(57)【要約】【課題】エアギャップの間隔を高精度に制御可能であり、かつ信頼性の高い面発光型半導体レーザアレイを提供する。【解決手段】基板１０上に２つのメサ部Ｍ１，Ｍ２を備える。メサ部Ｍ１，Ｍ２の内部には波長チューニング層２０が形成されており、波長チューニング層２０のうちメサ部Ｍ２の内部に設けられた部分において、少なくとも電流注入領域１２Ａとの対向領域にエアギャップ２０Ａが形成されている。エアギャップ２０Ａはメサ部Ｍ２の上面からエアギャップ２０Ａに達する深さを有する孔２１と連結されており、孔２１を介してエッチングすることにより形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、発光領域を有する活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡をこの順に有する複数の共振器構造を備え、
前記複数の共振器構造のうち少なくとも１つは、前記発光領域との対向領域に形成されたギャップを含む波長チューニング層を有し、
前記波長チューニング層の形成された共振器構造は、前記発光領域との対向領域を囲む閉曲線上に、当該共振器構造の上面から前記波長チューニング層まで達する複数の孔を有し、
前記ギャップは、前記各孔と連通しており、前記各孔の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている
ことを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項２】
前記波長チューニング層は、当該共振器構造の上面と上記活性層との間に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項３】
前記波長チューニング層は、前記上部多層膜反射鏡の内部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項４】
前記複数の共振器構造のうち少なくとも１つは電流狭窄層を有し、
前記各孔は、前記電流狭窄層に達していない
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項５】
下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、発光領域を有する活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡をこの順に有する複数の共振器構造を備え、
前記複数の共振器構造のうち少なくとも１つは、積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されたギャップを前記発光領域との対向領域に含む波長チューニング層を有する
ことを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項６】
前記波長チューニング層は、当該共振器構造の上面と上記活性層との間に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項７】
前記波長チューニング層は、前記上部多層膜反射鏡の内部に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項８】
前記波長チューニング層の形成された共振器構造は、前記発光領域との対向領域を囲む閉曲線上に、当該共振器構造の上面から前記波長チューニング層まで達する１または複数の孔を有し、
前記ギャップは、前記１の孔または前記各孔と連通しており、前記各孔の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項９】
前記複数の共振器構造のうち少なくとも１つは電流狭窄層を有し、
前記各孔は、前記電流狭窄層に達していない
ことを特徴とする請求項５に記載の面発光型半導体レーザアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面からレーザ光を射出する複数の共振器構造を備えた面発光型半導体レーザアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザは、従来のファブリペロー共振器型半導体レーザとは異なり、基板に対して直交する方向に光を出射するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の共振器構造を配列することが可能であることから、近年、データ通信分野などで注目されている。
【０００３】
