(57)【要約】【課題】  フォトニック結晶層とそれに隣接する低屈折率層との屈折率差が十分にとれない構成であっても、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅによる反射機能を発揮し得る新規な構造体、及びそれを用いた面発光レーザを提供する。【解決手段】  第１の屈折率を有する第１の部材１０００に複数の孔が周期的に配列されたフォトニック結晶層と、該フォトニック結晶層に隣接し、該第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する低屈折率層１０２０とを備える。前記第１の屈折率と第２の屈折率との比屈折率差は０．１０以下である。また、屈折率が１.０よりも大きい第３の屈折率を有する第３の部材１０１５を前記孔の内側に配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニック結晶層を有する構造体であって、
第１の屈折率（ｎ１）を有する第１の部材に複数の孔が周期的に配列されたフォトニック結晶層と、
前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率（ｎ２）を有し、前記フォトニック結晶層に隣接している第２の部材と、
１．０より大きい屈折率である第３の屈折率（ｎ３）を有し、前記孔の中に配置されている第３の部材とを備え、
前記第１の屈折率と第２の屈折率との比屈折率差（＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１）が、０．１０以下であり、かつ、
前記第１の部材と、前記第３の部材との間に間隙が形成されていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記間隙はリング形状であることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記第１の屈折率と前記第３の屈折率が等しいことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記第３の部材の径は、前記孔の径の９０パーセント以上、１００パーセント未満の大きさであることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
【請求項５】
前記間隙は、前記第１の部材に設けられている前記孔の大きさの１０パーセント以内であることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
【請求項６】
前記フォトニック結晶層の面内方向に導波した光が、該フォトニック結晶層の外に取り出されることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
面発光レーザであって、
請求項１に記載のフォトニック結晶層を含み構成される第１の反射ミラーと、
前記第１の反射ミラーと対向して配置されている第２の反射ミラーと、
前記第１の反射ミラーと前記第２の反射ミラーとの間に配置されている活性層とを有することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項８】
前記第２の反射ミラーは請求項１に記載の構造体を含み構成されていることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザ。
【請求項９】
面発光レーザであって、
請求項１に記載の構造体を含み構成される光共振層と、
前記光共振層に光を入射させることのできる位置に配されている活性層とを有することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１０】
前記活性層は、前記光共振層の上に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の面発光レーザ。
【請求項１１】
前記活性層は、前記光共振層の内部に配されていることを特徴とする請求項９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、フォトニック結晶を用いた構造体、及びそれを用いた面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、図８に示した形状のフォトニック結晶を用いて、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅに関する検討がなされている。
【０００３】
ここで、８０００はサファイア基板であり、８０５０はフォトニック結晶層（ＧａＮ８０１０に、孔８０２０が周期的に形成されている。）であり、８０３０は、核形成層（ＡｌＮ）である。
【０００４】
Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅとは、屈折率周期構造を面内方向に有するフォトニック結晶の面内方向に導波している導波モードの光が、放射モードに結合することにより、フォトニック結晶の外に放射されることをいう。
【０００５】
このＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを利用することにより、フォトニック結晶は、ミラーとして利用することができる。すなわち、フォトニック結晶の面内に対して垂直方向に入射した光がライトラインより上に位置するモードと結合することで、フォトニック結晶中を導波するモードに変換される。その後、この光が放射モードに結合することで再度フォトニック結晶外に放射される。そして、導波モードに結合せず直接反射する光と、一旦導波モードに結合して再度外部に放射される光との干渉により、特異な反射現象、例えば効率１００％の反射が起こる。
【０００６】
一般的には、導波モードとは、フォトニック結晶層から光が漏れないという条件を満たすモードのことをいい、放射モードとは、フォトニック結晶層から光が漏れるモードのことをいう。
【０００７】
