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面发光激光器以及原子振荡器

申请号 CN201410766452.0 申请日 2014-12-11 公开(公告)号 CN104734008B 公开(公告)日 2019-07-26
申请人 精工爱普生株式会社; 发明人 西田哲朗;
摘要 本 发明 涉及面发光 激光器 以及 原子 振荡器 。面发光激光器包括 基板 ;第1反射镜层; 活性层 ;第2反射镜层;第1 电极 ,其与上述第1反射镜层电连接;第2电极,其与上述第2反射镜层电连接;以及焊盘,其与上述第2电极电连接,上述第1反射镜层、上述活性层、以及上述第2反射镜层构成层叠体,上述层叠体具有共振部,在上述层叠体的侧面设置绝缘层,俯视时,上述绝缘层相对于通过上述共振部的中心的虚拟直线,是线对称的形状,上述焊盘设置在上述绝缘层的上方,在上述俯视时,从上述虚拟直线观察,上述焊盘仅设置在一侧。
权利要求

1.一种面发光激光器,其特征在于,包括:
基板
第1反射镜层,其设置在所述基板的上方;
活性层,其设置在所述第1反射镜层的上方;
第2反射镜层,其设置在所述活性层的上方;
第1电极,其与所述第1反射镜层电连接;
第2电极,其与所述第2反射镜层电连接;
焊盘,其与所述第2电极电连接;以及
引出布线,其将所述第2电极与所述焊盘电连接,
所述第1反射镜层、所述活性层以及所述第2反射镜层构成层叠体,所述层叠体具有使由所述活性层产生的光共振的共振部、第1形变赋予部和第2形变赋予部,
所述共振部的高度、所述第1形变赋予部的高度和所述第2形变赋予部的高度相同,所述共振部设置在所述第1形变赋予部与所述第2形变赋予部之间,在所述层叠体的侧面设置树脂层,
所述树脂层覆盖所述第1形变赋予部与所述第2形变赋予部,
所述树脂层具有俯视时不与所述层叠体重叠的第1部分和设置于所述第1形变赋予部的上表面的第2部分,
所述第1部分的厚度比所述第2部分的厚度大,
所述俯视时,所述树脂层相对于通过所述共振部的中心且正交于所述第1形变赋予部与所述第2形变赋予部所对置的方向的虚拟直线,是线对称的形状,所述焊盘设置在所述第1部分上,
所述引出布线设置在所述第1部分上以及所述第2部分上,
在所述俯视时,从所述虚拟直线观察,所述焊盘以及所述引出布线仅设置在一侧。
2.一种原子振荡器,其特征在于,
包括权利要求1所述的面发光激光器。

说明书全文

面发光激光器以及原子振荡器

技术领域

[0001] 本发明涉及面发光激光器以及原子振荡器。

背景技术

[0002] 面发光激光器(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)例如作为利用了量子干扰效应的之一的CPT(Coherent Population Trapping:相干布居数囚禁)的原子振荡器的电源被使用。
[0003] 在面发光激光器中,一般共振器具有各向同性的构造,所以难以控制从共振器射出的激光的偏振光方向。例如专利文献1中记载了一种通过与包括共振器的一部分的柱状的半导体堆积体的外侧面接触而形成的绝缘层,对共振器(活性层)施加各向异性的应,将激光的偏振光方向控制为特定方向的面发光激光器。
[0004] 在专利文献1的面发光激光器中,上部电极覆盖绝缘层的上表面的大部分的方式形成。
[0005] 专利文献1:日本特开2001-189525号公报
[0006] 此处,在面发光激光器中,为了使高频特性提高,减少寄生电容是重要的。
[0007] 然而,在专利文献1记载的面发光激光器中,由于上部电极以覆盖绝缘层的上表面的大部分的方式形成,所以存在不能充分减少寄生电容这种问题。

发明内容

[0008] 本发明的几个方式的目的之一在于提供一种能够减少寄生电容的面发光激光器。另外,本发明的几个方式的目的之一在于提供一种包括上述面发光激光器的原子振荡器。
