面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列。面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器包括：基板；第一半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在基板上；活性區(qū)域，其疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上或者疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上方；第二半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在活性層上或者疊置在活性層上方；腔室延伸區(qū)域，其介于第一半導(dǎo)體多層膜反射器與活性區(qū)域之間或者介于第二半導(dǎo)體多層膜反射器與活性區(qū)域之間；以及載流子塊層，其介于腔室延伸區(qū)域與活性區(qū)域之間。載流子塊層包括第一載流子塊層和第二載流子塊層。
【專利說(shuō)明】
面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器、面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列、面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置、光傳輸裝置以及信息處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器是能夠在垂直于基板的方向上發(fā)射激光束的發(fā)光裝置，因此易于形成在二維陣列中。因而，面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器已經(jīng)越來(lái)越多地用作打印機(jī)、圖像形成設(shè)備、光學(xué)通信等的光源。
[0003]已經(jīng)研究了一種方法，在該方法中在基橫模和更高橫模之間具有損失差，以便在單橫模和單縱模下操作面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器。一種研究公開了一種具有大腔室長(zhǎng)度(即，下和上多層膜反射器之間的長(zhǎng)度)的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，即，長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(見未審查的日本專利申請(qǐng)公開2005-129960和2009-152553)。長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器在更高橫模中引起衍射損失，從而在基橫模中增加光輸出。
[0004]需要考慮的是，在長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的活性層的附近形成具有大帶隙的單個(gè)載流子塊層可以降低載流子從活性層滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而增加光視效率。但是，在這種情況下，如果載流子塊層的厚度較大，那么裝置的電阻可以變得過(guò)高。另一方面，為了限制裝置的電阻而降低載流子塊層的厚度會(huì)增加載流子的穿透，這不能夠在足夠的程度上降低載流子從活性層滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，相比于形成單個(gè)載流子塊層的情形，其能夠易于降低裝置的電阻和載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供了一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，其包括:基板；第一半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在基板上，第一半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)；活性區(qū)域，其疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上或者疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上方；第二半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在活性層上或者疊置在活性層上方，第二半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)；腔室延伸區(qū)域，其介于第一半導(dǎo)體多層膜反射器和活性區(qū)域之間或者介于第二半導(dǎo)體多層膜反射器和活性區(qū)域之間，腔室延伸區(qū)域具有的光學(xué)厚度大于振蕩波長(zhǎng)，腔室延伸區(qū)域能夠使腔室長(zhǎng)度增加；以及載流子塊層，其介于腔室延伸區(qū)域和活性區(qū)域之間，載流子塊層包括第一載流子塊層和第二載流子塊層，第一和第二載流子塊層具有比活性區(qū)域和腔室延伸區(qū)域更大的帶隙，第一載流子塊層具有比第二載流子塊層更大的帶隙。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方案，面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器進(jìn)一步包括具有比第一載流子塊層更大厚度的含鋁電流約束層，第一載流子塊層中的鋁含量等于或者高于電流約束層中的鋁含量。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第三方案，第二載流子塊層具有的厚度比第一載流子塊層大。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第四方案，第一載流子塊層具有的雜質(zhì)濃度比第二載流子塊層高。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第五方案，提供了一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，其包括:基板；第一半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在基板上，第一半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)；活性區(qū)域，其疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上或者疊置在第一半導(dǎo)體多層膜反射器上方；第二半導(dǎo)體多層膜反射器，其疊置在活性層上或者疊置在活性層上方，第二半導(dǎo)體多層膜反射器包括具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層的交替對(duì)；腔室延伸區(qū)域，其介于第一半導(dǎo)體多層膜反射器和活性區(qū)域之間或者介于第二半導(dǎo)體多層膜反射器和活性區(qū)域之間，腔室延伸區(qū)域具有的光學(xué)厚度大于振蕩波長(zhǎng)，腔室延伸區(qū)域能夠使腔室長(zhǎng)度增加；以及載流子塊層，其介于腔室延伸區(qū)域和活性區(qū)域之間，載流子塊層包括第一載流子塊層和第二載流子塊層，第一和第二載流子塊層具有比活性區(qū)域和腔室延伸區(qū)域大的帶隙，第一載流子塊層具有比第二載流子塊層高的載流子濃度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第六方案，第一載流子塊層位于駐波的光強(qiáng)度低于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，駐波形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第七方案，第一載流子塊層位于形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的駐波的節(jié)點(diǎn)處。