[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002261320A - Optical transmission and receiving system - Google Patents

Optical transmission and receiving system

Info

Publication number
JP2002261320A
JP2002261320A JP2001053200A JP2001053200A JP2002261320A JP 2002261320 A JP2002261320 A JP 2002261320A JP 2001053200 A JP2001053200 A JP 2001053200A JP 2001053200 A JP2001053200 A JP 2001053200A JP 2002261320 A JP2002261320 A JP 2002261320A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
refractive index
laser
optical transmission
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001053200A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002261320A5 (en
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Akira Sakurai
彰 桜井
Masayoshi Kato
正良 加藤
Teruyuki Furuta
輝幸 古田
Kazuya Miyagaki
一也 宮垣
Takeshi Kanai
健 金井
Atsuyuki Watada
篤行 和多田
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Yukie Suzuki
幸栄 鈴木
Satoru Sugawara
悟 菅原
Shuichi Hikiji
秀一 曳地
Shinji Sato
新治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2001053200A priority Critical patent/JP2002261320A/en
Priority to US10/085,204 priority patent/US6975663B2/en
Publication of JP2002261320A publication Critical patent/JP2002261320A/en
Priority to US10/697,035 priority patent/US7245647B2/en
Priority to US11/220,826 priority patent/US20060093010A1/en
Publication of JP2002261320A5 publication Critical patent/JP2002261320A5/ja
Priority to US11/759,615 priority patent/US7590159B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmission and receiving system which operates stably. SOLUTION: Transmission and reception of signals are conducted by a method, where an optical signal outputted from a light emitting section of a laser device is transmitted propagated in space in linear manner, to be received by a light-detecting section of a photo detector, such as a photodiode. Conventionally, the transmission and reception of signals has been conducted by electrical signals using conductor cables, and the problem of the layout and the assembling of the conductor cables becoming complicated has existed. In the optical transmission and receiving system, using a long wavelength band surface emission semiconductor laser whose oscillation wavelength is between 1.1 and 1.7 μm, electrical signals are converted into optical signals, and then the optical signals are transmitted in space, eliminating the conductor cables inside the equipment. Consequently, there is no longer complicated handling necessary for conductor cables in layout, which increases the flexibility in the layout of components, units, or the like inside the equipment and a layout that enables stable operation is realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光通信などに用いら
れる半導体レーザならびにその光送受信システムを機器
内に組み込んだ場合の信頼性確保に関するものであり、
中でも半導体レーザとして製作に使用する半導体基板面
に対して垂直方向に光を発するいわゆる面発光レーザを
用いた光送受信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser used for optical communication and the like and a reliability assurance when the optical transmitting / receiving system is incorporated in a device.
In particular, the present invention relates to an optical transmission / reception system using a so-called surface emitting laser that emits light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate surface used for manufacturing a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】面発光半導体レーザは、基板の表面から
垂直方向にレーザ光を放射するので2次元並列集積が可
能であり、更に、その出力光の広がり角が比較的狭い
(10度前後)ので光ファイバとの結合が容易であるほ
か、素子の検査が容易であるという特徴を有している。
そのため、特に、並列伝送型の光送信モジュール(光イ
ンタコネクション装置)を構成するのに適した素子とし
て開発が盛んに行なわれている。光インタコネクション
装置の当面の応用対象は、コンピュータ等の筐体間やボ
ード間の並列接続のほか、短距離の光ファイバー通信で
あるが、将来の期待される応用として大規模なコンピュ
ータ・ネットワークや長距離大容量通信の幹線系があ
る。
2. Description of the Related Art A surface emitting semiconductor laser emits laser light in a vertical direction from the surface of a substrate, so that two-dimensional parallel integration is possible, and the spread angle of the output light is relatively narrow (about 10 degrees). Therefore, it is easy to couple with an optical fiber and easy to inspect the element.
Therefore, in particular, development as an element suitable for configuring an optical transmission module (optical interconnection device) of a parallel transmission type has been actively conducted. The immediate application of the optical interconnection device is parallel connection between housings of computers and the like and between boards, as well as short-distance optical fiber communication, but large-scale computer networks and long distances are expected applications in the future. There is a trunk system for distance and large-capacity communication.

【0003】一般に、面発光半導体レーザは、GaAs
又はGaInAs からなる活性層と、当該活性層を上下に
挟んで配置された上部の半導体分布ブラッグ反射鏡と基
板側の下部の半導体分布ブラッグ反射鏡からなる光共振
器をもって構成するのが普通であるが、端面発光型半導
体レーザの場合に比較して光共振器の長さが著しく短い
ため、反射鏡の反射率を極めて高い値(99%以上)に設
定することによってレーザ発振を起こし易くする必要が
ある。このため、通常は、AlAs からなる低屈折率材
料とGaAs からなる高屈折率材料を1/4波長の周期
で交互に積層することによって形成した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡が使用されている。
Generally, a surface emitting semiconductor laser is made of GaAs.
Or, it is common to comprise an active layer made of GaInAs, and an optical resonator consisting of an upper semiconductor distributed Bragg reflector disposed above and below the active layer and a lower semiconductor distributed Bragg reflector on the substrate side. However, since the length of the optical resonator is significantly shorter than that of the edge emitting semiconductor laser, it is necessary to set the reflectivity of the reflecting mirror to an extremely high value (99% or more) so as to easily cause laser oscillation. There is. For this reason, a semiconductor distributed Bragg reflector formed by alternately laminating a low-refractive-index material made of AlAs and a high-refractive-index material made of GaAs with a period of 1/4 wavelength is usually used.