[0009] 本发明所涉及的面发光激光器包括:基板;第1反射镜层,其设置在上述基板的上方;活性层,其设置在上述第1反射镜层的上方;第2反射镜层,其设置在上述活性层的上方;第1电极,其与上述第1反射镜层电连接;第2电极,其与上述第2反射镜层电连接;以及焊盘,其与上述第2电极电连接,上述第1反射镜层、上述活性层、以及上述第2反射镜层构成层叠体,上述层叠体具有使由上述活性层产生的光共振的共振部,在上述层叠体的侧面设置绝缘层,俯视时,上述绝缘层相对于通过上述共振部的中心的虚拟直线,是线对称的形状,上述焊盘设置在上述绝缘层的上方,在上述俯视时,从上述虚拟直线观察,上述焊盘仅设置在一侧。
[0010] 在这种面发光激光器中,例如与从虚拟直线观察,焊盘设置在两侧的情况相比,能够减少寄生电容。因此,在这种面发光激光器中,例如能够使高频特性提高。
[0011] 此外,在本发明所涉及的记载中,例如“特定物(以下,称为“A”)的“上方”形成其它特定物(以下,称为“B”)”等使用“上方”这个用语的情况下,作为包括在A上直接形成B的情况、和在A上隔着其它物形成B的情况,使用“上方”这个用语。
[0012] 另外,在本发明所涉及的记载中,,例如与“特定部件(以下称为“A部件”)“电连接”的其它特定部件(以下称为“B部件”)等”使用“电连接”这个用语。在本发明所涉及的记载中,如该例这样的情况下,作为包括B部件直接接触电连接的情况、以及A部件和B部件经由其它部件电连接的情况,使用“电连接”这个用语。
[0013] 在本发明所涉及的面发光激光器中,可以包括使上述第2电极与上述焊盘电连接的引出布线。
[0014] 在这种面发光激光器中,能够减少寄生电容。
[0015] 在本发明所涉及的面发光激光器中,在上述俯视时,从上述虚拟直线观察,上述引出布线可以仅设置在上述一侧。
[0016] 在这种面发光激光器中,例如与从虚拟直线观察,引出布线设置在两侧的情况相比,能够减少寄生电容。
[0017] 在本发明所涉及的面发光激光器中,上述层叠体具有第1形变赋予部、和第2形变赋予部,上述共振部设置在上述第1形变赋予部与上述第2形变赋予部之间,在上述俯视时,上述虚拟直线同上述第1形变赋予部与上述第2形变赋予部对置的方向正交
[0018] 在这种面发光激光器中,通过第1形变赋予部以及第2形变赋予部和绝缘层这双方对共振部(活性层)赋予应力,能够使激光的偏振光方向稳定。
[0019] 本发明所涉及的原子振荡器包括本发明所涉及的面发光激光器。
[0020] 能够在这种原子振荡器中包括能够减少寄生电容的面发光激光器。附图说明
[0021] 图1是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的俯视图。
[0022] 图2是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的剖视图。
[0023] 图3是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的俯视图。
[0024] 图4是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的剖视图。
[0025] 图5是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的制造工序的剖视图。
[0026] 图6是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的制造工序的剖视图。
[0027] 图7是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的制造工序的剖视图。
[0028] 图8是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器的制造工序的剖视图。
[0029] 图9是本实施方式所涉及的原子振荡器的功能框图
[0030] 图10是表示共振光的频谱的图。
[0031] 图11是表示金属原子的Λ型3能级模型与第1边频带以及第2边频带的关系的图。

