(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成された第１のブラッグ反射鏡層と、
前記第１のブラッグ反射鏡層の上に形成されかつ発光領域を有する活性層と、
前記活性層の上に形成されかつ表面から光軸方向に光を出射する第２のブラッグ反射鏡層と、
前記第２のブラッグ反射鏡の表面より少なくとも前記光軸方向から離れる方向に光を取り出す光取出し手段と
を備えることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の面発光レーザにおいて、
前記光取出し手段は、前記第２のブラッグ反射鏡の表面の一部の領域に形成されかつ出射光を散乱させる光散乱手段であることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項３】
請求項２に記載の面発光レーザにおいて、
光散乱手段は、前記第２のブラッグ反射鏡の表面の周辺部に形成されることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項４】
請求項２に記載の面発光レーザにおいて、
前記光散乱手段は、前記第２のブラッグ反射鏡の表面より前記光軸方向から離れる方向にのみ光を出射させることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項５】
請求項２に記載の面発光レーザにおいて、
前記光散乱手段は、フレネルレンズであることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項６】
請求項３に記載の面発光レーザにおいて、
前記第２のブラッグ反射鏡層の表面における前記光散乱手段が形成されていない中心部の幅は、前記活性層の発光領域の幅よりも小さいことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項７】
請求項３に記載の面発光レーザにおいて、
前記第１のブラッグ反射鏡層と前記活性層との間、前記第２のブラッグ反射鏡層と前記活性層との間、および、前記第２のブラッグ反射鏡層の中の何れかに形成され、かつ、中心部の電気抵抗が周辺部の電気抵抗よりも小さい電流狭窄層を更に備えることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項８】
請求項７に記載の面発光レーザにおいて、
前記第２のブラッグ反射鏡層の表面における前記光散乱手段が形成されていない中心部の幅は、前記電流狭窄層の開口幅よりも小さいことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項９】
請求項３に記載の面発光レーザにおいて、
前記光取出し手段により取り出された光は、高次横モード発振を抑制することにより得られる光であることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１０】
請求項９に記載の面発光レーザにおいて、
前記第２のブラッグ反射鏡層は、周辺部に中心部よりも反射率が低い低反射率領域を備えることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の面発光レーザにおいて、
前記第２のブラッグ反射鏡層は、複数の膜からなる多層構造を備え、
前記低反射率領域は、複数の膜の間の相互拡散により形成されることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の面発光レーザにおいて、
前記低反射率領域は、不純物拡散により形成されることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１３】
請求項１に記載の面発光レーザにおいて、
前記第２のブラッグ反射鏡層に電気的に接続された第１の電極と、
前記基板に電気的に接続された第２の電極と
を更に備えることを特徴とする面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本横モード光を出力する垂直共振器型面発光レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser ：ＶＣＳＥＬ、以下、ＶＣＳＥＬと略す）は、端面型レーザに比べて、製造コストが低い、製造の歩留りが高い、二次アレイ化が容易であるなど、多くの利点を有しており、近年活発に開発が進められている。【０００３】
