(57)【要約】【課題】外部変調器を用いずに現在の制約を乗り越えて現行データレートを拡張するＶＣＳＥＬを提供すること。【解決手段】周波数変調垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）（１００）を提供する。周波数変調型のＶＣＳＥＬ（１００）は、活性領域（１２８）を含むミラー領域を含む。また、この周波数変調型のＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬの特性を変化させるために使用される位相調整領域も含む。例えば、位相調整領域（１２４）における屈折率を変化させることにより、ＶＣＳＥＬの波長が変化させられ、周波数変調される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調垂直共振器型面発光レーザであって、
ａ）活性領域を含む第１のミラー領域と、
ｂ）前記周波数変調垂直共振器型面発光レーザの特性の変更に用いる位相調整領域と、
を備える周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項２】
前記周波数変調垂直共振器型面発光レーザは所定の波長で動作し、前記位相調整領域は屈折率を含み、前記位相調整領域の前記屈折率を変化させることで前記周波数変調垂直共振器型面発光レーザの波長を調整して該周波数変調垂直共振器型面発光レーザの周波数変調を得ることができる請求項１に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項３】
前記屈折率は、電子光学的方法と磁気光学的方法と自由キャリア追加の媒介のうちの一つで変化させられる請求項１に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項４】
ｃ）第２のミラー領域をさらに備え、前記位相調整領域が前記第１のミラー領域と前記第２のミラー領域との間に配設される請求項１に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項５】
前記第１のミラー領域および前記第２のミラー領域が分布ブラッグ反射器である請求項４に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項６】
前記活性領域の第１の部分が前記第１のミラー領域内に配設され、前記活性領域の前記第２の部分が前記第２のミラー領域内に配設される請求項４に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項７】
レーザ発振波長を含む周波数変調垂直共振器型面発光レーザであって、
ａ）第１のミラー領域と、
ｂ）第２のミラー領域と、
ｃ）前記周波数変調垂直共振器型面発光レーザのレーザ発振波長を変更する位相調整領域と、
を備える周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項８】
前記位相調整領域が、前記第１のミラー領域と前記第２のミラー領域との間に配設される請求項７に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項９】
前記第１のミラー領域および前記第２のミラー領域が分布ブラッグ反射器である請求項７に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【請求項１０】
ｄ）前記第１のミラー領域に配設した活性領域をさらに備える請求項７に記載の周波数変調垂直共振器型面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体をベースにしたレーザに概ね係り、より詳しくは周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
光データ通信システムは、大量のデータを高速転送する重要な方法をもたらす。これらの光データ通信システムの重要な構成要素は、光送受信器（送信器＋受信器（ＴＲＡＮＳｍｉｔｔｅｒ＋ｒｅＣＥＩＶＥＲ））である。送信側では、電気信号の形をとるデータ（例えば、１と０の形をとるディジタル情報）を光送信器部分が送信媒体（例えば、光ファイバケーブル）を介して送信するのに適した光信号へ変換するよう機能する。受信側では、光受信器部分が受信信号を電気信号の形のデータへ変換し戻す。光送受信器設計中の重要な構成要素は、光データを送信する送信器である。一般に、送受信器にはメガビットアプリケーション用に発光ダイオード（ＬＥＤ）、ギガビットアプリケーション用に半導体レーザダイオードが実装される。