具体实施方式

[0032] 以下,使用附图,详细地对本发明的优选实施方式进行说明。此外,以下说明的实施方式并没有不当地限定权利要求书记载的本发明的内容。另外,以下所说明的构成的全部并非是本发明的必须构成要件。
[0033] 1.面发光激光器
[0034] 首先,参照附图,对本实施方式所涉及的面发光激光器进行说明。图1是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器100的俯视图。图2是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器100的图1的II-II线剖视图。图3是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器100的俯视图。图4是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器100的图3的IV-IV线剖视图。
[0035] 此外,为了便于说明,图2中将层叠体2简单化进行图示。另外,在图3中,省略面发光激光器100的层叠体2以外的部件的图示。另外,在图1~图4中,作为相互正交的3个轴,图示出X轴、Y轴以及Z轴。
[0036] 面发光激光器100如图1~图4所示,包括基板10、第1反射镜层20、活性层30、第2反射镜层40、电流狭窄层42、接触层50、第1区域60、第2区域62、树脂层(绝缘层)70、第1电极80、和第2电极82。
[0037] 基板10例如是第1导电型(例如n型)GaAs基板。
[0038] 第1反射镜层20形成在基板10上。第1反射镜层20是第1导电型的半导体层。第1反射镜层20如图4所示,是交替地层叠高折射率层24和低折射率层26而成的分布布拉格反射型(DBR)反射镜。高折射率层24例如是掺杂了的n型Al0.12Ga0.88As层。低折射率层26例如是掺杂了硅的n型Al0.9Ga0.1As层。高折射率层24和低折射率层26的层叠数(对数)例如是10对以上50对以下,具体而言是40.5对。
[0039] 活性层30设置在第1反射镜层20上。活性层30例如具有重叠3层由i型In0.06Ga0.94As层和i型Al0.3Ga0.7As层构成的量子阱结构而成的多重量子阱(MQW)结构。
[0040] 第2反射镜层40形成在活性层30上。第2反射镜层40是第2导电型(例如p型)的半导体层。第2反射镜层40是交替地层叠高折射率层44和低折射率层46而成的分布布拉格反射型(DBR)反射镜。高折射率层44例如是掺杂了的p型Al0.12Ga0.88As层。低折射率层46例如是掺杂了碳的p型Al0.9Ga0.1As层。高折射率层44和低折射率层46的层叠数(对数)例如是3对以上40对以下,具体而言是20对。
[0041] 第2反射镜层40、活性层30、以及第1反射镜层20构成垂直共振器型的pin二极管。若向电极80、82间施加pin二极管的正向电压,则在活性层30中引起电子与空穴的复合,产生发光。活性层30所产生的光在第1反射镜层20与第2反射镜层40之间往复(多次反射),此时引起受激辐射,强度被放大。而且,若光增益超过光损失,则因此激光振荡,从接触层50的上表面在垂直方向(第1反射镜层20与活性层30的层叠方向)射出激光。
[0042] 电流狭窄层42设置在第1反射镜层20与第2反射镜层40之间。在图示的例子中,电流狭窄层42设置在活性层30上。电流狭窄层42也能够设置在第1反射镜层20或者第2反射镜层40的内部。在这种情况下,电流狭窄层42也视为设置在第1反射镜层20与第2反射镜层40之间。电流狭窄层42是形成有开口部43的绝缘层。电流狭窄层42能够防止通过电极80、82而注入到垂直共振器的电流在平面方向(同第1反射镜层20与活性层30的层叠方向正交的方向)扩散。
[0043] 接触层50设置在第2反射镜层40上。接触层50是第2导电型的半导体层。具体而言,接触层50是掺杂了碳的p型GaAs层。