【0004】ところで上記のように、光通信に使用され
るようなレーザ波長が1.1μm以上の長波長帯レー
ザ、例えばレーザ波長が1.3μm帯や1.55μm帯
であるような長波長帯レーザは、製作基板にInPが用
いられ、活性層にInGaAsPが用いられるが、基板の
InPの格子定数が大きく、これに整合する反射鏡材料
では屈折率差が大きく取れず、従って積層数を40対以
上とする必要がある。またInP基板上に形成される半
導体レーザには、別の問題として、温度によって特性が
大きく変化する点がある。そのため、温度を一定にする
装置を付加して使用する必要があり、民生用等一般用に
供することが困難であり、このような積層数と温度特性
の問題から、実用的な長波長帯面発光半導体は、未だ実
用化されるに至っていない。
By the way, as described above, a long wavelength band laser having a laser wavelength of 1.1 μm or more used for optical communication, for example, a long wavelength band having a laser wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm. In the laser, InP is used for the production substrate and InGaAsP is used for the active layer. However, the lattice constant of InP of the substrate is large, and a large difference in the refractive index cannot be obtained with a reflecting mirror material that matches the substrate. Must be more than pairs. Another problem with the semiconductor laser formed on the InP substrate is that the characteristics greatly change with temperature. For this reason, it is necessary to add a device for keeping the temperature constant, and it is difficult to use the device for general purposes such as consumer use. Light emitting semiconductors have not yet been put to practical use.

【0005】このような問題を解決するためになされた
発明として、特開平9−237942号公報に開示され
たものが知られている。それによると、製作基板として
GaAs 基板を用い、基板側の下部上部のうち少なくと
も一方の半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層に同基
板と格子整合が取れるAlInPからなる半導体層を用
い、さらに、下部上部のうち少なくとも一方の半導体分
布ブラッグ反射鏡の高屈折率層にGaInNAs からなる
半導体層を用い、従来よりも大きい屈折率差を得るよう
にし、少ない積層数で高反射率の半導体分布ブラッグ反
射鏡を実現しようというものである。
As an invention made to solve such a problem, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-237942 is known. According to this, a GaAs substrate is used as a production substrate, and a semiconductor layer made of AlInP that can be lattice-matched with the substrate is used as a low refractive index layer of at least one of the semiconductor distributed Bragg reflectors in the lower part on the substrate side. A semiconductor layer made of GaInNAs is used as a high refractive index layer of at least one of the lower and upper semiconductor distributed Bragg reflecting mirrors so that a larger refractive index difference is obtained than in the prior art. It is to realize a mirror.

【0006】また、GaInNAs を活性層の材料として
使用している。これは、N組成を増加させることによっ
てバンドギャップ(禁制帯幅)を1.4eVから0eV
へ向かって低下させることができるので、0.85μm
よりも長い波長を発光する材料として用いることが可能
となるからである。しかもGaAs 基板と格子整合が可
能なので、GaInNAs からなる半導体層は、1.3μ
m帯及び1.55μm帯の長波長帯面発光半導体レーザ
のための材料として好ましい点についても言及してい
る。
Further, GaInNAs is used as a material for the active layer. This is because the band gap (forbidden band width) is increased from 1.4 eV to 0 eV by increasing the N composition.
0.85 μm
This is because it can be used as a material that emits a longer wavelength. In addition, since lattice matching with the GaAs substrate is possible, the semiconductor layer made of GaInNAs is 1.3 μm.
Reference is also made to the fact that it is preferable as a material for long-wavelength surface emitting semiconductor lasers in the m-band and 1.55 μm band.

【0007】しかしながら、従来は0.85μmよりも
長い波長帯の面発光半導体レーザ実現の可能性を示唆す
るにとどまっているだけであり、実際にはそのようなも
のは実現していない。これは基本的な構成は理論的には
ほぼ決まってはいるものの実際に安定したレーザ発光が
得られるようにするためのより具体的な構成がまだ不明
だからである。
[0007] However, conventionally, this only suggests the possibility of realizing a surface emitting semiconductor laser in a wavelength band longer than 0.85 µm, and such a device is not actually realized. This is because the basic configuration is almost theoretically determined, but a more specific configuration for realizing stable laser emission is still unknown.

【0008】一例を挙げると、上記のようにAlAs か
らなる低屈折率材料とGaAs からなる高屈折率材料を
1/4波長の周期で交互に積層することによって形成し
た半導体分布ブラッグ反射鏡を使用したものや、あるい
は特開平9−237942号公報に開示されたもののよ
うに、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層に同基板
と格子整合が取れるAlInPからなる半導体層を用いた
ものにおいては、レーザ素子が全く発光しなかったり、
あるいは、発光してもその発光効率が低く、実用レベル
には程遠いものであった。これは、Alを含んだ材料が
化学的に非常に活性であり、Alに起因する結晶欠陥が
生じ易いためである。これを解決するためには、特開平
8−340146号公報や特開平7−307525号公
報に開示された発明のようにAlを含まないGaInNP
とGaAsとから半導体分布ブラッグ反射鏡を構成する提
案がある。しかしながらGaInNPとGaAs との屈折
率差はAlAsとGaAsとの屈折率差に比べて約半分であ
り、反射鏡の積層数を非常に多くなり製作が困難とな
る。
As an example, a semiconductor distributed Bragg reflector formed by alternately laminating a low-refractive-index material made of AlAs and a high-refractive-index material made of GaAs at a period of 1/4 wavelength as described above is used. Or a device using a semiconductor layer made of AlInP, which is lattice-matched to the same substrate as the low refractive index layer of the semiconductor distributed Bragg reflector, as disclosed in JP-A-9-237942. The laser element does not emit light at all,
Alternatively, even if light is emitted, the light emission efficiency is low, which is far from a practical level. This is because the material containing Al is chemically very active, and crystal defects due to Al are likely to occur. In order to solve this problem, it is necessary to use a GaInNP containing no Al as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-340146 and 7-307525.
There is a proposal for forming a semiconductor distributed Bragg reflector from GaAs and GaAs. However, the refractive index difference between GaInNP and GaAs is about half of the refractive index difference between AlAs and GaAs, and the number of stacked reflectors is very large, making it difficult to manufacture.

