(57)【要約】【課題】  戻り光ノイズを抑制することができる面発光レーザおよびこれを用いた光学ユニットを提供する。【解決手段】  面発光レーザ１０に、図示しないレンズを介して光ファイバ３０が接続されている。面発光レーザ１０では、発光取り出し用の開口部１８Ａが、ｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設けられている。光ファイバ３０は、コア層３１が面発光レーザ１０の発光領域１３Ａ上を回避するように面発光レーザ１０に対して配置され、モニタ光電変換素子４０が面発光レーザ１０の横に配置されている。発光領域１３Ａで発生した光ＬＢは、メサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに対して斜めに出射し、光ファイバ３０等に斜めに入射する。レンズや光ファイバ３０からの反射光Ｒは面発光レーザ１０に戻らず、モニタ光電変換素子４０に効率よく受光される。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光領域を含む活性層を有するメサ部と、
前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、
前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部と
を備えたことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち１次以上の高次横モード成分の少なくとも一部を選択的に取り出し可能な位置に設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記メサ部は、前記活性層の発光領域を制限するための電流狭窄層を含み、前記電流狭窄層は、半導体よりなる低抵抗領域と、前記低抵抗領域の周囲に、絶縁性酸化物よりなる環状の高抵抗領域とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記発光領域は、５μｍ以上の径を有する
ことを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項６】
面発光レーザと、前記面発光レーザからの光を伝送するコア層を有する光ファイバとを備えた光学ユニットであって、
前記面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備え、
前記光ファイバは、前記コア層が前記面発光レーザの発光領域上を回避するように前記面発光レーザに対して配置された
ことを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
前記光ファイバは、中心軸が前記面発光レーザのメサ部の垂直軸に平行になるように前記面発光レーザに対して配置された
ことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を備え、前記モニタ光電変換素子は前記面発光レーザの横に配置された
ことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けられた
ことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
【請求項１０】
前記開口部は、前記発光領域で発生した光のうち１次以上の高次横モード成分の少なくとも一部を選択的に取り出し可能な位置に設けられた
ことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
【請求項１１】
前記発光領域は、５μｍ以上の径を有する
ことを特徴とする請求項６記載の光学ユニット。
【請求項１２】
面発光レーザを有する光学モジュールであって、
前記面発光レーザは、
発光領域を含む活性層を有するメサ部と、
前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、
前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部と
を備えたことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１３】
面発光レーザと、前記面発光レーザからの光を伝送するコア層を有する光ファイバとを備えた光学ユニットを備えた光学モジュールであって、
前記面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備え、
前記光ファイバは、前記コア層が前記面発光レーザの発光領域上を回避するように前記面発光レーザに対して配置された
ことを特徴とする光学モジュール。
【請求項１４】
前記面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を備え、前記モニタ光電変換素子は、前記面発光レーザの横に配置された
ことを特徴とする請求項１３記載の光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting Laser）およびこの面発光レーザと共に光ファイバまたはモニタ用光電変換素子を備えた光学ユニットに関する。また、本発明は、この面発光レーザまたは光学ユニットを用いた受送信装置などの光学モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザの横モード制御方法として、例えば特許文献１では、電極の開口径および電流狭窄部の開口径を制御することにより基本横モードの出力を高めるようにした構成が開示されている。
