JPH0697570A - 半導体レーザー素子端面の反射鏡およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザー素子端面の反射鏡およびその製造方法Info
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- JPH0697570A JPH0697570A JP4244376A JP24437692A JPH0697570A JP H0697570 A JPH0697570 A JP H0697570A JP 4244376 A JP4244376 A JP 4244376A JP 24437692 A JP24437692 A JP 24437692A JP H0697570 A JPH0697570 A JP H0697570A
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-
- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 近紫外領域から可視短波長領域で発振する半
導体レーザー素子の最適な動作に不可欠な端面の反射鏡
およびその形成方法を提供すること。 【構成】 ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用
い、ＺｎＳｅ系半導体レーザー素子の端面に、発振波長
での反射率が９０％以上になるよう、光学厚さが発振波
長の１／４であるＳｉＯ2、ＴｉＯ2膜を交互に蒸着する
操作を３回繰り返し、誘電体反射鏡を形成し、従来の
（ｂ）の電気−光出力特性が（ａ）の特性を得た。
導体レーザー素子の最適な動作に不可欠な端面の反射鏡
およびその形成方法を提供すること。 【構成】 ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用
い、ＺｎＳｅ系半導体レーザー素子の端面に、発振波長
での反射率が９０％以上になるよう、光学厚さが発振波
長の１／４であるＳｉＯ2、ＴｉＯ2膜を交互に蒸着する
操作を３回繰り返し、誘電体反射鏡を形成し、従来の
（ｂ）の電気−光出力特性が（ａ）の特性を得た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オプトエレクトロニク
ス材料として期待される短波長半導体レーザーの端面に
設ける反射鏡、およびその製造方法に関する。
ス材料として期待される短波長半導体レーザーの端面に
設ける反射鏡、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】可視短波長領域で発振するII-VI族化合
物半導体レーザーは、アプライド・フィジクス・レター
ズ第５９巻第１２７２頁(Appl.Phys.Lett.Vol59(1991)1
272)に記載されているように、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ
系単一量子井戸構造を用いて、世界で初めて、７７Ｋに
おける４９０ｎｍ（青緑色）のパルス発振が報告された
ことに始まる。ここでは、レーザーの光共振器を構成す
る反射鏡は、結晶をへき開することによって得られるへ
き開面をそのまま利用している。端面での反射率は２０
％程度で、発振のしきい値電流は７４ｍＡ、しきい値電
流密度は３２０Ａ／ｃｍ2である。
物半導体レーザーは、アプライド・フィジクス・レター
ズ第５９巻第１２７２頁(Appl.Phys.Lett.Vol59(1991)1
272)に記載されているように、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ
系単一量子井戸構造を用いて、世界で初めて、７７Ｋに
おける４９０ｎｍ（青緑色）のパルス発振が報告された
ことに始まる。ここでは、レーザーの光共振器を構成す
る反射鏡は、結晶をへき開することによって得られるへ
き開面をそのまま利用している。端面での反射率は２０
％程度で、発振のしきい値電流は７４ｍＡ、しきい値電
流密度は３２０Ａ／ｃｍ2である。
【０００３】また、III-V族化合物半導体であるＧａＮ
は、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス第２９巻第Ｌ２０５頁(Jpn.J.Appl.Phys.Vol29
(1990)L205)に記載されているように、光励起により室
温で３７５ｎｍの近紫外光を誘導放出することが報告さ
れている。しきい値励起密度は７００ｋＷ／ｃｍ2であ
り、等価的な電流密度は２１０ｋＡ／ｃｍ2に達する。
この場合も共振器の反射鏡はへき開した面をそのまま用
いており、反射率は２５％程度以下である。さらに、第
１１回混晶エレクトロニクス・シンポジウム論文集第１
２７頁(11th Symposium Record of Alloy Semiconducto
r Physics and Electronics(1992)127)には、ｐｎ接合
型ＧａＮの近紫外発光ダイオードの試作が報告されてい
る。
は、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス第２９巻第Ｌ２０５頁(Jpn.J.Appl.Phys.Vol29
