(57)【要約】【課題】偏光方向の安定化を図ることができる面発光レーザーを提供する。【解決手段】本発明に係る面発光レーザー１００は、第１ミラー層２０と連続して設けられた、複数の酸化層６を含む第１領域６０と、第２ミラー層４０と連続して設けられた、複数の酸化層１６を含む第２領域６２と、を含み、第１ミラー層２０、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、第１領域６０、および第２領域６２は、積層体２を構成し、平面視において、積層体２は、第１幅を有する第１部分２ａと、第２幅を有する第２部分２ｂと、第１部分２ａと第２部分２ｂとの間に設けられ、第１幅または第２幅よりも広い第３幅を有する第３部分２ｃと、を有し、第１部分２ａにおける第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されており、酸化領域８の幅をＷ１とし、第１部分２ａの第２ミラー層４０の上面４８の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１幅を有する第１部分と、第２幅を有する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第１幅または前記第２幅よりも広い第３幅を有する第３部分と、を有し、
前記平面視において、前記第１部分における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項２】
請求項１において、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項３】
請求項１または２において、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１部分と前記第２部分とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項５】
請求項４において、
前記平面視において、前記仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項６】
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部と、を有し、
前記平面視において、前記第１歪付与部における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項７】
請求項６において、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項８】
請求項６または７において、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項において、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１０】
請求項９において、
前記平面視において、前記仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層の一部と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１幅を有する第１部分と、第２幅を有する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第１幅または前記第２幅よりも広い第３幅を有する第３部分と、を有し、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１部分の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１部分の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１２】
請求項１１において、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれか１項において、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１部分と前記第２部分とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１６】
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部と、を有し、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１７】
請求項１６において、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８のいずれか１項において、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部が対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置することを特徴とする面発光レーザー。
【請求項２１】
請求項１ないし２０のいずれか１項において、
前記第２領域の上面が、前記基板側に傾斜していることを特徴とする面発光レーザー。
【請求項２２】
請求項１ないし２１のいずれか１項の面発光レーザーを含む原子発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザーおよび原子発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、例えば、量子干渉効果のひとつであるＣＰＴ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｐｐｉｎｇ）を利用した原子発振器の光源として用いられる。
【０００３】
面発光レーザーは、一般的に、共振器が等方的な構造を有するため、共振器から射出されるレーザー光の偏光方向の制御が困難であった。例えば特許文献１には、歪付加部によって共振器に歪みを生じさせて複屈折を発生させ、レーザー光の偏光方向を安定化させることができる面発光レーザーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５４８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の面発光レーザーでは、歪付加部によって共振器に生じる歪の大きさが十分ではなく、レーザー光の偏光方向を安定化させることができない場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、偏光方向の安定化を図ることができる面発光レーザーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記面発光レーザーを含む原子発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る面発光レーザーは、
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１幅を有する第１部分と、第２幅を有する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第１幅または前記第２幅よりも広い第３幅を有する第３部分と、を有し、
前記平面視において、前記第１部分における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。
