(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、
該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされた
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項２】
上記対向端が間歇的に複数設けられ、上記主たる電流通路のほぼ中心軸に対して同心円上に配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項３】
上記対向端が間歇的に複数設けられ、等間隔に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項４】
上記全対向端の少なくとも１つから、レーザーの外周方向に向かって延在する延在部を有し、該延在部が、相互に分離、又は隣り合う一部もしくは全延在部が相互に連結された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項５】
上記対向端が、少なくとも３個以上設けられて成ることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項６】
上記低屈折率領域が、少なくとも上記主たる電流通路との対向端において、上記活性層に至ることがない深さに選定されて成ることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項７】
上記低屈折率領域の側面の少なくとも一部が、波状面ないしは粗面による凹凸面とされたことを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項８】
請求項１に記載の上記低屈折率領域の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって縦断面における横幅が大となる形状とされたことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項９】
請求項１に記載の上記低屈折率領域の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって、上記主たる電流通路との距離が漸次変化されてなることを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１０】
少なくとも一つ以上の上記低屈折率領域の間の間隔を、レーザー発振時における出力光の強度分布が、上記低屈折率領域の間の領域に１つの極大値をもつ分布となる間隔に選定したことを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１１】
上記活性層と、上記第１又は第２のＤＢＲとの間に、上記レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口を有する酸化狭窄層が設けられ、
上記低屈折率領域の対向端が、上記酸化狭窄開口の内側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１２】
上記活性層と、上記第１又は第２のＤＢＲとの間に、上記レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口を有する酸化狭窄層が設けられ、
上記酸化狭窄開口が、上記共振器の中心部を取り囲む略リング状とされて成ることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導体レーザー。
【請求項１３】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記全対向端の少なくとも１つから、レーザーの外周方向に向かって延在する延在部を有し、該延在部が、相互に分離、又は隣り合う一部もしくは全延在部が相互に連結された構造を有する
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１４】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記散乱損失構造部の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって縦断面における横幅が大となる形状とされた
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１５】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記散乱損失構造部の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって、上記主たる電流通路との距離が漸次変化されてなる
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１６】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
少なくとも一つ以上の上記散乱損失構造部の間の間隔を、レーザー発振時における出力光の強度分布が、上記散乱損失構造部の間の領域に１つの極大値をもつ分布となる間隔に選定した
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１７】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、
上記共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、
上記活性層と、上記第１又は第２のＤＢＲとの間に、上記レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口を有する酸化狭窄層が設けられ、
上記散乱損失構造部の対向端が、上記酸化狭窄開口の内側に配置された
ことを特徴とする面発光半導体レーザー。
【請求項１８】
活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーの製造方法であって、
基板上に、少なくとも第１のＤＢＲ、第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層、第２のＤＢＲを形成する工程と、
上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域であって、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状の低屈折率領域を形成する工程と、
上記共振器の外周部の外側を、少なくとも上記第１のＤＢＲに達する深さにエッチング除去する工程と、
上記共振器の中心部に中心孔を形成する工程と、
上記第１のクラッド層の下部又は上記第２のクラッド層の上部において、上記共振器の外周部の外側面及び上記中心孔から、選択的に酸化する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とする面発光半導体レーザーの製造方法。
【請求項１９】
光源装置を具備する光学装置であって、
該光源装置が、面発光半導体レーザーを有し、
該面発光半導体レーザーが、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーとされ、