【０００３】
半導体レーザダイオードは、元来は半導体ウェーハ表面に平行に形成した光共振器型を配設するよう製作されていた。この構造では、光はウェーハの端部から照射される。残念ながら、この構造は低コストの「大量」生産や二次元配列レーザダイオードの経済的製作には役立っていない。
【０００４】
新種のレーザダイオードは、半導体ウェーハの表面に垂直に光共振器型を形成し、この表面に垂直に光を発するよう製作される。これらのレーザダイオードは、一般に垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と呼ばれる。典型的なＶＣＳＥＬは、光を発する活性領域と異なる屈折率を有する交互配置材料層で出来た包囲ミラーから成る。これらのレーザは配列製作により適しており、光データ通信システムに広く用いられる。
【０００５】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、光通信システムの重要な構成要素と考えられる。ＶＣＳＥＬは、半導体ウェーハの平面から垂直に光を発するので、一次元や二次元で簡単に製作することができる。
【０００６】
高速設計の考察
光通信システムの帯域に対する要求は絶えず増加しているため、これらの種のデータ送信速度の達成には新規設計の検討ならびにメカニズムが要求される。現在、帯域を増やすには二つの主要な手法が存在する。一つの手法は、直接変調レーザを用いるものである。しかしながら、この第１の方法は概ね約１０Ｇｂ／ｓのデータレートに制約される。
【０００７】
第２の方法は、外部変調器を利用するものである。この第２の手法は通常、第１の手法よりも大きな約４０Ｇｂ／ｓまでのデータレートを達成することができる。しかしながら、外部変調器の使用は設計された送信器に対し追加の複雑さを加え、概して実装に費用がかかるものである。さらにまた、多くの外部変調器は変調に高電圧を必要とし、それによって送信器設計のコストならびに複雑さをさらに増すものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
残念なことに、従来技術の手法は外部変調器なしには現行のＶＣＳＥＬのデータレートを増やすどんなメカニズムも提供しないものである。従って、外部変調器を用いずに現在の制約を乗り越えて現行データレートを拡張するＶＣＳＥＬ設計が存在することが望ましい。
【０００９】
前述のことに基づき、前記した不利を克服する垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）への必要性が残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が提供される。周波数調整ＶＣＳＥＬは、活性領域を有するミラー領域を含む。周波数変調ＶＣＳＥＬはまた、ＶＣＳＥＬの特性を変更するのに用いる位相調整領域を含む。例えば、位相調整領域内の屈折率を変えることで、ＶＣＳＥＬの波長を変えて周波数変調を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、添付図面の図中に限定としてではなく例示として図示してあり、図面中の同様の参照符号は同様の構成要素を指す。
【００１２】
本発明に従い、周波数調整（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を説明する。以下の説明では、説明を目的に本発明の完全な理解をもたらす様々な具体的詳細を記載する。しかしながら、当業者には本発明がこれらの具体的詳細を用いずに実施できることは明白となろう。他の例では、発明を不必要に不明瞭にすることを避けるため、公知の構造とデバイスがブロック線図中に図示してある。
【００１３】
本発明の新規態様が実装する半導体レーザ構造は、ｎ型やｐ型或いは半絶縁型の基板上にｎ−ｕｐ構造或いはｐ−ｕｐ構造とすることができる。位相調整領域を用いて本発明になるＦＭ  ＶＣＳＥＬを製造するには、二つの接合が存在しよう。すなわち、１）レーザ用の接合と２）位相調整領域のための別の接合である。従って、デバイスはｎ−ｐ−ｎ或いはｐ−ｎ−ｐ構造を有する。さらに、ｎ型、ｐ型或いは半導体絶縁型の基板を用いることもできる。
【００１４】
