JP2002500446A

JP2002500446A - マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な共焦型の垂直キャビティ表面放出レーザ及びファブリー・ペローフィルタ

Info

Publication number: JP2002500446A
Application number: JP2000527004A
Authority: JP
Inventors: タエバティ，パーヴィズ; アズィミ，マスド; ウォン，ペイドン; ヴァクショーリ，ダリョーシュ
Original assignee: コアテック・インコーポレーテッド
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2002-01-08
Also published as: CN1179191C; EP1053574A4; US6645784B2; CA2316858A1; AU764799B2; US20030012231A1; CN1285034A; WO1999034484A2; WO1999034484A3; EP1053574A2; AU2017499A

Abstract

(57)【要約】マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な垂直キャビティ表面放出レーザ及びマイクロエレクトロメカニカル的に同調可能なファブリー・ペローフィルタを横方向及び垂直方向寸法を正確に制御して製造する方法が提供される。歪みを加えた反射型の誘電性膜が多数量子井戸構造体に付与されて、その量子井戸を電子的にバンドギャップエンジニアリング加工する。また、垂直キャビティ表面放出レーザ又はフィルタにおける平坦で反射型の誘電性薄膜と湾曲した反射型の誘電性薄膜との間に共焦キャビティを形成し得るように反射型誘電性膜の積み重ね体の１つに適当な曲率を形成すべく反射型誘電性膜層内に適当な歪みが使用される。また、金属支持ポストにより外周にて固着される間に、キャビティ同調可能な反射型の誘電性膜積み重ね体を支持する、誘電材料／金属メンブレン又は膜で出来た懸架メンブレン構造体を有するマイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な垂直キャビティ表面放出レーザ及びフィルタ構造体も提供される。マイクロ機械加工した犠牲ポリイミド又はアルミニウムディスクを使用して、マイクロダイキャスティングすることにより空気キャビティの長さ及び横方向寸法が正確に設定される。更に、制御された静電界中をキャビティ同調可能な反射型誘電性膜積み重ね体が並進動作することにより同調が為される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】出願係属中の以前の仮特許出願の参照本特許出願は、マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な共焦垂直キャビ
ティ表面放出レーザＶＣＳＥＬ及びファブリー・ペローフィルタ（ＭＩＣＲＯＥ
ＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＬＹＴＵＮＡＢＬＥＣＯＮＦＯＣＡＬ
ＶＥＲＴＩＣＡＬＣＡＶＩＴＹＳＵＲＦＡＣＥＥＭＩＴＴＩＮＧＬＡＳ
ＥＲＶＣＳＥＬＡＮＤＦＡＢＲＹＰＥＲＯＴＦＩＬＴＥＲ）という名
称にて、１９９７年１２月２９日付けで出願された、出願係属中の以前の仮特許
出願第６０／０６８，９３１号の利益を主張するものである。

【０００２】発明の分野本発明は、全体として、半導体オプトエレクトロニクス装置、より具体的には
、波長同調可能な表面放出半導体レーザ及びフィルタに関するに関する。

【０００３】発明の背景波長同調可能な表面放出半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ´ｓ）及びフィルタは、最
近、当該技術分野にて顕著な関心を集めるに至っている。その理由は、これらの
装置は、光ファイバ通信における波長多重分割（ＷＤＭ）中、帯域幅を拡げるの
みならず、スイッチ、ルータ、極めてコンパクトな分光干渉計、光伝送−受信機
、及び多数のその他の用途にて使用するのに非常に有望であるからである。

【０００４】より具体的には、ＶＣＳＥＬ´ｓは、集積光電子回路にとって極めて魅力的で
ある。その１つとして、これらのＶＣＳＥＬ´ｓは、円形の開孔の単一の長手方
向モードにて作動し、これにより、ファイバの効率的結合を可能にする。更に、
これらはコンパクトであり、ウェハ規模の大きく且つ高密度のアレーとして一体
的に製造することができる。

【０００５】定波長の光源として、ＶＣＳＥＬ´ｓは、限定された用途及び機能を有するこ
とが実証されている。従来の幾つかの努力は、（１）温度により屈折率を変更することＶＣＳＥＬ´
ｓの波長を同調することを目的とするものである（例えば、１９９１年のアプラ
イド・フィジックス・レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｔｓ）、Ｖｏｌ．５９、Ｎｏ．１、１１７乃至１１９頁のベルガー（Ｂｅｒｇｅ
ｒ）、Ｐ．Ｒ．、デュータ（Ｄｕｔｔａ）、Ｎ．Ｋ．、チョーエッタ（Ｃｈｏｑ
ｕｅｔｔｅ）、Ｋ．Ｄ．、ハスナイン（Ｈａｓｎａｉｎ）、Ｇ．、及びチャンド
（Ｃｈａｎｄ）、Ｎ．、「一体的に形成されたペルチェ冷却式の垂直キャビティ
表面放出レーザ（ＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙＰｅｌｔｉｅｒ−ｃｏｏｌｅ
ｄｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｌ
ａｓｅｒｓ）」、１９９１年のエレクトロン・レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＬ
ｅｔｔ．）、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．１１、１００２乃至１００３頁のチャング−
ハスナイン（Ｃｈａｎｇ−Ｈａｓｎａｉｎ）、Ｃ．Ｊ．、ハービソン（Ｈａｒｂ
ｉｓｏｎ）、Ｊ．Ｐ．、ザー（Ｚａｈ）、Ｃ．Ｅ、フロレズ（Ｆｌｏｒｅｚ）、
Ｌ．Ｔ．、アンドレアダキス（Ａｎｄｒｅａｄａｋｉｓ）、Ｎ．Ｃ．による「２
つの電極垂直キャビティ表面放出レーザの連続的な波長同調（Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｔｕｎｉｎｇｏｆｔｗｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｄ
ｅｖｅｒｔｉｃａｌｃａｖｉｔｙｓｕｒｆａｃｅｅｍｉｔｔｉｎｇｌ
ａｓｅｔｓ）」参照）、又は（２）担体の注入により屈折率を変更すること（例
えば、１９９３年のアプライド・フィジックス・レターズ、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ
．３、２１９乃至２２１頁のグマチ（Ｇｍａｃｈｉ）、Ｃ．、コック（Ｋｃｏｋ
）、Ａ．、ローゼンバーガー（Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇｅｒ）、Ｍ．、ゴーニック（
Ｇｏｒｎｉｋ）、Ｅ．、ミコビック（Ｍｉｃｏｖｉｃ）、Ｍ．、及びウォーカー
（Ｗａｌｋｅｒ）、Ｊ．Ｆ．、「直列的な集積型のキャビティ内のモジュレータ
ダイオードによる二重へテロ接合ＡｌＧａＡs／ＧａＡｓ−垂直キャビティ表面放出レーザの周波数の同調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｕｎｉｎｇｏｆａｄ
ｏｕｂｌｅ−ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ−ｖｅｒ
ｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｌａｓｅｒ
ｂｙａｓｅｒｉａｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎ−ｃａｖｉｔｙｍｏｄ
ｕｌａｔｏｒｄｉｏｄｅ）」参照）により、ＶＣＳＥＬ´ｓの波長を同調する
ことを目指すものである。

【０００６】これら技術の双方は、略１０ｎｍの同調範囲を提供する。しかしながら、これ
は、帯域幅が欲するＷＤＭ及び高密度のＷＤＭ用途に必要な幾１０ナノメートル
の同調範囲よりも著しく不十分なものである。

【０００７】一方、ファブリー・ペローキャビティの長さが変化することは、レーザ利得媒
質に影響を与えることなく、ＶＣＳＥＬ´ｓの波長を同調するのに有効な技術で
あることが分かっている。これは、静電界を印加することにより、底部ミラーに
対して並進可能である頂部ミラーを提供することにより、表面放出装置にて実現
することができる。この技術は、（１）フィルタ（例えば、１９９５年のＩＥＥ
Ｅフォトニックス・技術レターズ（ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．７、３８２乃至３８４頁のラーソン（
Ｌａｒｓｏｎ）、Ｍ．Ｃ．、ペゼシキ（Ｐｅｚｅｓｈｋｉ）、Ｂ．、ハリーズ（
Ｈａｒｒｉｓ）、Ｊ．Ｓ．による「変形可能なメンブレン頂部ミラーを備えるＧ
ａＡｓ上における垂直結合したキャビティマイクロ干渉器（Ｖｅｒｔｉｃａｌ
ｃｏｕｐｌｅｄ−ｃａｂｉｔｙｍｉｃｒｏｎｉｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｏ
ｎＧａＡｓｗｉｔｈｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ−ｍｅｍｂｒａｎｅｔｏｐ
ｍｉｒｒｏｒ）」、１９９６年のＩＥＥＥフォトニックス・技術レターズ（ＩＥ
ＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ
．８、Ｎｏ．３、３９３乃至３９５頁のトラン（Ｔｒａｎ）、Ａ．Ｔ．Ｔ．Ｔ．
、ロー（Ｌｏ）、Ｙ．Ｈ．、ゾウ（Ｚｈｕ）、Ｚ．Ｈ．、ハロニアン（Ｈａｒｏ
ｎｉａｎ）、Ｄ．、モズディ（Ｍｏｚｄｙ）、Ｅによる「表面マイクロ機械加工
した同調可能なファブリー・ペローフィルタ（ＳｕｒｆａｃｅＭｉｃｒｏｍａ
ｃｈｉｎｅｄＦａｂｒｙ−ＰｅｒｏｔＴｕｎａｂｌｅＦｉｌｔｅｒ）」参
照）、（２）光放出ダイオード（例えば、１９９５年のアプライド・フィジック
ス・レターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｔｓ）、Ｖｏｌ．
６７、Ｎｏ．５、５９０乃至５９２頁のラーソン（Ｌａｒｓｏｎ）、Ｍ．Ｃ．、
ハリーズ（Ｈａｒｒｉｓ）、Ｊ．Ｓによる「広帯域に同調可能な共振キャビティ
光放出（Ｂｒｏａｄｌｙ−ｔｕｎａｂｌｅｒｅｓｎａｎｔ−ｃａｖｉｔｙｌ
ｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎ）」参照）、（３）ＶＣＳＥＬ´ｓ（例えば、１９
９５年のエレクトロニック・レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｅｔｔｅｒｓ
）、Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．４、１６７１乃至１６７２頁のウー（Ｗｕ）、Ｍ．Ｓ
．、バイル（Ｖｉｌ）、Ｅ．Ｅ．、リー（Ｌｉ）、Ｇ．Ｓ．、ユーエン（Ｙｕｅ
ｎ）、Ｗ．、チャング−ハスナイン（Ｃｈａｎｇ−Ｈａｓｎａｉｎ）、Ｃ．Ｊ．
による「同調可能なマイクロ機械加工した垂直キャビティ表面放出レーザ（Ｔｕ
ｎａｂｌｅｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ
ｓｕｒｆａｃｅｅｍｉｔｔｉｎｇｌａｓｅｒ）」、１９９６年のエレクトロ
ニック・レターズ、Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．１９、３３０乃至３３２頁のラーソン
、Ｍ．Ｃ．、マッセンゲイル（Ｍａｓｓｅｎｇａｌｅ）、Ａ．Ｒ．、ハリーズ、
Ｊ．Ｓ．による「１８ｎｍ波長範囲を有する、連続的に同調可能なマイクロ器械
加工した垂直キャビティ表面放出レーザ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｔｕｎａ
ｂｌｅｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙｓｕ
ｒｆａｃｒｅｍｉｔｔｉｎｇｌａｓｅｒｗｉｔｈ１８ｎｍｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈｒａｎｇｅ）」参照）のような同調可能なファブリー・ペロー装
置内に内蔵されている。