【０００３】
図１０は、このような従来の面発光レーザの一例を表したものである。この面発光レーザ１１０では、基板１１１上に、ｎ側多層反射膜１１２，活性層１１３，電流狭窄層１１４，ｐ側多層反射膜１１５，ｐ側コンタクト層１１６が順に積層されている。ｐ側コンタクト層１１６上には、絶縁膜１１７を介してｐ側電極１１８が形成され、基板１１１の裏側にはｎ側電極１１９が形成されている。ｐ側電極１１８の開口部１１８Ａは、電流狭窄部１１４の開口の真上に位置している。
【特許文献１】特開２００２−２０８７５５号公報
【特許文献２】特開平３−２２２３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１０に示したような構造では、面発光レーザ１１０からのレーザ光ＬＢ１１０は、活性層１１３の発光領域１１３Ａからｐ側電極１１８の開口部１１８Ａを通って垂直に出射していた。この面発光レーザ１１０をレンズ（図示せず）を介して光ファイバ１３０に接続した場合、光ファイバ１３０の端面やレンズからの反射光Ｒ１１０がまっすぐに面発光レーザ１１０に戻ってきてしまい、面発光レーザ１１０のレーザ共振器内に取り込まれやすくなっていた。そのため、戻り光ノイズが著しく増大してしまい、面発光レーザ１１０の特性劣化の原因となるおそれがあった。
【０００５】
また、面発光レーザとフォトダイオード（photodiode；ＰＤ）などのモニタ光電変換素子とを組み合わせた構造として、例えば特許文献２では、モニタ光電変換素子の上に面発光レーザを配置したものが提案されている。ここでは、面発光レーザの裏面反射率が１００％よりも小さくされており、面発光レーザの裏面から出射した光がモニタ光電変換素子に入射するようになっている。しかしながら、特許文献２に記載された構造では、裏面反射率を低くしているので閾値電流が増大してしまうという問題があった。そこで、例えば図１１に示したように、光ファイバ１３０からの反射光を面発光レーザ１１０の下に配置されたモニタ光電変換素子１４０に入射させることが考えられる。しかし、このように意図的に光ファイバ１３０からの反射光を光出力モニタリングに利用する場合にも、特許文献１の構成と同様に戻り光ノイズによる問題が生じるおそれがある。更に、光ファイバ１３０からの反射光の強度分布は中心軸付近が最も強くなるが、強度の大きな反射光は面発光レーザ１１０に入射してしまい、モニタリングには利用できないので、モニタ光電変換素子１４０の受光効率が低くなってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、戻り光ノイズを抑制することができる面発光レーザおよびこれを用いた光学ユニット、並びにこれらを用いた光学モジュールを提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、モニタ光電変換素子の受光効率を向上させることができる面発光レーザおよびこれを用いた光学ユニット、並びにこれらを用いた光学モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による面発光レーザは、発光領域を含む活性層を有するメサ部と、前記メサ部上の前記発光領域に対向する領域を覆うように形成された電極と、前記電極の前記発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられた発光取り出し用の開口部とを備えたものである。ここで、開口部は、発光領域で発生した光のうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明による光学ユニットは、上記本発明による面発光レーザと、面発光レーザからの光を伝送するコア層を有する光ファイバとを備えたものであって、光ファイバは、コア層が面発光レーザの発光領域上を回避するように面発光レーザに対して配置されたものである。ここで、光ファイバは、中心軸が面発光レーザのメサ部の垂直軸に平行になるように面発光レーザに対して配置されていることが好ましい。また、面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を備え、モニタ光電変換素子は面発光レーザの横に配置されていることが好ましい。
【００１０】
本発明による第１の光学モジュールは、上記本発明による面発光レーザを備えたものである。また、本発明による第２の光学モジュールは、上記本発明による光学ユニットを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の面発光レーザ、または本発明の第１の光学モジュールによれば、発光取り出し用の開口部を、発光領域に対向する位置からずれた位置に設けるようにしたので、発光領域で発生した光をメサ部の垂直軸に対して斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光を面発光レーザ内部に侵入しにくくすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザの特性劣化を防ぐことができる。