[0044] 第1区域60如图4所示,设置在构成层叠体2的第1反射镜层20的侧方。第1区域60包括与第1反射镜层20(图示的例子中第1反射镜层20的一部分)连续设置的多个化层6。具体而言,第1区域60通过交替地层叠氧化层6和层4而构成,该氧化层6是通过将与构成第1反射镜层20的低折射率层(例如Al0.9Ga0.1As层)26连续的层进行氧化而得到的,层4与构成第1反射镜层20的高折射率层(例如Al0.12Ga0.88As层)24连续。
[0045] 第2区域62设置在构成层叠体2的第2反射镜层40的侧方。第2区域62包括与第2反射镜层40连续设置的多个氧化层16。具体而言,第2区域62通过交替地层叠氧化层16和层14而构成,该氧化层16是通过将与构成第2反射镜层40的低折射率层(例如Al0.9Ga0.1As层)46连续的层进行氧化而得到的,该层14与构成第2反射镜层40的高折射率层(例如Al0.12Ga0.88As层)44连续。俯视时(从第1反射镜层20与活性层30的层叠方向观察),由第1区域60和第2区域62构成氧化区域8。
[0046] 第1反射镜层20、活性层30、第2反射镜层40、电流狭窄层42、接触层50、第1区域60、以及第2区域62构成层叠体2。在图1以及图2所示的例子中,层叠体2被树脂层70包围。
[0047] 在图3所示的例子中,俯视时,Y轴方向的层叠体2的长度比X轴方向的层叠体2的长度长。即,层叠体2的长边方向是Y轴方向。俯视时,层叠体2例如相对于通过层叠体2的中心且与X轴平行的虚拟直线对称。另外,俯视时,层叠体2例如相对于通过层叠体2的中心且与Y轴平行的虚拟直线对称。
[0048] 层叠体2如图3所示俯视时,包括第1形变赋予部(第1部分)2a、第2形变赋予部(第2部分)2b、和共振部(第3部分)2c。
[0049] 第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b在俯视时,隔着共振部2c在Y轴方向对置。第1形变赋予部2a在俯视时,从共振部2c向+Y轴方向突出。第2形变赋予部2b在俯视时,从共振部2c向-Y轴方向突出。第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b与共振部2c一体设置。
[0050] 第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b对活性层30赋予形变,使由活性层30产生的光产生偏振。此处,所谓使光产生偏振是指使光的电场的振动方向固定。构成第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b的半导体层(第1反射镜层20、活性层30、第2反射镜层40、电流狭窄层42、接触层50、第1区域60、以及第2区域62)成为产生赋予给活性层30的形变的产生源。由于第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b具备具有多个氧化层6的第1区域60、和具有多个氧化层16的第2区域62,所以能够对活性层30赋予较大的形变。
[0051] 共振部2c设置在第1形变赋予部2a与第2形变赋予部2b之间。X轴方向的共振部2c的长度比X轴方向的第1形变赋予部2a的长度或者X轴方向的第2形变赋予部2b的长度大。共振部2c的平面形状(从第1反射镜层20与活性层30的层叠方向观察的形状)例如是圆。
[0052] 此处,所谓X轴方向的共振部2c的长度例如是X轴方向的共振部2c的长度中的最大长度。另外,所谓X轴方向的第1形变赋予部2a的长度例如是X轴方向的第1形变赋予部2a的长度中的最大长度。另外,所谓X轴方向的第2形变赋予部2b的长度例如是X轴方向的第2形变赋予部2b的长度中的最大长度。
[0053] 共振部2c使由活性层30产生的光共振。即,在共振部2c中形成垂直共振器。
