(57)【要約】【課題】発振波長に対して吸収層として機能する基板を用いた場合であっても、基板側で光量をモニタリングすることのできる面発光レーザを提供する。【解決手段】基板上に、活性層を含む複数の半導体層が積層され、前記基板に対して垂直方向に出力光を出射させる面発光レーザであって、  前記基板と、活性層を含む複数の半導体層で構成されたレーザ光の発振部との間に、波長変換層を有し、  前記波長変換層は、前記レーザ光の発振部から出射されたレーザ光の第１の波長を、前記基板を透過する第２の波長に変換することを可能に構成する。【選択図】            図１
2011044447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、活性層を含む複数の半導体層が積層され、前記基板に対して垂直方向に出力光を出射させる面発光レーザであって、
前記基板と、活性層を含む複数の半導体層で構成されたレーザ光の発振部との間に、波長変換層を有し、
前記波長変換層は、前記レーザ光の発振部から出射されたレーザ光の第１の波長を、前記基板を透過する第２の波長に変換することが可能に構成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記波長変換層は、
前記第１の波長の光をバンド間吸収で吸収する半導体からなるキャリア発生層と、
前記基板のバンドギャップより小さなバンドギャップを有する半導体からなる発光層と、
により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記キャリア発生層はＡｌＧａＡｓ層で構成され、前記発光層はＩｎＧａＡｓ層で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記レーザ光の発振部は、前記活性層が下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲ層との間に設けられた構造を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記レーザ光の発振部と前記波長変換層との間に、該波長変換層から発光された光を反射する第３のＤＢＲ層が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記レーザ光の発振部が、前記活性層に隣接して、前記基板に平行な面内方向に共振モードを有するフォトニック結晶が配置された構造を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記基板は下部が凸レンズ状の曲面形状に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項８】
前記基板裏面側に、前記基板を透過する前記第２の波長の光による光量を検出する光検出手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体レーザは出射する光強度をフォトディテクタ（ＰＤ）でモニターし、モニター結果より半導体レーザを駆動する電流を増減することで所望の光強度となるように制御している。
半導体レーザのうち、端面出射型半導体レーザは両端面より光を出射するように構成されており、片側から出射する光はレンズやファイバへ結合し出力光として利用し、もう片側より出射する光はＰＤへ入射し、光量モニターに使用されている。
一方、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）と呼ばれるレーザの応用も進んでいる（特許文献１）。
この垂直共振器型面発光レーザは、端面より光を出射する半導体レーザとは異なり、基板面に対して垂直方向にレーザ光を出射させるように構成されている。以下、このレーザをＶＣＳＥＬと記す。
ＶＣＳＥＬは端面発光型と比較し、高密度に２次元アレイ化が容易であるなどの利点を有しており、これらを高密度に集積したＶＣＳＥＬアレイを電子写真に用いることにより高精細化や高速化が可能となる。
【０００３】
通常のＶＣＳＥＬは、上下の多層膜ミラー（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の間で共振器が形成されており、基板の垂直方向に光を出射する。
そのため、端面発光型と同じように光取り出し側と反対側からレーザ光を取り出し光量をモニターする場合には、基板を通して基板裏面側に光を取り出す必要がある。
