(57)【要約】【課題】モード数の少ない高光出力な面発光型半導体レーザを提供する。【解決手段】本発明に係る面発光型半導体レーザは，第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２の上方に形成された活性層１０３と、活性層１０３の上方に形成された第２ミラー１０６と、を含み、第１ミラー１０２および第２ミラー１０６のうちの少なくとも一方は，ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）１８０を有する。【選択図】図４
2008270244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーのうちの少なくとも一方は、ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）を有する、面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＶＢＧは、光に誘起されて屈折率が変化する材料からなり、かつ、屈折率の異なる層が交互に配列されたものである、面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＶＢＧを構成する前記材料は、酸化シリコンにゲルマニウムまたはホウ素を添加したものである、面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記ＶＢＧの反射帯域幅は、５ｎｍ以下であり、
前記屈折率の異なる層の屈折率差は、０．０１以下である、面発光型半導体レーザ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１ミラーは、前記活性層の直接下に形成された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体ミラーを有し、
前記第２ミラーは、前記活性層の直接上に形成された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体ミラーを有する、面発光型半導体レーザ。
【請求項６】
第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーのうちの少なくとも一方は、狭反射帯域ミラーを有し、
前記狭反射帯域ミラーの反射帯域幅は、前記活性層において共振する光のうちの０次の共振モード成分の波長と、前記活性層において共振する光のうちの１次の共振モード成分の波長との間隔の２倍よりも狭く、
前記狭反射帯域ミラーは、前記０次の共振モード成分の波長において、該０次の共振モード成分がレーザ発振に至る反射率を有し、かつ、前記１次の共振モード成分の波長において、該１次の共振モード成分がレーザ発振に至らない反射率を有する、面発光型半導体レーザ。
【請求項７】
請求項６において、
前記狭反射帯域ミラーの反射帯域幅は、前記０次の共振モード成分の波長と前記１次の共振モード成分の波長との間隔よりも狭い、面発光型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタ等の印刷装置だけでなく、プロジェクタ等の映像装置においても、高性能化を図るために半導体レーザが使用され始めている。上記用途には、シングルモードと呼ばれる単色性が強く、ビーム形状がガウス型に近いレーザ光が適している。また、半導体レーザとしては、従来の端面発光型レーザに比べ、安価で２次元集積化が容易な面発光型レーザが期待されており、輝度向上等に向けた面発光型レーザの高光出力化が望まれている。
【０００３】
しかしながら、端面発光型レーザとは異なり、面発光型レーザの発光領域の体積は小さいため、高光出力化が困難な場合がある。また、面発光型レーザでは、例えば下記非特許文献１のように、酸化狭窄構造を用い、発光領域をさらに小さくすることにより、シングルモードを得ることができるが、光出力はより一層低下してしまう場合がある。
【非特許文献１】ELECTRONICS LETTERS Vol.33 No.21 Page.1790
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、モード数の少ない（例えばシングルモード）高光出力な面発光型半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る面発光型半導体レーザは、
第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーのうちの少なくとも一方は、ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）を有する。
【０００６】
この面発光型半導体レーザによれば、例えばシングルモードであって、高光出力なレーザ光を得ることができる。この理由については後述する。