【０００８】この型式の装置において、頂部ミラーの反射量は、例えば、ミラー支持アーム
の長さ、幅、厚さ及びヤング弾性率のような多数のパラメータに依存する。上述
したミラー支持体の幅、厚さ及びヤング弾性率は、全体として、かなり正確に制
御可能ではあるが、かかる装置にて使用される現在の製造技術は、全体として、
支持アームの正確な長さを極めて限定的にしか制御できない。その結果、装置毎
に及びバッチ毎に、性能が著しく相違することになる。

【０００９】本発明は、商業的に使用できる同調可能なフィルタ及びＶＣＳＥＬ´ｓを製造
するのに必要な再現可能、同調可能なファブリー・ペロー装置を実現するのに必
要な正確な寸法制御を可能にするものである。

【００１０】本発明の形態の一部本発明は、その文献を参考として引用し、本明細書に含めた、マイクロエレク
トロメカニカル的に同調可能な共焦型垂直キャビティ表面放出レーザＶＣＳＥＬ
及びファブリー・ペローフィルタ（ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣ
ＡＬＬＹＴＵＮＡＢＬＥＣＯＮＦＯＣＡＬＶＥＲＴＩＣＡＬＣＡＶＩＴ
ＹＳＵＲＦＡＣＥＥＭＩＴＴＩＮＧＬＡＳＥＲＶＣＳＥＬＡＮＤＦ
ＡＢＲＹＰＥＲＯＴＦＩＬＴＥＲ）という名称にて、１９９７年１２月２９
日付けで出願された、出願係属中の以前の仮特許出願第６０／０６８，９３１号
の利益を主張するものである。

【００１１】本発明は、新規なマイクロエレクトロメカニカル的（ＭＥＭ）に同調可能な共
焦フィルタを備えている。本発明はまた、ＭＥＭ同調可能な新規な共焦垂直キャビティ表面放出レーザ（
ＶＣＳＥＬ）も備えている。

【００１２】このレーザは、量子井戸内にて歪みの成長後制御を利用することが好ましい。更に、本発明は、予見可能な性能特性を有する信頼し得る装置を大量生産する
のに必要な正確な寸法制御を可能にするＶＣＳＥＬ／フィルタの新規な製造技術
をも備えている。

【００１３】より具体的には、本発明は、結晶の成長が為された後、レーザ活性媒質、すな
わち、量子井戸内にて薄い格子適合層内に適当な歪みを導入するための新規な技
術を提供する。これは、分配したブラッグ反射器（ＤＢＲ´ｓ）をレーザ活性媒
質上に蒸着し、ブラッグ反射器が入念にエンジニアリング加工し、歪みを加えた
誘電性の多層膜を備えるようにすることで実現される。蒸着したＤＢＲ膜内の歪
みを入念に修正することにより、量子井戸内の歪み及び利得特性を最適なものに
することができる。ＶＣＳＥＬ´ｓにおいて、量子井戸に圧縮歪みが加わるとき
、レーザの利得の差が増し、また、閾値電流の密度は低下し、これにより、ＶＣ
ＳＥＬ´ｓの性能を劇的に向上させることになる。他方、引張り歪みは、ＶＣＳ
ＥＬ´ｓのレーザ特性に悪影響を与える。ケイ素（Ｓｉ）及び酸化アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃）又はＳｉ及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）又はＳｉ及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）又はＴｉＯ₂又はＳｉＯ₂のような誘電性の多層組合せ体は、蒸着
した膜内に制御された歪みを生じさせて、イオンビーム支援の電子ビーム蒸着又
はイオンビーム支援のイオンビームスパッタリングによって蒸着させることがで
きる。イオンビームの電圧及び電流を入念に制御することにより、引張り歪み又
は圧縮歪みの何れかを有する誘電性膜を数キロパスカル（ＫＰａ）乃至数ギガパ
スカル（ＧＰａ）の範囲の歪みの大きさにて蒸着することができる。これら多層
の誘電性膜は、多目的な機能を提供する、すなわち、これらは、量子井戸に歪み
を生じさせ、利得媒質に対し光学的フィードバックを提供し、また、活性領域か
ら熱を効率的に除去する。これらは、全て、特に、約１３００ｎｍ乃至１５００
ｎｍの波長範囲にて商業的に有用なＶＣＳＥＬ´ｓを形成する上で重要な形態で
ある。

【００１４】本発明は、また、一組みの平坦なＤＢＲ´ｓと一組みの湾曲したＤＢＲ´ｓと
の間に形成された同調可能なキャビティを備える共焦キャビティＶＣＳＥＬをマ
イクロ機械加工を介して製造する別の新規な方法を含んでいる。ＤＢＲ´ｓの湾
曲は、適当な大きさの歪みを蒸着した層内に適正に導入することにより実現され
る。共焦マイクロキャビティを形成することにより、空間的モード及びレーザモ
ードの拡がりを正確に制御して、（ａ）歪み領域内のレーザ活性領域を空間的に
制限することにより単一の空間的モードを発生させ、また、（ｂ）ＶＣＳＥＬの
拡がり角度を操作し、単一モードファイバ内への発生された光の結合状態を最適
にし得るように正確に制御することができる。

【００１５】本発明の製造技術は、頂部ＤＢＲ構造体及び支持構造体の双方の物理的寸法を
極めて正確に制御することを可能にし、このことは、装置毎の変動が存在しない
極めて再現可能な性能を実現する上で必須のことである。

【００１６】本発明の別の形態は、共焦マイクロエレクトロメカニカルな同調可能なファブ
リー・ペロー構造体である。利得領域がその前の共焦型ＶＣＳＥＬ構造体から除
去されるとき、空間的キャビティのみが残り、その装置は、共焦型のファブリー
・ペローフィルタとして機能する。短いキャビティ（例えば、０．２乃至１０マ
イクロメートル）装置の共焦型の性質は、（ｉ）単モードの入力ファイバから装
置に且つ（ｉｉ）単モード出力フィルタに戻るように光を効率的に結合すること
を可能にする。

【００１７】共焦形の同調可能なフィルタ及びＶＣＳＥＬ装置が図１及び図２に図示されて
いる。これらの装置は、ＶＣＳＥＬの場合、利得媒質の帯域幅の全体（例えば、
３０乃至１２０ｎｍ）、また、フィルタの場合、１００ｎｍの同調範囲に亙って
単一の長手方向モードにて作動する。

【００１８】図１に図示するように、同調可能なファブリー・ペローフィルタ装置は、（ｉ
）窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）の薄いメンブレン（又はテザー）又はチタン・タング
ステン（ＴｉＷ）のような薄い金属膜の上に屈折率の差の大きい多層を形成する
ことにより形成された、曲率Ｒの分配されたブラッグ反射器（ＤＢＲ）であって
、そのメンブレンがより薄い金属ポストによってその外周にて支持された、ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）と、（ｉｉ）犠牲層を選択的に除去することにより形成さ
れた空気キャビティと、（ｉｉｉ）頂部ＤＢＲ´ｓに面する基層内に蒸着された
底部組みの誘電性ＤＢＲとを備えている。

【００１９】ＶＣＳＥＬの場合、多数の量子井戸から成る利得媒質が図２に図示するように
空気キャビティ内に挿入される。これらのＶＣＳＥＬ´ｓは、光励起するか、又
は電流を注入するため、キャビティ内の電気的相互接続を形成することができる
。

【００２０】勿論、同調可能なフィルタ及び／又は同調可能なＶＣＳＥＬは、本発明の範囲
から逸脱せずに平坦な形態を有する、頂部に分配されたブラッグ反射器により形
成することができることを理解すべきである。

【００２１】本発明により得られる幾つかの技術的革新を以下に掲げる。歪み状態が最適化された定波長ＶＣＳＥＬ´ｓＶＣＳＥＬにおいて、共振光モードは、極めて少量の利得媒質と相互作用する
ため、利得媒質が利得の差を最大にする一方にて、ＤＢＲ´ｓが最大のフィード
バック及び熱抵抗を最小にすることが絶対に必要である。

