Лазерный элемент поверхностного испускания, способ для изготовления лазерного элемента поверхностного испускания и атомный осциллятор

Лазерный элемент поверхностного испускания, способ для изготовления лазерного элемента поверхностного испускания и атомный осциллятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

По меньшей мере, один аспект настоящего изобретения может относиться, по меньшей мере, к одному из лазерного элемента поверхностного испускания, способа для изготовления лазерного элемента поверхностного испускания и атомного осциллятора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Лазер поверхностного испускания (VCSEL: лазер поверхностного испускания с вертикальным резонатором) представляет собой полупроводниковый лазер для испускания света в вертикальном направлении относительно поверхности подложки и имеет признаки низкой цены, низкого потребления электроэнергии, компактности, высокой производительности и простой двумерной интеграции, по сравнению с полупроводниковым лазером с торцевым излучением.

Лазер поверхностного испускания имеет область резонатора, включающую в себя активный слой и резонаторную структуру, состоящую из верхнего отражателя и нижнего отражателя выше и ниже области резонатора, соответственно (например, публикация заявки на патент (Япония) номер 2008-53353). Следовательно, область резонатора сформирована с предварительно определенной оптической толщиной таким образом, что свет с длиной λ волны осциллирует в области резонатора, чтобы получить свет с длиной λ волны осцилляции. Верхний отражатель и нижний отражатель сформированы посредством попеременного наслаивания и формирования материалов с различными показателями преломления, а именно материала с низким показателем преломления и материала с высоким показателем преломления, и сформированы таким образом, что толщины оптической пленки материала с низким показателем преломления и материала с высоким показателем преломления составляют λ/4, чтобы получить высокую отражательную способность при длине λ волны.

Кроме того, также раскрывается формирование элементов для различных длин волн в кристалле (например, патент (Япония) № 2751814, публикация заявки на патент (Япония) номер 2000-058958, публикация заявки на патент (Япония) номер 11-330631 и публикация заявки на патент (Япония) номер 2008-283129). Может быть возможно сформировать такой лазерный элемент поверхностного испускания с множественной длиной волны посредством формирования слоя регулирования длины волны со структурой, сформированной посредством попеременного наслаивания двух материалов для различных текучих сред травления в области резонатора лазерного элемента поверхностного испускания и посредством удаления такого слоя регулирования длины волны один за другим для каждого лазера поверхностного испускания посредством влажного травления, чтобы изменить толщину слоя регулирования длины волны.

В то же время существуют атомные часы (атомный осциллятор) в качестве часов для отмеривания сверхточного времени и изучается технология для миниатюризации таких атомных часов и т.д. Атомные часы представляют собой осциллятор на основе величины энергии перехода электрона, составляющего атом щелочного металла и т.д., и в частности, может быть возможно очень точное значение энергии перехода электрона в атоме щелочного металла при условии отсутствия возмущения, за счет чего может быть возможно получить устойчивость частоты на несколько порядков величины выше, чем для кварцевого осциллятора.

Существует несколько типов таких атомных часов, и среди них устойчивость частоты атомных часов на основе когерентного пленения населенностей (CPT) - типа атомных часов - составляет приблизительно на три порядка величины выше, чем для традиционного кварцевого осциллятора, при этом также может быть возможно ожидать очень компактный тип и очень низкое потребление электроэнергии (например, Applied Physics Letters, издание 85, стр. 1460-1462 (2004), Comprehensive Microsystems, издание 3, стр. 571-612, и публикация заявки на патент (Япония) номер 2009-88598).

Атомные часы CPT-типа имеют лазерный элемент, ячейку, заключающую в себе щелочной металл, и светоприемный элемент для светоприемного лазерного света, пропущенного через ячейку, при этом лазерный свет модулируется и два перехода электрона в атоме щелочного металла одновременно достигаются посредством длин волн боковой полосы частот, возникающих на обеих сторонах несущей волны при конкретной длине волны, чтобы проводить его возбуждение. Энергия перехода для такого перехода является неизменной, и когда длина волны боковой полосы частот лазерного света совпадает с длиной волны, соответствующей энергии перехода, возникает явление повышения прозрачности, при котором понижается интенсивность поглощения света щелочного металла. Таким образом, такие атомные часы отличаются тем, что длина волны несущей волны регулируется с тем, чтобы понижать интенсивность поглощения света щелочного металла, и сигнал, детектируемый посредством светоприемного элемента, возвращается в модулятор, так что частота модуляции лазерного света из лазерного элемента регулируется посредством модулятора. Дополнительно, в таких атомных часах, лазерный свет, испускаемый из лазерного элемента, облучает ячейку, заключающую в себе щелочной металл, через коллиматор и волновую пластину λ/4.