【0009】すなわち現状では、コンピュータ・ネット
ワークやあるいは従来導線によって行っていた信号授受
の分野においても光ファイバーを用いた光送受信システ
ムへの期待が高まってきているが、それに使用できるレ
ーザ波長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半
導体レーザおよびそれを用いた光送受信システムが存在
せず、その出現が切望されている。また近年構内の光送
受信システムも構築されつつある。本発明者はこのよう
な状況に鑑み、近い将来、他にもこのような光送受信シ
ステムが導入、構築されていくのではないかと考えた。
That is, in the present situation, in the field of signal transmission / reception which is conventionally performed by a computer network or a conventional conductor, an optical transmission / reception system using an optical fiber is expected to be increased. There is no long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a wavelength of up to 1.7 μm and an optical transmitting and receiving system using the same, and the emergence of such a laser is eagerly desired. In recent years, optical transmission / reception systems in premises have been constructed. In view of such a situation, the present inventor has thought that other such optical transmission / reception systems will be introduced and constructed in the near future.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は機器内に設け
られた光送受信システムに関するものであり、その第1
の目的は、この光送受信システムが安定して動作するた
めの構成を提案することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an optical transmission / reception system provided in a device.
It is an object of the present invention to propose a configuration for stably operating the optical transmission / reception system.

【0011】また第2の目的は、このような光送受信シ
ステムの発光光源として、レーザ発振波長が1.1μm
〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レーザを使用した
場合に、動作電圧、発振閾値電流等を低くできるように
することにある。
A second object is to provide a light emitting light source of such an optical transmitting and receiving system having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm.
An object of the present invention is to make it possible to reduce an operating voltage, an oscillation threshold current, and the like when using a long wavelength band surface emitting semiconductor laser of up to 1.7 μm.

【0012】さらに第3の目的は、このような光送受信
システムの発光光源として、レーザ発振波長が1.1μ
m〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レーザを使用し
た場合に、安定して発振、使用できるようにすることに
ある。
A third object is to provide a light emitting source for such an optical transmitting and receiving system having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm.
It is an object of the present invention to stably oscillate and use a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a wavelength of m to 1.7 μm.

【0013】また第4の目的は、このような光送受信シ
ステムを実際に機器内に組み込んだ場合に発生する特有
な課題解決手段を提案することにある。
A fourth object of the present invention is to propose a specific means for solving the problem which occurs when such an optical transmission / reception system is actually incorporated in a device.

【0014】さらに第5の目的も、このような光送受信
システムを実際に機器内に組み込んだ場合に発生する特
有な課題解決手段を提案することにある。
A fifth object is also to propose a specific means for solving the problem which occurs when such an optical transmission / reception system is actually incorporated in a device.

【0015】また第6の目的は、このような光送受信シ
ステムを実際に機器内に組み込んだ場合に安定して機能
するような構成を提案することにある。
A sixth object is to propose a configuration which functions stably when such an optical transmission / reception system is actually incorporated in a device.

【0016】さらに第7の目的は、このような光送受信
システムを実際に機器内に組み込んだ場合の長期信頼性
を確保するための具体的な構成を提案することにある。
A seventh object is to propose a specific configuration for ensuring long-term reliability when such an optical transmission / reception system is actually incorporated in a device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために第1に、装置内部に設けられ、装置内部の通
信を行うための光送受信システムであって、レーザ発光
光源の光信号を空間伝送するとともに、前記光信号を受
光するための受光ユニットを設けた光送受信システムに
おいて、前記レーザ発光光源および受光ユニットのそれ
ぞれの発光素子部および受光素子部には、それらの素子
をカバーするカバー部材を設けるようにした。
According to the present invention, there is provided an optical transmission / reception system provided inside an apparatus for performing communication inside the apparatus. In the optical transmitting and receiving system provided with a light receiving unit for receiving the optical signal while spatially transmitting, the light emitting element unit and the light receiving element unit of the laser light emitting light source and the light receiving unit respectively cover those elements. A cover member is provided.

【0018】また第2に、上記第1の光送受信システム
において、前記レーザ発光光源は、発振波長が1.1μ
m〜1.7μmであり、光を発生する活性層を、主たる
元素がGa、In、N、Asからなる層、もしくはG
a、In、Asよりなる層とし、レーザ光を得るために
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ
共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップで
あって、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率が
小/大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射
する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈
折率が小の材料層はAlxGa1-xAs(0<x≦1)と
し、前記屈折率が大の材料層はAlyGa1 -yAs(0≦
y<x≦1)とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が小
と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる材
料層AlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)を設けて
なる面発光型半導体レーザ素子チップであるようにし
た。
Second, the first optical transmission / reception system
Wherein the laser light source has an oscillation wavelength of 1.1 μm.
m to 1.7 μm, and the active layer for generating light is mainly
A layer whose element is Ga, In, N, As, or G
a, In, and As layers to obtain a laser beam
Including reflectors provided above and below the active layer
Surface emitting semiconductor laser device chip with cavity structure
The reflecting mirror has a refractive index of a material layer constituting the reflecting mirror.
Periodically changes to small / large and reflects incident light by light wave interference
Semiconductor distributed Bragg reflecting mirror
The material layer with a small folding ratio is AlxGa1-xAs (0 <x ≦ 1)
The material layer having a large refractive index is made of AlyGa1 -yAs (0 ≦
y <x ≦ 1) and the refractive index is small.
Material whose refractive index takes a value between small and large between the material layers of
Material layer AlzGa1-zAs (0 ≦ y <z <x ≦ 1)
Surface emitting semiconductor laser device chip
Was.

【0019】さらに第3に、上記第1の光送受信システ
ムにおいて、前記レーザ発光光源は、発振波長が1.1
μm〜1.7μmであり、光を発生する活性層を、主た
る元素がGa、In、N、Asからなる層、もしくはG
a、In、Asよりなる層とし、レーザ光を得るために
前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ
共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップで
あって、前記反射鏡はそれを構成する材料の屈折率が小
/大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射す
る半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折
率が小の材料はAlxGa1-xAs(0<x≦1)とし、
前記屈折率が大の材料はAlyGa1-yAs(0≦y<x
≦1)とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射鏡の
間にGaInPもしくはGaInPAsよりなる非発光
再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チ
ップであるようにした。
Thirdly, in the first optical transmission / reception system, the laser light source has an oscillation wavelength of 1.1.
μm to 1.7 μm, and a light-generating active layer is formed of a layer whose main element is Ga, In, N, or As, or
A surface-emitting type semiconductor laser device chip having a resonator structure including a reflector formed of a layer of a, In, and As and provided above and below the active layer for obtaining laser light, The mirror is a semiconductor distributed Bragg reflector in which the refractive index of the material constituting the mirror periodically changes between small and large and reflects incident light by light wave interference. The material having a small refractive index is Al x Ga 1−. x As (0 <x ≦ 1),
The material having a large refractive index is Al y Ga 1 -y As (0 ≦ y <x
.Ltoreq.1), and a surface-emitting type semiconductor laser element chip having a non-radiative recombination preventing layer made of GaInP or GaInPAs between the active layer and the reflective mirror.