[0054] 树脂层70设置在层叠体2的至少侧面。在图1所示的例子中,树脂层70覆盖第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b。即,树脂层70设置在第1形变赋予部2a的侧面、第1形变赋予部2a的上表面、第2形变赋予部2b的侧面、以及第2形变赋予部2b的上表面。树脂层70可以完全覆盖第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b,也可以覆盖第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b的一部分。树脂层70的材质例如是聚酰亚胺。此外,在本实施方式中,为了对各形变赋予部2a、2b赋予形变而采用树脂层70,但与树脂层70对应的构成至少具有绝缘的功能既可,所以只要是绝缘材料即可,可以不是树脂。
[0055] 在图3所示的例子中,俯视时,Y轴方向的树脂层70的长度比X轴方向的树脂层70的长度大。即,树脂层70的长边方向是Y轴方向。树脂层70的长边方向与层叠体2的长边方向一致。
[0056] 第1电极80设置在第1反射镜层20上。第1电极80与第1反射镜层20欧姆接触。第1电极80与第1反射镜层20电连接。作为第1电极80,例如使用从第1反射镜层20侧开始以Cr层、AuGe层、Ni层、Au层的顺序层叠而成的电极。第1电极80是用于向活性层30注入电流的一个电极。此外,虽然未图示,但第1电极80也可以设置在基板10的下表面。
[0057] 第2电极82设置在接触层50上(层叠体2上)。第2电极82与接触层50欧姆接触。在图示的例子中,第2电极82还形成在树脂层70上。第2电极82经由接触层50与第2反射镜层40电连接。作为第2电极82,例如使用从接触层50侧开始以Cr层、Pt层、Ti层、Pt层、Au层的顺序层叠而成的电极。第2电极82是用于向活性层30注入电流另一个电极。
[0058] 第2电极82与焊盘84电连接。在图示的例子中,第2电极82经由引出布线86与焊盘84电连接。焊盘84设置在树脂层70上。焊盘84以及引出布线86的材质例如与第2电极82的材质相同。焊盘84例如是用于使外部电源(未图示)与第2电极82电连接的端子。焊盘84的平面形状例如为圆。
[0059] 此处,详细地对树脂层70、焊盘84、以及引出布线86进行说明。
[0060] 树脂层70如图1所示俯视时,相对于通过共振部2c的中心O的虚拟直线L,是线对称的形状。即,树脂层70在俯视时,被虚拟直线L分为面积相等的2个区域。在图示的例子中,树脂层70在俯视时,相对于虚拟直线L线对称、且相对于共振部2c的中心O点对称。树脂层70的中心在俯视时,与共振部2c的中心O一致。
[0061] 虚拟直线L例如在俯视时,与树脂层70的长边方向垂直。虚拟直线L在图示的例子中,是与X轴平行的直线。虚拟直线L在俯视时,同第1形变赋予部2a与第2形变赋予部2b对置的方向(Y轴方向)正交。
[0062] 俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84仅设置在一侧(+Y轴方向侧)。即,在俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84未设置在另一侧(-Y轴方向侧)。在俯视时,焊盘84仅设置在虚拟直线L的+Y轴方向侧。
[0063] 在俯视时,从虚拟直线L观察,引出布线86仅设置在一侧(+Y轴方向侧)。即,在俯视时,从虚拟直线L观察,引出布线86未设置在另一侧(-Y轴方向侧)。在俯视时,引出布线86仅设置在虚拟直线L的+Y轴方向侧。这样,在俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84和引出布线86设置在相同的一侧(+Y轴方向侧)。
[0064] 在图示的例子中,焊盘84设置在第1反射镜层20上所设置的树脂层70上。另外,引出布线86设置在第1反射镜层20上所设置的树脂层70上、以及第1形变赋予部2a上所设置的树脂层70上。在图示的例子中,焊盘84以及引出布线86在俯视时,位于通过共振部2c的中心O且与虚拟直线L正交的虚拟直线(未图示)上。