背面側コンタクトを用いるときは、ｎ−ｐ−ｎデバイスはｎ型基板上に製作することができ、ｐ−ｎ−ｐデバイスはｐ型基板上に製作することができる。上面側コンタクトを用いることで、ｎ−ｐ−ｎデバイスとｐ−ｎ−ｐデバイスは、三つの基板のいずれにも製作することができる。例えば、ｐ−ｎ−ｐデバイスはｎ型基板上に製作することができ、そこでは実際のエピ構造はｐ−ｎ−ｐ−ｎとなる。しかしながら、ｐ−ｎ−ｐ構造だけを用いた場合、最後の接合は重要ではない。さらに、高速デバイスにとって半導体絶縁基板上に製作した構造は相当の利点を有し、何故ならより簡単に低寄生容量が達成されるからである。従って、実際問題として、１０Ｇｂ／ｓ以上の速度のデバイスにとっては半導体絶縁基板上のデバイスだけが重要である。
【００１５】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、動作周波数はレーザ共振器型のファブリ・ペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）波長によって決まる。従来技術のシングルモードＶＣＳＥＬでは、レーザ共振器型はレーザ活性領域からの利得を見据えた一つのファブリ・ペロー波長だけが存在するよう設計される。この波長は一般に「発光波長」或いは「レーザ発振波長」と呼ばれる。従来技術のＶＣＳＥＬでは、活性領域は二つの分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の間に配設される。ＤＢＲと活性領域が、ファブリ・ペロー波長又はレーザ発振波長を規定する。
【００１６】
図１は、本発明の別の実施形態になる第１のＤＢＲ１０４内に位相調整領域１２４と活性領域１２８を備える周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１００を示す。本実施形態では、本発明になるＶＣＳＥＬ１００は第１のミラー領域１０４と第２のミラー領域１０８と位相調整領域（ＰＡＲ）１２４とコンタクト領域１２６と第１のミラー１０４内に配設した活性領域１２８を含む。ＰＡＲ１２４は、一般に従来技術ＶＣＳＥＬ内に見出される領域内の第１のミラー領域１０４と第２のミラー領域の間に配設してある。例えば、ＰＡＲ１２４は第１のミラー領域１０４と第２のミラー領域１０８の間に挟持することができる。
【００１７】
コンタクト領域１２６は、ＰＡＲ１２４と活性領域１２８の間に接触をもたらす。コンタクト領域１２６は、必ずしもそうする必要はないが、第１のミラー１０４の一部とすることができる。この場合、活性領域１２８は第１のミラー１０４内に配設される。
【００１８】
第１のミラー領域１０４と第２のミラー領域１０８は通常、異なる屈折率を有する交互配置層から構成される。各層の肉厚は通常、各層内の光の波長の１／４となるよう選択される。この積層体が、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラー構造として公知の構造を形成する。所望の反射率を得るには、複数対の層が必要になる。
【００１９】
レーザすなわちＶＣＳＥＬは、ｐ−ｉ−ｎ（或いはｎ−ｉ−ｐ）ダイオードである。位相調整領域は、ｐ−ｉ−ｎ或いはｎ−ｉ−ｐダイオードとすることもできる。好適な実施形態では、ＰＡＲ１２４はｐ−ｉ−ｎ或いはｎ−ｉ−ｐダイオードである。デバイスがＶＣＳＥＬと位相調整領域を含むときは、デバイスはｐ−ｉ−ｎ−ｉ−ｐ或いはｎ−ｉ−ｐ−ｉ−ｎデバイスであり、そこでは一つの接合がレーザを作り上げ、他の接合が位相調整領域を作り上げる。
【００２０】
ＰＡＲ１２４がダイオードからできていない場合は、ＰＡＲ１２４は依然として幾つかの種類のコンタクトを有する必要がある。従って、活性領域からＰＡＲ１２４の他側に存在するミラーはＰＡＲ１２４が期すものに従ってドープ処理する必要があるだけである。レーザ部は、ＰＡＲ１２４までは含まないがそれ未満のレーザによって電気的に規定される。
【００２１】
ＰＡＲ１２４は、物理的肉厚にＰＡＲ１２４の屈折率を乗算することで決定或いは算出することのできる光学的肉厚を含む。本発明のＶＣＳＥＬは、ＤＢＲ１０４，１０８間に配設したＰＡＲ１２４の光学的肉厚がファブリ・ペロー波長を制御するという事実を利用するものである。位相調整領域１２４をＤＢＲ１０４，１０８間に配設することで、ＶＣＳＥＬ１００の波長を調整することができる。ＰＡＲ１２４の光学的肉厚（すなわち、屈折率を乗算した物理的肉厚）がＰＡＲの物理的波長ではなくレーザ発振波長を制御することに留意されたい。本発明の一態様は、ＰＡＲ１２４の屈折率を変えることでＰＡＲ１２４の光学的肉厚を変えるものである。