(1990)L205)に記載されているように、光励起により室
温で３７５ｎｍの近紫外光を誘導放出することが報告さ
れている。しきい値励起密度は７００ｋＷ／ｃｍ2であ
り、等価的な電流密度は２１０ｋＡ／ｃｍ2に達する。
この場合も共振器の反射鏡はへき開した面をそのまま用
いており、反射率は２５％程度以下である。さらに、第
１１回混晶エレクトロニクス・シンポジウム論文集第１
２７頁(11th Symposium Record of Alloy Semiconducto
r Physics and Electronics(1992)127)には、ｐｎ接合
型ＧａＮの近紫外発光ダイオードの試作が報告されてい
る。
【０００４】一方、従来のIII-V族化合物半導体赤色レ
ーザー（発振波長は６７０〜６９０ｎｍ帯）では、スパ
ッタリングや真空蒸着、化学的気相蒸着などにより、素
子のへき開面にアモルファスＳｉとＳｉＯ2などの交互
多層膜を形成し、端面の反射率を最適化している。
ーザー（発振波長は６７０〜６９０ｎｍ帯）では、スパ
ッタリングや真空蒸着、化学的気相蒸着などにより、素
子のへき開面にアモルファスＳｉとＳｉＯ2などの交互
多層膜を形成し、端面の反射率を最適化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】反射鏡として素子のへ
き開面をそのまま用いると、反射率が低いため、しきい
値電流は大きくなり、またレーザー出力を有効に取り出
すことができない。そのため、端面に半導体、金属、あ
るいは誘電体からなる反射鏡を形成し、反射率を最適化
する必要がある。
き開面をそのまま用いると、反射率が低いため、しきい
値電流は大きくなり、またレーザー出力を有効に取り出
すことができない。そのため、端面に半導体、金属、あ
るいは誘電体からなる反射鏡を形成し、反射率を最適化
する必要がある。
【０００６】しかしながら、上述のような従来のIII-V
族化合物半導体レーザーに用いられている反射鏡を、短
波長半導体レーザーに適用することは、発振波長領域が
異なるため、困難である。例えば、アモルファスＳｉを
用いると、５００ｎｍにおいて複素屈折率の虚数部が実
数部と同程度にまで大きくなり、放出光を吸収してしま
うため、逆にしきい値電流の増大を招くとともに、レー
ザー光による素子端面での光学損傷をもひきおこす。ま
た、金（Ａｕ）などの金属反射鏡についても、同様に赤
外領域では吸収のない良好な反射鏡として利用できる
が、可視領域よりも短波長側では大きな吸収を示すた
め、利用できない。
族化合物半導体レーザーに用いられている反射鏡を、短
波長半導体レーザーに適用することは、発振波長領域が
異なるため、困難である。例えば、アモルファスＳｉを
用いると、５００ｎｍにおいて複素屈折率の虚数部が実
数部と同程度にまで大きくなり、放出光を吸収してしま
うため、逆にしきい値電流の増大を招くとともに、レー
ザー光による素子端面での光学損傷をもひきおこす。ま
た、金（Ａｕ）などの金属反射鏡についても、同様に赤
外領域では吸収のない良好な反射鏡として利用できる
が、可視領域よりも短波長側では大きな吸収を示すた
め、利用できない。
【０００７】さらに、反射鏡材料の素子との熱膨張係数
差、素子に対する付着性、結晶性、硬度、耐湿性、安定
性などは、素子の活性層に対する歪、光損失の原因とし
てレーザー動作に影響を与える因子であり、また、実用
上の観点からも重要である。そのため、これらの因子を
最適化することが必要である。
差、素子に対する付着性、結晶性、硬度、耐湿性、安定
性などは、素子の活性層に対する歪、光損失の原因とし
てレーザー動作に影響を与える因子であり、また、実用
上の観点からも重要である。そのため、これらの因子を
最適化することが必要である。
【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、近紫外領域から可視短波長領域で発振する半導体レ
ーザー素子の最適な動作に不可欠な端面の反射鏡、およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
で、近紫外領域から可視短波長領域で発振する半導体レ
ーザー素子の最適な動作に不可欠な端面の反射鏡、およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の反射鏡は、発振波長が３７０〜６００ｎｍ
である半導体レーザー素子の端面に、屈折率の異なる２
種類以上の誘電体膜が積層した構成を有する。
め、本発明の反射鏡は、発振波長が３７０〜６００ｎｍ
である半導体レーザー素子の端面に、屈折率の異なる２
種類以上の誘電体膜が積層した構成を有する。
【００１０】また、反射鏡の製造においては、半導体レ
ーザー素子の端面に２種類以上の誘電体からなる多層膜
を形成させる際、１つの真空槽内で当該誘電体を交互に
かつ連続的に蒸着する。
ーザー素子の端面に２種類以上の誘電体からなる多層膜
を形成させる際、１つの真空槽内で当該誘電体を交互に
かつ連続的に蒸着する。
【００１１】
【作用】誘電体は絶縁特性を有するため、一般に、近紫
外領域から赤外領域まで光吸収がなく、透明である。そ
のため、発振波長が３７０〜６００ｎｍである半導体レ
ーザー素子端面に対する反射鏡として用いると、発振し
きい値を低下させ、より小さな電流で素子を動作させる
ことができる。また、レーザー光を吸収しないため、端
面の熱的な破壊や光電界による損傷を受け難く、より大
きなレーザー出力を取り出すことができる。
外領域から赤外領域まで光吸収がなく、透明である。そ
のため、発振波長が３７０〜６００ｎｍである半導体レ
ーザー素子端面に対する反射鏡として用いると、発振し
きい値を低下させ、より小さな電流で素子を動作させる
ことができる。また、レーザー光を吸収しないため、端
面の熱的な破壊や光電界による損傷を受け難く、より大
きなレーザー出力を取り出すことができる。
【００１２】誘電体の多層膜が反射鏡として作用する理
由は、次の通りである。光が媒質中を伝搬する際、媒質
に変化があると、その界面では反射が起こる。屈折率ｎ
0とｎ2の媒質の間に屈折率ｎ1で厚さｄ1の薄膜がある
と、これに入射した波長λの光は膜の両界面で反射を繰
り返して多重干渉を起こす。その結果、合成振幅反射係
数ｒ12は、それぞれの界面でのフレネル反射係数を
ｒ1、ｒ2として、（数１）と表わせる。ここで、ｆは薄
膜内を往復する際の位相の遅れで、垂直入射の場合、
（数２）ように表わせる。
由は、次の通りである。光が媒質中を伝搬する際、媒質
に変化があると、その界面では反射が起こる。屈折率ｎ
0とｎ2の媒質の間に屈折率ｎ1で厚さｄ1の薄膜がある
と、これに入射した波長λの光は膜の両界面で反射を繰
り返して多重干渉を起こす。その結果、合成振幅反射係
数ｒ12は、それぞれの界面でのフレネル反射係数を
ｒ1、ｒ2として、（数１）と表わせる。ここで、ｆは薄
膜内を往復する際の位相の遅れで、垂直入射の場合、
（数２）ように表わせる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】また、ｒ1、ｒ2はそれぞれ（数３）および
（数４）と表わされ、これらから膜表面でのエネルギー
反射率Ｒ1は（数５）のように求められる。
（数４）と表わされ、これらから膜表面でのエネルギー
反射率Ｒ1は（数５）のように求められる。
【００１６】
【数３】
【００１７】
【数４】
【００１８】
【数５】
【００１９】反射による位相変化は、低屈折率側から高
屈折率側に入射した場合はπ、その逆では０であるか
ら、ｆ＝π、すなわち垂直入射光に対して光学厚さｎ1
ｄ1がλ／４である膜は、ｎ0＜ｎ1＞ｎ2の場合は両界面
からの反射光が同位相となり、高い反射率が得られる。
屈折率側に入射した場合はπ、その逆では０であるか
ら、ｆ＝π、すなわち垂直入射光に対して光学厚さｎ1
ｄ1がλ／４である膜は、ｎ0＜ｎ1＞ｎ2の場合は両界面
からの反射光が同位相となり、高い反射率が得られる。
【００２０】同様に、高低両屈折率のλ／４多層膜で
は、各界面でのフレネル反射係数が交互に正負となると
ともに、それぞれの膜の往復光路差がπとなるので、λ
の光に対して主な反射光がすべて同位相となり、層数の
増加にともなって反射率が高くなる。
は、各界面でのフレネル反射係数が交互に正負となると
ともに、それぞれの膜の往復光路差がπとなるので、λ
の光に対して主な反射光がすべて同位相となり、層数の
増加にともなって反射率が高くなる。
【００２１】誘電体多層膜は、それぞれの膜の屈折率と
厚さならびに層数を適当に選ぶことで所望の分光特性の
反射面を得ることができる。したがって、本発明の誘電
体多層膜の構成は、λ／４交互多層膜に限定されるもの
ではない。
厚さならびに層数を適当に選ぶことで所望の分光特性の
反射面を得ることができる。したがって、本発明の誘電
体多層膜の構成は、λ／４交互多層膜に限定されるもの
ではない。
【００２２】
【実施例】本発明の誘電体反射鏡材料としては、反射鏡
材料と半導体レーザー素子との熱膨張係数差、半導体レ
ーザー素子に対する付着性、硬度、耐湿性、安定性の観
点より、低屈折率材料としてはＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ｔｈ
Ｆ4、ＳｉＯ2あるいはＡｌ 2Ｏ3等が適用され、また、高
屈折率材料としてはＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＣｅＯ
2あるいはＴｉＯ2等が望ましい。また、これらの組合せ
は屈折率差が大きく、少ない層数で高い反射率を得るこ
とができる。
材料と半導体レーザー素子との熱膨張係数差、半導体レ
ーザー素子に対する付着性、硬度、耐湿性、安定性の観
点より、低屈折率材料としてはＣａＦ2、ＭｇＦ2、Ｔｈ
Ｆ4、ＳｉＯ2あるいはＡｌ 2Ｏ3等が適用され、また、高
屈折率材料としてはＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＣｅＯ
2あるいはＴｉＯ2等が望ましい。また、これらの組合せ
は屈折率差が大きく、少ない層数で高い反射率を得るこ
とができる。
【００２３】反射鏡の形成においては、半導体レーザー
素子の端面に２種類以上の誘電体からなる多層膜を形成
