(57)【要約】【課題】  波長可変帯域が広い面発光レーザを提供する。【解決手段】  第１反射鏡１０１と、第１反射鏡１０１の上に配置された活性層１０３と、活性層１０３の上に間隙１０６を介して配置された梁１１０と、梁１１０の上に配置された第２反射鏡１２０と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、第２反射鏡１２０は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、梁１１０は、導電性を有する半導体層１１２と、前記半導体層１１２の間隙１０６側に形成された反射防止層１１１と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層の上に間隙を介して配置された梁と、前記梁の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、
前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁は、導電性を有する半導体層と、前記半導体層の間隙側に形成された反射防止層と、を有することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、前記梁の光学厚さは、１．５λ以上４．０λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡は、第１の層と前記第１の層よりも屈折率が小さい第２の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第１の層と前記第２の層の光学厚さをそれぞれｔ１、ｔ２とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）
ここで、ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【請求項５】
前記反射防止層は、前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる単層の反射防止膜で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記反射防止膜の屈折率は、前記半導体層の屈折率と前記間隙を満たす媒質の屈折率との相乗平均±１０％以内であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、前記梁の前記反射防止層の光学厚さをｔ３とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項４又は５に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）
ここで、ｋは０以上の整数である。
【請求項８】
前記梁の前記反射防止層は、多層の反射防止膜で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項９】
前記梁の前記反射防止層は、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．９≦ｚ≦１）の酸化物を含み構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項１０】
前記梁の前記反射防止層は、微細凹凸構造を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項１１】
第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層の上に間隙を介して配置された梁と、前記梁の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、
前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、
前記梁は、前記梁の前記間隙側の界面において、梁に光が入射する際の反射率が低減される構成を有することを特徴とする面発光レーザ。
【請求項１２】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、前記梁の光学厚さは、１．５λ以上４．０λ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の面発光レーザ。
【請求項１３】
前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡は、第１の層と前記第１の層よりも屈折率が小さい第２の層とが交互に積層された構成であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の面発光レーザ。
【請求項１４】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλ、前記第２反射鏡の前記分布ブラッグ反射鏡の前記第１の層と前記第２の層の光学厚さをそれぞれｔ１、ｔ２とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）
ここで、ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【請求項１５】
前記梁は、半導体層と、前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層と、を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項１６】
前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層の屈折率は、前記半導体層の屈折率と前記間隙を満たす媒質の屈折率との相乗平均±１０％以内であることを特徴とする請求項１５に記載の面発光レーザ。
【請求項１７】
前記第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層の光学厚さをｔ３とすると、下記の式を満たすことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の面発光レーザ。
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）
ここで、ｋは０以上の整数である。
【請求項１８】
前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層は、多層の反射防止膜で構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の面発光レーザ。
【請求項１９】
前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層は、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．９≦ｚ≦１）の酸化物を含み構成されていることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項２０】
前記半導体層より屈折率が小さい材料からなる層は、微細凹凸構造を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の面発光レーザ。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の面発光レーザと、
測定対象物の内部情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする情報取得装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の面発光レーザと、
前記面発光レーザからの光を測定対象物へ照射する照射光と参照光とに分岐させ、前記測定対象物に照射された光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉光学系と、
前記干渉光を受光する光検出部と、
前記光検出部からの信号に基づき、前記測定対象物の情報を取得する情報取得部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、情報取得装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振波長を変えることができる波長可変レーザは、通信やセンシング、イメージングなどの様々な分野への応用が期待できることから、近年盛んに研究開発が行われている。波長可変レーザとしては、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌａｓｅｒ：以下、ＶＣＳＥＬという）の一対の反射鏡の一方を動かす構成が開発されている。具体的には、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳという）技術により一対の反射鏡の一方（可動鏡）を機械的に動かすことで共振器長を変動させ、ＶＣＳＥＬの発振波長を変化させている。このようなＶＣＳＥＬを以下では、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬという。
【０００３】
可動鏡としては、誘電体の分布ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：以下ＤＢＲという）を用いることができる。非特許文献１には、梁の上に誘電体ＤＢＲを形成し、梁を駆動することで波長可変を行うＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８０５９６９０号明細書
【特許文献２】米国特許第８１８９６４３号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｇａｒｒｅｔｔ  Ｄ．Ｃｏｌｅ  ｅｔ  他３名、「Ｓｈｏｒｔ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ＭＥＭＳ−ｔｕｎａｂｌｅ  ＶＣＳＥＬｓ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ２９ｔｈ  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００８  Ｖｏｌ．１６  Ｎｏ．２０  ｐ．１６０９３−１６１０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１のＦｉｇ．４に示されるように、誘電体ＤＢＲは広い波長帯域で高い反射率を有するが、この誘電体ＤＢＲの反射率スペクトルは、反射率が他よりも大きく低下するディップといわれる領域が存在する。波長可変型のＶＣＳＥＬにおいて、このディップに対応する波長では発振閾値が上昇し、発振しにくくなるため、波長可変帯域を広くすることができなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、波長可変帯域が広い面発光レーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層の上に間隙を介して配置された梁と、前記梁の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、前記梁は、導電性を有する半導体層と、前記半導体層の間隙側に形成された反射防止層と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の一側面は、第１反射鏡と、前記第１反射鏡の上に配置された活性層と、前記活性層の上に間隙を介して配置された梁と、前記梁の上に配置された第２反射鏡と、を有する波長可変型の面発光レーザであり、前記第２反射鏡は、誘電体層が積層された分布ブラッグ反射鏡を有し、前記梁は、前記梁の前記間隙側の界面において、梁に光が入射する際の反射率が低減される構成を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長可変帯域が広い面発光レーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの一例を示す模式図。
【図２】実施形態１の可動部と比較例の可動部の反射率スペクトルを示す図。
【図３】実施形態１と比較例の梁の厚さと、反射率スペクトル又は反射帯域の幅との関係を示す図。
【図４】実施形態１の梁の厚さと反射率スペクトルとの関係を示す図。
【図５】反射防止膜の層数との梁の界面での反射率スペクトルとの関係を示す図、又は反射防止膜の層数と可動部の反射率スペクトルとの関係を示す図。
【図６】実施形態２に係る撮像装置の一例を示す模式図。
【図７】実施例１に係る波長可変型面発光レーザの製造方法の一例を示す模式図。
【図８】実施例１に係る可動部と比較例の可動部の反射率スペクトルを示す図。
【図９】比較例のＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの断面模式図と、その梁と反射鏡とが積層された構造の反射率スペクトルの計算結果。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、上記の課題について詳しく述べる。図９（ａ）は、比較例の面発光レーザを示す断面模式図である。この垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、基板５００の上に、第１反射鏡５０１と、下部スペーサ層５０２と、活性層５０３と、上部スペーサ層５０４と、支持層５０５と、梁５１０と、第２反射鏡５２０と、を有する。第２反射鏡５２０は、梁５１０の上に形成された誘電体ＤＢＲである。具体的には、第２反射鏡５２０は、高屈折率層５２１と低屈折率層５２２とが交互に積層された構成である。梁５１０と上部スペーサ層５０４と間には間隙５０６が形成されている。梁５１０は支持層５０５により支持されている。
【００１３】
また、基板５００の下には第１電極５０７が形成され、梁５１０の上には第２電極５０８が形成されている。そして、上部スペーサ層５０４の上に第３電極５０９が形成されている。第１電極５０７と第３電極５０９の間に電圧を印加することで、活性層５０３に電子とホールが供給されて再結合することで、活性層５０３で発光が生じる。
【００１４】
また、梁５１０は、単結晶の半導体からなり、導電性を有している。そして、第２電極５０８と第３電極５０９との間に交流電圧を印加することによって、梁５１０が、第１反射鏡５０１と活性層５０３と第２反射鏡５２０の積層方向（Ｚ方向）に振動する。この結果、第２反射鏡５２０もＺ方向に振動し、第１反射鏡５０１と第２反射鏡５２０からなる共振器の共振器長が変動し、活性層５０３で発光した光のうち共振器長に応じた特定の波長の光が外部に射出される。このようにして、面発光レーザの発振波長が可変となる。
【００１５】
梁５１０と第２反射鏡５２０とで構成される可動部の反射率スペクトルは、図９（ｂ）、（ｃ）の実線で表される。図９（ｂ）の実線は、ＧａＡｓからなる梁５１０の光学厚さが２．５λの場合の計算結果であり、図９（ｃ）の実線は、ＧａＡｓからなる梁５１０の光学厚さが２．７５λの場合の計算結果である。また、図９（ｂ）、（ｃ）いずれも、第２反射鏡５２０は、各層の光学厚さがλ／４になるように、酸化タンタルからなる高屈折率層５２１と酸化シリコンからなる低屈折率層５２２とを交互に１０．５ペア積層した構成である。ここでλとは、活性層５０３が有する発光帯域における中心波長である１０６０ｎｍである。なお、図９（ｂ）、（ｃ）の破線は、梁５１０がなく第２反射鏡５２０のみの反射率スペクトルを表している。なお、各材料の屈折率は、ＧａＡｓは３．４９３、酸化タンタルは２．１０、酸化シリコンは１．４５として計算を行った。
【００１６】
図９（ｂ）、（ｃ）で示すように、梁５１０があると、第２反射鏡５２０のみでは見られなかった、反射率が落ち込む領域であるディップが存在する。図９（ｂ）では中心波長１０６０ｎｍから少し離れた波長に２つ、図９（ｃ）では中心波長１０６０ｎｍ付近に１つのディップが生じている。
【００１７】
ＶＣＳＥＬでは一般にレーザ発振を起こすために高い反射率、例えば９９．５％以上が必要とされている。図９（ｂ）、（ｃ）の破線で示すように、第２反射鏡５２０単体の構成では、反射率が９９．５％以上の波長帯域は９７２乃至１１６６ｎｍの範囲であり、１９４ｎｍの波長幅を持つ。これに対して、梁５１０と第２反射鏡５２０が積層された可動部では、梁５１０の光学厚さが２．５λ（＝５λ／２）の場合（図９（ｂ）の実線）、反射率が９９．５％以上の波長帯域は１００８乃至１１１８ｎｍの範囲であり、１１０ｎｍの波長幅となる。また、梁５１０の光学厚さが２．７５λ（＝１１λ／４）の場合（図９（ｃ）の実線）、反射率が９９．５％以上の波長帯域は９７２乃至１０５３ｎｍの範囲であり、８１ｎｍの波長幅を持つ。このように、梁５１０と第２反射鏡５２０が積層された構造では、第２反射鏡５２０単体よりも反射率が９９．５％以上となる波長帯域が小さくなってしまい、発振可能な波長帯域が狭くなることが分かった。この結果、比較例のような梁５１０と第２反射鏡５２０が積層された構造では波長可変帯域が小さくなってしまう。
【００１８】
これは、以下のようなメカニズムが考えられる。つまり、図９（ａ）の矢印で示すように、梁５１０の第２反射鏡５２０側の面で反射する反射光Ｒ１と梁５１０の間隙５０６側の面で反射する反射光Ｒ２とが弱め合う干渉を特定の波長で起こしているものと考える。すなわち、梁５１０の第２反射鏡５２０側の面と梁５１０の間隙５０６側の面とで、ファブリペロー共振器を構成して、特定の波長で弱め合いの干渉を起こしている。特に、梁５１０の光学厚さが２．７５λ（＝１１λ／４）の場合には、中心波長１０６０ｎｍ付近での反射が低減している。
【００１９】
これに対して、本発明では、梁と間隙との界面に反射防止層を設ける構成を採っている。これは、上記の２つの面のうち梁５１０の間隙５０６側の面の反射光を抑制することで、上記の弱め合いの干渉を低減する構成である。これによって、上述した波長帯域の縮小を抑制することができる。言い換えると、梁は、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の幅が、単層の半導体層のみで構成されるよりも広がるような反射防止層を有している。
【００２０】
なお、梁はＺ方向に駆動する構成である場合、その駆動力は、静電力や磁力などを用いることができる。また、本発明は、梁を駆動せずに、間隙内に設けられた薄膜を駆動させて波長可変させる面発光レーザにも適用可能である。
【００２１】
以下に、本発明の垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）について説明するが、はじめに、本明細書中で使用する用語等について定義する。
【００２２】
本明細書中で、ＶＣＳＥＬ構造の上下方向について言及する場合は、基板側を下側、基板と反対側を上側とする。本明細書中では、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬ共振器中の間隙部の光軸方向の長さのことをエアギャップ長と呼ぶことがある。なお、光軸方向とは共振器中で光が進行する方向と平行な方向を意味し、基板の主面に垂直な方向、言い換えると活性層の厚さ方向である。
【００２３】
また、本明細書で、可動部とは、梁と梁に配置された反射鏡とを合わせた構造を指す。
【００２４】
また、反射鏡の反射率スペクトルのうち反射率が９９．５％を超える領域を反射帯域という。中心波長とは、特に定義しない場合には、反射帯域の中心の波長であり、反射帯域の最短の波長と最長の波長の真ん中の波長である。本明細書中では、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）の高屈折率層とは、ＤＢＲを構成している２つの層のうち相対的に屈折率が高い層のことである。同様に、ＤＢＲの低屈折率層とは、ＤＢＲを構成している２つの層のうち相対的に屈折率が低い層のことである。
【００２５】
（実施形態１）
以下に、本実施形態に係る波長可変型の面発光レーザの一例であるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの断面模式図、図１（ｂ）は、本実施形態におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの上面模式図を示している。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’断面の模式図に対応する。
【００２６】
このＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、基板１００の上に、第１反射鏡１０１と、下部スペーサ層１０２と、活性層１０３と、上部スペーサ層１０４と、支持層１０５と、梁１１０と、第２反射鏡１２０と、を有する。第２反射鏡１２０は、梁１１０の上に形成され、誘電体層が積層された多層膜（誘電体ＤＢＲ）である。具体的には、第２反射鏡１２０は、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２とが交互に積層された構成である。梁１１０と上部スペーサ層１０４と間には間隙１０６が形成されている。梁１１０は支持層１０５により支持されている。なお、以下では、梁１１０と第２反射鏡１２０とを合わせて可動部という場合がある。