上記共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされたことを特徴とする面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光半導体レーザーとその製造方法及びこの面発光レーザーを用いた光源装置を具備する光学装置に関し、特に単一横モードを維持したまま、出力の増大化を図るためにモードフィールド径の拡大を図った面発光半導体レーザーとその製造方法及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデータ通信における光通信用の光源として、面発光半導体レーザーが用いられる。
このような面発光半導体レーザーにおける大出力化は、通常、発光面積を大とすることによってなされる。しかしながら、このように発光面積を大とすると、一般に横モードが多モード化してしまう。
一方、例えば長距離伝送においては、単一横モードの光ファイバ用いられ、これに対する入力レーザー光は、単一横モードであることが、高い結合効率、伝送効率を得る上で有利である。これらのことなどから、大出力で、かつ単一横モードの大出力レーザーが要求される。
【０００３】
そして、近年、光学記録媒体に対する記録／再生に用いられる光ピックアップ装置は動作の高速化が求められており、その光源に用いられるレーザー光に関しては、横モードの単一性を維持しながら、かつ出力の増大化が必須となる。
また、レーザープリンター等の印刷装置においても、横モードが単一であることは必須とされているが、高速処理には高出力化が欠かせないものであることから、これらの光学装置においても、単一横モードと高出力化を両立できるレーザーが求められている。
【０００４】
この単一横モードを有する面発光半導体レーザーとして、フォトニック結晶構造を用いた面発光レーザーの提案がなされている（特許文献１，非特許文献１参照）。
近年、このフォトニック結晶を用いることで、面発光レーザーの横モード制御を行い、出力の増大化に結びつくモードフィールド径の拡大と、単一横モード性とを両立させようとする試みもなされるようになった。
【特許文献１】特許２００２−２９２７８１
【非特許文献１】Noriyuki Yokouchi, et al, Appl. Phys. Lett. 82, 3608(2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、フォトニック結晶による面発光レーザーの横モード制御は、モードを閉じ込める共振器部とそれを取り囲む部分との実効屈折率差を減らし、それによって高次モードを、漏洩モードにしようとの考えに基づくものであるので、出力増大のために共振器部径を拡大するほど高次モードが漏洩し難くなることから、実効屈折率差をより小さくしなければならない。このため、単一横モード化の原理は屈折率分布を生じさせる外乱に対し極めて脆弱となるという欠点を持つ。
また、大きな口径を持つ面発光レーザーにおいては、漏洩損失に資する共振器部側面の面積が共振器部の体積比において低下するため、漏洩モードを含むすべてのモードのＱ値は増大する。一方で、もともと漏洩損失が小さく、大きな基底値をもつ基底モードにおいては、レーザーにおける寄生的な吸収・散乱損失が残るのでＱ値の増大は制限され、極端に高いＱ値が実現されることはない。よって、結局モード間のＱ値比を大きく維持できないため、モードの選別性能が低下してしまう。
【０００６】
このようにモード間のＱ値比が小さく、かつモード選別性能が外乱に対して脆弱なレーザーであっても、駆動電流が小さく、理想的な実効屈折率分布とキャリア密度分布とが実現されている場合には、通常の単一横モード型面発光レーザーよりも大きなモードフィールド径が確かに実現する。しかし、駆動電流を大きくすると、通電による温度上昇で生じる屈折率分布や、モードが局在した領域で選択的にキャリアが不足する空間利得ホールバーニング現象が生じたりするために、単一横モードを維持するための条件が容易に崩れ、結局横モードがマルチ化してしまうという問題がある。
このため、より安定に単一横モードを維持するための新しい構造が求められている。
【０００７】
本発明は、上述した面発光レーザーにおける諸問題に鑑みて、フォトニック結晶を有する面発光レーザーを含む従来の面発光半導体レーザーと比較して、高出力化及び単一横モード化の改善を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による面発光半導体レーザーは、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、共振器の外周部における少なくともレーザーの主たる電流通路の周囲に、その周方向に配置された少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞より成るか、空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域が配置され、この低屈折率領域の上記複数の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による面発光半導体レーザーは、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーであって、共振器の外周部に、散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、該散乱損失構造部が、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有して成り、全対向端の少なくとも１つから、レーザーの外周方向に向かって延在する延在部を有し、該延在部が、相互に分離、又は隣り合う一部もしくは全延在部が相互に連結された構造を有することを特徴とする。
また、上記散乱損失構造部を有する面発光半導体レーザーにおいて、散乱損失構造部の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって縦断面における横幅が大となる形状とされたことを特徴とする。
また、上記散乱損失構造部を有する面発光半導体レーザーにおいて、散乱損失構造部の上記対向端の形状が、上記活性層から遠ざかるにしたがって、上記主たる電流通路との距離が漸次変化されてなることを特徴とする。
また、上記散乱損失構造部を有する面発光半導体レーザーにおいて、少なくとも一つ以上の上記散乱損失構造部の間の間隔を、レーザー発振時における出力光の強度分布が、上記散乱損失構造部の間の領域に１つの極大値をもつ分布となる間隔に選定したことを特徴とする。