させる際、１つの真空槽内で大気にさらすことなく当該
誘電体を交互にかつ連続的に蒸着することにより、高品
質な反射鏡を作製することができる。ここでいう高品質
とは、作製方法に依存して種々の光損失の原因となる、
組成・密度の変動や不純物の混入やクラックの発生が少
なく、均質で清浄、平滑であることを指す。
素子の端面に２種類以上の誘電体からなる多層膜を形成
させる際、１つの真空槽内で大気にさらすことなく当該
誘電体を交互にかつ連続的に蒸着することにより、高品
質な反射鏡を作製することができる。ここでいう高品質
とは、作製方法に依存して種々の光損失の原因となる、
組成・密度の変動や不純物の混入やクラックの発生が少
なく、均質で清浄、平滑であることを指す。
【００２４】高品質な反射鏡を作製するためには、蒸着
時の基板温度が重要である。半導体レーザー結晶の成長
温度を越えてはならないのは言うまでもないが、誘電体
膜の緻密性の観点からは高い温度が望ましい。しかし、
半導体レーザー素子を室温付近で動作させる場合、素子
との熱膨張差が大きいと歪を生じるため、この観点から
は低い温度が望ましい。これらのことから、２０℃以上
１５０℃以下であることが好ましい。なお、誘電体膜の
蒸着には、電子ビーム加熱や抵抗加熱などの真空蒸着
法、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、低圧プラズマ重
合法などを用いることができる。
時の基板温度が重要である。半導体レーザー結晶の成長
温度を越えてはならないのは言うまでもないが、誘電体
膜の緻密性の観点からは高い温度が望ましい。しかし、
半導体レーザー素子を室温付近で動作させる場合、素子
との熱膨張差が大きいと歪を生じるため、この観点から
は低い温度が望ましい。これらのことから、２０℃以上
１５０℃以下であることが好ましい。なお、誘電体膜の
蒸着には、電子ビーム加熱や抵抗加熱などの真空蒸着
法、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、低圧プラズマ重
合法などを用いることができる。
【００２５】また、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2をこの順に各層の
光学厚さが半導体レーザー素子の発振波長の１／４とな
るように蒸着する操作を２〜５回交互に繰り返すと、半
導体レーザー素子の屈折率によって異なるが、８０〜９
９％の反射率を効果的に得ることができ好ましい。
光学厚さが半導体レーザー素子の発振波長の１／４とな
るように蒸着する操作を２〜５回交互に繰り返すと、半
導体レーザー素子の屈折率によって異なるが、８０〜９
９％の反射率を効果的に得ることができ好ましい。
【００２６】以下、本発明の一実施例として、セレン化
亜鉛（ＺｎＳｅ）系II-VI族化合物半導体レーザー素子
に、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2交互蒸着膜を形成した反射鏡の場
合を取り上げ具体的に説明する。なお、本実施例では、
図１に示すＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い
た。
亜鉛（ＺｎＳｅ）系II-VI族化合物半導体レーザー素子
に、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2交互蒸着膜を形成した反射鏡の場
合を取り上げ具体的に説明する。なお、本実施例では、
図１に示すＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い
た。
【００２７】スパッタ源は、ＳｉＯ2ガラスターゲット
１と、ＴｉＯ2ターゲット２とで構成した。サンプルホ
ルダー３はこれに直結した回転軸により、ＳｉＯ2ター
ゲット１またはＴｉＯ2ターゲット２の何れかのターゲ
ット上方に持ってくることができる。サンプルホルダー
３の位置とターゲット上方での滞在時間とは、コンピュ
ータで制御されている。蒸着中のコンタミネーションを
防ぐため、各ターゲットにシールド板４を設けている。
１と、ＴｉＯ2ターゲット２とで構成した。サンプルホ
ルダー３はこれに直結した回転軸により、ＳｉＯ2ター
ゲット１またはＴｉＯ2ターゲット２の何れかのターゲ
ット上方に持ってくることができる。サンプルホルダー
３の位置とターゲット上方での滞在時間とは、コンピュ
ータで制御されている。蒸着中のコンタミネーションを
防ぐため、各ターゲットにシールド板４を設けている。
【００２８】図２のように、共振器長の幅（７００μ
ｍ）でバー状にへき開したレーザーウエハー５は、反射
鏡を形成すべきへき開面を上にして、バー状スペーサー
６を間にはさみ、交互に並べてサンプルホルダー３に固
定されている。本実施例で用いたＺｎＳｅ系レーザー素
子は、７７Ｋでの発振波長が４８３ｎｍのものである。
ｍ）でバー状にへき開したレーザーウエハー５は、反射
鏡を形成すべきへき開面を上にして、バー状スペーサー
６を間にはさみ、交互に並べてサンプルホルダー３に固
定されている。本実施例で用いたＺｎＳｅ系レーザー素
子は、７７Ｋでの発振波長が４８３ｎｍのものである。
