Surface light-emitting device
专利汇可以提供Surface light-emitting device专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a surface light-emitting device, in which the direction of the polarization of outgoing beams is stabilized on the direction.
CONSTITUTION: An n-type GaAs/AlAs multilayer reflecting film 20, an n-type GaAs layer 11, an In
0.2 Ga
0.8 As distortion quantum well active layer 12, a p-type GaAs clad layer 13 and a p-type GaAs/AlAs multilayer reflecting film 21 are formed previously on an n-type GaAs substrate 10 inclined at 2° to a face (111A) from a face (100). Accordingly, the polarization of outgoing beams is made parallel approximately in the direction , and the ratio of beam intensity between the polarization of outgoing beams and polarization orthogonal to said polarization is shown in excellent linear polarization as P⊥:P =1:100.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio，下面是Surface light-emitting device专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送や光情報処理用の面発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送や光情報処理用の光源である半導体レーザの研究が進められている。 その中で、面型半導体レーザは、（１）モノリシックな共振器形成が可能、
（２）素子の分離前のウェハー単位の検査が可能、
（３）動的単一波長動作、（４）大放射面積、狭出射円形ビーム、（５）高密度２次元レーザアレー、（６）積層による３次元アレーデバイスの集積化が可能、などの特徴がある。 面型半導体レーザについては、伊賀らによって先駆的な研究が行われ、彼らの一連の研究成果は１
９８８年発行の伊賀他著のジャーナル・オブ・カンタム・エレクトロニクス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）第２４巻１８４５ページ記載の論文に歴史的な経緯を含めてまとめられている。
【０００３】更に面型光機能素子は、前述の面型半導体レーザの長所を活かした光情報処理を行う素子であり、
大容量の情報処理を目指した２次元並列光情報処理を可能にすると期待されている。 このような面型光機能素子の１つとして、垂直共振器型面入出光電融合素子があり、この文献として１９９１年発行の沼居著のアプライドフィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５８巻１２５０ページ記載の論文をあげることが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の面発素子には次のような課題が存在する。 従来の面発光素子では、光導波路が光の進行方向に沿って形成されていないため、出射されるレーザ光の偏波方向は素子構造のわずかな非対称性による共振器内の損失や利得の違いによって定まり、素子毎に偏波方向が異なっていた。 一方、他の光回路素子と出射光を結合する場合、結合効率を高めるためには、出射光の偏波方向を特定の方向に規定しておくことが必要である。
【０００５】面発光素子において偏波面を規定するために出射方向に垂直な断面を矩形にした例が特開平１−２
６５５８４号公報に記載されているが、これだけでは十分な偏波特性が得られず、十分な結合効率も得られていない。
【０００６】そこで、本発明は、偏波方向が１つの方向に規定された面発光素子を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光素子は、
（１００）面に対して傾斜した面を持つ半導体基板上に、前記半導体基板あるいは前記基板上の成長層と格子定数の異なる活性層が形成され、かつ前記傾斜した面に垂直にレーザ光が出射されることを特徴とする。
【０００８】あるいは、上記の面発光素子であって、レーザ光の出射方向に垂直な断面の少なくとも一部が矩形であることを特徴とする。
【０００９】
【作用】まず、請求項１の発明について作用を説明する。 一例として、（１００）面から（１１１Ａ）面に対して２°傾斜した面を持つ半導体基板上に、前記半導体基板あるいはその上に形成された成長層と格子定数の異なる活性層を形成する場合を考える。 活性層と半導体基板、あるいは活性層と活性層以外の成長層との格子定数が異なるため歪が生じる。 結晶の成長方向をｘ、＜０１
１＞から２°オフ方向をｙ、＜０−１１＞から２°オフ方向をｚとすると、せん断歪ε xy （＜０）が生じ、一方、ε yz ＝ε yz ＝０である。 歪によって、軌道一歪演算子に従ってバンドギャップが変形し、光学遷移に対する偏波が影響を受ける。 この結果、歪が負の方向と平行な偏波方向の光が発振しやすくなるので、レーザの偏波方向が、＜０１１＞方向から２°オフの方向を向く。
【００１０】請求項２の発明、偏波方向により一層の安定化を目的として、請求項１の構造に加えて素子形状の非対称性を導入したものである。 断面形状を矩形にすることによって偏波によって等価屈折率、回折損失が異なるため１つの偏波方向の出射のみを得ることが可能となる。
【００１１】
【実施例】図面を参照して、本実施例を詳細に説明する。 図１は、本発明の第１の実施例の面発光素子の構造を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施例の測定結果を示す図である。 図３は、本発明の第２の実施例の面発光素子の構造を示す図である。
【００１２】以下、製作手順にしたがって本実施例の構造について説明する。 まず第１の実施例の構造について図１を参照しながら説明する。 図１（Ａ）は上面図、図１（Ｂ）は断面図である。 （１００）面から（１１１
Ａ）面に対して２°傾斜したｎ形ＧａＡｓ基板１０上に分子線ビームエピタキシーによりｎ形ＧａＡｓ／ＡｌＡ
ｓ多層反射膜２０、ｎ形ＧａＡｓ層１１、Ｉｎ 0 . 2 Ｇ
ａ 0 . 8 Ａｓ歪量子井戸活性層（厚み８０オングストローム）１２、ｐ形ＧａＡｓクラッド層１３、ｐ形ＧａＡ
ｓ／ＡｌＡｓ多層反射膜２１を順次成長する。 その後、
ｐ形ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ多層膜２１、ｐ形ＧａＡＳクラッド層１３、Ｉｎ 0 . 2 Ｇａ 0 . 8 Ａｓ歪量子井戸活性層１２、ｎ形ＧａＡｓ層１１、ｎ形ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
多層反射膜２０の１部を素子上部からみたときに正方形となるようにエッチングする。
【００１３】アノード電極３１を形成する。 このｐ形Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＡｓ多層反射膜２１上のアノード電極３１
は金属反射膜２３として機能する。 またｎ形ＧａＡｓ／
ＡｌＡｓ多層反射膜２０上にカソード電極３０を形成する。
【００１４】図２は、第１の実施例の測定結果の光出力と電流の関係を示す図である。 発振閾電流は１ｍＡ以下である。 出射光の偏波は＜０１１＞方向にほぼ平行（Ｐ
‖とする）であり、これに直交する偏波（Ｐ⊥とする）
との間の光強度の比（Ｐ⊥／Ｐ‖）は１：１００と良好な直線偏波になっている。
【００１５】図３は、本発明の第２の実施例の面発光素子の構造を示す図である。 図３（Ａ）は上面図、図３
（Ｂ）は断面図である。 第１の実施例との違いは素子上部からみたときに矩形にエッチングされていることである。 第２の実施例では、素子サイズの非対称性による偏波の制御と、せん断歪による偏波の制御との両方を用いているので、外部からのストレスの影響などに対しても偏波は安定である。
【００１６】なお、半導体材料は上述のＧａＡｓ系に限定する必要はなく、例えばＩｎＰ系の材料であってもよい。 また、多層反射膜も反射率さえ大きくできる材料であれば半導体に限らず誘電体などなんでもよい。
【００１７】また、素子の形状は矩形でなくても本発明の効果はあるが、実施例で示したように矩形の方が著しい。
【００１８】
【発明の効果】面発光素子として、偏波方向が１つの方向に規定された素子を実現することができる。 これにより光回路素子間の結合効率を高めることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の面発光素子の構造を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の測定結果を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の面発光素子の構造を示す図である。
１０ 半導体基板 １１ ｎ−半導体層 １２ 歪量子井戸活性層 １３ ｐ−半導体層 ２０ ｎ−半導体多層膜 ２１ ｐ−半導体多層膜 ２３ 金属反射膜 ３０ 電極 ３１ 電極
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