ここで、複数の共振器構造を備えた面発光型半導体レーザアレイにおいて、互いに異なる波長のレーザ光を各共振器構造から射出させる方策として、例えば、特許文献１に記載されているように、上部クラッド層と上部多層膜反射鏡との間にエアギャップを設け、このエアギャップの間隔を各共振器構造ごとに異ならせることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、各共振器構造のエアギャップは、上部クラッド層と上部多層膜反射鏡側とを接合層を介して互いに貼り合わせることにより形成されている。そのため、製造工程においてエアギャップの間隔を高精度に制御することが容易ではなく、所望の間隔にすることが容易ではない。また、貼り合わせにより共振器構造にクラックが生じるなど、信頼性が低下する虞がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ギャップの間隔を高精度に設定可能であり、かつ信頼性の高い面発光型半導体レーザアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の面発光型半導体レーザアレイは、下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、発光領域を有する活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡をこの順に有する複数の共振器構造を備えたものである。ここで、複数の共振器構造のうち少なくとも１つは、発光領域との対向領域に形成されたギャップを有しており、ギャップの形成された共振器構造は、発光領域との対向領域を囲む閉曲線上に、当該共振器構造の上面からギャップまで達する複数の孔を有している。また、ギャップは、各孔の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている。
【０００８】
本発明の第１の面発光型半導体レーザアレイでは、複数の共振器構造のうち少なくとも１つにギャップが形成されており、このギャップが共振器構造の上面からギャップまで達する複数の孔の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている。そのため、ギャップの積層方向の間隔は、エッチングされる部分の厚さにより決定される。
【０００９】
本発明の第２の面発光型半導体レーザアレイは、下部多層膜反射鏡、下部クラッド層、発光領域を有する活性層、上部クラッド層および上部多層膜反射鏡をこの順に有する複数の共振器構造を備えたものである。ここで、複数の共振器構造のうち少なくとも１つは発光領域との対向領域に形成されたギャップを有している。このギャップは積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている。
【００１０】
本発明の第２の面発光型半導体レーザアレイでは、複数の共振器構造のうち少なくとも１つにギャップが形成されており、このギャップが積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている。そのため、ギャップの積層方向の間隔は、エッチングされる部分の厚さにより決定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の面発光型半導体レーザアレイによれば、複数の共振器構造のうち少なくとも１つに設けられたギャップが共振器構造の上面からギャップまで達する複数の孔の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されており、ギャップの間隔がエッチングされる部分の厚さにより決定されているので、ギャップの間隔を高精度に設定することができる。また、ギャップを貼り合わせにより形成する必要がないので、共振器構造にクラックなどが生じる虞はなく、信頼性が高い。
【００１２】
本発明の第２の面発光型半導体レーザアレイによれば、複数の共振器構造のうち少なくとも１つに形成されたギャップが積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されており、ギャップの間隔がエッチングされる部分の厚さにより決定されているので、ギャップの間隔を高精度に設定することができる。また、ギャップを貼り合わせにより形成する必要がないので、共振器構造にクラックなどが生じる虞はなく、信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイ１の上面構成を表したものである。図２は図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構造を、図３は図１のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。なお、図１ないし図３は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。
【００１５】
この面発光型半導体レーザアレイ１は、例えば、基板１０の一面側に、互いに異なる発振波長のレーザ光を上面から射出可能な２つの柱状のメサ部Ｍ１，Ｍ２を備えたものである。これらメサ部Ｍ１，Ｍ２は、下部ＤＢＲ層１１（下部多層膜反射鏡）、電流狭窄層１２、下部クラッド層１３、活性層１４、上部クラッド層１５、上部ＤＢＲ層１６（上部多層膜反射鏡）およびコンタクト層１７をこの順に積層した共振器構造となっている。ここで、メサ部Ｍ１，Ｍ２は、コンタクト層１７まで形成したのち、上面から下部ＤＢＲ層１１の一部まで選択的にエッチングすることにより、上部ＤＢＲ層１６の側面に段差を有する凸状のメサ形状となっている。
【００１６】