【００２９】スパッタリングガスには、流量２ｓｃｃｍ
のアルゴンと０．３ｓｃｃｍの酸素とを用い、ガス圧は
１．０Ｐａ、基板温度は１１０℃、ＳｉＯ2ターゲット
１およびＴｉＯ2ターゲット２への印加電力は、何れも
１００Ｗとした。この条件で得られるＳｉＯ2膜および
ＴｉＯ2膜の発振波長領域における屈折率は、それぞれ
１．４５、２．３５である。
のアルゴンと０．３ｓｃｃｍの酸素とを用い、ガス圧は
１．０Ｐａ、基板温度は１１０℃、ＳｉＯ2ターゲット
１およびＴｉＯ2ターゲット２への印加電力は、何れも
１００Ｗとした。この条件で得られるＳｉＯ2膜および
ＴｉＯ2膜の発振波長領域における屈折率は、それぞれ
１．４５、２．３５である。
【００３０】まず、サンプルホルダー３をＳｉＯ2ター
ゲット１の上で２８０秒間滞在させて、膜厚８３ｎｍの
ＳｉＯ2膜をウエハー端面に堆積させた。次にサンプル
ホルダー３を回転させ、ＴｉＯ2ターゲット２の上で３
５０秒間滞在させて、膜厚５１ｎｍのＴｉＯ2膜を堆積
させた。ＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜をウエハー端面に交互に
堆積させる上記の操作を３回繰り返して、レーザーウエ
ハー端面へλ／４交互多層膜からなる反射鏡を形成し
た。
ゲット１の上で２８０秒間滞在させて、膜厚８３ｎｍの
ＳｉＯ2膜をウエハー端面に堆積させた。次にサンプル
ホルダー３を回転させ、ＴｉＯ2ターゲット２の上で３
５０秒間滞在させて、膜厚５１ｎｍのＴｉＯ2膜を堆積
させた。ＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜をウエハー端面に交互に
堆積させる上記の操作を３回繰り返して、レーザーウエ
ハー端面へλ／４交互多層膜からなる反射鏡を形成し
た。
【００３１】反射率を測定した結果、誘電体反射鏡面で
は４８５ｎｍにおいて最大反射率９２％が得られ、４６
０〜５２０ｎｍの広い範囲で、反射率９０％が達成され
た。一方、反射鏡を形成していないへき開しただけの面
では、４８３ｎｍにおいて２１％であった。
は４８５ｎｍにおいて最大反射率９２％が得られ、４６
０〜５２０ｎｍの広い範囲で、反射率９０％が達成され
た。一方、反射鏡を形成していないへき開しただけの面
では、４８３ｎｍにおいて２１％であった。
【００３２】レーザーウエハー５を素子に分離し、誘電
体反射鏡を形成していない端面をレーザー光の出射側と
してヒートシンクにマウントした。７７Ｋでパルス幅１
μｓ、繰り返し１ｋＨｚの電流注入を行なったときの電
流−光出力特性を図３に（ａ）で示す。また、図３に
（ｂ）で示した電流−光出力特性は、比較のために誘電
体反射鏡を形成していない従来の半導体レーザー素子の
場合である。従来の（ｂ）ではしきい値電流が６０ｍ
Ａ、しきい値電流密度が４３０Ａ／ｃｍ2であったが、
本発明の（ａ）ではしきい値電流が２５ｍＡ、しきい値
電流密度が１８０Ａ／ｃｍ2と、従来の（ｂ）の半分以
下にまでなった。この本発明の（ａ）の方が微分量子効
率が低いのは、反射損失が少ないためである。
体反射鏡を形成していない端面をレーザー光の出射側と
してヒートシンクにマウントした。７７Ｋでパルス幅１
μｓ、繰り返し１ｋＨｚの電流注入を行なったときの電
流−光出力特性を図３に（ａ）で示す。また、図３に
（ｂ）で示した電流−光出力特性は、比較のために誘電
体反射鏡を形成していない従来の半導体レーザー素子の
場合である。従来の（ｂ）ではしきい値電流が６０ｍ
Ａ、しきい値電流密度が４３０Ａ／ｃｍ2であったが、
本発明の（ａ）ではしきい値電流が２５ｍＡ、しきい値
電流密度が１８０Ａ／ｃｍ2と、従来の（ｂ）の半分以
下にまでなった。この本発明の（ａ）の方が微分量子効
率が低いのは、反射損失が少ないためである。
【００３３】また、両端面に上述の方法で本発明の誘電
体反射鏡を形成したレーザー素子について、３００Ｋで
パルス駆動を行なったところ、５０３ｎｍにおいてレー
ザー発振を確認した。しきい値電流は２４０ｍＡ、しき
い値電流密度は１．７ｋＡ／ｃｍ2であった。
体反射鏡を形成したレーザー素子について、３００Ｋで
パルス駆動を行なったところ、５０３ｎｍにおいてレー
ザー発振を確認した。しきい値電流は２４０ｍＡ、しき
い値電流密度は１．７ｋＡ／ｃｍ2であった。
【００３４】なお、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2膜を交互に蒸着す
る操作の回数を２〜１０で変化させると、反射率は８０
〜９９．７％と変化し、反射率の増加とともにレーザー
発振のしきい値電流は低下した。また、１０回交互蒸着
を行なった反射鏡についてもクラックの発生や歪、不純
物による吸収などは検出されず、半導体レーザー素子に
対して高品質な反射鏡を形成できたことがわかった。ま
た、基板温度に関しては、２０〜１５０℃の範囲でクラ
ックの発生や歪のない反射鏡を形成できた。
る操作の回数を２〜１０で変化させると、反射率は８０
〜９９．７％と変化し、反射率の増加とともにレーザー
発振のしきい値電流は低下した。また、１０回交互蒸着
を行なった反射鏡についてもクラックの発生や歪、不純
物による吸収などは検出されず、半導体レーザー素子に