【０００７】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）の「上方」に形成された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材上に直接Ｂ部材が形成されているような場合と、Ａ部材上に他のものを介してＢ部材が形成されてい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。
【０００８】
また、本発明に係る記載では、「有する」という文言を、例えば、「Ａ部材はＢ部材を有する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材がＢ部材のみから構成される場合と、Ａ部材がＢ部材および他の部材から構成される場合とが含まれるものとして、「有する」という文言を用いている。
【０００９】
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記ＶＢＧは、光に誘起されて屈折率が変化する材料からなり、かつ、屈折率の異なる層が交互に配列されたものであることができる。
【００１０】
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記ＶＢＧを構成する前記材料は、酸化シリコンにゲルマニウムまたはホウ素を添加したものであることができる。
【００１１】
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記ＶＢＧの反射帯域幅は、５ｎｍ以下であり、
前記屈折率の異なる層の屈折率差は、０．０１以下であることができる。
【００１２】
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記第１ミラーは、前記活性層の直接下に形成された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体ミラーを有し、
前記第２ミラーは、前記活性層の直接上に形成された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体ミラーを有することができる。
【００１３】
本発明に係る面発光型半導体レーザは、
第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を含み、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーのうちの少なくとも一方は、狭反射帯域ミラーを有し、
前記狭反射帯域ミラーの反射帯域幅は、前記活性層において共振する光のうちの０次の共振モード成分の波長と、前記活性層において共振する光のうちの１次の共振モード成分の波長との間隔の２倍よりも狭く、
前記狭反射帯域ミラーは、前記０次の共振モード成分の波長において、該０次の共振モード成分がレーザ発振に至る反射率を有し、かつ、前記１次の共振モード成分の波長において、該１次の共振モード成分がレーザ発振に至らない反射率を有する。
【００１４】
本発明に係る面発光型半導体レーザにおいて、
前記狭反射帯域ミラーの反射帯域幅は、前記０次の共振モード成分の波長と前記１次の共振モード成分の波長との間隔よりも狭いことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
１．  まず、本実施形態に係る面発光型半導体レーザ（以下「面発光レーザ」ともいう）２００について説明する。
【００１７】
図１は、面発光レーザ２００を概略的に示す断面図であり、図２は、面発光レーザ２００を概略的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【００１８】
面発光レーザ２００は、図１および図２に示すように、発光素子１００と、ＶＢＧ（Volume Bragg Grating）１８０と、を含む。ＶＢＧ１８０は、狭反射帯域ミラーである。面発光レーザ２００は、さらに、例えば、ＶＢＧ支持部１８６と、支持部材（ステム）１６０と、リードピン１６２と、ボンディングワイヤ１６８と、を有することができる。
【００１９】
図３は、発光素子１００を概略的に示す平面図であり、図４は、発光素子１００を概略的に示す断面図である。なお、図４は、図３のIV−IV線断面図である。また、図４には、便宜上、ＶＢＧ１８０も併せて図示してある。
【００２０】
発光素子１００は、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０６と、を含む。発光素子１００は、さらに、例えば、基板１０１と、絶縁層１１０と、第１電極１０７と、第２電極１０９と、を有することができる。
【００２１】
基板１０１としては、例えば第１導電型（例えばｎ型）ＧａＡｓ基板などを用いることができる。
【００２２】
第１ミラー１０２は、基板１０１上に形成されている。第１ミラー１０２は、例えば、ｎ型（第１導電型）Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０．５ペアの分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体ミラーである。
【００２３】
活性層１０３は、第１ミラー１０２上に形成されている。活性層１０３は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
【００２４】
第２ミラー１０６は、活性層１０３上に形成されている。第２ミラー１０６は、例えば、第３ミラー１０４と、空隙部１４２と、ＶＢＧ１８０とから構成されることができる。第３ミラー１０４は、例えば、ｐ型（第２導電型）Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に積層した３ペアのＤＢＲ半導体ミラーと、ｐ型ＧａＡｓ層からなるコンタクト層とから構成されている。なお、第２ミラー１０６は、第３ミラー１０４を有しないこともできる。
【００２５】
第３ミラー１０４は、活性層１０３の直接上に形成されていることが好ましく、かつ、上述した第１ミラー１０２は、活性層１０３の直接下に形成されていることが好ましい。これにより、活性層１０３内の光強度の最大値を、例えば第３ミラー１０４を設けないような場合に比べ、大きくすることができる。その結果、活性層１０３を効率良く発光させることができる。
【００２６】
空隙部１４２は、第３ミラー１０４とＶＢＧ１８０との間に設けられている。空隙部１４２には、不活性ガスなどの気体が存在することができる。
【００２７】
ＶＢＧ（狭反射帯域ミラー）１８０は、光に誘起されて屈折率が変化する材料からなる。ＶＢＧ１８０を構成する光誘起屈折率変化材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）にゲルマニウム（Ｇｅ）またはホウ素（Ｂ）を添加したものなどを用いることができる。さらに、ＶＢＧ１８０は、屈折率の異なる層が上下方向に交互に配列されたものである。ＶＢＧ１８０としては、例えば、高屈折率層１８０Ｈと、高屈折率層１８０Ｈよりも低い屈折率を有する低屈折率層１８０Ｌとが上下方向に交互に配列されたものを用いることができる。この場合におけるＶＢＧ１８０の反射帯域幅δλは、下記式（１）で表される。なお、反射帯域幅とは、反射率スペクトルの半値全幅のことである。
δλ＝（４λ／π）ｓｉｎ−１｛（ｎＨ−ｎＬ）／（ｎＨ＋ｎＬ）｝  …（１）
【００２８】
但し、λは、活性層１０３において共振する光のうち強度が最大である成分の波長であり、ｎＨは、波長λの光に対する高屈折率層１８０Ｈの屈折率であり、ｎＬは、波長λの光に対する低屈折率層１８０Ｌの屈折率である。
【００２９】
ＶＢＧ１８０の反射帯域幅δλとしては、例えば、０．０１ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることができる。高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌとの屈折率差（ｎＨ−ｎＬ）としては、例えば、０．００００１以上０．０１以下とすることができる。該屈折率差は、例えば、光誘起屈折率変化材料におけるゲルマニウム（Ｇｅ）等の添加物の量を変化させたり、光誘起屈折率変化材料に照射される紫外線等（後述する）の光量を変化させたりすることにより調整される。
【００３０】
高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌとのペア数としては、例えば１０００以上とすることができる。ＶＢＧ１８０の最大反射率としては、例えば９０％以上とすることができる。ＶＢＧ１８０全体の膜厚は、例えば５ｍｍ程度である。ＶＢＧ１８０は、発光素子１００の上方に空隙部１４２を介して配置されている。ＶＢＧ１８０は、例えば、ＶＢＧ支持部１８６の側面に固定されている。
【００３１】
また、第３ミラー１０４とＶＢＧ１８０との間の距離ｄは、λ／（４ｎｓ）の奇数倍であることが好ましい。但し、ｎｓは、波長λの光に対する空隙部１４２の屈折率である。そして、ＶＢＧ１８０の高屈折率層１８０Ｈの膜厚は、λ／（４ｎＨ）の奇数倍であることが好ましく、ＶＢＧ１８０の低屈折率層１８０Ｌの膜厚は、λ／（４ｎＬ）の奇数倍であることが好ましい。そして、活性層１０３からＶＢＧ１８０にかけて、各層の屈折率の大小関係は、交互になることが好ましい。これらの条件により、第３ミラー１０４、空隙部１４２、およびＶＢＧ１８０を有する第２ミラー１０６は、多層膜ミラーとして良好に機能することができる。
【００３２】
第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０６は、共振器１４０を構成することができる。共振器１４０によって、例えばＶＢＧ１８０の上面から上方向にレーザ光が出射される。なお、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０６を構成する各層の組成および層数は特に限定されるわけではない。ｐ型の第３ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１ミラー１０２の一部、活性層１０３、および第３ミラー１０４は、柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）３０を構成することができる。柱状部３０の平面形状は、例えば円形である。
【００３３】
また、図４に示すように、例えば、第３ミラー１０４を構成する層のうちの少なくとも１層を電流狭窄層１０５とすることができる。電流狭窄層１０５としては、例えば、ＡｌＧａＡｓ層を酸化したものなどを用いることができる。電流狭窄層１０５は、例えば、中央に開口部を有する絶縁層である。
【００３４】
基板１０１の下面上には、第１電極１０７が形成されている。第１電極１０７は、基板１０１を介して、第１ミラー１０２と電気的に接続されている。第１電極１０７は、例えば、図１に示すように、金属製の支持部材１６０を介して、一方のリードピン１６２と電気的に接続されている。
【００３５】
第３ミラー１０４および絶縁層１１０の上には、第２電極１０９が形成されている。第２電極１０９は、第３ミラー１０４と電気的に接続されている。第２電極１０９は、例えば、図３に示すように、接触部１０９ａと、引き出し部１０９ｂと、パッド部１０９ｃとから構成されることができる。第２電極１０９は、接触部１０９ａにおいて第３ミラー１０４と接触している。接触部１０９ａは、柱状部３０上に開口部１８１を有する。開口部１８１によって、第３ミラー１０４の上面上に接触部１０９ａの設けられていない領域が形成される。発光素子１００から出射される光の出射面は、この領域内に位置する。第２電極１０９の引き出し部１０９ｂは、接触部１０９ａとパッド部１０９ｃとを接続している。第２電極１０９のパッド部１０９ｃは、例えば、図１に示すように、ボンディングワイヤ１６８を介して、他方のリードピン１６２と電気的に接続されている。
【００３６】
絶縁層１１０は、第１ミラー１０２上であって、柱状部３０の周囲に形成されている。絶縁層１１０上には、第２電極１０９の引き出し部１０９ｂおよびパッド部１０９ｃが形成されている。絶縁層１１０は、第２電極１０９と第１ミラー１０２とを電気的に分離している。
【００３７】
ＶＢＧ支持部１８６は、ＶＢＧ１８０を支持している。ＶＢＧ支持部１８６は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料などからなる。
【００３８】
支持部材１６０は、発光素子１００およびＶＢＧ支持部１８６を支持している。支持部材１６０は例えば金属製である。支持部材１６０には、外部から電気信号を入力するためのリードピン１６２が設置されている。
【００３９】
２．  次に、本実施形態に係る面発光レーザ２００の製造方法の一例について説明する。
【００４０】
図５〜図７は、本実施形態の面発光レーザ２００の一製造工程を概略的に示す断面図である。なお、図５および図６は、図４に示す断面図に対応している。
【００４１】
（１）まず、図５に示すように、基板１０１として、例えばｎ型ＧａＡｓ基板を用意する。次に、基板１０１の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０を形成する。半導体多層膜１５０は、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第３ミラー１０４を構成する半導体層を順に積層したものである。なお、第３ミラー１０４を成長させる際に、少なくとも１層を、後に酸化されて電流狭窄層１０５となる層とすることができる。電流狭窄層１０５となる層としては、例えば、Ａｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層（ＡｌＡｓ層の場合を含む）などを用いることができる。
【００４２】
（２）次に、図６に示すように、半導体多層膜１５０をパターニングし、所望の形状の第１ミラー１０２、活性層１０３、および第３ミラー１０４を形成する。これにより、柱状部３０が形成される。半導体多層膜１５０のパターニングは、例えば、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて行われる。
【００４３】
次に、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、柱状部３０や基板１０１を含む全体を投入することにより、上述の電流狭窄層１０５となる層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５を形成する。
【００４４】
（３）次に、図４に示すように、第１ミラー１０２上であって、柱状部３０の周囲に絶縁層１１０を形成する。具体的には、まず、例えばスピンコート法を用いて全面にポリイミド樹脂等からなる絶縁層を形成する。次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）法を用いて柱状部３０の上面を露出させる。次に、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて絶縁層をパターニングする。このようにして所望の形状の絶縁層１１０を形成することができる。