【０００８】
このような面発光レーザーでは、酸化領域によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、偏光方向の安定化を図ることができる（詳細は後述）。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
【００１１】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００１２】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
【００１３】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１部分と前記第２部分とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００１５】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００１７】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る面発光レーザーは、
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部と、を有し、
前記平面視において、前記第１歪付与部における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。
【００１９】
このような面発光レーザーでは、酸化領域によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００２０】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
【００２１】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
【００２３】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００２５】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００２６】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００２７】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００２８】
本発明に係る面発光レーザーは、
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層の一部と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１幅を有する第１部分と、第２幅を有する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第１幅または前記第２幅よりも広い第３幅を有する第３部分と、を有し、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１部分の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１部分の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。
【００２９】
このような面発光レーザーでは、酸化層によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００３０】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
【００３１】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００３２】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
【００３３】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００３４】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１部分と前記第２部分とが対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００３５】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００３６】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００３７】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００３８】
本発明に係る面発光レーザーは、
基板と、
前記基板上方に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層上方に設けられた活性層と、
前記活性層上方に設けられた第２ミラー層と、
前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、
前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、
前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、を含み、
前記第１ミラー層、前記活性層、前記第２ミラー層、前記電流狭窄層、前記第１領域、および前記第２領域は、積層体を構成し、
平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部と、
を有し、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。
【００３９】
このような面発光レーザーでは、酸化層によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００４０】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
【００４１】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００４２】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
【００４３】
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００４４】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部が対向する方向に直交する仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００４５】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００４６】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記仮想直線上に位置してもよい。
【００４７】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００４８】
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記第２領域の上面が、前記基板側に傾斜していてもよい。