基板１０、下部ＤＢＲ層１１、下部クラッド層１３、活性層１４、上部クラッド層１５、上部ＤＢＲ層１６およびコンタクト層１７は、例えばガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。
【００１７】
基板１０は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成される。なお、ｐ型不純物としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
【００１８】
下部ＤＢＲ層１１は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して形成されたものである。この低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ１ （λ１は発振波長、ｎ１ は屈折率）のｐ型Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０＜ｘ１＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ２(ｎ２ は屈折率）のｐ型Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ａｓ（０≦ｘ２＜ｘ１）によりそれぞれ構成されている。
【００１９】
なお、本実施の形態における発振波長λ１は、後述の波長チューニング層２０にエアギャップ２０Ａが設けられていないメサ部Ｍ１の共振器構造において発振する波長に相当し、後述の波長チューニング層２０にエアギャップ２０Ａが設けられているメサ部Ｍ２では、メサ部Ｍ２の共振器構造内に設けられたエアギャップ２０Ａの作用により、メサ部Ｍ１の発振波長λ１よりも小さな発振波長λ２で発振するようになっている。
【００２０】
電流狭窄層１２は、その外縁領域に電流狭窄領域１２Ｂを有し、その中央領域に電流注入領域１２Ａを有している。電流注入領域１２Ａは、例えばｐ型Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ａｓ（０＜ｘ３≦１）からなる。電流狭窄領域１２Ｂは、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 （酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、側面から電流狭窄層１２Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。これにより、電流狭窄層１２は電流を狭窄する機能を有している。なお、電流狭窄層１２は、後述の波長チューニング層２０よりもメサ部Ｍ１の上面から遠い部位、すなわち後述の孔２１の形成されていない部位に形成されていればよく、例えば、下部ＤＢＲ層１１の内部や、上部クラッド層１５と上部ＤＢＲ層１６との間、上部ＤＢＲ層１６の内部に形成されていてもよい。
【００２１】
下部クラッド層１３は、例えばｐ型Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ａｓ（０≦ｘ４＜１）により構成されている。活性層１４は、例えばアンドープのＡｌｘ５Ｇａ１−ｘ５Ａｓ（０≦ｘ５＜１）により構成されている。この活性層１４では、電流注入領域１２Ａと対向する領域が発光領域１４Ａとなっている。上部クラッド層１５は、例えばｎ型Ａｌｘ６Ｇａ１−ｘ６Ａｓ（０≦ｘ６＜１）により構成されている。なお、ｎ型不純物としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００２２】
上部ＤＢＲ層１６は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して形成されている。低屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ３（ｎ３は屈折率）のｎ型Ａｌｘ７Ｇａ１−ｘ７Ａｓ（０＜ｘ７＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ１／４ｎ４（ｎ４は屈折率）のｎ型Ａｌｘ８Ｇａ１−ｘ８Ａｓ（０≦ｘ８＜ｘ７）によりそれぞれ構成されている。
【００２３】
コンタクト層１７は、例えばｎ型Ａｌｘ９Ｇａ１−ｘ９Ａｓ（０≦ｘ９＜１）により構成されている。
【００２４】
また、この面発光型半導体レーザアレイ１には、上部電極１８がメサ部Ｍ１，Ｍ２の上面に形成されており、基板１０の裏面に下部電極１９が形成されている。
【００２５】
ここで、上部電極１８は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）をコンタクト層１７側からこの順に積層した構造を有しており、コンタクト層１７と電気的に接続されている。この上部電極１８は、例えば、発光領域１４Ａに対応して開口部を有しており、ドーナツ形状となっている。
【００２６】
また、下部電極１９は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を基板１０側からこの順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２７】