[0065] 面发光激光器100如图1所示,具有记载有用于识别芯片(面发光激光器100)的芯片编号的芯片编号记载区域90。芯片编号记载区域90是第1反射镜层20的上表面的区域。在俯视时,从虚拟直线L观察,芯片编号记载区域90设置在另一侧(-Y轴方向侧)。即,在面发光激光器100中,俯视时,焊盘84以及引出布线86设置在虚拟直线L的一侧(+Y轴方向侧),芯片编号记载区域90设置在虚拟直线L的另一侧(-Y轴方向侧)。
[0066] 此外,上述对AlGaAs系的面发光激光器进行了说明,本发明所涉及的面发光激光器也可以根据振荡波长,例如使用GaInP系、ZnSSe系、InGaN系、AlGaN系、InGaAs系、GaInNAs系、GaAsSb系半导体材料。
[0067] 面发光激光器100例如具有以下的特征。
[0068] 在面发光激光器100中,俯视时,树脂层70相对于通过共振部2c的中心O的虚拟直线L,是线对称的形状,焊盘84设置在树脂层70上方,俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84仅设置在一侧(+Y轴方向侧)。由此,例如,与从虚拟直线L观察焊盘84设置在两侧的情况相比,能够减少寄生电容。因此,在面发光激光器100中,能够提高高频特性。另外,例如在俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84设置在两侧的情况下,存在一个焊盘成为与哪个都不连接的短截线(开路短截线),高频特性恶化的情况。在面发光激光器100中,俯视时,从虚拟直线L观察,焊盘84仅设置在一侧,所以能够避免短截线,部产生这种问题。
[0069] 在面发光激光器100中,俯视时,树脂层70相对于通过共振部2c的中心O的虚拟直线L,是线对称的形状。因此,对于树脂层70而言,与例如树脂层70不具有相对于虚拟直线L线对称的形状的情况相比,能够对共振部2c(活性层30)赋予相对于虚拟直线L对称的应力。
[0070] 此处,树脂层70是通过给予热来进行固化的树脂,在用于对树脂层70进行固化的加热处理(固化)中收缩。并且,树脂层70在从上述加热处理返回到常温时收缩。通过该树脂层70的收缩,能够对共振部2c(活性层30)赋予应力。树脂层70赋予给共振部2c的应力的大小取决于树脂层70的形状。因此,在面发光激光器100中,俯视时,树脂层70相对于通过共振部2c的中心O的虚拟直线L,是线对称的形状,由此能够对共振部2c赋予相对于虚拟直线L对称的应力。
[0071] 在面发光激光器100中,包括使第2电极82与焊盘84电连接的引出布线86,在俯视时,从虚拟直线L观察,引出布线86仅设置在一侧(与焊盘84相同的侧)。由此,与上述的焊盘84同样地,例如与从虚拟直线L观察,引出布线86设置在两侧的情况相比,能够减少寄生电容。并且,能够避免短截线。
[0072] 在面发光激光器100中,层叠体2具有第1形变赋予部2a和第2形变赋予部2b,共振部2c设置在第1形变赋予部2a与第2形变赋予部2b之间,俯视时,虚拟直线L同第1形变赋予部2a与第2形变赋予部2b对置的方向正交。由此,在面发光激光器100中,利用形变赋予部2a、2b以及树脂层70双方对共振部2c(活性层30)赋予应力,由此能够使激光的偏振光方向稳定。
[0073] 在面发光激光器100中,由于能够这样使激光的偏振光方向稳定,所以例如将面发光激光器100作为原子振荡器的光源使用的情况下,能够经由λ/4板向气室稳定地照射圆偏振光的光。其结果,能够提高原子振荡器的频率稳定度。例如在从面发光激光器射出的激光的偏振光方向不稳定的情况下,存在经由λ/4板而获得的光成为椭圆偏振光的情况、圆偏振光的旋转方向发生变动的情况。
[0074] 这样,在面发光激光器100中,由于能够使激光的偏振光方向稳定,所以能够经由λ/4板向气室稳定地照射圆偏振光的光,并能够提高原子振荡器的频率稳定性
[0075] 2.面发光激光器的制造方法