【００１２】
特に、開口部を、発光領域で発生した光のうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けるようにすれば、発光領域から垂直（９０°）に出射する０次横モード成分を抑えることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザに垂直に入射して内部に侵入することを抑制することができる。よって、戻り光ノイズの増大を確実に防ぐことができる。
【００１３】
本発明の光学ユニット、または本発明の第２の光学モジュールによれば、光ファイバを、コア層が面発光レーザの発光領域上を回避するように面発光レーザに対して配置するようにしたので、面発光レーザから斜めに出射した光を光ファイバに入射しやすくすると共に、面発光レーザからの光を光ファイバに斜めに入射させることにより光ファイバ端からの反射光が面発光レーザに戻らないようにすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザの特性劣化を防ぐことができる。特に、レンズを用いずに面発光レーザと光ファイバとを直接接続するバットカップリングの場合には、面発光レーザと光ファイバとの距離を近づけても反射光が面発光レーザに戻ってくることがなく、戻り光ノイズを効果的に抑制することができる。
【００１４】
特に、面発光レーザの光出力を制御するためのモニタ光電変換素子を面発光レーザの横に配置すれば、光ファイバからの反射光をモニタ光電変換素子に受光させて光出力モニタリングに利用することができ、モニタ光電変換素子の受光効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（面発光レーザ）
図１は、本発明の一実施の形態に係る面発光レーザの断面構成を表すものである。この面発光レーザ１０は、例えば光ファイバ通信において受送信装置などに用いられるものであり、基板１１上に、ｎ型半導体多層膜よりなるｎ側多層反射膜１２，発光領域１３Ａを有する活性層１３，電流狭窄層１４，ｐ型半導体多層膜よりなるｐ側多層反射膜１５およびｐ側コンタクト層１６が順に積層された構成を有している。また、ｐ側コンタクト層１６，ｐ側多層反射膜１５，電流狭窄層１４，活性層１３およびｎ側多層反射膜１２の一部は、略円柱状のメサ部１０Ａとされている。面発光レーザ１０は例えば３００μｍ角程度であり、メサ部１０Ａの直径φ10A は例えば約３０μｍないし４０μｍである。
【００１７】
基板１１は、例えば、積層方向における厚さ（以下、単に「厚さ」という。）が約１５０ｎｍであり、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）により構成されている。ｎ側多層反射膜１２は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ混晶層とｎ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層とを交互に積層した構造を有するＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ；分布型ブラッグ反射）ミラーである。
【００１８】
活性層１３は、例えば、厚さが３０ｎｍないし５０ｎｍ程度であり、不純物を添加しないＧａＡｓにより構成されている。発光領域１３Ａは、活性層１３の中央に位置している。発光領域１３Ａは、横マルチモードで発振可能とするために例えば５μｍ以上の径φ13A を有することが好ましい。
【００１９】
電流狭窄層１４は、活性層１３の発光領域１３Ａを制限するためのものであり、例えば、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）またはＡｌＧａＡｓ混晶よりなる低抵抗領域１４Ａの周囲に、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物（ＡｌＯx ，ＡｌＧａＯx ）よりなる環状の高抵抗領域１４Ｂを有し、電流は低抵抗領域１４Ａのみに狭窄されるようになっている。活性層１３の低抵抗領域１４Ａに対応する領域が発光領域１３となっている。
【００２０】
ｐ側多層反射膜１５は、例えば、亜鉛（Ｚｎ）または炭素（Ｃ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ混晶層とｐ型Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層とを交互に積層した構造を有するＤＢＲミラーである。ｐ側コンタクト層１６は、例えば、亜鉛（Ｚｎ）または炭素（Ｃ）などのｐ型不純物を高濃度に添加したｐ型ＧａＡｓにより構成されている。
【００２１】
メサ部１０Ａの表面には、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯx ）よりなる絶縁膜１７を間にして、ｐ側電極１８が形成されている。ｐ側電極１８には、発光取り出し用の開口部１８Ａが設けられている。ｐ側電極１８は、例えば、ｐ側コンタクト層１６に近い方から順にチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）により構成され、絶縁膜１７に設けられた開口を介してｐ側コンタクト層１６に電気的に接続されている。一方、基板１１の裏側にはｎ側電極１９が形成されている。ｎ側電極１９は、例えば、基板１１に近い方から順に金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）により構成されている。