また、上記散乱損失構造部を有する面発光半導体レーザーにおいて、上記活性層と、上記第１又は第２のＤＢＲとの間に、レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口を有する酸化狭窄層が設けられ、散乱損失構造部の対向端が、酸化狭窄開口の内側に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による面発光半導体レーザーの製造方法は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーの製造方法であって、基板上に、少なくとも第１のＤＢＲ、第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層、第２のＤＢＲを形成する工程と、共振器の外周部に、レーザーの主たる電流通路と対向する少なくとも１つ以上の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されて成る低屈折率領域であって、該低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状の低屈折率領域を形成する工程と、共振器の外周部の外側を、少なくとも第１のＤＢＲに達する深さにエッチング除去する工程と、共振器の中心部に中心孔を形成する工程と、第１のクラッド層の下部又は第２のクラッド層の上部において、共振器の外周部の外側面及び上記中心孔から、選択的に酸化する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による光学装置は、光源装置を具備する光学装置であって、光源装置が、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成された面発光半導体レーザーを有し、共振器の外周部に、少なくともレーザーの主たる電流通路の周囲に、その周方向に間歇的に配置された複数の対向端を有する空洞もしくは空洞に低屈折率物質が充填されてなる低屈折率領域が配置され、低屈折率領域の複数の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明構成による面発光半導体レーザーは、単一横モードの高出力面発光半導体レーザーを構成することができた。
これは、通常面発光レーザーにおいては、その発光面の中心部で基底モードが、周辺部で高次モードが局在することから、周辺部に散乱損失が生じる構造部を設けられれば、散乱損失が高次のモードに関して大となることにより、単一モードが得られるものと考えられる。
【００１５】
そして、主たる電流の通路、すなわち、キャビティ構成部の周囲において、低屈折領域が配置された構成とするときは、キャビティ構成部の周囲に、ここに配置された低屈折領域の存在による平均的屈折率の低下が生じることによって、中央部に光の閉じ込めがなされ、発振効率が高められるが、その低屈折率領域が間歇的に配置され、その先端が鋭角とされていることから、その閉じ込めは、緩やかで、外周への光の漏洩を幾分大とすることができ、発光面積が大となって大出力化が図られることに加え、低屈折率領域の側面、すなわち界面は、光の散乱損失が大きく、特にこの側面（界面）において、波状面ないしは粗面による凹凸面を形成するときは、その発散損失が顕著となり、上述した外周に局在する高次モードの発光レーザーの損失が著しく、良好な単一モード半導体レーザーが構成される。
すなわち、本発明では、フォトニッククリスタル効果とは異なる現象が生じていることによって、大電流、高出力、単一横モードの半導体レーザーが得られていると考えられる。
【００１６】
また、本発明による面発光半導体レーザーにおいて、少なくとも一つ以上の散乱損失構造部ないしは低屈折率領域の間の間隔を、レーザー発振時における出力光の強度分布が、この散乱損失構造部ないしは低屈折率領域の間の領域に1つの極大値をもつ分布となる間隔に選定することによって、後段の発明を実施するための最良の形態において詳細に説明するように、更に横モードの単一化の改善を図ることができる。
また、本発明による面発光半導体レーザーにおいて、活性層と、第１又は第２のＤＢＲとの間に、レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口を有する酸化狭窄層を設け、その酸化狭窄開口を、共振器の中心部を取り囲む略リング状として構成することによって、低閾値電流化を図ることができる。
更に、本発明による面発光半導体レーザーの製造方法によれば、上述の低閾値化を図ったリング状の酸化狭窄開口を有する面発光半導体レーザーを容易且つ確実に製造することができる。
【００１７】
そして、本発明による光学装置においては、これを構成する光源部又は光源装置を、上述した本発明による大電流、高出力、単一横モードの半導体レーザーによって構成することができることから、例えば光記録媒体に対する光ピックアップ装置において、高速な記録／再生が可能な光学装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による面発光半導体レーザー及びこの面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置の実施の形態例について説明するが、本発明は、この実施の形態例に限られるものではないことは言うまでもない。
【００１９】
〔面発光半導体レーザーの第１の実施の形態例〕
まず、本発明による面発光半導体レーザーの第１の実施の形態例を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この形態例による面発光半導体レーザーの、一部を断面として示した概略斜視図である。
この実施の形態例における面発光半導体レーザー１において、基板３上に、必要に応じて設けられたバッファ層４と、第１のＤＢＲ５と、第１のクラッド層６と、活性層７と、第２のクラッド層８と、第２のＤＢＲ９と、キャップ層１０とが、順次例えば連続エピタキシーによって形成される。
基板３の裏面には、第１電極２がオーミックに被着され、キャップ層１０上には、リング状パターンに例えばＳｉＯ２による絶縁膜１１が形成され、この絶縁膜１１の中心に形成された開口部１１ｗを通じてキャップ層１０にオーミックにコンタクトされるリング部１２ａを有する第２の電極１２が形成される。
第１ＤＢＲ５及び第２ＤＢＲ９の間には垂直共振型の共振器が形成され、第１及び第２の電極２及び１２との対向部、すなわち開口部１１ｗ内の第２電極１２のリング部１２ａの下には主たる電流通路が形成されるようになされる。
【００２１】
ここで、第１電極２は例えば金／金−ゲルマニウム合金／金（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ａｕ）の、第２電極１２及びリング部１２ａは例えばチタン／白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）の、それぞれ多層膜により構成され、例えばそれぞれ蒸着もしくはスパッタ等によって形成される。
また、基板３は例えば第１導電型ここではｎ型のＧａＡｓより成り、バッファ層４は例えばＧａＡｓより成り、第１ＤＢＲ５は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、第１クラッド層６は例えばＡｌＧａＡｓより成り、活性層７は例えばＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとによる積層膜より成り、第２クラッド層８は例えばＡｌＧａＡｓより成り、第２ＤＢＲ９は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、キャップ層１０は第２導電型ここではｐ型のＧａＡｓより成る構成とすることができる。
【００２２】
そして、上述した共振器の外周部に、散乱損失構造部、或いは低屈折率領域、もしくは低屈折率領域によって構成される散乱損失構造部を配置する。これら散乱損失構造部ないし低屈折率領域は、少なくとも主たる電流通路の中心部との対向端２１ａが活性層７に至ることがない深さに選定されて成る。この散乱損失構造部としては、低屈折率領域により構成するほか、例えば選択的にイオン注入を行うことにより、電気抵抗を部分的に増大させた領域を形成して、これを散乱損失構造部とすることも可能である。
そして、この低屈折率領域２１の、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状は、共振器の中心方向に向かって先細形状の鋭角を有して、例えば上述の選択的イオン注入のほか、フォトリソグラフィ−技術と例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）とによって形成することができる。