【００２２】
活性領域１２８は、ｐ−ｉ−ｎダイオードを順バイアスすることで注入した電子と正孔の再結合を介する励起発光に起因する光を発生する光発生層と見なすことができる。活性領域１２８（ここでは光発生領域とも呼ぶ）は通常、ＩｎＧａＡｓ（インジウム−ガリウム−砒素）やＧａＡｓ（ガリウム−砒素）やＡｌＧａＡｓ（アルミニウム−ガリウム−砒素）やＩｎＧａＡｓＮ（インジウム−ガリウム−砒素−窒素）やＧａＡｓＳｂ（ガリウム−砒素−アンチモン）、また（Ａｌ）ＧａＩｎＰ（（アルミニウム）ガリウム−インジウム−燐）やＧａＩｎＡｓＰ（ガリウム−インジウム−砒素−燐）やＩｎＡｌＧａＡｓ（インジウム−アルミニウム−ガリウム−砒素）の１以上の量子井戸で構成される。光発生領域１２８は、スペーサ（図示せず）によりミラー領域１０４の他の部分から切り離すことができる。活性領域１２８に関する材料の選択は、ＶＣＳＥＬ或いは他の所望のＶＣＳＥＬ特性から照射される光の所望波長に依存する。加えて、バルク活性領域をベースにしたデバイスは当事者には公知である。
【００２３】
ＶＣＳＥＬ１００は、層平面に対し垂直な垂直方向に光を照射する階層構造を有する。第１実施形態では、ＶＣＳＥＬ１００は半導体基板１０２と基板１０２上に底部ミラー積層体１０８を形成する複数のエピタキシ成長複半導体層と底部ミラー積層体１０８上の頂部ミラー積層体１０４とコンタクト領域１２６とミラー積層体１０４，１０８間の光発生領域１２８（ここでは活性領域とも呼ぶ）を含む。光発生領域１２８は図１及び図２に示すミラー積層体１０４，１０８のどちらにも配設することができ、或いは図３を参照して以下により詳しく説明する如くミラー積層体１０４，１０８の双方に分布させられることに留意されたい。
【００２４】
様々な層が、エピタキシャル成長或いは他の蒸着法により構成される。これらの層の構成はレーザ技術の当事者には公知であるため、ここで詳細に説明はしない。
【００２５】
レーザ１００は一定のバイアスで動作し、位相調整領域や層１２４は高周波で変調されてデータを生成する。位相は、位相調整領域１２４内の屈折率を変えることで調整する。屈折率が変化するにつれ、位相調整領域１２４内の光路長もまた変化し、それによって共振器の共振周波数（レーザ発振周波数とも呼ぶ）の変化が起きる。屈折率は、以下により詳しく説明する如く、異なる方法で変更し或いは変化させることができる。
【００２６】
図２は、本発明の別の実施形態になる第２のＤＢＲ１０８内に位相調整領域１２４と活性領域１３８を備える周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）２００を示す。
【００２７】
本実施形態では、本発明になるＶＣＳＥＬ２００は第１のミラー１０４と第２のミラー１０８と位相調整領域（ＰＡＲ）１２４と第２のミラー１０８内に配設した活性領域１３８を含む。ＰＡＲ１２４は、一般に従来技術ＶＣＳＥＬ内に活性領域が見出される領域内の第１のミラー１０４と第２のミラー１０８の間に配設することができる。例えば、ＰＡＲ１２４は第１のミラー１０４と第２のミラー１０８の間に挟持することができる。コンタクト領域１３６は、ＰＡＲ１２４と活性領域１３８との間に接触をもたらす。コンタクト領域１３６は、必ずしもそうする必要はないが、第２のミラー１０８の一部に配設することができる。
【００２８】
図３は、本発明のさらに別の実施形態になる第１のＤＢＲ１０４と第２のＤＢＲ１０８の双方内に位相調整領域１２４と活性領域を有する周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）３００を示す。
【００２９】
本実施形態では、ＶＣＳＥＬ３００は第１のミラー１０４と第２のミラー１０８と位相調整領域（ＰＡＲ）１２４と第１のミラー１０４と第２のミラー１０８双方に分布させた活性領域を含む。例えば、活性領域の第１の部分１４４を第１のミラー１０４内に配設し、活性領域の第２の部分１４８を第２のミラー１０８内に配設することができよう。
【００３０】
図４は、従来技術のＶＣＳＥＬの屈折率特性及び電界分布を示すグラフである。このデバイスは、９３６ｃｍ−１の閾値利得を有する。閾値利得と電界分布は、理論的な計算から導出される。
【００３１】
図４を参照するに、量子井戸はデバイスの二つのＤＢＲミラー間の活性領域に配置してある。電界分布は量子井戸にてそのピークに近く、その両側で急激に落ち込む。これが、標準的なＶＣＳＥＬ設計である。電界分布が高くなればなるほど、内部利得或いは内部損失の効果が大きくなる。従って、電界の高い利得領域を有することが好ましい。
