(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層と間隙を介して配置された梁部と、前記梁部の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、
前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁部は、導電性を有する半導体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記梁部の光学厚さは、前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長以上の厚さであ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】
前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡は、第１の層と前記第１の層よりも屈折率が小さい第２の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第１の層と前記第２の層の光学厚さをそれぞれｔ１、ｔ２とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）
ここで、ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【請求項５】
前記梁部の前記分布ブラッグ反射鏡は、第３の層と前記第３の層よりも屈折率が小さい第４の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記梁部の分布ブラッグ反射鏡のうち前記活性層に最も近い側の半導体層は、前記第４の層であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記梁部の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第３の層と前記第４の層の光学厚さをそれぞれｔ３、ｔ４とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項５又は６に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）
（λ／４）×（２ｌ＋３／４）≦ｔ４≦（λ／４）×（２ｌ＋５／４）
ここで、ｋ、ｌはそれぞれ０以上の整数である。
【請求項８】
第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層と間隙を介して配置された梁部と、前記梁部の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、
前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁部は、内部にある複数の反射面を有し、
前記梁部は、前記活性層から射出された光の一部を、前記梁部と前記間隙との界面にある反射面と前記梁部と前記第２反射鏡との界面にある反射面と前記梁部の内部にある複数の反射面それぞれで反射させ、前記梁部の各反射面で反射した光を互いに干渉させて、前記梁部と前記間隙との界面にある反射面と前記梁部と前記第２反射鏡との界面にある反射面による干渉効果を弱め合う構成であることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項９】
第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層と間隙を介して配置された梁部と、前記梁部の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、
前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁部は、前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域が、単層で構成されるよりも広がるような多層膜で構成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１０】
前記梁部の光学厚さは、前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長以上の厚さであることを特徴とする請求項８又は９に記載の面発光レーザ。
【請求項１１】
前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡は、第１の層と前記第１の層よりも屈折率が小さい第２の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項１２】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第１の層と前記第２の層の光学厚さをそれぞれｔ１、ｔ２とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）
ここで、ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【請求項１３】
前記梁部は、分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁部の前記分布ブラッグ反射鏡は、第３の層と前記第３の層よりも屈折率が小さい第４の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項１４】
前記梁部の分布ブラッグ反射鏡のうち前記活性層に最も近い側の半導体層は、前記第４の層であることを特徴とする請求項１３に記載の面発光レーザ。
【請求項１５】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記梁部の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第３の層と前記第４の層の光学厚さをそれぞれｔ３、ｔ４とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）
（λ／４）×（２ｌ＋３／４）≦ｔ４≦（λ／４）×（２ｌ＋５／４）
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の面発光レーザと、
測定対象物の内部情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする情報取得装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の面発光レーザと、
前記面発光レーザからの光を測定対象物へ照射する照射光と参照光とに分岐させ、前記測定対象物に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を受光する光検出部と、