Для источника света для таких атомных часов очень компактного типа является подходящим компактный лазер поверхностного испускания с очень низким потреблением электроэнергии и высоким качеством длины волны, и желательно, чтобы точность длины волны несущей волны находилась в пределах +1 нм относительно конкретной длины волны (например, Proc. of SPIE, издание 6132 613208-1 (2006)).

В то же время, когда лазерный элемент поверхностного испускания используется для атомных часов, может быть необходимо обеспечить узкий интервал длин волн (5 нм) для каждого лазера поверхностного испускания. Следовательно, слой регулирования длины волны сформирован на области резонатора лазера поверхностного испускания, и соответственно, когда сформирован такой лазер поверхностного испускания с узким интервалом длин волн, может быть необходимо сформировать пленку таким образом, чтобы толщина каждой пленки в слое регулирования длины волны была очень тонкой. Однако, во время формирования полупроводникового слоя может быть затруднительно сформировать пленку таким образом, чтобы толщина каждой пленки для формирования слоя регулирования длины волны была чрезвычайно тонкой и однородной, вследствие дисперсии скорости роста, нерегулярности в распределении толщин пленки и т.д.

В частности, как указано в патенте (Япония) № 2751814, когда слой регулирования длины волны сформирован на области резонатора и когда интервал длины волны осцилляции должен составлять 5 нм или меньше, может быть необходимо, чтобы толщина пленки слоя регулирования длины волны составляла 1,2 нм или меньше, но для существующей технологии выращивания кристалла компаундного полупроводника может быть чрезвычайно трудно управлять настолько тонкой толщиной пленки. Таким образом, даже если толщина пленки немного изменена, длина волны осцилляции подвержена воздействию за счет этого.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, может быть предусмотрен лазерный элемент поверхностного испускания, включающий в себя полупроводниковую подложку и множество лазеров поверхностного испускания, сконфигурированных с возможностью испускать свет со взаимно различными длинами волн, причем каждый лазер поверхностного испускания включает в себя нижний брэгговский отражатель, обеспеченный на полупроводниковой подложке, резонатор, обеспеченный на нижнем брэгговском отражателе, верхний брэгговский отражатель, обеспеченный на резонаторе, и слой регулирования длины волны, обеспеченный в верхнем брэгговском отражателе или нижнем брэгговском отражателе, причем слои регулирования длины волны, включенные в лазеры поверхностного испускания, имеют взаимно различные толщины, причем, по меньшей мере, один из слоев регулирования длины волны включает в себя слои регулирования, образованные из двух видов материалов, и при этом числа слоев регулирования, включенных в слои регулирования длины волны, являются взаимно различными.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, может быть обеспечен способ для изготовления лазерного элемента поверхностного испускания, включающего в себя множество лазеров поверхностного испускания, сконфигурированных с возможностью испускать свет со взаимно различными длинами волн, включающий в себя этапы формирования нижнего брэгговского отражателя на полупроводниковой подложке, формирования резонатора на нижнем брэгговском отражателе, формирования верхнего брэгговского отражателя на резонаторе, наслаивания слоев регулирования, образованных из двух видов материалов, в верхнем брэгговском отражателе или нижнем брэгговском отражателе, чтобы сформировать слой регулирования длины волны, удаления одного слоя регулирования в слое регулирования длины волны посредством использования первой текучей среды травления и удаления другого слоя регулирования в слое регулирования длины волны посредством использования второй текучей среды травления, отличающейся от первой текучей среды травления, так что слои регулирования длины волны, включенные в лазеры поверхностного испускания, имеют взаимно различные толщины, а также числа слоев регулирования, включенных в слои регулирования длины волны, являются взаимно различными.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, может быть обеспечен атомный осциллятор, включающий в себя лазерный элемент поверхностного испускания, как описано выше, ячейку с щелочным металлом, включающую в себя щелочной металл, который должен облучаться светом, испускаемым из лазерного элемента поверхностного испускания, фотодетектор, сконфигурированный с возможностью детектирования света, пропускаемого через ячейку с щелочным металлом, и блок управления, сконфигурированный с возможностью управления частотой осцилляции лазерного элемента поверхностного испускания на основе света, детектируемого посредством фотодетектора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является видом сверху лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 2 является иллюстративной схемой лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 3 является структурной схемой слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 4A и фиг. 4B являются иллюстративными схемами (1) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 5A и фиг. 5B являются иллюстративными схемами (2) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 6A и фиг. 6B являются иллюстративными схемами (3) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 7A и фиг. 7B являются иллюстративными схемами (4) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного излучения в первом варианте осуществления.

