表面发射激光器元件和原子振荡器制造技术

一种表面发射激光器元件包括下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；和形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域。波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中并包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，其以该顺序从其中形成共振器区域的侧面进行布置。波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，波长调节层形成在其中在形成共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2的位置处，其中λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容在此通常涉及表面发射激光器元件和原子振荡器。
技术介绍
竖直空腔表面发射激光器(VCSEL)是半导体激光器，其在垂直于基板表面的方向上发射光。与端面发射型半导体激光器相比，VCSEL具有低成本、低功耗、尺寸小、高性能以及容易二维地集成的特征。竖直空腔表面发射激光器具有一共振器结构，该共振器结构具有包括活性层的共振器区域，以及分别设置在该共振器区域的上方和下方的上部和下部布拉格反射镜(参见日本公布专利申请号2008-53353)。共振器区域具有预定光学厚度以使得具有λ的波长的光在共振器区域中共振以便获得具有λ的振荡波长的光。上部和下部布拉格反射镜由DBR(DistributedBraggReflector(分布布拉格反射器))形成，所述分布布拉格反射器通过交替层叠具有不同折射率的材料，即低折射率的材料和高折射率的材料，形成。在DBR中，低和高折射率的材料被形成为以使得考虑到相应材料的折射率，光学厚度是λ/4，以便获得其中波长是λ的高反射系数(reflectance)。
技术实现思路
本专利技术的至少一个实施例的大体目的是要提供基本上避免由有关技术的一些限制和缺点引起的一个或更多个问题的一种表面发射激光器元件和原子振荡器。在一个实施例中，表面发射激光器元件包括下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；和形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域。波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中。波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，其以该顺序从其中形成共振器区域的侧面进行布置。波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，波长调节层形成在一位置处，在该位置，在其中形成共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2，其中λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。附图说明这些实施例的其他目的和进一步的特征将从以下当结合附图阅读时的详细描述将变得显而易见，在附图中：图1是描述形成在晶片上的半导体层的膜厚度分布的例子的解释性的示意图；图2是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的例子的结构图；图3是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的主要部分的例子的结构图；图4是描述根据第一实施例的表面发射激光器元件的波长调节区域的例子的解释性的示意图；图5是描述根据第二实施例的表面发射激光器元件的主要部分的例子的结构图；图6是描述根据第二实施例的表面发射激光器元件的波长调节区域的例子的解释性的示意图；图7是描述根据第三实施例的原子振荡器的例子的结构图；图8是描述用于解释CPT型原子振荡器的原子能级的例子的解释性的示意图；图9是描述在表面发射激光器的调制时的输出波长的解释性的示意图；以及图10是描述调制频率和透射光的量之间的关系的例子的示意图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的实施例。另外，相同的附图标记被分配给相同的构件，并且重复的说明将被省略。[第一实施例]附带地，是表面发射激光器元件的VCSEL是通过使半导体层外延地生长在晶体基板上而形成的。对于半导体层MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition(金属有机化学气相沉积))的外延生长，MBE(MolecularBeamEpitaxy(分子束外延))等被使用。在由外延生长这样形成的半导体膜中，在MOCVD的情况下，例如，取决于在进行外延生长时晶片的温度的分布或气体的分布，在晶片的表面上的半导体膜的膜厚度会是非均匀的。当表面发射激光器元件的共振器或DBR由半导体膜形成时，其膜厚度这样是不均匀的，变化发生在晶片内的表面发射激光器元件的振荡波长上。然后，具有从晶片获得的希望的振荡波长的许多表面发射激光器元件可变得较小。例如，假定情况是半导体膜是通过MOCVD外延地生长的。在该情况下，如在图1中示出的，会发生膜厚度分布，其中晶片10的中心部分的区域10a的膜厚度是厚的以及，随着距离中心部分的距离，所述厚度按照区域10b、区域10c和区域10d的顺序变得越来越小。因此，当表面发射激光器元件以相同的条件准备时，在区域10a中的表面发射激光器元件的、在区域10b中的表面发射激光器元件的、在区域10c中的表面发射激光器元件的和在区域10d中的表面发射激光器元件的振荡波长彼此不同。