【００２２】
ｐ側電極１８は、図２に示したように、メサ部１０Ａの発光領域１３Ａに対向する領域を覆うように形成されており、開口部１８Ａは、ｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設けられている。これにより、この面発光レーザ１０では、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢをメサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに対して角度θで斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバからの反射光を面発光レーザ１０の内部に侵入しにくくすることができるようになっている。なお、開口部１８Ａの形状は図２に示した円形に限られず、その直径も特に限定されない。
【００２３】
開口部１８Ａが発光領域１３Ａの対向位置からずれた位置に設けられていることにより、この面発光レーザ１０では、発光領域１３Ａで発生する光ＬＢの横モードを制御することができるようになっている。すなわち、図３に示したように、発光領域１３Ａで発生する光ＬＢのうち取り出したい横モード成分を開口部１８Ａを介して選択的に外部に取り出す一方、それ以外の横モード成分をｐ側電極１８により反射させることにより抑制することができるようになっている。
【００２４】
開口部１８Ａは、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢのうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けられていることが好ましい。０次横モード成分は発光領域１３Ａから垂直（９０°）に出射するので、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ１０に垂直に入射して内部に侵入しやすく、戻り光ノイズを増大させるおそれがあるからである。なお、このように０次横モード成分をｐ側電極１８により反射させた場合も、もともと面発光レーザ１０にはｐ側多層反射膜１５等の反射膜が設けられており、ｐ側電極１８で反射された０次横モード成分による悪影響はない。
【００２５】
図４は、面発光レーザ１０の発光領域１３Ａの径が約１０ｎｍ、開口部１８Ａの径が１０μｍないし１５μｍの場合に得られる横モードの一例を模式的に表すものである。発光領域１３Ａで発生する光ＬＢは、例えば、発光領域１３Ａの中央付近から垂直に（半値幅は例えば１５°程度）出射する０次横モード成分と、発光領域１３Ａの中央付近から外れた位置から広い角度で放射される１次および２次の高次横モード成分との混合されたものとなっている。
【００２６】
図５は、図４に示したような横モードを有する面発光レーザ１０において、開口部１８Ａの位置による横モード制御の例を表している。なお、図５では高次横モード成分のうち２次横モード成分ＬＢ２のみを示している。図５（Ａ）に示したように、開口部１８Ａを発光領域１３Ａに対向する位置に設けた従来構造では、０次横モード成分ＬＢ０および２次横モード成分ＬＢ２を開口部１８Ａから取り出すことができる。図５（Ｂ）に示したように、開口部１８Ａを発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設け、開口部１８Ａの端部をメサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに合わせると、０次横モード成分ＬＢ０を部分的に抑制することができる。図５（Ｃ）に示したように、開口部１８Ａを更にメサ部１０Ａの周辺寄りの位置に設ければ（開口部１８Ａの垂直軸１０Ｂからのずれ量ｄ）、０次横モード成分ＬＢ０を完全に抑制し、２次横モード成分ＬＢ２のみを開口部１８Ａから選択的に取り出すことができる。
【００２７】
また、開口部１８Ａは、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢのうち１次以上の高次横モード成分の少なくとも一部を選択的に取り出し可能な位置に設けられていることが好ましい。高次横モード成分は発光領域１３Ａから垂直（９０°）に出射しないので、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ１０に入射しにくいからである。
【００２８】
なお、このように０次横モード成分を抑制して１次以上の高次横モード成分を利用する場合には、０次横モード成分を含む光ＬＢを利用する場合に比較して光出力は多少小さくなる可能性がある。しかし、面発光レーザは一般に戻り光の影響を極めて受けやすく、高速変調が困難になってしまうので、０次横モード成分を抑制することにより光出力を多少小さくしたとしても、戻り光を抑えることにより信頼性の向上、応用範囲の拡大などの利点を得るほうが有利である。また、０次横モード成分を抑制した場合であっても、注入電流を増やした場合は高次横モードが発生しやすくなり、光出力も増大するので、通常の利用に不足のない程度の光出力は確保することが可能である。