Фиг. 8 является иллюстративной схемой (5) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 9 является иллюстративной схемой (6) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в первом варианте осуществления.

Фиг. 10 является видом сверху лазерного элемента поверхностного испускания во втором варианте осуществления.

Фиг. 11 является иллюстративной схемой лазерного элемента поверхностного испускания во втором варианте осуществления.

Фиг. 12A и фиг. 12B являются иллюстративными схемами (1) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания во втором варианте осуществления.

Фиг. 13A и фиг. 13B являются иллюстративными схемами (2) слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания во втором варианте осуществления.

Фиг. 14 является видом сверху лазерного элемента поверхностного испускания в третьем варианте осуществления.

Фиг. 15A и фиг. 15B являются иллюстративными схемами лазерного элемента поверхностного испускания в третьем варианте осуществления.

Фиг. 16 является схемой корреляции между первым слоем регулирования длины волны и вторым слоем регулирования длины волны, а также длиной волны осцилляции.

Фиг. 17A и фиг. 17B являются иллюстративными схемами (1) первого слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в третьем варианте осуществления.

Фиг. 18A и фиг. 18B являются иллюстративными схемами (2) первого слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в третьем варианте осуществления.

Фиг. 19A и фиг. 19B являются иллюстративными схемами (3) первого слоя регулирования длины волны лазерного элемента поверхностного испускания в третьем варианте осуществления.

Фиг. 20 является видом сверху лазерного элемента поверхностного испускания в четвертом варианте осуществления.

Фиг. 21 является структурной схемой атомного осциллятора в пятом варианте осуществления.

Фиг. 22 является иллюстративной схемой атомного энергетического уровня для иллюстрации CPT-типа.

Фиг. 23 является иллюстративной схемой выходной длины волны во время модуляции лазера поверхностного испускания.

Фиг. 24 является схемой корреляции между частотой модуляции и количеством пропускаемого света.

Вариант(ы) осуществления для реализации изобретения

Ниже описывается вариант(ы) осуществления настоящего изобретения. Дополнительно, идентичные ссылки с номерами применяются к идентичным элементам и т.д., и их описание опускается.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

КОНСТРУКЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ЭЛЕМЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО ИСПУСКАНИЯ

Ниже описывается лазерный элемент поверхностного испускания в первом варианте осуществления. Как проиллюстрировано на фиг. 1 и фиг. 2A, лазерный элемент 10 поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления имеет множество лазеров поверхностного испускания и, в частности, имеет первый лазер 11 поверхностного испускания, второй лазер 12 поверхностного испускания, третий лазер 13 поверхностного испускания и четвертый лазер 14 поверхностного испускания. Дополнительно, фиг. 1 упрощена в целях пояснения настоящего варианта осуществления, при этом для удобства опущено изображение контактного слоя и т.д. Кроме того, фиг. 2 является схемой в поперечном сечении, обеспеченной посредством разреза вдоль штрихпунктирной линии 1A-1B на фиг. 1.

Лазерный элемент 10 поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления сформирован на полупроводниковом кристалле в 300 квадратных мкм, при этом каждый из первого лазера 11 поверхностного испускания, второго лазера 12 поверхностного испускания, третьего лазера 13 поверхностного испускания и четвертого лазера 14 поверхностного испускания, сформированных на таком полупроводниковом кристалле, соединен с электродной контактной площадкой, обеспеченной соответственно для него. В частности, электродная контактная площадка 21 соединена с первым лазером 11 поверхностного испускания, а электродная контактная площадка 22 соединена со вторым лазером 12 поверхностного испускания, в то время как электродная контактная площадка 23 соединена с третьим лазером 13 поверхностного испускания, а электродная контактная площадка 24 соединена с четвертым лазером 14 поверхностного испускания.