也就是说，当在晶片10的区域10a中准备的表面发射激光器元件的振荡波长是希望的波长时，在区域10d中准备的表面发射激光器元件的振荡波长远非希望的波长。因此，在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的使用中，可使用在晶片10的区域10a中的表面发射激光器元件，其振荡波长正好是希望的波长。然而，在区域10b、区域10c和区域10d中的表面发射激光器元件不能被使用。这样，从晶片10获得的、能够被用在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的许多表面发射激光器元件是小的，其导致成本等的增加。因此，以高产率生产表面发射激光器元件是希望的，所述表面发射激光器元件能够用在其中原子振荡器等的振荡波长需要是精确的。(表面发射激光器元件)根据第一实施例的表面发射激光器元件将参照图2进行解释。根据该实施例的表面发射激光器元件是其中振荡波长是894.6nm的表面发射激光器元件，并且通过层叠半导体层在基板101上。具体地说，表面发射激光器元件是通过按照顺序将下部布拉格反射镜102、下部隔离物(spacer)层103、活性层104、上部隔离物层105、第二上部布拉格反射镜106、第一上部布拉格反射镜107和接触层109层叠在基板101上而形成的。在根据该实施例的表面发射激光器元件中，激光从被层叠在基板101的表面上的层的表面发射。基板101由为半导体基板的n-GaAs基板形成。下部布拉格反射镜102是下部DBR，并且是通过交替地层叠35.5对n-Al0.1Ga0.9As(铝砷化镓)的高折射率层和n-Al0.9Ga0.1As的低折射率层形成的，每个层具有λ/4的光学厚度。下部隔离物层103是由Al0.2Ga0.8As形成的。活性层104是由包括GaInAs(铟砷化镓)的量子阱层/GaInPAs(铟磷化镓)的阻挡层的量子阱结构形成的。在该实施例中，具有波长(1λ)的膜厚度的共振器区域110是由下部隔离物层103、活性层104和上部隔离物层105形成的。第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107是通过交替层叠5对p-Al0.1Ga0.9As的高折射率层和p-Al0.9Ga0.1As的低折射率层形成的，每个层具有λ/4的光学厚度。在该实施例中，波长调节区域120被形成在第二上部布拉格反射镜106和第一上部布拉格反射镜107之间。因此，在该实施例中，包括第二上部布拉格反射镜106的区域，波长调节区域120和第一上部布拉格反射镜107将被描述为上部布拉格反射镜。上部布拉格反射镜将用作上部DBR。此外，在第二上部布拉格反射镜106的中间，布置了由p-AlAs形成的电流变窄层108。电流变窄层108具有电流变窄结构，其中选择性地氧化的区域108a是通过氧化电流变窄层108的围绕部分形成的，未氧化的中心部分用作电流变窄区域108b。接触层109由p-GaAs形成。在接触层109的上方，形成上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面发射激光器元件，包括：下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；以及形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从其中形成所述共振器区域的侧面进行布置，其中所述波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，以及其中波长调节层被形成在其中在形成所述共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2的位置处，λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。

【技术特征摘要】
2015.08.06 JP 2015-1559561.一种表面发射激光器元件，包括：下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；以及形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从其中形成所述共振器区域的侧面进行布置，其中所述波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，以及其中波长调节层被形成在其中在形成所述共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似M×λ/2的位置处，λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N。2.一种表面发射激光器元件，包括：下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；以及形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从其中形成所述共振器区域的侧面进行布置，其中所述波长调节区域的光学厚度是近似(2N+1)×λ/4，以及其中波长调节层被形成在其中在形成所述共振器区域的侧面上距离波长调节区域的端部的光学距离是近似(2M+1)×λ/4的位置处，λ是发射光的波长，M和N是正整数，以及M小于或等于N-1。3.一种表面发射激光器元件，包括：下部布拉格反射镜；上部布拉格反射镜；以及形成在下部布拉格反射镜和上部布拉格反射镜之间并包括活性层的共振器区域，其中波长调节区域形成在下部布拉格反射镜或上部布拉格反射镜中，其中波长调节区域包括第二相位调节层，波长调节层和第一相位调节层，以该顺序从形成所述共振器区域的侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木亮一郎，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP