(57)【要約】      （修正有）【課題】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を用いた波長同調型垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）用掃引源として提供する。【解決手段】波長同調型ＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬの下側ミラーと、活性領域と、静電偏向により可動なＭＥＭＳ同調型上側ミラーとを備える。ＧａＡｓ系分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）スタックを含む下側ミラーと、ＧａＡｓ系量子ドット（ＱＤ）層の複数スタックを含む活性領域とを、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長させる。ＭＥＭＳ同調型上側ミラーは、サスペンションビームに支持される膜部と、誘電体ＤＢＲスタックを含む上側ミラーとを備える。ＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬは、１００ｎｍを超える動作波長範囲をカバーすることができ、好ましくは２５０〜１９５０ｎｍの中心波長を持つ。掃引レートは、数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚであってもよく、数ＭＨｚまでであってもよい。【選択図】図２
2017175157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）同調型垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ
）であって、
１以上の量子ドット層を備える、ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項２】
前記１以上の量子ドット層は、ＩｎＡｓまたはＩｎＧａＡｓ量子ドットを含み、ＩｎＧ
ａＡｓ障壁層によって隔てられている、請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項３】
上側および下側の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を有し、前記ＤＢＲはＧａＡｓまたは
ＡｌＧａＡｓ系である、請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項４】
前記１以上の量子ドット層は、ＤＢＲ上で連続して成長した活性領域にある、請求項１
に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項５】
１００ｎｍを超える同調範囲を有する、請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項６】
掃引源光干渉断層撮影用の同調型ＶＣＳＥＬであって、
ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬを備え、
前記ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬは、
下半分ＶＣＳＥＬ部と、
上側ミラー部と
を備え、
前記下半分ＶＣＳＥＬ部は、
ＧａＡｓ基板上でエピタキシャル成長した下側ＤＢＲと、
前記下側ＤＢＲ上でエピタキシャル成長した量子ドットの複数の層から成る活性層と
を備え、
前記上側ミラー部は、
ビームに支持された垂直可動膜と、
上側光反射器として、前記垂直可動膜上に配された上側ＤＢＲと、
前記上側ＤＢＲ層と前記下側ＤＢＲ層との間のキャビティのキャビティ長を変えるため
に、前記垂直可動膜と前記ハンドル基板との間に電圧を供給する電極と
を備える、同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項７】
前記活性層は、２以上のサイズの量子ドットを含む複数の層を備える、請求項６に記載
の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項８】
前記活性層は、２以上の組成の量子ドットを含む複数の層を備える、請求項６に記載の
同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項９】
前記活性層は、第２量子化エネルギー状態を有する量子ドットから成る複数の層を備え
る、請求項６に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１０】
前記活性層は、ＩｎＡｓまたはＩｎＧａＡｓ量子ドットから成る複数の層を備える、請
求項６に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１１】
前記活性層は、２５０〜１９５０ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の層
を備える、請求項６に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１２】
前記活性層は、８５０〜１７００ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の層
を備える、請求項６に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１３】
前記活性層は、１１００〜１３５０ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の
層を備える、請求項６に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１４】
光干渉断層撮影システムであって、
請求項１に記載の同調型ＶＣＳＥＬを備える、光干渉断層撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は、概して光干渉断層撮影システムに関し、特に垂直キャビティ
面発光レーザー装置に基づくそのようなシステムに関する。
【優先権主張】
【０００２】
本願は、２０１３年７月３日に出願された米国仮出願６１／８４２，３８９号のパリ条
約による優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り
込む。
【背景技術】
【０００３】
光干渉断層撮影（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＯＣ
Ｔ））は、試料（組織、器官、生体等の生物試料や、ポリマー、薄膜等の産業試料）の高
分解能深さプロファイリングのための技術である。２種類のＯＣＴ、すなわち、時間領域
ＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）と周波数領域ＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）とがある。ＴＤ−ＯＣＴで
は、通常、広帯域光源は、多波長を同時に発するスーパールミネセントダイオードであり
、参照ミラーの位置を走査することによって、試料からの反射光における干渉成分の周波
数を分析する。ＦＤ−ＯＣＴでは、広帯域源として波長同調型レーザーを採用する掃引源
（ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ）型ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）がより広く普及してきた。ＳＳ
−ＯＣＴにおいて、どの時点においても波長は１つだけであり、参照ミラーの機械的走査
の代わりに、レーザー波長の掃引を行う。ＳＳ−ＯＣＴの信号対雑音比は、ＴＤ−ＯＣＴ
よりも根本的に良好である。
【０００４】
ＳＳ−ＯＣＴ用同調型レーザーの要件には、単一モード動作、広い同調範囲、高い波長
走査速度、および、同調制御信号の単純な単調関数である波長同調が含まれる。
【０００５】
２つの分布ブラッグ反射器（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏ
ｒ（ＤＢＲ））を利用する微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ））付き同調型ＶＣＳＥＬが報告されている。この
装置は、ＡｌＧａＩｎＡｓおよびＩｎＰの交互の複数の層で構成される下側ＤＢＲと、Ｉ
ｎＰ系多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ（ＭＱＷ））および
障壁で構成される活性層とから成る下部ミラーであって、全てＩｎＰ基板上で成長する下
部ミラーと、ＭＥＭＳ同調型上側ＤＢＲとを用いる。本装置は、およそ１５５０ｎｍの中
心波長で５５ｎｍの同調範囲を持つ。この同調範囲は、多くの用途において不十分である
。
【０００６】
図１は、そのような公知のＭＥＭＳ付き同調型ＶＣＳＥＬを示す。ＩｎＰ基板１上に、
４０対を超える（一部図示なし）ＡｌＧａＩｎＡｓ２ａ（ＩｎＰに格子整合）およびＩｎ
Ｐ２ｂの交互の層から成るｎドープ分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）２をエピタキシャル成
長させ、これにｎ型ＡｌＧａＩｎＡｓクラッド層３が続く。クラッド層３の上に、複数（
６つ）のＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸（ＱＷ）４ａおよび複数（７つ）のＡｌＧａＩｎＡｓ
障壁４ｂから成る活性層４を成長させ、これにｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓクラッド層５が続く
。ｐ型クラッド層５の上方に、ｐ＋＋ドープＡｌＧａＩｎＡｓ／ｎ＋＋ドープＡｌＧａＩ
ｎＡｓトンネル接合層６を成長させ、トンネル接合により電子を正孔に変換できることか
ら、ｐ型ＩｎＰ層をｎドープＩｎＰ層に入れ替えることを可能にする。これに、ｎドープ
ＩｎＰ層７およびｎ＋＋ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層８が続く。コンタクト層８上に
ＶＣＳＥＬｐ電極９を形成し、基板１上にｎ電極１０を形成して、「半ＶＣＳＥＬ」構造
を完成する。半ＶＣＳＥＬ構造の上に、個別に製造した上側ミラー部を接合する。個別に
製造した上側ミラー部は、２つの層を接合する「ハンドル」Ｓｉ基板１１上に形成される
。ＳｉＯ２層１２を絶縁層として形成し、これにＳｉのビーム支持層１３が続く。ＳｉＯ
２層１２を犠牲層としてエッチングすることによって、薄膜１４を形成する。膜１４の一
方側に、上側誘電体ＤＢＲ１５を付着させ、他方側に、反射防止（ＡＲ）コーティング１
６を付着させる。ＭＥＭＳ電極１７とＡｕバンプ１８とを形成してＭＥＭＳ電圧を供給し
、これによって、コンタクト層８と上側ＤＢＲ１５との間の空隙を変えることができる。
電圧源１９を、ＭＥＭＳ電極１７およびｐ電極９と接続する。こうして、電圧源１９が誘
起する静電力によって膜１４が可動になり、上側および下側ＤＢＲミラー間のキャビティ
長を変えることができ、よってレージング波長を変えることができる。電流源２０を、半
ＶＣＳＥＬ部への電流注入用に接続する。
【０００７】
図１に示すような装置の詳細については、非特許文献１に記載があり、ここに参照のた
めに取り込む。先行技術で用いられる固定レージング波長１３１０ｎｍおよび１５５０ｎ
ｍのＶＣＳＥＬは、非特許文献２に記載があり、ここに参照のために取り込む。
【０００８】
図１の先行技術構造では、およそ１５５０ｎｍの中心波長で５５ｎｍの同調範囲が示さ
れている。最大同調範囲は、下側ＤＢＲの反射率帯域幅によって制限され、これは、高屈
折率および低屈折率材料の屈折率の比によって決まる。ＡｌＧａＩｎＡｓ（高屈折率材料
）およびＩｎＰ（低屈折率材料）の交互の層で構成されるＤＢＲの反射率帯域幅は、１３
１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの中心波長で、それぞれ約５０ｎｍおよび７０ｎｍである。
しかし、ＳＳ−ＯＣＴでは、１００ｎｍ超の同調範囲が必要である。よって、ＡｌＧａＩ
ｎＡｓおよびＩｎＰで構成されるＤＢＲと量子井戸を含む活性層とを用いるＶＣＳＥＬは
、ＯＣＴ用途に適さない。
【０００９】
この同調範囲の制限を克服するべく、ＡｌＧａＡｓ（高屈折率材料）および約１３００
ｎｍを中心とする２００ｎｍ超の反射率帯域幅を有するＡｌｘＯｙ（低屈折率材料）の交
互の層で構成されるＤＢＲから成る下側ミラーを用いたＭＥＭＳ付き同調型ＶＣＳＥＬが
提案されている。このタイプの同調型ＶＣＳＥＬは、光ポンピングにより１００ｎｍ超の
同調範囲を得ている。詳細については、非特許文献３に記載があり、ここに参照のために
取り込む。この手法では、活性領域は、ＩｎＰ基板上でエピタキシャル成長したＩｎＰ系
多重量子井戸（ＭＱＷ）を備える。下側ＤＢＲは、ＧａＡｓ基板上でエピタキシャル成長
する。このように、活性領域およびＤＢＲ部における材料を、単一種の基板上で成長させ
ることができない。２つのウェーハを接合し、それから、半ＶＣＳＥＬ部を形成するため