【0020】また第4に、上記第1〜第3の光送受信シ
ステムにおいて、前記装置は、電子写真原理を用いた記
録装置とした。
Fourth, in the first to third optical transmission / reception systems, the apparatus is a recording apparatus using an electrophotographic principle.

【0021】さらに第5に、上記第1〜第3の光送受信
システムにおいて、前記装置は、インクジェット原理を
用いた記録装置とした。
Fifth, in the first to third optical transmission / reception systems, the apparatus is a recording apparatus using the ink jet principle.

【0022】また第6に、上記第1〜第5の光送受信シ
ステムにおいて、前記カバー部材は、ガラスで形成する
ようにした。
Sixth, in the first to fifth optical transmission / reception systems, the cover member is formed of glass.

【0023】さらに第7に、上記第1〜第6の光送受信
システムにおいて、前記カバー部材は、着脱可能である
ようにした。
Seventh, in the first to sixth optical transmission / reception systems, the cover member is detachable.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】最初に本発明の光通信システムに
適用される発光素子である伝送ロスの少ないレーザ発振
波長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体
レーザの1例について図1を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an example of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a small laser oscillation wavelength of 1.1 to 1.7 .mu.m, which is a light emitting element applied to the optical communication system of the present invention, having a small transmission loss. This will be described with reference to FIG.

【0025】前述のように、従来は本発明が適用しよう
としているレーザ発振波長が1.1μm〜1.7μmの
長波長帯面発光半導体レーザに関しては、その可能性の
示唆があるのみで、実現のための材料、ならびにより具
体的、詳細な構成は不明であった。本発明では、活性層
としてGaInNAs等の材料を使用し、さらに具体的な
構成を明確にした。以下にそれを詳述する。
As described above, a long-wavelength surface emitting semiconductor laser with a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm to which the present invention is intended to be applied is realized only with the suggestion of the possibility. The materials for the use, as well as the more specific and detailed composition, were unknown. In the present invention, a material such as GaInNAs is used for the active layer, and a more specific configuration is clarified. The details are described below.

【0026】本発明では、面方位(100)のn−Ga
As基板上に、それぞれの媒質内における発振波長λの
1/4倍の厚さ(λ/4の厚さ)でn−AlxGa1-x
s(x=1.0)(低屈折率層〜屈折率小の層)とn−
AlyGa1-yAs(y=0)(高屈折率層〜屈折率大の
層)を交互に35周期積層したn−半導体分布ブラッグ
反射鏡(AlAs/GaAs下部半導体分布ブラッグ反射鏡)を
形成し、その上にλ/4の厚さのn−GaxIn1-xy
As1-y(x=0.5、y=1)層を積層した。この例
ではn−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y=
1)層も下部反射鏡の一部であり低屈折率層(屈折率小
の層)となっている。
In the present invention, n-Ga having a plane orientation of (100) is used.
On the As substrate, n-Al x Ga 1 -x A with a thickness (thickness of λ / 4) of 発 振 of the oscillation wavelength λ in each medium.
s (x = 1.0) (low refractive index layer to low refractive index layer) and n−
An n-semiconductor distributed Bragg reflector (AlAs / GaAs lower semiconductor distributed Bragg reflector) in which 35 cycles of Al y Ga 1-y As (y = 0) (high refractive index layer to high refractive index layer) are alternately stacked. And n-Ga x In 1-x P y having a thickness of λ / 4 is formed thereon.
As 1-y (x = 0.5, y = 1) layers were laminated. In this example n-Ga x In 1-x P y As 1-y (x = 0.5, y =
1) The layer is also a part of the lower reflecting mirror and is a low refractive index layer (a layer having a small refractive index).

【0027】そしてその上にアンドープ下部GaAsス
ペーサ層と、3層のGaxIn1-xAs量子井戸層である
活性層(量子井戸活性層)とGaAsバリア層(20n
m)からなる多重量子井戸活性層と、アンドープ上部G
aAsスペーサ層とが積層されて、媒質内における発振
波長λの1波長分の厚さ(λの厚さ)の共振器を形成し
ている。
An undoped lower GaAs spacer layer, an active layer (quantum well active layer), which is a three-layer Ga x In 1 -x As quantum well layer, and a GaAs barrier layer (20 n
m) and an undoped upper G layer
The aAs spacer layer is laminated to form a resonator having a thickness of one oscillation wavelength λ (thickness of λ) in the medium.

【0028】さらにその上に、C(炭素)ドープのp−
GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y=1)層とZ
nドープp−AlxGa1-xAs(x=0)をそれぞれの
媒質内における発振波長λの1/4倍の厚さで交互に積
層した周期構造(1周期)を積層し、その上にCドープ
のp−AlxGa1-xAs(x=0.9)とZnドープp
−AlxGa1-xAs(x=0)をそれぞれの媒質内にお
ける発振波長λの1/4倍の厚さで交互に積層した周期
構造(25周期)とからなる半導体分布ブラッグ反射鏡
(Al0.9Ga0.1As/GaAs上部半導体分布ブラッグ反射鏡)
を形成している。この例ではp−GaxIn1-xyAs
1-y(x=0.5、y=1)層も上部反射鏡の一部であ
り、低屈折率層(屈折率小の層)となっている。
Furthermore, p-doped C (carbon) is further added.
Ga x In 1-x Py As 1-y (x = 0.5, y = 1) layer and Z
A periodic structure (one cycle) in which n-doped p-Al x Ga 1-x As (x = 0) is alternately stacked with a thickness of 1 / times the oscillation wavelength λ in each medium is stacked. C-doped p-Al x Ga 1 -x As (x = 0.9) and Zn-doped p
A semiconductor distributed Bragg reflector (a periodic structure (25 periods) in which -Al x Ga 1 -x As (x = 0) is alternately stacked with a thickness of 1 / times the oscillation wavelength λ in each medium; Al 0.9 Ga 0.1 As / GaAs upper semiconductor distributed Bragg reflector)
Is formed. In this example p-Ga x In 1-x P y As
The 1-y (x = 0.5, y = 1) layer is also a part of the upper reflecting mirror and is a low refractive index layer (a layer having a small refractive index).

