公开了一种光学设备，包括具有光学厚度不为λ／４的层的多层反射器，以及一种使用这种光学设备的垂直腔面发射激光器。能够抑制由λ／４光学厚度的偏差造成的共振频率偏移或反射率下降，从而改善性能和产量。用于产生波长λ的光的光学设备包括反射器和活性层。反射器为半导体多层反射器，包含被交替层压并具有不同折射率的第一层和第二层。第一层具有小于λ／４的光学厚度。第二层具有大于λ／４的光学厚度。在第一层和第二层之间的界面位于既不在反射器内光强分布的波节的位置也不在波腹的位置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种包含多层反射器的光学设备。
技术介绍
(垂直腔面发射激光器)垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种光学设备，能够在垂直 于半导体村底的方向上发光，这样可以容易形成二维阵列。在执行从二维阵列发射的多束的并行处理时，能够获得较高的密度和较高 的速度，由此可以期望各种工业应用。例如，当垂直腔面发射激光 器阵列用作电子照相印刷机的曝光源时，可以通过使用多束(multibeam )的印刷工艺的并行处理来提高印刷速度。当前实际使用中的垂直腔面发射激光器是一种用于主要产生红 外区域(0.75pm至0.85jLim)激光的设备。随着振荡波长从红外区域 缩短到红光区域、蓝光区域和紫外区域，能够使束斑进一步减小， 由此能够获得更高的分辨率。因此，需要垂直腔面发射激光器在从 红光到紫外光区域中的实际应用。通过缩短的波长而获得的分辨率增长和使用多束的并行处理的 组合可以获得很显著的效果，因此期待着其作用于包括关于印刷机 的应用的各种领域。当能够在其中光纤中散射或吸收很少的1.3pm 至1.5|um的波段中振荡的垂直腔面发射激光器可以投入实用时，使 用阵列光纤和阵列光源能够执行远距离大容量通信。 (多层反射器)垂直腔面发射激光器的特征在于包括在垂直于衬底的面内 (in-plane)方向的方向上提供的腔体。为了实现能够在室温下连续 工作的表面发射激光器，反射率为99%或更高的反射器是必须的。要使用的这样的反射器的例子包括多层反射器，其中按照X/4的 光学厚度多次交替层压具有相互不同的折射率的两种材料。这里，入 表示从光学设备中发射出的光的波长。通过将层的厚度乘以该层材 料的折射率获得光学厚度。(近红外垂直腔面发射激光器)对于使用已经处于实用的GaAs半导体的近红外垂直腔面发射 激光器，使用半导体多层镜，其中结合了具有极高结晶度的GaAs 和AlAs。此外，还使用其中将Al成分少的AlGaAs和Al成分高的 AlGaAs结合用于构成层的半导体多层镜。然而，用于通信的长波长(1.3ium至1.5pm)激光和红光(0.62jLim 至0.7lam)激光存在一个问题，即它们的热特性不理想或者很难实现 高功率输出。也就是说，在用于产生通信波长区域或红光区域的光的活性层 中，没有能够在60。C至80。C范围的高温中充分限制活性层中电子的 镀层材料。因此，随着温度的增加，大量电子从活性层中溢出，使 得热特性恶化，并且很难实现高功率输出。在垂直腔面发射激光器中，通过高热阻的半导体多层反射器将 由活性层产生的热量限制在活性层的附近。因此，不幸地，为了产生上述波长的光而使用该材料的垂直腔 面发射激光器是温度特性不理想的设备。更具体地说，长波长垂直腔面发射激光器的常规多层反射器具 有以下结构，其中将光学厚度为X/4的InGaAsP层(高折射率层)和 光学厚度为人/4的InP层(低折射率层)交替层压为大量层对。在这 种情况下，用作高折射率层的InGaAsP层的热阻比用作低折射率层 的InP层的热阻大约高20倍。在这种情况下，在2006年3月47th Seiken Symposium Preprints 第80-81页(Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology)中，讨论了一种多层反射器，其中多层反射器构成层的 光学厚度不设为入/4。