【００４９】
このような面発光レーザーでは、偏光方向の安定化を図ることができる。
【００５０】
本発明に係る原子発振器は、
本発明に係る面発光レーザーを含む。
【００５１】
このような原子発振器では、本発明に係る面発光レーザーを含むため、例えば、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができ、原子発振器の周波数安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】実験例に用いた面発光レーザーの写真。
【図１０】実験例に用いた面発光レーザーの写真。
【図１１】実験例に用いた面発光レーザーの写真。
【図１２】実験例に用いた面発光レーザーの写真。
【図１３】良品の面発光レーザーの電流と出力との関係を示すグラフ。
【図１４】ＮＧ品の面発光レーザーの電流と出力との関係を示すグラフ。
【図１５】本実施形態の変形例に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。
【図１６】本実施形態に係る原子発振器の機能ブロック図。
【図１７】共鳴光の周波数スペクトラムを示す図。
【図１８】アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと第１側帯波および第２側帯波の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００５４】
１．  面発光レーザー
まず、本実施形態に係る面発光レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す平面図である。図４は、本実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００５５】
なお、便宜上、図２では、積層体２を簡略化して図示している。また、図３では、面発光レーザー１００の積層体２以外の部材の図示を省略している。また、図１〜図４では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００５６】
面発光レーザー１００は、図１〜図４に示すように、基板１０と、第１ミラー層２０と、活性層３０と、第２ミラー層４０と、電流狭窄層４２と、コンタクト層５０と、第１領域６０と、第２領域６２と、樹脂層（絶縁層）７０と、第１電極８０と、第２電極８２と、を含む。
【００５７】
基板１０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板である。
【００５８】
第１ミラー層２０は、基板１０上に形成されている。第１ミラー層２０は、第１導電型の半導体層である。第１ミラー層２０は、図４に示すように、高屈折率層２４と低屈折率層２６とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層２４は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層である。低屈折率層２６は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層２４と低屈折率層２６との積層数（ペア数）は、例えば１０ペア以上５０ペア以下であり、具体的には４０．５ペアである。
【００５９】
活性層３０は、第１ミラー層２０上に設けられている。活性層３０は、例えば、ｉ型のＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ａｓ層とｉ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層とから構成される量子井戸構造を３層重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。
【００６０】
第２ミラー層４０は、活性層３０上に形成されている。第２ミラー層４０は、第２導電型（例えばｐ型）の半導体層である。第２ミラー層４０は、高屈折率層４４と低屈折率層４６とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層４４は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層である。低屈折率層４６は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層４４と低屈折率層４６との積層数（ペア数）は、例えば３ペア以上４０ペア以下であり、具体的には２０ペアである。
【００６１】
第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０は、垂直共振器型のｐｉｎダイオードを構成している。電極８０，８２間にｐｉｎダイオードの順方向の電圧を印加すると、活性層３０において電子と正孔との再結合が起こり、発光が生じる。活性層３０で発生した光は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間を往復し（多重反射し）、その際に誘導放出が起こって、強度が増幅される。そして、光利得が光損失を上回ると、レーザー発振が起こり、コンタクト層５０の上面から、垂直方向に（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向に）レーザー光が射出する。
【００６２】
電流狭窄層４２は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に設けられている。図示の例では、電流狭窄層４２は、活性層３０上に設けられている。電流狭窄層４２は、第１ミラー層２０または第２ミラー層４０の内部に設けることもできる。この場合においても、酸化狭窄層４２は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に設けられるとみなす。電流狭窄層４２は、開口部４３が形成された絶縁層である。電流狭窄層４２は、電極８０，８２間によって垂直共振器に注入される電流が平面方向（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向と直交する方向）に広がることを防ぐことができる。
【００６３】
コンタクト層５０は、第２ミラー層４０上に設けられている。コンタクト層５０は、第２導電型の半導体層である。具体的には、コンタクト層５０は、炭素がドープされたｐ型のＧａＡｓ層である。
【００６４】
第１領域６０は、図４に示すように、積層体２を構成する第１ミラー層２０の側方に設けられている。第１領域６０は、第１ミラー層２０と（図示の例では第１ミラー層２０の一部と）連続して設けられた、複数の酸化層６を含む。具体的には、第１領域６０は、第１ミラー層２０を構成している低屈折率層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）２６と連続する層が酸化された酸化層６と、第１ミラー層２０を構成している高屈折率層（例えばＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層）２４と連続する層４と、が交互に積層されて構成されている。
【００６５】
第２領域６２は、積層体２を構成する第２ミラー層４０の側方に設けられている。第２領域６２は、第２ミラー層４０と連続して設けられた、複数の酸化層１６を含む。具体的