【００２２】圧縮歪みを加えた多数の量子井戸を使用する場合、可能な限り最大の利得が得
られるが、結晶欠陥を生じさせずに成長させることのできる、歪みを加えた井戸
の最大数に制限がある。

【００２３】この問題点の解決策は、歪み補償した多数の量子井戸を成長させることである
。しかしながら、実際には、このことは困難であり、コスト高である。多分、Ｇ
ａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系のＶＣＳＥＬは、成熟状態にあるが、長波長（例えば、
１３００ｎｍ及び１５００ｎｍ）レーザ用の現在の好ましい材料系は、ＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ系であり、この材料に関する多くの改良を為す余地が残っている
。

【００２４】ＩｎＰ及びＩｎＧａＡｓＰの間の屈折率の最大差は僅かに０．２であるため、
十分なフィードバックを提供するためには多数の四分の一波の積重ね体が必要と
される。しかしながら、これにより装置に顕著な抵抗損失が生じ、また、熱障害
が許容し得ない程度のものとなる。更に、屈折率の差が小さいことは、また、比
較的狭小な帯域のミラーとなり、これによりミラーの厚さの正確さに厳しい制約
を課すことになる。

【００２５】現在の装置は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＳａの多数量子井戸（ＭＱＷ）から
成り、誘電性ＤＢＲが頂部にあり、誘電性ＤＶＲがＭＱＷと基層との間にある。
例えば、定波長ＶＣＳＥＬを示す図５を参照。所望であるならば、定波長ＶＣＳ
ＥＬは、湾曲した頂部分配ブラッグ反射器を備えることができる。双方のＤＢＲ
´ｓは真空蒸着技術により蒸着される。

【００２６】以下に概説するように、本発明は、コストを大幅に削減し且つ製造収率を増大
させることにより、上記の問題点の全てを同時に解決する方策を提供するもので
ある。

【００２７】１．蒸着したＤＢＲ´ｓは、ＭＱＷの量子井戸領域における歪みを外部から変
更し、これにより、利得係数、閾値電流及びスロープ効率を向上させることがで
きる。蒸着したＤＢＲの歪みを制御することにより、量子井戸内の歪み、従って
、ＶＣＳＥＬのレーザ特性を最適にすることができる。量子井戸内の歪みの後結
晶成長を変更することで、エピタキシャル結晶成長方法（ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤ
）にて採用される不経済で且つ困難な歪み補償技術を考案する制約から解放され
る。

【００２８】２．エピタキシャルに成長した一体的なＶＣＳＥＬ´ｓにおいて、ウェハにお
ける厚さの変化は、レーザ波長を変動させ、収率を不良にする結果となる。Ｓｉ
及びＡｌ₂Ｏ₃間の屈折率の差は比較的大きいため（すなわち、２．８）、４対の
ＤＢＲ´ｓのみにて広い帯域幅（例えば、５００ｎｍ）に亙って９９．９％以上
の反射率を実現することができる。その結果、これらのＤＢＲにより形成された
ファブリー・ペローキャビティは十分なフィードバックを有する高Ｑキャビティ
を形成することになる。ミラーは高帯域であるため、ミラーの穴ふさぎが容易に
利得帯域の１００ｎｍを跨ぐことができる。活性層の厚さの変動及び／又はウェ
ハにおけるクラッド層の変化は、最終的なＤＢＲミラーを蒸着する前に、誘電性
膜の位相補償層を蒸着することで補償することができる。このことは、所望の放
出波長についてウェハの殆んどを製品として得ることを可能にする。また、ＤＢ
Ｒミラーが高反射率であることは、閾値状態を低下させるのにも役立つ。

【００２９】３．Ｓｉ。Ａｌ₂Ｏ₃又はＭｇＯのような材料から形成された誘電性ミラーは熱
伝導率が極めて高く、これにより、活性領域から熱を効率的に除去することを可
能にする。更に、幾つかの対のＤＢＲ´ｓがあれば良い。従って、本発明におけ
る吸熱体への熱経路は、従来の半導体ＤＢＲ´ｓの場合よりも短く、これにより
、効率的な熱除去過程に役立つ。

【００３０】波長同調可能なＶＣＳＥＬ´ｓ本発明に基づく新規な波長同調可能なＶＣＳＥＬを製造するときに使用される
ステップの概略図的な線図が図４に図示されている。この装置は、２つのＤＢＲ
´ｓにより形成されたファブリー・ペローキャビティ内に埋め込まれた空気キャ
ビティ及び活性媒質を有する、選択的に蒸着した頂部ＤＢＲミラーと共に、Ｓｉ
／Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ／ＳｉＯ₂、Ｓｉ／ＭｇＯ又はＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂のような屈折率の差の大きい誘電性の対から成る底部ＤＢＲ´ｓを備えている。

【００３１】また、本発明は、エピタキシャル成長した底部ＤＢＲ´ｓ及び頂部蒸着したＤ
ＢＲ´ｓのような複合的ミラー装置にも適用される。頂部ＤＢＲは、より厚い金属支持体によりその外周にて支持された（図６Ａ乃
至図６Ｃ参照）Ｓｉ₃Ｎ₄又は金属（ＴｉＷ）で出来た薄い支持メンブレン又は多
数のテザー構造体上に位置している。これはトランポリン型構造体を形成する。
円形のメンブレン構造体の場合、Ｓｉ₃Ｎ₄又は金属膜（ＴｉＷ）に形成された半
径方向に伸長する開口部を使用して、以下に更に説明するように、頂部ＤＢＲの
除去工程中、下方の犠牲層を選択的に除去する。

【００３２】このメンブレン及び底部ＤＢＲ´ｓに適当な電圧を印加することにより、トラ
ンポリン構造体は、頂部ミラーと共に、底部ＤＢＲに向け且つ底部ＤＢＲから離
れる方向に並進させて、レーザ放出を同調することができる。ＤＢＲ´ｓが広帯
域であるため、公称上、約６０ｎｍのレーザ利得範囲の全帯域幅に亙って同調が
可能である。

【００３３】本発明の重要な特徴の１つは、新規な製造方法が、その双方が実質的に同一の
装置を均一に製造する上で重要である、トランポリン構造体の横寸法、空気キャ
ビティの長さを正確に制御することを可能にする点である。このことは、本発明
において、トランポリン構造体の横寸法及び空気キャビティの垂直寸法を画成す
るため、犠牲層がダイとして機能するのを許容することにより可能となる。その
結果、犠牲層を選択的に除去する間に生じる、非制御状態の寸法の悪影響が効果
的に除去される。

【００３４】更に、該新規な装置は、小型で且つコンパクトであり（約５００μｍ×５００
μｍ）、これにより、そのアレーを製造し且つファイバに結合することを可能に
する。

【００３５】波長同調可能なフィルタ図３に図示するように、量子井戸利得材料を上述したＶＣＳＥＬ構造体から省
略することで、同調可能なファブリー・ペローフィルタが得られる。

【００３６】屈折率の差が大きいＤＢＲ積重ね体は、高帯域幅（例えば、５００ｎｍ）を提
供し、従って、ラムダ・キャビティの場合、ファブリー・ペロー共振は、ＤＢＲ
´ｓの広い帯域幅に亙って同調可能である。ＤＢＲ´ｓの反射率が大きいため、
極めて狭い（オングストロム以下）の線幅が実現可能である。

【００３７】これら装置において、同調速度はマイクロ秒程度であり、極めて大きい範囲の
分解能を有する最高速の同調可能のフィルタの１つとする。また、これら装置は
、標準的な半導体の製造技術を使用して容易に大量生産することができ、これに
より、これらの装置は消費者向け製品に適用可能となる。

【００３８】

【共焦キャビティを有する同調可能なＶＣＳＥＬ／フィルタ】

共焦キャビティを有するＭＥＭ同調可能なファブリー・ペローフィルタは、平
面状の第一の組みの分配したブラッグ反射器（ＤＢＲ´ｓ）と有限の曲率半径を
有する第二の組みのＤＢＲ´ｓとの間に空気キャビティを備える、極めて新規な
共振の設計である。これら２つの組みのＤＢＲ´ｓは、図１に図示するような共
焦キャビティを形成する。

【００３９】この設計の一つの新規な点は、ミラーの１つの曲率が、エルミートガウスモー
ドを保つことのできるミラー共振器を形成する点である。以下に説明するように
、頂部ミラーに適正な曲率を導入することにより、標準的な単モードファイバか
らの光を装置内に及び装置外に結合することが、さもなければ必要であるレンズ
の使用を不要にすることにより簡略化することができる。

【００４０】波面が最も湾曲する距離を画成するレイリー範囲、ｚ_oは、等式ｚ_o＝［（Ｒ−
ｄ）／ｄ］^1/2（「等式１」）によってミラーの曲率Ｒ及びキャビティの長さｄに関係することが周知である。例えば、キャビティ長さ１．５マイクロメートル
であり、湾曲したＤＢＲ´ｓの曲率半径が１．５ミリメートルの共振器であれば
、ｚ_o値は１５０マイクロメートルとなり、また、関係Ｗ_o＝（ｚ_oλ／π）^1/2（
「等式２」）に従って、波長λが１．５マイクロメートルのとき、基本的モード
ビームウエストＷ_oが８．５マイクロメートルとなる。位置ｚにおけるモード寸法の値は、等式Ｗ（ｚ）＝Ｗ_o［１＋（ｚ／ｚ_o）²］^1/2（「等式３」）により与
えられ、Ｚ_oは、キャビティの長さよりも約１００倍、大きいため、モード寸法は、キャビティの長さに亙って実質的に等しいままである。従って、入力側にお
ける９ミクロンコアの単モードファイバからの光は、この基本的モードを励起さ
せて、伝送された単モードビームは、単モードファイバに効率的に結合すること
ができる。従って、ミラーを湾曲させることにより、レンズを必要とせずに、単
モードファイバの寸法に適合するようにモードスポット寸法を調節することがで
きる。しかしながら、この場合、望ましくないより高次のエルミートガウスモー
ドの励起を回避し得るように、キャビティの光軸線に対してファイバを０．５マ
イクロメートルの範囲内に（横方向に）配置しなければならないという不利益を
伴う。結合するファイバの整合許容公差を向上させるため、２０乃至５０マイク
ロメートルのモード寸法を有する、熱により膨張したコアファイバを適正に小さ
い曲率としたミラーと共に使用することができる。ミラーの曲率Ｒは、熱により
膨張したコアファイバのモード寸法Ｗｏに適合し得るように等式１乃至３に基づ
いて調節する。ガウスモードの寸法はより大きいため、ファイバの横方向への位
置決めは緩和される。

