(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長に対応する異なる波長の複数の共振空洞を有する光学装置において、各共振空洞が対応の共振空洞の長さ（Ｌｉ）を特定するために相異なる波長に対して透過性の素材から成る所定厚さ（ｌｉ）の凸形ドームカバー（６）を有し、
ドームカバー（６）が、空洞を成す素材上で、当該ドームカバー（６）の所定の厚さ（ｌｉ）に対応して相異なる面を有するような対応する円盤体（１１）を融解することによって得られたものであることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
ドームカバー（６）が半球形であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
ドームカバー（６）が空洞を構成する素材と同一素材から形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
素材がヒ化ガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウムの誘導体またはリン化インジウムの誘導体であることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
ドームカバー（６）が空洞を成す素材と異なる素材から形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項６】
ドームカバー（６）がセレンから成ることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
ドームバー（６）に堆積されたミラー（９）を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項８】
ミラー（９）が誘電性ミラーであることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
ミラー（９）が準導電性ミラーであることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項１０】
光学装置がＶＣＳＥＬ型レーザ網を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１１】
光学装置が光学エミッタ網を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】
光学装置が相異なる波長を選択することのできる放射線デテクタであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１３】
異なる波長に対応する異なる波長の複数の共振空洞を有する光学装置の製造方法において、
空洞を成す素材上に、光学装置のそれぞれの共振空洞の所望の長さ（Ｌｉ）に対応する予め決定された各々の直径を有する複数の異なる円盤体（１１）を載置する工程と、
各円盤体（１１）を溶融して所定厚さ（ｌｉ）のドームカバー（６）を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は相異なる波長に対応の複数の相異なる長さの共振空洞を有する光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光学装置は、例えば同一の光電チップ上に、ＶＣＳＥＬ（「vertical cavity surface laser」)型の、すなわち表面から発光する垂直空洞型の複数波長のレーザ回路網を構成するためのものである。
【０００３】
先行技術においては、ＶＣＳＥＬ型のレーザ回路網の共振空洞の長さの変動は種々の方法によって得られている。特に相異なる高さの連続的エッジングにより（EP-A-949728)、または膜のマイクロメカニックな移動により（米国特許第5771253号）または各空洞のエピタキシャル成長厚さの制御により（EP-A-1030420)共振空洞の長さの変動が得られる。
【０００４】
ＶＣＳＥＬ型のレーザ回路網を形成する公知の装置が図８に図示されている。この装置は、同一の光電チップ１の中に形成された４つの共振レーザ空洞を含む。各共振レーザ空洞は、分布型ブラッグミラーの形に形成された第１ミラー２と第２ミラー３によって画成される。各共振レーザ空洞の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、すべての空洞について共通の第１長さｌと、各共振レーザ空洞について相異なる第２長さｌ１，ｌ２，ｌ３，ｌ４との合計によって画成される。第２長さの変動は各共振レーザ空洞のエピタキシャル成長の厚さの制御することによって得られる。図８において、第２長さはｌ１からｌ４まで逓減し、長さｌ４はゼロとなる。各共振レーザ空洞は、それぞれ共振レーザ空洞の長さに依存する波長λ１，λ２，λ３，λ４で発光する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術は、特に各空洞長さについて特定のテクノロジー段階を必要とするので複雑である。
【０００６】
本発明の課題は、先行技術の装置の問題点を解消した光学装置を提供することを目的とする
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学装置は、異なる波長に対応する異なる波長の複数の共振空洞を有する光学装置において、各共振空洞が対応の共振空洞の長さを特定するために相異なる波長に対して透過性の素材から成る所定厚さの凸形ドームカバー（６）を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の実施態様において、各ドームカバーは空洞を成す素材上の円盤体の融解によって得られる。円盤体は好ましくは対応のドームカバーの所定厚さに対応した相異なる面を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって限定されるものではない。
