(57)【要約】【課題】  高い光出力が得られるとともに、広い変調帯域を有し高速変調が可能な面発光レーザを提供する。【解決手段】  正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっている。【選択図】      図１
2007035994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
請求項１記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体と前記フォトニック結晶レーザとは、同一の半導体基板上にエピタキシャル成長された同一構成膜で形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体は、半導体基板上に、下部半導体分布多層膜反射鏡，下部スペーサ層，活性層，上部スペーサ層，第１上部半導体分布多層膜反射鏡，被選択酸化層，第２上部半導体分布多層膜反射鏡が順次に形成され、面発光レーザ本体の周囲が第１上部半導体分布多層膜反射鏡中まで除去されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、フォトニック結晶レーザの活性層と表面との間に、フォトニック結晶レーザの発光領域だけに電流を注入する電流狭窄構造が設けられていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項５】
請求項４記載の面発光レーザにおいて、前記フォトニック結晶レーザの電流狭窄構造は、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ層からなる導電性領域とＡｌ（Ｇａ）Ａｓが酸化された層からなる高抵抗領域とにより形成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体の活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の面発光レーザが複数個、同一の半導体基板上に配列されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項８】
請求項７記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられることを特徴とする光書き込みシステム。
【請求項９】
請求項７記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光書き込みシステム及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、半導体基板と垂直方向にレーザ共振器を構成し、光を基板と垂直に出射する構成をとる。
【０００３】
従来、上記のような面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の光出力を高めるため、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を光励起により発振させる方法が提案されている。すなわち、例えば特許文献１，特許文献２，特許文献３には、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と横方向共振器をもつレーザとを同一基板上に設け、横方向共振器をもつレーザをポンピングレーザとして用いて面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の活性層を光励起し発振させる方法が提案されている。
【０００４】
ここで、特許文献２では、ポンピングレーザとしてＤＦＢレーザを用いた例が挙げられている。ＤＦＢレーザは、作製法上、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ構成膜に材料が限定され、よって、発振波長帯も限定される。
【０００５】
また、特許文献１では、ポンピングレーザとして、反射面，ブラッグ反射鏡，フォトニック格子を反射鏡にもつ横方向共振器レーザを用いている。
【０００６】
また、特許文献３では、ポンピングレーザとしてフォトニック結晶レーザ（ＰＣ−ＬＤ）を用いている。このＰＣ−ＬＤは、凹部の周期的配置からなるフォトニック結晶構造領域と、該フォトニック結晶構造領域の横方向に形成されている凹部が無い欠陥部領域からなる導波路や共振器とを有している。
【０００７】
ＰＣ−ＬＤは、材料が限定されることなくドライエッチングにより反射鏡を作製する場合と比較して容易に作製できるので、ポンピングレーザとしては好適なレーザである。
【０００８】
特許文献１，特許文献２，特許文献３に示されている面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、ポンピング光により光励起するので、高い光出力が得られるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−２７０９６１号公報
【特許文献２】特開平７−２４９８２４号公報
【特許文献３】特開２００４−２６６２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１，特許文献２，特許文献３に示されている面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、端面発光レーザ等の横方向共振器レーザのものと同等に、変調帯域が狭いという問題がある。
【００１０】