【００４５】
次に、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する。各電極は、例えば真空蒸着法およびリフトオフ法を用いて形成されることができる。
【００４６】
（４）次に、ＶＢＧ１８０を形成する。ＶＢＧ１８０は、例えば、フェーズマスク（Phase-mask）法、二光束干渉法などにより形成される。ここでは、フェーズマスク法を用いて、高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌとが交互に配列されたＶＢＧ１８０を形成する場合について説明する。まず、図７に示すように、紫外線等の入射光１９０をフェーズマスク１８８に入射させる。フェーズマスク１８８は、例えば、石英基板の表面に電子ビーム露光により細かいスリットを形成したものである。フェーズマスク１８８を透過した光は、上述した光誘起屈折率変化材料のバルクの側面に照射される。フェーズマスク１８８により直進する０次回折光はほとんど抑えられ、１次回折光１９２は干渉縞を光誘起屈折率変化材料の内部に作り出す。この干渉縞のうち、光が強め合う部分に高屈折率層１８０Ｈが形成され、光が打ち消し合う部分に低屈折率層１８０Ｌが形成される。このようにしてＶＢＧ１８０を形成することができる。
【００４７】
（５）次に、図１および図２に示すように、発光素子１００を支持部材（ステム）１６０の上に接着固定するダイボンディング工程を行う。次に、図１および図２に示すように、発光素子１００の電極パッドとリードピン１６２とを、ボンディングワイヤ１６８により接続するワイヤボンディング工程を行う。
【００４８】
次に、図１および図２に示すように、ＶＢＧ１８０をＶＢＧ支持部１８６の側面に接着固定する。次に、ＶＢＧ支持部１８６を支持部材１６０の上に接着固定する。
【００４９】
（６）次に、必要に応じて、例えば不活性ガス雰囲気中にて、板ガラス等の透明部材を備えた封止キャップ（図示せず）を溶着して、発光素子１００やＶＢＧ１８０などを封止することができる。
【００５０】
（７）以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施形態の面発光レーザ２００が得られる。
【００５１】
３．  本実施形態に係る面発光レーザ２００によれば、シングルモードであって、高光出力なレーザ光を得ることができる。この理由は以下の通りである。
【００５２】
本実施形態に係る面発光レーザ２００の第２ミラー１０６は、ＶＢＧ１８０を有する。上述したように、ＶＢＧ１８０は、紫外線等を光誘起屈折率変化材料のバルクの側面に照射し、高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌの組み合わせの多数（例えば１０００ペア以上）を一斉に形成することにより得られる。例えば半導体層を一層ずつ成膜して多層膜ミラーを得るような場合と比較して、ＶＢＧ１８０の形成方法によれば、層数の極めて多い多層膜ミラーを短時間で得ることができる。従って、ＶＢＧ１８０によれば、ペア数を多くすることが容易なため、高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌの屈折率差を小さくしても（例えば０．０１以下）、高い最大反射率を有するミラーを容易に得ることができる。高屈折率層１８０Ｈと低屈折率層１８０Ｌの屈折率差を小さくすることにより、ＶＢＧ１８０の反射帯域幅δλを狭くすることができるため（上記式（１）参照）、ＶＢＧ１８０によれば、狭反射帯域（例えば５ｎｍ以下）、高反射率（例えば９０％以上）のミラーを容易に得ることができる。
【００５３】
図８は、波長と反射率の関係（反射率スペクトル）、および、活性層１０３において共振する光の波長と強度の関係（光強度スペクトル）を模式的に示す図である。上述したように、ＶＢＧ１８０によれば、狭反射帯域のミラーを容易に得ることができる。例えば、図８に示すように、反射帯域幅δλを、活性層１０３において共振する光のうちの０次の共振モード成分（以下「０次モード」ともいう。０次よりも大きな次数の共振モード成分についても同様とする。）の波長と、１次モードの波長との間隔Δλ（例えば２．５ｎｍ）の２倍よりも狭くすることができる。これにより、０次モードの波長を反射帯域の内側に位置させ、１次モードの波長を反射帯域の外側に位置させることができる。ＶＢＧ１８０の反射帯域の内側の反射率は高いため、０次モードの波長においては、ＶＢＧ１８０の反射率を０次モードがレーザ発振に至る値（例えば９０％以上）とすることができる。そして、ＶＢＧ１８０の反射帯域の外側の反射率は低いため、１次モードの波長においては、ＶＢＧ１８０の反射率を１次モードがレーザ発振に至らない値（例えば５０％以下）とすることができる。なお、０次モードの波長と１次モードの波長との間隔Δλは、電流狭窄層１０５の直径の逆数に比例する。また、図８の光強度スペクトルでは、レーザ発振に至る０次モードを実線で、レーザ発振に至らない１次以上のモードを点線で表している。