にＩｎＰ基板を除去する必要がある。ＧａＡｓおよびＩｎＰウェーハの接合およびＩｎＰ
ウェーハの除去は、非常に複雑なプロセスを要し、信頼性の問題を引き起こす可能性があ
る。
【００１０】
従来の量子井戸レーザーに代わるものとして、量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ（
ＱＤ））レーザーが研究されている。ＱＤレーザーは、三次元量子サイズ効果のため、超
低閾値電流や低温感受性といった独自の特徴を持つ。量子ドット技術は、大型ＧａＡｓ基
板上でのＩｎＡｓＱＤの自己集合成長技術によって、著しく進歩してきた。従来の端面発
光レーザー（ＶＣＳＥＬシステムと対照的に）へのＱＤの適用は、活性層の量子井戸をＱ
Ｄで置き換えることによって達成されている。最近では、１．３μｍＱＤ分布帰還型（ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ（ＤＦＢ））レーザーの高性能が報告されてい
る。これらのレーザーは、ｐ型ＧａＡｓ基板上のｐドープＧａＡｓ層を有する高密度ＱＤ
層の８スタックの分子線エピタキシー（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ
（ＭＢＥ））によって製造される。利得スペクトルを測定すると、およそ１２８０ｎｍで
最大正味モード利得が４２ｃｍ-１に達し、３ｄＢ利得帯域幅が、およそ６５ｎｍである
。詳細については、非特許文献４に記載があり、ここに参照のために取り込む。
【００１１】
固定波長用途のＱＤを備える１．３μｍＶＣＳＥＬも最近報告されている。ＧａＡｓ基
板上に、３３．５対のｎ＋ドープＡｌＧａＡｓ層およびｎ＋ドープＧａＡｓ層で構成され
る下側ＤＢＲと、ＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓＱＤで構成される非ドープ活性領域と、ｐドー
プＡｌＧａＡｓ酸化層と、２２対のｐ＋ドープＡｌＧａＡｓ層およびｐ＋ドープＧａＡｓ
層で構成される上側ＤＢＲとを、ＭＢＥで成長させる。レージング波長は、室温でおよそ
１２７９ｎｍである。０．４８の低い線幅増大係数も報告されており、これによって、Ｏ
ＣＴ用途に不可欠な狭線幅が得られる。詳細については、非特許文献５に記載があり、こ
こに参照のために取り込む。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｙａｎｏ，  Ｈ．  Ｓａｉｔｏｕ，  Ｎ．  Ｋａｎｂａｒａ，  Ｒ．  Ｎｏｄａ，  Ｓ．  Ｔｅｚｕｋａ，  Ｎ．  Ｆｕｊｉｍｕｒａ，  Ｍ．  Ｏｏｙａｍａ，  Ｔ．  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｈｉｒａｔａ，  ａｎｄ  Ｎｉｓｈｉｙａｍａ，“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ５００  ｋＨｚ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｔｕｎａｂｌｅ  ＩｎＰ−ｂａｓｅｄ  ＶＣＳＥＬｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｉ−ＭＥＭＳ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．，  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  ｖｏｌ．  １５，  ｐｐ．  ５２８−５３４，  Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ  ２００９
【非特許文献２】Ｎ．  Ｎｉｓｈｉｙａｍａ，  Ｃ．  Ｃａｎｅａｕ，  Ｂ．  Ｈａｌｌ，  Ｇ．  Ｇｕｒｙａｎｏｖ，  Ｍ．  Ｈ．  Ｈｕ，  Ｘ．  Ｓ．  Ｌｉｕ，  Ｍ．−Ｊ．  Ｌｉ，  Ｒ．  Ｂｈａｔ，  ａｎｄ  Ｃ．  Ｅ．  Ｚａｈ，  “Ｌｏｎｇ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒｓ  ｏｎ  ＩｎＰ  ｗｉｔｈ  ｌａｔｔｉｃｅ  ｍａｔｃｈｅｄ  ＡｌＧａＩｎＡｓ−ＩｎＰ  ＤＢＲ  ｇｒｏｗｎ  ｂｙ  ＭＯＣＶＤ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．，  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  ｖｏｌ．  １１，  ｐｐ．  ９９０−９９８，  Ｓｅｐｔ．／Ｏｃｔ．  ２００５
【非特許文献３】Ｖ．  Ｊａｙａｒａｍａｎ，  Ｊ．  Ｊｉａｎｇ，  Ｈ．  Ｌｉ，  Ｐ．  Ｊ．  Ｓ．  Ｈｅｉｍ，  Ｇ．  Ｄ．  Ｃｏｌｅ，  Ｂ．  Ｐｏｔｓａｉｄ，  Ｊ．  Ｇ．  Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，  ａｎｄ  Ａ．  Ｃａｂｌｅ，  “ＯＣＴ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｕｐ  ｔｏ  ７６０  ｋＨｚ  ａｘｉａｌ  ｓｃａｎ  ｒａｔｅ  ｕｓｉｎｇ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  １３１０  ｎｍ  ＭＥＭＳ−ｔｕｎａｂｌｅ  ＶＣＳＥＬ  ｗｉｔｈ  ＞１００  ｎｍ  ｔｕｎｉｎｇ  ｒａｎｇｅ”，  ＣＬＥＯ：  ２０１１  -  Ｌａｓｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｔｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ＰＤＰＢ２，  ２０１１
【非特許文献４】Ｋ．  Ｔａｋａｄａ，  Ｙ．  Ｔａｎａｋａ，  Ｔ．  Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，  Ｍ．  Ｅｋａｗａ，  Ｈ．  Ｚ．  Ｓｏｎｇ，  Ｙ．  Ｎａｋａｔａ，  Ｍ．  Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｋ．  Ｎｉｓｈｉ，  Ｔ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｍ．  Ｓｕｇａｗａｒａ，  ａｎｄ  Ｙ．  Ａｒａｋａｗａ，  “１０．３  Ｇｂ／ｓ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ａ  ｗｉｄｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｒａｎｇｅ  ｉｎ  １．３  μｍ  ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  ＤＦＢ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ｍｏｄａｌ  ｇａｉｎ”，    Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  （２０１０），  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ
【非特許文献５】Ｐ．−Ｃ．  Ｐｅｎｇ，  Ｇ．  Ｌｉｎ，  Ｈ．−Ｃ．  Ｋｕｏ，  Ｃ．Ｅ．  Ｙｅｈ，  Ｊ．−Ｎ．  Ｌｉｕ，  Ｃ．−Ｔ．  Ｌｉｎ，  Ｊ．  Ｃｈｅｎ，  Ｓ．  Ｃｈｉ，  Ｊ．  Ｙ．  Ｃｈｉ，  Ｓ．−Ｃ．  Ｗａｎｇ，  “Ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  ｖｏｌ．  １５，  ｐｐ．  ８４４−８４９，  Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ  ２００９
【発明の概要】
【００１３】
本明細書における背景技術の記述は、本技術のコンテキストを説明するためのものであ
る。これは、参照される資料のいずれかが、添付の請求項のいずれかの優先日に公開され
ていた、既知であった、あるいは共通の一般的知識の一部であったことを認めるものでは
ない。
【００１４】
本明細書の説明および請求項において、「含む」や「備える」という語は、その他の添
加物、構成要素、整数、ステップ等を除外するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、１以上の量子ドット層を備える、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）同調型
垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を含む。
【００１６】
本発明は、より高い軸分解能を伴うより深い断層撮像に必要な、広い同調範囲の狭動的
線幅を有する新規のＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源構造を含む。本発明は、
先行技術の少なくとも以下２つの問題点を解決するＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ
を提供する：（１）ＩｎＰ系ＤＢＲの不十分なＤＢＲ反射率帯域幅；（２）２つの異なる
種類のウェーハ（例えば、ＩｎＰ系活性領域ウェーハとＧａＡｓ系ＤＢＲウェーハ）に必
要な複雑なウェーハ接合。本発明では、高反射率帯域幅のＧａＡｓ系ＤＢＲと光利得ピー
ク波長（およそ１３００ｎｍを中心とした例示的実施形態を含む）の活性領域とを、ウェ
ーハ接合なしに連続してＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長させることができる。
【００１７】
ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬは、上側垂直可動ミラー部と、下半分ＶＣＳＥＬ部とを備え
る。上側ミラー部は、サスペンションビームに支持された膜部と、光を反射するため膜上
に配された上側ＤＢＲとを含む。下半分ＶＣＳＥＬ部は、下側ＧａＡｓ系ＤＢＲと、下側
ＤＢＲ上にエピタキシャル成長した量子ドットからなり、間隙を介して上側ミラー部の上
側ＤＢＲ層に対向する位置に形成された活性領域とを含む。上側ＤＢＲと下側ＤＢＲとの
間のキャビティのキャビティ長は、膜へ静電力を印加して間隙距離を変化させることによ
って変えることができる。こうして、レージング波長を高速で連続して変えることが可能
になる。ＶＣＳＥＬは単一モードで発振するため、試料検出感度は高く、ＳＳ−ＯＣＴシ
ステムにおける内部検出可能深度は５０ｍｍに達する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】先行技術のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬの略図である。
【図２】本発明の一例示的実施形態にかかるＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬの略図である。
【図３】本発明の第２例示的実施形態にかかるＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬの略図である。
【図４】（ａ）本発明の実施形態にかかるＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬの上側ミラー部の上面図である、（ｂ）図４ａの実施形態における上側ミラー部のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明のＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬに基づく掃引源光干渉断層撮影システム（ＳＳ−ＯＣＴ）の略図である。
【図６ａ】ファイバーベースＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源の略図である。
【図６ｂ】自由空間ベースＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面における同じ参照符号は、同じ要素を指す。
本発明の技術を、それぞれ図２および３に示す２つの実施形態で例示する。図２および
３の各実施形態は、それぞれＶＣＳＥＬ下半分と上側ＭＥＭＳ部とに１対のＤＢＲを含む
。２つの実施形態は、各装置の上半分（ＭＥＭＳ）の構造が異なる。両上側部とも、同一
の全体的機能を有し、膜と、空隙と、上側（誘電体）ＤＢＲとを含有する。レーザー周波
数は、２つのＤＢＲとそれらの間の空隙との組み合わせから生じる。
【００２０】
図２は、本発明のＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬの例示的実施形態の略図である
。ＧａＡｓ基板３２１上に、３０〜４０対のＧａＡｓ３２２ａおよびＧａＡｓに格子整合
したＡｌＧａＡｓ３２２ｂの交互の層から成るｎドープＤＢＲ３２２をエピタキシャル成
長させ、これにｎドープＧａＡｓクラッド層３２３が続く。次に、ＩｎＡｓ量子ドット（
ＱＤ）３２４ａ（例えば、横方向サイズ約２０ｎｍおよび高さ約５ｎｍ）およびＩｎＧａ
Ａｓ障壁層３２４ｂの交互の多層スタックから成る活性層３２４を成長させ、これにｐド
ープＡｌＧａＡｓクラッド層３２５が続く。他のサイズの量子ドットも許容され、平均径
５〜８ｎｍ（１０ｎｍのサイズ）のもの、または３０ｎｍまでのサイズのものであっても
よい。各層３２４ａにおけるドット密度は、典型的に、１０１０〜１０１１個／ｃｍ２で
ある。各層が通常単一のドット層のみを支持することから、当該密度を「表面積密度」と
して表す。活性層にはスタック毎に通常８〜２０層あり、各層は、厚さ約４０ｎｍまでで
あり、好ましくは厚さ１０〜３０ｎｍである。他の層数も、本明細書における装置に用い
ることができる。量子ドットは、好ましくはＩｎＡｓから成るが、ＩｎＧａＡｓから成っ
てもよく、技術全体の動作に整合する。よって、従来技術で使用された量子井戸に比べて
、量子ドットは、活性層に異なる特性および機能を与える。活性層における量子ドットは
、異なる組成だけでなく異なるサイズを有するドットから成ってもよい。いくつかの実施
形態では、量子ドットは、第２量子化エネルギー状態（利用可能スペクトルを短波長へと
広げるため、有用である）を有する。
【００２１】
クラッド層３２５の上方に、ＡｌＧａＡｓ酸化層３２６および他のｐドープＡｌＧａＡ
ｓクラッド層３２５ａを成長させる。酸化層３２６は、中心領域を除いて部分酸化してい
る。中心領域は、径３〜８μｍの開口部３２６ａであり、注入電流（３２５ａから３２５
の中心領域まで）が閉じ込められる（３２６は、酸化により電流を抑制する）。クラッド
層３２５ａ上に、ｐドープＧａＡｓコンタクト層３２７を成長させる。ＶＣＳＥＬｐ電極
３２８およびｎ電極３２９（それぞれ、典型的にＴｉ、Ｐｔ、またはＡｕ、および、Ｃｒ
、Ｎｉ、またはＡｕから成る）を、コンタクト層３２７の上および基板３２１の下にそれ
ぞれ形成して、半ＶＣＳＥＬ構造を完成する。
【００２２】
ＧａＡｓコンタクト層３２７上に反射防止（ＡＲ）コーティング５１を付着させた後、
例えばアモルファスＧｅで構成されるスペーサ層５２を付着させ、続いて、例えば窒化ケ
イ素（ＳｉＮｘ）で構成されるフレーム構造５３を形成することによって、上半分ＭＥＭ
Ｓを形成する。スペーサ層５２をエッチングすることによって、膜５４を形成する。図２
における要素５３および５４はそれぞれ、図４（ａ）におけるフレーム構造３３２および
膜３３３に対応する。膜５４の一方側に、例えばＴｉＯ２およびＳｉＯ２の交互の層また
はＡｌ２Ｏ３およびａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）の交互の層から成る上側誘電体Ｄ
ＢＲ５５を付着させる。ＭＥＭＳ電極５６を、フレーム構造５３上に形成する。電圧源５
７を電極５６とｐ金属（典型的に、Ｔｉ、Ｐｔ、またはＡｕ）電極３２８との間に接続し
て、ＭＥＭＳ電圧を供給する。こうして、電圧源５７が誘起する静電力によって膜５４を
垂直偏向することが可能になる。この偏向により、上側ＤＢＲ５５と下側ＤＢＲ３２２と
の間のキャビティ長を変えることができ、レージング波長を変えることができる。図２の
構造の種々の層及び部分に特定の材料を指定したが、当業者の理解する考慮に応じて、同
等の機能や特性を持つ他の材料を用いてもよい。
【００２３】
図３は、本発明のＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬの他の例示的実施形態の略図で
ある。ＧａＡｓ基板３２１上に、３０〜４０対のＧａＡｓ３２２ａおよびＧａＡｓに格子
整合したＡｌＧａＡｓ３２２ｂの交互の層から成るｎドープＤＢＲ３２２をエピタキシャ
ル成長させ、これにｎドープＧａＡｓクラッド層３２３が続く。次に、ＩｎＡｓ量子ドッ
ト（ＱＤ）３２４ａ（例えば、横方向サイズ約２０ｎｍおよび高さ約５ｎｍ）およびＩｎ
ＧａＡｓ障壁層３２４ｂの交互の多層スタックから成る活性層３２４を成長させ、これに
ｐドープＡｌＧａＡｓクラッド層３２５が続く。クラッド層３２５の上方に、ＡｌＧａＡ
ｓ酸化層３２６およびｐドープＡｌＧａＡｓ層３２５ａを成長させる。酸化層３２６は、
中心領域を除いて部分酸化している。中心領域は、径３〜８μｍの開口部３２６ａであり
、注入電流（３２５ａから３２５の中心領域まで）が閉じ込められる。酸化物は不良導体
であるため、酸化層３２６は電流を抑制する。クラッド層３２５ａ上に、ｐドープＧａＡ
ｓコンタクト層３２７を成長させる。
【００２４】
ＶＣＳＥＬｐ電極３２８およびｎ電極３２９を、コンタクト層３２７の上および基板３
２１の下にそれぞれ形成して、半ＶＣＳＥＬ構造を完成する。ここまでは、図３の構造は
図２と同じである。図３の実施形態において、半ＶＣＳＥＬ構造の上に、個別に製造した
上側ミラー部を、熱圧着等の方法で接合する。このように、図３の実施形態は図２と異な
る。図２では、装置は、下部から最上層まで（すなわち、単一の基板をベースとして）製
造可能である。対して、図３の装置は、２つの部分で作られる。ＶＣＳＥＬ下半分を基板
上に層毎に付着させる一方、上側ＭＥＭＳ部分を別に作製してから、下半分に取り付ける
。
【００２５】
図４ａは、図３の実施形態にかかるＶＣＳＥＬの垂直可動上側ミラー部の上面図である
。図４ｂは、図４ａのＡ−Ａ線断面図である。図４ｂに示す部分は、図３の装置の上側部
分に対応し、製造の仕方（基板３３０上に層を付着させた後、基板３３０が装置の上部に
なる）を図示するために図３に対して反転している。以下の通り、可動上側ミラー部をハ
ンドルＳｉ基板３３０上に形成する。ＭＥＭＳ部を、半ＶＣＳＥＬ部と別に作製し、Ａｕ
バンプ３３８を介して半ＶＣＳＥＬ部に接合する。こうして、Ｓｉ基板３３０は、２つの
部分を互いに接合するハンドルのように機能する。ＳｉＯ２層３３１を絶縁層として形成
し、これにフレーム構造３３２が続く。円形薄膜３３３を形成し、ＳｉＯ２層３３１を犠
牲層としてエッチングして形成された４つのサスペンションビーム３３４（図４ａ）で支
持する。例えばＴｉＯ２およびＳｉＯ２の交互の層またはＡｌ２Ｏ３およびａ−Ｓｉの交
互の層から成る上側誘電体ＤＢＲ３３５を膜３３３の一方側に付着させ、反射防止（ＡＲ
）コーティング３３６を他方側に付着させる。図３に示すように、ＭＥＭＳ電極３３７を
基板３３０上に形成し、金（Ａｕ）バンプ３３８を膜３３３上に形成する。典型的に、上
側ＭＥＭＳ部において、層３３１、３３２／３３３、および３３８を順にＳｉ基板３３０
上に形成する。
【００２６】
上側ミラー部（図４ａ）を、（熱圧着等により）Ａｕバンプ３３８を介してｐ電極３２