本発明は、高い光出力が得られるとともに、広い変調帯域を有し高速変調が可能な面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光書き込みシステム及び光伝送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっていることを特徴とする面発光レーザである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体と前記フォトニック結晶レーザとは、同一の半導体基板上にエピタキシャル成長された同一構成膜で形成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体は、半導体基板上に、下部半導体分布多層膜反射鏡，下部スペーサ層，活性層，上部スペーサ層，第１上部半導体分布多層膜反射鏡，被選択酸化層，第２上部半導体分布多層膜反射鏡が順次に形成され、面発光レーザ本体の周囲が第１上部半導体分布多層膜反射鏡中まで除去されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、フォトニック結晶レーザの活性層と表面との間に、フォトニック結晶レーザの発光領域だけに電流を注入する電流狭窄構造が設けられていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の面発光レーザにおいて、前記フォトニック結晶レーザの電流狭窄構造は、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ層からなる導電性領域とＡｌ（Ｇａ）Ａｓが酸化された層からなる高抵抗領域とにより形成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体の活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の面発光レーザが複数個、同一の半導体基板上に配列されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００１８】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられることを特徴とする光書き込みシステムである。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、請求項７記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光伝送システムである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっているので、高い光出力が得られるとともに、広い変調帯域を有し高速変調が可能な面発光レーザを提供することができる。
【００２１】
特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体と前記フォトニック結晶レーザとは、同一の半導体基板上にエピタキシャル成長された同一構成膜で形成されているので、低コストで高集積化が可能で高性能な面発光レーザを提供できる。
【００２２】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体は、半導体基板上に、下部半導体分布多層膜反射鏡（下部半導体ＤＢＲ），下部スペーサ層，活性層，上部スペーサ層，第１上部半導体分布多層膜反射鏡（第１上部半導体ＤＢＲ），被選択酸化層，第２上部半導体分布多層膜反射鏡（第２上部半導体ＤＢＲ）が順次に形成され、面発光レーザ本体の周囲が第１上部半導体ＤＢＲ中まで除去されているので（すなわち、面発光レーザ本体の周囲に溝を設け、この溝の底面よりも上方に被選択酸化層（例えばＡｌ（Ｇａ）Ａｓ被選択酸化層）を設けているので）、露出した被選択酸化層の端面から酸化して電流狭窄構造を作製することが可能になる。また、この溝の底面が第１上部半導体ＤＢＲの途中に位置しているので、第１上部半導体ＤＢＲの一部がスペーサ層に隣接して残っている。このため、フォトニック結晶レーザからのポンピング光は散乱や反射されることなく面発光レーザ本体に導波される。このように、請求項３の発明によれば、光ポンピング効率が良好で効率的に電流狭窄できる構造をもつ面発光レーザを提供することができる。
【００２３】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、フォトニック結晶レーザの活性層と表面との間に、フォトニック結晶レーザの発光領域（共振器領域）だけに電流を注入する電流狭窄構造が設けられているので、フォトニック結晶レーザは、リーク電流が低減し、低閾値電流で電力効率がよいポンピングレーザとなり、より高性能な面発光レーザを提供できる。
【００２４】
すなわち、フォトニック結晶レーザでは、発光領域の周辺に多数の低屈折率孔が設けられており、電極から注入された電流は拡散し孔の近傍にも電流が流れる。これにより、孔の内壁に生成している表面準位又は界面準位を介してキャリアの非発光再結合が多発しリーク電流が大きくなる。これに対し、請求項４の発明では、フォトニック結晶レーザの発光領域だけに電流を注入する電流狭窄構造を設けることにより、リーク電流が低減し、低閾値電流で電力効率がよいポンプピングレーザが得られ、これによって、より高性能な面発光レーザが得られる。このように、請求項４の発明では、リーク電流が小さく、閾値電流が小さく電力効率がよいポンプピングレーザをもつ面発光レーザを提供することができる。
【００２５】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の面発光レーザにおいて、前記フォトニック結晶レーザの電流狭窄構造は、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ層からなる導電性領域とＡｌ（Ｇａ）Ａｓが酸化された層からなる高抵抗領域とにより形成されているので（すなわち、ＧａＡｓ基板上に良好にエピタキシャル成長できるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層を酸化し制御性よく形成できる絶縁領域を形成した電流狭窄構造をとるので）、フォトニック結晶レーザの発光領域の活性層の近傍に精度良く電流狭窄構造を設けることができる。よって、フォトニック結晶レーザは、リーク電流がより低減し、より低い閾値電流をもち、より高い電力効率をもつポンピングレーザとなり、より高性能な面発光レーザを提供できる。すなわち、リーク電流がより小さく、閾値電流がより小さく電力効率がより高いポンプピングレーザをもつ面発光レーザを提供することができる。
【００２６】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体の活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むので、高い光出力をもつとともに変調帯域の広い長波長帯面発光レーザを提供することができる。これによって、高性能の光伝送に適用性の高い素子表面方向に垂直に出力するレーザ光源を提供することができる。