前記光検出部からの信号に基づき、前記測定対象物の情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、情報取得装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振波長を変えることができる波長可変レーザは、通信やセンシング、イメージングなどの様々な分野への応用が期待できることから、近年盛んに研究開発が行われている。波長可変レーザとしては、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌａｓｅｒ：以下、ＶＣＳＥＬという）の一対の反射鏡の一方を動かす構成が開発されている。具体的には、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳという）技術により一対の反射鏡の一方（可動鏡）を機械的に動かすことで共振器長を変動させ、ＶＣＳＥＬの発振波長を変化させている。このようなＶＣＳＥＬを以下では、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬという。
【０００３】
可動鏡としては、誘電体の分布ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：以下ＤＢＲという）を用いることができる。非特許文献１には、梁部の上に誘電体ＤＢＲを形成し、梁部を駆動することで波長可変を行うＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬについて開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｇａｒｒｅｔｔ  Ｄ．Ｃｏｌｅ  ｅｔ  他３名、「Ｓｈｏｒｔ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ＭＥＭＳ−ｔｕｎａｂｌｅ  ＶＣＳＥＬｓ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ２９ｔｈ  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００８  Ｖｏｌ．１６  Ｎｏ．２０  ｐ．１６０９３−１６１０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１のＦｉｇ．４に示されるように、誘電体ＤＢＲは広い波長帯域で高い反射率を有するが、この誘電体ＤＢＲの反射率スペクトルは、反射率が他よりも大きく低下するディップといわれる領域が存在する。波長可変型のＶＣＳＥＬにおいて、このディップに対応する波長では発振閾値が上昇し、発振しにくくなるため、波長可変帯域を広くすることができなくなる。
本発明の目的は、波長可変帯域が広い面発光レーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層と間隙を介して配置された梁部と、前記梁部の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、前記梁部は、導電性を有する半導体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、波長可変帯域が広い面発光レーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの一例を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態１の可動部と比較例の可動部の光学特性を示す図。
【図３】半導体梁部の厚さと反射率スペクトルとの関係を示す図。
【図４】可動鏡の最外層の構成と反射率スペクトルとの関係を示す図。
【図５】本発明の実施形態１のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬと比較例のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬにおける屈折率分布および光強度分布を示す図。
【図６】本発明の実施形態１のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬと比較例のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの波長可変特性を示す図。
【図７】本発明の実施形態１のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬと比較例のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの縦モード間隔と梁部の厚さの関係を示す図。
【図８】本発明の実施形態２に係る撮像装置の一例を示す模式図。
【図９】実施例１に係る波長可変型面発光レーザの製造方法の一例を示す模式図。
【図１０】比較例のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬとその梁部と反射鏡とが積層された構造の反射率スペクトルの計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、上記の課題について詳しく述べる。図１０（ａ）は、比較例の面発光レーザを示す断面模式図である。この垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、基板５００の上に、第１反射鏡５０１と、下部スペーサ層５０２と、活性層５０３と、上部スペーサ層５０４と、支持層５０５と、梁部５１０と、第２反射鏡５２０と、を有する。第２反射鏡５２０は、梁部５１０の上に形成された誘電体多層膜（誘電体ＤＢＲ）である。具体的には、第２反射鏡５２０は、高屈折率層５２１と低屈折率層５２２とが交互に積層された構成である。梁部５１０と上部スペーサ層５０４と間には間隙５０６が形成されている。梁部５１０は支持層５０５により支持されている。
【００１０】
また、基板５００の下には第１電極５０７が形成され、梁部５１０の上には第２電極５０８が形成されている。そして、上部スペーサ層５０４の上に第３電極５０９が形成されている。第１電極５０７と第３電極５０９の間に電圧を印加することで、活性層５０３に電子とホールが供給されて再結合することで、活性層５０３で発光が生じる。
【００１１】
また、梁部５１０は、単結晶の半導体からなり、導電性を有している。そして、第２電極５０８と第３電極５０９との間に交流電圧を印加することによって、梁部５１０が活性層５０３の厚さ方向に振動する。この結果、第２反射鏡５２０も活性層５０３の厚さ方向に振動し、第１反射鏡５０１と第２反射鏡５２０からなる共振器の共振器長が変動し、活性層５０３で発光した光のうち共振器長に応じた特定の波長の光が外部に射出される。このようにして、面発光レーザの発振波長が可変となる。
【００１２】
梁部５１０と第２反射鏡５２０とで構成される構造の反射率スペクトルは、図１０（ｂ）、（ｃ）の実線で表される。図１０（ｂ）の実線は、ＧａＡｓからなる梁部５１０の光学厚さが２．５λの場合の計算結果であり、図１０（ｃ）の実線は、ＧａＡｓからなる梁部５１０の光学厚さが２．７５λの場合の計算結果である。また、図１０（ｂ）、（ｃ）いずれも、第２反射鏡５２０は、各層の光学厚さがλ／４になるように、Ｔａ２Ｏ５からなる高屈折率層５２１とＳｉＯ２からなる低屈折率層５２２とを交互に１０．５ペア積層した構成である。ここでλとは、活性層５０３が有する発光帯域における中心波長である１０６０ｎｍである。なお、図１０（ｂ）、（ｃ）の破線は、梁部５１０がなく第２反射鏡５２０のみの反射率スペクトルを表している。