には、第２領域６２は、第２ミラー層４０を構成している低屈折率層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）４６と連続する層が酸化された酸化層１６と、第２ミラー層４０を構成している高屈折率層（例えばＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層）４４と連続する層１４と、が交互に積層されて構成されている。平面視において、第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されている。
【００６６】
第１ミラー層２０、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、コンタクト層５０、第１領域６０、および第２領域６２は、積層体２を構成している。図１および図２に示す例では、積層体２は、樹脂層７０によって囲まれている。
【００６７】
図３に示す例では、平面視において（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向から見て）、Ｙ軸方向における積層体２の長さは、Ｘ軸方向における積層体２の長さよりも長い。すなわち、積層体２の長手方向は、Ｙ軸方向である。平面視において、積層体２は、例えば、積層体２の中心を通りＸ軸に平行な仮想直線に関して、対称である。また、平面視において、積層体２は、例えば、積層体２の中心を通りＹ軸に平行な仮想直線に関して、対称である。
【００６８】
積層体２は、図３に示すように平面視において、第１歪付与部（第１部分）２ａと、第２歪付与部（第２部分）２ｂと、共振部（第３部分）２ｃと、を含む。
【００６９】
第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、平面視において、共振部２ｃを挟んでＹ軸方向に対向している。第１歪付与部２ａは、平面視において、共振部２ｃから＋Ｙ軸方向に突出している。第２歪付与部２ｂは、平面視において、共振部２ｃから−Ｙ軸方向に突出している。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、共振部２ｃと一体に設けられている。
【００７０】
第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、活性層３０に歪みを付与して、活性層３０にて発生する光を偏光させる。ここで、光を偏光させるとは、光の電場の振動方向を一定にすることをいう。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを構成する半導体層（第１ミラー層２０、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、コンタクト層５０、第１領域６０、および第２領域６２）は、活性層３０に付与する歪みを発生させる発生源となる。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、複数の酸化層６を有する第１領域６０と、複数の酸化層１６を有する第２領域６２と、を有しているため、活性層３０に大きな歪みを付与することができる。
【００７１】
共振部２ｃは、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとの間に設けられている。Ｘ軸方向における共振部２ｃの長さは、Ｘ軸方向における第１歪付与部２ａの長さまたはＸ軸方向における第２歪付与部２ｂの長さよりも大きい。共振部２ｃの平面形状（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向から見た形状）は、例えば、円である。
【００７２】
共振部２ｃは、活性層３０で発生した光を共振させる。すなわち、共振部２ｃでは、垂直共振器が形成される。
【００７３】
樹脂層７０は、積層体２の少なくとも側面に設けられている。図１に示す例では、樹脂層７０は、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを覆っている。すなわち、樹脂層７０は、第１歪付与部２ａの側面、第１歪付与部２ａの上面、第２歪付与部２ｂの側面、および第２歪付与部２ｂの上面に設けられている。樹脂層７０は、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを完全に覆っていてもよいし、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂの一部を覆っていてもよい。樹脂層７０の材質は、例えば、ポリイミドである。なお、本実施形態では、各歪付与部２ａ、２ｂに歪みを付与するために樹脂層７０としているが
、樹脂層７０に対応する構成は少なくとも絶縁の機能を有すればよいため、絶縁材料であれば樹脂でなくてもよい。
【００７４】
図３に示す例では、平面視において、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さは、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さよりも大きい。すなわち、樹脂層７０の長手方向は、Ｙ軸方向である。樹脂層７０の長手方向と積層体２の長手方向とは、一致している。
【００７５】
第１電極８０は、第１ミラー層２０上に設けられている。第１電極８０は、第１ミラー層２０とオーミックコンタクトしている。第１電極８０は、第１ミラー層２０と電気的に接続されている。第１電極８０としては、例えば、第１ミラー層２０側から、Ｃｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第１電極８０は、活性層３０に電流を注入するための一方の電極である。なお、図示はしないが、第１電極８０は、基板１０の下面に設けられていてもよい。
【００７６】
第２電極８２は、コンタクト層５０上（積層体２上）に設けられている。第２電極８２は、コンタクト層５０とオーミックコンタクトしている。図示の例では、第２電極８２は、さらに樹脂層７０上に形成されている。第２電極８２は、コンタクト層５０を介して、第２ミラー層４０と電気的に接続されている。第２電極８２としては、例えば、コンタクト層５０側から、Ｃｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第２電極８２は、活性層３０に電流を注入するための他方の電極である。
【００７７】
第２電極８２は、パッド８４と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極８２は、引き出し配線８６を介して、パッド８４と電気的に接続されている。パッド８４は、樹脂層７０上に設けられている。パッド８４および引き出し配線８６の材質は、例えば、第２電極８２の材質と同じである。
【００７８】
ここで、積層体２について、より詳細に説明する。積層体２は、第１幅（Ｘ軸方向の長さ）を有する第１歪付与部２ａと、第２幅を有する第２歪付与部２ｂと、第１幅および第２幅よりも広い第３幅を有する共振部２ｃと、を有している。図示の例では、第１幅と第２幅は、同じ幅である。
【００７９】