【００２３】
この実施形態例においては、低屈折率領域２１例えば空洞が、キャップ層１０を貫通し、例えば第２ＤＢＲ９及び第２クラッド層８内に形成されるが、緩やかな光の閉じ込めと高次モード光の散乱とを効果的に両立するには、対向端を有する低屈折率領域２１が同一面内、すなわち共振器の周方向に間歇的に３個以上設けられることが好ましい。
【００２４】
また、この実施の形態例において、低屈折率領域を構成する対向端のなす角、すなわち先細形状の鋭角とされる角度と高次モード光の散乱損失との関係を測定した結果、その角度をθとした場合、ｔａｎ（θ／２）＝（０．２５／２）〜（０．７５／２）の範囲、すなわちθ＝１４．３〜４１．１［ｄｅｇ］の範囲において、高次モード光の散乱損失が顕著であった。
【００２５】
この構成をとることにより、面発光半導体レーザー１の外周部に多く分布する高次モード光が、この外周部に配置された低屈折率領域２１により反射及び散乱される確率が増大化されていることによって、面発光半導体レーザー１の中心部に戻る確率の減少も図られるものである。
【００２６】
図２は、電極１２のリング部１２ａと、低屈折率領域２１との配置関係を例示した概略図で、図１においては、電極１２のリング部１２ａは、図２Ａに示すように、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路すなわち電流通路中心部２２の周囲に間歇的に配置された複数の低屈折率領域２１の外周側上面に配置した場合であるが、必ずしも外周側でなくとも、例えば図２Ｂ或いは図２Ｃに示すように、電流通路中心部２２の少なくとも一部を表出させて、リング部１２ａが、低屈折率領域２１の直上を横切るように配置される構成、或いは低屈折率領域２１より内周側上面に配置される構成とすることもできる。
【００２７】
図３は、本発明による面発光半導体レーザーの、低屈折率領域の配置及び形状の変形例を示す概略図である。
この本発明による面発光半導体レーザーにおいて、間歇的に形成される複数の低屈折率領域２１の形状或いは配置は、必ずしも回転対称性などの規則性を有していなくとも良く、例えば図３Ａに示すように、内周側すなわち電流通路の中心方向に向かって先細形状の鋭角パターンに形成されていれば、周方向における互いの間隔は一定でなくとも良い。
そして、複数の低屈折率領域２１は、互いに形状及び断面積が異なる、すなわち断面形状が例えば合同でなくとも良い。
或いは、低屈折率領域２１の鋭角を等分する直線Ｘ１−Ｘ１´と、鋭角を形成する点と電流通路中心部２２の中心Ｏとを通過する直線Ｘ２−Ｘ２´とが、必ずしも一致しなくとも良い。
【００２８】
また、この低屈折率領域２１の、電流通路の通電方向と交叉する断面形状は、所謂二等辺三角形に限られるものではなく、図３Ｂに示すような鋭角三角形或いは所謂直角三角形とするか、或いは図３Ｃに示すような電流通路中心部からみて外周方向に向かう延在部の外接側面が曲面を有する形状とすることもできる。
そして、本発明による面発光半導体レーザーにおいては、複数の低屈折率領域２１が、相互に分離独立した構造に限られるものではなく、図３Ｄに示すように、外周方向の延在部が相互に連結された構成とすることもできるものである。
【００２９】
図４は、本発明による面発光半導体レーザーにおける、低屈折率領域の側面形状の一例を示す概略斜視図である。
本発明による面発光半導体レーザー１においては、低屈折率領域２１は、その側面の少なくとも一部を波状面ないしは粗面による凹凸面として形成され得るが、この例を図４Ａ及び図４Ｂの模式的斜視図を参照して説明する。
すなわち、低屈折率領域２１形成時に、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路の通電方向に沿って微細な角度変化を施す、例えば図４Ａの斜視図に示すようなジグザグの波状面や、図４Ｂの斜視図に示すようなランダムな粗面等の、凹凸面を形成することにより、面発光半導体レーザー１の外周部に存在する高次モード光に対する、複数の低屈折率領域２１により形成される散乱損失構造部における散乱損失が、その作用をより大としてなされるものである。
この凹凸面は、例えば、空洞の形成のための反応性イオンエッチングを行う際の、ガス圧や投入電力及び基板温度等の条件を制御することにより形成することができる。
【００３０】
〔面発光半導体レーザーの第２の実施の形態例〕
次に、本発明による面発光半導体レーザーの第２の実施の形態例を、図５〜図７を参照して説明する。
【００３１】
図５Ａは、この実施の形態例における、面発光半導体レーザー１の、一部を断面として示した概略斜視図である。
この実施の形態例における面発光半導体レーザー１は、基板３上に、必要に応じて設けられたバッファ層４と、第１ＤＢＲ５と、第１クラッド層６と、活性層７と、第２クラッド層８と、第２ＤＢＲ９と、キャップ層１０とを、順次例えば連続エピタキシーによって形成される。
基板３の裏面には、第１電極２がオーミックに被着され、キャップ層１０上には、リング状パターンに例えばＳｉＯ２による絶縁膜１１が形成され、この絶縁膜１１の中心に形成された開口部１１ｗを通じてキャップ層１０にオーミックにコンタクトされるリング部１２ａを有する第２の電極１２が形成される。
【００３２】
第１ＤＢＲ５及び第２ＤＢＲ９の間には垂直共振型の共振器が形成され、第１及び第２の電極２及び１２との対向部、すなわち開口部１１ｗ内の第２電極１２のリング部１２ａの下には主たる電流通路が形成されるようになされる。
ここで、第１電極２は、例えば金／金−ゲルマニウム合金／金（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ａｕ）の、第２電極１２及びリング部１２ａは例えばチタン／白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）の、それぞれ多層膜により構成され、例えばそれぞれ蒸着もしくはスパッタ等によって形成される。
【００３３】
また、基板３は例えば第１導電型ここではｎ型のＧａＡｓより成り、バッファ層４は例えばＧａＡｓより成り、第１ＤＢＲ５は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、第１クラッド層６は例えばＡｌＧａＡｓより成り、活性層７は例えばＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとによる積層膜より成り、第２クラッド層８は例えばＡｌＧａＡｓより成り、第２ＤＢＲ９は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、キャップ層１０は第２導電型ここではｐ型のＧａＡｓより成る構成とすることができる。
そして、上述した共振器の外周部に、散乱損失構造部或いは低屈折率領域、もしくは低屈折率領域によって構成される散乱損失構造部を配置する。これら散乱損失構造部ないし低屈折率領域は、少なくともその一部が共振器５を形成する活性層７に至ることがない深さに選定されて成る。
そして、この実施形態例においては、複数例えば３個以上の低屈折率領域２１例えば空洞が、キャップ層１０を貫通し、例えば第２ＤＢＲ９及び第２クラッド層８内に、共振器の周方向に間歇的に形成される。
【００３４】
この例においては、この低屈折率領域２１は、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、連続的或いは非連続的に曲率が変化して成る閉曲線例えば円形もしくは楕円形により形成される。