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第八方案，第二載流子塊層介于活性區(qū)域和第一載流子塊層之間，并且第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界位于駐波的光強(qiáng)度高于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，駐波形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第九方案，第二載流子塊層介于活性區(qū)域和第一載流子塊層之間，并且第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界位于形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的駐波的波腹處。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第十方案，第二載流子塊層介于第一載流子塊層和活性區(qū)域之間以及介于第一載流子塊層和腔室延伸區(qū)域之間，并且活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界以及第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)和腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于駐波的光強(qiáng)度高于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，駐波形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第十一方案，第二載流子塊層介于第一載流子塊層和活性區(qū)域之間以及介于第一載流子塊層和腔室延伸區(qū)域之間，并且活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界以及第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)和腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于形成在第一半導(dǎo)體多層膜反射器和第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的駐波的波腹處。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第十二方案，圓柱結(jié)構(gòu)形成在基板之上，圓柱結(jié)構(gòu)包括電流約束層和載流子塊層，并且電流約束層和載流子塊層在氧化步驟中從圓柱結(jié)構(gòu)的側(cè)表面暴露。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第十三方案，提供了包括多個(gè)上述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第十四方案，提供了面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置，其包括:上述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器；以及光學(xué)構(gòu)件，由面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光進(jìn)入該光學(xué)構(gòu)件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第十五方案，提供了光傳輸裝置，其包括:上述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置；以及傳輸單元，其經(jīng)由光學(xué)介質(zhì)傳輸由面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置發(fā)射的激光束。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第十六方案，提供了信息處理裝置，其包括:上述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器；聚光單元，其將由面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光束聚集到記錄介質(zhì)上；以及利用由聚光單元聚集的激光束來(lái)掃描記錄介質(zhì)的機(jī)構(gòu)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第一和第五方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使裝置的電阻以及載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)相比于形成單個(gè)載流子塊層的情形而易于降低。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使第一載流子塊層的帶隙增加并且降低第一載流子塊層的氧化。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第三方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器降低載流子從活性區(qū)域至腔室延伸區(qū)域的穿透。
[0025]相比于第一載流子塊層具有的雜質(zhì)濃度不高于第二載流子塊層的情形，根據(jù)本發(fā)明的第四方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使第一載流子塊層的帶隙增加。
[0026]相比于第一載流子塊層位于駐波的光強(qiáng)度高于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)的情形，根據(jù)本發(fā)明的第六方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使由第一載流子塊層吸收的光的量降低。
[0027]相比于第一載流子塊層不位于駐波的波腹處的情形，根據(jù)本發(fā)明的第七方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使由第一載流子塊層吸收的光的量降低。
[0028]相比于第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界位于駐波的光強(qiáng)度低于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)的情形，根據(jù)本發(fā)明的第八方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使共振易于實(shí)現(xiàn)。
[0029]相比于第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界位于駐波的節(jié)點(diǎn)處的情形，根據(jù)本發(fā)明的第九方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使共振易于實(shí)現(xiàn)。
[0030]相比于活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界以及第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)和腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于駐波的光強(qiáng)度低于駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)的情形，根據(jù)本發(fā)明的第十方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使共振易于實(shí)現(xiàn)。
[0031]相比于活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層和活性區(qū)域之間的邊界以及第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)和腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于駐波的節(jié)點(diǎn)處的情形，根據(jù)本發(fā)明的第十一方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使共振易于實(shí)現(xiàn)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第十二方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器能夠使電流約束層從圓柱結(jié)構(gòu)的側(cè)表面選擇性地氧化。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第十三方案的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列增加在高溫度操作中陣列的光視效率。
【附圖說(shuō)明】
[0034]基于以下附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，其中:
[0035]圖1A是圖示出λ腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的單縱模的圖形，其中豎軸代表反射率，橫軸代表波長(zhǎng)；
[0036]圖1B是圖示出長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的多縱模的圖形；
[0037]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示范實(shí)施例的長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的示意剖視圖；
[0038]圖3A和圖3B圖示了覆蓋活性區(qū)域以及載流子塊層的區(qū)域的傳導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)，其中圖3A圖示了根據(jù)比較例子的帶結(jié)構(gòu)，圖3B圖示了根據(jù)第一示范實(shí)施例的帶結(jié)構(gòu)；
[0039]圖4圖示了載流子塊層的帶結(jié)構(gòu)和駐波之間的關(guān)系；
[0040]圖5和圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二示范實(shí)施例的載流子塊層以及駐波之間的關(guān)系;
[0041]圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示范實(shí)施例的長(zhǎng)腔室面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的示意剖視圖；
[0042]圖8A和圖SB是面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置的示意剖視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和光學(xué)構(gòu)件；
[0043]圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的光源裝置的例子；以及
[0044]圖10是包括圖示于圖8A中的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置的光傳輸裝置的示意剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下文參考附圖描述本發(fā)明的示范實(shí)施例。面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(即，垂直腔室面發(fā)光型激光器，下文縮寫為“VCSEL”)已經(jīng)用作通信裝置或者圖像形成裝置的光源。為了在未來(lái)進(jìn)一步增加打印速度等，對(duì)單模、高光輸出VCSEL有需求。為了使用相關(guān)領(lǐng)域的氧化約束類型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單模(即，基橫模)操作，需要設(shè)定氧化孔口的直徑為2至3μπι。但是，設(shè)定氧化孔口的直徑為2至3 μ m使得難以均勻地實(shí)現(xiàn)3mW或更大的單模光輸出。設(shè)定氧化孔口的直徑大于2至3 μ m能夠?qū)崿F(xiàn)高光輸出，但是會(huì)不利地發(fā)生多模式(即，更高橫模)振蕩。因而，很期望長(zhǎng)腔室VCSEL作為這樣的技術(shù):通過(guò)增加氧化孔口的直徑同時(shí)維持單模操作來(lái)增加光輸出。
[0046]在長(zhǎng)腔室VCSEL中，為了增加腔室的長(zhǎng)度，厚度幾倍至幾十倍于振蕩波長(zhǎng)λ的間隔件層介于普通λ腔室VCSEL的發(fā)光區(qū)域與λ腔室VCSEL的一個(gè)半導(dǎo)體多層膜反射器(SP，DBR)之間，從而增加更高橫模中的損失量。結(jié)果，甚至當(dāng)氧化孔口的直徑設(shè)定為大于普通λ腔室VCSEL的直徑時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)單模振蕩。圖1A圖示的普通λ腔室VCSEL在單縱模下操作，因?yàn)樗鼈兙哂写罂v模間隔(即，自由光譜范圍)。相反，由于腔室的延伸，長(zhǎng)腔室VCSEL具有小縱模間隔，并且如圖1B圖示，多縱模(S卩，駐波)存在于腔室的內(nèi)部。長(zhǎng)腔室VCSEL在從多縱模所選擇的縱模中操作。換句話說(shuō)，多個(gè)振蕩波長(zhǎng)存在于具有97%或更大反射率的反射帶寬中。本發(fā)明涉及這種具有多縱模的長(zhǎng)腔室VCSEL。
[0047]作為例子，下文描述了選擇性氧化類型長(zhǎng)腔室VCSEL。應(yīng)該注意的是，附圖放大示出以更易于看到本發(fā)明的特征，附圖圖示的裝置的尺寸并不始終與實(shí)際裝置的尺寸相同。
[0048]示范實(shí)施例
[0049]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示范實(shí)施例的長(zhǎng)腔室VCSEL的示意剖視圖。如圖2所示，根據(jù)第一示范實(shí)施例的VCSEL10包括:η型GaAs (砷化鎵)基板100 ;η型下分布式布拉格反射器102 (下文，縮寫為“DBR” )，其疊置在η型GaAs基板100上方，下DBR102包括由具有不同鋁含量的AlGaAs層構(gòu)成的交替對(duì)；腔室延伸區(qū)域104，其形成在下DBR102上，腔室延伸區(qū)域104能夠使腔室的長(zhǎng)度增加；η型載流子塊層105，其疊置在腔室延伸區(qū)域104上；活性區(qū)域106，其形成在載流子塊層105上，活性區(qū)域106包括上間隔件層以及下間隔件層以及介于它們之間的量子阱層；以及P型上DBR108，其疊置在活性區(qū)域106上，上DBR108包括由具有不同鋁含量的AlGaAs層構(gòu)成的交替對(duì)。這些疊置在基板上以及疊置在基板上方的半導(dǎo)體層是通過(guò)順序外延生長(zhǎng)而被沉積的。
[0050]η型下DBR102是包括由Al。.9Ga0.,As層和Al。.3Ga0.7As層構(gòu)成的對(duì)的多層主體。Ala9GaaiAs層和Ala3Gaa7As層的厚度均被設(shè)定為λ/4ιν其中λ代表振蕩波長(zhǎng)，而n/f戈表介質(zhì)的折射指數(shù)。下DBR102包括由Ala9GaaiAs和Ala3Gaa7As構(gòu)成的交替層的40個(gè)周期。下DBR102摻雜有硅，硅用作η型雜質(zhì)，使得下DBR102中載流子濃度為例如3Χ 10lscm 3。
[0051]腔室延伸區(qū)域104由AlGaAs、GaAs或者AlAs組成，它們的晶格常數(shù)等于或者匹配GaAs基板的晶格常數(shù)。在第一示范實(shí)施例中，例如，為了發(fā)射780nm的激光束，腔室延伸區(qū)域104由不引起光吸收的AlGaAs組成。腔室延伸區(qū)域105例如是由順序外延生長(zhǎng)所形成的整層，并且具有幾倍至幾十倍于振蕩波長(zhǎng)的光學(xué)厚度，這增加了載流子行進(jìn)的距離。因而，腔室延伸區(qū)域104可以設(shè)定為η型，其中載流子的活動(dòng)性較高，因此介于η型下DBR102和活性區(qū)域106之間。腔室延伸區(qū)域104的厚度設(shè)定為例如大約3至4μπι，或者在光學(xué)厚度方面設(shè)定為大約16 λ。腔室延伸區(qū)域104中的η型摻雜水平設(shè)定為例如5 Χ1017。上述腔室延伸區(qū)域104還可以稱為“腔室空間”。
[0052]載流子塊層105介于腔室延伸區(qū)域104和活性區(qū)域106之間。載流子塊層105的帶隙設(shè)定為大于腔室延伸區(qū)域104和活性區(qū)域106的帶隙。增加由載流子塊層105創(chuàng)建的障壁的高度可降低載流子從活性區(qū)域106滲漏至腔室延伸區(qū)域104的風(fēng)險(xiǎn)，從而使活性區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)入“富載流子”狀態(tài)，這增加了光視效率。在第一示范實(shí)施例中，載流子塊層105由兩個(gè)子層構(gòu)成，即，第一載流子塊層105Α和第二載流子塊層105Β。第一載流子塊層105Α由η型AlAs或者AlGaAs組成。第二載流子塊層105Β由η型AlGaAs組成。下文詳細(xì)描述載流子塊層。
[0053]構(gòu)成活性區(qū)域106的下間隔件層是純的Ala6Gaa4As層。構(gòu)成活性區(qū)域10的量子阱活性層6包括純的AlanGaa89As量子阱子層以及純的Ala3Gaa7As障壁子層。構(gòu)成活性區(qū)域106的上間隔件層是純的Ala6Gaa4As層。
[0054]P型上DBR108是包括P型Ala9GaaiAs層以及Ala4Gaa6As層的多層主體。Ala9Gaa As層和Ala4Gaa6As層的厚度均被設(shè)定為A/4nr。上DBR108包括由Ala9Gaa As以及Ala4Gaa6As構(gòu)成的交替層的29個(gè)周期。上DBR108摻雜有碳，碳用作P型雜質(zhì)，使得在上DBR108中載流子濃度為例如3 X 118Cm 3。由p型GaAs等組成的接觸層形成為上DBR108的頂部層。由P型AlAs或者AlGaAs組成的電流約束層(即，氧化物約束層)110形成為上DBR108的底部層或者形成在底部層的內(nèi)部。
[0055]例如，通過(guò)移除上述半導(dǎo)體層的一部分，在基板100上方形成柱形臺(tái)面(S卩，圓柱結(jié)構(gòu))M，柱形臺(tái)面M通過(guò)刻蝕從上DBR108延伸至下DBR102。在氧化步驟中，電流約束層110和載流子塊層105暴露在臺(tái)面M的側(cè)表面上。電流約束層110選擇性地從臺(tái)面M的側(cè)表面氧化。結(jié)果，氧化區(qū)域IlOA和由氧化區(qū)域IlOA圍繞的導(dǎo)電區(qū)域(即，氧化孔口)110B形成在電流約束層110中。在氧化步驟中，AlAs層的氧化率高于AlGaAs層的氧化率，并且氧化區(qū)域IlOA從臺(tái)面M的側(cè)表面朝向氧化區(qū)域IlOA的內(nèi)部以大致恒定速率氧化。因而，平行于基板的導(dǎo)電區(qū)域IlOB的截面形狀與臺(tái)面M的外側(cè)形狀一致，也即是圓形形狀，而導(dǎo)電區(qū)域IlOB的中心大致對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面M的光學(xué)軸線。在長(zhǎng)腔室VCSEL10中，能夠?qū)⒂糜趯?shí)現(xiàn)基橫模振蕩所需的導(dǎo)電區(qū)域IlOB的直徑設(shè)定為大于普通λ腔室VCSEL的直徑。例如，導(dǎo)電區(qū)域IlOB的直徑能夠增加至大約7至8 μm，這能夠使光輸出增加。
[0056]通過(guò)沉積Ti/Au等形成的圓形金屬P側(cè)電極112布置在臺(tái)面M的頂部層上。p側(cè)電極112連接至構(gòu)成上DBR108的接觸層以便歐姆接觸于接觸層。圓形發(fā)光窗口 112A形成在P側(cè)電極112中，使得發(fā)光窗口 112A的中心對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面M的光學(xué)軸線。激光束向外發(fā)射通過(guò)窗口 112A。η側(cè)電極114布置在基板100的后表面上。
[0057]下文詳細(xì)描述根據(jù)第一示范實(shí)施例的載流子塊層。在不具有長(zhǎng)腔室結(jié)構(gòu)的普通VCSEL中，因?yàn)镈BR具有載流子約束效應(yīng)，所以不需要形成載流子塊層。另一方面，因?yàn)榍皇已由靺^(qū)域中的鋁含量不足夠高，所以在長(zhǎng)腔室VCSEL中沒有載流子塊層就會(huì)導(dǎo)致較差載流子約束效應(yīng)。圖3Α和圖3Β圖示了覆蓋活性區(qū)域和載流子塊層的區(qū)域的傳導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)，其中圖3Α圖示了根據(jù)比較例子的帶結(jié)構(gòu)，而圖3Β圖示了根據(jù)第一示范實(shí)施例的帶結(jié)構(gòu)。
[0058]如上所述，活性區(qū)域106包括量子阱活性層106Α和下間隔件層106Β以及上間隔件層(未示出于附圖)，量子阱活性層106Α介于它們之間。量子阱活性層106Α包括純的Al0.10Ga0.90As量子阱子層QW以及純的Ala3Gaa7As障壁子層BR，量子阱子層QW介于它們之間。下間隔件層106B是鋁含量在30%到40%之間變化的純AlGaAs層。腔室延伸區(qū)域104由η型AlQ.4QGaa6QAs組成。在比較例子中，由η型Ala9QGaQ.1QAs組成的載流子塊層CB介于下間隔件層106B和腔室延伸區(qū)域104之間。具有大帶隙的載流子塊層CB降低了載流子從活性區(qū)域106滲漏至腔室延伸區(qū)域104的風(fēng)險(xiǎn)。但是，尤其，通過(guò)熱能量激發(fā)的一些載流子在高溫度操作期間會(huì)泄漏超出由載流子塊層CB創(chuàng)建的障壁。
[0059]根據(jù)第一示范實(shí)施例的載流子塊層105包括鄰近下間隔件層106B的第一載流子塊層105A以及鄰近第一載流子塊層105A的第二載流子塊層105B。第一和第二載流子塊層105A和105B的帶隙設(shè)定為大于活性區(qū)域106和腔室延伸區(qū)域104的帶隙。第一載流子塊層105A的帶隙設(shè)定為大于第二載流子塊層105B的帶隙。換句話說(shuō)，當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層105A由AlxGa1 xAs組成而第二載流子塊層105B由AlyGa1 yAs組成時(shí)，滿足關(guān)系x>y。第一載流子塊層105A的帶隙越大，抵抗載流子的障壁越高。因此，第一載流子塊層105A中的鋁含量設(shè)定為例如是0.9<x ^ 10第一載流子塊層105A中的η型摻雜水平設(shè)定為例如是I X 1180
[0060]第一載流子塊層105Α中的鋁含量越高，帶隙越大。但是，當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層105Α中的鋁含量等于或者高于電流約束層110中的鋁含量時(shí)，第一載流子塊層105Α會(huì)不利地被氧化至與在氧化電流約束層110的步驟中電流約束層被氧化的程度相當(dāng)?shù)某潭取Ｈ绻谝惠d流子塊層105Α被氧化得超過(guò)所需的程度，會(huì)不利地增加電阻。
[0061]含鋁層中的氧化速率取決于含鋁層的厚度，還取決于含鋁層中的鋁含量。具體地，含鋁層的厚度越大，含鋁層中的氧化速率越高。如果第一載流子塊層105Α具有比電流約束層110大的厚度，在最壞情況下，整個(gè)第一載流子塊層105Α被氧化并且其不可能傳遞電流通過(guò)第一載流子塊層105Α。因此，當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層中的鋁含量105Α等于或者高于電流約束層110中的鋁含量時(shí)，為了降低第一載流子塊層105Α中的氧化速率，第一載流子塊層105A的厚度可以設(shè)定為小于電流約束層110的厚度，從而最小化第一載流子塊層105A中的氧化區(qū)域的面積。因?yàn)樵谄胀╒CSEL中電流約束層110的厚度設(shè)定為例如是20至30nm，所以第一載流子塊層105A的厚度設(shè)定為15nm或者更少(例如，大約1nm)，也即，例如是電流約束層110的厚度的一半或者更少。
[0062]降低第一載流子塊層105A的厚度導(dǎo)致降低氧化速率。但是，第一載流子塊層105A過(guò)小的厚度會(huì)導(dǎo)致限制在活性區(qū)域106內(nèi)的載流子穿透(S卩，穿隧)至第一載流子塊層105A。當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層105A的厚度例如是1nm或者更少時(shí)，可以發(fā)生載流子的穿透。當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層105A的厚度為幾納米時(shí)，載流子的穿透更易于發(fā)生。為了防止發(fā)生載流子的穿透，第二載流子塊層105B布置在鄰近第一載流子塊層105A處。由AlyGa1 yAs組成的第二載流子塊層105B具有比第一載流子塊層105A低的鋁含量。第二載流子塊層105B中的鋁含量設(shè)定為，例如0.9 < y<x0第二載流子塊層105B具有比第一載流子塊層105A大的厚度。第一和第二載流子塊層105A和105B的總厚度設(shè)定為使得載流子不能穿透第一和第二載流子塊層105A和105B。但是，鋁含量越高，晶體質(zhì)量惡化的風(fēng)險(xiǎn)越高。因而，第二載流子塊層105B的厚度設(shè)定為使得第一和第二載流子塊層105A和105B的總厚度為大約50nm。第二載流子塊層105B中的摻雜水平設(shè)定為低于第一載流子塊層105A中的摻雜水平，也即例如是5X1017。
[0063]在第一示范實(shí)施例中，將載流子塊層分隔為兩個(gè)子層以如下方式降低了載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。形成具有較大帶隙的第一載流子塊層105A從而增加由第一載流子塊層105A創(chuàng)建的障壁的高度，這降低了限制在活性區(qū)域106 (用作發(fā)光層)內(nèi)的載流子甚至在高溫度操作期間當(dāng)由熱能量激發(fā)載流子時(shí)行進(jìn)而超出由第一載流子塊層105A創(chuàng)建的障壁的風(fēng)險(xiǎn)。此外，具有大厚度的第二載流子塊層105B降低載流子穿透(S卩，穿隧)的風(fēng)險(xiǎn)，在第一載流子塊層105A的厚度設(shè)定為較小時(shí)可能發(fā)生這種風(fēng)險(xiǎn)。這增加了活性區(qū)域106的光視效率，尤其在高溫度操作下。將載流子塊層分隔為兩個(gè)子層還允許獨(dú)立控制載流子塊層中的最大帶隙和載流子塊層的厚度。相比于形成單個(gè)載流子塊層(其不由第一和第二載流子塊層構(gòu)成)的情形，這使得更易于降低裝置的電阻和載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0064]在第一示范實(shí)施例中，作為例子描述了包括具有不連續(xù)帶隙的兩個(gè)子層105A和105B的載流子塊層105的情形。但是，載流子塊層105的結(jié)構(gòu)并不限于此。載流子塊層105包括至少上述兩個(gè)子層105A和105B，并且可以進(jìn)一步包括額外層。在上述第一和第二載流子塊層105A和105B中鋁含量的范圍(即，0.9〈χ彡1，0.9彡y〈x)僅是例子，在第一和第二載流子塊層105A和105B中鋁含量可以設(shè)定在該范圍之外。
[0065]下文描述本發(fā)明的第二示范實(shí)施例。在第二示范實(shí)施例中，通過(guò)優(yōu)化高摻雜的載流子塊層的位置改善了激光器特性。圖4圖示了載流子塊層的帶結(jié)構(gòu)和光強(qiáng)度的分配之間的關(guān)系。增加第一載流子塊層105A中的摻雜水平(S卩，雜質(zhì)濃度)引起帶結(jié)構(gòu)向上偏移，并且進(jìn)一步增加障壁的高度，這降低了載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。因而，第一載流子塊層105A可以以高于第二載流子塊層105B摻雜的水平進(jìn)行摻雜。例如，第一和第二載流子塊層105A和105B中的摻雜水平分別設(shè)定為I X 1is和5 X 10 170駐波形成在下DBR102和上DBR108之間的腔室內(nèi)。駐波的波腹(即，對(duì)應(yīng)于奇數(shù)倍λ/4的點(diǎn))處的光強(qiáng)度高于駐波的節(jié)點(diǎn)(即，對(duì)應(yīng)于偶數(shù)倍λ/4的點(diǎn))處的光強(qiáng)度。如果具有高鋁含量以及高摻雜水平的第一載流子塊層105Α位于如圖4圖示的駐波的波腹處，則由第一載流子塊層105Α吸收的光量增加，這惡化了激光器特性。
[0066]圖5圖示了根據(jù)第二示范實(shí)施例用于優(yōu)化高摻雜的第一載流子塊層的位置的第一方法。調(diào)節(jié)第一載流子塊層105A的位置使得第一載流子塊層105A位于如圖5圖示的駐波的節(jié)點(diǎn)處。換句話說(shuō)，駐波的節(jié)點(diǎn)位于第一載流子塊層105A內(nèi)。因?yàn)楣鈴?qiáng)度在節(jié)點(diǎn)比在波腹處低，所以由具有高雜質(zhì)濃度的第一載流子塊層105A吸收的光量比在第一載流子塊層105A位于駐波的波腹處的情形中要小，這改善了激光器特性。第一載流子塊層105A能夠例如通過(guò)控制構(gòu)成活性區(qū)域106的下間隔件層106B的厚度而位于駐波的節(jié)點(diǎn)處。第一載流子塊層105A可以位于除了駐波的波腹之外的任何位置。也即，第一載流子塊層105A不是必須位于駐波的節(jié)點(diǎn)處。例如，第一載流子塊層105A可以位于駐波的波腹和節(jié)點(diǎn)之間。第一載流子塊層105A不是必須位于駐波的節(jié)點(diǎn)處，而是可以位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的節(jié)點(diǎn)之間的任何位置。換句話說(shuō)，第一載流子塊層105A位于駐波的光強(qiáng)度低于駐波的一半最大光強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)。
[0067]圖6圖示了根據(jù)第二示范實(shí)施例用于優(yōu)化高摻雜的第一載流子塊層的位置的第二方法。在第二方法中，如圖6所示，第一載流子塊層105A位于駐波的節(jié)點(diǎn)處，并且與第一方法相反，第一載流子塊層105A形成在第二載流子塊層105B的內(nèi)側(cè)。也即，第一載流子塊層105A介于第二載流子塊層105B的活性區(qū)域側(cè)部分以及第二載流子塊層105B的腔室延伸區(qū)域-104側(cè)部分之間。在第二方法中，與第一方法一樣，構(gòu)成活性區(qū)域106的下間隔件層106B的厚度不改變。因此，活性區(qū)域106的光學(xué)厚度等于振蕩波長(zhǎng)λ或者振蕩波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍，并且下間隔件層106Β與第二載流子塊層105Β之間的邊界(即，折射指數(shù)改變的邊界)位于駐波的波腹處。這使得易于在振蕩波長(zhǎng)下實(shí)現(xiàn)共振。下間隔件層106Β和第二載流子塊層105Β之間的邊界可以從駐波的波腹偏置，以便位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的波腹之間。換句話說(shuō)，下間隔件層106Β和第二載流子塊層105Β之間的邊界可以位于駐波的光強(qiáng)度高于駐波的一半最大光強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)。當(dāng)邊界位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的波腹之間時(shí)，相比于邊界位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的節(jié)點(diǎn)之間的情形，變得易于在振蕩波長(zhǎng)下實(shí)現(xiàn)共振。在圖6中，下間隔件層106Β與第二載流子塊層105Β之間的邊界不是必須位于駐波的波腹處，而是可以位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的波腹之間的任何位置處。第一載流子塊層105Α可以位于除了駐波的波腹之外的任何位置處。也即，第一載流子塊層105Α不是必須位于駐波的節(jié)點(diǎn)處。例如，第一載流子塊層105Α可以位于駐波的波腹與節(jié)點(diǎn)之間。第一載流子塊層105Α不是必須位于駐波的節(jié)點(diǎn)處，而是可以位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的節(jié)點(diǎn)之間的任何位置處。在圖6中，可以省略第二載流子塊層105Β的腔室延伸區(qū)域104側(cè)部分。當(dāng)形成第二載流子塊層105Β的腔室延伸區(qū)域-104側(cè)部分時(shí)，其被布置為使得腔室延伸區(qū)域104和第二載流子塊層105Β的腔室延伸區(qū)域104側(cè)部分之間的邊界位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的波腹之間。相比于邊界位于與駐波的一半最大光強(qiáng)度或者駐波的大約一半最大光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與駐波的節(jié)點(diǎn)之間的情形，這使得易于在振蕩波長(zhǎng)下實(shí)現(xiàn)共振。將邊界定位在駐波的波腹處進(jìn)一步使得易于在振蕩波長(zhǎng)下實(shí)現(xiàn)共振。在第二示范實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝惠d流子塊層105Α由AlxGa1 xAs組成而第二載流子塊層105B由AlyGa1 yAs組成時(shí)，不必與第一示范實(shí)施例中一樣滿足關(guān)系x>y?？梢源_定x和I的值，使得第一和第二載流子塊層105A和105B不被氧化至與氧化物約束層被氧化的程度相當(dāng)?shù)某潭?。通過(guò)以上述方式形成第一和第二載流子塊層105A和105B，第一和第二載流子塊層105A和105B的電阻不會(huì)變得像氧化物約束層的電阻一樣高。此外，第一載流子塊層105A中的雜質(zhì)濃度設(shè)定成高于第二載流子塊層105B中的雜質(zhì)濃度，這引起帶結(jié)構(gòu)向上偏移并且增加障壁高度，這降低了載流子滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0068]下文描述第三本發(fā)明示范實(shí)施例。圖7是根據(jù)第三示范實(shí)施例的長(zhǎng)腔室VCSEL10A的示意剖視圖。在第三示范實(shí)施例中，P型下DBR102疊置在P型GaAs基板100上。構(gòu)成下DBR102(鄰近活性區(qū)域106)的較低折射指數(shù)層或者較低折射指數(shù)層的一部分被替換為電流約束層110。η型載流子塊層105疊置在活性區(qū)域106上。η型腔室延伸區(qū)域104疊置在載流子塊層105上。η型上DBR108疊置在腔室延伸區(qū)域104上。ρ側(cè)電極112布置在基板100的后表面上。η側(cè)電極114布置在上DBR108的頂部上。圓形發(fā)射窗口 114Α形成在η側(cè)電極114中。在第三示范實(shí)施例中，臺(tái)面M可以通過(guò)執(zhí)行刻蝕直到下DBR102的一部分被移除而形成，而電流約束層110從臺(tái)面M的側(cè)表面暴露。
[0069]上文詳細(xì)描述了本發(fā)明的示范實(shí)施例。本發(fā)明不通過(guò)具體示范實(shí)施例限制，在權(quán)利要求描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改以及改變。
[0070]盡管在上述示范實(shí)施例中下DBR102和上DBR108由AlGaAs組成，但是由較高折射指數(shù)層以及較低折射指數(shù)層構(gòu)成的對(duì)可以由除了 AlGaAs之外的半導(dǎo)體材料組成。例如，當(dāng)振蕩波長(zhǎng)設(shè)定為較大時(shí)，DBR可以由GaAs組成；較高折射指數(shù)層可以由GaAs組成，而較低折射指數(shù)層可以由AlGaAs組成。
[0071]盡管在上述示范實(shí)施例中作為例子描述了選擇氧化類型長(zhǎng)腔室VCSEL，但是絕緣區(qū)域可以由執(zhí)行質(zhì)子離子的噴射形成而不是選擇性地氧化。在這種情況下，可以省略在基板上方臺(tái)面的形成。
[0072]盡管在上述示范實(shí)施例中從臺(tái)面的頂部發(fā)射激光束，但是可以省略臺(tái)面的形成，并且激光束可以從基板的后表面發(fā)射。在這種情況下，下DBR102的反射率設(shè)定為低于上DBR108的反射率，并且發(fā)射窗口形成在η側(cè)電極114中。
[0073]盡管在上述示范實(shí)施例中η側(cè)電極114布置在基板的后表面上，但是可以布置η側(cè)電極114使得直接連接至下DBR102。在這種情況下，基板100可以由半絕緣材料組成。
[0074]根據(jù)需要，緩沖器層可以可選地介于GaAs基板100和下DBR102之間。盡管在上述示范實(shí)施例中作為例子描述了 GaAs基VCSEL，但是上述示范實(shí)施例還可以應(yīng)用于包括除GaAs之外的GroupII1-V半導(dǎo)體的其他類型長(zhǎng)腔室VCSEL。盡管在上述示范實(shí)施例中作為例子描述了單點(diǎn)VCSEL，但是上述示范實(shí)施例還可以應(yīng)用于多點(diǎn)VCSEL，其包括布置在基板上的若干臺(tái)面(即，發(fā)光部分)以及VCSEL陣列。尤其，根據(jù)上述示范實(shí)施例的載流子塊層的結(jié)構(gòu)可以以有效的方式應(yīng)用于在高溫度下操作的多點(diǎn)VCSEL。
[0075]接下來(lái)，參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例包括長(zhǎng)腔室VCSEL的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置、光學(xué)信息處理裝置以及光傳輸裝置。圖8A是封裝VCSEL和光學(xué)構(gòu)件的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置的剖視圖。在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置300中，包括布置在其上的長(zhǎng)腔室VCSEL的芯片310利用導(dǎo)電粘著劑320固定至盤狀金屬桿部330。導(dǎo)電引線340和342插入形成在桿部330中的通孔(未圖示于附圖)。引線340電連接至VCSEL的η側(cè)電極，而引線342電連接至VCSEL的ρ側(cè)電極。
[0076]矩形中空帽350固定至包括芯片310的桿部330。用作光學(xué)構(gòu)件的球透鏡360固定在開口 352的內(nèi)部，開口 352形成在帽350的中心處。球透鏡360的光學(xué)軸線定位成使得大致對(duì)準(zhǔn)芯片310的中心。當(dāng)正向電壓施加在引線340和342之間時(shí)，芯片310在豎直方向上發(fā)射激光束。控制芯片310和球透鏡360之間的距離，使得球透鏡360定位在與由芯片310發(fā)射的激光束的發(fā)散角Θ對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)?？蛇x地，為了監(jiān)控VCSEL的發(fā)光狀態(tài)，光電探測(cè)器或者溫度傳感器可以布置在帽的內(nèi)部。
[0077]圖SB圖示了另一面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置的結(jié)構(gòu)。圖示于圖SB的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置302包括扁平玻璃362而不是球透鏡360。扁平玻璃362固定在形成在帽350的中心處的開口 352的內(nèi)部。扁平玻璃362定位成使得扁平玻璃362的中心大致對(duì)準(zhǔn)芯片310的中心?？刂菩酒?10與扁平玻璃362之間的距離，使得扁平玻璃362的開口的直徑完全覆蓋與由芯片310發(fā)射的激光束的發(fā)散角Θ對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
[0078]圖9圖示了包括用作光源的VCSEL的光學(xué)信息處理裝置的例子。光學(xué)信息處理裝置370包括:如圖8A或者圖8B所示的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置300或者302，其包括裝入其中的長(zhǎng)腔室VCSEL ;準(zhǔn)直儀透鏡372，由面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置300或者302發(fā)射的激光束進(jìn)入準(zhǔn)直儀透鏡372 ;多面鏡374，其以恒定速度旋轉(zhuǎn)并且以特定發(fā)散角反射通過(guò)準(zhǔn)直儀透鏡372的一束光束；f Θ透鏡376，由多面鏡374反射的激光束進(jìn)入該f Θ透鏡，并且能夠使反射鏡面378輻照激光束；線性反射鏡面378 ;感光鼓(S卩，記錄介質(zhì))380，基于由反射鏡面378反射的光，在感光鼓380上形成潛像。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的VCSEL可以用作光學(xué)信息處理裝置的光源，光學(xué)信息處理裝置諸如復(fù)印機(jī)或者打印機(jī)，包括光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)，該光學(xué)系統(tǒng)將由VCSEL發(fā)射的激光束聚集到感光鼓上，該機(jī)構(gòu)利用聚集的激光束來(lái)掃描感光鼓。
[0079]圖10是包括圖示于圖8A的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置的光傳輸裝置的剖視圖。光傳輸裝置400包括:桿部330 ;柱形殼體410，其固定至桿部330 ;套筒420，其一體地形成在殼體410的端部處；套圈430，其保持在形成于套筒420中的開口 422的內(nèi)部；以及光學(xué)纖維440，其由套圈430保持。凸緣332在周向方向上形成在桿部330上。殼體410的另一端部固定至凸緣332。套圈430精確地定位在套筒420的開口 422的內(nèi)部，從而光學(xué)纖維440的光學(xué)軸線對(duì)準(zhǔn)球透鏡360的光學(xué)軸線。光學(xué)纖維440的芯線保持在形成于套圈430中的通孔432的內(nèi)部。
[0080]從芯片310的表面發(fā)射的激光束被球透鏡360聚集，聚集的光進(jìn)入光學(xué)纖維440的芯線從而被傳輸。雖然在上述例子中使用了球透鏡360，但是除了球透鏡還可以使用其他透鏡，諸如雙凸面透鏡以及平凸透鏡。光傳輸裝置400可選地包括在引線340和342之間施加電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。光傳輸裝置400可選地包括經(jīng)由光學(xué)纖維440接收光學(xué)信號(hào)的接收單元。
[0081]為了示意和描述的目的已經(jīng)提供了本發(fā)明的示范實(shí)施例的前述說(shuō)明。其并不旨在詳盡的或者并不旨在限制本發(fā)明為公開的精確形式。顯而易見，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多修改和變型將很明顯。選擇并描述了一些實(shí)施例以最好地解釋本發(fā)明的原理以及其實(shí)踐應(yīng)用，從而能夠使本領(lǐng)域其他人員理解本發(fā)明的各種實(shí)施例，并且各種修改可以適合于想到的特定使用。本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求以及它們的等同結(jié)構(gòu)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，該面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器包括: 基板； 第一半導(dǎo)體多層膜反射器，該第一半導(dǎo)體多層膜反射器疊置在所述基板上，所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)； 活性區(qū)域，該活性區(qū)域疊置在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器上或者疊置在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器上方； 第二半導(dǎo)體多層膜反射器，該第二半導(dǎo)體多層膜反射器疊置在所述活性層上或者疊置在所述活性層上方，所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)； 腔室延伸區(qū)域，該腔室延伸區(qū)域介于所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述活性區(qū)域之間或者介于所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器與所述活性區(qū)域之間，所述腔室延伸區(qū)域具有的光學(xué)厚度大于振蕩波長(zhǎng)，所述腔室延伸區(qū)域能夠使腔室長(zhǎng)度增加；以及 載流子塊層，該載流子塊層介于所述腔室延伸區(qū)域與所述活性區(qū)域之間，所述載流子塊層包括第一載流子塊層和第二載流子塊層，所述第一載流子塊層和第二載流子塊層具有比所述活性區(qū)域和所述腔室延伸區(qū)域大的帶隙，所述第一載流子塊層具有比所述第二載流子塊層大的帶隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，進(jìn)一步包括: 含鋁的電流約束層，該含鋁的電流約束層具有比所述第一載流子塊層大的厚度，其中，所述第一載流子塊層中的鋁含量等于或者高于所述電流約束層中的鋁含量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第二載流子塊層具有比所述第一載流子塊層大的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第一載流子塊層具有比所述第二載流子塊層高的雜質(zhì)濃度。