【００５４】
ＶＢＧ１８０は、共振器１４０のミラーの一部を構成しており、上述した反射率スペクトルを有するため、共振器１４０は、０次モードのみをレーザ発振させることができ、１次以上のモードをレーザ発振させないことができる。即ち、電流狭窄層１０５の開口部の直径などによらず、シングルモード化を図ることができる。従って、本実施形態に係る面発光レーザ２００によれば、シングルモード化と共に、例えば電流狭窄層１０５の開口部の直径を大きくして、活性層１０３内の発光領域の体積を大きくし、高光出力化を図ることができる。
【００５５】
また、ＶＢＧ１８０によれば、反射帯域をさらに狭くして、反射帯域幅δλを、０次モードの波長と１次モードの波長との間隔Δλよりも狭くすることもできる。これによって、より確実にシングルモード化を図ることができる。
【００５６】
なお、形成時間はかかるものの、例えば半導体層や誘電体層を一層ずつ成膜して、層数の極めて多い多層膜ミラーを形成し、本実施形態の狭反射帯域ミラー１８０として用いることもできる。
【００５７】
４．  次に、本実施形態に係る面発光レーザの変形例について説明する。なお、上述した面発光レーザ２００（以下「面発光レーザ２００の例」という）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。
【００５８】
（１）まず、第１の変形例について説明する。図９は、本変形例に係る波長と反射率の関係（反射率スペクトル）、および、活性層１０３において共振する光の波長と強度の関係（光強度スペクトル）を模式的に示す図である。
【００５９】
面発光レーザ２００の例では、０次モードの波長を反射帯域の内側に位置させ、１次モードの波長を反射帯域の外側に位置させる場合について説明したが、本変形例では、例えば、図９に示すように、０次および１次モードの波長を反射帯域の内側に位置させ、２次モードの波長を反射帯域の外側に位置させることができる。このためには、反射帯域幅δλを、０次モードの波長と２次モードの波長との間隔Δλ２（例えば５ｎｍ）の２倍よりも狭くすれば良い。これにより、共振器１４０は、０次および１次モードのみをレーザ発振させることができ、２次以上のモードをレーザ発振させないことができる。即ち、電流狭窄層１０５の開口部の直径などによらず、高次モード（２次以上のモード）の削減を図ることができる。
【００６０】
また、反射帯域をさらに狭くして、反射帯域幅δλを、０次モードの波長と２次モードの波長との間隔Δλ２よりも狭くすることもできる。これによって、より確実に高次モードの削減を図ることができる。
【００６１】
なお、上述したモードの次数の組み合わせは一例であって、これに限定されるわけではない。
【００６２】
（２）次に、第２の変形例について説明する。図１０は、本変形例に係る面発光レーザ２２０を概略的に示す断面図であり、図１１は、本変形例に係る発光素子１００を概略的に示す断面図である。なお、図１０に示す断面図は、面発光レーザ２００の例における図１に示す断面図に対応しており、図１１に示す断面図は、面発光レーザ２００の例における図４に示す断面図に対応している。
【００６３】
面発光レーザ２００の例では、ＶＢＧ支持部１８６の側面にＶＢＧ１８０を固定し、第３ミラー１０４とＶＢＧ１８０との間に空隙部１４２を設ける場合について説明した。これに対し、本変形例では、図１０および図１１に示すように、ＶＢＧ支持部１８７を第３ミラー１０４とＶＢＧ１８０との間に設け、ＶＢＧ支持部１８７の上面にＶＢＧ１８０を固定することができる。ＶＢＧ支持部１８７は、第２ミラー１０６の一部を構成することができる。ＶＢＧ支持部１８７としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの誘電体層を用いることができる。
【００６４】
本変形例では、ＶＢＧ支持部１８７は、例えば、まず、発光素子１００の上面に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により誘電体層を成膜し、該誘電体層を研磨機等で平坦化し、その後、該誘電体層をパターニングして得られる。また、本変形例では、ＶＢＧ支持部１８７とＶＢＧ１８０とは、例えば、エポキシ樹脂の接着剤等により接合される。この際、ＶＢＧ支持部１８７は、平坦な接合面を提供することができる。
【００６５】
（３）次に、第３の変形例について説明する。図１２は、本変形例に係る面発光レーザ２４０を概略的に示す断面図であり、図１３は、本変形例に係る発光素子１２０を概略的に示す断面図であり、図１４は、本変形例に係る発光素子１２２を概略的に示す断面図である。なお、図１２に示す断面図は、面発光レーザ２００の例における図１に示す断面図に対応しており、図１３および図１４に示す断面図は、面発光レーザ２００の例における図４に示す断面図に対応している。
【００６６】