Кроме того, первый лазер 11 поверхностного испускания, второй лазер 12 поверхностного испускания, третий лазер 13 поверхностного испускания и четвертый лазер 14 поверхностного испускания обеспечивают испускаемый свет со взаимно различными длинами волн. А именно, длина λ1 волны, испускаемая из первого лазера 11 поверхностного испускания, длина λ2 волны, испускаемая из второго лазера 12 поверхностного испускания, длина λ3 волны, испускаемая из третьего лазера 13 поверхностного испускания, и длина λ4 волны, испускаемая из четвертого лазера 14 поверхностного испускания, представляют собой взаимно различные длины волн.

Дополнительно, лазерный элемент поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления должен получить лазер поверхностного испускания с длиной волны осцилляции в 894,6 нм, при этом четыре лазера поверхностного испускания сформированы на полупроводниковом кристалле (подложке) в 300 квадратных мкм. Поскольку может быть возможно сформировать множество лазеров поверхностного испускания в узкой области в лазерном элементе поверхностного испускания, существует малое изменение позиции точки испускания света, даже когда включается лазер поверхностного испускания для проведения испускания света. Следовательно, размер подложки представляет собой размер в 500×500 мкм или меньше, в силу чего регулирование оптической оси и т.д. может не являться необходимостью или быть чрезвычайно упрощенным.

Для лазерного элемента поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления полупроводниковые материалы с различными показателями преломления попеременно наслоены и сформированы на подложке 101, образованной из полупроводника и т.д.; чтобы сформировать нижний брэгговский отражатель 102, и нижний разделительный слой 103, активный слой 104 и верхний разделительный слой 105 сформированы на нижнем брэгговском отражателе 102. Первый верхний брэгговский отражатель 106, контактный слой 110, область 120 регулирования длины волны и второй верхний брэгговский отражатель 107 сформированы на верхнем разделительном слое 105. Кроме того, верхний электрод 111 сформирован на и соединен с контактным слоем 110, а нижний электрод 112 сформирован на задней поверхности подложки 101. Хотя слой 130 регулирования длины волны состоит из контактного слоя 110 и области 120 регулирования длины волны в настоящем варианте осуществления, слой 130 регулирования длины волны может состоять только из области 120 регулирования длины волны в случае, если контактный слой 110 не сформирован в прилегании к области 120 регулирования длины волны. Дополнительно, нижний брэгговский отражатель 102, нижний разделительный слой 103, активный слой 104, верхний разделительный слой 105, первый верхний брэгговский отражатель 106, контактный слой 110 и область 120 регулирования длины волны, которые представляют собой полупроводниковые слои, сформированные на подложке 101, сформированы посредством эпитаксиального выращивания полупроводниковых материалов. В частности, такие полупроводниковые слои сформированы посредством эпитаксиального выращивания в химическом осаждении паров металлоорганических соединений (MOCVD) или молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE). Дополнительно, брэгговский отражатель, как описано в спецификации для настоящей заявки, может описываться как распределенный брэгговский отражатель (DBR).

Кроме того, второй верхний брэгговский отражатель 107 сформирован на слое 130 регулирования длины волны для каждого лазера поверхностного испускания. Второй верхний брэгговский отражатель 107 является диэлектрической пленкой, образованной из оксида, нитрида, фторида и т.д. и сформированной посредством попеременного наслаивания и формирования пленки(ок) из материала с высоким показателем преломления и пленки(ок) из материала с низким показателем преломления. Дополнительно, верхний брэгговский отражатель состоит из первого верхнего брэгговского отражателя 106, слоя 130 регулирования длины волны и второго верхнего брэгговского отражателя 107 в настоящем варианте осуществления. Кроме того, слой 130 регулирования длины волны может быть сформирован в нижнем брэгговском отражателе 102.

В лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления, толщины областей 120 регулирования длины волны в слоях 130 регулирования длины волны в первом лазере 11 поверхностного испускания, втором лазере 12 поверхностного испускания, третьем лазере 13 поверхностного испускания и четвертом лазере 14 поверхностного испускания различаются. В частности, как проиллюстрировано на фиг. 3, область 120 регулирования длины волны сформирована на контактном слое 110, при этом область 120 регулирования длины волны состоит из первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования. В настоящем варианте осуществления, первый слой 121 регулирования и третий слой 123 регулирования образованы из GaInP, в то время как второй слой 122 регулирования образован из GaAsP. Дополнительно, материалы для образования первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования могут быть противоположными по свойствам.

