JP2021163924A - 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[量子カスケードレーザ素子の構成]
[量子カスケードレーザ素子の製造方法]
[量子カスケードレーザ装置の構成]
[作用及び効果]
[変形例]
Claims (19)
- 半導体基板と、
量子カスケード構造を有する活性層を含み、光導波方向に沿って延在するように前記半導体基板上に形成された半導体メサと、
前記半導体メサを前記半導体基板の幅方向に沿って挟むように形成された埋め込み層と、
少なくとも前記半導体メサ上に形成されたクラッド層と、
少なくとも前記クラッド層上に形成された金属層と、を備え、
前記クラッド層の厚さは、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に少なくとも一部が前記半導体メサと重なる第1領域と比べて、前記半導体基板の幅方向において前記第1領域よりも外側に位置する第2領域において、薄化されており、
前記金属層は、前記第1領域及び前記第2領域にわたって延在している、量子カスケードレーザ素子。 - 前記第1領域における前記クラッド層の幅は、前記半導体メサの幅以上である、請求項1に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記第1領域における前記クラッド層の幅は、前記半導体メサの幅の4倍以下である、請求項1又は2に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記クラッド層と前記金属層との間に配置された誘電体層を更に備え、
前記誘電体層には、前記第1領域における前記クラッド層を前記誘電体層から露出させる開口が形成されており、
前記金属層は、前記第1領域における前記クラッド層に接触している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記開口は、前記第2領域における前記クラッド層の一部を前記誘電体層から露出させるように形成されており、
前記金属層は、前記開口を介して前記第2領域における前記クラッド層に接触している、請求項4に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記半導体基板の幅方向における前記開口の幅は、前記半導体メサの幅の2倍以上である、請求項4又は5に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記半導体基板の幅方向における前記開口の幅は、前記第1領域における前記クラッド層の厚さの10倍以上である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記金属層に電気的に接続された金属製のワイヤを更に備え、
前記金属層と前記ワイヤとの接続位置は、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記誘電体層と重なっている、請求項4〜7のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記第2領域における前記クラッド層の厚さは、前記第1領域における前記クラッド層の厚さの半分以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記第2領域における前記クラッド層の厚さは、0であり、
前記金属層は、前記クラッド層及び前記埋め込み層上にわたって形成されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記クラッド層における前記半導体基板とは反対側の表面は、前記第1領域と前記第2領域との間の境界部に形成された傾斜面を含んでおり、
前記傾斜面は、前記光導波方向から見た場合に、前記半導体基板に近づくにつれて外側に向かうように傾斜している、請求項1〜10のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記傾斜面は、前記光導波方向から見た場合に、前記活性層に向けて凸となるように湾曲している、請求項11に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記クラッド層は、前記半導体メサ及び前記埋め込み層上にわたって形成されており、
前記クラッド層における前記半導体基板とは反対側の表面には、前記光導波方向に沿って延在する一対の溝部が形成されており、
前記一対の溝部は、前記半導体基板の幅方向において前記クラッド層を4つの領域に等分した場合の外側の2つの領域にそれぞれ配置されており、
前記金属層は、前記一対の溝部に入り込んでいる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記一対の溝部は、前記埋め込み層に至っている、請求項13に記載の量子カスケードレーザ素子。
- 前記金属層上に形成されたメッキ層を更に備え、
前記メッキ層における前記半導体基板とは反対側の表面には、凹部が形成されている、請求項13又は14に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 前記凹部は、一対設けられており、
前記一対の凹部は、それぞれ、前記半導体基板の厚さ方向から見た場合に、前記一対の溝部と重なっている、請求項15に記載の量子カスケードレーザ素子。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の量子カスケードレーザ素子と、
前記量子カスケードレーザ素子を駆動する駆動部と、を備える、量子カスケードレーザ装置。 - 電極パッドを有し、前記量子カスケードレーザ素子を支持する支持部材と、
前記支持部材と前記量子カスケードレーザ素子とを接合する接合材と、を更に備え、
前記量子カスケードレーザ素子は、前記金属層上に形成されたメッキ層を備え、
前記メッキ層における前記半導体基板とは反対側の表面には、凹部が形成されており、
前記接合材は、前記半導体メサが前記半導体基板に対して前記支持部材側に位置し、且つ前記接合材が前記凹部に入り込んだ状態で、前記電極パッドと前記メッキ層とを接合している、請求項17に記載の量子カスケードレーザ装置。 - 前記駆動部は、レーザ光を連続発振するように前記量子カスケードレーザ素子を駆動する、請求項17又は18に記載の量子カスケードレーザ装置。
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