【００２７】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の面発光レーザが複数個、同一の半導体基板上に配列されている（具体的には、１次元または２次元に配列させている）ことを特徴とする面発光レーザアレイであるので、従来の素子を用いたアレイよりも、より高い光出力をもち変調帯域の広いアレイ光源を提供することができる。
【００２８】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられることを特徴とする光書き込みシステム（例えば、レーザプリンタ書き込みシステムや光メモリ書き込みシステム）であるので、高速で高解像度の光書き込みシステム（レーザプリンタ書き込みシステムや光メモリ書き込みシステム）を提供することができる。
【００２９】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項７記載の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光伝送システムであるので、より高性能な光伝送システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっていることを特徴としている。
【００３２】
本発明の第１の形態では、正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっているので、高い光出力が得られるとともに、広い変調帯域を有し高速変調が可能な面発光レーザを提供することができる。
【００３３】
すなわち、本発明の第１の形態では、フォトニック結晶レーザからのポンピング光によって面発光レーザ本体を励起することによって高い光出力の面発光レーザ本体を提供できる。ただ、フォトニック結晶レーザからのポンピング光だけによって励起する場合には、前述したように変調帯域が狭いという問題がある。そこで、本発明の第１の形態では、フォトニック結晶レーザからのポンピング光による励起に加えて、さらに、面発光レーザにキャリアを注入することによって（電流を注入することによって）、高い光出力が得られるとともに、広い変調帯域が得られ、高速変調が可能になる。
【００３４】
なお、本発明の第１の形態の面発光レーザの構成（すなわち、フォトニック結晶レーザからのポンピング光による励起に加えて、さらに、面発光レーザにキャリアを注入する（電流を注入する）構成）は、ポンピング光による励起を行なわずに面発光レーザ本体に電流を注入するだけの面発光レーザ（以後、電流注入型ＶＣＳＥＬと称す）の構成と比べた場合には、次のような効果を有している。
【００３５】
すなわち、電流注入型ＶＣＳＥＬは、発光する活性層の体積が端面発光レーザに比べて小さいので、光出力が小さい。この電流注入型ＶＣＳＥＬの光出力を高めようと、注入電流を増やすとキャリアの移動による発熱にため出力が飽和してしまうという問題がある。
【００３６】
これに対し、本発明の第１の形態の面発光レーザでは、面発光レーザ本体に、電流注入のほかに光励起によりキャリアを供給するので、電流注入からのキャリアの移動により発生する熱が少なくなり、これにより、電流注入型ＶＣＳＥＬと比較して、高い光出力が得られるようになる。
【００３７】
また、半導体レーザを直接変調する場合に、変調帯域を制限する原因として、ＣＲ時定数，キャリア輸送効果，緩和振動周波数などが挙げられる。特に、緩和振動周波数は、発光層（活性層）におけるキャリア密度変化に対して誘導放出速度が追随できなくなる限界の周波数であり、直接変調する場合に本質的な制限となっている。
【００３８】
緩和振動周波数ｆｒは一般に次式（数１）で表される。
【００３９】
【数１】
2007035994.tif 000003
【００４０】
数１から、緩和振動周波数ｆｒは、光子密度Ｓを大きくするほど高くすることができる。しかしながら、電流注入型ＶＣＳＥＬの場合、発光層（活性層）中にキャリアが高注入されると、素子の発熱により利得の飽和が生じ、光子密度を増加させることができなくなってしまう。そのため、緩和振動周波数は１０ＧＨｚ程度に抑制される。
【００４１】
これに対して、本発明の第１の形態の面発光レーザでは、前述のように素子の発熱が少なく高い光出力が得られるので、電流注入型ＶＣＳＥＬと比べて、発光領域の光子密度Ｓを大幅に増加させることができる。よって、緩和振動周波数ｆｒが高くなり、変調帯域が広くなり高速変調が可能になる。
【００４２】
換言すれば、電流注入型ＶＣＳＥＬは、活性層体積を小さくできることから、低いしきい値電流，低い消費電力で駆動することができ、さらに、共振器のモード体積が小さいため数十ＧＨｚの変調が可能であり、横方向共振器ポンピングレーザだけで発振する面発光レーザと比べれば、変調帯域は広いが、当業者間には、より一層広い変調帯域が望まれている。本発明の第１の形態の面発光レーザでは、正及び負のキャリアを注入する各々１つ以上の電極を有する面発光レーザ本体と、フォトニック結晶レーザとを備え、前記面発光レーザ本体は、前記電極から注入されたキャリアと前記フォトニック結晶レーザからのポンピング光とにより励起されるようになっていることにより、電流注入型ＶＣＳＥＬと比べて（すなわち、電流注入だけの場合と比べて）、さらに一層、変調帯域を広くすることができる。
【００４３】
さらに、本発明の第１の形態の面発光レーザは、下記のような効果も有している。
【００４４】
すなわち、本発明の第１の形態の面発光レーザでは、本来微分量子効率が高い面発光レーザ本体にも電流注入しているので、横方向共振器ポンピングレーザだけで発振する面発光レーザと比較し、高い電力効率で変調できる高い光出力の面発光レーザを提供できる。
【００４５】
また、本発明の第１の形態の面発光レーザでは、これをウェハ上に多数配置しアレイ化する場合、ＤＦＢレーザや端面発光レーザと比べて波長帯の制限がなく容易に作製できるフォトニック結晶レーザ（ＰＣ−ＬＤ）をポンピングレーザとして用いているので、低コストで作製できる。
【００４６】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、第１の形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体と前記フォトニック結晶レーザとは、同一の半導体基板上にエピタキシャル成長された同一構成膜で形成されていることを特徴としている。