また、ライトラインとは、導波層（この場合はフォトニック結晶層）に隣接する媒質中を伝播する光の分散関係を示すものである。このライトラインは、ｗ＝ｃｋ／ｎ（ｗ：角周波数、ｃ：光速、ｎ：屈折率、ｋ：波数）で定まる直線で示すことができる。一般的に、ライトラインよりも高周波数の領域は、光がフォトニック結晶から漏れやすい領域となっている。
【０００８】
このように、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを利用するミラーは、フォトニックバンドギャップを利用したミラーとは動作原理が異なるものである。
【０００９】
従って、図８のようにフォトニック結晶層に垂直に入射する入射光の波長を、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅによって反射率が著しく増大する波長域に合わせると、入射した光は高い反射率で反射されることとなる。
【００１０】
そして、同文献では、フォトニック結晶層８０５０（ＧａＮの屈折率は２．３７である。）に隣接するサファイア基板８０００（屈折率１．８）の屈折率が変化する場合に、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅがどのように変化するかをシミュレーションにより考察している。
【非特許文献１】ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ，ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１７，６５６４（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図９は、横軸を周波数、縦軸を透過率として、フォトニック結晶層の屈折率を固定して、基板側の屈折率（図中のｎに対応）を変化させた場合に生じる、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅのスペクトル変化を示したものである。
【００１２】
この図９により、フォトニック結晶層（屈折率ｎｐｈｃ）と、それに隣接するクラッド層として機能する基板（屈折率ｎｃｌａｄ）との比屈折率差△ｎ（＝（ｎｐｈｃ−ｎｃｌａｄ）／ｎｐｈｃ）が小さくなるにつれ、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じ難くなることが分かる。
【００１３】
具体的には、ｎｐｈｃ＝２．３７、ｎｃｌａｄ＝１．８の場合（図９中のｎはｎｃｌａｄに対応）、両者の比屈折率差は、約０．２４（約２４％）である。この場合、図９からも分かるように、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じ得る。
【００１４】
しかしながら、ｎｐｈｃ＝２．３７、ｎｃｌａｄ＝２．１３５の場合、すなわち、両者の比屈折率差が約０．１０（約１０％）以下になると、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じ難くなることが分かる。
【００１５】
ところで、フォトニック結晶におけるＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを利用したミラーを、レーザ等に適用することを考えると、フォトニック結晶層と隣接するクラッド層との屈折率差が非常に小さい条件で構成せざるを得ない場合がある。
【００１６】
例えば、フォトニック結晶層と、そのフォトニック結晶層と隣接する材料との間で屈折率差を確保したい場合、屈折率が低い空気をフォトニック結晶に隣接することも考えられる。しかし、このようないわゆるエアーギャップ構造は半導体の積層プロセスでは作製するのが困難である。そのため、光デバイスへの適用を考えると、空気よりも屈折率が大きい半導体材料がフォトニック結晶層に隣接している場合であってもＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを生じさせるような構成が望まれる。
【００１７】
波長６７０ｎｍの面発光レーザにおける多層膜ミラーの代わりとして、フォトニック結晶層を用いる場合、例えば次のような構成をとることがある。すなわち、フォトニック結晶層をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ（屈折率３．４４６）で構成し、それに隣接するクラッド層をＡｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓ（屈折率３．１３０）で構成することが想定される。
【００１８】
かかる場合の比屈折率差Δｎ（＝（ｎｐｈｃ−ｎｃｌａｄ）／ｎｐｈｃ）は、約９．２％である。つまり、前記非特許文献１に記載の構成をそのまま適用したのでは、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じ難く、フォトニック結晶を多層膜ミラーの代わりとして使用することは難しいと考えられる。
【００１９】
そこで、本発明は、例えばフォトニック結晶層を構成するＧａＮ８０１０と、それに隣接するサファイア基板８０００のように、両者で比屈折率差が十分にとれない構成であっても、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを発揮し得る構造体、及びそれを用いた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】
【００２０】
本発明に係るフォトニック結晶層を有する構造体は、第１の屈折率（ｎ１）を有する第１の部材に複数の孔が周期的に配列されたフォトニック結晶層と、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率（ｎ２）を有し、前記フォトニック結晶層に隣接している第２の部材と、１．０より大きい屈折率である第３の屈折率（ｎ３）を有し、前記孔の中に配置されている第３の部材とを備え、前記第１の屈折率と第２の屈折率との比屈折率差（＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１）が、０．１０以下であり、かつ、前記第１の部材と、前記第３の部材との間に間隙が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、例えばフォトニック結晶層を構成するＧａＮ８０１０とそれに隣接するサファイア基板８０００のように、両者で比屈折率差が十分にとれない場合であっても、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを発揮し得る構造体、及びそれを用いた面発光レーザを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態：構造体）
本実施形態に係る構造体について、図１、及び図２を用いて説明する。
【００２３】
なお、図２（ａ）は図１に示した構成の上面図、図２（ｂ）は、図１におけるａ−ａ’面での断面図である。
【００２４】
図１において、１０００は、第１の屈折率（ｎ１）を有する第１の材料からなる第１の部材（図２の１０１０）に、周期的に配列した複数の孔１０１６を設けて構成されるフォトニック結晶層である。
【００２５】
そして、１０２０は、該フォトニック結晶層１０００に隣接し、該第１の屈折率（ｎ１）よりも低い第２の屈折率（ｎ２）を有する第２の材料からなる低屈折率層である。クラッド層と呼ばれる場合もある。
【００２６】
本実施形態に係る構造体は、図１に記載した、フォトニック結晶層１０００の面内に対して垂直方向に入射する光を反射するように設計される。すなわち、入射光の波長に対して、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを生じるように設計される。この場合、フォトニック結晶層１０００の面内に対して垂直方向に入射した光は、フォトニック結晶層内を導波するモードと結合し、その後、放射モードと結合することにより外部に放射され、結果としてミラーとして機能する。
【００２７】
ここで、前記第１の屈折率（ｎ１）と第２の屈折率（ｎ２）との比屈折率差Δｎ（＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１）は０．１０以下である。
【００２８】
既述のように、△ｎが０．１０以下である場合は、前記非特許文献１に示されるようにＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じ難い。
【００２９】
しかし、本実施形態では、図１及び図２に示すように、屈折率が１．０よりも大きい第３の屈折率（ｎ３）を有する第３の部材１０１５が、孔１０１６の内側に配置されている。
【００３０】
そして、第１の部材１０１０と、第３の部材１０１５とによって、前記フォトニック結晶層には、リング状の間隙が形成されることになる。
【００３１】
空気の屈折率である１．０よりも大きい屈折率を有する第３の部材を配置することにより、フォトニック結晶層１０００の実効屈折率（ｎｅｆｆ）を上げることができるので、フォトニック結晶層１０００と低屈折率層１０２０との屈折率差を大きくできる。すなわち、本発明によれば、孔を形成することによって低下したフォトニック結晶層１０００の実効屈折率を、実質的に上げることができる。また、間隙は、好ましくはその内径が外径の５０％から１００％未満の間、より好ましくは８０％から１００％未満の範囲であるのがよい。
【００３２】
第３の部材の屈折率については、１．０より大きければ特に限定されるものではない。しかし、作製プロセスの容易さを考慮するならば、第１の部材の屈折率と、第３の部材の屈折率とが等しい構成（ｎ１＝ｎ３）であることが好ましい。このような形態としては、第１の部材１０００に環状の孔をエッチング等によって形成した構成がある。
【００３３】
（第１の部材、第２の部材など）
第１の部材が有する第１の屈折率ｎ１としては、例えば、その屈折率が１．２から４．０の範囲である。具体的な材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＧａＡｓ、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、ＧａＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＩｎＰなどである。
【００３４】
第２の部材が有する第２の屈折率ｎ２としては、例えば１．０から３．８の範囲である。具体的な材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌＮなどである。
【００３５】
第１の部材と第２の部材の比屈折率差△ｎが０．１０以下となる構成としては、例えば第１の部材をＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓにより作製し、第２の部材をＡｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓで作製する。
【００３６】
フォトニック結晶層に設けられている孔の断面形状は円、四角などである。なお、前述のリング状には、円環状、あるいは矩形の環形状という概念も含まれる。
【００３７】
また、格子の形としては、四角格子や三角格子などがある。
【００３８】
第１の部材の厚さｔは、光の導波モードや、作製条件等を考慮して決定される。例えば、１０ｎｍから１０μｍの範囲である。
【００３９】
（実施形態２：ＶＣＳＥＬ型面発光レーザ）
本実施形態に係る垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）に関して説明する。図５は、ＶＣＳＥＬの構成に関して、その断面図を模式的に示したものである。
【００４０】
５０５０は基板、５０００は下部反射ミラー（例えば、多層膜ミラーからなる。）、１０２１は下部クラッド層、５９００は活性層、５０２０は上部クラッド層である。１０１０は、フォトニック結晶層１０００を構成する第１の部材である。
【００４１】