面発光レーザにおいては、高出力の単一基本横モードレーザが求められている。しかし、酸化電流狭窄型の面発光レーザにおいて、単一基本横モードを得る為には、電流狭窄領域を約５μｍφ以下に小さくしなければならない。電流狭窄領域を小さくすると、素子抵抗、熱抵抗ともに大きくなってしまい、発熱の影響で十分な出力が得られないという問題がある。【０００４】
これに対し、必要とされる単一モード光出力を得るための一つの方法として、電流狭窄領域をある程度大きめにしても、高次モードが発振しにくいような構造が設けられた面発光レーザが開示されている。【０００５】
ＶＣＳＥＬの横モードは、電流値が小さい時は中心部が最も発光強度の強い基本横モードで発振するが、更に電流値を増やしてゆくと周辺部で発光強度の強い分布をもつ高次横モードが出現する。このため、基本横モード発振を維持しながら大きな光出力を得るには、高次横モードの発光強度が強い周辺部で、発振しにくい条件を作り出すことが有効である。【０００６】
従来このような状態を実現する方法として、大きく分けて二種類の技術が知られている。一つは、共振器を構成する反射鏡（Distributed Bragg Reflector:ＤＢＲ）の周辺部の光吸収損失を大きくし、高次モード発振に必要なゲインを増大させることにより、発振しづらい状態にする吸収損失制御型構造である。もう一つは、ＤＢＲの吸収損失は変えないで反射率そのものを下げるような構造を周辺部に入れることにより、高次モード発振を生じにくくする反射損失制御型構造である。【０００７】
吸収損失制御型構造の従来技術としては、周辺部にＺｎのｐ型拡散領域を形成することでキャリア吸収を大きくし、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特許第２８７６８１４号公報（文献１）を参照）。また、周辺部の電極コンタクト部で金属による吸収損失を大きくし、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開２０００−３３２３５５号公報（文献２）を参照）。【０００８】
反射損失制御型構造の従来技術としては、周辺部の積層方向の最表面に誘電体膜を形成して、いわゆるアンチリフレクション(Anti-reflection :ＡＲ)コートを施すことにより周辺部のＤＢＲの反射率を低下させて、高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開２０００−０２２２７１号公報（文献３）を参照）。また、周辺部のＤＢＲ部の一部にＡｌＡｓ層を酸化させて酸化膜位相調整層を形成して周辺部と中心部のＤＢＲの中心波長をずらすことで、実質的に周辺部のＤＢＲの反射率を低下させて高次横モードの発生を抑制する技術がある（例えば、特開２００２−３５３５６２号公報（文献４）を参照）。【０００９】
更に、文献１と同様に周辺部にドーパントを高濃度で導入しキャリア吸収を増大させると共に、熱アニールによりＤＢＲを構成している元素の相互拡散を生じせしめＤＢＲの反射率そのものも下げるといった、上記二つの技術を併せ持つような技術もある（例えば、特開２００３−１２４５７０号公報（文献５）および実用新案登録第３０９１８５５号公報（文献６）を参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発光素子をシステムで使用する際、多くの場合、発光素子の平均発光強度を一定に保つように発光素子を制御する。端面型のレーザの場合、両端面から発光が出射されるので、一方の端面から出射される発光の発光強度をモニターすることで、発光素子の平均発光強度を一定に保つように制御できる。【００１１】
これに対し、ＶＣＳＥＬの場合、基本的に、光は一方向のみに出射される構造である。出射される光は光ファイバーとの結合に使われるため、ＶＣＳＥＬの発光強度をモニターすることは困難であった。ＶＣＳＥＬにおける発光強度のモニターは、出射光をハーフミラー等で分光して行われる。しかし、この場合は、出射光のＶＣＳＥＬへの戻りを完全になくすことが困難であり、発振強度の変動の原因となっている。【００１２】
本発明の目的は、面発光レーザから一方向に出射される光の強度を簡易な構造でモニターできるようにすることにある。
また、他の目的は、面発光レーザの高次横モード発振を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の面発光レーザは、基板と、この基板の上に形成された第１のブラッグ反射鏡層と、第１のブラッグ反射鏡層の上に形成されかつ発光領域を有する活性層と、活性層の上に形成されかつ表面から光軸方向に光を出射する第２のブラッグ反射鏡層と、第２のブラッグ反射鏡の表面より少なくとも光軸方向から離れる方向や表面から光軸方向に対して交差する方向に光を取り出すモニター光取出し手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この面発光レーザにおいて、光取出し手段は、第２のブラッグ反射鏡の表面の一部の領域に形成されかつ出射光を散乱させる光散乱手段とすることができる。