【００４１】この設計は、ステファン・アール・マリソン（ＳｔｅｐｈｅｎＲ．Ｍａｌ
ｌｉｓｏｎ）に対し、１９８９年４月２５日付で発行された米国特許第４，８２
５，２６２号に開示された単結晶の平行なミラー共振器（「ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒ
ｙｓｔａｌｐａｒａｌｌｅｌｍｉｒｒｏｒＲｅｓｏｎａｔｏｒ」）と明確
に相違するものである。

【００４２】本発明の共焦キャビティを有する新規なＭＥＭ同調可能なフィルタを製造する
ための加工ステップは、本発明の新規な平坦キャビティ同調可能なフィルタ／Ｖ
ＣＳＥＬを製造するときに利用されるステップと同様である。重要な相違点は湾
曲したＤＢＲ´ｓを蒸着する点である。蒸着したＤＢＲ´ｓの誘電性の多層積重
ね体及び支持する薄い窒化ケイ素メンブレン内における歪みの大きさ及び型式の
制御が所望のミラー曲率を実現し得るように入念にエンジニアリング設計される
。歪みの大きさ及び型式（引張り又は圧縮）は、シラン（ＳｉＨ₄）及びアミン（ＮＨ４）のガス混合体の比、使用されるガスの全圧力及び使用されるＲＦ電力
の大きさのような、蒸着パラメータを適正に選択することにより、これら膜に導
入される。引張り応力を加えた窒化ケイ素メンブレンと圧縮歪みを加えた誘電性
ミラー積重ね体との間に応力勾配が形成される結果、凹状のＤＢＲとなる。温度
及び／又は蒸着電圧を漸進的に変化させることにより、ミラー層内に応力勾配を
導入することにより、頂部ＤＢＲの曲率を更に制御することが可能である。ミラ
ー層内に所望の応力勾配を導入する代替的な方法は、電流又は電圧を変化させる
ことによりミラーの各層内の応力を選択的に修正し得るように二次的なイオン源
を使用することを含む。一つの例において、厚さ０．５マイクロメートルの窒化
二酸化ケイ素層は、ＰＥＣＶＤにより１００ＭＰａの引張り応力にて蒸着し、頂
部ミラーは、７００Ｖのイオンビームスパッタリングを使用して、１００℃にて
蒸着した。犠牲層を除去した後、約１ｍｍのミラー曲率が実現された。更に、ミ
ラーの蒸着中、室温から１２０℃まで基層の温度を変化させた結果、ミラー層内
に更なる応力勾配が生じ、ミラーの曲率は０．７５ｍｍに低下した。

【００４３】共焦キャビティ同調可能なフィルタ（図１）と同様に、共焦共振器のスキーム
を使用する新規なマイクロキャビティの設計は、ＭＥＭ同調可能なＶＣＳＥＬ内
に安定した基本的な空間的モードを提供する。より具体的には、同調可能なＶＣ
ＳＥＬ´ｓの場合、利得媒質は、一組みの平坦なＤＢＲ´ｓ及び一組みの可動の
湾曲のＤＢＲ´ｓにより、図２に図示するように画成されたファブリー・ペロー
キャビティ内に位置している。基本的モードにより利得媒質を励起させると、単
一の円形の空間的モードのレーザが放出される。その結果、自然に、横方向導波
管を形成することを必要とせずに、空間的モードの横方向拘束状態が生じる。そ
の結果、極めて効率的なＶＣＳＥＬ´ｓとなる。

【００４４】共焦キャビティきスキームは、図５に図示するように、定波長ＶＣＳＥＬにも
等しく適用可能である。上述したように、定波長ＶＣＳＥＬ内の基本的な空間的
モードは、安定的な光の横方向拘束状態を提供し、単一モードのレーザを放出す
ることになる。

【００４５】競合技術現在、１．０μｍ以下にて商業的に利用可能な定波長のＶＣＳＥＬ´ｓが存在
する。

【００４６】現時点にて、商業的に利用できる、同調可能なＶＣＳＥＬ´ｓ、又はＭＥＭ同
調可能なファブリー・ペローフィルタは存在しない。商業的に利用可能な唯一の同調可能なフィルタは、複雑なフィードバック装置
（英国のクイーンズゲイト・インスツルメント（ＱｕｅｅｎｓｇａｔｅＩｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔｓ）と共に圧電ドライバを使用するか又はクロス偏光器（液晶を
使用するマサチューセッツ州、ケンブリッジリ・リサーチ・インスツルメント（
ＣａｍｂｒｉｄｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）の間に挟持
された複屈折材料を使用するものである。

【００４７】圧電性の同調可能なフィルタは、５０ｎｍの同調範囲にて、約０．１ｎｍの分
解能を有するが、これらはまた、作動のため高電圧を必要とする。液晶系のフィルタは、より優れた分解能を呈することができるが、例えば、９
９．０％といった低効率であるという犠牲を払うことになる。

【００４８】上述した２つの装置の製造は、労働集約的であり、従って、経済ではない。例
えば、クイーンズゲイト・インスツルメントにより提供される最高級モデルのコ
ストは＄１０，０００以上である。かかる高いコストは、これら装置の大きさと
相俟って、これらを殆んどの用途にて実用的でないものとする。具体的には、音
声、ビデオ、データ及び上流の通信を全て単一の光ファイバケーブルを通じて伝
送する将来の通信回路網のような用途において、極めて低コストで且つコンパク
トなフィルタ及びレーザ源が必要とされる。光ファイバのケーブル帯域幅を大規
模に亙って配線することの実現可能性は、本発明の装置のようなコンパクトで且
つ低コストの装置が利用可能であるか否かによって決まると考えられる。

【００４９】この目標を実現する幾つかの努力が従来から為されている。この努力は、小規
模な研究機関に限定されており、同調可能なＬＥＤ´ｓ、ＶＣＳＥＬ´ｓ及びＭ
ＥＭ同調可能なファブリー・ペローフィルタが報告されている。

【００５０】例えば、ラーソン及びその他の者は、（１）ＧａＡｓ系利用の同調可能なフィ
ルタ、（例えば、１９９５年のＩＥＥＥフォトニックス・技術レターズ（ＩＥＥ
ＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．
７、３８２乃至３８４頁のラーソン、Ｍ．Ｃ．、ペゼシキ、Ｂ．、ハリーズ、Ｊ
．Ｓ．による「変形可能なメンブレン頂部ミラーを備えるＧａＡｓ上における垂
直結合したキャビティマイクロ干渉器（Ｖｅｒｔｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｄ−ｃ
ａｂｉｔｙｍｉｃｒｏｎｉｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｏｎＧａＡｓｗｉ
ｔｈｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ−ｍｅｍｂｒａｎｅｔｏｐｍｉｒｒｏｒ）」参
照。）、（２）ＬＥＤ（例えば、１９９５年のアプライド・フィジックス・レタ
ーズ、Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．５、５９０乃至５９２頁のラーソン、Ｍ．Ｃ．、ハ
リーズ、Ｊ．Ｓ．による、「広帯域に同調可能な共振キャビティ光放出（Ｂｒｏ
ａｄｌｙ−ｔｕｎａｂｌｅｒｅｓｏｎａｎｔ−ｃａｖｉｔｙｌｉｇｈｔｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ）」参照）、（３）ＶＣＳＥＬ（例えば、１９９６年のエレクト
ロニック・レターズ、Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．１９、３３０乃至３３２頁のラーソ
ン、Ｍ．Ｃ．、マッセンゲイル、Ａ．Ｒ．、ハリーズ、Ｊ．Ｓ．による「１８ｎ
ｍの波長範囲を連続的に同調可能なマイクロ機械加工した垂直キャビティ表面放
出レーザ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｔｕｎａｂｌｅｍｉｃｒｏｍａｃｈｉ
ｎｅｄｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙｓｕｒｆａｃｅｅｍｉｔｔｉｎｇ
ｌａｓｅｒｗｉｔｈ１８ｎｍｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒａｎｇｅ）」参
照）に間する結果を発表している。

【００５１】こうした結果から、ラーソン及びその他の者は、底部ＤＢＲ´ｓに対してＧａ
Ａｓ／ＡｌＡｓを使用し、頂部ミラーにて金被覆した窒化ケイ素メンブレンを使
用したことが分かる。上記のラーソン及びその他の者の全ての装置において、頂
部ミラーの解放は、ＧａＡｌＡｓの下方の犠牲層を塩化水素酸によって選択的に
ウェットエッチング処理することにより行われる。この技術は、アンダーカティ
ングに対する何ら制御された方法を提供しないため、頂部ミラーに対する支持構
造体の長さは、装置毎に十分に画成されない。更に、ラーソン及びその他の者に
おける頂部ミラーは、本発明の誘電性ＤＢＲよりも帯域幅及び反射率が小さいた
め、ラーソン及びその他の者の装置の同調範囲は制限されており、そのスペクト
ル線幅を本発明により提供されるものよりも広い。