面発光レーザ２００の例では、発光素子１００の上方にＶＢＧ１８０を設ける場合について説明したが、本変形例では、発光素子１２０の下方にＶＢＧ１８０を設けることができる。本変形例では、第１ミラー１０２は、例えば、図１３に示すように、ＶＢＧ１８０と、基板１０１に設けられた開口部１１２と、第４ミラー１１６とから構成されることができる。また、本変形例では、例えば、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法などを用いて、発光素子１００から基板１０１を切り離し、図１４に示すように、基板を有しない発光素子１２２の下方にＶＢＧ１８０を設けることもできる。この場合には、第１ミラー１０２は、ＶＢＧ１８０と、第４ミラー１１６とから構成されることができる。
【００６７】
第４ミラー１１６は、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層したＤＢＲ半導体ミラーである。第４ミラー１１６上であって、絶縁層１１０の側方には、第１電極１０７が設けられている。本変形例では、例えば、面発光レーザ２００の例における第１ミラー１０２に比べ、第４ミラー１１６のペア数を減らすことが好ましい。本変形例における第２ミラー１０６は、例えば、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に積層したＤＢＲ半導体ミラーと、ｐ型ＧａＡｓ層からなるコンタクト層とから構成されている。本変形例では、例えば、面発光レーザ２００の例における第３ミラー１０４に比べ、第２ミラー１０６のＤＢＲ半導体ミラー部のペア数を増やすことが好ましい。ＶＢＧ１８０の上面と、基板１０１の下面（図１３の場合）または第４ミラー１１６の下面（図１４の場合）とは、例えば、エポキシ樹脂の接着剤等により接合されている。なお、本変形例では、第１ミラー１０２は、第４ミラー１１６を有しないこともできる。
【００６８】
（４）次に、第４の変形例について説明する。
【００６９】
面発光レーザ２００の例では、発光素子１００の上方にＶＢＧ１８０を設け、第３の変形例では、発光素子１２０，１２２の下方にＶＢＧ１８０を設ける場合について説明したが、本変形例では、これらを組み合わせて、発光素子の上方および下方にＶＢＧ１８０を設けることができる。
【００７０】
（５）次に、第５の変形例について説明する。
【００７１】
面発光レーザ２００の例では、紫外線等を光誘起屈折率変化材料のバルクの側面に照射してＶＢＧ１８０を形成する場合について説明した。これに対し、本変形例では、例えば、成膜速度の速い方法（例えば蒸着法など）を用いて、発光素子１００上に光誘起屈折率変化材料からなる厚膜を形成し、紫外線等を該厚膜の側面に照射してＶＢＧ１８０を形成することができる。
【００７２】
（６）なお、上述した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、各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７３】
５．  上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態の面発光レーザを概略的に示す断面図。
【図２】本実施形態の面発光レーザを概略的に示す平面図。
【図３】本実施形態の発光素子を概略的に示す平面図。
【図４】本実施形態の発光素子を概略的に示す断面図。
【図５】本実施形態の面発光レーザの一製造工程を概略的に示す断面図。
【図６】本実施形態の面発光レーザの一製造工程を概略的に示す断面図。
【図７】本実施形態の面発光レーザの一製造工程を概略的に示す断面図。
【図８】本実施形態の反射率スペクトルおよび光強度スペクトルを模式的に示す図。
【図９】第１変形例の反射率スペクトルおよび光強度スペクトルを模式的に示す図。
【図１０】第２変形例の面発光レーザを概略的に示す断面図。
【図１１】第２変形例の発光素子を概略的に示す断面図。
【図１２】第３変形例の面発光レーザを概略的に示す断面図。
【図１３】第３変形例の発光素子を概略的に示す断面図。
【図１４】第３変形例の発光素子を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７５】
３０  柱状部、１００  発光素子、１０１  基板、１０２  第１ミラー、１０３  活性層、１０４  第３ミラー、１０５  電流狭窄層、１０６  第２ミラー、１０７  第１電極、１０９  第２電極、１１０  絶縁層、１１２  開口部、１１６  第４ミラー、１２０，１２２  発光素子、１４０  共振器、１４２  空隙部、１５０  半導体多層膜、１６０  支持部材、１６２  リードピン、１６８  ボンディングワイヤ、１８０  ＶＢＧ（狭反射帯域ミラー）、１８１  開口部、１８６，１８７  ＶＢＧ支持部、１８８  フェーズマスク、１９０  入射光、１９２  １次回折光，２００，２２０，２４０  面発光レーザ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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