【００１５】
また、第２のブラッグ反射鏡層は、周辺部に中心部よりも反射率が低い低反射率領域を備えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、光軸方向に対して交差する方向に光を取り出すことで、面発光レーザから一方向に出射される光の強度をモニターすることができる。また、第２のブラッグ反射鏡の表面に光散乱手段を形成することで、簡易な構造でモニター用の光を取り出すことができる。また、第２のブラッグ反射鏡の表面の周辺部に光散乱手段を形成し、更に第２のブラッグ反射鏡層の周辺部に低反射率領域を設けることで、高次横モードの発振を抑制しつつ、モニター用の光を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例の概要を説明するＶＣＳＥＬ装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＶＣＳＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の構成例によるＶＣＳＥＬ装置の断面図である。
【図４】本発明の第２の構成例によるＶＣＳＥＬ装置の断面図である。
【図５】本発明の第３の構成例によるＶＣＳＥＬ装置の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を用いて、本発明の一実施例の概要について説明する。【００１９】
本実施例に係る面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、第１導電型の基板１０１の表面に第１導電型の第１のＤＢＲ層１０２、活性層１０４、第２導電型の酸化電流狭窄層１０６、第２導電型の第２のＤＢＲ層１０７が順次積層された積層構造と、第２のＤＢＲ層１０７の表面（発光面）に形成されてそこに電気的に接続された第１の電極１０９と、基板１０１の裏面に形成されてそこに電気的に接続された第２の電極１１１とを有している。【００２０】
本実施例の特徴の一つは、第２のＤＢＲ層１０７の発光面の周辺部に、光軸Ｚの方向に対して交差する方向に出射光を散乱させる光散乱体１１０が設けられていることにある。この光散乱体１１０は、高次横モードによる発光を散乱光１１５として外部に取り出し、モニター光とするモニター光取出し手段として機能する。第２のＤＢＲ層１０７の発光面の中心部から光軸Ｚの方向に出たレーザ光１１６は、光ファイバーに結合させ、モニター光とする散乱光１１５は、このＶＣＳＥＬの近くに設置された光検出器で検出できるようにする。このため、散乱光１１５は、できるだけ光軸Ｚの方向に対して大きな角度をなす方向に散乱されることが望ましい。【００２１】
また、本実施例では、更に高次横モードの発生を抑制するために、第２のＤＢＲ層１０７の発光の中心部の外周囲（周辺部）に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域１０８を形成する。反射率を下げる方法としては、第２のＤＢＲ層１０７を構成する多層膜の相互拡散を用いることができる。多層膜の相互拡散とは、多層膜を構成している原子が、互いの層に拡散する現象をいう。例えば、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓの多層膜は、当初はＧａとＡｌとが界面で交互に急峻に変わる構造をしているが、相互拡散させると、界面付近でＧａとＡｌとが混じり合う。例えば、ＧａＡｓ層ではＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓになり、ＡｌＡｓ層ではＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓのようになり、反射率が下がり始める。これを更に進め、ＧａとＡｌとが完全に混ざると、各層厚が等しい場合には、ＧａＡｓ層がＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層に、ＡｌＡｓ層もＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層になり、もはや層の区別ができなくなる。そうなると、多層反射膜として機能しなくなる。なお、低反射率領域１０８を形成するにあたっては、必ずしも各層の成分が同じになるまで相互拡散を行わなくてもよい。【００２２】