【００５２】同様に、トラン（Ｔｒａｎ）及びその他の者は、（１）同調可能なファブリー
・ペローフィルタ（例えば、１９９６年のＩＥＥＥフォトニックス・技術レター
ズ、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．３、３９３乃至３９５頁のトラン、Ａ．Ｔ．Ｔ．Ｔ．、
ロー、Ｙ．Ｈ．、ゾウ、Ｚ．Ｈ．、ハロニアン、Ｄ．、モズディ、Ｅ．による「
表面マイクロ機械加工したファブリー・ペロー同調可能なフィルタ」参照）、（
２）ＬＥＤ（例えば、１９９７年のＩＥＥＥフォトニックス・技術レターズ、Ｖ
ｏｌ．９、Ｎｏ．６、７２５乃至７２７頁のクリステンソン（Ｃｈｒｉｓｔｅｎ
ｓｏｎ）、Ｇ．Ｌ．、トラン、Ａ．Ｔ．Ｔ．Ｔ．、ゾウ、Ｚ．Ｈ．、ロー、Ｙ．
Ｈ．、ホング（Ｈｏｎｇ）、Ｍ．マナエルタ（Ｍａｎｎａｅｒｔｓ）、Ｊ．Ｐ．
、バート（Ｂｈａｔ）、Ｒ．による「７５ｎｍの同調範囲を有する長波長の共振
型垂直キャビティＬＥＤ／光検出器（Ｌｏｎｇ−ＷｅｖｅｌｅｎｇｔｈＲｅｓ
ｏｎａｎｔＶｅｒｔｉｃａｌ−ＣａｖｉｔｙＬＥＤ／Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃ
ｔｏｒｗｉｔｈａ７５−ｎｍＴｕｎｉｎｇＲａｎｇｅ）」）を示して
いる。上記のフィルタ及びＬＥＤは、犠牲層としてポリイミドを使用する。この
方法は、正確な長さにて製造することに関して、等しく制御できないという欠点
がある。更に、老化の結果、キャビティの長さの安定性が劣化し勝ちとなるから
、ポリイミドは堅牢な装置を製造するために安定的な材料ではない。

【００５３】同調可能なフィルタ（例えば、１９９５年のエレクトロニック・レターズ、Ｖ
ｏｌ．３１、２２８乃至２２９頁のウー、Ｍ．Ｓ．、リー、Ｇ．Ｓ．、エング（
Ｅｎｇ）、Ｌ．、チャング−ハスナイン、Ｃ．Ｊによる「ＧａＡｓマイクロ機械
加工した広範囲に同調可能なファブリー・ペローフィルタ（ＧａＡｓｍｉｃｒ
ｏｍａｃｈｉｎｅｄｗｉｄｅｌｙｔｕｎａｂｌｅＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ
ｆｉｌｔｅｒ）」及びＶＣＳＥＬ（例えば、１９９６年のエレクトロニック・
レターズ、Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．２０、１８８８乃至１８８９頁のバイル（Ｖａ
ｉｌ）、Ｅ．Ｃ．、リー、Ｇ．Ｓ．、ユーエン（Ｙｕｅｎ）、Ｗ．、チャング−
ハスナイン、Ｃ．Ｊ．による「高性能のマイクロメカニカル的な同調可能な垂直
キャビティ表面放出レーザ（Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｉｃｒｏｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌｔｕｎａｂｌｅｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙｓｕ
ｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｌａｓｅｒｓ）」）もまた、ヴェイル（Ｖａｉ
ｌ）及びその他の者により報告されている。ヴェイル及びその他の者の装置は、
頂部及び底部ＤＢＲ´ｓに対しＧａＡｓ／ＡｌＡｓを使用し、頂部ＤＢＲの放出
のため、ＧａＡｓ犠牲層を有している。ヴェイル及びその他の者は犠牲ＧａＡｓ
層を選択的に除去するため、ドライエッチング技術を使用するが、頂部ミラーの
長さを正確に制御することは、依然、不可能である。

【００５４】本発明は、特に、次の点にて上記の装置と相違している。１．本発明は、蒸着した支持ポストにより頂部ミラー支持体の横方向寸法及び
キャビティの長さを画成する正確な方法を提供する。

【００５５】２．本発明は、蒸着したＤＢＲ内の歪みを制御することにより、ＶＣＳＥＬの
利得特性を最適に制御することを可能にする。３．ＶＣＳＥＬ構造体の共焦設計は、単一の空間的モード、より小さい閾値を
許容し且つ単一モードファイバに効率的に結合することを許容する。

【００５６】本発明の以下の説明は、全体に亙って同様の要素を同様の参照番号で表示する
図面に関して記述することを意図するものである。発明の更なる形態ＭＥＭ同調可能なフィルタ２、及びＭＥＭ同調可能なＶＣＳＥＬ４がそれぞれ
図３及び図４に図示されている。

【００５７】より具体的には、図４を参照すると、同調可能なＶＣＳＥＬは、通常、一対の
隔たったＤＢＲ´ｓ１０、１２によりそれぞれ形成された機械的に同調可能な高
Ｑファブリー・ペローキャビティ８内に配置された多数の量子井戸から成る利得
媒質６を有している。本発明において、ＤＢＲ´ｓ１２の１つは、印加された静
電界により他方のＤＢＲ´ｓ１０に向けて並進することができる。このことは、
ファブリー・ペローキャビティの長さを変化させ、放出波長を同調することを可
能にする。ＶＣＳＥＬは、光励起させることができ、又はキャビティ内の電気的
相互接続により、電荷注入を行うことができる。

【００５８】更に、利得媒質を使用せずに、同一の基本的構造体が同調可能なフィルタとし
て機能する（図３参照）。所望であるならば、頂部ＤＢＲ１２は、共焦フィルタ（図１）又は共焦ＶＣＳ
ＥＬ（図２参照）を形成し得るように湾曲した形態にて形成することができる。

【００５９】量子井戸が半導体レーザにて励起された放出中、必要な利得を提供する。ＶＣ
ＳＥＬの場合、マイクロキャビティ内の共振光モードは、この利得媒質の極めて
小さい容積と相互作用する。その結果、相互作用容積の全体に亙って量子井戸当
たり最大の利得を提供することが重要である。これを実現する最良の方法は、圧
縮歪みの下、量子井戸を成長させることである。量子井戸内の圧縮歪みの結果、
帯域構造体が異方性となり、また、平面内のヘビーホール及びライトホール帯域
の縮退を分割し、その結果、ライトホール帯域の上方でヘビーホールの帯域が数
１０ｍｏＶ、シフトすることになる（１％の圧縮歪みの場合）、異方性の結果、
平面内ヘビーホールの有効質量が減少し、このため、領域中央付近にて遷移に利
用可能な状態の密度が減少するが、縮退を分割する結果、伝導帯域と所望のヘビ
ーホール帯域との間にて優先的に密度が逆転することになる。これら２つの効果
のため、閾値電流密度が低下し、温度感度は向上し、効率の差が増す。圧縮歪み
を加えた多数の量子井戸は、特に、約１３００ｎｍ及び約１５００ｎｍにて望ま
しく、それは、オージェ再組み合わせ及び原子価間帯域の吸収は、これらの長い
波長にて性質上の損失の原因となるからである。このため、ＶＣＳＥＬ´ｓにお
ける利得を最大にする重要性は、いくら強調しても強調し過ぎることはない。

【００６０】歪みを加えた多数の量子井戸は、成長させることが難しく、また、歪みを加え
ない量子井戸と比べて高価である。本発明において、結晶が成長した後、任意の半導体材料から成り歪みを加えな
い量子井戸内に所望の歪みを導入する方法が提供される。この方法は、制御され
た量の歪にて誘電性膜を蒸着することを必要とする。ＶＣＳＥＬ´ｓの場合、Ｄ
ＢＲ積重ね体の１つを適正に選択された歪みを加えて蒸着することが好ましいこ
とが分かった。

【００６１】例えば、図７を参照すると、量子井戸中に圧縮歪みを導入するため、ＤＢＲ積
重ね体１０に引張り歪みを加えて、ＭＱＷ構造体６（例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＧａＡｓＭＱＷ）の頂部に蒸着し、その後、ケイ素のような一時的な受け入
れ基層２０にフリップチップ結合する。その後、一時的な受け入れ基層２０は、
エピタキシャルリフトオフ方法を使用して選択的に除去し、第二の組みのＤＢＲ
´ｓが蒸着されることになろう。

【００６２】上記の方法により、ＭＱＷ内に導入される歪みの量は、次の等式により近似値
を求めることができる。 Δａ／ａ＝−２Ｐｌ₂／ｃ₁₁ｌ₁ ここでＰは、ＤＢＲ層の１つにおける圧縮応力、ｃ１１は、ＭＱＷ層の硬さの平
均係数（ヤング弾性率）、ｌ₂はＭＱＷ層の厚さ、ｌ₁は誘電性ＤＢＲ´ｓの厚さ
である。この等式から、ＤＢＲ´ｓ内に数メガパスカルの引張り応力を加え眼る
ならば、最初に格子適合させたＭＱＷ内に約１％の圧縮歪みを生じことが明らか
である。ＤＢＲ´ｓ内の制御された歪みは、上述したように、ＤＢＲ´ｓを蒸着
する間、イオンビームのエネルギを制御することにより導入することができる。
典型的に、このようにして、Ｓｉ／Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ／ＳｉＯ₂、Ｓｉ／ＭｇＯ又はＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂から成るＤＢＲ対内に数キロパスカルから数ギガパスカルの
応力を導入することができる。

【００６３】装置の製造同調可能なＶＣＳＥＬ又はフィルタ構造体の３つの実施の形態の概略図的な平
面図が図６Ａ乃至図６Ｃに図示されている。

【００６４】図３及び図４において、マイクロエレクトロメカニカル的で同調可能なフィル
タ及びＶＣＳＥＬの製造に使用される製造ステップが概略図的な断面図がそれぞ
れ図示されている。２つの構造体（すなわち、同調可能なフィルタＶＣＳＥＬ´
ｓ）は、形態の点にて互いに類似しているが、これら異なる２つの装置の製造に
利用される製造ステップには僅かな相違点がある。これら装置の各々の製造ステ
ップに関して以下に詳細に説明する。

