面发光型半导体激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种可以减少激光的振荡模数、并与单纯地减小电流狭窄层的直径的情况相比可实现高输出的面发光型半导体激光器。本发明专利技术涉及的面发光型半导体激光器（１００）包括：下部反射镜（１０）；活性层（１０３），形成在下部反射镜（１０）的上面；以及上部反射镜（２０），形成在活性层的上面。上部反射镜包括形成有多个空穴（６０）的第一区域（７０）、以及位于第一区域（７０）内侧且未形成有空穴的第二区域（７２），第二区域俯视时为圆形，圆形具有如下半径：如果是在低阶共振模成分，活性层的能量增加率则为正，如果是高阶共振模成分，活性层的能量增加率则为负；空穴具有如下深度：如果是低阶共振模成分，能量增加率则为正，如果是高阶共振模成分，能量增加率为负。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种面发光型(surface-emitting type)半导体5敫光器。
技术介绍
近年来，随着面发光型半导体激光器的用途多样化，希望在减 少面发光型半导体激光器的振荡模数的同时实现高输出。例如，对 于具有氧化狭窄层(oxide aperture)的面发光型半导体激光器，通 过缩小氧化狭窄层的开口直径，可以减少才莫^:。另一方面，半导体激光器的输出随注入的电流值增大，并在某 一电流值达到最大值(下降点)。这是因为在半导体激光器中， 由于注入电流，所以设备温度上升的同时，增益谱发生变化，并在 某一温度时增益达到最大值。例如，当面发光型半导体激光器的氧 化狭窄层的开口直径小的情况下，设备温度易于上升，且在低电流 值处到达下降点，所以，存在无法获得足够的输出的问题。因此， 为了防止i殳备温度的上升，例如，在下面的专利文献1中^^开了一 种才支术通过在发光部的周边部挖出到达电流狭窄部的槽，并在该 槽上形成直接电极，从而缩短从发热部到电极的距离，并提高散热 性。专利文献1:日本特开2003-86895号公4艮
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面发光型半导体激光器，可以减少 激光的振荡才莫数，与单纯地减小电流狭窄层的直径的情况相比，可 实现高输出。本专利技术第一方面涉及的面发光型半导体激光器，包括下部反 射镜；活性层，形成在上述下部反射镜的上面；以及上部反射4竟， 形成在上述活性层的上面。其中，上述上部反射镜包括形成有多个 空穴的第一区域、位于上述第一区i或内侧且未形成有空穴的第二区 域，上述第二区域俯^L时为圆形，上述圓形具有上述活性层的能量 增加率如果是低阶共振;^莫成分则为正、如果是高阶共振模成分则为负的半径，上述空穴具有上述能量增加率如果是上述低阶共振冲莫成 分则为正、如果是上述高阶共振模成分则为负的深度。才艮据该面发光型半导体激光器，例如，不考虑电流狹窄层的开 口部直径等，就可以实现单模化或高阶模的减少/降低。在后述的凄史 值计算例中也可以得以确认该效果。其结果是，由于到达下降点的电流值几乎不变化，所以几乎不使面发光型半导体激光器的输出减 少，从而可以实现单模化或高阶模的减少/降低。因此，根据本实施 例，可以提供一种可以减少激光的振荡模数、且与单纯地减小电流 狭窄层的直径的情况相比可实现高输出的面发光型半导体激光器。此外，在本专利技术涉及的记载中，将"上面" 一词用作例如"在 指定的物体(以下称为'A，)的'上面，所形成的其他指定的物体 (以下称为'B，)，，等。在本专利技术涉及的记载中，在如同该例的情 况下，包括在A上直4妄形成B的情况、以及在A上隔着其它物体 形成B的情况，此时均可以〗吏用"上面" 一词。本专利技术第二方面涉及的面发光型半导体激光器包括下部反射 镜；活性层，形成在上述下部反射镜的上面；以及上部反射镜，形 成在上述活性层的上面，其中，上述上部反射镜包括形成有多个空 穴的第一区域、位于上述第一区域内侧且未形成有空穴的第二区 域，上述第二区域俯视时为圆形，上述圆形具有如下的半径在上 述活性层的能量增加率中，低阶共振模成分和高阶的共振模成分的 能量增加率之差大于不存在上述空穴时的上述能量增加率之差，上 述空穴具有如下的深度上述能量增加率之差大于不存在上述空穴 时的上述能量增加率之差。在本专利技术涉及的面发光型半导体激光器中，上述圓形可以具有 上述能量增加率之差为最大的半径，上述空穴可以具有上述能量增 加率之差为最大的深度。在本专利技术涉及的面发光型半导体激光器中，上述低阶共振才莫成 分可以是O阶的共振^^莫成分，上述高阶共振-溪成分可以是一阶以上 的共振模成分。