なお、第１幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）において、第１歪付与部２ａの幅のうちの最大をとる幅のことである。第２幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向に直交する方向において、第２歪付与部２ｂの幅のうちの最大をとる幅のことである。第３幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向に直交する方向において、共振部２ｃの幅のうちの最大をとる幅のことである。
【００８０】
平面視において、第１歪付与部２ａにおける第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されている。平面視において、酸化領域８の幅（Ｘ軸方向の大きさ）をＷ１とし、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０の上面４８の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であり、より好ましくは、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。例えば、第２歪付与部２ｂにおける酸化領域８の幅をＷ３（図示せず）とすると、１．３≦Ｗ２／Ｗ３≦２．２の関係を満たしている。
【００８１】
平面視において、第１歪付与部２ａ上に、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向（Ｙ軸方向）に直交する仮想直線Ｌを引いた場合、第２ミラー層４０の上面４８の幅であるＷ２は、仮想直線上Ｌに位置する。すなわち、仮想直線Ｌは、Ｘ軸に平行であり、Ｗ２は、第２ミラー層４０の上面４８のＸ軸方向の長さである。
【００８２】
図３に示す例では、平面視において、仮想直線Ｌと重なる位置に、第２ミラー層４０の上面４８を挟むように、酸化領域８の第１部分８ａと第２部分８ｂとがある。すなわち、第１部分８ａと第２部分８ｂとは、Ｘ軸方向において上面４８を挟んでいる。図示の例では、第１部分８ａは、第２ミラー層４０の上面４８の＋Ｘ軸方向側に設けられ、第２部分８ｂは、上面４８の−Ｘ軸方向側に設けられている。酸化領域８の幅であるＷ１は、第１部分８ａの幅であり、仮想直線Ｌ上に位置する。すなわち、Ｗ１は、酸化領域８の第１部分８ａのＸ軸方向の長さである。
【００８３】
図４に示す例では、断面視において、第１領域６０の複数の酸化層６のうち、最下層の酸化層６ａは、第１歪付与部２ａの第１ミラー層２０と接する端６ｂと対向する第１端６ｃを有している。また、断面視において、第２領域６２の複数の酸化層１６のうち、最上層の酸化層１６ａは、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０と接する第２端１６ｂを有している。平面視において、Ｗ１は、第１端６ｃから第２端１６ｂまでの幅である。
【００８４】
第１領域６０は、図４に示すように、第１部分６０ａおよび第２部分６０ｂを有している。第１領域６０の第１部分６０ａおよび第２部分６０ｂは、断面視において、第１歪付与部２ａの第１ミラー層２０を挟むように設けられている。図示の例では、第１部分６０ａは、第１ミラー層２０の＋Ｘ軸方向側に設けられ、第２部分６０ｂは、第１ミラー層２０の−Ｘ軸方向側に設けられている。第１領域６０の第１部分６０ａは、最下層の酸化層６ａを有している。
【００８５】
第２領域６２は、第１部分６２ａおよび第２部分６２ｂを有している。第２領域６２の第１部分６２ａおよび第２部分６２ｂは、断面視において、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０を挟むように設けられている。第２領域６２の第１部分６２ａは、第１領域６０の第１部分６０ａの上方に設けられている。第２領域６２の第２部分６２ｂは、第１領域６０の第２部分６０ｂの上方に設けられている。第２領域６２の第１部分６２ａは、最上の酸化層１６ａを有している。
【００８６】
第２領域６２の上面６３は、基板１０側に傾斜している。図示の例では、第２領域６２の上面６３は、第２ミラー層４０の上面４８に対して基板１０側に傾斜している。
【００８７】
なお、上記では、ＡｌＧａＡｓ系の面発光レーザーについて説明したが、本発明に係る面発光レーザーは、発振波長に応じて、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いてもよい。
【００８８】
面発光レーザー１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８９】
面発光レーザー１００では、平面視において、第１歪付与部２ａにおける第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されており、酸化領域８の幅をＷ１とし、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０の上面４８の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。これにより、面発光レーザー１００では、酸化領域８によって活性層３０に大きな歪みを生じさせることができ、レーザー光の偏光方向の安定化を図ることができる（詳細は後述の実験例参照）。
【００９０】
面発光レーザー１００では、このように、レーザー光の偏光方向を安定させることができるため、例えば、面発光レーザー１００を原子発振器の光源として用いた場合に、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができる。その結果、原子発振器の周波数安定度を高めることができる。これにより、ＥＩＴ現象の発現確率を高めることができる。例えば、面発光レーザーから射出されるレーザー光の偏光方向が不安定
な場合、λ／４板を介して得られる光が楕円偏光となる場合や、円偏光の回転方向が変動してしまう場合がある。
【００９１】
このように、面発光レーザー１００では、レーザー光の偏光方向を安定させることができるため、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができ、原子発振器の周波数安定性を高めることができる。
【００９２】
面発光レーザー１００では、Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。これにより、面発光レーザー１００では、いっそう、レーザー光の偏光方向の安定化を図ることができる（詳細は後述の実験例参照）。
【００９３】
面発光レーザー１００では、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。これにより、面発光レーザー１００では、よりいっそう、レーザー光の偏光方向の安定化を図ることができる（詳細は後述の実験例参照）。
【００９４】
２．  面発光レーザーの製造方法
次に、本実施形態に係る面発光レーザーの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５〜図８は、本実施形態に係る面発光レーザー１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。
【００９５】
図５に示すように、基板１０上に、第１ミラー層２０、活性層３０、酸化されて電流狭窄層４２となる被酸化層４２ａ、第２ミラー層４０、およびコンタクト層５０を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法が挙げられる。
【００９６】