なお、フォトニック結晶層１０００に関しては、実施形態１で説明した技術事項が適用される。なお、本実施形態における上部クラッド層５０２０は、第１の実施形態における第２の部材１０２０に対応する。つまり、クラッド層５０２０は、活性層５９００に対する上部クラッド層としての役割と、フォトニック結晶層１０００に対する低屈折率層の役割を兼ねている。
【００４２】
ＶＣＳＥＬ型の面発光レーザにおいては、活性層５９００において発生する光を上下のミラーで共振させ、増幅することによりレーザ発振が実現される。そして、活性層における発光波長は、活性層の材料や層構成により決まるため、フォトニック結晶層（上部反射ミラーとして作用する。）における、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが、当該発光波長に対応するように設計する必要がある。
【００４３】
このように、上記実施形態１において説明したフォトニック結晶１０００を、図５のように、下部反射ミラー５０００に対向して配置される上部反射ミラーとして用いることで、ＶＣＳＥＬ型の面発光レーザを実現できる。
【００４４】
なお、下部反射ミラーは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ／Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’Ａｓ、ＧａＮ／ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ／Ｉｎｘ’Ｇａ１−ｘ’Ａｓｙ’Ｐ１−ｙ’などの多層膜ミラーを用いる。もちろん、実施形態１に示すようなフォトニック結晶を適用することもできる。
【００４５】
（活性層、クラッド層、基板）
活性層５９００は、例えばＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ／ＩｎＧａＮなどの材料を用いた多重量子井戸構造である。
【００４６】
クラッド層１０２１は、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＮなどである。
【００４７】
基板５０５０は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＮなどである。
【００４８】
本実施形態に係る面発光レーザにおいては、光励起方式、あるいは電流注入方式により駆動することができる。同図においては、電極等は省略している。なお、前記フォトニック結晶層を含み構成されるミラーを第１の反射ミラーといい、この第１の反射ミラーと対向して配置されているミラーを第２の反射ミラーということもある。この第１の反射ミラーは、上述のように上部反射ミラーとして用いてもよいし、また下部反射ミラーとして用いてもよい。
【００４９】
（実施形態３：ＤＦＢ型面発光レーザ）
本実施形態に係るＤＦＢ型レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ  Ｌａｓｅｒ）に関する面発光レーザに関して説明する。図１０は、ＤＦＢレーザの構成に関して、その断面図を模式的に示したものである。
【００５０】
５０５０は基板、６０００はクラッド層、１０１０は第１の部材、１０１５は第３の部材、１０１６は孔、１０００はフォトニック結晶層（光共振層ということもある。）、５９００は活性層、５０２０は上部クラッド層である。ここで、クラッド層６０００は、フォトニック結晶層１０００に対する低屈折率層（第２の部材）としての役割を兼ねている。
【００５１】
ＤＦＢ型の面発光レーザにおいては、活性層５９００で発生する光がフォトニック結晶層１０００に入射する。この入射した光が導波モードの光となり、フォトニック結晶層１０００の面内方向において共振をして増幅される。そして、その後、放射モードに結合されることにより、フォトニック結晶層の外に放射される。これにより、上部クラッド層５０２０からコヒーレントな光が面発光される。
【００５２】
すなわち、本実施形態では、実施形態２で説明した下部反射ミラー５０００が必ずしも必要ではない点が異なる。
【００５３】
クラッド層６０００としては、実施形態１で説明した第２の部材を用いることができる。また、基板５０５０、活性層５９００なども実施形態１で説明した材料を用いることができる。
【００５４】
また、本実施形態において、活性層５９００を配置する位置は、光共振層としてのフォトニック結晶層１０００に光を入射させることのできる位置であればよいが、利得を多く得るという目的から、フォトニック結晶層と近接した位置に設けることが好ましい。例えば、活性層５９００はフォトニック結晶層１０００の上に形成することもできる。また、活性層５９００はフォトニック結晶層１０００の内部に配置することもできる。
【００５５】
なお、上記では、クラッド層６０００を低屈折率層とすることを説明したが、基板５０５０を低屈折率層とする構成であってもよい。すなわち、基板５０５０の上にフォトニック結晶層１０００が形成されたレーザも本発明は包含する。
【実施例】
【００５６】
（実施例１：ミラー）
実施例１では、本発明を適用して構成した２次元フォトニック結晶ミラーについて説明する。図３に、本実施例におけるミラーの構成を示す。
【００５７】
図３において、１０００はＧａＮからなる層にリング形状の孔を正方格子状に設けて構成されたフォトニック結晶層である。層の厚さは２００ｎｍ、孔の間隔は２００ｎｍ、リング形状の孔の外側の円の直径（外径）は１８０ｎｍ、内側の円の直径（内径）は１６４ｎｍ、孔の深さは２００ｎｍである。なお、孔１０１６の径を外径といい、第３の部材１０１５の径を内径ということもある。
【００５８】
また、１０２０はＡｌ０．４Ｇａ０．６Ｎからなる基板である。このように、本実施例においては、第１の部材と第３の部材の構成材料は同じにしている。すなわち、ｎ１＝ｎ３である。
【００５９】
図４（ａ）に、図３の構成の透過スペクトル計算結果を示す。ＧａＮの屈折率は２．５４、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ｎの屈折率は２．３２として計算している（両者の比屈折率差Δｎは約８．７％）。なお、計算の都合上、第１の部材１０１０と基板１０２０の厚さは無限であるとした。