【００６５】ＭＥＭ同調可能なＶＣＳＥＬ／フィルタ製造方法１．同調可能なＶＣＳＥＬを製造するとき、ＤＢＲ´ｓ１０をＭＱＷ構造体６
の頂部に蒸着する。ＤＢＲ´ｓ１０がその上に蒸着されたＭＱＷ構造体６をケイ
素、ＧａＡｓ、サファイアのような適当な一次的な基層２０に付与する。このこ
とは、フリップチップ結合、融着結合又はヴァンデルヴァールス結合のような方
法にて行われる（図４Ａ参照）。他方、同調可能なフィルタを製造するとき、Ｄ
ＢＲ´ｓ１０は、選択された受け入れ基層２４の上に直接、蒸着する（図３Ａ）
。

【００６６】２．同調可能なＶＣＳＥＬを製造するとき、図４Ａの構造体を選択された受け
入れ基層２４に取り付ける（図４Ｂ）。次に、ＭＱＷ構造体６がその上に位置す
る一時的基層０をエッジバック技術によって選択的に除去する（図４Ｂ）。この
方法において、一時的な基層２０をエッチングするため、極めて選択的なエッチ
ャントが使用され、エッチングは、計画的に配置されたエッチング停止層２６に
て終わる。濃縮した塩化水素酸及びホウ酸の１対１の混合体は、ＩｎＰをＩｎＧ
ａＡｓよりも優先的に除去することが分かった。ＧａＡｓ基層の場合、ＡｌＡｓ
よりも一時的基層２０を選択的に除去するため、クエン酸及び過酸化水素の混合
体を使用することができる。ＧａＡｓ基層に関して有効であることが判明してい
る別の方策は、一時的基層２０と該基層上に蒸着されたＭＱＷ構造体６との間に
薄いＡｌＡｓ層を成長させることである。次に、ＡｌＡｓ層を選択的にエッチン
グすることができる。このことは、ＭＱＷ構造体６をＧａＡｓ層から持ち上げる
ことを可能にする。

【００６７】３．この段階にて、同調可能な電極の１つ２８を同調可能なフィルタ２の場合
、ＤＢＲ層１０の頂部に蒸着し（図３Ｂ）、同調可能なＶＣＳＥＬ４の場合、Ｍ
ＱＷ構造体の頂部に蒸着する（図４Ｃ）。適当であるならば、次に、電極２８の
一部又は全ての頂部に隔離層２９（すなわち、電気的絶縁層）を蒸着することが
できる。例えば、隔離層２９が電極２８の頂部に図示された（仮想線）図４Ｃを
参照するとよい。

【００６８】４．ＤＢＲ層１０（フィルタの場合）、又はＭＱＷ構造体６及びＤＢＲ層１０
（ＶＣＳＥＬの場合）を基層２４の上に蒸着した後、ポリイミド。アルミニウム
又は何らかの他の犠牲材料の較正された厚さ３０を同調可能なＶＣＳＥＬの場合
、ＭＱＷ構造体６の頂部に蒸着し（図４Ｄ）、同調可能なフィルタの場合、ＤＢ
Ｒ層１０の頂部に蒸着する（図３Ｃ）。ポリイミド又はアルミニウム構造体３０
は、以下に詳細に説明する方法にて、犠牲層として機能する。ポリイミド又はア
ルミニウム構造体３０の厚さ及び横方向寸法を正確に制御することが極めて重要
であることが理解すべきである。その理由は、この蒸着の厚さが同調可能なファ
ブリー・ペロー装置における空気キャビティ８の極限的長さ、従って装置の非偏
倚共振波長を決定することになるからである。他方、ポリイミド又はアルミニウ
ム蒸着物３０の横方向寸法は装置の電圧応答性及び共振周波数を決定することに
なる。

【００６９】５．その後、そのエッチング処理した外周の上に外方に傾斜した端縁３２を画
成する円形のディスク形状蒸着物を残し得るようにポリイミド又はアルミニウム
蒸着物３０をパターン化すべくエッチングマスクを使用する（図３Ｃ及び図４Ｄ
）。このエッチング処理した蒸着物３０の寸法及び形状は、入念に設計し且つ制
御するが、それは、その内面が頂部ミラー支持体の長さを決定することになるか
らである。具体的には、ポリイミド又はアルミニウムのディスクは、同調可能な
ＶＣＳＥＬ又はフィルタの横方向寸法及び形状を正確に制御する「マイクロダイ
」のように作用する。この同調可能なＶＣＳＥＬ又はフィルタの横方向寸法を正
確に制御することは、既存のＭＥＭ同調可能なＶＣＳＥＬ又はフィルタ製造に採
用される任意の既存の技術では比肩できないことである。上記に言及したように
、この工程の後にて、適当なドライエッチング処理技術を使用して、ポリイミド
又はアルミニウム層を選択的に除去する。

【００７０】６．頂部ミラー支持体に対してＳｉ₃Ｍ₄メンブレンが使用される場合、薄い金
属層３６（図３Ｄ及び図４Ｅ）を最初にポリイミド又はアルミニウム蒸着物の露
出した上面の上に蒸着させ、同調型の頂部電極を形成する。

【００７１】７．その後、窒化ケイ素の薄層、又は全体として参照番号３７で示した、例え
ば、チタンタングステン（ＴｉＷ）のような、アルミニウム以外の別の金属の薄
層を構造体の全体の上に、すなわち、ポリイミド又はアルミニウム犠牲層３０及
び残りの構造体の上に蒸着する（図３Ｄ及び図４Ｅ）。層３７が透明でない場合
、中央部分を除去する（図３Ｄ、図３Ｅ及び図４Ｅ参照）。

【００７２】８．リムを形成し（図６Ａに図示したようなメンブレン型の装置の場合）又は
アームを形成する支持体のパッチを形成する（図６Ｂ又は図６Ｃに示すようなテ
ザー装置の場合）厚い金属層３８（Ａｌ又はＴｉＷのような）又は硬い誘電体（
窒化ケイ素のような）を次に、装置のメンブレン又はテザーが底部ＤＢＲに会う
箇所である装置の外周にて選択的に蒸着する。環状体又は支持パッチ３８の幅は
、図３Ｅ及び図４Ｆに図示するように、厚い金属リムがポリイミド又はアルミニ
ウムの犠牲層３０の傾斜した端縁３２の上を底部ＤＢＲ１０の頂部から、犠牲デ
ィスク３０の頂部まで伸長するように選択される。厚い金属構造体３８は、下方
のポリイミド又はアルミニウム犠牲層３０が除去された後、二酸化ケイ素又はＴ
ｉＷから成る薄いメンブレン３７に対して堅固な支持体を提供することになるか
ら、このことは重要な革新的技術である。

【００７３】９．次に、エッチングマスクを使用して、透明な金属及び窒化ケイ素又は薄い
（ＴｉＷ）膜３７を通じて下方の犠牲ディスク３０までエッチング処理すること
により、半径方向に伸長する開口部４０（図６Ａ）を形成する。これらの開口部
は、エッチャントが下方の犠牲ディスク３０を選択的に除去するするための入口
路を提供する。

【００７４】１０．次に、直径１０マイクロメートルにて伸長する円形の頂部ＤＢＲ積重ね
体１２を窒化ケイ素／金属メンブレン又はＴｉＷ膜３７の中央部４２でのみ選択
的に蒸着させる（図３Ｅ、図４Ｇ及び図６Ａ乃至図６Ｃ）。この選択的な蒸着は
、極めて良質なＤＢＲを提供し、困難でコストのかかる作業となる可能性のある
頂部ＤＢＲのエッチングを不要にする。頂部ＤＢＲ積重ね体１２が完成した装置
にて湾曲した形態となる程度まで（例えば、図１及び図２に図示するように）、
上述した方法にて、頂部ＤＢＲ積重ね体を蒸着する間、適当な大きさ及び型式の
歪みを頂部ＤＢＲ積重ね体１２内に導入する。

【００７５】１１．最後に、ポリイミド層３０を選択的に除去するため、酸素プラズマが使
用される（図３Ｆ及び図４Ｇ）。このことは、窒化ケイ素／金属メンブレン３７
を頂部ＤＢＲ１２と共に解放することになる。頂部ＤＢＲ積重ね体１２が湾曲し
たＤＢＲ積重ね体を形成することになる適当な大きさ及び型式の歪みにて形成さ
れる程度まで窒化ケイ素／金属メンブレン３７を解放することは、頂部ＤＢＲ積
重ね体１２がその所望の湾曲した形態をとることを可能にする。アルミニウム犠
牲層３０を選択的に除去する場合、ＣＦ₄プラズマが使用される。湿った化学剤が採用されないため、解放された窒化ケイ素／金属メンブレン又はＴｉＷ膜３７
が表面張力によって、潰れる虞れは無い。

【００７６】これにより、ＭＥＭ同調可能なフィルタ／ＶＣＳＥＬの製造が完了し、この場
合、使用されるＭＱＷｓの利得領域内に極めて吸収可能な波長を有する別個のポ
ンプレーザにより光励起によってレーザを行うことができる。波長の同調を行う
ため、本発明にて説明した技術は、同様に、電流注入ＭＥＭ同調可能なＶＣＳＥ
Ｌに容易に適用することができる。この状況にて、キャビティ内の電気的相互接
続は、同調可能なＶＣＳＥＬの製造方法のステップ１にて説明した、第一のミラ
ーの蒸着ステップの後、ＭＱＷ構造体内のｐ−ｉ−ｎ接合体まで為さなければな
らない。

【００７７】本発明の好ましい実施の形態の上記の詳細な説明は、単に一例で且つ非限定的
なものであることが理解されよう。上記の説明に鑑みて、色々な改変例、変更例
及び変更、適用例等が当業者により案出されよう。従って、本発明は特許請求の
範囲の文言によってのみ限定されるものであると理解すべきである。+