[0076] 接下来,参照附图,对本实施方式所涉及的面发光激光器的制造方法进行说明。图5~图8是示意性地表示本实施方式所涉及的面发光激光器100的制造工序的剖视图,与图2对应。
[0077] 如图5所示,在基板10上使第1反射镜层20、活性层30、氧化而成为电流狭窄层42的被氧化层42a、第2反射镜层40、以及接触层50以该顺进行外延生长。作为外延生长的方法,例如可列举MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有机化学气相沉积法)法,MBE(Molecular Beam Epitaxy:分子束外延)法。
[0078] 如图6所示,对接触层50、第2反射镜层40、被氧化层42a、活性层30、以及第1反射镜层20进行图案化来形成层叠体2。图案化例如通过光刻以及蚀刻来进行。
[0079] 如图7所示,对被氧化层42a进行氧化来形成电流狭窄层42。被氧化层42a例如是AlxGa1-xAs(x≥0.95)层。例如在400℃左右的蒸气环境中投入形成有层叠体2的基板10,从侧面对AlxGa1-xAs(x≥0.95)层进行氧化,形成电流狭窄层42。
[0080] 在面发光激光器100的制造方法中,在上述的氧化工序中,从侧面对构成第1反射镜层20的层进行氧化来形成第1区域60。并且,从侧面对构成第2反射镜层40的层进行氧化来形成第2区域62。具体而言,通过400℃左右的水蒸气环境,构成反射镜层20、40的Al0.9Ga0.1As层的砷被置换为氧,形成区域60、62。区域60、62例如在从400℃左右的高温返回到室温时收缩,第2区域62的上表面63向基板10侧倾斜(参照图4)。第1形变赋予部2a以及第2形变赋予部2b能够对活性层30赋予起因于区域60、62的收缩的形变(应力)。
[0081] 如图8所示,以包围层叠体2的方式形成树脂层70。例如通过使用旋涂法等在第1反射镜层20的上表面以及层叠体2的整个面形成由聚酰亚胺树脂等构成的层,并对该层进行图案化来形成树脂层70。图案化例如通过光刻以及蚀刻来进行。接下来,通过对树脂层70进行加热处理(固化)来使其固化。通过本加热处理,树脂层70收缩。并且,树脂层70在从加热处理返回到常温时收缩。
[0082] 如图2所示,在接触层50上以及树脂层70上形成第2电极82,在第1反射镜层20上形成第1电极80。例如通过真空法以及剥离法的组合等来形成电极80、82。此外,形成电极80、82的顺序并未特别限定。另外,也可以利用形成第2电极82的工序形成焊盘84以及引出布线86(参照图1)。
[0083] 通过以上的工序,能够制造出面发光激光器100。
[0084] 3.原子振荡器
[0085] 接下来,一边参照附图一边对本实施方式所涉及的原子振荡器进行说明。图9是表示本实施方式所涉及的原子振荡器1000的功能框图。
[0086] 原子振荡器1000如图9所示,构成为包括光学模1100、中心波长控制部1200、和高频控制部1300。
[0087] 光学模块1100具有本发明所涉及的面发光激光器(在图示的例子中,为面发光激光器100)、气室1110、和光检测部1120。
[0088] 图10是表示面发光激光器100射出的光的频谱的图。图11是表示碱金属原子的Λ型3能级模型与第1边频带W1以及第2边频带W2的关系的图。从面发光激光器100射出的光包括图10所示的、具有中心频率f0(=c/λ0:c为光的速度,λ0为激光的中心波长)的基波F、相对于中心频率f0在上侧边带具有频率f1的第1边频带W1、以及相对于中心频率f0在下侧边带具有频率f2的第2边频带W2。第1边频带W1的频率f1为f1=f0+fm,第2边频带W2的频率f2为f2=f0-fm。
[0089] 如图11所示,第1边频带W1的频率f1与第2边频带W2的频率f2的频率差同相当于碱金属原子的基态能级GL1与基态能级GL2的能量差ΔE12的频率一致。因此,碱金属原子因具有频率f1的第1边频带W1和具有频率f2的第2边频带W2而引起EIT现象。