【００６０】
図４（ａ）において、波長４６５．５ｎｍ付近に透過率が急激に落ち込む、つまり反射率が急激に増大する波長域が存在することが確認される。したがって、この構成は高反射率のミラーとして動作させることができる。
【００６１】
また、本実施例との比較のために、図４（ｂ）、（ｃ）に、外径は（ａ）と同じ１８０ｎｍで、内径がそれぞれ（ｂ）１６０ｎｍ、（ｃ）１５６ｎｍの構成について透過スペクトルを計算した結果を示す。
【００６２】
図４（ｂ）に示すように、内径が１６０ｎｍである場合は、Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが生じている。しかし、図４（ｃ）に示すように、内径が１５６ｎｍと小さくなった場合にはＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅを観測することができなかった。これにより、外径に対する内径のサイズはある程度大きくなければならないことが分かる。
【００６３】
図４（ｂ）の場合、すなわち内径が１６０ｎｍである場合に、外径に対する内径の大きさは、約８８パーセント（１６／１８＝０．８８８・・・）である。そのため、リング状構造の内径は、外径の９０パーセント以上、１００パーセント未満の大きさにするのがよい。換言すると、第１の部材と第３の部材との間に形成されている間隙は第１の部材に設けられている孔の大きさの１０パーセント以内であることが好ましいともいえる。
【００６４】
この構成（外径、膜厚、屈折率）においては、内径が１６０ｎｍより大きい場合に限りＧｕｉｄｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅが存在し、ミラーとして動作する。
【００６５】
なお、上述したシミュレーションは、文献Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌ．６８，１５５１０１（２００３）に記載の転送行列法を用いて行っている。
【００６６】
（実施例２：ＶＣＳＥＬ）
実施例２では、本発明を適用して構成した面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）について説明する。図６に、本実施例における面発光レーザの構成を示す。図６において、１０００はＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓからなる層に孔１０１６を正方格子状に設けて構成されたフォトニック結晶層である。層の厚さは２５０ｎｍ、孔の間隔は２５０ｎｍ、孔の外径は２２５ｎｍ、内径は２１０ｎｍ、孔の深さは２５０ｎｍである。
【００６７】
１０２０はＡｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓ低屈折率層、５０２０はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５９００はＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ多重量子井戸活性層である。
【００６８】
１０２１はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５０００はｎ型Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−ＤＢＲからなる下部ミラー層、５０５０はＧａＡｓ基板である。１２００はリング型の上部電極、１２１０は下部電極である。
【００６９】
図７に、図６中のフォトニック結晶層の透過スペクトル計算結果を示す。波長７８９ｎｍ付近で高い反射率を有したミラーとして動作することが確認される。
【００７０】
下部ミラー層５０００も同様に波長７８９ｎｍ付近で高い反射率を持つように設計されている。また、フォトニック結晶層１０００と下部ミラー層５０００との間隔で決まる共振器長は、共振器中で形成される定在波の腹が活性層５９００に重なるような長さに設計されている。これらは、面発光レーザを設計する際に一般に使われる手法をそのまま適用することができる。以上の構成により、活性層５９００で発生する光を上下のミラーで共振させ、増幅することによりレーザ発振が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るフォトニック結晶層を説明するための斜視図である。
【図２】本発明に係るフォトニック結晶層を説明する模式的上面図および断面図である。
【図３】実施例１に記載のフォトニック結晶構造を説明する模式図である。
【図４】実施例１に記載のフォトニック結晶構造の透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】実施形態２に係るＶＣＳＥＬを説明するための模式図である。
【図６】実施例２に記載の面発光レーザを説明するための模式図である。
【図７】実施例２に記載の面発光レーザを構成するフォトニック結晶ミラーの透過スペクトルを示すグラフである。
【図８】非特許文献１に記載のフォトニック結晶の断面図である。
【図９】非特許文献１に記載の透過スペクトルである。
【図１０】実施形態３に係るＤＦＢ型レーザを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０００  フォトニック結晶層
１０１０  第１の部材
１０１５  第３の材料
１０１６  孔
１０２０  低屈折率層
５０００  下部反射ミラー
５０２０  上部クラッド層
５０５０  基板
５９００  活性層
８０００  サファイア基板
８０３０  核形成層
８０５０  フォトニック結晶層
【図１】
2008147624.tif 000003
【図２】
2008147624.tif 000004
【図３】
2008147624.tif 000005
【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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