラー（４１０）
を具備し、
前記ポンプレーザーダイオード（３００）がミラー素子（４００）におけるポンプ放射（３１０）の反射によって光学的に前記活性領域（１０８）をポンピングするように配置され、
前記ミラー素子（４００）は、前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の光軸（２１０）に配置されると共に前記活性領域（１０８）に前記ポンプ放射（３１０）を集中させるように且つ同時に前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記第二の端ミラー（４１０）を形成するように設計される、
デバイス。
【００４０】
２．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオード（３００）は、垂直共振器面発光レーザーである、デバイス。
【００４１】
３．  クレーム１又は２に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオード（３００）は、第一のチップに形成され、
前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記層のスタックは、第二のチップに形成され、
前記第一のチップ及び前記第二のチップが、共通のサブマウント又はヒートシンク（５０１）に実装される、
デバイス。
【００４２】
４．  クレーム２に従ったデバイスにおいて、
前記垂直共振器面発光レーザー及び前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記層のスタックは、同じチップに形成される、
デバイス。
【００４３】
５．  クレーム４に従ったデバイスにおいて、
前記垂直共振器面発光レーザー及び前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記層のスタックは、前記チップにおける同じ層のシーケンス（１００，１０３−１０９）に由来する、デバイス。
【００４４】
６．  クレーム５に従ったデバイスにおいて、
前記層のシーケンス（１００，１０３−１０９）は、前記垂直共振器面発光レーザーの層の構造を形成する層の第一のシーケンス（１０３−１０６）及び前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記層のスタックの層の構造を形成する層の第二のシーケンス（１０７−１０９）を具備し、
前記層の第一のシーケンス及び前記層の第二のシーケンスがエッチストップ層（１００）によって分離される、
デバイス。
【００４５】
７．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子（４００）は、前記第二の端ミラーを形成する中央の領域（４１０）及び前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記活性領域（１０８）において前記ポンプ放射（３１０）を反射させると共に集中させるように設計される外側の領域（４２０，４２１）を具備する、デバイス。
【００４６】
８．  クレーム７に従ったデバイスにおいて、
前記中央の領域及び前記外側の領域は、異なる曲率で形成される、デバイス。
【００４７】
９．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子（４００）は、自由形態の光学部品である、デバイス。
【００４８】
１０．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子（４００）の前記外側の領域（４２０，４２１）は、前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記活性領域（１０８）にある強度分布の前記ポンプ放射（３１０）を発生させるように設計され、
前記強度分布は、前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）のレーザーモードに適合する、
デバイス。
【００４９】
１１．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子（４００）の前記中央の領域（４１０）は、前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）においてガウス強度プロフィールを有するものではないレーザーモードを発生させるように設計される、デバイス。
【００５０】
１２．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ミラー素子（４００）の本体は、前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）のレーザー放射について光学的に透明な材料で作られる、デバイス。
【００５１】
１３．  クレーム１に従ったデバイスにおいて、
前記ポンプレーザーダイオード（３００）は、前記ミラー素子（４００）に向かって前記外部共振器型垂直面発光レーザー（２００）の前記光軸（２１０）に対して実質的に平行に前記ポンプ放射（３１０）を放出するように配置される、デバイス。
【符号の説明】
【００５２】
参照符号のリスト
１００  エッチストップ層
１０１  エッチストップ層
１０２  電流分布層
１０３  ｎドープされたＤＢＲ
１０４  ＶＣＳＥＬの活性領域
１０５  ｐドープされたＤＢＲ
１０６  キャップ層
１０７  ドープされていないＤＢＲ
１０８  ＶＥＣＳＥＬの活性領域
１０９  キャップ層
１２０  半導体チップ
２００  ＶＥＣＳＥＬ
２１０  光軸
２２０  ＶＥＣＳＥＬレーザー放出
３００  ＶＣＳＥＬ
３１０  ポンプ放射
３２０  ｐ接点
３３０  ｎ接点
３４０  ボンドパッド
３５０  ボンドワイヤー
４００  ミラー素子（自由形態の光学部品）
４０１  ミラー素子の第一の表面
４０２  ミラー素子の第二の表面
４１０  中央の領域
４２０  外側の領域
４２１  特別に成形された外側の領域
４３０  マイクロレンズ
５００  基板
５０１  サブマウント／ヒートシンク
５０２  金属
５０３  はんだ
５０４  光学的に透明なヒートスプレッダー
５０５  貫通孔