【００２９】
更に、開口部１８Ａは、発光領域１３Ａにおいて高次横モード成分の発光位置のうち最も強い強度で発光している位置（以下、「最大発光位置」という。）に設けられていればより好ましい。より大きな光出力を得ることができるからである。加えて、図６に示したように高次横モード成分の発光位置の各々に対応して複数の開口部１８Ａを設けたり、図７に示したように環状の開口部１８Ａを設けるようにすれば、更に好ましい。高次横モードのうち所望の動作電流において光強度が最高となるモードの光を選択して使用することができるからである。なお、この場合、開口部１８Ａの大きさは、ｐ側電極１８とｐ側コンタクト層１６との十分な接触面積を確保し、接触抵抗を適切な範囲内に抑えることができる程度とすることが望ましい。
【００３０】
この面発光レーザ１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３１】
まず、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板１１を用意し、この基板１１の表側に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により、ｎ側多層反射膜１２，活性層１３，電流狭窄層１４を形成するための未酸化層（図示せず），ｐ側多層反射膜１５およびｐ側コンタクト層１６を順次成長させる。
【００３２】
次いで、ｐ側コンタクト層１６の上にレジストよりなる図示しないマスクを形成し、このマスクを用いたエッチングによりｐ側コンタクト層１６，ｐ側多層反射膜１５，図示しない未酸化層，活性層１３およびｎ側多層反射膜１２を選択的に除去することにより、上述した径φ10A を有する略円柱状のメサ部１０Ａを形成する。続いて、図示しないマスクを除去する。
【００３３】
そののち、例えば水蒸気中で加熱することにより、メサ部１０の側面に露出した図示しない未酸化層を周辺から中央に向かって環状に酸化させることにより、低抵抗領域１４Ａおよび高抵抗領域１４Ｂを有する電流狭窄層１４を形成する。
【００３４】
電流狭窄層１４を形成したのち、基板１１の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁膜１７を形成する。絶縁膜１７を形成したのち、基板１１の裏側にｎ側電極１９を形成する。
【００３５】
ｎ側電極１９を形成したのち、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより絶縁膜１７を選択的に除去して、ｐ側コンタクト層１６上に開口を設ける。絶縁膜１７に開口を設けたのち、メサ部１０Ａ上にｐ側電極１８を形成する。ｐ側電極１８を形成したのち、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングによりｐ側電極１８を選択的に除去する。これにより、メサ部１０Ａ上の発光領域１３Ａに対向する領域をｐ側電極１８で覆うと共に、ｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に開口部１８Ａを設ける。以上により、図１に示した面発光レーザ１０が完成する。
【００３６】
この面発光レーザ１０では、ｎ側電極１９とｐ側電極１８との間に所定の電圧が印加されると、ｐ側電極１８から供給される駆動電流は電流狭窄層１４により電流狭窄されたのち活性層１３に注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、ｎ側多層反射膜１２およびｐ側多層反射膜１５により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとしてｐ側電極１８の開口部１８Ａから外部に射出される。ここでは、開口部１８Ａが、ｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設けられているので、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢは、メサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに対して斜めに出射し、外部のレンズや光ファイバからの反射光が面発光レーザ１０内部に侵入しにくくなる。よって、戻り光ノイズが抑制され、面発光レーザ１０の特性劣化が防止される。
【００３７】
（光学ユニット）
図８は、この面発光レーザ１０を備えた光学ユニット２０の構成を表すものである。この光学ユニットは、例えば受送信装置における送信部に用いられるものであり、面発光レーザ１０に、図示しないレンズを介して光ファイバ３０が接続されている。
【００３８】
光ファイバ３０は、面発光レーザ１０からの光ＬＢを伝送するコア層３１を有し、コア層３１の周囲に光を閉じ込めるためのクラッド層３２が設けられている。光ファイバ３０の径φ30は例えば２００μｍ、コア層３１の径φ31は例えば５０μｍである。なお、図示しないレンズの径は例えば２００μｍ程度である。
【００３９】
この光ファイバ３０は、コア層３１が面発光レーザ１０の発光領域１３Ａ上を回避するように面発光レーザ１０に対して配置されている。これにより、この光学ユニット２０では、面発光レーザ１０から斜めに出射した光ＬＢを光ファイバ３０に入射しやすくすると共に、面発光レーザ１０からの光ＬＢを光ファイバ３０に斜めに入射させることにより光ファイバ３０や図示しないレンズからの反射光が面発光レーザ１０に戻らないようにすることができるようになっている。