８に接合する。電圧源３３９をＭＥＭＳ電極３３７とｐ金属（典型的に、Ｔｉ、Ｐｔ、ま
たはＡｕ）電極３２８との間に接続して、ＭＥＭＳ電圧を供給する。こうして、電圧源３
３９が誘起する静電力によって膜３３３を垂直偏向することが可能になる。この偏向によ
り、上側ＤＢＲ３３５と下側ＤＢＲ３２２との間のキャビティ長を変えることができ、レ
ージング波長を変えることができる。電流源３４０を、活性領域３２４への電流注入用に
接続する。図３、４ａ、および４ｂの構造の種々の層及び部分に特定の材料を指定したが
、当業者の理解する考慮に応じて、同等の機能や特性を持つ他の材料を用いてもよい。
【００２７】
図５は、図２や３、４ａ、および４ｂに示すようなＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥ
Ｌを利用したＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源に基づく掃引源光干渉断層撮影
システム（ＳＳ−ＯＣＴ）の略図である。本実施形態において、ＭＥＭＳ同調型量子ドッ
トＶＣＳＥＬ掃引源１００は、光出力２０９を有し、光出力２０９は、光ファイバー結合
器１０１を介して２つの部分に分かれる。波出力の一部は、サーキュレータ１０２を通っ
て試料アーム１０３へと向かう。光ファイバー結合器１０１からの他部は、サーキュレー
タ１０４を通って参照アーム１０５へと向かう。試料アーム１０３および参照アーム１０
５からの反射波は、光ファイバー結合器１０６を通じて再結合され、再結合波は、平衡検
波器１０７で検出されて、干渉信号１１２が与えられる。波長モニタ／ｋクロック出力２
１０は、光ファイバー結合器１０８を介して２つの部分に分かれて、光ファイバー結合器
１０９を通じて再結合され、平衡検波器１１０で検出されて、ｋクロック信号１１１が与
えられる。データ取得カード（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｃａｒｄ（ＤＡＱ）
）１１３を用いて干渉信号１１２およびｋクロック信号１１１を回収し、処理・ディスプ
レイモジュール１１４により再構築深さプロファイルを表示する。結合器、平衡検波器、
サーキュレータ等の部品は、典型的に市販の部品であり、ほとんど変更を加えずに、本明
細書に記載の技術に利用可能である。
【００２８】
図５に示すＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源１００について、２つの例示的
実施形態（ファイバーベースおよび自由空間ベース）がある。図６ａは、例示のファイバ
ーベースＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ掃引源（１００ａ）の略図である。本実施
形態は、（図２や３、４ａ、および４ｂに示すような）量子ドット同調型ＶＣＳＥＬ２０
１と、アイソレータ２０２と、光ファイバー結合器２０３と、半導体光増幅器（ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＳＯＡ））２０６と、アイ
ソレータ２０７と、光ファイバー結合器２０８とを含む。光出力２０９ａおよび他の波長
モニタ／ｋクロック出力２１０ａは、光ファイバー結合器２０８から生じる。結合器２０
３からの付加的出力を増幅後波長モニタ２０５に加えてもよく、偏光制御２０４を用いて
ＳＯＡ２０６を介した増幅後の力を最大にしてもよい。要素２０２、２０３、２０６、２
０７、２０８、２０９ａ、および２１０は、市販品であり、ほとんど変更を加えずに利用
可能である。
【００２９】
図６ｂは、光出力２０９ｂを生じる本発明の自由空間ベースＭＥＭＳ同調型量子ドット
ＶＣＳＥＬ掃引源（１００ｂ）の略図である。本実施形態は、（図２や３、４ａ、および
４ｂに示すような）ＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ２０１と、アイソレータ２１１
と、ＳＯＡ２１２と、アイソレータ２１３と、ビームスプリッタ２１４とを含む。本実施
形態において、光出力２１５ｂおよび波長モニタ／ｋクロック２１０ｂの２つの出力は、
ビームスプリッタ２１４により生成される。要素２１１、２１２、２１３、２１４、２１
５ｂ、および２１０ｂは、市販品であり、ほとんど変更を加えずに利用可能である。
【００３０】
波長同調範囲
図２や３に例示した本明細書に記載のＱＤ活性領域とＭＥＭＳ同調型ＤＢＲとの組み合
わせは、従来報告されていない。このような組み合わせからの掃引源の波長同調範囲は、
好ましくは、１００ｎｍを超える。典型的に、単一掃引源の波長同調範囲は、１００〜２
００ｎｍであり、１１０ｎｍまで、１２０ｎｍまで、１５０ｎｍまで、または１８０ｎｍ
であってもよい。例えば、量子ドットの組成を変えたり、異なる組成の量子ドットを組み
合わせて用いることによって、変形物が得られる。同調範囲は、典型的に、３または４つ
の異なる帯域のうちの１つを中心とし、これらは、中心波長２５０〜１９５０ｎｍ、例え
ば、８５０ｎｍ、１，０５０ｎｍ（「１ミクロン」と大まかに呼ばれることもある）、１
，３００ｎｍ、１，５００、および１，７００ｎｍ、を非限定的に含む。異なる中心波長
の関連する適用は、装置が発するレーザー光で分析される組織やその他の物質に依る。以
下に説明するように、本発明は、記載の同調範囲を実現することができる。
【００３１】
ＱＤの光利得のピーク波長は、ＱＤの周りの障壁だけでなく、ＱＤのサイズや形状およ
びその組成によって決まる。実際のＱＤの形状は直方体ではないが、ｘ、ｙ、ｚ方向それ
ぞれにａ×ｂ×ｃのサイズで作られたＱＤの利得ピーク波長は、以下のようにして比較的
直接的に計算することができる。同一量子数の伝導および価電子帯の量子化エネルギーレ
ベル間の遷移に対応する発光波長は、数式（１）で与えられる：
【数１】
2017175157.tif 000003
ここで、ＥｃｍｎｌおよびＥｖｍ’ｎ’ｌ’はそれぞれ、ＱＤの伝導および価電子帯にお
ける量子化エネルギーレベルである。利得ピーク波長は、キャリア関連広がり効果のため
、数式（１）で与えられる発光波長よりも少し短い。便宜上ＱＤの無限障壁ポテンシャル
を想定すると、ＥｃｍｎｌおよびＥｖｍ’ｎ’ｌ’は解析的に次のように表すことができ
る：
【数２】
2017175157.tif 000004
ここで、Ｅｃ０は、伝導帯端エネルギー、Ｅｖ０は価電子帯端エネルギー、ｍｅ＊および
ｍｈ＊はそれぞれ電子および正孔の有効質量、
2017175157.tif 000005
は「ｈバー」（プランク定数ｈを２πで除算）である。整数ｌ、ｍ、およびｎは、量子化