[0090] 气室1110是容器中封入气体状的碱金属原子(钠原子、铷原子、铯原子等)而成的气室。若对该气室1110照射具有相当于碱金属原子的2个基态能级的能量差的频率(波长)的2个光波,则碱金属原子引起EIT现象。例如,如果碱金属原子是铯原子,则相当于D1线中的基态能级GL1与基态能级GL2的能量差的频率为9.19263…GHz,所以若照射频率差为9.19263…GHz的2个光波则引起EIT现象。
[0091] 光检测部1120对透过封入气室1110的碱金属原子的光的强度进行检测。光检测部1120输出与透过碱金属原子的光的量对应的检测信号。作为光检测部1120,例如使用光电二极管
[0092] 中心波长控制部1200产生大小与光检测部1120输出的检测信号对应的驱动电流,供给面发光激光器100,并对面发光激光器100射出的光的中心波长λ0进行控制。利用通过面发光激光器100、气室1110、光检测部1120、中心波长控制部1200的反馈环,使面发光激光器100射出的激光的中心波长λ0微调、稳定。
[0093] 高频控制部1300基于光检测部1120输出的检测结果控制为使第1边频带W1以及第2边频带W2的波长(频率)差与相当于封入到气室1110的碱金属原子的2个基态能级的能量差的频率相等。高频控制部1300产生具有与光检测部1120输出的检测结果对应的调制频率fm(参照图10)的调制信号。
[0094] 利用通过面发光激光器100、气室1110、光检测部1120、高频控制部1300的反馈环,施加反馈控制,以使第1边频带W1与第2边频带W2的频率差同相当于碱金属原子的2个基态能级的能量差的频率极其准确地一致。其结果,调制频率fm变为极其稳定的频率,所以能够将调制信号作为原子振荡器1000的输出信号(时钟输出)。
[0095] 接下来,一边参照图9~图11一边对原子振荡器1000的动作进行说明。
[0096] 从面发光激光器100射出的激光入射到气室1110。从面发光激光器100射出的光包括具有相当于碱金属原子的2个基态能级的能量差的频率(波长)的2个光波(第1边频带W1、第2边频带W2),碱金属原子引起EIT现象。透过气室1110的光的强度由光检测部1120检测。
[0097] 中心波长控制部1200以及高频控制部1300进行反馈控制,以使第1边频带W1与第2边频带W2的频率差同相当于碱金属原子的2个基态能级的能量差的频率极其准确地一致。在原子振荡器1000中,通过利用EIT现象,并对第1边频带W1与第2边频带W2的频率差f1-f2从相当于基态能级GL1与基态能级GL2的能量差ΔE12的频率偏移时的光吸收举动的急剧变化进行检测、控制,从而能够制造出高精度的振荡器。
[0098] 本发明包括实质上与实施方式所说明的构成相同的构成(例如,功能、方法以及结果相同的构成,或者目的以及效果相同的构成)。另外,本发明包括置换实施方式所说明的构成的不是本质的部分的构成。另外,本发明包括能够起到与实施方式所说明的构成相同的作用效果的构成或者能够实现与实施方式所说明的构成相同的目的构成。另外,本发明包括对实施方式所说明的构成附加公知技术的构成。
[0099] 附图标记说明
[0100] 2…层叠体,2a…第1形变赋予部,2b…第2形变赋予部,2c…共振部,4…层,6…氧化层,8…氧化区域,10…基板,14…层,16…氧化层,20…第1反射镜层,24…高折射率层,26…低折射率层,30…活性层,40…第2反射镜层,42…电流狭窄层,42a…被氧化层,43…开口部,44…高折射率层,46…低折射率层,50…接触层,60…第1区域,62…第2区域,63…上表面,70…树脂层,80…第1电极,82…第2电极,84…焊盘,86…引出布线,90…芯片编号记载区域,100…面发光激光器,1000…原子振荡器,1100…光学模块,1110…气室,1120…光检测部,1200…中心波长控制部,1300…高频控制部。
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