5.一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，包括: 基板； 第一半導(dǎo)體多層膜反射器，該第一半導(dǎo)體多層膜反射器疊置在所述基板上，所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)； 活性區(qū)域，該活性區(qū)域疊置在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器上或者疊置在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器上方； 第二半導(dǎo)體多層膜反射器，該第二半導(dǎo)體多層膜反射器疊置在所述活性層上或者疊置在所述活性層上方，所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器包括由具有高折射指數(shù)的高折射指數(shù)層以及具有低折射指數(shù)的低折射指數(shù)層構(gòu)成的交替對(duì)； 腔室延伸區(qū)域，該腔室延伸區(qū)域介于所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述活性區(qū)域之間或者介于所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器與所述活性區(qū)域之間，所述腔室延伸區(qū)域具有的光學(xué)厚度大于振蕩波長(zhǎng)，所述腔室延伸區(qū)域能夠使腔室長(zhǎng)度增加；以及 載流子塊層，該載流子塊層介于所述腔室延伸區(qū)域與所述活性區(qū)域之間，所述載流子塊層包括第一載流子塊層和第二載流子塊層，所述第一載流子塊層和第二載流子塊層具有比所述活性區(qū)域和所述腔室延伸區(qū)域大的帶隙，所述第一載流子塊層具有比所述第二載流子塊層高的載流子濃度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第一載流子塊層位于駐波的光強(qiáng)度低于所述駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，所述駐波形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第一載流子塊層位于形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的駐波的節(jié)點(diǎn)處。8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第二載流子塊層介于所述活性區(qū)域與所述第一載流子塊層之間，并且 其中，所述第二載流子塊層與所述活性區(qū)域之間的邊界位于駐波的光強(qiáng)度高于所述駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，所述駐波形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第二載流子塊層介于所述活性區(qū)域與所述第一載流子塊層之間，并且 其中，所述第二載流子塊層與所述活性區(qū)域之間的邊界位于形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的駐波的波腹處。10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第二載流子塊層介于所述第一載流子塊層與所述活性區(qū)域之間并且介于所述第一載流子塊層與所述腔室延伸區(qū)域之間，并且 其中，活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層與所述活性區(qū)域之間的邊界以及所述第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)與所述腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于駐波的光強(qiáng)度高于所述駐波的最大光強(qiáng)度的一半的區(qū)域內(nèi)，所述駐波形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間。11.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，所述第二載流子塊層介于所述第一載流子塊層與所述活性區(qū)域之間并且介于所述第一載流子塊層與所述腔室延伸區(qū)域之間，以及 其中，活性區(qū)域側(cè)的第二載流子塊層與所述活性區(qū)域之間的邊界以及所述第二載流子塊層的腔室延伸區(qū)域側(cè)與所述腔室延伸區(qū)域之間的邊界均位于形成在所述第一半導(dǎo)體多層膜反射器與所述第二半導(dǎo)體多層膜反射器之間的所述駐波的波腹處。12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器， 其中，一圓柱結(jié)構(gòu)形成在所述基板上方，所述圓柱結(jié)構(gòu)包括所述電流約束層和所述載流子塊層，并且 其中，所述電流約束層和所述載流子塊層在氧化步驟中從所述圓柱結(jié)構(gòu)的側(cè)表面暴Mo13.—種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列，該面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器陣列包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器。14.一種面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置，該面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器；以及 光學(xué)構(gòu)件，由所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光進(jìn)入所述光學(xué)構(gòu)件。15.—種光傳輸裝置，該光傳輸裝置包括: 根據(jù)權(quán)利要求14所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置；以及 傳輸單元，該傳輸單元經(jīng)由光學(xué)介質(zhì)傳輸由所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器裝置發(fā)射的激光束。16.一種信息處理裝置，該信息處理裝置包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器； 聚光單元，該聚光單元將由所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光束聚集到記錄介質(zhì)上；以及 利用由所述聚光單元聚集的激光束來(lái)掃描所述記錄介質(zhì)的機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01S5/343GK105914581SQ201510648476
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日
【發(fā)明人】近藤崇, 村上朱實(shí), 武田隆, 武田一隆, 城岸直輝, 早川純朗, 早川純一朗, 櫻井淳
【申請(qǐng)人】富士施樂株式會(huì)社