電流狭窄層（Current (confinement) aperture layer）１０６では、その周辺部の電気抵抗が、中心部の電気抵抗よりも大幅に高くなっている。電流狭窄層１０６は、電流を中心部に集中して流すために設けられている。【００２３】
第２のＤＢＲ層１０７の発光面における光散乱体１１０が形成されていない中心部の幅１１３、および、第２のＤＢＲ層１０７の発光の中心部の幅（すなわち低反射率領域１０８の開口幅）１１３は、電流狭窄層１１２の中心部の幅（すなわち電流狭窄層１０６の開口幅）１１２より狭くなっている。電流注入時に活性層１０４で光る発光領域は、電流狭窄層１１２の開口幅１１２から、楕円の領域１１４のようになる。【００２４】
楕円の発光領域１１４から出た光は、第１，第２のＤＢＲ層１０２，１０７により構成された光共振器によりフィードバックがかかり、レーザ発振が生じる。しかし、本実施例では、第２のＤＢＲ層１０７に低反射率領域１０８が形成されているため、発光の周辺部では十分なフィードバックがかからない。このため、発光の中心部に最大の光強度がある基本横モードでは発振するが、発光の周辺部に最大光強度がある高次横モードでは発振しにくくなる。【００２５】
周辺部に発光のピークが生じる高次横モードの光は、発光のピークの部分が低反射率領域１０８を通ることになる。この低反射率領域１０８において反射率が低下した分だけ、多くの光がＶＣＳＥＬ内を透過し、散乱光１１５となって外部に出てゆく。本実施例では、この散乱光１１５を発光強度モニターとして用い、ＶＣＳＥＬのレーザ光１１６の出力を制御するために用いる。【００２６】
上述の構成により、ＶＣＳＥＬの発光面の周辺部から発光を取り出し、発光強度モニターとして用いることができる。また、高次横モード発振を抑制することができる。【００２７】
次に、図２を用いて、本実施例に係るＶＣＳＥＬの構成を、更に詳しく説明する。【００２８】
本実施例に係るＶＣＳＥＬは、第１導電型の基板１０１の表面に第１導電型の第１のＤＢＲ層１０２、第１導電型の下部クラッド層１０３、活性層１０４、第２導電型の上部クラッド層１０５、第２導電型の酸化電流狭窄層１０６、第２導電型の第２のＤＢＲ層１０７が順次積層された多層構造と、第２のＤＢＲ層１０７の表面（発光面）に形成されてそこに電気的に接続された第１の電極１０９と、基板１０１の裏面に形成されてそこに電気的に接続された第２の電極１１１とを有している。【００２９】
第１および第２のＤＢＲ層１０２，１０７は、ともに低屈折率層１０２１と高屈折率層１０２２との多層膜から構成される。低屈折率層１０２１と高屈折率層１０２２とのペア数については、出射側の第２のＤＢＲ層１０７の反射率を第１のＤＢＲ層１０２の反射率よりも小さくするため、通常、第２のＤＢＲ層１０７のペア数が第１のＤＢＲ層のペア数よりも少なく設定される。【００３０】
共振部は、下部クラッド層１０３、活性層１０４および上部クラッド層１０５から構成される。活性層１０４は、共振部の電界強度の腹にあたる部分に配置される。特に、電流狭窄層１０６の高抵抗の周辺部が酸化膜により形成される場合には、活性層１０４は、共振部の電界強度の節にあたる部分に配置される。その理由は、電流狭窄層１０６の酸化膜と、共振部を形成する半導体との屈折率差が大きく、光閉じこめ効果が大きくなりすぎないようにするためである。また、電流狭窄層１０６の開口幅１１２は、ＶＣＳＥＬの横モードに大きく関係しており、精密な制御が必要である。【００３１】
本実施例では、光軸Ｚの周辺部にモニター光を外部に取り出すための光散乱体１１０を配置した構成になっている。この光散乱体１１０としては、周辺部方向に光を散乱する構造が好ましい。例えば、光散乱体１１０として、フレネルレンズなどを用いることができる。【００３２】
更に、モニター光の取り出し効率を高めるために、第２のＤＢＲ層１０７の発光の中心部の外周囲（周辺部）に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域１０８が形成されている。低反射率領域１０８は、電流狭窄層１０６と同一の中心軸で、低反射率領域１０８が囲う内径（開口幅）１１３は、電流狭窄層１０６の開口幅１１２よりも小さくなっている。低反射率領域１０８は、第２のＤＢＲ層１０７を構成する多層膜間の相互拡散によって形成されている。【００３３】
次に、本実施例に係るＶＣＳＥＬの動作を説明する。【００３４】
光軸Ｚの周辺部で、第２のＤＢＲ層１０７の表面近傍の周辺部に、出射光を散乱させる光散乱体１１０を有している。これにより、この部分の反射率が中心部の反射率より低下する。基本横モードは中心部に、高次横モードは周辺部に電界強度の強い部分を持つ。発光面の周辺部に光散乱体１１０が配置されることにより、高次横モードの発振が抑制され、基本横モードでの発振が持続する。【００３５】