ところで、本実施の形態では、メサ部Ｍ１，Ｍ２の内部、例えば上部ＤＢＲ層１６の内部に、波長チューニング層２０が形成されている。なお、波長チューニング層２０は、上記した電流狭窄層１２よりもメサ部Ｍ１の上面に近い部位に形成されていればよく、例えば、下部ＤＢＲ層１１の内部や、下部ＤＢＲ層１１と下部クラッド層１３との間、または上部クラッド層１５と上部ＤＢＲ層１６との間に形成されていてもよい。
【００２８】
この波長チューニング層２０のうちメサ部Ｍ２の内部に設けられた部分において、少なくとも電流注入領域１２Ａとの対向領域にエアギャップ２０Ａが形成されており、エアギャップ２０Ａの周囲にはエアギャップ２０Ａの間隔を保持する保持部２０Ｂが形成されている。一方、この波長チューニング層２０のうちメサ部Ｍ１の内部に設けられた部分には、エアギャップ２０Ａは形成されておらず、保持部２０Ｂだけが形成されている。
【００２９】
ここで、エアギャップ２０Ａは、例えば大気などの気体で満たされており、孔２１を介して外部と連通している。ここで、孔２１は、発光領域１４Ａとの対向領域を囲む閉曲線上に形成されており、メサ部Ｍ１の上面からエアギャップ２０Ａに達する深さを有している。また、このエアギャップ２０Ａは、後述するように、波長チューニング層２０Ｄを、孔２１を介して各孔２１の内壁側から積層方向と直交する方向にエッチングすることにより形成されている。
【００３０】
エアギャップ２０Ａの間隔は、保持部２０Ｂの厚さ（波長チューニング層２０Ｄの厚さ）と等しくなっており、製造時に波長チューニング層２０Ｄの厚さを変えることにより変更可能である。ただし、エアギャップ２０Ａの間隔は、波長チューニング層２０にエアギャップ２０Ａが設けられていないメサ部Ｍ２の発振波長λ１と、波長チューニング層２０にエアギャップ２０Ａが設けられているメサ部Ｍ１の発振波長λ２との波長差Δλを決定する要素の１つであるので、あらかじめ決定された波長差Δλの大きさに応じて設定される。なお、波長差Δλの大きさの決定方法については後に詳述する。
【００３１】
保持部２０Ｂおよび波長チューニング層２０Ｄは、後述のエッチャントに対する溶解速度が孔２１の内壁に露出している層（例えば上部ＤＢＲ層１６の高屈折率層および低屈折率層、コンタクト層１７など）のそれよりも極めて大きい材料、例えば、ｎ型Ａｌｘ１０Ｇａ１−ｘ１０Ａｓ（ｘ７＜ｘ１０≦１，ｘ９＜ｘ１０）により構成されている。
【００３２】
また、孔２１は、上記したように、メサ部Ｍ１の上面からエアギャップ２０Ａに達する深さを有しており、例えば後述のエッチング工程において、少なくとも電流注入領域１２Ａとの対向領域に波長チューニング層２０Ｄが残留しないように配置されている。なお、図１，図２には、各孔２１が電流注入領域１２Ａの外縁との対向領域に形成されている場合が例示されているが、他の部位に形成されていてもよい。また、図１，図２では、各孔２１の開口形状が円形状となっているが、他の形状、例えば矩形状となっていてもよいし、溝のように細長く積層面内方向に延在した形状となっていてもよい。
【００３３】
本実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイ１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３４】
図４〜図７は、その製造方法を工程順に表したものである。例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の面発光型半導体レーザを製造するためには、基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ2 Ｓｅを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００３５】
具体的には、まず、基板１０上に、下部ＤＢＲ層１１、電流狭窄層１２Ｄ、下部クラッド層１３、活性層１４、上部クラッド層１５、上部ＤＢＲ層１６およびコンタクト層１７をこの順に積層する。このとき、上部ＤＢＲ層１６内の一部に、波長チューニング層２０Ｄを形成しておく。
【００３６】
次に、コンタクト層１７の上にマスク層（図示せず）を形成したのち、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、波長チューニング層２０Ｄを貫通するまで、コンタクト層１７および上部ＤＢＲ層１６を選択的に除去する。これにより、コンタクト層１７の表面に開口を有し、かつ波長チューニング層２０Ｄを貫通する孔２１が形成される（図４）。
【００３７】
次に、上記したマスク層を残した状態で、例えばフッ酸からなるエッチャントを用いて、孔２１の内壁に露出している波長チューニング層２０Ｄを、各孔２１の内壁側から積層方向と直交する方向に選択的に除去する。このとき、各孔２１で囲まれた領域との対向領域から波長チューニング層２０Ｄが完全になくなるまで波長チューニング層２０Ｄをエッチャントに曝す。これにより、各孔２１で囲まれた領域との対向領域およびその周囲に、エアギャップ２０Ａが形成され、エアギャップ２０Ａの周囲が保持部２０Ｂとなる（図５）。
【００３８】