また、このようなＶＣＳＥＬとは別の構成として、フォトニック結晶（ＰｈＣ）を用いて垂直方向に光を取り出す半導体レーザも提案されている（特許文献２）。
このようなレーザを上記ＶＣＳＥＬと区別するため、以下ではＰｈＣを有する面発光レーザと記す。
ＰｈＣを有する面発光レーザは、レーザ共振は水平方向であるが、光はＰｈＣの回折の効果により基板と垂直な方向へ出射される。
そのため、上記ＶＣＳＥＬとは素子構成は異なるが基板面に対して垂直方向へ光を出射するという点では同一であり、基板側で光モニターをする場合には、上記ＶＣＳＥＬと同じように基板を通して基板裏面側に光を取り出す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−３３５９７６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体はそのバンドギャップより大きなエネルギーをもつ光（光子）を吸収（バンド間遷移による吸収）する性質がある。
例えば、ＧａＡｓは８８０ｎｍより短波長の光を吸収する。
このバンド間遷移による吸収は自由電子吸収や価電子帯間吸収と比較し、吸収係数がけた違いに大きいため、基板の反対側まで光を透過させることができない。そのため、例えば、ＧａＡｓ基板上に形成された８５０ｎｍ、７８０ｎｍ、６６０ｎｍ帯の面発光レーザでは、基板を構成する材料のバンド間遷移による基板の光吸収が大きいため、単に基板側のＤＢＲ等を調整して反射率を低下させ光を出射しても、基板側でモニタリングすることは難しい。
【０００６】
そこで、本発明では、発振波長に対して吸収層として機能する基板を用いた場合であっても、基板側で光量をモニタリングすることのできる面発光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】
【０００７】
本発明は、つぎのように構成した面発光レーザを提供するものである。
本発明の面発光レーザは、基板上に、活性層を含む複数の半導体層が積層され、前記基板に対して垂直方向に出力光を出射させる面発光レーザであって、
前記基板と、活性層を含む複数の半導体層で構成されたレーザ光の発振部との間に、波長変換層を有し、
前記波長変換層は、前記レーザ光の発振部から出射されたレーザ光の第１の波長を、前記基板を透過する第２の波長に変換することが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発振波長に対して吸収層として機能する基板を用いた場合であっても、基板側で光量をモニタリングすることのできる面発光レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１におけるＶＣＳＥＬの構成例について説明する図。
【図２】本発明の実施例１における赤色面発光レーザであるＶＣＳＥＬの構成例について説明する図。
【図３】本発明の実施例２における赤色面発光レーザであるＶＣＳＥＬの構成例について説明する図。
【図４】本発明の実施例３における赤色面発光レーザであるＶＣＳＥＬの構成例について説明する図。
【図５】本発明の実施形態２におけるＰｈＣを有する面発光レーザの構成例について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
実施形態１では、基板と、該基板上の下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲ層との間に活性層を介在させて構成された共振器構造部（レーザ光の発振部）と、該基板と該共振器構造部との間に波長変換層を設けたＶＣＳＥＬについて説明する。
本実施形態における上記波長変換層は、発振波長の光を吸収するともに、基板を透過し得る光を放出する機能を有する。
そのため、上記面発光レーザを構成する共振器構造部から基板側に発光した光（第１の波長の光）は、波長変換層により、基板を透過しうる光（第２の波長の光）に変換される。
これにより、この第２の波長の光による光量を基板側に設けたＰＤ（光検出器手段）で検出することが可能になる。
このように、波長変換層によって、レーザ光の第１の波長を、基板を透過する第２の波長に変換することを可能に構成することで、共振器構造部（レーザ光の発振部）から出射される光の光量を基板裏面側に配置されたＰＤでモニターすることができる。
【００１１】
以下、図１を用いて、本実施形態におけるＶＣＳＥＬの構成例について説明する。
図１（ａ）は、本実施形態におけるＶＣＳＥＬの層構成を示す図である。
本実施形態におけるＶＣＳＥＬでは、図１（ａ）に示すように、基板上に、活性層を含む複数の半導体層が積層され、前記基板に対して垂直方向に出力光を出射させるように構成されている。
すなわち、基板１０１に波長変換層１０２が積層され、その上に上記面発光レーザを構成する共振器構造部１１０が形成されている。
この共振器構造部１１０は下部ＤＢＲ１０３、誘導放出を起こす活性層１０４および上部ＤＢＲ１０５より構成されている。
一般には光の利用効率を上げるため下部ＤＢＲ１０３から光が漏れないようにＤＢＲ１０３のペア数を設計するが、本実施形態では波長変換層１０２に光が入射するようにＤＢＲ１０３のペア数を調節する。
そして、上記共振器構造部１１０とは別のＳｉ基板１０６上に構成されたＰＤ（光検出手段）１０７が基板１０１の下方に配置されている。
【００１２】
つぎに、図１（ｂ）を用いて、本実施形態における波長変換層１０２の具体的構成について説明する。
波長変換層１０２はＶＣＳＥＬ１１０から出射された光を吸収するキャリア発生層１５０および基板に吸収されない第２の波長の光を放出する発光層１５１より構成される。
キャリア発生層１５０は第１の波長の光をバンド間吸収で吸収する半導体、より具体的には、第１の波長の光の光子エネルギーより小さなバンドギャップをもつ半導体で構成される。
共振器構造部１１０から出射された第１の波長の光はキャリア発生層１５０中でバンド間吸収により吸収され、それにより正孔と電子が多数生成される。
そして、発生した電子および正孔はキャリア発生層１５０よりバンドギャップの小さな発光層１５１に移動する。
発光層１５１の正孔および電子のポテンシャルはキャリア発生層１５０より小さいため、キャリア発生層１５０中で発生した電子および正孔はポテンシャルの低い発光層１５１部分に蓄積する。
【００１３】
また、発光層１５１は半導体層を結晶成長するための基板１０１のバンドギャップより小さなバンドギャップを有する半導体で構成されている。
そのため、発光層１５１中に蓄積しているキャリアが再結合する際に発生する第２の波長を有する光子のエネルギーは基板のバンドギャップより小さい。
これにより、基板部分を透過する際にバンド間吸収による吸収が起きないため、基板１０１が数１００マイクロメートル程度の厚さを有していても第２の波長の光はこれを透過することができる。
【００１４】
以上の本実施形態の構成によれば、第１の波長の光の強度、つまり共振器構造部１１０が出射する光強度に応じてキャリア発生層１５０で生成する正孔および電子の量が増減する。
そして、正孔および電子の量に応じて発光層１５１中で発生する第２の波長を有する光の強度が増減する。
そのため、基板１０１の下に配置したＰＤ１０７で第２の波長を有する光強度をモニターすることにより共振器構造部１１０の出射する光強度を知ることができる。
なお、波長変換層１０２のキャリア発生層１５０の上下の面のうち、発光層１５１と接していない面からキャリアが漏れないようにするためのキャリアブロック層を配してもよい。
キャリアブロック層としては正孔および電子の両方に関してポテンシャルの障壁を形成するようなバンドギャップがキャリア発生層１５０より大きなバンドギャップを有する半導体が好適である。
【００１５】
以下に、本実施形態の構成に用いることのできる代表的なＶＣＳＥＬの波長帯とそのときに用いる具体的な半導体材料および層構成の一例を示す。
［６６０ナノメートル帯］
基板：ＧａＡｓ
ＤＢＲ：ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ1-yＡｓ（１＞ｘ＞ｙ＞０．５）
活性層：ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ  多重量子井戸構造
キャリア発生層１５０：ＡｌxＧａ1-xＡｓ  （０．３＞ｚ＞０）
発光層１５１：ＩｎxＧａ1-xＡｓ    （０．３＞ｘ＞０．１５）
［７８０ナノメートル帯］
基板：ＧａＡｓ
ＤＢＲ：ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ1-yＡｓ（１＞ｘ＞ｙ＞０．３）
活性層：ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ1-yＡｓ  ｘ＞ｙ、ｙ＝０．２５  多重量子井戸構造
キャリア発生層１５０：ＡｌxＧａ1-xＡｓ  （０．２＞ｚ＞０）
発光層１５１：ＩｎxＧａ1-xＡｓ    （０．３＞ｘ＞０．１５）
［８５０ナノメートル帯］
基板：ＧａＡｓ
ＤＢＲ：ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＡｌyＧａ1-yＡｓ（１＞ｘ＞ｙ＞０．１６）
活性層：ＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＧａＡｓ  ｘ＞０．２５  多重量子井戸構造
キャリア発生層１５０：ＩｎxＧａ1-xＡｓ  （０．２＞ｘ＞０）
発光層１５１：ＩｎxＧａ1-xＡｓ（ｘ）    （０．３＞ｘ＞０．２）
上記波長帯は、ＧａＡｓ基板上に結晶成長して製作する本実施形態における面発光レーザに関して、使用される波長帯とそのときに用いられる材料の例を示したものである。
これら以外の材料、例えばＺｎＳｅ系材料やＧａＮ系材料で素子を構成した場合にも、レーザの発振波長が基板のバンドギャップにより吸収されてしまう例においても、本発明を適用することができる。
例えば、活性層をＡｌＧａＮ／ＧａＮで形成した紫外域のレーザではＧａＮ基板で吸収が起きる。
この場合、キャリア発生層は発振波長の光を吸収する材料、例えばＧａＮ、そして、発光層は基板を透過する光を発光する材料、例えばＩｎＧａＮ等で構成すればよい。
また、後述する実施例２で説明するように、基板を加工することにより凸レンズ状の曲面形状を形成してもよいし、別途このような曲面形状の部材を基板に設けてもよい。
また、後述する実施例３で説明するように、面発光レーザの下部ＤＢＲの下に波長変換層から発光される光（第２の波長の光）に対する別のＤＢＲを設けてもよい。
このような形態においては、面発光レーザから出射する光（第１の波長の光）よりも、上記第２の波長の光に対して反射率が高くなるように別のＤＢＲを設計する。
例えば、第２の波長の光に対して、λ／４の光学的膜厚で低屈折率層と高屈折率層を積層する。
【００１６】
［実施形態２］
実施形態２として、図５を用いてＰｈＣ（フォトニック結晶）を有する面発光レーザを用いた構成例について説明する。
本実施形態の面発光レーザは、図５に示すように、実施形態１の図１に示す共振器構造部１１０がＰｈＣ構造部（（レーザ光の発振部）１２０に置き換わっており、その他の部材は基本的に図１と共通である。
図５において、図１の共通部材に関しては図１と同じ符号を付している。
図５に示すＰｈＣ構造部１２０は、活性層に隣接して、基板に平行な面内方向に共振モードを有するＰｈＣ（フォトニック結晶）が配置された構造を備えている。
具体的には、活性層を含むコア層１２２、コア層の上下にあるクラッド層１２３、及びＰｈＣとして機能する２次元の周期的に並んだ複数の円筒形の低屈折率部分１２１、により構成される。
このＰｈＣ構造部１２０内において、光はコア層１２２とクラッド層１２３より構成される光導波路に沿って、横方向（水平方向）に共振する。
そして、共振している光の一部がＰｈＣ（フォトニック結晶）の回折により垂直に出射される。
ＰｈＣ構造部１２０より出射される光のうち基板側へ出射されたレーザ光は波長変換層１０２に入射する。
その結果、上記で説明したように波長変換層１０２は基板に吸収されない第２の波長の光を出射する。
そして、その第２の波長を有する光は基板を透過し、ＰＤ１０７へ入射することでＰｈＣ面発光レーザ１２０から出射する光強度をモニターすることができる。
【００１７】
本実施形態で使用するコア層１２２に含まれる活性層材料および波長変換層１０２の材料は、実施形態１で波長帯ごとに例をあげた共振器構造部１１０の活性層材料および波長変換層１０２の材料を使用することができる。
また、クラッド層１２３の材料に関しては各波長帯のＶＣＳＥＬのＤＢＲに用いる材料の例として挙げた材料を使用することができる。
【実施例】
【００１８】
以下に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として、図２を用いて、赤色帯ＶＣＳＥＬを用いた構成例について説明する。
本実施例におけるＶＣＳＥＬ構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１、波長変換層５０２、共振器構造部５３０で構成される。
波長変換層５０２は、つぎのようなＡｌＧａＡｓ層とＩｎＧａＡｓ層を有する。すなわち、厚さ２００ｎｍのＡｌ０．５ＧａＡｓ障壁層５２２とそれにはさまれた厚さ５００ｎｍのＧａＡｓキャリア発生層５２３、厚さ８ｎｍのＩｎＧａＡｓ量子井戸層５２４を有する。
Ｉｎ０．２ＧａＡｓ層５２４はキャリア発生層５２３にはさまれており、Ｉｎ０．２ＧａＡｓ層５２４が基板５０１を透過する１μｍの波長を有する光を発光する。
【００１９】
波長変換層５０２の上部には共振器構造部５３０が位置している。