在本专利技术涉及的面发光型半导体激光器中，上述活性层的能量 增加率可以通过时i或差分法求;彈。在本专利技术涉及的面发光型半导体激光器中，上述活性层的能量 增加率可以通过二维时i或差分法求-彈。附图说明图1是桐 面视图；图3是概略地表示本实施例的面发光型半导体激光器的一制造 步骤的剖面图；图4是概略地表示本实施例的面发光型半导体激光器的 一制造 步骤的剖面图；图5是概略地表示数值计算例涉及的参数的一部分的图；图6是数值计算例涉及的各模的激光的能量增加率的结果的示 意图；以及图7是数值计算例涉及的各^f莫的激光的能量增加率的结果的示 意图。具体实施方式下面，将参照附图对本专利技术的优选实施例进4亍i兌明。1.首先，对本实施例涉及的面发光型半导体激光器100进行 说明。图1是概略地表示面发光型半导体激光器100的剖面图，图2 是概略地表示面发光型半导体激光器100的俯视图。此外，图l是 沿图2I-I线的剖面图。如图1所示，面发光型半导体激光器100可以包括基板101、 下部反射4竟10、活性层103、上部反射4竟20、绝*彖层110、第一电 才及107、第二电才及109。作为基板101可以4吏用例如第一导电型(例如，n型)GaAs 基板等。在基纟反ioi上形成有例如第一导电型的下部反射镇:io。下部反 射镜io例如可以是交替层压低折射率层和高折射率层的分布布拉格反射型(DBR )反射镜。低折射率层例如可以包括n型Alo》Ga(uAs 层(折射率为3.049)。高折射率层例如可以包括n型Alai5Gao.85As 层(折射率为3.525 )。低折射率层和高折射率层为一对，可以层叠 例如37.5对，,人而形成下部反射4竟10。在下部反射4竟10上形成有活性层103。活性层103例如具有叠 加三层量子阱结构的多重量子阱(MQW)结构，该量子阱结构由 GaAs阱层和Alo.2Gao.8As阻挡层构成。在活性层103中例如可以不 掺有杂质。在活性层103上形成有例如第二导电型(例如p型)的上部反 射镜20。上部反射镜20可以是例如交替层压低折射率层和高折射 率层的分布布拉格反射型(DBR)反射镜。低折射率层可以包括例 如p型Alo.9Ga(uAs层(折射率为3.049 )。高折射率层可以包括例如 p型Al。.15Gao.85As层(折射率为3.525 )。 4氐折射率层和高折射率层 为一对，例如可以层压25对，乂人而形成上部反射4竟20。上部反射4竟20包括第一区i或70，形成有一个或者多个空穴 60;第二区i或72, ^立于第一区i或70的内侧，未形成空穴60。第一 区域70被设置在第二区域72的外侧。如图2所示，俯视观察时， 第二区i或72呈圓形。该圓形例如可以具有如下的半径r1:通过时 域差分法(FDTD法)求得的活性层103的能量增加率在活性层103 中进行共振的光中如果是低阶共振模成分则为正、如果是高阶共振 才莫成分则为负。而且，该圓形例如可以具有如下的半径r!:在通过 FDTD法求得的活性层103的能量增加率中，在活性层103中进行 共振的光的低阶共振模成分和高阶共振模成分的能量增加率之差大于不存在空穴60时的能量增加率之差。对此将在后面进行详述。 在本实施例中，将该半径i^也被称为"空穴60的内径"。俯视时，第 二区i或72的中心可以与^主^l犬部30的中心或者电;危狭窄层105的中 心相同或者大f丈相同。而且，在本实施例中，第二区域72的平面形状的圓形的半径 r!可以小于电流狭窄层105的开口部的半径r。。由此，爿寻在后面的 凄W直计算例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面发光型半导体激光器，包括：下部反射镜；活性层，形成在所述下部反射镜的上面；以及上部反射镜，形成在所述活性层的上面，其中，所述上部反射镜包括形成有多个空穴的第一区域、以及位于所述第一区域内侧且未形成有空穴 的第二区域，所述第二区域俯视时为圆形，所述圆形具有如下半径：如果是低阶共振模成分，所述活性层的能量增加率则为正，如果是高阶共振模成分，所述活性层的能量增加率则为负，所述空穴具有如下深度：如果是所述低阶共振模成分，所述 能量增加率则为正，如果是所述高阶共振模成分，所述能量增加率则为负。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：望月理光，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]