【００１３】
図１０（ｂ）、（ｃ）で示すように、梁部５１０があると、第２反射鏡５２０のみでは見られなかった、反射率が落ち込む領域であるディップが存在する。図１０（ｂ）では中心波長１０６０ｎｍから少し離れた波長に２つ、図１０（ｃ）では中心波長１０６０ｎｍ付近に１つのディップが生じている。
【００１４】
具体的には、次の通りである。ＶＣＳＥＬでは一般にレーザ発振を起こすために高い反射率、例えば９９．５％以上が必要とされている。図１０（ｂ）、（ｃ）の破線で示すように、第２反射鏡５２０単体の構成では、反射率が９９．５％以上の波長帯域は９７２乃至１１６６ｎｍの範囲であり、１９４ｎｍの波長幅を持つ。これに対して、梁部５１０と第２反射鏡５２０が積層された構造では、梁部５１０の光学厚さが２．５λ（＝５λ／２）の場合（図１０（ｂ）の実線）、反射率が９９．５％以上の波長帯域は１００８乃至１１１８ｎｍの範囲であり、１１０ｎｍの波長幅となる。また、梁部５１０の光学厚さが２．７５λ（＝１１λ／４）の場合（図１０（ｃ）の実線）、反射率が９９．５％以上の波長帯域は９７２乃至１０５３ｎｍの範囲であり、８１ｎｍの波長幅を持つ。このように、梁部５１０と第２反射鏡５２０が積層された構造では、第２反射鏡５２０単体よりも反射率が９９．５％以上の波長帯域が小さくなってしまい、発振可能な波長帯域が狭くなることが分かった。この結果、比較例のような梁部５１０と第２反射鏡５２０が積層された構造では波長可変帯域が小さくなってしまう。
【００１５】
これは、以下のようなメカニズムが考えられる。つまり、図１０（ａ）の矢印で示すように、梁部５１０の第２反射鏡５２０側の面で反射する反射光Ｒ１と梁部５１０の第２反射鏡５２０側の面とは反対側の面で反射する反射光Ｒ２とが弱め合う干渉を特定の波長で起こしているものと考える。特に、梁部５１０の光学厚さが２．７５λ（＝１１λ／４）の場合には、反射防止膜と同様に、中心波長１０６０ｎｍ付近での反射が低減している。
【００１６】
これに対して、本発明では、内部にも複数の反射面を有する多層膜の構成を採っている。さらに、梁部は、活性層から射出された光の一部を、梁部と間隙との界面にある反射面と梁部と第２反射鏡との界面にある反射面と梁部の内部にある複数の反射面それぞれで反射させている。そして、梁部は、梁部の各反射面で反射した光を互いに干渉させて、上記の弱め合いの干渉効果を低減する構成である。これによって、上述した波長帯域の縮小を抑制することができる。言い換えると、梁部は、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の幅が、単層で構成されるよりも広がるような多層膜で構成されている。
【００１７】
なお、梁部は活性層の厚さ方向に駆動する構成である場合、その駆動力は、静電力や磁力などを用いることができる。また、本発明は、梁部を駆動せずに、間隙内に設けられた薄膜を駆動させて波長可変させる面発光レーザにも適用可能である。
【００１８】
以下に、本発明の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）について説明するが、はじめに、本明細書中で使用する用語等について定義する。
【００１９】
本明細書中で、ＶＣＳＥＬ構造の上下方向について言及する場合は、基板側を下側、基板と反対側を上側とする。本明細書中では、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ共振器中の間隙部の光軸方向の長さのことをエアギャップ長と呼ぶことがある。なお、光軸方向とは共振器中で光が進行する方向と平行な方向を意味し、基板の主面に垂直な方向、言い換えると活性層の厚さ方向である。
【００２０】
また、反射鏡の反射率スペクトルのうち反射率が９９．５％を超える領域を反射帯域という。中心波長とは、特に定義しない場合には、反射帯域の中心の波長であり、反射帯域の最短の波長と最長の波長の真ん中の波長である。本明細書中では、ＤＢＲの高屈折率層とは、ＤＢＲを構成している２つの層のうち相対的に屈折率が高い層のことをいう。ＤＢＲの低屈折率層とは、同様に、ＤＢＲを構成している２つの層のうち相対的に屈折率が低い層のことをいう。
【００２１】
（実施形態１）
以下に、本実施形態に係る波長可変型の面発光レーザの一例であるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの断面模式図、図１（ｂ）は、本実施形態におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの上面模式図を示している。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’断面の模式図に対応する。
【００２２】
このＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、基板１００の上に、第１反射鏡１０１と、下部スペーサ層１０２と、活性層１０３と、上部スペーサ層１０４と、支持層１０５と、梁部１１０と、第２反射鏡１２０と、を有する。第２反射鏡１２０は、梁部１１０の上に形成され、誘電体層が積層された多層膜（誘電体ＤＢＲ）である。具体的には、第２反射鏡１２０は、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２とが交互に積層された構成である。梁部１１０と上部スペーサ層１０４と間には間隙１０６が形成されている。梁部１１０は支持層１０５により支持されている。なお、以下では、梁部１１０と第２反射鏡１２０とを合わせて可動部という場合がある。
【００２３】
基板１００の下には第１電極１０７が形成され、梁部１１０の上には第２電極１０８が形成されている。上部スペーサ層１０４の上に第３電極１０９が形成されている。第１電極１０７と第３電極１０９の間に電圧を印加することで、活性層１０３に電子とホールが供給されて再結合することで、活性層１０３で発光が生じる。
【００２４】
また、梁部１１０は、単結晶の半導体からなり、ドーパントを含有させることで導電性を有している。そして、第２電極１０８と第３電極１０９との間に交流電圧を印加することによって、梁部１１０が活性層１０３の厚さ方向に振動する。この結果、第２反射鏡１２０も活性層１０３の厚さ方向に振動し、第１反射鏡１０１と第２反射鏡１２０からなる一対の反射鏡の共振器長が変動し、活性層１０３で発光した光のうち共振器長に応じた特定の波長の光が外部に射出される。このようにして、面発光レーザの発振波長が可変となる。
【００２５】
図１（ｂ）は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの上面模式図である。第３電極１０９は、上部スペーサ層１０４の外周の一部に設けられているが、上部スペーサ層１０４の外周に沿って一周設けられる構成でもよい。さらに、第３電極１０９は、上部スペーサ層１０４上に複数設けられていてもよい。また、第２電極１０８も、梁部１１０の上に複数設けられていてもよい。第２電極１０８は、梁部１１０の間隙１０６に対応する領域、つまり可動領域１３０には設けられずに、梁部１１０の支持層１０５と対応する領域に設けられていることが好ましい。
【００２６】
本実施形態の梁部１１０は、半導体層が積層された多層膜（半導体ＤＢＲ）を有する構成である。この構成によって、梁部１１０の上端や下端以外の、梁部の内部の複数の場所でも光反射が生じる。そして、梁部１１０の上端と下端を反射面として形成されるファブリペロー共振器の効果が、上端の反射面、下端の反射面と梁部、梁部の内部にある複数の反射面それぞれの干渉効果によって、弱められると考えられる。その結果、梁部１１０が無い場合の反射率スペクトルに近づき、可動部の反射帯域が比較例と比べて広がると考えられる。本実施形態の可動部の反射率スペクトルが図２（ａ）に示されている。なお、反射率スペクトルは、梁部１１０、第２反射鏡１２０の材料構成を以下のように設定して計算した結果である。
【００２７】
第２反射鏡１２０を構成する誘電体ＤＢＲは、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２を交互に１０．５ペア積層して形成されている。高屈折率層１２１はＴａ２Ｏ５、低屈折率層１２２はＳｉＯ２で構成されている。各層の光学厚さは、波長１０６０ｎｍをλとして、λ／４（＝２６５ｎｍ）となるように設計されている。
【００２８】
梁部１１０は、高屈折率層１１１と低屈折率層１１２を交互に５ペア積層した半導体ＤＢＲを有している。高屈折率層１１１はＧａＡｓ、低屈折率層１１２はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成されている。各層の光学厚さは波長１０６０ｎｍをλとして、λ／４（＝２６５ｎｍ）となるように設計されている。梁部１１０全体の光学厚さは、２．５λである。
【００２９】
図２（ａ）に示す、比較例１とは、本実施形態の可動部の梁部１１０を同じ光学厚さのＧａＡｓ単層に置き換えた構成の反射率スペクトルであり、図１０（ａ）の比較例の可動部の反射率スペクトルに相当する。比較例２とは、梁部１１０を除去し、第２反射鏡１２０のみからなる構成の反射率スペクトルである。また、梁部１１０全体が半導体ＤＢＲの構成の反射率スペクトルと、梁部１１０の第２反射鏡１２０と接する側の３ペアのみ半導体ＤＢＲ（１．５λ分）とし、残りの部分は光学厚さ１λの均一なＧａＡｓ単層とした構成の反射率スペクトルも図示されている。
【００３０】
比較例１の構成の反射帯域は１１０ｎｍ、比較例２の構成の反射帯域は１９４ｎｍであった。一方、梁部１１０全体が半導体ＤＢＲの構成の反射帯域は１４６ｎｍであり、梁部１１０の一部が半導体ＤＢＲである構成の反射帯域は１３０ｎｍである。
【００３１】
このように、半導体ＤＢＲを有する梁部１１０を備える可動部の反射帯域は、比較例１の可動部の反射帯域よりも、広い波長幅を有している。つまり、梁部１１０の少なくとも一部を半導体ＤＢＲで構成することにより、反射帯域の減少を抑えることができる。
【００３２】
なお、本発明を適用した構成と比較例２とを比較すると、比較例２の方が広い反射帯域を示している。すなわち、本発明を適用した場合でも半導体梁部の影響による反射帯域の減少を完全に抑えることはできず、光学特性だけを考慮すれば比較例２の構成の方が優れている。しかし、この可動部をＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬに適用する場合、製造が困難である。このため、生産性と広い反射帯域という２つの観点から本発明が最も優れている。なお、本発明は、フォトリソグラフィや犠牲層エッチングなどの従来の方法を応用することができる。
【００３３】
前述のように、本発明の効果を得るためには、梁部の上端や下端以外の場所で光反射を起こすことが重要であるが、それだけでは不十分である。ＤＢＲのように、異なる場所で起こった反射が互いに強めあうことが重要である。図２（ｂ）は、高屈折率層と低屈折率層が交互に積層された多層膜からなる梁部の上に誘電体ＤＢＲで構成された第２反射鏡１２０が積層された可動部の反射率スペクトルを計算した結果を示している。第２反射鏡１２０の構成は図２（ａ）の計算のものと同じである。梁部の高屈折率層はＧａＡｓ層、低屈折率層はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層である。
【００３４】
梁部は、波長１０６０ｎｍをλとした場合に、各層の光学厚さがλ／２厚の層が５ペア積層されたもの、λ／４厚の層が１０ペア積層されたもの、λ／８厚の層が２０ペア積層されたもの、の３種類の構造について計算を行い比較した。このうち、各層の光学厚さがλ／４厚の構成が半導体ＤＢＲに相当する。何れの構成も梁部全体の光学厚さは全て５．０λである。
【００３５】
図２（ｂ）で示すように、各層の光学厚さがλ／２厚の構成の反射帯域は７３ｎｍである。各層の光学厚さがλ／４厚の構成の反射帯域は１２０ｎｍである。各層の光学厚さがλ／８厚の構成の反射帯域は７２ｎｍである。以上の結果から、各層の光学厚さがλ／４厚の場合、つまり半導体ＤＢＲとなっている場合に本発明の効果が得られることが分かる。
【００３６】
なお、一般にＤＢＲのような多層膜において、ある層を光学厚さがλ／２だけ異なる層に置き換えた場合もほぼ同等の光学特性が得られることが知られている。本発明を適用した構成において、梁部を構成する半導体ＤＢＲの一部または全部の層を光学厚さλ／４に光学厚さλ／２の整数倍を加えた厚さとしてもよい。
【００３７】
次に、梁部の厚さと反射率との関係について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、上述した比較例１に相当する構成の梁部の厚さを変えた場合の反射率スペクトルの変化を示している。具体的には、梁部の光学厚さが０、１．０λ、２．５λ、４．０λの場合の反射率スペクトルの計算結果が示されている。
【００３８】
図３（ｂ）は、本発明を適用した構成の半導体ＤＢＲのみで構成された梁部１１０の厚さを変えた場合の反射率スペクトルの変化を示している。具体的には、半導体ＤＢＲを積層するペア数が０ペア（光学厚さ０）、２ペア（光学厚さ１．０λ）、５ペア（光学厚さ２．５λ）、８ペア（光学厚さ４．０λ）の場合の反射率スペクトルの計算結果が示されている。ＤＢＲを積層するペア数が５ペアの構成が、図２（ａ）の計算で使用された、梁部１１０全体が半導体ＤＢＲの構成と同じである。
【００３９】
図３（ａ）から、比較例１に相当する可動部では梁部の厚さが増すにしたがって反射帯域が狭まる。一方、図３（ｂ）では、梁部の厚さが増すにしたがって反射帯域が狭まるが、図３（ａ）と比較すると、その度合いは比較的緩やかであることがわかる。
【００４０】
梁部の厚さが増すと反射帯域が狭まる理由としては、以下のように考える。梁部の厚さが増すと、上述した梁部の上端と下端で構成されるファブリペロー共振器の共振器長が大きくなる。これにより、この共振器のモード間隔が狭くなる。図３（ａ）に示される２つのディップは、この共振器によって弱め合いの干渉効果が起こる別々のモードと対応しており、モード間隔とディップの間隔が対応することになる。そのため、梁部の厚さの増加は、ファブリペロー共振器長の増加となり、弱め合いの干渉効果が起こるモード間隔が狭くなる。それに合わせて、ディップの間隔も狭くなると考えられる。
【００４１】