【００４０】
また、光ファイバ３０は、中心軸３０Ｂが面発光レーザ１０のメサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに平行になるように面発光レーザ１０に対して配置されている。これにより、この光学ユニット２０では、光ファイバ３０と面発光レーザ１０との光軸方向の位置を高い精度で合わせることができ、ファイバ３０や図示しないレンズからの反射光Ｒが面発光レーザ１０に戻ってきてしまうのを確実に防止することができるようになっている。これに対して、従来では、面発光レーザからの光を光ファイバに斜めに入射させるために、面発光レーザを光ファイバに対して斜めに配置したり、あるいは光ファイバの端面を斜めに加工することがしばしば行われているが、実装工程が複雑化する上に、面発光レーザを傾ける角度や光ファイバの加工角度の調整が難しく、光ファイバと面発光レーザとの位置を高い精度で合わせることが困難であった。
【００４１】
なお、光ファイバ３０のコア層３１は、コア層３１の一部が発光領域１３Ａ上にない限り、どこに配置されていてもよく、面発光レーザ１０の開口部１８Ａの位置や光ＬＢの出射方向に基づいて、最適な位置を選択することが望ましい。
【００４２】
更に、この光学ユニット２０は、面発光レーザ１０の光出力を制御するため、フォトダイオードなどのモニタ光電変換素子４０を備えている。モニタ光電変換素子４０は、面発光レーザ１０の横に配置されている。これにより、この光学ユニットでは、光ファイバ３０や図示しないレンズからの反射光Ｒをモニタ光電変換素子４０に受光させて受光効率を高め、効率よく光出力モニタリングを行うことができるようになっている。
【００４３】
この光学ユニット２０では、面発光レーザ１０の発光領域１３Ａで発生した光ＬＢは、ｐ側電極１８の開口部１８Ａから外部に射出され、図示しないレンズを通過して光ファイバ３０のコア層３１またはクラッド層３２に入射する。コア層３１に入射した光はそのままコア層３１内部に進入するが、一部はコア層３１端面で反射される。クラッド層３２に入射した光は、クラッド層３２端面で反射される。これらの反射光Ｒは、モニタ光電変換素子４０に受光され、光出力モニタリングに利用される。ここでは、面発光レーザ１０の開口部１８Ａがｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設けられていると共に、光ファイバ３０がコア層３１が面発光レーザ１０の発光領域１３Ａ上を回避するように面発光レーザ１０に対して配置され、かつモニタ光電変換素子４０が面発光レーザ１０の横に配置されているので、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢは、メサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに対して斜めに出射し、光ファイバ３０等に斜めに入射する。よって、図示しないレンズや光ファイバ３０からの反射光Ｒは面発光レーザ１０に戻らず、モニタ光電変換素子４０に受光される。よって、面発光レーザ１０の戻り光ノイズが抑制されると共に、モニタ光電変換素子４０の受光効率が向上する。
【００４４】
（光学モジュール）
図９は、このような面発光レーザ１０を有する光学ユニット２０を備えた光学モジュールの構成を概略的に表したものである。この光学モジュール２００は、高速光通信システムにおいて光信号と電気信号とを変換するＦＥＭ（フロントエンドモジュール）などとして用いられるものであり、基体２０１上に、送信部２１０と受信部２２０とを備えている。
【００４５】
送信部２１０は、例えば、上述した光学ユニット２０と、面発光レーザ１０を駆動するドライバ２１１とを有している。ドライバ２１１としては、公知のドライバＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）を用いることができる。
【００４６】
受信部２２０は、例えば、光電変換素子（フォトダイオード）２２１およびＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプリファイア）やＬＩＡ（リミティングインピーダンスアンプリファイア）等の増幅器２２２を備えた一般的なものである。受信部２２０には、図示しないコネクタを介して光ファイバ２２３が接続されている。
【００４７】
この光学モジュール２００では、送信部２１０において、外部から供給された電気信号Ｓ１に基づいてドライバ２１１により面発光レーザ１０が駆動され、光信号Ｐ１が光ファイバ３０を介して送信されると共に、モニタ光電変換素子４０により面発光レーザ１０の光出力が制御される。また、受信部２２０において、光ファイバ２２３を介して供給された光信号Ｐ２が光電変換素子２２１に入射して電気信号に変換され、この電気信号が増幅器２２２により増幅され、必要な変換処理が加えられて電気信号Ｓ２として外部へ出力される。ここで、光学モジュール２００は、本実施の形態の面発光レーザ１０を有する光学ユニット２０を備えているので、面発光レーザ１０の戻り光ノイズが抑制され、面発光レーザ１０の特性劣化が起こりにくくなっている。よって、この面発光レーザ１０を有する光学ユニット２０および光学モジュール２００の信頼性が向上する。