Таким образом, толщины областей 120 регулирования длины волны в первом лазере 11 поверхностного испускания, втором лазере 12 поверхностного испускания, третьем лазере 13 поверхностного испускания и четвертом лазере 14 поверхностного испускания различаются в лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления.

В частности, первый слой 121 регулирования, второй слой 122 регулирования и третий слой 123 регулирования сформированы в области 120 регулирования длины волны в первом лазере 11 поверхностного испускания, в котором испускается свет с длиной волны λ1, которая соответствует толщине слоя 130 регулирования длины волны, который является суммой такой области 120 регулирования длины волны и контактного слоя 110.

Далее, первый слой 121 регулирования и второй слой 122 регулирования сформированы в области 120 регулирования длины волны во втором лазере 12 поверхностного испускания, в котором испускается свет с длиной волны λ2, которая соответствует толщине слоя 130 регулирования длины волны, который является суммой такой области 120 регулирования длины волны и контактного слоя 110.

Далее, первый слой 121 регулирования сформирован в области 120 регулирования длины волны в третьем лазере 13 поверхностного испускания, в котором испускается свет с длиной волны λ3, которая соответствует толщине слоя 130 регулирования длины волны, который является суммой такой области 120 регулирования длины волны и контактного слоя 110.

При этом, область 120 регулирования длины волны не сформирована в четвертом лазере 14 поверхностного испускания, и следовательно, испускается свет с длиной волны λ4, которая соответствует толщине слоя 130 регулирования длины волны, которая равна толщине контактного слоя 110.

Таким образом, может быть возможно изменять толщины слоев 130 регулирования длины волны в первом лазере 11 поверхностного испускания, втором лазере 12 поверхностного испускания, третьем лазере 13 поверхностного испускания и четвертом лазере 14 поверхностного испускания мало-помалу и может быть возможно испускать свет с каждой длиной волны, соответствующей толщине, по меньшей мере, одного или каждого из слоев 130 регулирования длины волны.

СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ЭЛЕМЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО ИСПУСКАНИЯ

В настоящем варианте осуществления, подложка n-GaAs используется для подложки 101. Кроме того, нижний брэгговский отражатель 102 сформирован посредством наслаивания 35,5 пар из слоя n-Al_0,1Ga_0,9As с высоким показателем преломления и слоя n-Al_0,9Ga_0,1As с низким показателем преломления таким образом, что толщина оптической пленки каждого слоя составляет λ/4.

Активный слой 104, состоящий из слоя квантовых ям GaInAs/барьерного слоя GaInPAs, сформирован на нижнем брэгговском отражателе 102 посредством нижнего разделительного слоя 103, образованного из Al_0,2Ga_0,8As. Верхний разделительный слой 105, образованный из Al_0,2Ga_0,8As и первого верхнего брэгговского отражателя 106, сформирован на активном слое 104. Дополнительно, область резонатора, обеспеченная с оптической толщиной в одну длину волны, состоит из нижнего разделительного слоя 103, активного слоя 104 и верхнего разделительного слоя 105.

Первый верхний брэгговский отражатель 106 сформирован посредством наслаивания 6 пар из слоя n-Al_0,1Ga_0,9As с высоким показателем преломления и слоя n-Al_0,9Ga_0,1As с низким показателем преломления таким образом, что толщина оптической пленки каждого слоя составляет λ/4. Один из слоев с низким показателем преломления первого верхнего брэгговского отражателя 106 состоит из слоя 108 сужения электрического тока, образованного из AlAs, в котором периферийная часть слоя 108 сужения электрического тока избирательно окисляется с возможностью формирования области 108a избирательного окисления, а неокисленная область 108b сужения электрического тока сформирована в его центральной части.

Контактный слой 110, образованный из p-GaAs, и область 120 регулирования длины волны, состоящая из первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования, сформированы на первом верхнем брэгговском отражателе 106. Дополнительно, часть слоев в области 120 регулирования длины волны удалена, чтобы соответствовать длине волны, испускаемой из каждого лазера поверхностного испускания, как описано выше.