共振器構造部５３０の最下部にはｎ型ＡｌＡｓ層５１５とＡｌ0.5ＧａＡｓ層５１６で構成される下部ＤＢＲ５０３が位置しており、波長変換層５０２と接している。
下部ＤＢＲ５０３の上には４つのＧａ0.45Ｉｎ0.55Ｐ量子井戸とそれをはさむＡｌＧａＩｎＰ層（図示していない）で構成される１波長共振器構造部５０４が位置している。
１波長共振器構造部５０４の上には、ｐ型Ａｌ0.9ＧａＡｓ層５１８とＡｌ0.5ＧａＡｓ層５１９で構成される上部ＤＢＲ５０５が配置されている。
上部ＤＢＲ５０５の活性層から第１層目のＡｌ0.9ＧａＡｓ層には厚さ３０ｎｍのＡｌ0.98ＧａＡｓ層５０６が挿入されている。
また、上部ＤＢＲ５０５の上には厚さ１０ｎｍの高ドープｐ型ＧａＡｓ層５０７が位置している。
そして、高ドープＧａＡｓ層５０７の上部には高ドープｐ型ＧａＡｓ層５０７と電気的接触が確保されているｐ側電極５１０がある。
また、下部ＤＢＲ５０３の上部に下部ＤＢＲ５０３と電気的接触が確保されているｎ側電極５１１があり、ｐ側電極との間に電圧をかけることで電流を流し駆動する。
Ａｌ0.98ＧａＡｓ層５０６は素子加工工程において横方向から酸化されており、酸化物に変化した領域５１２と変化していない領域５１３に分かれている。また下部ＤＢＲ５０３の繰り返し回数は４５周期、上部ＤＢＲ５０５は３６周期である。
【００２０】
波長変換層５０２を構成するキャリア発生層５２３は片側５００ｎｍでＩｎＧａＡｓ量子井戸層５２４の両側で１μｍとなっている。
これは共振器構造部５３０の発振波長の６８０ｎｍの光が９０％程度吸収されるのに必要な厚さである。
また、キャリア発生層で発生した光がキャリア発生層５２３から外側へ漏れるのを防止するためにＧａＡｓよりもバンドギャップの大きなＡｌ0.5ＧａＡｓで構成されるキャリア障壁層５２２が設けられている。
なお、面発光レーザを構成する下部ＤＢＲ５０３および上部ＤＢＲ５０５を構成するそれぞれの層の厚さは、その物質中での波長の１／４となるように設計されている。
また、ＶＣＳＥＬ基板５０１の下側には、ＰＤ５５１が有る。ＰＤ５５１はｐ型にドーピングされた５６０とｉ層５６１、ｎ型基板５５０および電極５６３、５６４から構成されている。
各電極５６３と５６４は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路（図示せず）と接続されており、共振器構造部５３０を駆動する電流を制御する構成となっている。
【００２１】
つぎに、本実施例における素子の作製手順について説明する。
まず、ＶＣＳＥＬ基板側は上記５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７の半導体層構成を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）で基板５０１上に成長させる。
そのウエハを半導体リソグラフィー法および一般的な半導体エッチング技術により共振器構造部５０４まで部分的に除去し、直径が３０μｍ程度の柱状のポストを形成する。
４５０℃程度の水蒸気雰囲気中でＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ酸化狭窄層５０６を横方向から酸化させるが、このとき酸化時間を制御することにより電流及び光閉じ込めする酸化層５１２と酸化していない中心部分５１３を作成する。中心部分５１３の直径は５マイクロメートル程度となるように酸化時間を制御する。次に、真空蒸着法およびリソグラフィー法を用いてｐ側電極５１０を蒸着する。ｐ側電極５１０は取り出しのための円形窓が形成されている。その後、メサ形成時に表面に出ているＤＢＲ５０３の一部にｎ電極を形成する。
良好な電気特性を得るため、高温窒素雰囲気中で電極と半導体を合金化する。
次に、ＶＣＳＥＬ基板裏面を鏡面研磨し、波長変換層５０２で発光する光の波長に対するＡＲ膜をつけることにより、ＶＣＳＥＬ基板側の素子形成が完了する。
【００２２】
次に、Ｓｉ基板側は始めにｎ−Ｓｉ基板５５０にｎ型と同程度の濃度のｐ型不純物を拡散させｉ層を形成する。
その後、ｉ層上部に高濃度のｐ型不純物を拡散させｐ層を形成する。
その後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングプロセスにより不必要な部分を除去しｐ層５６０およびｉ層５６１がメサ状に残るように加工する。
その後、フォトリソグラフィーによりフォトレジストのリフトオフマスクを形成し、上部電極を蒸着後、リフトオフ工程により不要な部分の金属をフォトレジストと一緒にリフトオフすることで上部電極５６３を形成する。