エネルギーレベルのラベルを示す量子数である。最低エネルギーレベルは、ｌ＝ｍ＝ｎ＝
１（または、ｌ’＝ｍ’＝ｎ’＝１）にあたる。当該量子化エネルギーレベル付近に利得
ピークが現れる。このように、利得ピーク波長は、ドットサイズと寸法ａ、ｂ、およびｃ
とによって決まる。よって、ＱＤサイズを変えることによって、利得ピーク波長を変える
ことができる。より大きいサイズのＱＤは、より短波長側で利得ピークを持つより高いエ
ネルギーの第２量子化状態（ｌ、ｍ、ｎ（またはｌ’、ｍ’、ｎ’）のいずれかが１より
大きい）を有する。
【００３２】
ＱＤの利得スペクトルの詳細については、Ｓ．  Ｌ．  Ｃｈｕａｎｇ，  Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ
２００９，ｐｐ．３７６〜３８１に記載があり、ここに参照のために取り込む。数式（
１）および（２）にあるように、エネルギーレベルは、キャリアの有効質量ｍｅ＊および
ｍｈ＊、および、帯端エネルギーＥｃ０およびＥｖ０によっても決まり、これらは、ＱＤ
およびそれぞれの障壁の組成に関連する。各ＱＤ層におけるＱＤのサイズおよび形状は、
結晶成長条件や組成選択を変えることによって調整可能である。このように、利得ピーク
波長は、より広い利得スペクトルを生じる分布を有することができる。利得帯域幅６５ｎ
ｍが、Ｔａｋａｄａ，  ｅｔ  ａｌ．，  “１０．３  Ｇｂ／ｓ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  
ｏｖｅｒ  ａ  ｗｉｄｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｒａｎｇｅ  ｉｎ  １．３  μｍ  
ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  ＤＦＢ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ｍｏｄａｌ  ｇ
ａｉｎ”，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ／Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ，  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ（２０１０）において報告されてお
り、ここに参照のために取り込む。
【００３３】
別の研究において、ＱＤと量子井戸（ＱＷ）とを組み合わせることにより、ＱＤの利得
帯域幅をさらに広げることができる。ＱＷの量子化エネルギーレベルを、ＱＤの第２量子
化エネルギーレベルよりも高くなるように選択して、別の利得ピークを与えて利得帯域幅
を広げる。この方法により、２００ｎｍを超える全利得帯域幅が得られている。この研究
では、ＱＤのみからの利得帯域幅は１６０ｎｍであった。詳細については、Ｓ．  Ｃｈｅ
ｎ，  Ｋ．  Ｚｈｏｕ，  Ｚ．  Ｚｈａｎｇ，  Ｊ．  Ｒ．  Ｏｒｃｈａｒｄ，  Ｄ．  
Ｔ．  Ｄ．  Ｃｈｉｌｄｓ，  Ｍ．  Ｈｕｇｕｅｓ，  Ｏ．  Ｗａｄａ，  ａｎｄ  Ｒ．
Ａ．  Ｈｏｇｇ，  “Ｈｙｂｒｉｄ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ／ｑｕａｎｔｕｍ  ｄ
ｏｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｂｒｏａｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｂａｎｄｗｉｄｔ
ｈ  ｅｍｉｔｔｅｒｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｏｆ  
Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，  ｖｏｌ．  １９，  Ｎｏ．４，  Ｊｕｌｙ／Ａ
ｕｇ．  ２０１３に記載があり、ここに参照のために取り込む。しかし、本段落及び前段
落で引用した両参照文献に記載の構造は、広同調型レーザーや掃引源のレージング波長同
調を実現するのに不十分である。
【００３４】
上記の通り、本発明は、ＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬ（およそ１，３００ｎｍ
の中心波長を発する例示的実施形態）を提供する。本発明は、先行技術の少なくとも２つ
の問題を解決する。第一に、先行技術におけるＩｎＰ系ＤＢＲの不十分なＤＢＲ反射率帯
域幅の問題は、より広い反射率帯域幅を持つＧａＡｓ系ＤＢＲを用いることで解決する。
第二に、先行技術においてＩｎＰ系活性領域ウェーハをＧａＡｓ系ＤＢＲウェーハに接合
するために必要とされていた複雑なウェーハ接合プロセスの問題は、ＧａＡｓ基板上に成
長するＧａＡｓ系ＤＢＲの上に連続的に成長する量子ドット活性領域を用いることで回避
される。
【００３５】
本明細書で引用する全ての参考文献の全体を参照のために取り込む。
【００３６】
先の記載は、本技術のさまざまな態様を説明するものであり、本明細書に記載の例は添
付の請求項の範囲を限定するものではない。発明が十分に説明されたことから、添付の請
求項の精神や範囲から逸脱することなく多くの変更や変形が可能であることは、当業者に
は自明であろう。
【図１】
2017175157.tif 000006
【図２】
2017175157.tif 000007
【図３】
2017175157.tif 000008
【図４】
2017175157.tif 000009
【図５】
2017175157.tif 000010
【図６ａ】
2017175157.tif 000011
【図６ｂ】
2017175157.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月1日(2017.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）同調型垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）であって、
空隙と、反射防止（ＡＲ）コーティングと、上側の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と下側のＤＢＲとの間に位置する１以上の量子ドット層を備え、
前記ＶＣＳＥＬは、１００ｎｍを超える同調範囲を有し、
前記ＤＢＲの各々は、複数対の交互の材料層を備え、
前記交互の材料層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む、ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項２】