【００３２】
図５は、本発明の一実施形態になるＶＣＳＥＬに関する屈折率特性と電界分布を示すグラフである。具体的には、図５は活性領域を頂部ミラーへ動かしたときの本発明の一実施形態になるＶＣＳＥＬに関する屈折率特性と電界分布を示すグラフである。この場合、活性領域は外側ミラー内にある。このために、閾値利得は１４６０ｃｍ−１まで増大させる必要がある。
【００３３】
図５を参照するに、量子井戸はもはや電界分布のピーク近くにはなく、ピークとその近傍の領域は利得をもたらさない（そのことは、それらが若干の損失をもたらすことを意味する）。従って、このデバイスはより高い閾値電流を有し、何故なら閾値利得はレーザ共振器型内の損失に打ち勝つのにどれ位大きな利得が必要であるかを示すからである。この構造では、損失は図４の構造におけるよりも大である。量子井戸が電界分布のピークからより遠くにあればあるほど、必要とされる閾値利得はより高くなろう。活性領域をミラー内でさらに移動させるにつれ、必要とされる閾値利得は増大し続ける。
【００３４】
直接変調したＶＣＳＥＬにとって、閾値利得の増大した利得は望ましいものではなく、何故ならそれはデバイス内により大きな閾値電流を招来し、そのときにそれがもっと緩慢になろうからである。本発明になる周波数変調ＶＣＳＥＬにとってはデバイスがレーザ発振する限り、それは申し分のないものである。
【００３５】
図５のデバイスが図４のデバイスよりも大きな閾値を有することに留意されたい。改変したデバイスに関する性能については、ポンプは周波数変調性能に殆ど影響しない。例えば、従来技術のニオブ酸リチウム変調器では、光が正しい波長及びおそらく配線幅内にある限り、この種の変調器の性能は光源には依存しない。同様に、本発明になるＶＣＳＥＬについては、レーザ部が高い閾値電流を有するときでさえ、デバイスが依然として正しい波長（これは共振器型設計により制御される）でかつ恐らくは線幅でレーザ発振する限り、ＶＣＳＥＬの性能が悪影響を受けることはない。
【００３６】
レーザ部は直流でレーザ発振し（すなわち、レーザ部は変調されない）、そのことはそれが一定電流で動作するであろうことを意味する。従って、デバイスは一定の内部利得と一定の内部キャリア密度を有する。変調器部分（ＰＡＲ）を調整したときに、共振器の光路長が変化するが、そのことでレーザ部の要求利得には殆ど変化は生じない。レーザ部の要求利得において一切変化が生じないのは、利得帯域がＰＡＲ領域に起因して可能なシフト量よりもずっと幅広であるからである。
【００３７】
デバイスの周波数変調性能は、本発明になるＰＡＲ領域により制御される。屈折率（光路長）をシフトさせるか或いは変更するのに用いる方法に応じて、若干の速度制限が存在しよう。速度上の制約は、ＰＡＲ領域とコンタクトの容量値に由来する。
【００３８】
例えば、閾値電流は一切問題なく１ｍＡから１０ｍＡへ増大させることができるが、それはＶＣＳＥＬ部分が直流で動作するからである。レーザ発振周波数に変化を強いるには、ＰＡＲ部分だけを調整する。
【００３９】
デバイスの共振器型寸法を変更した従来技術の可調整ＶＣＳＥＬとは対照的に、本発明のＦＭＶＣＳＥＬは周波数における非常により小さなシフト或いは変化を用いてＶＣＳＥＬを変調する。
【００４０】
情報やデータが周波数における非常に小さな変化をもって変調してあるので、情報を復号或いは再生し周囲の雑音から情報を識別するよう受信器を構成し設計することが望ましいことに留意されたい。
【００４１】
屈折率の可変
屈折率が多くの異なる方法で変更できることに、留意されたい。これらの方法の幾つかには、屈折率の電子光学的方法での変更、屈折率の磁気光学的方法での変更、自由キャリア（プラズマ光学効果）の追加を介する屈折率の変更、当事者には公知の他の方法での屈折率の変更、或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【００４２】
例えば、ダイオード構造をＰＡＲ１２４内に構築し、ＰＡＲ１２４両端の電極の個別集合を介して印加された電界を見込み、それによって異なるキャリア密度を生ずることができる。
【００４３】
同様に、ＰＡＲ１２４を変化する電界に応答して屈折率が変化する電気光学材料（例えば、ＩｎＰ（インジウム−燐）やＧａＡｓ（ガリウム−砒素）と関連材料やニオブ酸リチウム）から製作することができる。ＰＡＲ１２４は液晶材料からも製作することができ、その屈折率は印加電界の関数としても変化する。液晶材料はそこでは、第１のミラー１０４と第２のミラー１０８に接着するウェーハとすることができる。同様に、ＰＡＲ１２４を屈折率が様々な磁界に応答して変わる材料から作成することもできる。