対して高品質な反射鏡を形成できたことがわかった。ま
た、基板温度に関しては、２０〜１５０℃の範囲でクラ
ックの発生や歪のない反射鏡を形成できた。
【００３５】さらに、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2膜以外に、Ｃａ
Ｆ2、ＭｇＦ2、ＴｈＦ4あるいはＡｌ2Ｏ3のうちの少な
くとも１種類の物質の膜と、ＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2
あるいはＣｅＯ2のうち少なくとも１種類の物質の膜の
組合せで反射鏡を形成しても同様な結果が得られた。
Ｆ2、ＭｇＦ2、ＴｈＦ4あるいはＡｌ2Ｏ3のうちの少な
くとも１種類の物質の膜と、ＺｎＳ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2
あるいはＣｅＯ2のうち少なくとも１種類の物質の膜の
組合せで反射鏡を形成しても同様な結果が得られた。
【００３６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明は、発振
波長が３７０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の半導体レーザー
素子の端面に、屈折率の異なる２種類以上の誘電体膜が
積層した半導体レーザー素子端面の反射鏡であるため、
II-VI族あるいはIII-V族化合物などの発振波長３７０〜
６００ｎｍである半導体レーザー素子端面に、光損失の
少ない理想的な誘電体反射鏡を作製することができる。
本発明の反射鏡形成技術は短波長半導体レーザー素子に
は不可欠の技術であり、実用上きわめて有用である。
波長が３７０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の半導体レーザー
素子の端面に、屈折率の異なる２種類以上の誘電体膜が
積層した半導体レーザー素子端面の反射鏡であるため、
II-VI族あるいはIII-V族化合物などの発振波長３７０〜
６００ｎｍである半導体レーザー素子端面に、光損失の
少ない理想的な誘電体反射鏡を作製することができる。
本発明の反射鏡形成技術は短波長半導体レーザー素子に
は不可欠の技術であり、実用上きわめて有用である。
【図１】本発明の半導体レーザー素子への反射鏡製造装
置の一実施例の構成を示す断面図
置の一実施例の構成を示す断面図
【図２】本発明の半導体レーザー素子への反射鏡製造装
置のサンプルホルダーに固定されたレーザーウエハーを
示す概略斜視図
置のサンプルホルダーに固定されたレーザーウエハーを
示す概略斜視図
【図３】半導体レーザー素子の電流−光出力特性比較図
１ ＳｉＯ2ターゲット ２ ＴｉＯ2ターゲット ３ サンプルホルダー ４ シールド板 ５ レーザーウエハー ６ スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三露 常男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】発振波長が３７０ｎｍ以上６００ｎｍ以下
の半導体レーザー素子の端面に、屈折率の異なる２種類
以上の誘電体膜が積層したことを特徴とする半導体レー
ザー素子端面の反射鏡。 - 【請求項２】誘電体膜が、フッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ2）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化トリウ
ム（ＴｈＦ4）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）および酸化アル
ミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の群から選ばれる少なくとも１種
類の物質の膜と、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化セリ
ウム（ＣｅＯ2）および酸化チタン（ＴｉＯ2）の群から
選ばれる少なくとも１種類の物質の膜とからなり、それ
ぞれの膜が交互に積層してなる請求項１記載の半導体レ
ーザー素子端面の反射鏡。 - 【請求項３】半導体レーザー素子を真空槽に設置し、前
記半導体レ−ザの端面に、２種類以上の誘電体からなる
多層膜を交互にかつ連続的に蒸着することを特徴とする
半導体レーザー素子端面の反射鏡の製造方法。 - 【請求項４】誘電体を蒸着する際の基板温度が、２０℃
以上１５０℃以下である請求項３記載の半導体レーザー
素子端面の反射鏡の製造方法。 - 【請求項５】誘電体が、ＳｉＯ2誘電体およびＴｉＯ2誘
電体の２種類であって、前記ＳｉＯ2誘電体を半導体レ
ーザー素子の発振波長の１／４の光学厚さに蒸着し、次
いで前記ＴｉＯ2誘電体を前記半導体レーザー素子の発
振波長の１／４の光学厚さに蒸着する操作を、２回以上
５回以下交互に繰り返すことを特徴とする、請求項３記