前記１以上の量子ドット層は、ＩｎＡｓまたはＩｎＧａＡｓ量子ドットを含み、ＩｎＧａＡｓ障壁層によって隔てられている、請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項３】
前記１以上の量子ドット層は、前記下側のＤＢＲ上で連続して成長した活性領域にある、請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項４】
掃引源光干渉断層撮影用の同調型垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）であって、
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）同調型ＶＣＳＥＬを備え、
前記ＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬは、
下半分ＶＣＳＥＬ部と、
上側ミラー部と
を備え、
前記下半分ＶＣＳＥＬ部は、
半導体基板上でエピタキシャル成長した下側の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）と、
前記下側ＤＢＲ上でエピタキシャル成長した複数の量子ドット層を含む活性層と
を備え、
前記上側ミラー部は、
ハンドル基板と、
ビームに支持され、前記ハンドル基板を支持する垂直可動膜と、
上側光反射器として、前記垂直可動膜上に配された上側ＤＢＲと、
前記上側ＤＢＲと前記下側ＤＢＲとの間に形成されたキャビティのキャビティ長を変えるために、前記垂直可動膜と前記ハンドル基板との間に電圧を印加する電極と
を備え、
前記ＤＢＲの各々は、複数対の交互の材料層を備え、
前記交互の材料層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む、同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項５】
前記活性層は、２以上のサイズの量子ドットを含む複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項６】
前記活性層は、２以上の組成の量子ドットを含む複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項７】
前記活性層は、第２量子化エネルギー状態を有する量子ドットから成る複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項８】
前記活性層は、ＩｎＡｓまたはＩｎＧａＡｓ量子ドットから成る複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項９】
前記活性層は、２５０〜１９５０ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１０】
前記活性層は、８５０〜１７００ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１１】
前記活性層は、１１００〜１３５０ｎｍの範囲の中心波長を有する量子ドットの複数の層を備える、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【請求項１２】
光干渉断層撮影システムであって、
請求項１に記載のＭＥＭＳ同調型ＶＣＳＥＬを備える、光干渉断層撮影システム。
【請求項１３】
前記半導体基板は、ＧａＡｓを含む、請求項４に記載の同調型ＶＣＳＥＬ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図３は、本発明のＭＥＭＳ同調型量子ドットＶＣＳＥＬの他の例示的実施形態の略図である。ＧａＡｓ基板３２１上に、３０〜４０対のＧａＡｓ３２２ａおよびＧａＡｓに格子整合したＡｌＧａＡｓ３２２ｂの交互の層から成るｎドープＤＢＲ３２２をエピタキシャル成長させ、これにｎドープＧａＡｓクラッド層３２３が続く。次に、ＩｎＡｓ量子ドット（ＱＤ）３２４ａ（例えば、横方向サイズ約２０ｎｍおよび高さ約５ｎｍ）およびＩｎＧａＡｓ障壁層３２４ｂの交互の多層スタックから成る活性層３２４を成長させ、これにｐドープＡｌＧａＡｓクラッド層３２５が続く。クラッド層３２５の上方に、ＡｌＧａＡｓ酸化層３２６およびｐドープＡｌＧａＡｓ層３２５ａを成長させる。酸化層３２６は、中心領域を除いて部分酸化している。中心領域は、径３〜８μｍの開口部３２６ａであり、注入電流（３２５ａから３２５の中心領域まで）が閉じ込められる。酸化物は不良導体であるため、酸化層３２６は電流を抑制する。クラッド層３２５ａ上に、ｐドープＧａＡｓコンタクト層３２７を成長させる。その後、ＧａＡｓコンタクト層３２７上に、反射防止（ＡＲ）コーティング３３６を付着させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図４ａは、図３の実施形態にかかるＶＣＳＥＬの垂直可動上側ミラー部の上面図である。図４ｂは、図４ａのＡ−Ａ線断面図である。図４ｂに示す部分は、図３の装置の上側部分に対応し、製造の仕方（基板３３０上に層を付着させた後、基板３３０が装置の上部になる）を図示するために図３に対して反転している。以下の通り、可動上側ミラー部をハンドルＳｉ基板３３０上に形成する。ＭＥＭＳ部を、半ＶＣＳＥＬ部と別に作製し、Ａｕバンプ３３８を介して半ＶＣＳＥＬ部に接合する。こうして、Ｓｉ基板３３０は、２つの部分を互いに接合するハンドルのように機能する。ＳｉＯ２層３３１を絶縁層として形成し、これにフレーム構造３３２が続く。円形薄膜３３３を形成し、ＳｉＯ２層３３１を犠牲層としてエッチングして形成された４つのサスペンションビーム３３４（図４ａ）で支持する。例えばＴｉＯ２およびＳｉＯ２の交互の層またはＡｌ２Ｏ３およびａ−Ｓｉの交互の層から成る上側誘電体ＤＢＲ３３５を膜３３３の一方側に付着させる。図３に示すように、ＭＥＭＳ電極３３７を基板３３０上に形成し、金（Ａｕ）バンプ３３８を膜３３３上に形成する。典型的に、上側ＭＥＭＳ部において、層３３１、３３２／３３３、および３３８を順にＳｉ基板３３０上に形成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017175157.tif 000013
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017175157.tif 000014
【外国語明細書】
2017175157000001.pdf