そして、本発明による面発光半導体レーザーにおいては、複数の低屈折率領域２１が、相互に分離独立した構造に限られるものではなく、外周方向の延在部が相互に連結された構成とすることもできるものである。
【００３５】
また、本発明による面発光半導体レーザー１においては、上述のように、低屈折率領域２１が、その側面の少なくとも一部を波状面ないしは粗面による凹凸面として形成され得る。
すなわち、低屈折率領域２１形成時に、面発光半導体レーザー１における主たる電流通路の通電方向に沿って微細な角度変化を施す、例えば図５Ｂに示すようなジグザグの波状面やランダムな粗面等の凹凸面を形成することにより、面発光半導体レーザー１の外周部に存在する高次モード光に対する、複数の低屈折率領域２１により形成される散乱損失構造部における散乱損失が、その作用をより大としてなされるものである。
この凹凸面の形成は、例えば、空洞をパターニング或いはエッチングする例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行う際に、ガス圧や投入電力及び基板温度等の条件を制御することによりなされるものである。
【００３６】
この構成をとることにより、面発光半導体レーザー１の外周部に多く分布する高次モード光が、この外周部に配置された低屈折率領域２１により反射及び散乱される確率が増大化されていることによって、面発光半導体レーザー１の中心部に戻る確率の減少も図られる。
【００３７】
さらに、本発明による面発光半導体レーザーにおいては、図６Ａにその一例の一部を断面とする概略斜視図を示すように、低屈折率領域２１の主たる電流通路との対向端が、活性層から遠ざかるにしたがって主たる電流通路との距離が漸次変化する、すなわち例えば図６Ｂにその低屈折率領域２１の一例の概略斜視図を示すように、例えば活性層から遠ざかるにしたがって、主たる電流通路に近づく傾斜円筒状の構成とすることによっても、光が低屈折率領域２１に接触する確率の増大化が図られることから、散乱損失構造部における高次モード光の散乱損失の増大化が図られるものである。なお、この構成は、例えばＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  ｅｔｃｈｉｎｇ）によって実現されるものである。
【００３８】
また、図６Ｃに示すように、低屈折率領域２１の、縦断面における横幅が、活性層１３から遠ざかるにしたがって大となる構成とすることによっても、光が低屈折率領域２１に接触する確率の増大化が図られることから、高次モード光の散乱損失の増大が図られるものである。これは、例えば空洞形成のためのＲＩＥによるエッチングにおいて、通常時に比してガス圧を低く、投入電力を高く設定してエッチングを行うことにより実現されるものである。
【００３９】
以上、本発明による面発光半導体レーザーの実施の形態例について説明したが、本発明はこの実施の形態例に限られるものではなく、種々の変形、変更をなされ得ることは言うまでもない。
例えば、本発明による面発光半導体レーザーの実施の形態例においては、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明したが、逆に、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とすることもできる。
また、低屈折率領域２１例えば空孔の形状は、図７Ａ及び図７Ｂにその概略上面図及び概略縦断面図を示すように、例えば切頭角錐形とされても良い。すなわち、この空孔形成の際に、活性層に近づくにしたがって横断面の断面積が小となるように形成することによって、高次モード光の散乱損失を効果的に促進できるものである。
また、この低屈折率領域の形状は、例えば図７Ｃに概略上面図を示すように、種々の多角形によって横断面が形成される形状とすることもできるなど、本発明による面発光半導体レーザーは種々の変更、変形をなされ得る。
【００４０】
〔面発光半導体レーザーの第３の実施の形態例〕
次に、本発明による面発光半導体レーザーの第３の実施の形態例を説明する。
図８は、この実施の形態例における面発光半導体レーザー１の一部を断面として示した概略斜視図である。図８において、図１及び図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
なお、この例においては、第２クラッド層８の上に酸化狭窄層１８を設ける例を示す。この酸化狭窄層１８は、例えば各層を順次エピタキシャル成長した後、エッチング等により垂直共振器を構成する円筒形状に形成して、その外部から例えば選択酸化により形成することができる。そしてこの酸化狭窄層１８は、例えば酸化時間の適切な選定によって、中央部すなわち垂直共振器の中心部に酸化狭窄開口１８ａを有する構成とされる。
【００４１】
この例においても、複数例えば３個以上の散乱損失構造部ないしは低屈折率領域、図示の例では低屈折率領域２１例えば空洞が、キャップ層１０を貫通し、例えば第２ＤＢＲ９及び第２クラッド層８内に、共振器の周方向に間歇的に形成される。
【００４２】
そして、この実施形態例においては、この低屈折率領域２１の間の間隔を、レーザー発振時における出力光の強度分布が、低屈折率領域の間の領域に1つの極大値をもつ分布となる間隔に選定して構成する。
本発明者等の鋭意考察の研究の結果、上述したように低屈折率領域を複数例えば２個以上設ける場合において、その間隔が広すぎる場合には、十分な単一横モード発振を得ることができない場合があることが究明された。そこで、この低屈折率領域の間隔を変化させることによって、単一横モードがどのように変化するかを調べた。
【００４３】
以下の例においては、第１電極２は例えば金／金−ゲルマニウム合金／金（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ａｕ）の、第２電極１２及びリング部１２ａは例えばチタン／白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）の、それぞれ多層膜により構成され、例えばそれぞれ蒸着もしくはスパッタ等によって形成した。
また、基板３は例えば第１導電型ここではｎ型のＧａＡｓより成り、バッファ層４は例えばＧａＡｓより成り、第１ＤＢＲ５は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、第１クラッド層６は例えばＡｌＧａＡｓより成り、活性層７は例えばＡｌＧａＡｓとＧａＡｓとによる積層膜より成り、第２クラッド層８は例えばＡｌＧａＡｓより成り、第２ＤＢＲ９は例えばＡｌＧａＡｓによる積層膜より成り、キャップ層１０は第２導電型ここではｐ型のＧａＡｓより成る構成とした。
そして、この例において、酸化狭窄開口１８ａの内側に断面が略三角形の空孔より成る低屈折率領域２１を、その対向端が、酸化狭窄開口１８ａの内側に配置されるように形成した。
【００４４】
そして、図９に模式的に酸化狭窄開口１８ａ及び低屈折率領域２１の配置構成を示すように、低屈折率領域２１の間隔ｄを、酸化狭窄開口１８ａと交わる点の内側間の直線距離とした。なお、低屈折率領域２１の対向端の酸化狭窄開口１８ａからの入り込み量Ｌｉは、この酸化狭窄開口１８ａを略円形としたときその半径方向に約２μｍ、また低屈折率領域２１の半径方向の長さａを略５μｍ、外周側の辺の長さｂを１．２５〜３．７５μｍとした。
【００４５】