【００１０】
図１において、本発明の光学装置の特定の実施態様を概略図示する。この実施態様は、図８の装置のように、相異なる波長の４つの共振空洞Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を有し、ここに、Ｌｉ＝ｌ＋ｌｉであり、ｉ＝１乃至４であって、これらの共振空洞はそれぞれ対応の空洞の長さに従って相異なる４つの波長λ１，λ２，λ３，λ４で発光する。
【００１１】
図１において、各共振空洞は発光される波長に対して透過性の素材から成る好ましくは半球形の凸形ドームカバー６をを有する。ドームカバー６は空洞の端部において、長さｌｉに対する余盛りをなし、これによって対応の空洞の長さＬｉを変動させることができる。
【００１２】
図１２の光学装置の１つの共振空洞を図２において拡大図示する。この共振空洞はその下部を反射率Ｒ１のブラッグミラー７によって画成され、その上部を反射率Ｒ２の他のブラッグミラー９によって画成されている。すべての空洞について同一の長さｌを有する各共振レーザ空洞の中間部分は従来型のものであって、下部ブラッグミラー７の上方に配置される。
【００１３】
この実施態様において、ブラッグミラー７とブラッグミラー９は必ずしもブラッグミラーではない。一方のブラッグミラーを例えば金属型とし、その反射率を実際上１００％とすることができる。
【００１４】
各空洞によって放出される波長に対して透過性の素材から成る凸形カバー６がその空洞の中間部分の上方に形成されて所定の長さｌｉに対する対応の余盛りを成す。従って空洞は全長ｌ＋ｌｉを有する。ブラッグミラー９がドームカバー６の上に形成される。
【００１５】
図２において、ブラッグミラー９の反射率Ｒ２はブラッグミラー７の反射率Ｒ１より低いと仮定すれば、波長λｉの発光が空洞の上部から放出される。その逆の仮定とすれば、すなわちＲ２＞Ｒ１とすれば、発光は下部から生じる。
【００１６】
この空洞網を作動させるため、この空洞網は公知の型の電気的制御回路４（図３．図４）に接続され、この接続回路４に対して空洞網が従来のように導電性素材から成る接続ボール５によって接続される。また例えば薄層（「エピタキシャル・リフト・オフ」ＥＬＯ）を介する上側面接続または並置、異方性導電性接着など、前記以外の実施態様も可能である。
【００１７】
図３は後側向きのハイブリッド構造に対応する。この場合、発光はドームカバーの存在する前側面から実施されなければならないので、Ｒ２＜Ｒ１となる必要がある。
【００１８】
図４は前側向きのハイブリッド構造に対応する。この場合、発光は後側面から実施されるので、Ｒ１＜Ｒ２でなければならない。
【００１９】
空洞の活性化は従来通り電気的噴射またはポンピングによって実施することができる。ドームカバー６は任意適当な手段によって形成することができる。
【００２０】
図５に図示の好ましい実施態様において、ドームカバー６は、空洞を成す素材上に任意適当な方法によって予め配置された円盤体１１の融解によって実施することができる。これらの円盤体１１，従ってドームカバー６は好ましくはセレンから成り、空洞を構成する素材は従来通りヒ化ガリウム（ＡｓＧａ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ケイ素（Ｓｉ）、またはその誘導体のいずれかとする。
【００２１】
セレンは、使用される波長に対して透過性であり、使用されるテクノロジーと両立する２００℃前後の融点を有する利点がある。また、セレンは、特にヒ化ガリウム（ＡｓＧａ）の担体の場合には、担体の表面全体に正確に接着される。これら２つの素材間に不透明湿潤物質が介在しないので、得られる要素は透過性となる。
【００２２】
各円盤体１１は対応のドームカバー６の所望の厚さによって特定のサイズを有する。図５において、円形断面の底部を有するすべての円盤体１１は同一高さｈを有するが、相異なる直径ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４を有する。次にこれらの円盤体１１の融解を生じるのに十分な温度に組立体が加熱され、半球形ドームカバー６の形状をとる。
【００２３】
円盤体を成す素材とその支承体との間に存在する接着力の故に、ドームカバー６の底部は対応の円盤体１１の底部の形をとる。ドームカバー６の寸法（高さ、曲率半径など）は対応の円盤体の初期体積、すなわちその底面とその厚さｈとの積のみによって完全に制御されまたこの体積のみに依存する。
【００２４】
一例として、下表に示す円形断面と一定厚さｈ＝０．２μｍを有するセレン円盤体１１から形成されたドームカバーによって下記の波長が得られた。
【００２５】
【表１】
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ドームカバー６について得られた差異はこのようなドームカバーを有する共振空洞の放出波長の大きな変動を生じるのに十分である。
【００２６】
円盤体の底部は必ずしも円形ではなく、得ようとするドームカバーの形状に対応して任意の形を有することができる。例えば、円盤体の底部は正方形、長方形または楕円形とする事もできる