図６に示すように、コンタクト層５０、第２ミラー層４０、被酸化層４２ａ、活性層３０、および第１ミラー層２０をパターニングして、積層体２を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００９７】
図７に示すように、被酸化層４２ａを酸化して、電流狭窄層４２を形成する。被酸化層４２ａは、例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９５）層である。例えば、４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、積層体２が形成された基板１０を投入することにより、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９５）層を側面から酸化して、電流狭窄層４２を形成する。
【００９８】
面発光レーザー１００の製造方法では、上記の酸化工程において、第１ミラー層２０を構成する層を、側面から酸化して第１領域６０を形成する。さらに、第２ミラー層４０を構成する層を、側面から酸化して第２領域６２を形成する。具体的には、４００℃程度の水蒸気雰囲気によって、ミラー層２０，４０を構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わり、領域６０，６２が形成される。領域６０，６２は、例えば４００℃程度の高温から室温に戻すときに収縮し、第２領域６２の上面６３は、基板１０側に傾斜する（図４参照）。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、領域６０，６２の収縮に起因する歪みを（応力を）活性層３０に付与することができる。
【００９９】
図８に示すように、積層体２を取り囲むように樹脂層７０を形成する。樹脂層７０は、例えば、スピンコート法等を用いて第１ミラー層２０の上面および積層体２の全面にポリイミド樹脂等からなる層を形成し、該層をパターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。次に、樹脂層７０を加熱処理（キュア）することにより硬化させる。本加熱処理によって、樹脂層７０は、収縮する。さらに、樹脂層７０は、加熱処理から常温に戻す際において収縮す
る。
【０１００】
図２に示すように、コンタクト層５０上および樹脂層７０上に第２電極８２を形成し、第１ミラー層２０上に第１電極８０を形成する。電極８０，８２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組合せ等により形成される。なお、電極８０，８２を形成する順序は、特に限定されない。また、第２電極８２を形成する工程で、パッド８４および引き出し配線８６（図１参照）を形成してもよい。
【０１０１】
以上の工程により、面発光レーザー１００を製造することができる。
【０１０２】
３．  実験例
以下に、実験例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【０１０３】
本実験例では、図３に示すＷ１とＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が異なる面発光レーザー（タイプＡ〜Ｄ）を用いた。図９〜図１２は、タイプＡ〜Ｄの積層体を示す写真であり、共焦点レーザー顕微鏡を用いて撮影したものである。なお、図９〜図１１において、（ａ）は積層体の全体図を示しており、（ｂ）は積層体の歪付与部の拡大図を示している。
【０１０４】
タイプＡは、図９に示すように、歪付与部の幅は６μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は１．３である。タイプＢは、図１０に示すように、歪付与部の幅は８μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は２．２である。タイプＣは、図１１に示すように、歪付与部の幅は１０μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は３．３である。タイプＤは、図１２に示すように、歪付与部の幅は１２μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は４．３である。なお、本実験例に用いた面発光レーザーの構成は、上述した面発光レーザー１００の構成と同様である。
【０１０５】
本実験例では、タイプＡ〜Ｄの光出力を、偏光フィルターを介して測定した。具体的には、タイプＡ〜Ｄの面発光レーザーに、０〜２．５ｍＡ程度の電流を供給し、タイプＡ〜Ｄから射出された光を、Ｘ軸方向に偏光透過軸を持つ偏光フィルターを通過させて、光出力を測定した。タイプＡ〜Ｄの各々を複数個用意し、上記の測定を行った。
【０１０６】
本測定において、図１３に示すように、電流値が大きくなるについて出力が大きなる面発光レーザーを、良品とした。一方、図１４に示すように、電流値が大きくなっても出力が大きくならない部分（図１４の例では、電流値が０〜０．６ｍＡ程度の領域）を有する面発光レーザーを、ＮＧ品とした。図１４の例では、電流値が０〜０．６ｍＡ程度の領域において、射出された光がＸ軸方向に偏光しておらず、電流値が約０．６ｍＡ以上の領域において、射出された光がＸ軸方向に偏光している。すなわち、図１４のような例では、偏光方向は不安定であるといえる。
【０１０７】
表１に、タイプＡ〜ＤのＮＧ品の個数を示す。
【０１０８】
【表１】
2015119136.tif 000003
【０１０９】
表１より、Ｗ２／Ｗ１≦３．３の場合では、ＮＧ品の個数は、全数（測定数）の半分以下であり、面発光レーザーの偏光方向が安定していることがわかった。さらに、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２の場合では、ＮＧ品の個数は、ゼロであり、よりいっそう、面発光レーザーの偏光方向が安定していることがわかった。
【０１１０】
４．  面発光レーザーの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る面発光レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態の変形例に係る面発光レーザー２００を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。以下、面発光レーザー２００において、上述した面発光レーザー１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１１１】
面発光レーザー１００では、図２に示すように、積層体２の側面は、基板１０の上面に対して傾斜していた。これに対し、面発光レーザー２００では、図１５に示すように、積層体２の側面は、基板１０の上面に対して垂直である。
【０１１２】
面発光レーザー２００では、面発光レーザー１００と同様に、偏光方向の安定化を図ることができる。
【０１１３】
５．  原子発振器
次に、本実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態に係る原子発振器１０００を示す機能ブロック図である。
【０１１４】
原子発振器１０００は、図１６に示すように、光学モジュール１１００と、中心波長制御部１２００と、高周波制御部１３００と、を含んで構成されている。
【０１１５】