電流狭窄層１０６の開口幅１１２は、第２のＤＢＲ層１０７の発光面において光散乱体１１０が形成されていない領域の幅（光散乱体１１０の開口幅）１１３よりも大きい。従って、活性層１０４における発光領域は、光散乱体１１０の開口幅１１３よりも広い。このため、出射光を散乱させる光散乱体１１０が配置された発光面の周辺部では、高次横モードは発振に必要なゲインに達しないが、相当量の光が発生する。この光は第２のＤＢＲ層１０７を通る際に波長的にフィルタリングされる。第１のＤＢＲ層１０２との共振により、ＶＣＳＥＬの発振波長近傍の波長の光のみが、光散乱体１１０を通じて外部に出射される。外部に出射された光は、散乱光１１５となる。この散乱光１１５は効率的にモニター光として外部に取り出すことが好ましく、散乱光１１５はできるだけレーザの光軸Ｚの方向から外周囲の方向に外れることが好ましい。【００３６】
光散乱体１１０だけでは高次横モードの抑制が困難な場合には、図２に示したように、第２のＤＢＲ層１０７の周辺部に低反射率を有する低反射率領域１０８を形成する。これにより、更に高次横モードは発振しにくくなる。【００３７】
また、周辺部で発生した高次横モードの光は低反射率領域１０８を通るが、低反射率領域１０８において反射率が低下した分だけ多くの光が外部に散乱光１１５となって出射される。【００３８】
この場合の第２のＤＢＲ層１０７を透過してくる光のスペクトルは、活性層１０４のエレクトロルミネッセンスに近く、ブロードなものとなっている。その理由は、低反射率領域１０８が存在することで第２のＤＢＲ層１０７のストップバンド幅が狭まるのと同時に、最高反射率自体もストップバンド幅全体で低下するためである。このように、光散乱体１１０から出てくる光は、スペクトル的には広く、積分強度としては大きくなり、外部でモニターすることが可能となる。【００３９】
低反射率領域１０８において反射率を下げる方法として、第２のＤＢＲ層１０７を構成する多層膜間の相互拡散を用いている。例えば、２４周期のＧａＡｓ／ＡｌＡｓからなるＤＢＲ膜では、光の透過率は１％以下（反射率は９９％以上）である。これに対し、発光中心部のＤＢＲを相互拡散させないように周辺部だけ電子線照射を行い、この電子線照射が行われた領域の異常拡散を用い、多層膜の相互拡散を生じさせる。このようにしてＡｌＧａＡｓ（Ａｌ:０．４）／ＡｌＧａＡｓ(Ａｌ：０．６)のＤＢＲに変えると、透過率は約２３％に上がる（すなわち、反射率は７７％に下がる）。【００４０】
低反射率領域１０８において反射率を下げる際に、相互拡散を不純物拡散により行なうと、キャリア吸収も起こる。上記の例で、多層膜の各層中の吸収係数を１００ｃｍ-1とすると、第２のＤＢＲ層１０７全体での吸収率は約４％になり、反射率もその分下がって約７４％になる。しかし、透過率は約２２％であり、キャリア吸収がない場合とあまり変わらない。従って、不純物による相互拡散は、第２のＤＢＲ層１０７の反射率を低下させるが、透過率にはあまり利かない。このため、高次横モードは抑制されるが、ＶＣＳＥＬ内を透過して外部に出てくるモニター光は通常の場合よりも多くなるので、有効である。【００４１】
本実施例では、前記第１導電型はn型であり、前記第２導電型はｐ型であることを想定して説明をしたが、逆の場合でも効果は同じである。ただし、この場合には、第１のＤＢＲ層１０２と活性層１０４の間に電流狭窄層１０６が挿入されることになる。また、電流狭窄層１０６は、第２のＤＢＲ膜１０７の中に挿入されてもよい。【００４２】
次に、本実施例に係るＶＣＳＥＬの具体的な構成例を説明する。【００４３】
第１の構成例
図３を用いて、第１の構成例によるＶＣＳＥＬを説明する。なお、以下の説明は、短波長レーザ装置の例であり、発振波長約０．８５μｍとなる材質を選択している。【００４４】
まず、図３に示すように、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層１０２２とｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層１０２１の一対を基本単位とするｎ型のＤＢＲ（n型半導体ミラー層）を複数積層した第１のＤＢＲ層１０２、n型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓの下部クラッド層１０３、ノンドープＧａＡｓ量子井戸とＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層からなる活性層１０４、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓの上部クラッド層１０５、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ただし０．