載の半導体レーザー素子端面の反射鏡の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244376A JPH0697570A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体レーザー素子端面の反射鏡およびその製造方法 |
| US08/112,978 US5339326A (en) | 1992-09-14 | 1993-08-30 | Reflector for semiconductor laser end-face and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4244376A JPH0697570A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体レーザー素子端面の反射鏡およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697570A true JPH0697570A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17117767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4244376A Pending JPH0697570A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 半導体レーザー素子端面の反射鏡およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5339326A (ja) |
| JP (1) | JPH0697570A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5841584A (en) * | 1995-04-26 | 1998-11-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dielectric multilayered reflector |
| US6798811B1 (en) | 1999-11-30 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device, method for fabricating the same, and optical disk apparatus |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6324192B1 (en) | 1995-09-29 | 2001-11-27 | Coretek, Inc. | Electrically tunable fabry-perot structure utilizing a deformable multi-layer mirror and method of making the same |
| US5812580A (en) * | 1996-11-05 | 1998-09-22 | Coherent, Inc. | Laser diode facet coating |
| US6169756B1 (en) * | 1997-12-23 | 2001-01-02 | Lucent Technologies Inc. | Vertical cavity surface-emitting laser with optical guide and current aperture |
| US6208680B1 (en) * | 1997-12-23 | 2001-03-27 | Lucent Technologies Inc. | Optical devices having ZNS/CA-MG-fluoride multi-layered mirrors |
| CA2316858A1 (en) | 1997-12-29 | 1999-07-08 | Coretek, Inc. | Microelectromechanically, tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
| US6438149B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-08-20 | Coretek, Inc. | Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
| US6813291B2 (en) | 1998-06-26 | 2004-11-02 | Coretek Inc | Tunable fabry-perot filter and tunable vertical cavity surface emitting laser |
| US6584126B2 (en) | 1998-06-26 | 2003-06-24 | Coretek, Inc. | Tunable Fabry-Perot filter and tunable vertical cavity surface emitting laser |