図３（ｃ）は、図３（ａ）や図３（ｂ）と同様の計算を行い、得られた反射率スペクトルから反射帯域を算出してプロットしたものである。縦軸は反射帯域の幅を示し、横軸は梁部の光学厚さを示している。波長１０６０ｎｍをλとして、梁部の光学厚さをλ／２単位で変えて計算した。
【００４２】
梁部が薄い場合には、梁部が単層であっても半導体ＤＢＲであっても、反射帯域の幅の両者の差は大きくないが、梁部が厚くなるほど、反射帯域の幅の両者の差は大きくなり、本発明の効果が大きくなる。
【００４３】
このことから、機械的特性（機械的強度や共振周波数）の観点から梁部を一定以上厚くする場合などでは、本発明で得られる効果が顕著になる。具体的には、機械的な強度を高くする場合には、梁部の光学厚さは反射帯域の中心波長以上が好ましく、その場合に本発明を適用する効果が顕著になる。
【００４４】
半導体ＤＢＲは高屈折率層と低屈折率層を交互に積層して形成されるが、半導体ＤＢＲの最外層（最も活性層１０３に近い層）をどちらにするかによって、反射特性に大きな影響が生じる。一般に、高屈折率層を最外層とする方が高い反射率を得ることができる。
【００４５】
図４（ａ）は、光が入射する側の最外層（最も活性層１０３に近い層）が高屈折率層の場合と、最外層が低屈折率層の場合それぞれの、半導体ＤＢＲ単体の反射率スペクトルを示す。高屈折率層はＧａＡｓ、低屈折率層はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成されているとし、積層数は２０ペア（入射側最外層が低屈折率層の場合）および２０．５ペア（入射側最外層が高屈折率層の場合）とした。なお、どちらも出射側の最外層は高屈折率層である。
【００４６】
入射側最外層が高屈折率層の場合は、反射率が９９．５％を超える高い帯域が得られている。一方、入射側最外層が低屈折率層の場合、反射率は最大でも９６％程度である。このように、半導体ＤＢＲ単体で反射鏡として使用する場合、入射側最外層を高屈折率層とすることが望ましい。
【００４７】
図４（ｂ）には、図４（ａ）の計算に使用した半導体ＤＢＲの出射側に誘電体ＤＢＲを積層した可動部の反射率スペクトルが示されている。誘電体ＤＢＲの構成は、低屈折率層としてＳｉＯ２、高屈折率層としてＴａ２Ｏ５を１０．５ペア積層した構成を想定している。
【００４８】
図４（ｂ）で示すように、入射側最外層が低屈折率層の場合も、反射率は９９．５％以上の帯域を得ることができる。これは、誘電体ＤＢＲでの反射率が十分高いため、半導体ＤＢＲの反射率が多少変化しても全体の反射率には大きな影響を与えないからであると考えられる。
【００４９】
一方で、反射帯域の広さには両者の違いが表れている。入射側最外層が高屈折率層である場合の反射帯域は９８．３ｎｍであるのに対し、入射側最外層が低屈折率層である場合の反射帯域は１０７．７ｎｍである。このように、入射側最外層が低屈折率層である方が広い反射帯域を示す。そのため、半導体ＤＢＲで形成された梁部の入射側最外層は低屈折率層であることが好ましく、半導体ＤＢＲ単体を反射鏡として使用する場合とは異なる。
【００５０】
波長可変のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造においては、共振器長が長くなるほど、波長チューニング効率が減少したり、縦モード間隔が減少したりする。波長チューニング効率とは、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造において、レーザ発振波長の変化量をエアギャップ長の変化量で割った値を表す。この値が小さくなると、同じ波長変化を起こすために反射鏡の位置をより大きく動かす必要が生じ、ＭＥＭＳ駆動電圧の上昇やプルイン発生等の不具合の原因となる。縦モード間隔とは、１つ異なる次数の縦モードとの波長間隔の値を指す。この値が小さいと、縦モードホップやマルチモード発振を起こしやすくなり、単一モードで広帯域波長掃引を狙う場合には好ましくない。これらの悪影響を改善する観点でも本発明を適用した構成には利点がある。
【００５１】
図５に、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造の屈折率分布と、内部の光強度分布を計算した結果の一例を示す。屈折率分布を細い実線で、光強度分布を太い実線で示している。図５（ａ）は、上述した比較例２に相当する、第２反射鏡のみからなる可動部を用いたＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造の屈折率分布と光強度分布の計算結果である。図５（ｂ）は、上述した比較例１に相当する、半導体の単層からなる梁部と第２反射鏡とが積層された可動部を用いたＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造の屈折率分布と光強度分布の計算結果である。図５（ｃ）は、本発明を適用した、半導体ＤＢＲからなる梁部１１０と第２反射鏡と１２０が積層された可動部を用いたＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造の屈折率分布と光強度分布の計算結果である。なお、図５の各図の左側がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの上側に相当し、右側がＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの下側に相当する。また、第２反射鏡の全てが図示されているわけではない。
【００５２】
図５（ａ）と図５（ｂ）に示した計算結果を比較する。両者の構造上の違いは、誘電体ＤＢＲの下側に梁部を有しているか否かである。この違いにより、図５（ｂ）に示した構造は、図５（ａ）に示した構造より梁部の分だけ実際の共振器長が伸びる。また、図５（ｂ）で示すように、図５（ａ）の第２反射鏡と間隙との界面にあった光強度分布のピークが、第２反射鏡と梁部との界面にそのままシフトしている。また、図５（ｂ）で示すように、梁部の中では光強度の減衰は生じておらず、第２反射鏡の内部で光強度の減衰が生じている。このため、実効的な共振器長も延びていることが分かる。
【００５３】
本発明を適用した構成である図５（ｃ）は、図５（ｂ）の構成と同様に、実際の共振器長は延びている。しかし、梁部１１０の中では光強度の減衰が生じており、第２反射鏡１２０と梁部１１０との界面のピークも十分小さくなっている。その結果、実効的な共振器長が短くなっている。
【００５４】
図５に示した各ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬのレーザ発振波長とエアギャップ長の関係を計算した結果を図６に示す。ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬではエアギャップ長の変化に応じてレーザ発振波長が変わる。また、一般に複数の縦モードが存在するため、同一のエアギャップ長に対して複数のレーザ発振波長が存在し得る。ここでは、１０６０ｎｍに最も近い縦モードがレーザ発振すると想定して計算を行った。また、エアギャップ長１６００ｎｍ付近において波長１０６０ｎｍ付近でレーザ発振する縦モードが、別の次数の縦モードへのモードホップを起こさない波長範囲を縦モード間隔と定義する。