このような構成として、低屈折率領域２１の間隔ｄを４μｍから１３μｍの範囲で変化させた複数の面発光半導体レーザーを作製し、それぞれの発振スペクトラムから単一横モード発振の度合いを示す指標であるサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ；Ｓｉｄｅ  Ｍｏｄｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ）を求めた。この結果を図１０に示す。
図１０から明らかなように、ＳＭＳＲの分布は大きく二つの集団に分かれており、比較的間隔ｄの狭いグループをグループＡ、比較的間隔ｄの広いグループをグループＢとすると、これらのグループのレーザー発振の発光パターンは略２種類に分かれることがわかった。
【００４６】
先ず、グループＡの半導体レーザーでは、図１１にレーザー発振時の発光パターン（発光強度を等高線で示す）の一例を示すように、低屈折率領域２１の間に発光強度の分布は一つの極大値をもつことがわかる。この場合の発振スペクトルの一例を図１２に示す。
これに対し、グループＢの半導体レーザーでは、図１３にレーザー発振時の発光パターンの一例を示すように、低屈折率領域２１の間の発光強度は一つの極大値とはならず、２つ以上の極大値をもつことがわかる。この場合の発振スペクトルの一例を図１４に示す。
【００４７】
これら図１２及び図１４の発振スペクトルを比較すると、グループＡの面発光半導体レーザーでは、ＳＭＳＲがより良好であり、グループＡの間隔ｄが横モード単一化には適していることがわかる。
このことから、低屈折率領域２１の間も共振器と同様の作用をもつことが予想される。また、散乱損失構造部を設ける場合においても、同様の現象が生じると考えられる。
したがって、上述の構成では活性層にＡｌＧａＡｓを用い、発振波長が８５０ｎｍであり、共振器長が発振波長に等しくなるように設計されており、このときのグループＡとグループＢとの教会となる低屈折率領域の間隔ｄは９μｍであったが、例えば活性層にＧａＩｎＮＡｓを用いる発振波長が１．３μｍである場合や、その他共振器長が発振波長と若干異なる設計とされる場合など、また、低屈折率領域の形状や寸法が異なる場合などにおいては、適切な間隔ｄは異なってくることが予想される。
【００４８】
ただし、これらの場合においても、上述の図１０に示すグループＡに属する低屈折率領域の間隔ｄを適切に選定することによって、より高いＳＭＳＲが得られるということが、共振器特性の相似性という基本概念から容易に推察することができる。
したがって、本発明においては、面発光半導体レーザーに散乱損失構造部ないしは低屈折率領域を設ける場合において、その間隔を、グループＡに属する間隔、すなわち、散乱損失構造部ないしは低屈折率領域の間に出力光の強度が一つの極大値となる間隔に選定するものである。
【００４９】
また上述の例においては、酸化狭窄層を設けて発光領域を狭小化した場合であるが、この酸化狭窄層は、上述の例に置けるように、第２のクラッド層の上部に設けてもよく、第１のクラッド層の下部に設けてもよい。
なおこのとき低屈折率領域の対向端は、その酸化狭窄開口の内側に配置されることによって、より横モードの単一化を改善できることがわかる。対向端が、酸化狭窄開口端や、その外側に配置される場合は、高次モード光の散乱が十分でなくなる恐れがあるためである。
以上説明したように、本発明による面発光半導体レーザーにおいては、低屈折率領域の間隔を適切に選定することによって、より高いＳＭＳＲを得る事が可能となり、単一モード化の改善を図ることができて、より長距離・高データ転送レートの光ファイバー通信用の光源として利用することができる。
【００５０】
〔面発光半導体レーザーの第４の実施の形態例〕
次に、本発明による面発光半導体レーザーの第４の実施の形態例を説明する。
図１５は、この実施の形態例における面発光半導体レーザー１の一部を断面として示した概略斜視図である。図１５において、図１及び図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態例においては、活性層と、第１又は第２のＤＢＲとの間に、レーザーの主たる電流通路を選定する酸化狭窄開口１８ａを有する酸化狭窄層１８を設け、この酸化狭窄開口１８ａを、共振器の中心部を取り囲む略リング状として形成した場合を示す。このような構成の面発光半導体レーザーは、本発明による面発光半導体レーザーの製造方法により形成し得るものである。
【００５１】
すなわちこの例においては、共振器の中心部に酸化狭窄層１８を貫通する深さ、図示の例においては活性層７に達する深さの中心孔２２を設ける場合を示す。このような構成とすることによって、酸化狭窄層１８を外側及びこの中心孔２２から選択酸化により容易かつ確実に形成することができる。
【００５２】
これについて説明すると、例えば通常の断面が略円形の酸化狭窄開口を有する面発光半導体レーザーを形成する場合は、図１６Ａにその断面構成を示すように、断面Ｃにおいては断面三角形上の空孔よりなる低屈折率領域２１が存在し、断面Ｄにおいてはこの低屈折率領域２１が存在しない面としたときに、例えば各層を順次エピタキシャル成長した後、エッチング等により垂直共振器を構成する円筒形状に形成して、図１６Ｂに各断面Ｃ及びＤの状態を示すように、先ず低屈折率領域２１を選択エッチング等により形成する。そして、この後図１６Ｃに示すように、外部から選択酸化により形成することができる。
この場合、第１及び第２の電極をオーミックに被着して電流を流すと、電流は図１６Ｄに示すように、酸化狭窄開口１８ａ内に均等に流れる。
【００５３】
これに対し、本発明による場合は、同様に図１７Ａに示すように、低屈折率領域２１を断面略三角形の空孔とし、この低屈折率領域２１が存在する断面を断面Ｃ、存在しない断面を断面Ｄとすると、図１７Ｂに示すように、低屈折率領域２１を選択エッチング等により形成するとともに、例えば同時に中心部に活性層（図示せず）に達する深さの中心孔２２を形成する。
そしてこの後、図１７Ｃに示すように、酸化狭窄層を形成する位置に選択的に酸化することによって、酸化狭窄層１８は、例えば酸化時間の適切な選定によって、中心孔２２の側面からと、垂直共振器の外側面から酸化がすすみ、酸化狭窄開口１８ａは略リング状となる。そして、このような構成において、第１及び第２の電極をオーミックに被着して電流を流すと、図１７Ｄに示すように、電流は中心部を除いたリング状の領域に選択的に流れることがわかる。
【００５４】
このような構成とすることによって、酸化狭窄開口１８ａを通常の略円形の形状とする場合と比較して、低閾値電流化を図ることができた。
これについて説明すると、前述の図１１又は図１３に示す本発明構成の面発光半導体レーザーのレーザー発振時の発光パターンから明らかなように、散乱損失部ないしは低屈折率領域の間に強い光強度分布をもち、外周部に比べて中央部における光強度分布は比較的小さいことがわかる。
これは、散乱損失構造部ないしは低屈折率領域、図示の例では低屈折率領域の中央部、すなわち酸化狭窄開口の中央部を流れる電流のレーザー発振への寄与が小さく、無効電流となっていることを意味し、面発光半導体レーザーの量子効率を下げる要因となっているといえる。量子効率の低下は、発振閾値電流及び動作電流の上昇を招き、余分な消費電力を必要とすることとなるため、実用上不利となる。
【００５５】
これに対し、本発明構成による場合は、酸化狭窄開口１８aを略リング状に形成して、レーザー発振への寄与の小さい中央部への通電を抑制することから、無効電流を低減化し、低閾値電流化を図ることができる。
【００５６】
一例として、低屈折率領域２１を複数例えば３個以上の低屈折率領域２１例えば空洞が、キャップ層１０を貫通し、例えば第２ＤＢＲ９及び第２クラッド層８内に、共振器の周方向に間歇的に形成される例において、第１及び第２の電極、更に各層の材料を上述の第１〜第３の実施の形態例と同様に選定して面発光半導体レーザーを作製した場合の閾値電流を考察した。