同様にしてＳｉ基板５５０上に電極５６４を形成し終了する。
ＶＣＳＥＬ基板側、Ｓｉ基板側の両方の加工が終了した時点でＳｉ基板とＶＣＳＥＬ基板の発光部分とＰＤの受光部分の垂直方向の位置を合わせそれぞれの基板を固定し素子が完成する。
本実施例ではＰＤ５５１はＳｉ材料で形成されているが、他の材料、例えばＧａＡｓ系材料で構成しても良い。
メサ形成後にメサ側壁を流れる表面電流を防止するため、メサ側面付近のｉ層５６１にイオン注入を行い、表面電流を防止しても良い。
また、メサ表面および側壁に径時変化を防止するための保護膜を設けても良い。
【００２３】
本実施例では、基板に吸収される波長帯のＶＣＳＥＬとしてＧａＡｓ上に形成される６６０ｎｍ帯ＶＣＳＥＬであるが、他の波長帯、例えば、７８０ｎｍ、８５０ｎｍでも同様に本発明の効果を奏する。
また、他の材料系でも基板材料のバンドギャップとＶＣＳＥＬの発振波長の関係において同様の課題が生じれば本発明は効果を奏する。
また、本実施例のＤＢＲ５０３中のＡｌＡｓ層はＡｌＧａＡｓを用いても良い。また、本実施例でＡｌ0.5ＧａＡｓとした層はＡｌ組成が５０％以上であれば良く、例えば、Ａｌ0.6ＧａＡｓを用いても良い。
また、共振器構造部５０４と上部ＤＢＲ（ｐ−ＤＢＲ）５０５の横には、それらを取り囲むように絶縁体をつけても良い。
また、その絶縁体の上には、ｐ側電極５１０と電気的接触を取る配線を設けても良い。
また、ｐ側電極５１０の内側で高ドープＧａＡｓ層５０７の上部に高ドープＧａＡｓ層５０７保護のための絶縁膜を設けても良い。
また、光吸収を抑えるために高ドープＧａＡｓ層５０７を素子作成後に除去し、その後上部ＤＢＲ５０５保護のための絶縁膜を設けても良い。
【００２４】
ＰＤと同じＳｉ基板または別の半導体基板上にＡＰＣのための光量制御回路を製作し、上記の面発光レーザとＰＤおよび制御回路を一体化したモジュールとしてパッケージの中に実装することで、光制御回路まで１つのパッケージの中に収めることも可能である。
本実施例ではＶＣＳＥＬおよびＰＤは１対での実施例であったが、これらをアレイ化しＶＣＳＥＬアレイを構成するとしてもよい。
この場合、各ＶＣＳＥＬの光をそれぞれのＰＤが個別にモニターできるため、個別のＶＣＳＥＬに対して常時フィードバックをかけることができる。
【００２５】
（実施例２）
実施例２として、図３を用いて、実施例１とは異なる形態の素子の構成例について説明する。
本実施例では実施例１と同様の基板５０１、波長変換層５０２、共振器構造部５３０、ＰＤ（光検出手段）５５１を備える。
そのため、図３ではこれら実施例１と同じ部材には同じ符号を付している。
本実施例と実施例１との違いは基板５０１の下部が、凸レンズ状の曲面形状（以下ではこの部分をマイクロレンズと記す）６０１に加工されている点である。
マイクロレンズ６０１は波長変換層で発生した光をＰＤ５５１へ集光する役割を果たす。
以下でマイクロレンズ６０１の機能と本実施例のメリットを述べる。
【００２６】
従来例における光モニター方法でモニターする光は、レーザ共振器構造部から取り出したレーザ光である。そのため空間を伝播しても広がりが小さい。
一方、本実施例中の波長変換層５０２で発生する光は自然放出光であり、発光した光はＰＤ５５１の配置されている鉛直下方だけでなく、斜め方向にも大きく広がる。
結果として、波長変換層５０２で発光した第２の波長を有する光のうちＰＤ５５１に結合する光の割合は、レーザ光を直接モニターする従来例と比較し小さくなる。
その結果、ＰＤ５５１から光強度の信号として取り出される電流値が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪くなるという問題がある。
そこで、本実施例では、ＶＣＳＥＬ基板裏面にマイクロレンズ６０１を設けることにより、斜め下方へ伝播する光をＰＤ５５１へ集光することによりＰＤ５５１へ入射する光強度を増加させ、Ｓ／Ｎを向上させることを可能としている。
【００２７】
つぎに、本実施例における素子の作製手順について説明する。
本実施例では波長変換層５０２および共振器構造部５３０部分を結晶成長により積層後、マイクロレンズ部分６０１を製作し、その後実施例１に記載した方法により結晶成長層に加工を施す。
結晶成長層の加工工程に関しては実施例１と同一であるため、ここではマイクロレンズ６０１の加工工程までを説明する。
まず、ＭＯＣＶＤやＭＢＥといった結晶成長法により波長変換層５０２、共振器構造部５３０となる層の結晶成長を行う。