【0029】なおここで、上部/下部反射鏡ともそれぞ
れ低屈折率層(屈折率小の層)/高屈折率層(屈折率大
の層)を交互に積層して形成するが、本発明ではこれら
の間に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層Alz
1-zAs(0≦y<z<x≦1)を設けている。図2
は、低屈折率層(屈折率小の層)と高屈折率層(屈折率
大の層)の間に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層
AlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)を設けた半導
体分布ブラッグ反射鏡の一部を示したものである(図1
では図が複雑になるので図示することを省略してい
る)。
Here, the upper and lower reflectors are formed by alternately laminating a low refractive index layer (a layer having a small refractive index) / a high refractive index layer (a layer having a large refractive index). Between these, the material layer Al z G whose refractive index takes a value between small and large
a 1-z As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) is provided. FIG.
Is a material layer Al z Ga 1 -z As having a refractive index between small and large between a low refractive index layer (a layer with a small refractive index) and a high refractive index layer (a layer with a large refractive index). 1 shows a part of a semiconductor distributed Bragg reflector provided with (0 ≦ y <z <x ≦ 1) (FIG. 1)
Then, the illustration is omitted because the figure becomes complicated).

【0030】従来レーザ波長が0.85μm帯の半導体
レーザに関して、このような材料層を設けることも検討
はされているが、まだ検討段階であり、その材料、ある
いはその厚さなどまで詳細には検討されていない。また
本発明のようなレーザ発振波長が1.1μm〜1.7μ
mの長波長帯面発光半導体レーザに関しては全く検討さ
れていない。その理由はこの分野(レーザ発振波長が
1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レー
ザ)が新しい分野であり、まだほとんど研究が進んでい
ないからである。
Conventionally, it has been considered to provide such a material layer for a semiconductor laser having a laser wavelength of 0.85 μm band. However, it is still in the examination stage, and the material and its thickness are not described in detail. Not considered. Further, the laser oscillation wavelength as in the present invention is 1.1 μm to 1.7 μm.
No consideration has been given to a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a wavelength of m. The reason for this is that this field (a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm) is a new field, and little research has yet been made.

【0031】本発明者はいち早くこの分野(レーザ発振
波長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体
レーザおよびそれを用いた光通信)の有用性に気付き、
それを実現するために鋭意検討を行った。
The inventor of the present invention quickly realized the usefulness of this field (a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm and optical communication using the same).
In order to realize it, we studied diligently.

【0032】このような材料層は形成時にガス流量をコ
ントロールするなどして、そのAl組成を連続的もしく
は段階的に変えるようにしてその材料層の屈折率が連続
的もしくは段階的に変化するようにして形成する。
In such a material layer, the refractive index of the material layer is changed continuously or stepwise by controlling the gas flow rate at the time of formation and changing the Al composition continuously or stepwise. And formed.

【0033】より具体的には、AlzGa1-zAs(0≦
y<z<x≦1)層のzの値を0から1.0まで変わる
ように、つまりGaAs〜AlGaAs〜AlAsとい
う具合にAlとGaの比率が徐々に変わるようにして形
成する。これは前述のように層形成時にガス流量をコン
トロールすることによって作成される。また、AlとG
aの比率が前述のように連続的に変わるようにして形成
しても良いし、段階的にその比率が変わるようにしても
同等の効果がある。
[0033] More specifically, Al z Ga 1-z As (0 ≦
(y <z <x ≦ 1) The layer is formed so that the value of z of the layer changes from 0 to 1.0, that is, the ratio of Al to Ga gradually changes, such as GaAs to AlGaAs to AlAs. This is created by controlling the gas flow during layer formation as described above. Al and G
The ratio a may be formed so as to change continuously as described above, or the same effect can be obtained even if the ratio changes stepwise.

【0034】このような材料層を設ける理由は、半導体
分布ブラッグ反射鏡の持つ問題点の一つであるp−半導
体分布ブラッグ反射鏡の電気抵抗が高いという課題を解
決するためである。これは半導体分布ブラッグ反射鏡を
構成する2種類の半導体層の界面に生じるヘテロ障壁が
原因であるが、本発明のように低屈折率層と高屈折率層
の界面に一方の組成から他方の組成へ次第にAl組成が
変化するようにして、屈折率も変化させることによって
ヘテロ障壁の発生を抑制することが可能である。
The reason for providing such a material layer is to solve the problem that the electrical resistance of the p-semiconductor distributed Bragg reflector, which is one of the problems of the distributed Bragg reflector, is high. This is due to the hetero barrier generated at the interface between the two types of semiconductor layers constituting the semiconductor distributed Bragg reflector. However, as in the present invention, the interface between the low refractive index layer and the high refractive index layer is changed from one composition to the other. It is possible to suppress the generation of the hetero barrier by changing the Al composition gradually to the composition and changing the refractive index.

【0035】またこのような屈折率が小と大の間の値を
とる材料層AlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)は
本発明のようなレーザ発振波長が1.1μm〜1.7μ
mの長波長帯面発光半導体レーザの場合、5nm〜50
nmの厚さとするのが良く、これより薄いと抵抗が大と
なり電流が流れにくく、素子が発熱したり、駆動エネル
ギーが高くなるという不具合がある。また厚いと抵抗が
小となり、素子の発熱や、駆動エネルギーの面で有利に
なるが、今度は反射率がとれないという不具合があり、
前述のように最適の範囲(5nm〜50nmの厚さ)を
選ぶ必要がある。
Further lasing wavelength, such as such a refractive index takes a value between the small and large material layer Al z Ga 1-z As ( 0 ≦ y <z <x ≦ 1) the invention is 1 .1 μm to 1.7 μ
5 nm to 50 nm in the case of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser
It is preferable that the thickness is less than 10 nm. If the thickness is smaller than this, there is a problem that the resistance becomes large and the current hardly flows, and the element generates heat and the driving energy becomes high. In addition, when the thickness is large, the resistance becomes small, which is advantageous in terms of heat generation of the element and driving energy, but there is a problem that the reflectance cannot be obtained this time,
As described above, it is necessary to select an optimum range (thickness of 5 nm to 50 nm).

【0036】なお、前述のように従来のレーザ波長が
0.85μm帯の半導体レーザに関してこのような材料
層を設けることも検討されているが、本発明のようなレ
ーザ発振波長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発
光半導体レーザの場合は、より効果的である。なぜな
ら、例えば同等の反射率(例えば99.5%以上)を得
るためには、0.85μm帯よりも1.1μm帯〜1.
7μm帯の場合、このような材料層を約2倍程度にする
ことができるので、半導体分布ブラッグ反射鏡の抵抗値
を低減させることができ、動作電圧、発振閾値電流等が
低くなり、レーザ素子の発熱防止ならびに安定発振、少
エネルギー駆動の面で有利となる。
As described above, it has been considered to provide such a material layer for a conventional semiconductor laser having a laser wavelength of 0.85 μm band. In the case of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a wavelength of 1.7 μm, it is more effective. This is because, for example, in order to obtain the same reflectance (for example, 99.5% or more), the band from 1.1 μm to 1.0 μm is more than 0.85 μm.
In the case of the 7 μm band, such a material layer can be approximately doubled, so that the resistance value of the semiconductor distributed Bragg reflector can be reduced, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like are reduced, and the laser device This is advantageous in terms of preventing heat generation, stable oscillation, and low energy driving.

【0037】つまり半導体分布ブラッグ反射鏡にこのよ
うな材料層を設けることは、本発明のようなレーザ発振
波長が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体
レーザの場合に特に効果的な工夫といえる。
In other words, providing such a material layer on a semiconductor distributed Bragg reflector is particularly effective in the case of a long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm as in the present invention. It can be said that it is a device.

【0038】なお効果的な反射率を得るためのより詳細
な検討結果の一例を挙げると、例えば1.3μm帯面発
光型レーザ素子では、AlxGa1-xAs(x=1.0)
(低屈折率層〜屈折率小の層)とAlyGa1-yAs(y
=0)(高屈折率層〜屈折率大の層)を20周期積層し
た場合においては、半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率
が99.7%以下となるAlzGa1-zAs(0≦y<z
<x≦1)層の厚さは30nmである。また、反射率が
99.5%以上となる波長帯域は53nmであり、反射
率を99.5%以上と設計した場合、±2%の膜厚制御
ができればよい。そこでこれと同等およびこれより薄
い、10nm、20nm、30nmのものを試作したと
ころ、反射率を実用上問題のない程度に保つことがで
き、半導体分布ブラッグ反射鏡の抵抗値を低減させるこ
とができた1.3μm帯面発光型レーザ素子を実現、レ
ーザ発振に成功した。なお試作したレーザ素子の他の構
成は後述のとおりである。
As an example of a more detailed examination result for obtaining an effective reflectance, for example, in a 1.3 μm band surface emitting laser device, Al x Ga 1 -x As (x = 1.0)
(Low refractive index layer to low refractive index layer) and Al y Ga 1-y As (y
= 0) (in the case of a high refractive index layer-refractive index large layer) 20 period stacking, the reflectance of the semiconductor distributed Bragg reflector is 99.7% or less Al z Ga 1-z As ( 0 ≦ y <z
<X ≦ 1) The thickness of the layer is 30 nm. The wavelength band in which the reflectance is 99.5% or more is 53 nm. When the reflectance is designed to be 99.5% or more, it is only necessary to control the film thickness by ± 2%. Therefore, when prototypes of 10 nm, 20 nm, and 30 nm which are equivalent to and thinner than this were prototyped, the reflectivity could be kept to a practically acceptable level, and the resistance value of the semiconductor distributed Bragg reflector could be reduced. A 1.3 μm band surface emitting laser device was realized, and laser oscillation was successful. Other configurations of the prototyped laser element are as described below.

【0039】なお多層膜反射鏡においては設計波長(膜
厚制御が完全にできたとして)を含んで反射率の高い帯
域がある。高反射率の帯域(反射率が狙いの波長に対し
て必要値以上である領域を含む)と呼ぶ。設計波長の反
射率が最も高く、波長が離れるにしたがってごくわずか
ずつ低下している領域である。これはある領域から急激
に低下する。そして狙いの波長に対して必要な反射率以
上となるように、本来、多層膜反射鏡の膜厚を原子層レ
ベルで完全に制御する必要がある。しかし実際には±1
%程度の膜厚誤差は生じるので狙いの波長と最も反射率
の高い波長はずれてしまう。例えば狙いの波長が1.3
μmの場合、膜厚制御が1%ずれたとき、最も反射率の
高い波長は13nmずれてしまう。よってこの高反射率
の帯域(ここでは反射率が狙いの波長に対して必要値以
上である領域)は広い方が望ましい。しかし中間層を厚
くするとこの帯域が狭くなる傾向にある。
In the multilayer mirror, there is a band having a high reflectance including the design wavelength (assuming that the film thickness can be completely controlled). It is referred to as a high-reflectance band (including a region where the reflectivity is equal to or more than a required value for a target wavelength). This is the region where the reflectance at the design wavelength is the highest and decreases very little as the wavelength increases. It drops off sharply from some area. Originally, it is necessary to completely control the film thickness of the multilayer mirror at the atomic layer level so that the reflectance is higher than the required reflectance for the target wavelength. But actually ± 1
Since a film thickness error of about% occurs, the target wavelength deviates from the wavelength having the highest reflectance. For example, if the target wavelength is 1.3
In the case of μm, when the film thickness control is shifted by 1%, the wavelength having the highest reflectance is shifted by 13 nm. Therefore, it is desirable that the band of the high reflectance (here, the region where the reflectance is equal to or more than a required value with respect to a target wavelength) is wide. However, thickening the intermediate layer tends to narrow this band.