【００２７】
基板１００の下には第１電極１０７が形成され、梁１１０の上には第２電極１０８が形成されている。上部スペーサ層１０４の上に第３電極１０９が形成されている。第１電極１０７と第３電極１０９の間に電圧を印加することで、活性層１０３に電子とホールが供給されて再結合することで、活性層１０３で発光が生じる。
【００２８】
また、梁１１０は、単結晶の単層の半導体層１１２を有し、半導体層１１２にドーパントを含有させることで導電性を有している。そして、第２電極１０８と第３電極１０９との間に交流電圧を印加することによって、梁１１０が活性層１０３のＺ方向に振動する。この結果、第２反射鏡１２０も活性層１０３のＺ方向に振動し、第１反射鏡１０１と第２反射鏡１２０からなる一対の反射鏡の共振器長が変動し、活性層１０３で発光した光のうち共振器長に応じた特定の波長の光が外部に射出される。このようにして、面発光レーザの発振波長が可変となる。
【００２９】
図１（ｂ）は、ＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの上面模式図である。第３電極１０９は、上部スペーサ層１０４の外周の一部に設けられているが、上部スペーサ層１０４の外周に沿って一周設けられる構成でもよい。さらに、第３電極１０９は、上部スペーサ層１０４上に複数設けられていてもよい。また、第２電極１０８も、梁１１０の上に複数設けられていてもよい。第２電極１０８は、梁１１０の間隙１０６に対応する領域、つまり可動領域１３０には設けられずに、梁１１０の支持層１０５と対応する領域に設けられていることが好ましい。
【００３０】
本実施形態の梁１１０は、半導体層１１２と、半導体層１１２の間隙１０６側に反射防止層１１１と、を有している。この構成によって、梁１１０の下端での光反射が抑制され、梁１１０の上端と下端を反射面として形成されるファブリペロー共振器の効果が弱められると考えられる。その結果、梁１１０が無い場合の反射率スペクトルに近づき、可動部の反射帯域が比較例と比べて広がると考えられる。本実施形態の可動部の反射率スペクトルが図２（ａ）、（ｂ）に示されている。なお、反射率スペクトルは、梁１１０、第２反射鏡１２０の材料構成を以下のように設定して計算した結果である。
【００３１】
第２反射鏡１２０を構成する誘電体ＤＢＲは、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２を交互に１０．５ペア積層して形成されている。高屈折率層１２１は酸化タンタル、低屈折率層１２２は酸化シリコンで構成されている。各層の光学厚さは、波長１０６０ｎｍをλとして、λ／４（＝２６５ｎｍ）となるように設計されている。
【００３２】
梁１１０は、ＧａＡｓで構成された単層の半導体層１１２の間隙１０６側にＡｌ酸化物で構成された反射防止層１１１を有している。半導体層１１２の光学厚さは波長１０６０ｎｍをλとして２．５λまたは２．７５λとなるように設計されている。光学厚さ２．５λに対する計算結果を図２（ａ）に、光学厚さ２．７５λに対する計算結果を図２（ｂ）に示している。反射防止層１１１の光学厚さは波長１０６０ｎｍをλとしてλ／４（＝２６５ｎｍ）となるように設計されている。
【００３３】
なお、各材料の屈折率は、ＧａＡｓは３．４９３、Ａｌ酸化物は１．７５、酸化タンタルは２．１０、酸化シリコンは１．４５として計算を行った。
【００３４】
図２（ａ）に示す、比較例１とは、梁を、反射防止層１１１を設けず、半導体層１１２の光学厚さが２．５λである単層の半導体層１１２のみで構成した例の反射率スペクトルであり、図９（ａ）の比較例の可動部の反射率スペクトルに相当する。比較例２とは、梁１１０を設けない、第２反射鏡１２０のみからなる構成の反射率スペクトルである。図２（ｂ）に示す、比較例３とは、梁を、反射防止層１１１を設けず、半導体層１１２の光学厚さが２．７５λである単層の半導体層１１２のみで構成した例の反射率スペクトルであり、図９（ａ）の比較例の可動部の反射率スペクトルに相当する。
【００３５】
図２（ａ）に示した計算結果において、比較例１の構成の反射帯域は１１０ｎｍ、比較例２の構成の反射帯域は１９４ｎｍであった。一方、本実施形態の構成の反射帯域は１４１ｎｍである。また、図２（ｂ）に示した計算結果において、比較例３の構成の反射帯域はディップの短波長側が８１ｎｍで長波長側が９８ｎｍであった。一方、本実施形態の構成の反射帯域は１６６ｎｍである。
【００３６】
このように、本実施形態の構成の可動部の反射帯域は、比較例１の可動部の反射帯域よりも、広い波長幅を有している。つまり、梁１１０において、間隙１０６側に反射防止層１１１を設けることにより、反射帯域の減少を抑えることができる。
【００３７】
なお、本発明を適用した構成と比較例２とを比較すると、比較例２の方が広い反射帯域を示している。すなわち、本発明を適用した場合でも梁１１０の影響による反射帯域の減少を完全に抑えることはできず、反射特性だけを考慮すれば比較例２の構成の方が優れている。しかし、この可動部をＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬに適用する場合、製造が困難である。このため、生産性と広い反射帯域という２つの観点から本発明が最も優れている。なお、本発明は、フォトリソグラフィや犠牲層エッチングなどの従来の方法を応用することができる。
【００３８】
次に、梁の厚さと反射率との関係について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、図２（ａ）に示した比較例１に相当する構成の梁の厚さを変えた場合の反射率スペクトルの変化を示している。具体的に、梁の光学厚さが波長１０６０ｎｍをλとして０、１．０λ、２．５λ、４．０λの場合の反射率スペクトルの計算結果が図３（ａ）に示されている。
【００３９】
図３（ｂ）は、本発明を適用した構成の梁１１０の厚さを変えた場合の反射率スペクトルの変化を示している。具体的には、梁１１０の光学厚さが波長１０６０ｎｍをλとして０、１．０λ、２．５λ、４．０λの場合の反射率スペクトルの計算結果が示されている。図２に示した計算と同様、半導体層１１２はＧａＡｓで構成され、反射防止層１１１はＡｌ酸化物で構成されているものとした。なお、梁１１０の光学厚さは半導体層１１２と反射防止層１１１の光学厚さを合計したものである。反射防止層１１１の光学厚さはλ／４に固定しているが、梁１１０の光学厚さが０の場合のみ反射防止層１１１の光学厚さを０として計算した。
【００４０】
図３（ａ）から、比較例１に相当する可動部では梁の厚さが増すにしたがって反射帯域が狭まる。一方、図３（ｂ）では、梁１１０の厚さが増してもそれほど大きな変化は見られない。図３（ａ）において、梁の厚さが増すと反射帯域が狭まる理由としては、以下のように考える。梁の厚さが増すと、上述した梁の上端と下端で構成されるファブリペロー共振器の共振器長が大きくなる。これにより、この共振器のモード間隔が狭くなる。図３（ａ）に示される２つのディップは、この共振器によって弱め合いの干渉効果が起こる別々のモードと対応しており、モード間隔とディップの間隔が対応することになる。そのため、梁の厚さの増加は、ファブリペロー共振器長の増加となり、弱め合いの干渉効果が起こるモード間隔が狭くなる。それに合わせて、ディップの間隔も狭くなると考えられる。