【００５５】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した構造の計算結果に相当する。図６の各図から読み取れるように、構造によって波長１０６０ｎｍ付近のグラフの傾き（波長チューニング効率に相当）が異なっている。それに応じるように縦モード間隔Δλも異なっている。Δλは、波長１０６０ｎｍ付近でレーザ発振する縦モードで掃引した際の最大の波長と最小の波長の差とする。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれにおけるΔλは、９１ｎｍ、８３ｎｍ、８９ｎｍである。
【００５６】
本発明を適用した構成は、図６（ｃ）に相当するが、比較例２に相当する図６（ａ）と比べるとやや縦モード間隔が狭くなっている。一方、比較例１に相当する図６（ｂ）と比べると縦モード間隔が広がっていることがわかる。すなわち、本発明を使用することで、製造工程の簡便さと広い縦モード間隔を両立することが可能になる。
【００５７】
図７は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬにおける縦モード間隔と梁部の光学厚さとの関係を示す。横軸は波長１０６０ｎｍをλとした梁部の光学厚さで示している。上述した比較例１の構造では、梁部の光学厚さが増すにつれて縦モード間隔が大幅に減少する。一方、本発明を適用した構成でも梁部の光学厚さが増すにつれて縦モード間隔が減少するが、その減少度合いは比較例１に比べて緩やかである。特に、梁部の光学厚さ３．０λを超える付近で、比較例１では、急激に縦モード間隔が下がり始める。したがって、梁部の光学厚さが３．０λ以上となるような場合に、本発明を適用する効果が大きくなる。
【００５８】
（第２反射鏡）
第２反射鏡は、誘電体からなる高屈折率層と誘電体からなる低屈折率層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層されたＤＢＲで構成されている。そのＤＢＲの高屈折率層としては酸化チタンや五酸化タンタル、低屈折率層としては酸化シリコンなどを用いることができる。また、ＤＢＲの積層数やペア数は、所望の反射帯域が得られれば、適宜設定することができる。ＤＢＲを構成する各層の光学厚さは、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、λ／４の奇数倍が好ましいがそれに限らない。成膜ばらつきなどを考慮してＤＢＲの高屈折率層、低屈折率層の光学厚さは、下記の式を満たせばよい。式１、２を満たすＤＢＲであれば、高い反射率特性を得ることができる。
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）  ・・・式１
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）  ・・・式２
ここで、ｔ１、ｔ２はそれぞれ、第２反射鏡の高屈折率層、低屈折率層の光学厚さである。ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【００５９】
（梁部）
梁部は、半導体からなる高屈折率層と半導体からなる低屈折率層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層されたＤＢＲを有している。そのＤＢＲの高屈折率層、低屈折率層のペアとしては、Ａｌ０．４Ｇａ０．６ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓや、ＧａＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓが挙げられる。また、ＤＢＲの積層数やペア数は、所望の反射帯域が得られれば、適宜設定することができる。ＤＢＲを構成する各層の光学厚さは、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、λ／４の奇数倍が好ましいがそれに限らない。成膜ばらつきなどを考慮してＤＢＲの高屈折率層、低屈折率層の光学厚さは、下記の式を満たせばよい。式３、４を満たＤＢＲであれば、高い反射率特性を得ることができる。
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）  ・・・式３
（λ／４）×（２ｌ＋３／４）≦ｔ４≦（λ／４）×（２ｌ＋５／４）  ・・・式４
ここで、ｔ３、ｔ４はそれぞれ、梁部のＤＢＲの高屈折率層、低屈折率層の光学厚さである。ｋ、ｌはそれぞれ０以上の整数である。
【００６０】
梁部は、図１（ａ）に示すように、支持層１０５に１箇所で支持されていてもよいし、複数の箇所で支持されていてもよい。また、梁部には、結晶成長時の歪みや、動作環境温度に由来する応力などを緩和するための構造が形成されていてもよい。
【００６１】
梁部は、共振器長を変化させることができるものであれば特に限定されない。例えば、本実施形態のように静電気力で駆動するものでもよいし、ピエゾ等の圧電材料を用いて機械的に駆動するものでもよい。
【００６２】
（第１反射鏡）
第１反射鏡は、例えば、高屈折率の層と低屈折率の層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層されたＤＢＲで構成されている。第１反射鏡は、波長可変範囲を広くするためには、出来る限り広帯域において高反射率を有することが好ましい。ＤＢＲは、半導体で構成されたＤＢＲ、誘電体で構成されたＤＢＲのどちらを用いることもできる。一般的に、誘電体で構成されたＤＢＲの方が半導体で構成されたＤＢＲよりも、高屈折率の層と低屈折率の層の屈折率差を大きくしやすいため、少ない積層数で高い反射率を実現できる。一方、半導体で構成されたＤＢＲはペア数が多くなってしまうが、結晶成長により活性層などと一括で成膜でき、ドーピングにより電流を流すことができる等のプロセス上の利点がある。
【００６３】
半導体ＤＢＲであれば、梁部と同様の材料構成を採ることができるし、ＧａＡｓとＡｌＡｓというペアを用いることもできる。誘電体ＤＢＲであれば第２反射鏡と同様の材料構成を用いることができる。
【００６４】
また、第１反射鏡として、高屈折率差サブ波長回折格子（Ｈｉｇｈ  ＩｎｄｅｘＣｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｇｒａｔｉｎｇ：以下ＨＣＧという）を用いてもよい。ＨＣＧは高屈折率の材料と低屈折率の材料とが面内方向に交互に周期的に並んだ構成である。ＨＣＧの例として、ＡｌＧａＡｓ層のような半導体層を加工して周期的な間隙を設けた、高屈折率領域（ＡｌＧａＡｓ部）と低屈折領域（間隙部）の周期構造体が挙げられる。
【００６５】
（活性層）
活性層は電流を注入したり、光を吸収させることで光を発生する材料であれば特に限定されない。８５０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、ＡｌｎＧａ１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる量子井戸構造を有する材料を用いることができる。また、１０６０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、ＩｎｎＧａ１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる材料などを用いることができる。