９＜ｘ＜１）の酸化電流狭窄層１０６、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（p型半導体ミラー層）を複数積層した第２のＤＢＲ層１０７、更に光散乱体１１０の元となるＡｌyＧａ1-yＡｓ（ただし０．９＜ｙ＜１）を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する。分子線エピタキシー成長（ＭＢＥ）法等の他の成長方法を用いてもよい。【００４５】
各々のＤＢＲ層１０２，１０７では、高屈折率のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓと低屈折率のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとのそれぞれの膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長約０．８５μｍのほぼ１/４となるように設定してある。または、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓの厚みとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓの厚みの合計の膜厚（ＤＢＲ単位の膜厚）を、光路長を発振波長である約０．８５μｍの１/２となるように設定してもよい。【００４６】
次に、フォトレジストをエピタキシャル成長膜上へ塗布し、円形のレジストマスクを形成する。ついで、ドライエッチングにより、上部クラッド層１０５の表面が露出するまでエッチングを行い、直径約３０μｍの円柱状構造を形成する。この工程により、電流狭窄層１０６の側面が露出する。その後、レジストマスクを除去する。次に、再びメサ上面のＡｌyＧａ1-yＡｓ層上にフォトレジストを塗布し、メサと同心円となる円環状のレジストマスクを形成する。このレジストマスクの寸法は、内径を約８μｍ〜１０μｍで、外径を約１２〜１４μｍとする。その後、第２のＤＢＲ層１０７の最上面であるＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層が露出するまでエッチングを行い、円環状のＡｌyＧａ1-yＡｓ層を形成する。【００４７】
その後、水蒸気雰囲気中の炉内において温度約４００℃で約１０分間加熱を行う。これにより、電流狭窄層１０６とメサ最上面のＡｌyＧａ1-yＡｓ層が円環状に選択的に同時に酸化される。この酸化により、電流狭窄層１０６の周辺部には酸化領域が形成され、中心部には直径が約８μｍの非酸化領域が形成される。また、円環状のメサ最上面のＡｌyＧａ1-yＡｓ層は、酸化により一部ＡｌＧａＯxに変化するが、Ａｌの組成が大きいため、表面に凹凸のある光散乱体１１０となる。【００４８】
電流狭窄層１０６は、電流を非酸化領域とほぼ同じ幅の活性層領域に集中して流すために設けている。【００４９】
その後、メサ上の外周にチタン（Ｔｉ）／金（Ａu）の円環状の第１の電極１０９、基板１０１の裏面全面にＡｕＧｅ合金の第２の電極１１１を形成する。【００５０】
第２のＤＢＲ層１０７を２４周期積層することにより、光散乱体１１０の無い部分の反射率は約９９．８％、一方、光散乱体１１０ある部分の反射率は約９９％と高次横モード抑制が可能な反射率低下が得られた。また、電流狭窄層１０６の開口径を８μｍと大きくする事ができるため、電気抵抗が減少し、動作電圧を約３V以下に抑えることができる。これにより、単一基本モードを維持したまま約３ｍＷ以上の高出力動作が可能となる。【００５１】
また、本レーザの近視野像から、レーザ１１３の出力のほか、光散乱体１１５の部分からの散乱光１１５も観測できる。この散乱光１１５は、レーザのモニター光として使用することができる。【００５２】
第２の構成例
図４を用いて、第２の構成例によるＶＣＳＥＬを説明する。【００５３】
図３に示した第１の構成例と異なる点は、光散乱体１１０が単なる散乱体ではなく、光軸Ｚから離れる方向にのみモニター光を出射する点である。【００５４】
本構成例では、光散乱体１１０はフレネルレンズの構造を有している。【００５５】
フレネルレンズを形成するために、選択エッチングが可能で、かつ、表面が酸化されにくい材料であることが好ましい。層構造は第１の実施例と第２のＤＢＲ層１０７までは同じであるが、その上に、ＡｌyＧａ1-yＡｓ層ではなく、ＧａＡｓのλ／２層を積層して終わる。【００５６】