【００４８】
このように本実施の形態の面発光レーザ１０では、開口部１８Ａを、ｐ側電極１８の発光領域１３Ａに対向する位置からずれた位置に設けるようにしたので、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢをメサ部１０Ａの垂直軸１０Ｂに対して斜めに出射させることができ、外部のレンズや光ファイバ３０からの反射光を面発光レーザ１０の内部に侵入しにくくすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザ１０の特性劣化を防ぐことができる。
【００４９】
特に、開口部１８Ａを、発光領域１３Ａで発生した光ＬＢのうち０次横モード成分を抑制可能な位置に設けるようにすれば、発光領域１３Ａから垂直（９０°）に出射する０次横モード成分を抑えることができ、外部のレンズや光ファイバ３０からの反射光が面発光レーザ１０に垂直に入射して内部に侵入することを抑制することができる。よって、戻り光ノイズの増大を確実に防ぐことができる。
【００５０】
本実施の形態の光学ユニット２０では、光ファイバ３０を、コア層３１が面発光レーザ１０の発光領域１３Ａ上を回避するように面発光レーザ１０に対して配置するようにしたので、面発光レーザ１０から斜めに出射した光ＬＢを光ファイバ３０に入射しやすくすると共に、面発光レーザ１０からの光ＬＢを光ファイバ３０に斜めに入射させ、光ファイバ３０からの反射光Ｒが面発光レーザ１０に戻らないようにすることができる。よって、戻り光ノイズを抑制し、面発光レーザ１０の特性劣化を防ぐことができる。特に、レンズを用いずに面発光レーザ１０と光ファイバ３０とを直接接続するバットカップリングの場合には、面発光レーザ１０と光ファイバ３０との距離を近づけても反射光Ｒが面発光レーザ１０に戻ってくることがなく、戻り光ノイズを効果的に抑制することができる。
【００５１】
特に、面発光レーザ１０の光出力を制御するためのモニタ光電変換素子４０を面発光レーザ１０の横に配置すれば、光ファイバ３０等からの反射光Ｒをモニタ光電変換素子４０に受光させて光出力モニタリングに利用することができ、モニタ光電変換素子４０の受光効率を高めることができる。
【００５２】
本実施の形態の光学モジュール２００では、本実施の形態の面発光レーザ１０を有する光学ユニット２０を備えるようにしたので、信頼性の高い光学モジュール２００を実現することができる。
【００５３】
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、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態および実施例では、面発光レーザ１０の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、光ガイド層など他の層を更に備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明による面発光レーザおよび光学ユニットは、光ファイバ通信，光配線，光空間伝送などに適用可能である。また、本発明による光学モジュールは、光トランシーバに利用することができる。
【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レーザの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したｐ側電極および開口部の平面図である。
【図３】図１に示したｐ側電極および開口部による横モードの制御を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示した面発光レーザで得られる横モードの一例を表す表である。
【図５】図４に示した横モードを有する面発光レーザにおいて、開口部の位置による横モードの制御を説明するための断面図である。
【図６】図２に示したｐ側電極および開口部の変形例を表す平面図である。
【図７】図２に示したｐ側電極および開口部の他の変形例を表す平面図である。
【図８】図１に示した面発光レーザを有する光学ユニットの構成を表す断面図である。
【図９】図８に示した光学ユニットを備えた光学モジュールの構成を表すブロック図である。
【図１０】従来の面発光レーザの問題点を説明するための断面図である。
【図１１】従来の面発光レーザとモニタ光電変換素子との配置関係の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…面発光レーザ、１０Ａ…メサ部、１０Ｂ…垂直軸、１１…基板、１２…ｎ側多層反射膜、１３…活性層、１３Ａ…発光領域、１４…電流狭窄層、１４Ａ…低抵抗領域、１４Ｂ…高抵抗領域、１５…ｐ側多層反射膜、１６…ｐ側コンタクト層、１７…絶縁膜、１８…ｐ側電極、１８Ａ…開口部、１９…ｎ側電極、２０…光学ユニット、３０…光ファイバ、３０Ｂ…中心軸、３１…コア層、３２…クラッド層、４０…モニタ光電変換素子（ＰＤ）、２００…光学モジュール
【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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