【0040】このように本発明のようなレーザ発振波長
が1.1μm〜1.7μmの長波長帯面発光半導体レー
ザにおいて、このような半導体分布ブラッグ反射鏡の構
成を工夫、最適化することにより、反射率を高く維持し
たまま抵抗値を低減させることができるので、動作電
圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱防止
ならびに安定発振、少エネルギー駆動が可能となる。
As described above, in the long-wavelength surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm as in the present invention, the configuration of such a semiconductor distributed Bragg reflector is devised and optimized. Since the resistance value can be reduced while maintaining a high reflectance, the operating voltage, the oscillation threshold current, and the like can be reduced, so that heat generation of the laser element, stable oscillation, and low-energy driving can be achieved.

【0041】再び図1に戻り、最上部の、p−Alx
1-xAs(x=0)層は、電極とコンタクトを取るた
めのコンタクト層(p−コンタクト層)としての役割も
持っている。
Returning again to FIG. 1, the uppermost p-Al x G
The a 1-x As (x = 0) layer also has a role as a contact layer (p-contact layer) for making contact with the electrode.

【0042】ここで、量子井戸活性層のIn組成xは3
9%(Ga0.61In0.39As)とした。また量子井戸活性層の
厚さは7nmとした。なお量子井戸活性層は、GaAs
基板に対して約2.8%の圧縮歪を有していた。
Here, the In composition x of the quantum well active layer is 3
9% (Ga0.61In0.39As). The thickness of the quantum well active layer was 7 nm. The quantum well active layer is made of GaAs.
It had a compression strain of about 2.8% with respect to the substrate.

【0043】またこの面発光型半導体レーザ全体の成長
方法はMOCVD法で行った。この場合、格子緩和は見
られなかった。半導体レーザの各層を構成する原料に
は、TMA(トリメチルアルミニウム)、TMG(トリ
メチルガリウム)、TMI(トリメチルインジウム)、
AsH3(アルシン)、PH3(フォスフィン)を用い
た。また、キャリアガスにはH2を用いた。図1に示し
た素子の活性層(量子井戸活性層)のように歪が大きい
場合は、非平衡となる低温成長が好ましい。ここでは、
GaInAs層(量子井戸活性層)は550℃で成長さ
せている。ここで使用したMOCVD法は過飽和度が高
く高歪活性層の結晶成長に適している。またMBE法の
ような高真空を必要とせず、原料ガスの供給流量や供給
時間を制御すれば良いので量産性にも優れている。
The whole surface-emitting type semiconductor laser was grown by MOCVD. In this case, no lattice relaxation was observed. The materials constituting each layer of the semiconductor laser include TMA (trimethylaluminum), TMG (trimethylgallium), TMI (trimethylindium),
AsH 3 (arsine) and PH 3 (phosphine) were used. H 2 was used as a carrier gas. In the case where the strain is large as in the active layer (quantum well active layer) of the device shown in FIG. here,
The GaInAs layer (quantum well active layer) is grown at 550 ° C. The MOCVD method used here has a high degree of supersaturation and is suitable for crystal growth of a high strain active layer. In addition, high vacuum is not required as in the MBE method, and the supply flow rate and supply time of the source gas may be controlled.

【0044】またこの例では、電流経路外の部分をプロ
トン(H+)照射によって絶縁層(高抵抗部)を作っ
て、電流狭さく部を形成した。
In this example, the portion outside the current path was irradiated with protons (H + ) to form an insulating layer (high-resistance portion) to form a current narrowing portion.

【0045】そしてこの例では、上部反射鏡の最上部の
層であり上部反射鏡一部となっているp−コンタクト層
上に光出射部を除いてp側電極を形成し、基板の裏面に
n側電極を形成した。
In this example, a p-side electrode is formed on the p-contact layer, which is the uppermost layer of the upper reflecting mirror and is a part of the upper reflecting mirror, except for the light emitting portion, and is formed on the back surface of the substrate. An n-side electrode was formed.

【0046】この例では、上下反射鏡に挟まれた、キャ
リアが注入され再結合する活性領域(本実施例では上部
及び下部スペーサ層と多重量子井戸活性層とからなる共
振器)において、活性領域内にはAlを含んだ材料(II
I族に占める割合が1%以上)を用いず、さらに、下部
及び上部反射鏡の低屈折率層の最も活性層に近い層をG
xIn1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦1)の非
発光再結合防止層としている。キャリアは、活性層に最
も近くワイドギャップである上部及び下部反射鏡の低屈
折率層間に閉じ込められるので、活性領域のみをAlを
含まない層(III族に占める割合が1%以下)で構成し
ても活性領域に接する反射鏡の低屈折率層(ワイドギャ
ップ層)にAlを含んだ構造としたのでは、キャリアが
注入され再結合する時、この界面で非発光再結合が生じ
発光効率は低下してしまう。よって活性領域はAlを含
まない層で構成することが望ましい。
In this example, the active region (in this embodiment, a resonator composed of the upper and lower spacer layers and the multiple quantum well active layer) sandwiched between the upper and lower reflectors and into which carriers are injected and recombined is used. In the material containing Al (II
The ratio of the low refractive index layer of the lower and upper reflecting mirrors closest to the active layer is G.
It is set to a x In 1-x P y As 1-y (0 <x <1,0 <y ≦ 1) non-radiative recombination preventing layer. Since the carriers are confined between the low-refractive index layers of the upper and lower reflecting mirrors which are closest to the active layer and have a wide gap, only the active region is constituted by a layer containing no Al (the percentage of group III is 1% or less). However, if the low-refractive index layer (wide gap layer) of the reflector in contact with the active region has a structure including Al, when carriers are injected and recombined, non-radiative recombination occurs at this interface, and the luminous efficiency is reduced. Will drop. Therefore, it is desirable that the active region be formed of a layer containing no Al.

【0047】またこのGaxIn1-xyAs1-y(0<x
<1、0<y≦1)層よりなる非発光再結合防止層は、
その格子定数がGaAs基板よりも小さく、引張り歪を
有している。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x
The non-radiative recombination preventing layer composed of <1, 0 <y ≦ 1)
Its lattice constant is smaller than that of a GaAs substrate and has tensile strain.