光学モジュール１１００は、本発明に係る面発光レーザー（図示の例では、面発光レーザー１００）と、ガスセル１１１０と、光検出部１１２０と、を有する。
【０１１６】
図１７は、面発光レーザー１００が射出する光の周波数スペクトラムを示す図である。図１８は、アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと第１側帯波Ｗ１および第２側帯波Ｗ２の関係を示す図である。面発光レーザー１００から射出される光は、図１７に示す、中心周波数ｆ０（＝ｃ／λ０：ｃは光の速さ、λ０はレーザー光の中心波長）を有する基本波Ｆと、中心周波数ｆ０に対して上側サイドバンドに周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、中心周波数ｆ０に対して下側サイドバンドに周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、を含む。第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１は、ｆ１＝ｆ０＋ｆｍであり、第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２は、ｆ２＝ｆ０−ｆｍである。
【０１１７】
図１８に示すように、第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１と第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２との周波数差が、アルカリ金属原子の基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数と一致している。したがって、アルカリ金属原子は、周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、によってＥＩＴ現象を起こす。
【０１１８】
ガスセル１１１０は、容器中に気体状のアルカリ金属原子（ナトリウム原子、ルビジウム原子、セシウム原子等）が封入されたものである。このガスセル１１１０に対して、アルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数（波長）を有する２つの光波が照射されると、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす。例えば、アルカリ金属原子がセシウム原子であれば、Ｄ１線における基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２のエネルギー差に相当する周波数が９．１９２６３・・・ＧＨｚなので、周波数差が９．１９２６３・・・ＧＨｚの２つの光波が照射されるとＥＩＴ現象を起こす。
【０１１９】
光検出部１１２０は、ガスセル１１１０に封入されたアルカリ金属原子を透過した光の強度を検出する。光検出部１１２０は、アルカリ金属原子を透過した光の量に応じた検出信号を出力する。光検出部１１２０としては、例えば、フォトダイオードを用いる。
【０１２０】
中心波長制御部１２００は、光検出部１１２０が出力する検出信号に応じた大きさの駆動電流を発生させて面発光レーザー１００に供給し、面発光レーザー１００が射出する光の中心波長λ０を制御する。面発光レーザー１００、ガスセル１１１０、光検出部１１２０、中心波長制御部１２００を通るフィードバックループにより、面発光レーザー１００が射出するレーザー光の中心波長λ０が微調整されて安定する。
【０１２１】
高周波制御部１３００は、光検出部１１２０が出力する検出結果に基づいて、第１側帯波Ｗ１および第２側帯波Ｗ２の波長（周波数）差が、ガスセル１１１０に封入されたアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数に等しくなるように制御する。高周波制御部１３００は、光検出部１１２０が出力する検出結果に応じた変調周波数ｆｍ（図１７参照）を有する変調信号を発生させる。
【０１２２】
面発光レーザー１００、ガスセル１１１０、光検出部１１２０、高周波制御部１３００を通るフィードバックループにより、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差がアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と極めて正確に一致するようにフィードバック制御がかかる。その結果、変調周波数ｆｍは極めて安定した周波数になるので、変調信号を原子発振器１０００の出力信号（クロック出力）とすることができる。
【０１２３】
次に、原子発振器１０００の動作について、図１６〜図１８を参照しながら説明する。
【０１２４】
面発光レーザー１００から射出されたレーザー光は、ガスセル１１１０に入射する。面発光レーザー１００から射出される光は、アルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数（波長）を有する２つの光波（第１側帯波Ｗ１、第２側帯波Ｗ２）を含んでおり、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす。ガスセル１１１０を透過した光の強度は光検出部１１２０で検出される。
【０１２５】
中心波長制御部１２００および高周波制御部１３００は、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差がアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と極めて正確に一致するように、フィードバック制御を行う。原子発振器１０００では、ＥＩＴ現象を利用し、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差ｆ１−ｆ２が基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数からずれた時の光吸収挙動の急峻な変化を検出し制御することで、高精度な発振器をつくることができる。
【０１２６】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１２７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２８】
２…積層体、２ａ…第１歪付加部、２ｂ…第２歪付加部、２ｃ…共振部、４…層、６，６ａ…酸化層、６ｂ…端、６ｃ…第１端、８…酸化領域、８ａ…第１部分、８ｂ…第２部分、１０…基板、１４…層、１６，１６ａ…酸化層、１６ｂ…第２端、２０…第１ミラー層、２４…高屈折率層、２６…低屈折率層、３０…活性層、４０…第２ミラー層、４２…電流狭窄層、４２ａ…被酸化層、４３…開口部、４４…高屈折率層、４６…低屈折率層、４８…上面、５０…コンタクト層、６０…第１領域、６０ａ…第１部分、６０ｂ…第２部分、６２…第２領域、６２ａ…第１部分、６２ｂ…第２部分、６３…上面、７０…樹脂層、８０…第１電極、８２…第２電極、８４…パッド、８６…引き出し配線、１００，２００…面発光レーザー、１０００…原子発振器、１１１０…ガスセル、１１２０…光検出部、１１００…光モジュール、１２００…中心波長制御部、１３００…高周波制御部
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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