【００４１】
図３（ｃ）は、図３（ａ）や図３（ｂ）と同様の計算を行い、得られた反射率スペクトルから反射帯域を算出してプロットしたものである。縦軸は反射帯域の幅を示し、横軸は梁の光学厚さを示している。波長１０６０ｎｍをλとして、梁の光学厚さをλ／２単位で変えて計算した。
【００４２】
比較例１の場合は、梁の光学厚さが増すにつれて反射帯域が単調減少していくことが分かる。一方、本発明を適用した構成の場合は、梁１１０の光学厚さが増すと、反射帯域の幅は、比較例１のような単調減少は示さず、梁１１０の光学厚さの増加につれて増減を繰り返す。図３（ｃ）に示した計算結果の範囲では、反射帯域の極大を示すのは梁１１０の光学厚さが３．０λ付近と９．５λ付近の場合である。また、反射帯域の極小を示すのは梁の光学厚さが７．５λ付近である。３．０λ付近の極大値と９．５λ付近の極大値を比較すると同程度の値を示している。
【００４３】
本発明を適用した構成の反射帯域が前述のような増減は、反射率スペクトル形状のわずかな変化が影響していると考えられる。図３（ｂ）に示したように、本発明を適用した構成では梁１１０の厚さが０の場合を除くと梁１１０の厚さが多少変化しても可動部の反射率スペクトル形状に大幅な変化は見られない。しかし、全く形状変化を示さないわけではなく、わずかな形状変化は起こっている。図４は、本発明を適用した構成の可動部の反射率スペクトルを計算した結果である。梁１１０の光学厚さを３．０λ、７．５λ、９．５λとした３つの構造について計算を行っている。この３つの梁１１０の光学厚さは、前述のように図３（ｃ）において反射帯域の極大および極小を示す梁１１０の光学厚さに対応している。この３つの構造はそれぞれ異なる反射率スペクトル形状を示している。
【００４４】
このような形状変化を示す理由は、図３（ｂ）の計算に使用した反射防止層１１１では梁１１０の下端での光の反射率を完全に０にできていないからであると考えられる。単層の反射防止層１１１では、光学厚さがλ／４となる特定の波長λの光に対しては反射率を最も低減させることができるが、その波長から離れるにつれて反射率が増大してしまう。そのため、想定した中心波長１０６０ｎｍから離れた波長では梁１１０の下端での反射が生じ、梁１１０の上端からの反射光との干渉効果を完全には抑制できなくなる。その結果、梁１１０の光学厚さに応じて可動部の反射スペクトル形状が影響を受ける。なお、多層の反射防止膜を用いればより広い波長帯域で反射率を低減することも可能になるため、より梁１１０の厚さ依存性の小さい構成が可能になると考えられる。
【００４５】
上記のようなメカニズムにより、本発明を適用した構成では梁１１０の光学厚さに応じて反射帯域の増減は生じるが、反射帯域は一定の値付近を維持している。前述のように、比較例１などの従来構造では梁の光学厚さが増すにつれて反射帯域が単調減少していくため、梁の光学厚さが厚くなるほど本発明の効果が顕著になる。具体的には、梁１１０の光学厚さが１．５λ以上であれば、本発明の効果が顕著に表れる。また、梁１１０の光学厚さが大きくなると、質量が増え、駆動するための電圧が大きくなる。その点も考慮すると、梁１１０の光学厚さは、１．５λ以上４．０λ以下が好ましい。
【００４６】
（第２反射鏡）
第２反射鏡は、誘電体からなる高屈折率層と誘電体からなる低屈折率層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層されたＤＢＲで構成されている。そのＤＢＲの高屈折率層としては酸化チタンや五酸化タンタル、低屈折率層としては酸化シリコンなどを用いることができる。また、ＤＢＲの積層数やペア数は、所望の反射帯域が得られれば、適宜設定することができる。ＤＢＲを構成する各層の光学厚さは、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、λ／４の奇数倍が好ましいがそれに限らない。成膜ばらつきなどを考慮してＤＢＲの高屈折率層、低屈折率層の光学厚さは、下記の式を満たせばよい。式１、２を満たすＤＢＲであれば、高い反射率特性を得ることができる。
【００４７】
（λ／４）×（２ｎ＋３／４）≦ｔ１≦（λ／４）×（２ｎ＋５／４）  ・・・式１
（λ／４）×（２ｍ＋３／４）≦ｔ２≦（λ／４）×（２ｍ＋５／４）  ・・・式２
ここで、ｔ１、ｔ２はそれぞれ、第２反射鏡の高屈折率層、低屈折率層の光学厚さである。ｎ、ｍはそれぞれ０以上の整数である。
【００４８】
（梁）
梁は、半導体層と、半導体層と間隙との間に反射防止層を有している。ここで言う反射防止層とは、梁の間隙側の界面において、梁に光が入射する際に、反射防止層の存在により少なくとも特定波長帯における光の反射率が低減される層を指す。例えば、梁を構成する半導体層の屈折率ｎｓと、間隙を満たす媒質の屈折率ｎｇとの中間的な屈折率ｎＡＲを持つ物質からなる単層の反射防止膜などが挙げられる。このような場合、ｎＡＲの値がｎｓとｎｇとの間であれば上述した本発明の効果を奏する。特に、ｎＡＲの値がｎｓとｎｇとの相乗平均であり、単層の反射防止膜の光学厚さが１／４波長またはその奇数倍の場合に最も反射率を低減することができる。そのため、単層の反射防止膜の屈折率ｎＡＲの値は、梁を構成する半導体層の屈折率ｎｓと、間隙を満たす媒質の屈折率ｎｇとの相乗平均±１０％以内であることが好ましい。また、第２反射鏡の反射率スペクトルのうち９９．５％以上の反射率を有する波長帯域の中心波長をλとすると、単層の反射防止膜の光学厚さは、以下の式３を満たすことが好ましい。
【００４９】
（λ／４）×（２ｋ＋３／４）≦ｔ３≦（λ／４）×（２ｋ＋５／４）  ・・・式１
ここで、ｔ３は反射防止膜の光学厚さである。ｋは０以上の整数である。
【００５０】
梁を構成する半導体層をＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成し、反射防止膜をよりＡｌ組成の多いＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０＜ｙ≦１かつｘ＜ｙ）で構成してもよい。また、Ａｌ組成が９０％以上のＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．９≦ｚ≦１）を酸化して反射防止膜としてもよい。また、スパッタリング等の成膜方法を用いて誘電体膜を形成することで反射防止膜としてもよい。
【００５１】
反射防止膜は多層膜で構成することもできる。単層膜で構成するより多層膜で構成する方が、梁の間隙側の界面において、より広い波長範囲で反射率を低減することができる。また、反射防止膜を多層膜で構成する場合には、梁の半導体層側から間隙側に向かって屈折率が小さくなるようにすることが望ましい。
【００５２】
図５（ａ）は、反射防止膜を設けない場合、反射防止膜が単層膜の場合、反射防止膜が二層の場合それぞれにおける、梁の間隙側の界面での反射率の計算結果を示している。二層の反射防止膜の構成は、半導体層側から間隙側に向かって順に、光学厚さがλ／４であるＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層と、光学厚さがλ／４であるＡｌ酸化物層と、が配置された構成されている。半導体層は、ＧａＡｓで構成され、その屈折率は３．４９３とした。Ａｌ酸化物の屈折率は１．７５、Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓの屈折率は３．１２１とした。波長１０６０ｎｍをλとしている。
【００５３】
図５（ａ）では、反射防止膜が単層膜の場合よりも、反射防止膜が二層の場合方が、反射防止膜自体の反射率が小さくなっている。より明確にするために、図５（ｂ）に図５（ａ）の縦軸を変えたグラフを示す。広範囲にわたって、単層より二層の反射防止膜の方が低い反射率を示している。
【００５４】
また、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示した計算に使用した二層構成の反射防止膜を有する可動部の反射スペクトルと、単層構成の反射防止膜を有する可動部の反射率スペクトルの計算結果を示している。二層構成の反射防止膜の場合は、半導体層であるＧａＡｓ層の光学厚さが７．２５λの場合の計算結果である。単層構成の反射防止膜を有する可動部の反射率スペクトルの計算結果は、半導体層であるＧａＡｓ層の光学厚さが７．５λの場合の、図４で示した反射スペクトルと同じものである。波長１０６０ｎｍをλとしている。
【００５５】
図５（ｃ）において反射率９９．５％以上が得られる波長範囲を比較すると、単層の反射防止膜を用いた場合は波長幅１３７ｎｍ（波長９９６ｎｍ乃至１１３３ｎｍ）である。これに対して、二層構成の反射防止膜を用いた場合は波長幅１６１ｎｍ（波長９８６ｎｍ乃至１１４７ｎｍ）であり、二層構成の反射防止膜を用いた方が広い反射帯域を得られることが分かる。
【００５６】
ただし、図５（ｃ）で示すように、単層の反射防止膜に比べて、二層の反射防止膜を用いた方が低い反射率を示す領域が存在する（波長１００４ｎｍ乃至１０３５ｎｍ、波長１０８６ｎｍ乃至１１２２ｎｍ）。このため、必要とする反射率の値によっては単層の反射防止膜を用いた方が好ましい場合も考えられる。  なお、反射防止膜の層数をさらに増やすことで設計の自由度が増し、より広い波長範囲で反射率を低減できる。そのため、本発明を適用した構成において反射防止膜の層数が多い方が発明の効果がより大きくなる。ただし、作製難易度や梁の応力の増大についても考慮して最適な層数を決定する必要があり、反射防止膜の層数は、二層又は三層が好ましい。
【００５７】
また、反射防止層は、均一な膜ではなく、微細凹凸構造を有する構成でもよい。このような構造は、平均的な屈折率が光射出方向に連続的に変化する構成であればよい。例えば反射防止層としては、モスアイ構造やくさび型構造を用いることができる。微細凹凸構造は、光射出方向に垂直な方向に周期的な構造であってもよいし非周期的な構造であってもよい。ただし、周期的な構造な場合には、回折光の発生を抑えるために、その周期は発振波長より小さいことが好ましい。また、平均屈折率の変化を緩やかにするために、微細凹凸構造の高さは発振波長の半分以上であることが好ましい。
【００５８】
梁は、図１（ａ）に示すように、支持層１０５に１箇所で支持されていてもよいし、複数の箇所で支持されていてもよい。また、梁には、結晶成長時の歪みや、動作環境温度に由来する応力などを緩和するための構造が形成されていてもよい。
【００５９】
梁は、共振器長を変化させることができるものであれば特に限定されない。例えば、本実施形態のように静電気力で駆動するものでもよいし、圧電材料を用いて機械的に駆動するものでもよい。
【００６０】
（第１反射鏡）
第１反射鏡は、例えば、高屈折率の層と低屈折率の層とが光学厚さ１／４波長で交互に積層されたＤＢＲで構成されている。第１反射鏡は、波長可変範囲を広くするためには、出来る限り広帯域において高反射率を有することが好ましい。ＤＢＲは、半導体で構成されたＤＢＲ、誘電体で構成されたＤＢＲのどちらを用いることもできる。一般的に、誘電体で構成されたＤＢＲの方が半導体で構成されたＤＢＲよりも、高屈折率の層と低屈折率の層の屈折率差を大きくしやすいため、少ない積層数で高い反射率を実現できる。一方、半導体で構成されたＤＢＲはペア数が多くなってしまうが、結晶成長により活性層などと一括で成膜でき、ドーピングにより電流を流すことができる等のプロセス上の利点がある。
【００６１】
半導体ＤＢＲであれば、梁と同様の材料構成を採ることができるし、ＧａＡｓとＡｌＡｓというペアを用いることもできる。誘電体ＤＢＲであれば第２反射鏡と同様の材料構成を用いることができる。
【００６２】
また、第１反射鏡として、高屈折率差サブ波長回折格子（Ｈｉｇｈ  ＩｎｄｅｘＣｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｇｒａｔｉｎｇ：以下ＨＣＧという）を用いてもよい。ＨＣＧは高屈折率の材料と低屈折率の材料とが面内方向に交互に周期的に並んだ構成である。ＨＣＧの例として、ＡｌＧａＡｓ層のような半導体層を加工して周期的な間隙を設けた、高屈折率領域（ＡｌＧａＡｓ部）と低屈折領域（間隙部）の周期構造体が挙げられる。なお、ＨＣＧとして、特許文献１及び２に記載されているものを用いることができる。
【００６３】
（活性層）
活性層は電流を注入したり、光を吸収させることで光を発生する材料であれば特に限定されない。８５０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、ＡｌｎＧａ１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる量子井戸構造を有する材料を用いることができる。また、１０６０ｎｍ付近の波長帯域の光を出射させる場合、ＩｎｎＧａ１−ｎＡｓ（０≦ｎ≦１）からなる材料などを用いることができる。
【００６４】
また、活性層は十分に広い利得を有するものであることが好ましく、具体的には第１反射鏡および第２反射鏡の反射帯域より広い波長幅において利得を有することが好ましい。そのような活性層としては、例えば、少なくとも２つ以上の異なるエネルギー準位で発光が可能な量子井戸構造、いわゆる非対称量子井戸構造を有する活性層が挙げられる。また、量子井戸構造は、単量子井戸または多重量子井戸を有するように複数の層で構成されたものであってもよい。本実施形態における活性層の材料・構造は、発振させたい波長に応じて適宜選択できる。
【００６５】
なお、活性層を励起する構成としては、図１（ａ）で示すような電極を用いた電流注入型の他に、外部光源を用いた光励起が挙げられる。本発明はどちらの構成でも対応可能である。また、電流注入型の場合、電流狭窄層を用いてもよい。具体的には、下部スペーサ層または上部スペーサ層の一部の層を選択酸化プロセスにより、選択的に酸化する方法が挙げられる。酸化された酸化領域が高抵抗部、酸化されない非酸化領域が低抵抗部となり、非酸化領域を介して活性層に電流が流れるため、活性層内の発光領域が規定される。
【００６６】
（間隙）
間隙には、通常固体が存在しない。よって、その雰囲気により間隙は真空であってもよいし、空気、不活性ガス、水のような液体といった流体が存在してもよい。なお、間隙の構造体のＺ方向の長さは、波長可変帯域幅や可動反射鏡のプルインを考慮して決定することができる。例えば、間隙を空気とした１０６０ｎｍを中心として波長可変帯域幅１００ｎｍで可変する際には、間隙の長さは２μｍ程度となる。
【００６７】
（第１電極、第２電極及び第３電極）
第１電極、第２電極及び第３電極は、チタンや金などの単体の金属や合金、または金属膜の積層体を用いることができる。例えば、Ｔｉ／Ａｕ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを電極材料として用いることができる。また、第１電極は、キャリアが注入できれば、第１反射鏡の下側ではなく、第１反射鏡の上側であってもよい。また、梁と第３電極との間に静電引力を働かせて梁を駆動する場合、第２電極は、梁の支持領域に配置されていなくても、可動部分に配置されていてもよい。なお、活性層が光励起によって励起される場合には、第１電極は不要である。
【００６８】
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１の面発光レーザを光源装置として用いた情報取得装置の例について説明する。波長可変型の光源装置は、光通信用光源や光計測用光源として利用することができる。さらに、波長可変型の光源装置は、非侵襲、非破壊で測定対象物の内部の情報を取得する情報取得装置の光源装置として利用することができる。以下では、本実施形態の光源装置を用いた情報取得装置の一例として、光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という）について図６を用いて説明する。
【００６９】
図６は、本実施形態に係るＯＣＴ装置を示す模式図である。ＯＣＴ装置は、光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、測定対象物の内部情報を取得する情報取得部８０４、を少なくとも有する。光源装置８０１として、実施形態１又は２の面発光レーザを用いることができる。また、図示していないが、情報取得部８０４はフーリエ変換器を有する。ここで、情報取得部８０４がフーリエ変換器を有するとは、情報取得部８０４が入力されたデータに対してフーリエ変換する機能を有していれば形態は特に限定されない。一例は、情報取得部８０４が演算部を有し、この演算部がフーリエ変換する機能を有する場合である。具体的には、演算部がＣＰＵを有するコンピュータであり、このコンピュータが、フーリエ変換機能を有するアプリケーションを実行する場合である。他の例は、情報取得部８０４がフーリエ変換機能を有するフーリエ変換回路を有する場合である。
【００７０】
光源装置８０１から出た光は干渉光学系８０２を経て測定対象の物体８１２の情報を有する干渉光となって出力される。干渉光は光検出部８０３において受光される。なお光検出部８０３は差動検出型でも良いし単純な強度モニタ型でも良い。受光された干渉光の強度の時間波形の情報は光検出部８０３から情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、受光された干渉光の強度の時間波形のピーク値を取得してフーリエ変換をし、物体８１２の情報（例えば断層像の情報）を取得する。なお、ここで挙げた光源装置８０１、干渉光学系８０２、光検出部８０３、情報取得部８０４を任意に設けることができる。
【００７１】
以下、光源装置８０１から光が照射されてから、測定対象の物体の内部の情報を得るまでについて詳細に説明する。光源装置８０１から出た光は、ファイバ８０５を通って、カップラ８０６に入り、照射光用のファイバ８０７を通る照射光と、参照光用のファイバ８０８を通る参照光とに分岐される。カップラ８０６は、光源の波長帯域でシングルモード動作のもので構成し、各種ファイバカップラは３ｄＢカップラで構成することができる。照射光はコリメーター８０９を通って平行光になり、ミラー８１０で反射される。ミラー８１０で反射された光はレンズ８１１を通って物体８１２に照射され、物体８１２の奥行き方向の各層から反射される。
【００７２】
一方、参照光はコリメーター８１３を通ってミラー８１４で反射される。カップラ８０６では、物体８１２からの反射光とミラー８１４からの反射光による干渉光が発生する。干渉した光はファイバ８１５を通り、コリメーター８１６を通って集光され、光検出部８０３で受光される。光検出部８０３で受光された干渉光の強度の情報は電圧などの電気的な情報に変換されて、情報取得部８０４に送られる。情報取得部８０４では、干渉光の強度のデータを処理、具体的にはフーリエ変換し断層像の情報を得る。このフーリエ変換する干渉光の強度のデータは通常、等波数間隔にサンプリングされたデータであるが、等波長間隔にサンプリングされたデータを用いることも可能である。
【００７３】
得られた断層像の情報は、情報取得部８０４から画像表示部８１７に送って画像として表示させてもよい。なお、ミラー８１０を照射光の入射する方向と垂直な平面内で走査することで、測定対象の物体８１２の３次元の断層像を得ることができる。また、光源装置８０１の制御は、情報取得部８０４が電気回路８１８を介して行ってもよい。また図示しないが、光源装置８０１から出る光の強度を逐次モニタリングし、そのデータを干渉光の強度の信号の振幅補正に用いてもよい。
【００７４】
ＯＣＴ装置は、眼科、歯科、皮膚科等の分野において、動物や人のような生体内の断層像を取得する際に有用である。生体の断層像に関する情報とは、生体の断層像のみならず、断層像を得るために必要な数値データをも含む。特に、測定対象を人体の眼底や歯、血管とし、それらの断層像に関する情報を取得することに用いられることが好適である。
【００７５】
（その他の実施形態）
実施形態１による面発光レーザは、上記のＯＣＴ装置以外にも、光通信用光源や光計測用光源として利用できる。また、実施形態１を適用したＶＣＳＥＬ構造を同一平面上に複数配列してアレイ光源として使用してもよい。
【実施例】
【００７６】
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例の構成に限定されるものではない。例えば、材料の種類や組成、形状や大きさは本発明の範囲内で適宜変更できる。
【００７７】
以下の実施例では、レーザ発振波長として１０６０ｎｍ付近のものを示したが、適切な材料・構造の選択により、任意の波長での動作も可能である。
【００７８】
［実施例１］
図１（ａ）は、本実施例におけるＶＣＳＥＬの層構造を示す断面模式図である。本実施例におけるＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、ＧａＡｓをベースとした化合物半導体で構成されており、１０６０ｎｍ付近で波長掃引できるように設計されたものである。
【００７９】