さらに円盤体は空洞を構成する素材と同一の素材でも、また別の素材でも形成することができる。円盤体の堆積時にまたは焼き鈍し後に円盤体とその支承体との接点において一定の接着力が存在するように各素材が選択される。またドームカバーの形成に使用される素材は所望の波長に従って、例えば１マイクロメートルの波長については、Ａｓ２Ｓ３またはＡｓ２Ｓｅ３とし、または可視オーダの波長については、ガラスとすることができる。
【００２７】
ドームカバー６を形成するために円盤体１１を融解した後に、ドームカバー上にミラー９を配置することによって装置が完成される。ミラー９は好ましくは誘電型ミラーとする。一例として、誘電層は下記素材によって構成することができる。すなわち、ＳｉＯ，ＳｉＮ、ＹＦ３、ＺｎＳ、ＴｉＯ２などである。またミラーは半導電型とし、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓによって形成することができる。
【００２８】
ドームカバー６上に配置された凹面ミラー９は、放出がドームカバー６側に生じようと（図３）またはその反対側において生じようと（図４）、種々の波長の共振空洞内部のスペクトル収束を増大する。
【００２９】
またこの装置がドームカバー側において放出する時（図４）、ドームカバー６はマイクロレンズの役割を果たして出力光束の空間的収束を生じることを注意しなければならない。
【００３０】
要約すれば、図３の実施態様においては、ＶＣＳＥＬ型の装置を得るために下記の段階を含むことができる。
【００３１】
（ａ）各共振空洞について１つの活性区域と１つのブラッグミラー７を有する光電チップを形成する段階と、
（ｂ）チップがブラッグミラーと反対側面から発光する際に、特にケイ素から成る制御電子回路４上にこのチップをハイブリッド構成する段階と、
（ｃ）チップを特定厚さまで薄くする段階と、
（ｄ）装置のそれぞれの共振空洞の所望の長さの関数として予め決定された直径を有する例えばセレンから成る各円盤体１１を堆積する段階と、
（ｅ）円盤体１１を融解して所定厚さのドームカバー６を形成する段階と、
（ｆ）各ドームカバー６上に第２ブラッグミラー９を堆積する段階。
【００３２】
ドームカバー６の前記以外の形成法、例えば、焼き鈍し樹脂のの化学的またはプラズマによるエッジング、または湿潤性表面上に堆積された素材の融解、または開口中の素材堆積による非平坦構造の形成などの形成法が考慮される。
【００３３】
図６と図７は、素材と樹脂層の同時的彫刻による本発明の装置のドームカバー６の他の製造法の連続的２段階を示す。先行技術においてマイクロレンズの製造のためにすでに使用されているこの型の方法によれば、感光性樹脂層が例えばＡｓＧａの基板素材上に堆積させられ、次に所望寸法の半球形１２が得られるまで流動させられる。
【００３４】
図６はこの製造段階を示す。次に、基板物質の中に、すなわち空洞を成す素材の中にドームカバー６が彫刻によって形成される。彫刻段階は基板素材と樹脂の所定深さｐ（図７）までの同時的異方性彫刻であって、樹脂層を完全に除去することができる。
【００３５】
円盤体の融解によるドームカバー６の製造法（図５）と相違し、図６と図７の彫刻技術は基板素材がドーム・カバーを成す表面に活性成分を受けることができない欠点がある。
【００３６】
二、三の場合には、要求される波長が短い場合、例えば０．１ｎｍ以下である場合に、１つの問題点が見られる。実際にその場合には、最初の円盤体の厚さの制御が非常に精密でなければならない。その解決法は公知の分子ジェット・エピタキシャル技術（Ｍ．Ｊ．Ｅ．）を使用するにある。この技術によって、素材の堆積を１ｎｍ未満の精度で制御することができる。この製造段階は例えば下記とすることができる。
【００３７】
分子ジェットエピタキシャル技術（ＭＪＥ技術）によって、基板上に第１ミラーを堆積し、空洞素材を堆積し、ストッパ層を堆積し、また低融点素材を堆積する段階、
フォトリソグラフィーによって、低融点素材の中に可変サイズのドームカバーを形成する段階（ストッパ層の上で彫刻停止）、
円盤体を融解して可変高さのドーム・カバーを形成する段階、
第２ミラーの堆積段階。
【００３８】
前述において本発明はＶＣＳＥＬ型の形成についてのみ説明されたが、本発明はこの型の用途に限定されるものではない。実際に本発明は光電ダイオードから成る光学エミッタ網において使用することができる。また本発明は相異なる波長を選択することのできる放射線デテクタにおいて使用することができる。このような装置において、ドームカバー６から入る光が増幅され、波長セレクター素子を成すそれぞれの共振空洞の中で検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学装置の概略断面図。
【図２】図１の光学装置の１つの共振空洞の拡大断面図。
【図３】図２の共振空洞を有する光学装置を示す断面図。
【図４】図２の共振空洞を有する光学装置の他の実施態様を示す断面図。
【図５】本発明の光学装置のドームカバーの円盤体融解による製造方法を示す図。
【図６】本発明の光学装置の基板素材と樹脂層の同時的彫刻による第１段階の概略断面図。
【図７】本発明の光学装置の基板素材と樹脂層の同時的彫刻による第２段階の概略断面図。
【図８】先行技術によるＶＥＣＳＥＬ型レーザ網を形成する装置の概略断面図。
【符号の説明】
１  光電チップ
４  制御回路
５  接続ボール
６  ドームカバー
７  ブラッグミラー
１１  円盤体
１２  半球形体
ｌ  光電チップの厚さ
ｌｉ  凸形ドームカバーの厚さ
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４  円盤体の直径
【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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