【００６６】
また、活性層は十分に広い利得を有するものであることが好ましく、具体的には第１反射鏡および第２反射鏡の反射帯域より広い波長幅において利得を有することが好ましい。そのような活性層としては、例えば、少なくとも２つ以上の異なるエネルギー準位で発光が可能な量子井戸構造、いわゆる非対称量子井戸構造を有する活性層が挙げられる。また、量子井戸構造は、単量子井戸または多重量子井戸を有するように複数の層で構成されたものであってもよい。本実施形態における活性層の材料・構造は、発振させたい波長に応じて適宜選択できる。
【００６７】
なお、活性層を励起する構成としては、図１（ａ）で示すような電極を用いた電流注入型の他に、外部光源を用いた光励起が挙げられる。本発明はどちらの構成でも対応可能である。また、電流注入型の場合、電流狭窄層を用いてもよい。具体的には、下部スペーサ層または上部スペーサ層の一部の層を選択酸化プロセスにより、選択的に酸化する方法が挙げられる。酸化された酸化領域が高抵抗部、酸化されない非酸化領域が低抵抗部となり、非酸化領域を介して活性層に電流が流れるため、活性層内の発光領域が規定される。
【００６８】
（間隙）
間隙には、通常固体が存在しない。よって、その雰囲気により間隙は真空であってもよいし、空気、不活性ガス、水のような液体といった流体が存在してもよい。なお、間隙の構造体の厚さ方向の長さは、波長可変帯域幅や可動反射鏡のプルインを考慮して決定することができる。例えば、間隙を空気とした１０６０ｎｍを中心として波長可変帯域幅１００ｎｍで可変する際には、間隙の長さは２μｍ程度となる。
【００６９】
（第１電極、第２電極及び第３電極）
第１電極、第２電極及び第３電極は、チタンや金などの単体の金属や合金、または金属膜の積層体を用いることができる。例えば、Ｔｉ／Ａｕ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを電極材料として用いることができる。また、第１電極は、キャリアが注入できれば、第１反射鏡の下側ではなく、第１反射鏡の上側であってもよい。また、梁部と第３電極との間に静電引力を働かせて梁部を駆動する場合、第２電極は、梁部の支持領域に配置されていなくても、可動部分に配置されていてもよい。なお、活性層が光励起によって励起される場合には、第１電極は不要である。
【００７０】
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１の面発光レーザを光源装置として用いた情報取得装置の例について説明する。波長可変型の光源装置は、光通信用光源や光計測用光源として利用することができる。さらに、波長可変型の光源装置は、非侵襲、非破壊で測定対象物の内部の情報を取得する情報取得装置の光源装置として利用することができる。以下では、本実施形態の光源装置を用いた情報取得装置の一例として、光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という）について図８を用いて説明する。
【００７１】
図８は、本実施形態に係るＯＣＴ装置を示す模式図である。ＯＣＴ装置は、光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、測定対象物の内部情報を取得する情報取得部８０４、を少なくとも有する。光源装置８０１として、実施形態１又は２の面発光レーザを用いることができる。また、図示していないが、情報取得部８０４はフーリエ変換器を有する。ここで、情報取得部８０４がフーリエ変換器を有するとは、情報取得部８０４が入力されたデータに対してフーリエ変換する機能を有していれば形態は特に限定されない。一例は、情報取得部８０４が演算部を有し、この演算部がフーリエ変換する機能を有する場合である。具体的には、演算部がＣＰＵを有するコンピュータであり、このコンピュータが、フーリエ変換機能を有するアプリケーションを実行する場合である。他の例は、情報取得部８０４がフーリエ変換機能を有するフーリエ変換回路を有する場合である。
【００７２】
光源装置８０１から出た光は干渉光学系８０２を経て測定対象の物体８１２の情報を有する干渉光となって出力される。干渉光は光検出部８０３において受光される。なお光検出部８０３は差動検出型でも良いし単純な強度モニタ型でも良い。受光された干渉光の強度の時間波形の情報は光検出部８０３から情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、受光された干渉光の強度の時間波形のピーク値を取得してフーリエ変換をし、物体８１２の情報（例えば断層像の情報）を取得する。なお、ここで挙げた光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、情報取得部８０４を任意に設けることができる。
【００７３】
以下、光源装置８０１から光が照射されてから、測定対象の物体の内部の情報を得るまでについて詳細に説明する。光源装置８０１から出た光は、ファイバ８０５を通って、カップラ８０６に入り、照射光用のファイバ８０７を通る照射光と、参照光用のファイバ８０８を通る参照光とに分岐される。カップラ８０６は、光源の波長帯域でシングルモード動作のもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成することができる。照射光はコリメーター８０９を通って平行光になり、ミラー８１０で反射される。ミラー８１０で反射された光はレンズ８１１を通って物体８１２に照射され、物体８１２の奥行き方向の各層から反射される。
【００７４】
一方、参照光はコリメーター８１３を通ってミラー８１４で反射される。カップラ８０６では、物体８１２からの反射光とミラー８１４からの反射光による干渉光が発生する。干渉した光はファイバ８１５を通り、コリメーター８１６を通って集光され、光検出部８０３で受光される。光検出部８０３で受光された干渉光の強度の情報は電圧などの電気的な情報に変換されて、情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、干渉光の強度のデータを処理、具体的にはフーリエ変換し断層像の情報を得る。このフーリエ変換する干渉光の強度のデータは通常、等波数間隔にサンプリングされたデータであるが、等波長間隔にサンプリングされたデータを用いることも可能である。
【００７５】
得られた断層像の情報は、情報取得部８０４から画像表示部８１７に送って画像として表示させてもよい。なお、ミラー８１０を照射光の入射する方向と垂直な平面内で走査することで、測定対象の物体８１２の３次元の断層像を得ることができる。また、光源装置８０１の制御は、情報取得部８０４が電気回路８１８を介して行ってもよい。また図示しないが、光源装置８０１から出る光の強度を逐次モニタリングし、そのデータを干渉光の強度の信号の振幅補正に用いてもよい。
【００７６】
ＯＣＴ装置は、眼科、歯科、皮膚科等の分野において、動物や人のような生体内の断層像を取得する際に有用である。生体の断層像に関する情報とは、生体の断層像のみならず、断層像を得るために必要な数値データをも含む。特に、測定対象を人体の眼底や歯、血管とし、それらの断層像に関する情報を取得することに用いられることが好適である。
【００７７】