【図面の簡単な説明】

【図１】共焦キャビティを有するマイクロエレクトロメカニカル的な同調可能なフィル
タを概略図的に且つ線図的に示す断面側面図である。

【図２】共焦キャビティを有する同調可能な垂直キャビティ表面放出レーザを概略図的
に且つ線図的に示す断面側面図である。

【図３】（すなわち図３Ａ乃至図３Ｆ）マイクロエレクトロメカニカル的な同調可能なフィルタを製造する製造方法を
概略図的に示す線図的な一連の断面側面図である。

【図４】（すなわち図４Ａ乃至図４Ｇ）マイクロエレクトロメカニカル的な同調可能な垂直キャビティ表面放出レーザ
を製造する製造方法を概略図的に示す、線図的な一連の断面側面図である。

【図５】共焦キャビティを有する定波長垂直キャビティ表面放出レーザを示す概略図的
で且つ線図的な断面側面図である。

【図６】６Ａは、メンブレン型構造体を示す同調可能なフィルタ／ＶＣＳＥＬ装置の形
態の概略図的な平面図である。６Ｂは、４つのテザー装置構造体を示す図である。６Ｃは、３つのテザー装置構造体を示す図である。

【図７】歪みを加えた誘電性分配ブラッグ反射器により多数の量子井戸構造体内に発生
される圧縮歪みを示す概略図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月５日（２００１．３．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ウォン，ペイドンアメリカ合衆国マサチューセッツ州01862，ビレリカ，ドーヴ・レイン６ (72)発明者ヴァクショーリ，ダリョーシュアメリカ合衆国マサチューセッツ州02142，ケンブリッジ，ロジャーズ・ストリート 10，アパートメント 205 Ｆターム(参考） 2G020 CA12 CB06 CB23 CC23 CC26 5F073 AA65 AA74 AB17 AB28 CA12 DA05 DA06 DA35 【要約の続き】することにより空気キャビティの長さ及び横方向寸法が正確に設定される。更に、制御された静電界中をキャビティ同調可能な反射型誘電性膜積み重ね体が並進動作することにより同調が為される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め成長させた結晶半導体材料の量子井戸内に予め選択した
量及び型式の歪みを導入する方法において、前記結晶半導体材料で形成され、上面を有し且つ多数の量子井戸を画成する部
材を提供するステップと、少なくとも１つの薄膜層を前記部材の前記上面の上に蒸着して、前記少なくと
も１つの薄膜層が予め選択した量及び型式の歪みを保持し、前記少なくとも１つ
の薄膜内の前記歪みの型式が前記部材内に導入することを望む型式のものと反対
の型式であるようにするステップとを備える、方法。
【請求項２】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
が誘電性材料から成る、方法。
【請求項３】請求項２による方法において、前記誘電性材料が窒化ケイ素
、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムから成る群から選択される、方法。
【請求項４】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
が非誘電性材料から成る、方法。
【請求項５】請求項４による方法において、前記非誘電性材料が、クロム
、ニッケルクロム、チタン金、チタン白金、二酸化チタン及び酸化マグネシウム
から成る群から選択される、方法。
【請求項６】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
を蒸着する前記ステップがイオンビーム支援の電子ビーム蒸発により行われる、
方法。
【請求項７】請求項６による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
内の歪みの量及び型式が、「スパッタリング」又は「支援」イオンのイオンビー
ム電圧及び電圧を制御することにより決定される、方法。
【請求項８】請求項６による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
内の歪みの量及び型式が前記部材の温度を制御することにより決定される、方法
。
【請求項９】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜層
を蒸着する前記ステップがイオンビームスパッタリングにより行われる、方法。
【請求項１０】請求項９による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層内の歪みの量及び型式がイオンビームの電圧及び電流を制御することにより決
定される、方法。
【請求項１１】請求項９による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層内の歪みの量及び型式が前記部材の温度を制御することにより決定される、方
法。
【請求項１２】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層が、Ｓｉ；Ａｌ₂Ｏ₃；ＳｉＯ₂；ＴｉＯ₂；ＭｇＯ；Ｔａ₂Ｏ₅；酸化ジルコニウ
ム又はその任意の組み合わせから成る群の１つから成る、方法。
【請求項１３】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層を付与する前に、前記量子井戸から歪みが除去される、方法。
【請求項１４】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層を付与する前に、前記量子井戸が引張り歪み状態下にある、方法。
【請求項１５】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層を付与する前に、前記量子井戸が圧縮歪み状態下にある、方法。
【請求項１６】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層内の歪みの量及び型式が、前記部材を損傷させることなく前記圧縮歪みを最大
にし得るように選択される、方法。
【請求項１７】請求項１による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層内の歪みの量及び型式が、前記部材を損傷させることなく前記引張り歪みを最
大にし得るように選択される、方法。
【請求項１８】請求項１による方法において、前記材料がエッジ放出レー
ザ内に組み込まれる、方法。
【請求項１９】請求項１８による方法において、歪みの量及び型式が前記
レーザの光学的利得係数を最適にし得るように選択される、方法。
【請求項２０】請求項１による方法において、前記材料が垂直キャビティ
面放出レーザ内に組み込まれる、方法。
【請求項２１】請求項２０による方法において、歪みの量及び型式が前記
レーザの光学的利得係数を最適にし得るように選択される、方法。
【請求項２２】マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な垂直キャビ
ティ表面放出レーザにおいて、（ａ）上面を有する基層と、（ｂ）前記基層の上面上に配置された第一の上面を有する第一のミラーと、（ｃ）第二の上面を有し且つ多数の量子井戸を画成する利得材料の層であって
、前記第一の上面上に配置された、利得材料の層と、（ｄ）前記第二の上面上に配置された第一の電極と、（ｅ）上面及び下面を有するメンブレンであって、該メンブレンの少なくとも
一部が前記第一の電極に対して隔たった関係にてその下面に第二の電極を保持し
、前記第一及び第二の電極の間に配置された空気キャビティの長さ及び横方向寸
法を画成するメンブレンと、（ｆ）厚い支持構造体であって、前記第二の電極を保持する前記メンブレンの
少なくとも前記一部の外周に前記第二の上面を接続し、前記メンブレンを安定化
し得るようにされた厚い支持構造体と、（ｇ）前記第二の電極を保持する前記メンブレンの少なくとも前記一部の中央
に配置された第二のミラーであって、前記メンブレンの前記上面上に配置された
第二のミラーとを備え、前記第二のミラーが、前記電極の間に印加された電界に応答して前記第一のミ
ラーに対して並進可能である、マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な垂
直キャビティ表面放出レーザ。
【請求項２３】請求項２２によるレーザにおいて、前記基層が半導体材料
から成る、レーザ。
【請求項２４】請求項２２によるレーザにおいて、前記多数の量子井戸が
圧縮応力が加えられる、レーザ。
【請求項２５】請求項２２によるレーザにおいて、前記ミラーが分配され
たブラッグ反射器を備える、レーザ。
【請求項２６】請求項２５によるレーザにおいて、前記分配されたブラッ
グ反射器が四分の一波長の厚く蒸着された誘電性膜が交互に配置された層を備え
る、レーザ。
【請求項２７】請求項２２によるレーザにおいて、前記誘電性膜が、Ｓｉ
；Ａｌ₂Ｏ₃；ＳｉＯ₂；ＴｉＯ₂；ＭｇＯ；Ｔａ₂Ｏ₅；酸化ジルコニウム又はその
任意の組み合わせから成る群から製造される、レーザ。
【請求項２８】請求項２２によるレーザにおいて、前記メンブレンが、前
記第二のミラーと前記支持構造体との間にて貫通する複数の開口部を備える、レ
ーザ。
【請求項２９】請求項２８によるレーザにおいて、前記開口部が半径方向
スリットを備える、レーザ。
【請求項３０】請求項２８によるレーザにおいて、前記開口部が穴を備え
る、レーザ。
【請求項３１】請求項２８によるレーザにおいて、前記開口部がら旋状ス
リットを備える、レーザ。
【請求項３２】請求項２２によるレーザにおいて、前記支持構造体が、窒
化ケイ素及びチタンタングステンから成る群から選択された材料で形成された環
状体を備える、レーザ。
【請求項３３】請求項２２によるレーザにおいて、前記メンブレンがＳｉ ₃ Ｎ₄及びＴｉＷから成る群にて製造される、レーザ。
【請求項３４】請求項２２によるレーザにおいて、前記第一のミラーが平
面状であり、前記第二のミラーが前記ミラーの間に共焦型の安定的共振器を形成
し得るように湾曲している、レーザ。
【請求項３５】請求項３４によるレーザにおいて、前記共焦型の安定的共
振器が十分に画成された近ガウスモード構造体を有する、レーザ。
【請求項３６】請求項３４によるレーザにおいて、前記第二のミラーがあ
る曲率半径を有し、該曲率半径が、前記キャビティの前記モード寸法が光ファイ
バのコアの寸法に適合するように最適化される、レーザ。
【請求項３７】マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能なファブリー
・ペローフィルタにおいて、（ａ）上面を有する基層と、（ｂ）前記基層の上面上に配置された第一の上面を有する第一のミラーと、（ｃ）前記第二の上面上に配置された第一の電極と、（ｄ）上面及び下面を有するメンブレンであって、該メンブレンの少なくとも
一部が前記第一の電極に対して隔たった関係にてその下面に第二の電極を保持し
、前記第一及び第二の電極の間に配置された空気キャビティの長さ及び横方向寸
法を画成するメンブレンと、（ｅ）厚い支持構造体であって、前記第二の電極を保持する前記メンブレンの
少なくとも前記一部の外周に前記第二の上面を接続し、前記メンブレンを安定化
し得るようにされた厚い支持構造体と、（ｆ）前記第二の電極を保持する前記メンブレンの少なくとも前記一部の中央
に配置された第二のミラーであって、前記メンブレンの前記上面に配置された第
二のミラーとを備え、前記第二のミラーが、前記電極の間に印加された電界に応答して前記第一のミ
ラーに対して並進可能である、マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能なフ