次に、上記したマスク層を除去したのち、新たなマスク層を形成し、例えばＲＩＥ法により、下部ＤＢＲ層１１の一部、電流狭窄層１２Ｄ、下部クラッド層１３、活性層１４、上部クラッド層１５、上部ＤＢＲ層１６およびコンタクト層１７を選択的にエッチングして、上部ＤＢＲ層１６のうち波長チューニング層２０と上部クラッド層１５とにより挟まれた部分に段差を有するメサ部Ｍ１，Ｍ２を形成する。このとき、上面に各孔２１の開口がくるようにメサ部Ｍ２を形成する。なお、メサ部Ｍ１，Ｍ２の段差は、後に形成する保護膜２２の下端を決めるために用いる。
【００３９】
続いて、マスク層を除去したのち、メサ部Ｍ１，Ｍ２の側面に形成された段差よりも下の側面を覆う被覆層（図示せず）を形成し、例えば、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法により、メサ部Ｍ１，Ｍ２のうち上部ＤＢＲ層１６の段差から上の表面を覆う保護膜２２（例えばＳｉＮ）を形成する（図６）。
【００４０】
次に、被覆層を除去したのち、水蒸気雰囲気中にて、高温で酸化処理を行い、メサ部Ｍ１，Ｍ２の側面から電流狭窄層１２ＤのＡｌを選択的に酸化する。これにより、電流狭窄層１２Ｄの外縁領域が電流狭窄領域１２Ｂとなり、中央領域が電流注入領域１２Ａとなる（図７）。
【００４１】
次に、保護膜２２を除去したのち、例えば真空蒸着法により、メサ部Ｍ１，Ｍ２の上面に上部電極１８を形成し、基板１０の裏面に下部電極１９を形成する（図１）。このようにして面発光型半導体レーザアレイ１が製造される。
【００４２】
このような構成の面発光型半導体レーザアレイ１では、上部電極１８と下部電極１９との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１２における電流注入領域１２Ａを通して活性層１４に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の下部ＤＢＲ層１１および上部ＤＢＲ層１６により反射され、メサ部Ｍ１において波長λ１でレーザ発振を生じ、メサ部Ｍ２においてエアギャップ２０Ａの作用により波長λ１よりも長い波長λ２でレーザ発振を生じる。そして、メサ部Ｍ１の上面から波長λ１のレーザ光が外部に射出され、メサ部Ｍ２の上面から波長λ２のレーザ光が外部に射出される。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、エアギャップ２０Ａはエッチングにより形成されており、エアギャップ２０Ａの間隔はエッチングされる部分（波長チューニング層２０Ｄ）の厚さにより決定されている。ここで、波長チューニング層２０Ｄの厚さは半導体プロセスにより設定されており、高精度に設定することが可能であるので、エアギャップ２０Ａの間隔も高精度に設定することができる。また、エアギャップ２０Ａを貼り合わせにより形成する必要がないので、共振器構造にクラックなどが生じる虞はなく、信頼性が高い。
【００４４】
また、メサ部Ｍ１，Ｍ２上のそれぞれの上部電極１８は互いに独立に形成されているので、メサ部Ｍ１，Ｍ２に対して同時に電流を注入し、波長λ１のレーザ光と波長λ２のレーザ光をメサ部Ｍ１，Ｍ２から同時に出力することができるだけでなく、また、メサ部Ｍ１，Ｍ２に対して選択的に電流を注入し、波長λ１のレーザ光および波長λ２のレーザ光のいずれか一方をメサ部Ｍ１，Ｍ２から出力することも可能である。
【００４５】
このとき、例えば、図８に示したように、面発光型半導体レーザアレイ１の光出力側に２入力１出力の導波路型光スイッチ２を設けた場合には、メサ部Ｍ１，Ｍ２から射出されたレーザ光を共通の光学系で他の光学部品に入力することが可能となる。
【００４６】
ここで、導波路型光スイッチ２には、例えばＴｉを含有するＬｉＮｂＯ3結晶（ＬＮ結晶）からなる３本の導波路が一箇所で互いに連結して形成されており、そのうち２つの導波路の端部（入力端Ｔ１，Ｔ２）がメサ部Ｍ１，Ｍ２の上面に対応して導波路型光スイッチ２の表面に露出しており、残りの１つの導波路の端部（出力端Ｔ３）が導波路型光スイッチ２の表面のうちメサ部Ｍ１，Ｍ２との非対向領域に露出している。また、メサ部Ｍ１，Ｍ２の上面に対応して設けられた２本の導波路の一部に隣接して図示しない一対の電極が設けられており、一対の電極に電圧を印加し、これによって生じる電界によって入力端Ｔ１，Ｔ２と出力端Ｔ３との接続関係が変化するようになっている。これにより、出力端Ｔ３から２つの波長λ１、λ２を含むレーザ光を出力したり、波長λ１または波長λ２のレーザ光を選択的に出力することが可能となる。
【００４７】
ところで、一般に、面発光型半導体レーザでは、メサ部の共振器構造から発振波長λｘが決まるが、利得がピークとなるときの波長λｙは動作温度によって変化する。そのため、ある範囲の動作温度においては、発振波長λｘにおける出力が所望の出力Ｘｏを上回っているが、その温度範囲を外れると、発振波長λｘにおける利得が十分に大きくならずに、発振波長λｘにおける出力が所望の出力Ｘｏを下回ってしまう。従って、従来は、所望の出力Ｘｏを上回る最適な動作温度範囲が狭い場合には、温度変動幅の大きな外部環境（例えば自動車の内部）において面発光型半導体レーザを使用することが困難であった。
【００４８】