| FR2785897B1 (fr) * | 1998-11-16 | 2000-12-08 | Commissariat Energie Atomique | Couche mince d'oxyde d'hafnium et procede de depot |
| US6647046B1 (en) | 1999-11-23 | 2003-11-11 | Corning Lasertron, Inc. | Mode-selective facet layer for pump laser |
| US6451120B1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-09-17 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus and method for batch processing semiconductor substrates in making semiconductor lasers |
| CN102347405A (zh) | 2007-03-08 | 2012-02-08 | 医药及科学传感器公司 | 用于恶劣环境的发光二极管 |
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| JPH0340473A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 青色半導体発光装置 |
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| JPS58180080A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US4510607A (en) * | 1984-01-03 | 1985-04-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Semiconductor laser end-facet coatings for use in solid or liquid environments |
| JPS6113202A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Nec Corp | レ−ザミラ− |
| JPS61207091A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-13 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2629693B2 (ja) * | 1987-02-26 | 1997-07-09 | 松下電器産業株式会社 | エキシマレーザ用ミラー |
| JPH0644663B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-06-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ−ザ |
| FR2629924B1 (fr) * | 1988-04-08 | 1992-09-04 | Comp Generale Electricite | Polariseur a couches dielectriques |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP4244376A patent/JPH0697570A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-30 US US08/112,978 patent/US5339326A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH027589A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Sharp Corp | 誘電体多層被覆膜 |
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| US6798811B1 (en) | 1999-11-30 | 2004-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device, method for fabricating the same, and optical disk apparatus |
| US7292615B2 (en) | 1999-11-30 | 2007-11-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device, method for fabricating the same, and optical disk apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5339326A (en) | 1994-08-16 |
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