なお、最上層の層は、λ／２の膜厚で、選択エッチングが可能で、かつ、表面が酸化されにくい材料であれば、特にＧａＡｓ層でなくとも問題はない。例えば、Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ層等であっても良い。【００５７】
フレネルレンズは、フォトレジストを電子ビーム露光で形状パターニングし、それをドライエッチングで転写する通常の方法で製造することができる。フレネルレンズのリングのピッチは０．５μｍとし、円の外側方向に膜厚が厚くなるように、約１５度の傾斜をつけた。これにより、基板面に対してほぼ垂直に上がってきた光は、基板面に対して約４０度の角度で出射する。【００５８】
光散乱体１１０により、高次横モード発振が抑制され、単一基本モードを維持したまま約３ｍＷ以上の高出力動作が可能となると同時に、モニター光も光軸Ｚから約５０度の方向に同心円上に出ていることが近視野像の観察からわかる。【００５９】
第３の構成例
図５を用いて、第３の構成例によるＶＣＳＥＬを説明する。【００６０】
図４に示した第２の構成例と異なる点は、第２のＤＢＲ層１０７の周辺部に、発光の中心部に比べて低反射率である低反射率領域１０８が形成されている点である。【００６１】
本構成例では、光散乱体１１０となる最上層のＧａＡｓのλ／２層の上にＺｎＯ膜をスパッタで円環状に形成し、５８０℃、１０分のアニールを行う。この結果、光軸Ｚの中心部を除く周辺部に、深さ約２μｍ程度までＺｎによる相互拡散が生じる。これにより、高屈折率のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層と低屈折率のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層の界面はなだらかになり、その領域の反射率は低下する。このため、相互拡散領域、すなわち低反射率領域１０８の開口幅１１３を６μｍと大きくとっても単一基本モードが維持され、約５ｍＷ以上の高出力動作が可能となる。【００６２】
また、相互拡散によりＤＢＲの反射率が低下したのと引きかえに透過率があがり、光散乱体１１０からの散乱光１１５も増大する。【００６３】
前述の構成例においては、活性層１０４の材料としてノンドープＧａＡｓやノンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを用いたが、本発明は、これらに限られず、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓを用いて近赤外用のＶＣＳＥＬを構成することもできるし、またＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどの可視ＶＣＳＥＬにも適用できる。【００６４】
更に、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰや、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂなどを用いて長波帯の単一モードＶＣＳＥＬを構成することもできる。これらのＶＣＳＥＬは単一モードファイバを用いた比較的長距離の通信に非常に有効である。更には、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等を用いて青色または紫外線用のＶＣＳＥＬを構成することができる。【００６５】
また、これらの活性層１０４の材料に応じて、ＤＢＲ層１０２，１０７を含めたその他の層の材料・組成や、ＤＢＲ層１０２，１０７の周期数を含めたそれぞれの層の厚みを適宜選択、設定できることはいうまでもない。【００６６】
第１〜第３の構成例によるＶＣＳＥＬでは、電流狭窄層１０６はアルミニウム（Ａｌ）を酸化する構成となっているが、Ａｌに限るものではなく、酸化した酸化領域が非酸化領域に比べ電気抵抗が大幅に増大（絶縁体となれば望ましい）する物質であればよい。【００６７】
第１〜第３の構成例によるＶＣＳＥＬでは、光散乱体１１０や低反射率領域１０８の形状が円環状となっているため、出力レーザ光１１６の断面も円環状となるが、必要に応じて楕円型などの所望の断面形状をもつ出力レーザ光１１６を出射するようにしてもよい。【００６８】
本発明は、以上の具体的な構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。
【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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