一方、本実施の形態では、発振波長λ１の共振器構造を有するメサ部Ｍ１と、発振波長λ１よりもΔλだけ小さな発振波長λ２の共振器構造を有するメサ部Ｍ２とが設けられており、メサ部Ｍ１，Ｍ２のそれぞれにおける最適な動作温度範囲が異なっているので、Δλの値を適切に調整することにより、メサ部Ｍ１またはＭ２しか備えていないレーザと比べて、所望の出力Ｘｏを上回る最適な動作温度範囲を拡大することが可能となる。
【００４９】
図９に、面発光型半導体レーザアレイ１の動作温度をａ℃、ｂ℃、ｃ℃、ｄ℃、ｅ℃と変化させたときの、波長と出力との関係の一例を示す。ここで、図８中のλａはａ℃において利得がピークとなるときの波長であり、同様に、λｂはｂ℃において利得がピークとなるときの波長であり、λｃはｃ℃において利得がピークとなるときの波長であり、λｄはｄ℃において利得がピークとなるときの波長であり、λｅはｅ℃において利得がピークとなるときの波長である。
【００５０】
図９から、メサ部Ｍ１から射出される波長λ１のレーザ光の出力は、動作温度がｃ℃、ｄ℃、ｅ℃となっている場合に所望の出力Ｘｏを上回り、他方、メサ部Ｍ２から射出される波長λ２のレーザ光の出力は、動作温度がａ℃、ｂ℃、ｃ℃、ｄ℃となっている場合に所望の出力Ｘｏを上回っていることがわかる。このことから、メサ部Ｍ１だけを備えたレーザでは所望の出力Ｘｏを上回る最適な動作温度範囲がｃ℃〜ｅ℃しかなく、また、メサ部Ｍ２だけを備えたレーザでは所望の出力Ｘｏを上回る最適な動作温度範囲がａ℃〜ｄ℃しかないが、本実施の形態では、例えば、高温時（ｄ℃〜ｅ℃）にメサ部Ｍ１を用い、低温時（ａ℃、ｂ℃、ｃ℃）にメサ部Ｍ２を用いることにより、所望の出力Ｘｏを上回る最適な動作温度範囲をａ℃〜ｅ℃にまで拡大することができる。
【００５１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５２】
例えば、上記実施の形態では、製造工程において電流狭窄層１２Ｄを酸化処理する際に、波長チューニング層２０Ｄなどを保護膜２２で覆っていたが、電流狭窄層１２Ｄの酸化速度が波長チューニング層２０Ｄのそれよりも極めて大きく、波長チューニング層２０Ｄ全体が酸化される虞がない場合には、保持部２０Ｂ内に電流通路を確保することができるので、わざわざ保護膜２２で波長チューニング層２０Ｄなどを覆う必要はない。この場合には、メサ部Ｍ１，Ｍ２に段差を設ける必要がない。
【００５３】
また、上記実施の形態では、メサ部Ｍ１にはエアギャップ２０Ａが形成されていなかったが、メサ部Ｍ２のエアギャップ２０Ａとは異なる厚さのエアギャップ２０Ａをメサ部Ｍ１に設けてもよい。この場合にも、メサ部Ｍ１，Ｍ２から互いに異なる波長のレーザ光を射出することが可能である。
【００５４】
また、上記実施の形態では、エアギャップ２０Ａおよび孔２１は大気などの気体で満たされていたが、エアギャップ２０Ａおよび孔２１の内壁が樹脂、ＳｉＮなどの絶縁性材料、または金属などで覆われていてもよいし、エアギャップ２０Ａおよび孔２１が樹脂、ＳｉＮなどの絶縁性材料、または金属などで満たされていてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、エアギャップ２０Ａを、メサ部Ｍ１の上面からエアギャップ２０Ａに達する孔２１を介するエッチングにより形成していたが、他の方法を用いて形成してもよい。例えば、波長チューニング層２０Ｄの側面からメサ部１の内部に延在する孔を設け、この孔を介するエッチングによりエアギャップ２０Ａを形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイの上面構成図である。
【図２】図１のレーザアレイのＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。
【図３】図１のレーザアレイのＢ−Ｂ矢視方向の断面構成図である。
【図４】図１のレーザアレイの製造過程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く過程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く過程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く過程を説明するための断面図である。
【図８】図１のレーザアレイの適用例について説明するための概略構成図である。
【図９】図１のレーザアレイの波長と出力の関係を説明するための関係図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…面発光型半導体レーザアレイ、２…導波路型光スイッチ、１０…基板、１１…下部ＤＢＲ層、１２，１２Ｄ…電流狭窄層、１２Ａ…電流注入領域、１２Ｂ…電流狭窄領域、１３…下部クラッド層、１４…活性層、１４Ａ…発光領域、１５…上部クラッド層、１６…上部ＤＢＲ層、１７…コンタクト層、１８…上部電極、１９…下部電極、２０…波長チューニング層、２０Ａ…エアギャップ、２０Ｂ…保持部、２１…孔、Ｍ１，Ｍ２…メサ部。
【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９】
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