ァブリー・ペローフィルタ。
【請求項３８】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記基層が半導体材料から成る、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項３９】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記ミラーが分配されたブラッグ反射器を備える、ファブリー・ペローフィルタ
。
【請求項４０】請求項３９によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記分配されたブラッグ反射器が、四分の一波長の厚く蒸着された誘電性膜を交
互に配置して成る層を備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４１】請求項４０によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記分配された膜が、Ｓｉ；Ａｌ₂Ｏ₃；ＳｉＯ₂；ＴｉＯ₂；ＭｇＯ；Ｔａ₂Ｏ₅；
酸化ジルコニウム又はその任意の組み合わせから成る群から製造される、ファブ
リー・ペローフィルタ。
【請求項４２】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記メンブレンが、前記第二のミラーと前記支持構造体との間にて貫通する複数
の開口部を備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４３】請求項４２によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記開口部が半径方向スリットを備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４４】請求項４２によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記開口部が穴を備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４５】請求項４２によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記開口部がら旋状スリットを備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４６】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記支持構造体が、窒化ケイ素及びチタンタングステンから成る群から選択され
た材料で形成された環状体を備える、ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項４７】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記メンブレンがＳｉ₃Ｎ₄及びＴｉＷから成る群から製造される、ファブリー・
ペローフィルタ。
【請求項４８】請求項３７によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記第一のミラーが平面状であり、前記第二のミラーが前記ミラーの間に共焦型
の安定的共振器を形成し得るように湾曲している、ファブリー・ペローフィルタ
。
【請求項４９】請求項４８によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記共焦型の安定的共振器が十分に画成された近ガウスモード構造体を有する、
ファブリー・ペローフィルタ。
【請求項５０】請求項４８によるファブリー・ペローフィルタにおいて、
前記第二のミラーがある曲率半径を有し、該曲率半径が、前記キャビティの前記
モード寸法が光ファイバのコアの寸法に適合するように最適化される、ファブリ
ー・ペローフィルタ。
【請求項５１】マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な垂直キャビ
ティ表面放出レーザを製造する方法において、（ａ）基層と、該基層の上に蒸着された第一のミラーと、該第一のミラーの上
に蒸着された利得材料層とを有する部材を提供するステップと、（ｂ）第一の電極を前記利得材料の上に蒸着するステップと、（ｃ）較正された厚さの犠牲材料を前記利得材料及び第一の電極の頂部に蒸着
するステップと、（ｄ）前記利得材料／第一の電極構造体の上に内方に傾斜した周縁端縁を有す
る中央構造体を形成し得るように前記犠牲材料をエッチマスキングするステップ
と、（ｅ）第二の電極を前記中央構造体の上に蒸着するステップと、（ｆ）第二の材料の薄層を利得材料／中央構造体／第二の電極構造体の頂部の
上に蒸着するステップと、（ｇ）支持材料の厚い環状体を前記厚い環状体を前記第二の材料層の上に蒸着
し、該環状体が前記支持構造体の傾斜した外周端縁を覆う一方、前記中央構造体
の上面に隣接し且つ該上面に対し平行にその内方に伸長すると共に、前記利得材
料の上面に隣接し且つ該上面に対し平行にその外方に伸長するようにするステッ
プと、（ｈ）その実質的に円形の中央部分と前記環状体の内端縁との間にて前記中央
構造体の頂部に隣接して前記第二の材料層を貫通する開口部をエッチマスキング
するステップと、（ｉ）第二のミラーを前記実質的に円形の中央部分の上に選択的に蒸着するス
テップと、（ｊ）エッチング技術を使用して、前記中央構造体を前記開口部を通して選択
的に除去するステップとを備える、マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能
な垂直キャビティ表面出レーザを製造する方法。
【請求項５２】請求項５１による方法において、前記犠牲材料がポリイミ
ド、アルミニウム及びフォトレジストから成る群から選択される、方法。
【請求項５３】請求項５１による方法において、前記中央構造体がディス
の形態をしている、方法。
【請求項５４】請求項５１による方法において、前記中央構造体が多面体
の形態をしている、方法。
【請求項５５】請求項５１による方法において、前記第二の材料が窒化ケ
イ素、及びアルミニウム以外の金属から成る群から選択される、方法。
【請求項５６】請求項５１による方法において、前記支持材料が窒化ケイ
素、及びアルミニウム以外の金属から成る群から選択される、方法。
【請求項５７】請求項５１による方法において、前記エッチング技術がド
ライエッチングを含む、方法。
【請求項５８】請求項５１による方法において、前記エッチング技術がウ
エットエッチングを含む、方法。
【請求項５９】請求項５１による方法において、前記第一及び第二のミラ
ーが分配されたブラッグ反射器を備える、方法。
【請求項６０】請求項５１による方法において、前記ミラーの材料が、Ｓ
ｉ；Ａｌ₂Ｏ₃；ＳｉＯ₂；ＴｉＯ₂；ＭｇＯ；Ｔａ₂Ｏ₅；酸化ジルコニウム又はそ
の任意の組み合わせから成る群から選択される、方法。
【請求項６１】請求項５１による方法において、前記厚い金属環状体がＴ
ｉＷにて形成される、方法。
【請求項６２】請求項５１による方法において、前記中央構造体がポリイ
ミドにて形成され、前記エッチングが酸素プラズマにて行われる、方法。
【請求項６３】請求項５１による方法において、前記中央構造体がアルミ
ニウムから成り、前記エッチングがＣＦ₄プラズマを使用して行われる、方法。
【請求項６４】請求項５１による方法において、前記第一のミラーが平面
状であり、ステップ（ｊ）の後に、前記第二のミラーが、前記ミラーの間に共焦
型の安定的共振器を形成し得るように湾曲している、方法。
【請求項６５】請求項６４による方法において、前記共焦型の安定的共振
器が十分に画成された近ガウスモード構造体を有する、方法。
【請求項６６】請求項６４による方法において、前記ミラーの曲率が前記
第二のミラー内に応力勾配を導入することにより制御される、方法。
【請求項６７】請求項６６による方法において、前記応力勾配が、蒸着温
度又は蒸着電圧の変化を制御することにより形成される、方法。
【請求項６８】マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能なファブリー・
ペローフィルタを製造する方法において、（ａ）基層の上面上に第一のミラーを蒸着するステップと、（ｂ）第一の電極を前記第一のミラー上に蒸着するステップと、（ｃ）犠牲材料の較正された厚さを基層／第一のミラー／第一の電極構造体の
頂部上に蒸着するステップと、（ｄ）前記第一のミラー／第一の電極構造体上に内方に傾斜した周縁端縁を有
する中央構造体を残し得るように前記犠牲材料をエッチマスキングするステップ
と、（ｅ）第二の電極を前記中央構造体の頂部上に蒸着するステップと、（ｆ）第二の材料の薄い層を中央構造体／第二の電極／基層構造体の頂部上に
蒸着するステップと、（ｇ）支持材料の厚い環状体を第二の材料の前記層上に蒸着し、該環状体が前
記中央構造体の傾斜した外周端縁を覆う一方、前記中央構造体の上面に隣接し且
つ該上面に対し平行にその内方に伸長すると共に、前記第一のミラーの上面に隣
接し且つ該上面に対し平行にその外方に伸長するようにするステップと、（ｈ）その実質的に円形の中央部分と前記環状体の内端縁との間にて前記中央
構造体の頂部に隣接して前記第二の材料層を貫通する開口部をエッチマスキング
するステップと、（ｉ）第二のミラーを前記実質的に円形の中央部分上に選択的に蒸着するステ
ップと、（ｊ）エッチング技術を使用して前記中央構造体を前記開口部を通して選択的
に除去するステップとを備える、マイクロエレクトロメカニカル的に同調可能な
ファブリー・ペローフィルタを製造する方法。
【請求項６９】請求項６８による方法において、前記第一のミラーが平面
状であり、ステップ（ｊ）の後に、前記第二のミラーが、前記ミラーの間に共焦
型の安定的共振器を形成し得るように湾曲される、方法。
【請求項７０】請求項６８による方法において、前記犠牲材料がポリイミ
ド、アルミニウム及びフォトレジストから成る群から選択される、方法。
【請求項７１】請求項６８による方法において、前記中央構造体がディス
の形態をしている、方法。
【請求項７２】請求項６８による方法において、前記中央構造体が多面体
の形態をしている、方法。
【請求項７３】請求項６８による方法において、前記第二の材料が窒化ケ
イ素、及びアルミニウム以外の金属から成る群から選択される、方法。
【請求項７４】請求項６８による方法において、前記支持材料が窒化ケイ
素又は金属から成る群から選択される、方法。
【請求項７５】請求項６８による方法において、前記エッチング技術がド
ライエッチングを含む、方法。
【請求項７６】請求項６８による方法において、前記エッチング技術がウ
エットエッチングを含む、方法。
【請求項７７】請求項６８による方法において、前記第一及び第二のミラ
ーが分配されたブラッグ反射器を備える、方法。
【請求項７８】請求項６８による方法において、前記ミラーの材料が、Ｓ
ｉ；Ａｌ₂Ｏ₃；ＳｉＯ₂；ＴｉＯ₂；ＭｇＯ；Ｔａ₂Ｏ₅；酸化ジルコニウム又はそ
の任意の組み合わせから成る群から選択される、方法。
【請求項７９】請求項６８による方法において、前記厚い金属環状体がＴ
ｉＷにて形成される、方法。
【請求項８０】請求項６８による方法において、前記中央構造体がポリイ
ミドにて形成され、前記エッチングが酸素プラズマにて行われる、方法。
【請求項８１】請求項６８による方法において、前記中央構造体がアルミ
ニウムから成り、前記エッチングがＣＦ₄プラズマを使用して行われる、方法。
【請求項８２】請求項９による方法において、前記少なくとも１つの薄膜
層を蒸着するステップが、イオンビーム支援のイオンビームスパッタリングによ
り行われる、方法。