Каждый лазер поверхностного испускания в лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления имеет мезаструктуру, в котором такая мезаструктура сформирована посредством удаления полупроводникового слоя между лазерами поверхностного испускания, которые должны сформироваться, вследствие травления. После того, как сформирована мезаструктура, проводится термическая обработка в водяном паре, чтобы окислить слой 108 сужения электрического тока от периферии мезаструктуры, в силу чего формируются область 108a избирательного окисления (окисленная область) в периферийной части и неокисленная область 108b сужения электрического тока в центральной части. Иными словами, слой 108 сужения электрического тока состоит из окисленной области 108a избирательного окисления и неокисленной области 108b сужения электрического тока, чтобы обеспечить структуру сужения электрического тока. Дополнительно, очертание при просмотре сверху мезаструктуры может быть сформировано как круглое очертание либо может быть сформировано как эллиптическое очертание, квадратное очертание или прямоугольное очертание.

Кроме того, второй верхний брэгговский отражатель 107 сформирован на слое 130 регулирования длины волны, в котором удаление, соответствующее каждому лазеру поверхностного испускания, проводится посредством травления. Второй верхний брэгговский отражатель 107 сформирован посредством наслаивания 8,5 пар из слоя TiO₂ с высоким показателем преломления и слоя SiO₂ с низким показателем преломления таким образом, что толщина оптической пленки каждого слоя составляет λ/4. Дополнительно, может быть необходимо только то, чтобы второй верхний брэгговский отражатель 107 был образован из диэлектрического материала(ов) и сформирован посредством наслаивания материала с высоким показателем преломления и материала с низким показателем преломления, при этом, в частности, может быть возможно, обеспечить такой материал, как оксид, нитрид или фторид. Для материала с высоким показателем преломления может быть возможно обеспечить Ta₂O₅, HfO₂ и т.д., а также TiO₂. Кроме того, для материала с низким показателем преломления может быть возможно обеспечить MgF₂ и т.д., а также SiO₂. Для способа для формирования слоя TiO₂ с высоким показателем преломления и слоя SiO₂ с низким показателем преломления во втором верхнем брэгговском отражателе 107 формирование проводится посредством напыления или вакуумного осаждения и т.д. Кроме того, защитная пленка 140, образованная из SiN, сформирована всеохватывающим образом, и полимерная пленка 141, образованная из полимерного материала, такого как полиимид, сформирована между мезаструктурами соответствующих лазеров поверхностного испускания.

Далее, сформирован верхний электрод 111, который представляет собой электрод p-стороны. Каждый такой верхний электрод 111 сформирован, чтобы соответствовать каждому лазеру поверхностного испускания, при этом каждый верхний электрод 111 соединен с каждой из электродных контактных площадок 21-24. Кроме того, нижний электрод 112, который представляет собой электрод n-стороны, сформирован на задней поверхности подложки 101.

Далее подробно описывается способ для формирования слоя 130 регулирования длины волны в лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления.

Во-первых, нижний брэгговский отражатель 102, нижний разделительный слой 103, активный слой 104, верхний разделительный слой 105, первый верхний брэгговский отражатель 106, контактный слой 110 и область 120 регулирования длины волны, которые образованы из полупроводниковых материалов, сформированы на подложке 101 посредством эпитаксиального выращивания согласно MOCVD или MBE. Дополнительно, слой 130 регулирования длины волны состоит из контактного слоя 110 и области 120 регулирования длины волны, при этом область 120 регулирования длины волны формируется посредством наслаивания первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования. В данном документе, как упомянуто выше, первый слой 121 регулирования и третий слой 123 регулирования образованы из GaInP, в то время как второй слой 122 регулирования образован из GaAsP.

Затем, контур сопротивления сформирован на области, на которой сформирован первый лазер 11 поверхностного испускания. В частности, контур сопротивления сформирован посредством применения вещества с фотосопротивлением на третьем слое 123 регулирования в области 120 регулирования длины волны и проведения его светового экспонирования и проявки посредством устройства светового экспонирования.

Затем, третий слой 123 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется посредством влажного травления. В частности, влажное травление проводится посредством смешанной текучей среды из соляной кислоты и воды, поскольку третий слой 123 регулирования образован из GaInP. В силу этого, только третий слой 123 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется, чтобы экспонировать поверхность второго слоя 122 регулирования. Дополнительно, может быть возможно для такой смешанной текучей среды проводить травление GaInP, образующего третий слой 123 регулирования, но может быть практически невозможно проводить травление GaAsP, образующего второй слой 122 регулирования. Такая смешанная текучая среда также может описываться как первая текучая среда травления. Впоследствии, контур сопротивления удаляется посредством органического растворителя и т.д.