【００５７】
中央に中心孔を設けない場合には、直径１４μｍの酸化狭窄開口の全域に電流が流れており、このときの発振閾値電流は４．５ｍＡであった。
これに対し、中心部に直径３μｍ程度の中心孔２２を設け、外径が５．６μｍの酸化狭層を中心孔２２の外側に設けた場合を考えると、酸化狭窄開口１８ａの中央部の直径５．６μｍの領域を除外した領域におけるこの面発光半導体レーザーの発振時の光強度は全体の９５％を占めているため、中央部に発振しない領域を設けても５％の出力損失にとどまる。一方、このとき電流の流れる酸化狭窄開口１８の面積は１６％狭くなって８４％となる。発振閾値電流密度が一定だとすると、発振閾値電流は、０．８４倍の３．８ｍＡに低減化されることが明らかである。
【００５８】
なお、酸化狭窄層の外周における酸化量と、中心孔側面における酸化量との比は、中心孔及び垂直共振器の形状、すなわちいわゆるメサ径などの調整や、中心孔内部における酸素分子流動性の低さを利用することによって、ある程度任意の値に設定することが可能であり、酸化狭窄開口の形状を容易に調整することが可能である。
【００５９】
以上説明したように、本発明による面発光半導体レーザーにおいて、酸化狭窄層を設けるとともに、その酸化狭窄開口の形状を、共振器の中央部に電流を通しにくい略リング状として形成することによって、電流をより有効に使用することができ、発振閾値電流を低減化することができる。
【００６０】
なお、本発明による面発光半導体レーザーは、上述の各例に限定されることはなく、散乱損失構造部ないしは低屈折率領域の構成及び形状のほか、例えば基板及び各層の材料構成において種々の材料を用いることができる。一例として、本発明に適用して好適な基板及び各層の材料とその発振波長を、下記の表１に示す。
【００６１】
【表１】
0004641736.tif 000002
【００６２】
また、本発明は、その他の各種構成の面発光半導体レーザーに本発明構成を逸脱しない範囲において、適用し得ることはいうまでもない。
次に、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置の実施の形態例を、図１８〜図２０を参照して説明する。
【００６３】
〔光学装置の第１の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての、ＣＤ等の光記録媒体の記録／再生に用いられる光ピックアップ装置に関して説明する。
【００６４】
この実施の形態例における光学装置すなわち光ピックアップ装置３１は、図１８にその概略構成図を示すように、本発明による半導体レーザー１（図示せず）を有する光源装置３２と、所望の光スポットを形成するグレーティング３３と、特定の偏光のみを透過する偏光ビームスプリッタ３４と、コリメータレンズ３５ａ及び３５ｂと、１／４波長シフト板３６と、光学記録媒体３７と、円柱レンズ３８と、光検出器３９とを有する。
光源装置３２より出射された、本発明による面発光半導体レーザー１によるレーザー光は、グレーティング３３及び偏光ビームスプリッタ３４を通過し、コリメータレンズ３５ａで平行化され、１／４波長シフト板３６で円偏光とされ、コリメータレンズ３５ｂによって光学記録媒体３７上で焦点を結び、例えばピット面で反射された光が、コリメータレンズ３５ｂ、１／４波長シフト板３６で直線偏光とされ、コリメータレンズ３５ａを経由して、偏光ビームスプリッタ３４で反射された後、円柱レンズ３８を経て光検出器３９に集束される。
【００６５】
光源装置３２は、本発明による面発光半導体レーザー１を有するものであり、この面発光半導体レーザー１は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、散乱損失構造部が、共振器の周方向に間歇的に配置された複数の対向端を有する空洞もしくは該空洞に低屈折率物質が充填されてなる低屈折率領域が対向端を有して配されて成るものとすることができる。
【００６６】
また、光源装置３２を構成する面発光半導体レーザー１は、複数例えば３個以上の低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状例えば鋭角とされた構成とすることができるものである。
この構成による光学装置においては、光源装置３２を構成する、本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされることから、光学記録媒体３７に対する記録／再生において、動作の高速化が可能となるものである。
【００６７】
〔光学装置の第２の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての、例えばレーザープリンターにおける感光体に対する露光作用がなされる投影光学装置に関して説明する。
【００６８】
この実施の形態例における光学装置すなわちレーザープリンター用投影光学装置４１は、例えば、図１９Ａにその概略構成図を示すように、本発明による面発光半導体レーザー（図示せず）を有する光源装置４２と、拡大光学系４３と、ミラー４４と、感光体４５とから成る構成とすることができる。
この例においては、光源装置４２を構成する光源は、本発明による半導体レーザー１（図示せず）を２次元的に多数集積されて成るＶＣＳＥＬアレイ構造を有し、光源装置４２より出射されたレーザー光は、拡大光学系４３を経由してミラー４４によって感光体４５に照射されて、所望のパターンの感光がなされる。
【００６９】
光源装置４２は、本発明による面発光半導体レーザー１を有するものであり、この面発光半導体レーザー１は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、散乱損失構造部が、共振器の周方向に間歇的に配置された複数の対向端を有する空洞もしくは該空洞に低屈折率物質が充填されてなる低屈折率領域が対向端を有して配されて成るものとすることができる。
【００７０】
また、光源装置４２を構成する面発光半導体レーザー１は、複数例えば３個以上の低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状例えば鋭角とされた構成とすることができるものである。
この構成による光学装置においては、光源装置４２を構成する、本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされることから、感光体４５に対する投影において、高出力のレーザー光による高速な出力が可能となるものである。
【００７１】
また、この実施の形態例における光学装置すなわちレーザープリンター用投影光学装置４１は、例えば、図１９Ｂにその概略構成図を示すように、光源装置４６と、例えばポリゴンミラー又はガルバノミラーによる可動式ミラー４７と、ミラー４８と、感光体４９とから成る構成とすることもできる。
この例においては、本発明による面発光半導体レーザー１（図示せず）を有する光源装置４２から出射されたレーザー光は、可動式ミラー４７によって、ミラー４８に対して２次元的に投影をなされ、感光体４９に照射されて、これにより所望のパターンの感光がなされる。
【００７２】
光源装置４２は、本発明による面発光半導体レーザー１を有するものであり、この面発光半導体レーザー１は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、散乱損失構造部が、共振器の周方向に間歇的に配置された複数の対向端を有する空洞もしくは該空洞に低屈折率物質が充填されてなる低屈折率領域が対向端を有して配されて成るものとすることができる。