【００４４】
本発明になるＦＭＶＣＳＥＬを用いることで送信信号は光周波数変調され、すなわち光（搬送）周波数は高周波信号を周波数変調するＦＭ高周波信号と同様変調される。光周波数変調信号は、周波数変調信号を光フィルタに通すことで光振幅変調信号へ変換することができる。光フィルタは、光周波数の一つ或いは一定範囲の光周波数を通過させる。
【００４５】
さもなくば、光周波数変調信号を受光器内でのヘテロダイン或いはホモダイン混合により電気的な周波数変調信号へ変換することもできる。電気的周波数変調信号は、そこで後続の電子回路系において振幅変調信号へ変換することができる。この種の方式では、第２のレーザ光信号（局部発振信号）は変調されておらず、すなわち厳密な連続波であり、フォトダイオードの入力端において、ＦＭＶＣＳＥＬの光信号（ＲＦすなわちデータ信号）と合成される。フォトダイオードはそこで、二つの光入力信号の周波数差分である電気信号（中間周波数信号）を生成する。電気信号はそこで標準的な電子回路を用いて処理し、ＦＭ信号を復調してＲＦ信号或いはデータ信号を再生することができる。
【００４６】
本発明になる周波数変調ＶＣＳＥＬの幾つかの出力特性は、電流を変調するＶＣＳＥＬ構造よりも安定している。ＶＣＳＥＬがほぼ直流で動作するため、本発明になる周波数変調ＶＣＳＥＬのモード特性は安定している。本発明になる周波数変調ＶＣＳＥＬは、変調を通じて安定した光学モードパターンを供給する。対照的に、従来技術のＶＣＳＥＬは電流変調期間中に動的光学モード遷移を蒙る。
【００４７】
代替実施形態では、位相調整領域を光を吸収するよう設計し、これにより入力信号が位相調整領域の屈折率を変更するキャリアを生成するようにできる。本実施形態になるＦＭＶＣＳＥＬは、振幅変調（ＡＭ）信号を周波数変調（ＦＭ）信号へ変えるのに用いることができる。
【００４８】
製造方法
位相調整領域を有するＶＣＳＥＬ構造の製造方法を、ここで説明する。活性領域を含むミラーを、形成する。位相調整領域は、ＶＣＳＥＬの特性変更に用いるようにも形成してある。第２のミラーを形成することもできる。
【００４９】
本発明によれば、位相調整領域は第１の面と第２の面を含むことができる。位相調整領域は、上記の如く変調することのできる屈折率を含む。
【００５０】
第１の電極を第１の面上に形成し、第２の電極を第２の面上に形成することができる。第１の電極と第２の電極を位相調整領域の屈折率を変更するのに用い、それによってＶＣＳＥＬの波長を変えることができる。
【００５１】
ＶＣＳＥＬの動作期間中、位相調整領域の屈折率を変更してＶＣＳＥＬの波長を様々な異なる方法でもって変化させることができる。位相調整領域の屈折率は、電子光学的方法や磁気光学的方法や自由キャリアの追加を通じて変更することができる。
【００５２】
前述の詳説において、本発明はその特定の実施形態を参照して説明してきた。しかしながら、本発明の広義の範囲から逸脱することなく、様々な修正と変形がそこになし得ることは明白となろう。従って、明細書と図面は限定的な意味合いではなく例示的な意味合いと見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態になる第１のＤＢＲ内に位相調整領域と活性領域を備える周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図。
【図２】本発明の別の実施形態になる第２のＤＢＲ内に位相調整領域と活性領域を備える周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図。
【図３】本発明のさらに別の実施形態になる第１のＤＢＲ及び第２のＤＢＲ内双方に位相調整領域と活性領域を備える周波数変調（ＦＭ）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を示す図。
【図４】従来技術のＶＣＳＥＬの屈折率特性と電界分布を示すグラフ。
【図５】本発明の一実施形態になるＶＣＳＥＬの屈折率特性と電界分布を示すグラフ。
【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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