ＧａＡｓ基板１００の上に、ＧａＡｓとＡｌＡｓを交互に３０ペア積層した上にＡｌ０．４Ｇａ０．６ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを交互に５ペア積層した半導体ＤＢＲで構成された第１反射鏡１０１が配置されている。第１反射鏡１０１の上に、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓで構成された下部スペーサ層１０２、ＧａＩｎＡｓからなる量子井戸層とＧａＡｓＰからなる障壁層を３周期積層した多重量子井戸構造で構成された活性層１０３が配置されている。活性層１０３の上に、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５ＡｓとＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓが積層されて構成された上部スペーサ層１０４が配置されている。そして、ＧａＡｓからなる支持層１０５を介して梁１１０が配置されている。梁１１０の上には第２反射鏡１２０が配置されている。
【００８０】
梁１１０は、Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成された光学厚さ２．７５λの半導体層１１２と、Ａｌ酸化物で構成された光学厚さ０．２５λの反射防止層１１１を有している。なお、λは１０６０ｎｍとしている。また、第２反射鏡１２０は、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２を交互に８．５ペア積層した誘電体ＤＢＲで形成されている。高屈折率層１２１は酸化チタン、低屈折率層１２２は酸化シリコンで構成されている。高屈折率層１２１及び低屈折率層１２２の光学厚さは、波長１０６０ｎｍをλとしてλ／４となるように設計されている。
【００８１】
このようにして、梁１１０と第２反射鏡１２０とが積層された可動部と、第１反射鏡１０１が活性層１０３を挟んで対向して設けられており、レーザ共振器を形成している。なお、梁１１０と上部スペーサ層１０４の間には間隙１０６が形成されている。間隙１０６は空気で充填されており、間隙１０６の長さ（エアギャップ長）は１６００ｎｍ付近で可変となっている。
【００８２】
そして、基板１００の下に第１電極１０７、梁１１０の上に第２電極１０８、上部スペーサ層１０４の上に第３電極１０９が配置されている。第１電極１０７と第３電極１０９の間に電圧を印加することで活性層１０３にキャリアが注入され、活性層１０３は発光する。一方、第２電極１０８と第３電極１０９の間に電圧を印加することで静電力で梁１１０の位置を上下方向に変えることができる。それにより共振器長を変えることができ、すなわちレーザ発振波長を変えることができる。
【００８３】
本実施例の製造方法について、図７を用いて説明する。まず、図７（ａ）で示すように、ＧａＡｓ基板１００の上に、エピタキシャル成長で半導体多層膜を形成する。半導体多層膜は、上記構成の第１反射鏡１０１、上記構成の下部スペーサ層１０２、上記構成の活性層１０３、上記構成の上部スペーサ層１０４、ＧａＡｓからなる犠牲層９０５、梁前駆層９１０が、基板１００の上に形成されている。梁前駆層９１０は、Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓで構成された半導体層と、その上に形成された、Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成された半導体層を有している。犠牲層９０５の厚さは、厚さは１６００ｎｍである。
【００８４】
次に、図７（ｂ）で示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングを繰り返し、メサ構造や梁領域のパターンを形成する。
【００８５】
続いて、図７（ｃ）で示すように、梁のパターンの上に誘電体ＤＢＲをイオンビームアシスト蒸着法で成膜する。そして、フォトリソグラフィとドライエッチングで誘電体ＤＢＲをパターニングして第２反射鏡１２０を形成する。誘電体ＤＢＲは、酸化チタンからなる高屈折率層と酸化シリコンからなる低屈折率層を交互に８．５ペア積層した構成である。
【００８６】
次に、ウエットエッチングにより犠牲層９０５の一部を除去し、梁１１０、支持層１０５、間隙１０６を形成する。このためには、ＡｌＧａＡｓ系材料の選択エッチングを行う必要がある。クエン酸と過酸化水素水との混合溶液をエッチャントとして用いることで、選択エッチングが可能である。本実施例では、水とクエン酸（重量比１：１）を混ぜ合わせたクエン酸溶液と、濃度３０％の過酸化水素水を４：１の割合で混ぜたものをエッチャントとして用いることができる。このエッチャントでＧａＡｓの犠牲層９０５だけを除去することで間隙１０６を形成することができる。支持層１０５として残したい部分にフォトレジスト等をパターニングしてカバーしておいてもよい。
【００８７】
最後に、梁前駆層９１０の下層のＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層を水蒸気酸化により酸化させ、Ａｌ酸化物を形成する。このＡｌ酸化物は元のＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層より屈折率が小さく、反射防止膜に適した屈折率を有している。なお、酸化の前後で膜厚が変化するため、酸化による膜厚変化の割合を実験的に確認したうえで酸化後の層の光学厚さが１／４波長程度となるように酸化前のＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層の厚さを設計することが好ましい。
【００８８】
本実施例に示したＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬの、梁１１０と第２反射鏡１２０の積層構造である可動部の反射率スペクトルを計算した結果を図８に示す。比較例として、梁１１０がＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓで構成された光学厚さ３．０λの半導体層１１２のみからなる構成についての反射率スペクトル計算結果も示している。反射率９９．５％以上が得られる波長帯域を反射帯域とすると、比較例の反射帯域は１０６ｎｍであるのに対し、本実施例の構成では１７９ｎｍが得られている。なお、各材料の屈折率は、Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓは３．１２１、酸化チタンは２．２５、酸化シリコンは１．４５として計算を行った。
【００８９】
このように、本発明を適用した構成の反射鏡を用いたＭＥＭＳ−ＶＣＳＥＬは、従来よりも広帯域の波長掃引に適した光学特性を持つことが可能となる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１  第１反射鏡
１０３  活性層
１０６  間隙
１１０  梁
１２０  第２反射鏡
【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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