【００７３】
また、光源装置４２を構成する面発光半導体レーザー１は、複数例えば３個以上の低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状例えば鋭角とされた構成とすることができるものである。
この構成による光学装置においては、光源装置４６を構成する、本発明による面発光半導体レーザーによって、横モードが単一かつ高出力のレーザー光の出射がなされることから、感光体４５に対する投影において、高出力のレーザー光による高速な出力が可能となるものである。
【００７４】
〔光学装置の第３の実施の形態例〕
この実施の形態例においては、光学装置の一例としての通信装置に関して説明する。
この例においては、光学装置５１は、図２０にその概略構成図を示すように、光源装置すなわち送信装置５２と、光ファイバ５３と、受信装置５４とを有する。
光源装置５２は、本発明による面発光半導体レーザー１（図示せず）を有するものであり、この面発光半導体レーザー１は、活性層を挟んで第１及び第２のＤＢＲが配置されて垂直方向の共振器が形成され、共振器の外周部に散乱損失を生じさせる散乱損失構造部が配置され、散乱損失構造部が、共振器の周方向に間歇的に配置された複数の対向端を有する空洞もしくは該空洞に低屈折率物質が充填されてなる低屈折率領域が対向端を有して配されて成るものとすることができる。
【００７５】
また、光源装置５２を構成する面発光半導体レーザー１は、複数例えば３個以上の低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状例えば鋭角とされた構成とすることができるものである。
【００７６】
以上、本発明による光学装置の実施の形態例について説明したが、本発明はこの実施の形態例に限られるものではなく、種々の変形、変更をなされ得ることは言うまでもない。
本発明による光学装置の光源装置を構成する本発明による面発光半導体レーザーは、複数例えば３個以上の低屈折率領域の対向端の、主たる電流通路の通電方向と交叉する断面形状が、レーザーの主たる電流通路の中心方向に向かって先細形状例えば鋭角とされた構成とすることができるものである。
【００７７】
また、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する光学装置においては、実施の形態例として挙げた通信装置のほか、伝送装置あるいは光集積回路装置など、本発明による面発光半導体レーザーから成る光源装置を具備する種々の装置を構成することも可能である。
そして、本発明による光学装置においては、その面発光半導体レーザーが複数個、単一基板上に、或いは複数の基板上に形成された所謂アレイレーザーを形成して成る構成とすることも可能であるなど、本発明による面発光半導体レーザー及び光学装置が種々の変形、変更をなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による面発光半導体レーザーの一例における構造を示す概略斜視図である。
【図２】Ａ〜Ｃは、それぞれ本発明による面発光半導体レーザーの電極と低屈折率領域との配置関係を示す概略上面図である。
【図３】Ａ〜Ｄは、それぞれ本発明による面発光半導体レーザーの低屈折率領域或いは低屈折率領域から成る散乱損失構造部の形状或いは配置関係の例を示す概略図である。
【図４】Ａ及びＢは、それぞれ本発明による面発光半導体レーザーにおける低屈折率領域の側面の状態の例を示す概略斜視図である。
【図５】Ａ及びＢは、それぞれ本発明による面発光半導体レーザーの一例における構造及び低屈折率領域の形状を示す概略斜視図である。
【図６】Ａ及びＢは、それぞれ本発明による面発光半導体レーザーの一例における構造及び低屈折率領域の形状を示す概略斜視図である。
【図７】Ａ及びＢは、それぞれ本発明による半導体レーザーにおける低屈折率領域の形状の一例を示す概略上面図及び概略断面図であり、Ｃは、本発明による半導体レーザーにおける低屈折率領域の別の例を示す概略上面図である。
【図８】本発明による面発光半導体レーザーの一例における構造を示す概略斜視図である。
【図９】本発明による面発光半導体レーザーの低屈折率領域の間隔の説明図である。
【図１０】本発明による面発光半導体レーザーの低屈折率領域の間隔に対するサイドモード抑圧比の変化を示す図である。
【図１１】図１０におけるグループＡの半導体レーザーの一例の発光パターンを示す図である。
【図１２】図１０におけるグループＡの半導体レーザーの一例の発振スペクトルを示す図である。
【図１３】図１０におけるグループＢの半導体レーザーの一例の発光パターンを示す図である。
【図１４】図１０におけるグループＢの半導体レーザーの一例の発振スペクトルを示す図である。
【図１５】本発明による面発光半導体レーザーの一例における構造を示す概略斜視図である。
【図１６】Ａは面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。Ｂは面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。Ｃは面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。
【図１７】Ａは本発明による面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。Ｂは本発明による面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。Ｃは本発明による面発光半導体レーザーの製造方法の一例の一工程図である。
【図１８】本発明による光学装置の一例としての、光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図１９】Ａ及びＢは、それぞれ、本発明による光学装置の一例としての、レーザープリンターの投影光学装置の構造を示す概略構成図である。
【図２０】本発明による光学装置の一例としての、通信装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・面発光半導体レーザー、２・・・第１電極、３・・・基板、４・・・バッファ層、５・・・第１ＤＢＲ、６・・・第１クラッド層、７・・・活性層、８・・・第２クラッド層、９・・・第２ＤＢＲ、１０・・・キャップ層、１１・・・絶縁膜、１１ｗ・・・開口部、１２・・・第２電極、１２ａ・・・リング部、１８・・・酸化狭窄層、１８a・・・酸化狭窄開口、２１・・・低屈折率領域、２１ａ・・・対向端、２２・・・電流通路中心部、２３・・・中心孔、３１・・・光学装置（光ピックアップ装置）、３２・・・光源装置、３３・・・グレーティング、３４・・・偏光ビームスプリッタ、３５ａ・・・コリメータレンズ、３５ｂ・・・コリメータレンズ、３６・・・１／４波長シフト板、３７・・・光学記録媒体、３８・・・円柱レンズ、３９・・・光検出器、４１・・・光学装置（レーザープリンター用投影光学装置）、４２・・・光源装置、４３・・・拡大光学系、４４・・・ミラー、４５・・・感光体、４６・・・光源装置、４７・・・可動式ミラー、４８・・・ミラー、４９・・・感光体、５１・・・光学装置（通信装置）、５２・・・光源装置、５３・・・光ファイバ、５４・・・受信装置
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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