【００４７】
本発明の第２の形態では、第１の形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体と前記フォトニック結晶レーザとは、同一の半導体基板上にエピタキシャル成長された同一構成膜で形成されているので、低コストで高集積化が可能で高性能な面発光レーザを提供できる。
【００４８】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１または第２の形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体は、半導体基板上に、下部半導体分布多層膜反射鏡（下部半導体ＤＢＲ），下部スペーサ層，活性層，上部スペーサ層，第１上部半導体分布多層膜反射鏡（第１上部半導体ＤＢＲ），被選択酸化層，第２上部半導体分布多層膜反射鏡（第２上部半導体ＤＢＲ）が順次に形成され、面発光レーザ本体の周囲が第１上部半導体ＤＢＲ中まで除去されていることを特徴としている。
【００４９】
本発明の第３の形態では、第１または第２の形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体は、半導体基板上に、下部半導体分布多層膜反射鏡（下部半導体ＤＢＲ），下部スペーサ層，活性層，上部スペーサ層，第１上部半導体分布多層膜反射鏡（第１上部半導体ＤＢＲ），被選択酸化層，第２上部半導体分布多層膜反射鏡（第２上部半導体ＤＢＲ）が順次に形成され、面発光レーザ本体の周囲が第１上部半導体ＤＢＲ中まで除去されているので（すなわち、面発光レーザ本体の周囲に溝を設け、この溝の底面よりも上方に被選択酸化層（例えばＡｌ（Ｇａ）Ａｓ被選択酸化層）を設けているので）、露出した被選択酸化層の端面から酸化して電流狭窄構造を作製することが可能になる。また、この溝の底面が第１上部半導体ＤＢＲの途中に位置しているので、第１上部半導体ＤＢＲの一部がスペーサ層に隣接して残っている。このため、フォトニック結晶レーザからのポンピング光は散乱や反射されることなく面発光レーザ本体に導波される。このように、本発明の第３の形態によれば、光ポンピング効率が良好で効率的に電流狭窄できる構造をもつ面発光レーザを提供することができる。
【００５０】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光レーザにおいて、フォトニック結晶レーザの活性層と表面との間に、フォトニック結晶レーザの発光領域（共振器領域）だけに電流を注入する電流狭窄構造が設けられていることを特徴としている。
【００５１】
本発明の第４の形態では、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光レーザにおいて、フォトニック結晶レーザの活性層と表面との間に、フォトニック結晶レーザの発光領域（共振器領域）だけに電流を注入する電流狭窄構造が設けられているので、フォトニック結晶レーザは、リーク電流が低減し、低閾値電流で電力効率がよいポンピングレーザとなり、より高性能な面発光レーザを提供できる。
【００５２】
すなわち、フォトニック結晶レーザでは、発光領域の周辺に多数の低屈折率孔が設けられており、電極から注入された電流は拡散し孔の近傍にも電流が流れる。これにより、孔の内壁に生成している表面準位又は界面準位を介してキャリアの非発光再結合が多発しリーク電流が大きくなる。これに対し、本発明の第４の形態では、フォトニック結晶レーザの発光領域だけに電流を注入する電流狭窄構造を設けることにより、リーク電流が低減し、低閾値電流で電力効率がよいポンプピングレーザが得られ、これによって、より高性能な面発光レーザが得られる。このように、本発明の第４の形態では、リーク電流が小さく、閾値電流が小さく電力効率がよいポンプピングレーザをもつ面発光レーザを提供することができる。
【００５３】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、第４の形態の面発光レーザにおいて、前記フォトニック結晶レーザの電流狭窄構造は、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ層からなる導電性領域とＡｌ（Ｇａ）Ａｓが酸化された層からなる高抵抗領域とにより形成されていることを特徴としている。
【００５４】
本発明の第５の形態では、第４の形態の面発光レーザにおいて、前記フォトニック結晶レーザの電流狭窄構造は、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ層からなる導電性領域とＡｌ（Ｇａ）Ａｓが酸化された層からなる高抵抗領域とにより形成されているので（すなわち、ＧａＡｓ基板上に良好にエピタキシャル成長できるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層を酸化し制御性よく形成できる絶縁領域を形成した電流狭窄構造をとるので）、フォトニック結晶レーザの発光領域の活性層の近傍に精度良く電流狭窄構造を設けることができる。よって、フォトニック結晶レーザは、リーク電流がより低減し、より低い閾値電流をもち、より高い電力効率をもつポンピングレーザとなり、より高性能な面発光レーザを提供できる。すなわち、リーク電流がより小さく、閾値電流がより小さく電力効率がより高いポンプピングレーザをもつ面発光レーザを提供することができる。
【００５５】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第１乃至第５のいずれかの形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体の活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むことを特徴としている。
【００５６】
ここで、ＧａＩｎＮＡｓ系材料は、ＮとＡｓを含むIII−Ｖ族混晶半導体で構成されており、具体的には、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＰＡｓなどである。
【００５７】
発振波長が１．１〜１．６μｍ程度の長波長帯半導体レーザは、発振光が石英系ファイバ中を損失少なく伝播し、Ｓｉ基板中を吸収少なく透過するので、長距離光通信網のほか、チップ間，チップ内，ボード間，ボード内，ＬＡＮ内の光伝送用光源としての適用性が特に高い。