その後、ＧａＡｓ基板５０１裏面を研磨し、厚さの調整および表面を鏡面に仕上げる。
そして、ＳｉＯ2膜を堆積し、フォトリソグラフィーによりＳｉＯ2にマイクロレンズ６０１の外形となる円形パターンを形成する。
そして、結晶成長面を含むその他の面も保護した後、ＨＢｒと過酸化水素水を含む水溶液中に基板を一定時間置くことでパターン内がレンズ状にエッチングされマイクロレンズ６０１を形成する。これは、ＨＢｒの拡散速度が遅いことを利用している。
ＳｉＯ2の円形パターン端はＨＢｒの消費が少なく中心付近は多く消費されるため、中心付近はＨＢｒの濃度が薄くなりエッチング速度が遅くなる。
そのため、外周部がより多くエッチングされ、凸レンズ状の形状となる。これによりマイクロレンズ６０１が形成される。
マイクロレンズ６０１形成後は、レンズ面を保護しつつ実施例１と同様にして面発光レーザ部分を加工する。製作工程は実施例１と同じため、ここでは省略する。
また、Ｓｉ基板上のＰＤ５５１の製作工程も実施例１と同様なため、ここでは省略する。
【００２８】
本実施例においても、ＶＣＳＥＬ基板側およびＳｉ基板側の両方の加工後にＶＣＳＥＬ基板およびＳｉ基板をそれぞれ固定する。
本実施例においてはマイクロレンズ６０１によって光が集光する位置にＰＤを固定する必要があるため、ＧａＡｓ基板とＳｉ基板との間の距離を適切にする必要がある。
なお、本実施例ではレンズをＧａＡｓ基板５０１を加工することで製作したが、ガラス等の第３の基板上に製作したマイクロレンズをＶＣＳＥＬ基板とＳｉ基板で挟むことで光の集光を実現しても良い。
また、レンズは凸面形状でなくともよく、フレネルレンズやＧＲＩＮレンズであっても良い。
【００２９】
（実施例３）
実施例３として、図４を用いて、実施例２とは異なる形態のＶＣＳＥＬの構成例について説明する。
本実施例と実施例２との違いは、本実施例では波長変換層５０２と共振器構造部５３０の間に波長変換層５０２で発光する波長の光を反射するＤＢＲ７００（第３のＤＢＲ層）を積層している点である。
図４において、実施例１および２と同一の部材に付いては同一の符号を付している。
本実施例における上記ＤＢＲ７００は、Ａｌ0.9ＧａＡｓで構成される低屈折率層７７２とＡｌ0.5ＧａＡｓ高屈折率層７７１より構成されている。
ＤＢＲ７００を構成する低屈折率層７７２および高屈折率層７７１の厚さは、波長変換層５０２の発光波長である１μｍの光のそれぞれの物質内での波長の１／４である。
【００３０】
実施例２で述べたように、波長変換層５０２で発光する光は自然放出光であるため、波長変換層５０２からの発光はＰＤ５５１の位置している下側だけでなく、共振器構造部５３０側にも放出される。
そのため、レーザ光を直接モニターする場合と比較して、波長変換層５０２で発光する光の強度は同じであっても、ＰＤへ入射する光強度は低下し、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。
これに対して、本実施例のように、波長変換層５０２から出射する光を反射するＤＢＲ７００を設けることにより、波長変換層５０２から共振器構造部５３０方向へ出射する光成分をＰＤ５５１側へ反射させる。
これにより、ＰＤ５５１に入射する光量を増加させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることが可能となる。
【００３１】
本実施例の製作工程は結晶成長時にＤＢＲ７００を成長する点を除いては同一であるため、省略する。
なお、本実施例では光の結合効率増加のためマイクロレンズ６０１も使用しているが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、マイクロレンズ６０１を使用することなく、ＤＢＲ７００のみを用いても、ＤＢＲ７００により光を反射しＰＤ５５１への光の結合効率の増加という効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０１：基板
１０２：波長変換層
１０３：下部ＤＢＲ（ｎ−ＤＢＲ）
１０４：活性層
１０５：上部ＤＢＲ（ｐ−ＤＢＲ）
１０６：Ｓｉ基板
１０７：光検出器（ＰＤ）
１１０：共振器構造部
【図１】
2011044447.tif 000003
【図２】
2011044447.tif 000004
【図３】
2011044447.tif 000005
【図４】
2011044447.tif 000006
【図５】
2011044447.tif 000007