更具体地说，对于长波长垂直腔面发射激光器的多层反射器，在2006年3月47th Seiken Symposium Preprints第80-81页 (Precision and Intelligence Laboratory , Tokyo Institute of Technology)中，公开了 一种多层反射器用于减小热阻，其中将热阻 小的InP层的光学厚度设为大于人/4的值，并且将热阻大的InGaAsP 层的光学厚度设为小于X/4的值。构成多层反射器的高折射率层和低折射率层的总的层厚度固定 为入/2的光学厚度。因此，认为热耗散效果可以得到改善，由此可以 提供在其中能够防止设备温度增加的多层反射器。 (紫外光/蓝光垂直腔面发射激光器)GaN半导体材料用于在紫外光/蓝光区域(300]um至500pm )的 垂直腔面发射激光器。对于多层反射器，例如，选择之间具有较大 折射率差的一对GaN材料和A1N材料。但是，由这两种材料制成的多层反射器具有很大的晶格失配。 当按照 J4的光学厚度生长几十对时，更有可能由晶格失配将晶格应 变引入多层中。由此，发生破裂，因此很难形成要实现99%或更高 反射率的这种多层反射器。因此，在日本专利申请公开号2003 - 107241中，也讨论了一种 多层反射器，其中多层反射器的构成层的光学厚度不设为入/4。更具体地说，公开了一种多层反射器，其中将相对于衬底热膨 胀系数差较小的GaN层的光学厚度设为大于人/4的值，并将相对于 衬底热膨胀系数差较大的AlQ.6GaQ.4N层的光学厚度设为小于X/4的 值。构成多层反射器的高折射率层和低折射率层(一对)的总光学 厚度固定为A72的光学厚度。由此，认为能够提供很少发生破裂的多 层反射器。在2006年3月47th Seiken Symposium Preprints第80- 81页 (Precision and Intelligence Laboratory ， Tokyo Institute of Technology)和日本专利申请公开号2003 - 107241中，介绍了包含其光学厚度不为X/4的层的多层反射器。但是，其中没有介绍实际将 多层反射器结合到共振腔中的设计方针。本专利技术的专利技术人如在2006年3月47th Seiken Symposium Preprints第80 - 81页(Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology )中所述的那样布置了其光学厚度不为 J4的 各层，并着眼于共振腔结构进行了研究。结果，发现这种布置导致 设计值从共振波长的偏离和反射率的减小。也就是说，当没有考虑关于内部光强分布的高折射率层和低折 射率层的布置时，很可能由于共振频率的偏离而造成产量减少或者 由于反射率的减小而造成设备特性的恶化。结果，尽管预期使用了 光学厚度不为V4的层用于改善特性，但是仍发生无法获得这种用法 的效果的问题。
技术实现思路
本专利技术在于解决了上述问题，并且本专利技术的目的是提供一种包含 反射器的光学设备，该反射器具有其光学厚度不为X/4的层，由此使 共振波长更接近设计值，并抑制了反射率的减小。根据本专利技术，提供了一种用于产生波长入的光的光学设备，该光 学设备包括反射器和活性层，该反射器为半导体多层反射器，包含 被交替层压并具有相互不同折射率的第一层和第二层，其中第一层 具有小于X/4的光学厚度而第二层具有大于XV4的光学厚度，并且第 一层和第二层之间的界面位于不同于在该反射器中光强分布的波节 和波腹的位置。根据本专利技术，对于包含具有光学厚度不为X/4的层的反射器的光 学设备，能够使共振波长更接近设计值，并能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生波长λ的光的光学设备，包括反射器和活性层，所述反射器为半导体多层反射器，包含被交替层压并具有彼此不同折射率的第一层和第二层，其中所述第一层具有小于λ／４的光学厚度而所述第二层具有大于λ／４的光学厚度；并且其中在所述第一层和所述第二层之间的界面位于不同于在所述反射器中光强分布的波节和波腹的位置上。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内哲也，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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