【００５８】
従来、この長波長帯半導体レーザとしては、ＩｎＰ基板上に形成するＧａＩｎＡｓＰ活性層をもつ端面発光レーザが実用化されている。しかし、このＩｎＰ基板上のＧａＩｎＡｓＰ系レーザは温度特性が低いので冷却装置が必要になる。
【００５９】
一方、ＧａＡｓ基板上に形成するＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯レーザは、発振波長が１．１μｍ以上の長波長帯であり、また、温度特性が高いため、室温環境下でＣＷ発振する。これらの利点のため、近年、ＧａＩｎＮＡｓ系長波長帯レーザは盛んに研究開発されてきている。
【００６０】
本発明の第６の形態の面発光レーザでは、この優れた特性をもつＧａＩｎＮＡｓ系材料を面発光レーザ本体とフォトニック結晶レーザの活性層に含んでいる。
【００６１】
本発明の第６の形態では、第１乃至第５のいずれかの形態の面発光レーザにおいて、前記面発光レーザ本体の活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含むので、高い光出力をもつとともに変調帯域の広い長波長帯面発光レーザを提供することができる。これによって、高性能の光伝送に適用性の高い素子表面方向に垂直に出力するレーザ光源を提供することができる。
【００６２】
（第７の形態）
本発明の第７の形態は、第１乃至第６のいずれかの形態の面発光レーザが複数個、同一の半導体基板上に配列されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００６３】
一般に、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、１枚の基板上に多数の素子を一括で作製でき、作製にへき開を必要とせず、素子面積も小さいので、並列化及び２次元高密度集積アレイ化が容易に行える。これは、本発明の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）でも同じである。
【００６４】
より具体的に、本発明の第７の形態の面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）は、本発明の面発光レーザ（第１乃至第６のいずれかの形態の面発光レーザ）が、複数個、１次元または図４に示すように２次元に配列されて構成されている。ここで、一例として、後述の図３に示すように、複数の面発光レーザ本体（ＶＣＳＥＬ本体）に対して１つのフォトニック結晶レーザ（ＰＣ−ＬＤ）をポンピングレーザとして設ける構成にすることができる。
【００６５】
本発明の第７の形態では、第１乃至第６のいずれかの形態の面発光レーザが複数個、同一の半導体基板上に配列されている（具体的には、１次元または２次元に配列させている）ことを特徴とする面発光レーザアレイであるので、従来の素子を用いたアレイよりも、より高い光出力をもち変調帯域の広いアレイ光源を提供することができる。
【００６６】
上述した本発明の面発光レーザ（第１乃至第６のいずれかの形態の面発光レーザ）の具体的な構成例を図１，図２，図３を用いて説明する。なお、図１，図２は面発光レーザの第１，第２の構成例をそれぞれ示す図である。また、図３は本発明の面発光レーザアレイの構成例を示す図である。
【００６７】
図１，図２，図３を参照すると、ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＧａＮＡｓ，Ｓｉ，Ｇｅなどの半導体基板上に、直接に又は中間層を介し、下部半導体分布多層膜反射鏡（下部半導体ＤＢＲ）、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、第１上部半導体ＤＢＲ、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ被選択酸化層、第２上部半導体ＤＢＲからなる半導体積層膜を順次に積層する。
【００６８】
ここで、下部半導体ＤＢＲは、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ，ＡｌＧａＮ／ＧａＮ，ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰなどからなる。
【００６９】
また、活性層は、基板により選択され、活性層と基板の組み合わせ（活性層−基板）の例として、ＧａＩｎＡｓＰ−ＩｎＰ（１．３μｍ帯，１．５５μｍ帯）、ＧａＩｎＮＡｓ−ＧａＡｓ（１．３μｍ帯，１．５５μｍ帯）、ＧａＩｎＡｓ−ＧａＡｓ（０．９８μｍ帯）、ＧａＡｌＡｓ−ＧａＡｓ（０．８５μｍ帯）、ＡｌＧａＩｎＰ−ＧａＡｓ（０．６５μｍ帯）などが挙げられる。
【００７０】
２つのスペーサ層は、発光する光に透明であり、面発光レーザ本体（ＶＣＳＥＬ本体）においては活性層とともに共振器をなし、フォトニック結晶レーザ（ＰＣ−ＬＤ）においては共振器の導波層の役割をもつ。２つのスペーサ層は、基板及び活性層材料により、ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＰなどから選択される。
【００７１】
また、第１，第２上部半導体ＤＢＲの構成例は、下部半導体ＤＢＲと同じである。
【００７２】
また、Ａｌ（Ｇａ）Ａｓ被選択酸化層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）からなり、水蒸気中で熱処理し酸化すると絶縁物になる。この反応を利用し電流狭窄構造を形成することができる。ｘの値は０．９５以上であることが、制御可能な酸化速度になるので好ましい。
【００７３】
なお、上部，下部半導体ＤＢＲは、ＰＣ−ＬＤにおいてはクラッド層の役割をもつ。
【００７４】
また、上記基板，半導体膜は、正，負キャリアを活性層まで輸送するため、必要に応じ、正，負にドープされる。
【００７５】
これらの半導体積層膜は、ＭＯＣＶＤ法，ＭＢＥ法等によるエピタキシャル成長法により形成される。
【００７６】
次に、上記半導体積層膜をドライエッチング法又はウェットエッチング法により以下のように加工する。
【００７７】
すなわち、ＶＣＳＥＬ本体の周囲を第１上部半導体ＤＢＲ中まで達する溝（ＶＣＳＥＬ溝）で囲み、半導体柱を形成する。また、ＰＣ−ＬＤの周囲に下部半導体ＤＢＲまで達する溝（ＰＣ−ＬＤ溝）を形成する。なお、図１，図２では１個ＰＣ−ＬＤ中に１個のＶＣＳＥＬ本体を設けているが、図３のように１個のＰＣ−ＬＤ中に複数のＶＣＳＥＬ本体を設けることもできる。
【００７８】
次に、水蒸気中で熱処理することにより、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱の側壁に露出しているＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層の端面より酸化を進め、ＶＣＳＥＬ本体に電流狭窄部を形成する。同様に、ＰＣ−ＬＤの周囲からＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層を酸化し、ＰＣ−ＬＤに電流狭窄構造を形成する。ＶＣＳＥＬ本体部とＰＣ−ＬＤの電流狭窄部形成においては、それぞれＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層を酸化する距離が異なるので、別々に反応させるべきであり、一方を酸化しているときは別の方の溝はＳｉＯ２膜などで被覆している必要がある。
【００７９】
次に、ドライエッチング等でＰＣ−ＬＤのＶＣＳＥＬ本体の周りに、水平方向に規則的に配列した多数の孔を形成し２次元フォトニック結晶構造を形成する。配列は、孔を格子点とし、三角格子，正方格子，六方格子などが挙げられるが、これらに限定されず短距離秩序を持つ準結晶構造なども含む。これらの孔は低屈折率領域となり、孔以外の半導体膜部は高屈折率領域となる。
【００８０】
この２次元フォトニック結晶構造は、大別して２種の型をとる。１つ目の型は、図１のように、ＶＣＳＥＬ本体の周囲に活性層で発光した光が上記の低屈折率孔の列で回折し、帰還し、増幅するような構造をとる場合である。この構造の場合、ＶＣＳＥＬ本体の周囲の比較的広い領域で発光する。この型を回折型ＰＣ−ＬＤと呼ぶ。
【００８１】
２つ目の型は、図２のように、ＶＣＳＥＬ本体を含み低屈折率孔が無い格子欠陥部を設け、この格子欠陥部の周囲のフォトニック構造部では、発振する光が全く伝播しない構造をとる。すなわち、この構造の場合、格子欠陥部だけが発光領域になる。この型を格子欠陥型ＰＣ−ＬＤと呼ぶ。
【００８２】
これらの孔の底面は、下部半導体ＤＢＲ中や下部スペーサ層中や活性層中や上記スペーサ層中や上部半導体ＤＢＲ中になる。また、これらの孔の内部は、空孔である場合のほか、上部半導体ＤＢＲや上部スペーサ層などよりも低い屈折率材料で被覆又は充填される場合がある。被覆又は充填物は、ポリイミドなどの有機高分子物質、ＳｉＯ２，ＳｉＯＮなどの無機物質などからなる。
【００８３】
次に、半導体柱の周辺の溝やＰＣ−ＬＤ周辺の溝にポリイミドなどの有機材料層やＳｉＯ２膜などからなる保護膜を設ける。次に、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱表面に光出力用の開口を有したＶＣＳＥＬ上部電極を設け、ＰＣ−ＬＤの発光領域の表面にＰＣ−ＬＤ上部電極を設ける。次に、基板裏面の全面に共通下部電極を設ける。
【００８４】
このような構成では、ＰＣ−ＬＤ上部電極及び共通下部電極から正，負のキャリアを注入してＰＣ−ＬＤを発振させると、水平方向に光軸をもつこの発振光はＶＣＳＥＬ本体部に導波されＶＣＳＥＬ本体部の活性層に吸収され、ＶＣＳＥＬ本体部に正，負キャリアを発生させる。同時に、ＶＣＳＥＬ上部電極と共通下部電極からＶＣＳＥＬ本体部に正，負のキャリアを注入する。ＶＣＳＥＬ本体部では、光励起と電流注入の作用によりキャリアが反転分布しレーザ発振する。光出力はＶＣＳＥＬ本体部から基板に垂直方向になされる。
【００８５】
（第８の形態）
本発明の第８の形態は、第７の形態の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられることを特徴とする光書き込みシステム（例えば、レーザプリンタ書き込みシステムや光メモリ書き込みシステム）である。
【００８６】
図５は図４のＶＣＳＥＬアレイを光源として用いたレーザプリンタ書き込みシステムの一例を示す図である。
【００８７】
本発明の第８の形態では、第７の形態の面発光レーザアレイが書き込み光源として用いられることを特徴とする光書き込みシステム（例えば、レーザプリンタ書き込みシステムや光メモリ書き込みシステム）であるので、高速で高解像度の光書き込みシステム（レーザプリンタ書き込みシステムや光メモリ書き込みシステム）を提供することができる。
【００８８】
（第９の形態）
本発明の第９の形態は、第７の形態の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光伝送システムである。
【００８９】
図６，図７は、第９の形態の光伝送システムの一例を示す図である。
【００９０】
すなわち、図６は、第７の形態のＶＣＳＥＬアレイを備えたボード間の並列光伝送システムの一例を示す図である。図６の例では、ＶＣＳＥＬアレイからの信号を複数の光ファイバを用い同時に伝送可能となっている。
【００９１】
また、図７は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を活性層に含む第７の形態のＶＣＳＥＬアレイを光源として備えたボード間のチップ間の並列空間光伝送システムの一例を示す図である。図７の例の場合、ＶＣＳＥＬアレイからの信号光がＳｉ基板を透過する並列光伝送システムとなっている。
【００９２】
本発明の第９の形態では、第７の形態の面発光レーザアレイが光源として用いられることを特徴とする光伝送システムであるので、より高性能な光伝送システムを提供することができる。
【００９３】
次に、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００９４】
実施例１は、第１乃至第４の形態の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に対応しており、実施例１では、図１の構造の面発光レーザを作製した。
【００９５】
すなわち、実施例１では、先ず、ＭＯＣＶＤ法で、ｎ−ＧａＡｓ単結晶（１００）基板上に、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓ３５．５ペアからなる下部半導体ＤＢＲ、ＧａＡｓ下部スペーサ層、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、ＧａＡｓ上部スペーサ層、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ３ペアからなる第１上部半導体ＤＢＲ、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ２４．５ペアからなる第２上部半導体ＤＢＲを順次エピタキシャル成長させ半導体積層膜を形成する。ここで、ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層の厚さは、第１，第２上部半導体ＤＢＲのｐ−ＧａＡｓに挟まれていて厚さはλ／４ｎである。（λ：ＶＣＳＥＬの発振波長、ｎ：ＡｌＡｓの屈折率）
【００９６】
次いで、ＶＣＳＥＬ本体の周囲に第１上部半導体ＤＢＲ中まで達する溝（ＶＣＳＥＬ溝）を形成し、直径１０μｍの半導体柱を形成する。また、フォトニック結晶部（ＰＣ−ＬＤ）の周囲に下部半導体ＤＢＲまで達する溝（ＰＣ−ＬＤ溝）を形成する。
【００９７】
次に、水蒸気中で４００℃の熱処理をすることにより、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱の側壁に露出しているＡｌＡｓ被選択酸化層の端面より酸化を進め、ＶＣＳＥＬ本体に１６μｍ２の電流狭窄部を形成する。
【００９８】
次に、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱の側壁をＳｉＯ２膜で被覆後、ＰＣ−ＬＤの周囲の溝（ＰＣ−ＬＤ溝）からＶＣＳＥＬ本体部と同様の方法でＡｌＡｓ被選択酸化層を酸化し、直径３０μｍの電流経路をもつＰＣ−ＬＤ電流狭窄部（フォトニック結晶部の電流狭窄部）を形成する。
【００９９】
次に、ステッパによる縮小投影露光法とＩＣＰエッチング法でＶＣＳＥＬ本体の周囲の直径５０μｍの領域に、直径０．１５μｍの孔で格子間隔０．３５μｍの正方格子をなす２次元フォトニック結晶構造を形成する。なお、孔の底面は第１上部半導体ＤＢＲ中に達するようにする。
【０１００】
次に、半導体柱の周辺の溝（ＶＣＳＥＬ溝）とＰＣ−ＬＤ周辺の溝（ＰＣ−ＬＤ溝）とフォトニック結晶の孔にＳｉＯ２保護膜を被覆する。次に、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱表面に光出力用の開口を有したＶＣＳＥＬ上部電極を設け、半導体柱の周囲に位置するＰＣ−ＬＤの電流経路部の表面にＰＣ−ＬＤ上部電極を設ける。次に、基板裏面の全面に共通下部電極を設ける。以上によって、回折型ＰＣ−ＬＤを持つ図１のＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１０１】
実施例１の面発光レーザでは、ＰＣ−ＬＤ上部電極及び共通下部電極から正，負のキャリアを注入してＰＣ−ＬＤを発振させると、水平方向に光軸をもつこの発振光はＶＣＳＥＬ本体部に導波されＶＣＳＥＬ本体部の活性層に吸収され、ＶＣＳＥＬ本体部に正，負キャリアを発生させる。同時に、ＶＣＳＥＬ上部電極と共通下部電極からＶＣＳＥＬ本体部に正，負のキャリアを注入する。ＶＣＳＥＬ本体部では、光励起と電流注入の作用によりキャリアが反転分布しレーザ発振する。光出力はＶＣＳＥＬ本体部から基板に垂直方向になされる。
【実施例２】
【０１０２】
実施例２は、第１乃至第５の形態の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に対応しており、実施例２では、図２の構造の面発光レーザを作製した。
【０１０３】
すなわち、実施例２においても、実施例１と同じ半導体積層膜を形成する。続いて、実施例１と同じ工程でＶＣＳＥＬ本体の電流狭窄構造まで作製する。次に、ＶＣＳＥＬ本体の周囲の溝（ＶＣＳＥＬ溝）をＳｉＯ２膜で被覆した後、フォトニック結晶部（ＰＣ−ＬＤ）の周囲の溝（ＰＣ−ＬＤ溝）からＡｌＡｓ被選択酸化層を酸化し、ＰＣ−ＬＤの電流狭窄構造を形成する。電流狭窄構造の形状は、１０×５０μｍ２の格子欠陥部の中央にＶＣＳＥＬ本体が位置する。
【０１０４】
次に、実施例１と同じ方法で、この格子欠陥部の周囲に直径０．２０μｍの孔で格子間隔０．４０μｍの三角格子をなす２次元フォトニック結晶構造を形成する。
【０１０５】
次に、ＰＣ−ＬＤ周辺の溝（ＰＣ−ＬＤ溝）とフォトニック結晶の孔にＳｉＯ２保護膜を被覆する。次に、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱表面に光出力用の開口を有したＶＣＳＥＬ上部電極を設け、ＰＣ−ＬＤの格子欠陥部の表面にＰＣ−ＬＤ上部電極を設ける。これらのＰＣ−ＬＤ上部電極はＶＣＳＥＬ本体部を迂回した配線により接続する。次に、基板裏面の全面に共通下部電極を設ける。以上によって、格子欠陥型ＰＣ−ＬＤを持つ図２のＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１０６】
実施例２の面発光レーザにおいても、実施例１と同様に、ＰＣ−ＬＤ上部電極及び共通下部電極から正，負のキャリアを注入してＰＣ−ＬＤを発振させると、水平方向に光軸をもつこの発振光はＶＣＳＥＬ本体部に導波されＶＣＳＥＬ本体部の活性層に吸収され、ＶＣＳＥＬ本体部に正，負キャリアを発生させる。同時に、ＶＣＳＥＬ上部電極と共通下部電極からＶＣＳＥＬ本体部に正，負のキャリアを注入する。ＶＣＳＥＬ本体部では、光励起と電流注入の作用によりキャリアが反転分布しレーザ発振する。光出力はＶＣＳＥＬ本体部から基板に垂直方向になされる。
【実施例３】
【０１０７】
実施例３は、第１乃至第４，第６の形態の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に対応しており、実施例３では、図８の面発光レーザを作製した。
【０１０８】