Затем, контур сопротивления сформирован на области, на которой сформирован первый лазер 11 поверхностного испускания и второй лазер 12 поверхностного испускания. В частности, контур сопротивления сформирован посредством применения вещества с фотосопротивлением на третьем слое 123 регулирования и втором слое 122 регулирования на области 120 регулирования длины волны и проведения его светового экспонирования и проявки посредством устройства оптического экспонирования.

Затем, второй слой 122 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется посредством влажного травления. В частности, влажное травление проводится посредством смешанной текучей среды из серной кислоты, перекиси водорода и воды, поскольку второй слой 122 регулирования изготавливается из GaAsP. В силу этого, только второй слой 122 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется, чтобы экспонировать поверхность первого слоя 121 регулирования. Дополнительно, может быть возможно для такой смешанной текучей среды проводить травление GaAsP, образующего второй слой 122 регулирования, но может быть практически невозможно проводить травление GaInP, образующего первый слой 121 регулирования. Такая смешанная текучая среда может описываться как вторая текучая среда травления. Впоследствии, контур сопротивления удаляется посредством органического растворителя и т.д.

Затем, контур сопротивления сформирован на области, на которой сформированы первый лазер 11 поверхностного испускания, второй лазер 12 поверхностного испускания и третий лазер 13 поверхностного испускания. В частности, контур сопротивления сформирован посредством применения вещества с фотосопротивлением на первом слое 121 регулирования, втором слое 122 регулирования и третьем слое 123 регулирования в области 120 регулирования длины волны и проведения его светового экспонирования и проявки посредством устройства светового экспонирования.

Затем, первый слой 121 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется посредством влажного травления. В частности, первый слой 121 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется посредством первой текучей среды травления. В силу этого, только первый слой 121 регулирования на области, на которой не сформирован контур сопротивления, удаляется, чтобы экспонировать поверхность контактного слоя 110. Впоследствии, контур сопротивления удаляется посредством органического растворителя и т.д.

Далее, сформирован второй верхний брэгговский отражатель 107. В частности, формирование проводится посредством попеременного наслаивания диэлектрической пленки, образованной из материала с высоким показателем преломления, и диэлектрической пленки, образованной из материала с низким показателем преломления, которые состоят из оксида, нитрида, фторида и т.д., каждая из которых имеет предварительно определенную толщину пленки вследствие напыления и т.д. Дополнительно, также может быть возможно сформировать второй верхний брэгговский отражатель 107 посредством наслаивания и формирования полупроводниковых материалов с различными показателями преломления.

В силу этого, может быть возможно сформировать слой 130 регулирования длины волны и второй верхний брэгговский отражатель 107 в лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления.

В настоящем варианте осуществления Al не включен ни в один из первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования, составляющих область 120 регулирования длины волны в слое 130 регулирования длины волны, и следовательно, окисление и т.д. практически не вызывается после травления, в силу чего может быть возможно поддерживать чистое состояние поверхности после травления. Иными словами, Al может чрезвычайно просто подвергаться коррозии, и следовательно, когда один из первого слоя 121 регулирования, второго слоя 122 регулирования и третьего слоя 123 регулирования формируется посредством материала, включающего в себя Al, состояние поверхности после проведения влажного травления и т.д. может быть плохим, при этом даже если второй верхний брэгговский отражатель 107 сформирован на ней, может возникать ее отслаивание, либо ее толщина может быть неоднородной. Тем не менее, область 120 регулирования длины волны в лазерном элементе поверхностного испускания в настоящем варианте осуществления сформирована посредством материала, не включающего в себя Al, и следовательно, коррозия Al и т.д. может не вызываться, и такая проблема может не возникать.

Кроме того, область 120 регулирования длины волны в слое 130 регулирования длины волны в настоящем варианте осуществления образована посредством чередования GaAsP и GaInP, и при проведении влажного травления травление проводится посредством использования двух видов текучих сред травления, при этом, взаимно, может быть возможно проводить травление одного из них и может быть невозможно проводить травление другого из них. Травление проводится посредством использования двух таких видов текучих сред травления, в силу чего поверхность после травления может быть плоской, и может быть возможно проводить формирование с предварительно определенной толщиной без излишнего травления. В силу этого, может быть возможно получить лазерный элемент поверхностного испускания с устойчивой характеристикой.

Дополнительно, хотя в описании для настоящего варианта осуществления описан случай комбинации GaAsP и GaInP, может быть обеспечена комбинация с другим материалом, не включающим в себя Al, который дополнительно обеспечен для другой текучей среды травления и представляет собой п