（その他の実施形態）
実施形態１による面発光レーザは、上記のＯＣＴ装置以外にも、光通信用光源や光計測用光源として利用できる。また、実施形態１を適用したＶＣＳＥＬ構造を同一平面上に複数配列してアレイ光源として使用してもよい。
【実施例】
【００７８】
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例の構成に限定されるものではない。例えば、材料の種類や組成、形状や大きさは本発明の範囲内で適宜変更できる。
【００７９】
以下の実施例では、レーザ発振波長として１０６０ｎｍ付近のものを示したが、適切な材料・構造の選択により、任意の波長での動作も可能である。
【００８０】
［実施例１］
図１（ａ）は、本実施例におけるＶＣＳＥＬの層構造を示す断面模式図である。本実施例におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、ＧａＡｓをベースとした化合物半導体で構成されており、１０６０ｎｍ付近で波長掃引できるように設計されたものである。
【００８１】
ＧａＡｓ基板１００の上に、ＧａＡｓとＡｌＡｓを交互に３０ペア積層した上にＡｌ０．４Ｇａ０．６ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを交互に５ペア積層した半導体ＤＢＲで構成された第１反射鏡１０１が配置されている。第１反射鏡１０１の上に、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓで構成された下部スペーサ層１０２、ＧａＩｎＡｓからなる量子井戸層とＧａＡｓＰからなる障壁層を３周期積層した多重量子井戸構造で構成された活性層１０３が配置されている。活性層１０３の上に、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓからなる上部スペーサ層１０４が配置されている。そして、ＧａＡｓからなる支持層１０５を介して梁部１１０が配置されている。梁部１１０の上には第２反射鏡１２０が配置されている。
【００８２】
梁部１１０は、高屈折率層１１１と低屈折率層１１２を交互に５ペア積層した半導体ＤＢＲで構成されている。高屈折率層１１１はＧａＡｓ、低屈折率層１１２はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成されている。また、第２反射鏡１２０は、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２を交互に１０．５ペア積層した誘電体ＤＢＲで形成されている。高屈折率層１２１はＴａ２Ｏ５、低屈折率層１２２はＳｉＯ２で構成されている。高屈折率層１１１、低屈折率層１１２、高屈折率層１２１及び低屈折率層１２２の光学厚さは、波長１０６０ｎｍをλとしてλ／４となるように設計されている。
【００８３】
このようにして、梁部１１０と第２反射鏡１２０とが積層された可動部と、第１反射鏡１０１が活性層１０３を挟んで対向して設けられており、レーザ共振器を形成している。なお、梁部１１０と上部スペーサ層１０４の間には間隙１０６が形成されている。間隙１０６は空気で充填されており、間隙１０６の長さ（エアギャップ長）は１６００ｎｍ付近で可変となっている。
【００８４】
そして、基板１００の下に第１電極１０７、梁部１１０の上に第２電極１０８、上部スペーサ層１０４の上に第３電極１０９が配置されている。第１電極１０７と第３電極１０９の間に電圧を印加することで活性層１０３にキャリアが注入され、活性層１０３は発光する。一方、第２電極１０８と第３電極１０９の間に電圧を印加することで静電力で梁部１１０の位置を上下方向に変えることができる。それにより共振器長を変えることができ、すなわちレーザ発振波長を変えることができる。
【００８５】
本実施例の製造方法について、図９を用いて説明する。まず、図９（ａ）で示すように、ＧａＡｓ基板１００の上に、エピタキシャル成長で半導体多層膜を形成する。半導体多層膜は、上記構成の第１反射鏡１０１、上記構成の下部スペーサ層１０２、上記構成の活性層１０３、上記構成の上部スペーサ層１０４、Ａｌ０．５３Ｉｎ０．４７Ｐからなる犠牲層９０５、梁部前駆層９１０が、基板１００の上に形成されている。梁部前駆層９１０は、ＧａＡｓの高屈折率層とＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓの低屈折率層を交互に５ペア積層した半導体ＤＢＲで構成されている。犠牲層９０５の厚さは、厚さは１９００ｎｍである。
【００８６】
次に、図９（ｂ）で示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングを繰り返し、メサ構造や梁部領域のパターンを形成する。
【００８７】
続いて、図９（ｃ）で示すように、梁部のパターンの上に誘電体ＤＢＲをイオンビームアシスト蒸着法で成膜する。そして、フォトリソグラフィとドライエッチングで誘電体ＤＢＲをパターニングして第２反射鏡１２０を形成する。誘電体ＤＢＲは、Ｔａ２Ｏ５からなる高屈折率層とＳｉＯ２からなる低屈折率層を交互に１０．５ペア積層した構成である。
【００８８】
最後に、ウエットエッチングにより犠牲層９０５の一部を除去し、梁部１１０、支持層１０５、間隙１０６を形成する。このためには、ＡｌＧａＡｓ系の材料とＡｌＩｎＰ系の材料との選択エッチングを行う必要がある。塩酸をエッチャントとして用いることで、選択エッチングが可能である。本実施例では、質量パーセント濃度が３７％の塩酸を水で３倍に薄めたものをエッチャントとして用いることができる。このエッチャントでＡｌ０．５３Ｉｎ０．４７Ｐの犠牲層９０５だけを除去することで間隙１０６を形成することができる。支持層１０５として残したい部分にフォトレジスト等をパターニングしてカバーしておいてもよい。
【００８９】
本実施例に示したＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの、梁部１１０と第２反射鏡１２０の積層構造である可動部の反射帯域は、図２（ａ）の梁部全体が半導体ＤＢＲであるものと同じく１４６ｎｍである。また、本実施例に示したＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ構造の波長１０６０ｎｍ付近における縦モード間隔は、図６（ｃ）で示すように８９ｎｍであった。一方、梁部が光学厚さ２．５λのＧａＡｓ単層で形成されている場合、反射帯域は図２（ａ）の比較例１として示すように１１０ｎｍ、縦モード間隔は図６（ｂ）で示すように８３ｎｍであった。このように、本発明を適用した構成の反射鏡を用いたＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、従来よりも広帯域の波長掃引に適した光学特性を持つことが可能となる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１  第１反射鏡
１０３  活性層
１０６  間隙
１１０  梁部
１２０  第２反射鏡
【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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