すなわち、実施例３では、ＭＢＥ法で、ｎ−ＧａＡｓ単結晶（１００）基板上に、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓ  ３５．５ペアからなる下部半導体ＤＢＲ、ＧａＡｓ下部スペーサ層、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ  ＴＱＷ活性層、ＧａＡｓ上部スペーサ層、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ４ペアからなる第１上部半導体ＤＢＲ、ｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ被選択酸化層、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓ  ２３．５ペアからなる第２上部半導体ＤＢＲを順次エピタキシャル成長させ半導体積層膜を形成する。ここで、ｐ−ＡｌＧａＡｓ被選択酸化層の厚さは、第１，第２上部半導体ＤＢＲのｐ−ＧａＡｓに挟まれていて厚さはλ／４ｎである。（λ：ＶＣＳＥＬの発振波長、ｎ：ＡｌＧａＡｓの屈折率）
【０１０９】
次いで、ＶＣＳＥＬ本体の周囲のフォトニック結晶部（ＰＣ−ＬＤ部）を含む領域を、第１上部半導体ＤＢＲ中までエッチングにより除去し、直径１０μｍの半導体柱を形成する。また、ＰＣ−ＬＤの周囲に下部半導体ＤＢＲまで達する溝（ＰＣ−ＬＤ溝）を形成する。
【０１１０】
次に、水蒸気中で４４０℃の熱処理をすることにより、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱の側壁に露出しているＡｌＧａＡｓ被選択酸化層の端面より酸化を進め、ＶＣＳＥＬ本体に１６μｍ２の電流狭窄部を形成する。
【０１１１】
次に、ＥＢ直接描画法とＥＣＲエッチング法を用いて、ＰＣ−ＬＤの共振器の周りに、直径０．２３μｍの孔で格子間隔０．４７μｍの三角格子をなす２次元フォトニック結晶構造を形成する。なお、孔の底面は第１上部半導体ＤＢＲ中に達するようにする。
【０１１２】
次に、ＰＣ−ＬＤの周囲にＳｉＯ２膜で絶縁部を形成し直径３０μｍの電流経路をもつＰＣ−ＬＤ電流狭窄部（電流狭窄絶縁層）を形成する。
【０１１３】
次に、ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱表面に光出力用の開口を有したＶＣＳＥＬ上部電極を設け、半導体柱の周囲に位置するＰＣ−ＬＤの電流経路部の表面にＰＣ−ＬＤ上部電極を設ける。次に、基板裏面の全面に共通下部電極を設ける。以上により、回折型ＰＣ−ＬＤを持つＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１１４】
実施例３の面発光レーザにおいても、実施例１，実施例２と同様に、ＰＣ−ＬＤ上部電極及び共通下部電極から正，負のキャリアを注入してＰＣ−ＬＤを発振させると、水平方向に光軸をもつこの発振光はＶＣＳＥＬ本体部に導波されＶＣＳＥＬ本体部の活性層に吸収され、ＶＣＳＥＬ本体部に正，負キャリアを発生させる。同時に、ＶＣＳＥＬ上部電極と共通下部電極からＶＣＳＥＬ本体部に正，負のキャリアを注入する。ＶＣＳＥＬ本体部では、光励起と電流注入の作用によりキャリアが反転分布しレーザ発振する。光出力はＶＣＳＥＬ本体部から基板に垂直方向になされる。
【実施例４】
【０１１５】
実施例４は、第７の形態の面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）に対応しており、実施例４では、図３の面発光レーザアレイを作製した。
【０１１６】
すなわち、実施例４では、実施例３と同じ半導体積層膜を形成した後、ＶＣＳＥＬ本体の周囲のフォトニック結晶部（ＰＣ−ＬＤ部）を含む領域を、第１上部半導体ＤＢＲ中までエッチングにより除去し、４個の直径１０μｍの半導体柱を形成する。また、ＰＣ−ＬＤの周囲に下部半導体ＤＢＲまで達する溝（ＰＣ−ＬＤ溝）を形成する。
【０１１７】
次に、実施例３と同様に、各ＶＣＳＥＬ本体に１６μｍ２の電流狭窄部を形成する。
【０１１８】
次に、ＥＢ直接描画法とＥＣＲエッチング法を用いて、ＰＣ−ＬＤの共振器の周りに、直径０．２３μｍの孔で格子間隔０．４７μｍの三角格子をなす２次元フォトニック結晶構造を形成する。なお、孔の底面は第１上部半導体ＤＢＲ中に達するようにする。
【０１１９】
次に、ＰＣ−ＬＤの周囲にＳｉＯ２膜で絶縁部を形成し３０×１６０μｍ２の電流経路をもつＰＣ−ＬＤ電流狭窄部を形成する。この電流経路中に前記４個のＶＣＳＥＬ本体が配置されるようにする。
【０１２０】
次に、各ＶＣＳＥＬ本体の半導体柱表面に独立して光出力用の開口を有したＶＣＳＥＬ上部電極を設け、半導体柱の周囲に位置するＰＣ−ＬＤの電流経路部の表面にＰＣ−ＬＤ上部電極を設ける。次に、基板裏面の全面に共通下部電極を設ける。以上により、４個の光出力をもつ回折型ＰＣ−ＬＤを持つ図３のＶＣＳＥＬを作製することができる。
【０１２１】
この実施例４の各ＶＣＳＥＬ本体の動作は、実施例３のＶＣＳＥＬ本体の動作と同じであるが、さらに、各ＶＣＳＥＬ本体は独立に駆動できる。
【０１２２】
実施例４では、実施例３の作用効果に加えて、密集し、かつ独立で駆動できる４個の光出力が得られるので、高密度，大容量伝送システムの構築が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、近年、益々、伝送する情報が高速大容量になっている光通信システム分野、及び、コンピューター間，チップ間，チップ内の高速データ伝送が可能な光インターコネクション分野、また、簡便な光学系で低消費電力で書きこみができる光源が望まれている光メモリ分野、レーザプリンタ分野などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の面発光レーザの第１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の面発光レーザの第２の構成例を示す図である。
【図３】本発明の面発光レーザアレイの構成例を示す図である。
【図４】本発明の面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）の構成例を示す図である。
【図５】図４のＶＣＳＥＬアレイを光源として用いたレーザプリンタ書き込みシステムの一例を示す図である。
【図６】本発明の光伝送システムの一例を示す図である。
【図７】本発明の光伝送システムの一例を示す図である。
【図８】本発明の面発光レーザの他の構成例を示す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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