【0048】エピタキシャル成長では下地の情報を反映
して成長するので基板表面に欠陥があると成長層へ這い
上がっていく。しかし歪層があるとそのような欠陥の這
い上がりが抑えられ効果があることが知られている。
In the epitaxial growth, the growth is performed by reflecting the information of the base, and if there is a defect on the surface of the substrate, it goes up to the growth layer. However, it is known that the presence of a strained layer is effective in preventing such defects from climbing.

【0049】上記欠陥が活性層に達すると発光効率を低
減させてしまう。また、歪を有する活性層では臨界膜厚
が低減し必要な厚さの層を成長できないなどの問題が生
じる。特に活性層の圧縮歪量が例えば2%以上と大きい
場合や、歪層の厚さ臨界膜厚より厚く成長する場合、低
温成長などの非平衡成長を行っても欠陥の存在で成長で
きないなど、特に問題となる。歪層があるとそのような
欠陥の這い上がりが抑えられるので、発光効率を改善し
たり、活性層の圧縮歪量が例えば2%以上の層を成長で
きたり、歪層の厚さを臨界膜厚より厚く成長することが
可能となる。
When the above defects reach the active layer, the luminous efficiency is reduced. In the case of an active layer having a strain, there arises a problem that the critical thickness is reduced and a layer having a required thickness cannot be grown. In particular, when the amount of compressive strain of the active layer is large, for example, 2% or more, or when the thickness of the strained layer is larger than the critical thickness, even if non-equilibrium growth such as low-temperature growth is performed, growth cannot be performed due to the presence of defects. This is particularly problematic. If a strained layer is present, such a defect can be prevented from climbing up, so that the luminous efficiency can be improved, a layer having a compressive strain of 2% or more of the active layer can be grown, or the thickness of the strained layer can be reduced to a critical film. It becomes possible to grow thicker than thick.

【0050】このGaxIn1-xyAs1-y(0<x<
1、0<y≦1)層は活性領域に接しており活性領域に
キャリアを閉じ込める役割も持っているが、GaxIn
1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦1)層は格子定
数が小さくなるほどバンドギャップエネルギーを大きく
取り得る。例えばGaxIn1-xP(y=1の場合)の場
合、xが大きくなりGaPに近づくと格子定数が大きく
なり、バンドギャップは大きくなる。バンドギャップE
gは、直接遷移でEg(Γ)=1.351+0.643x+0.786
2、間接遷移でEg(X)=2.24+0.02xと与えられ
ている。よって活性領域とGaxIn1-xyAs1-y(0
<x<1、0<y≦1)層のヘテロ障壁は大きくなるの
でキャリア閉じ込めが良好となり、しきい値電流低減、
温度特性改善などの効果がある。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <
1,0 <y ≦ 1) layer also has the role of carrier confinement in which the active region in contact with the active region but, Ga x an In
The 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦ 1) layer can have a larger band gap energy as the lattice constant decreases. For example, in the case of Ga x In 1-x P (when y = 1), as x increases and approaches x GaP, the lattice constant increases and the band gap increases. Band gap E
g is a direct transition, Eg (Γ) = 1.351 + 0.643x + 0.786
x 2 , and Eg (X) = 2.24 + 0.02x in the indirect transition. Therefore, the active region and Ga x In 1-x Py As 1-y (0
<X <1, 0 <y ≦ 1) The hetero barrier in the layer is large, so that the carrier confinement is good, the threshold current is reduced,
This has the effect of improving temperature characteristics.

【0051】さらにこのGaxIn1-xyAs1-y(0<
x<1、0<y≦1)層よりなる非発光再結合防止層
は、その格子定数がGaAs基板よりも大きく、圧縮歪
を有しており、かつ前記活性層の格子定数が前記Gax
In1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦1)層より
も大きく圧縮歪を有している。
Further, the Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <
x <1, 0 <y ≦ 1) The non-radiative recombination preventing layer has a larger lattice constant than the GaAs substrate, has a compressive strain, and has a lattice constant of the active layer of Ga x.
It has a larger compressive strain than the In 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦ 1) layer.

【0052】またこのGaxIn1-xyAs1-y(0<x
<1、0<y≦1)層の歪の方向が活性層と同じ方向な
ので、活性層が感じる実質的な圧縮歪量を低減する方向
に働く。歪が大きいほど外的要因の影響を受けやすいの
で、活性層の圧縮歪量が例えば2%以上と大きい場合
や、臨界膜厚を超えた場合に特に有効である。
The Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x
<1, 0 <y ≦ 1) Since the direction of strain of the layer is the same as that of the active layer, it acts in the direction of reducing the substantial amount of compressive strain felt by the active layer. The larger the strain is, the more easily affected by external factors. Therefore, it is particularly effective when the amount of compressive strain of the active layer is as large as 2% or more, or when it exceeds the critical film thickness.

【0053】例えば発振波長が1.3μm帯の面発光型
レーザはGaAs基板上に形成するのが好ましく、共振
器には半導体多層膜反射鏡を用いる場合が多く、トータ
ル厚さが5〜8μmで50〜80層の半導体層を活性層
成長前に成長する必要がある。(一方、端面発光型レー
ザの場合、活性層成長前のトータル厚さは2μm程度で
3層程度の半導体層を成長するだけで良い。)この場
合、高品質のGaAs基板を用いてもさまざまな原因
(一度発生した欠陥は基本的には結晶成長方向に這い上
がるし、ヘテロ界面での欠陥発生などがある)でGaA
s基板表面の欠陥密度に比べて活性層成長直前の表面の
欠陥密度はどうしても増えてしまう。活性層成長以前
に、歪層の挿入や、活性層が感じる実質的な圧縮歪量が
低減すると、活性層成長直前の表面にある欠陥の影響を
低減できるようになる。
For example, a surface emitting laser having an oscillation wavelength in the 1.3 μm band is preferably formed on a GaAs substrate. In many cases, a semiconductor multilayer reflector is used for the resonator, and the total thickness is 5 to 8 μm. It is necessary to grow 50 to 80 semiconductor layers before growing the active layer. (On the other hand, in the case of an edge-emitting laser, the total thickness before growing the active layer is about 2 μm, and it is only necessary to grow about three semiconductor layers.) In this case, even if a high-quality GaAs substrate is used, various methods are used. Due to the cause (defects once generated basically creep up in the crystal growth direction and defects are generated at the hetero interface).
The defect density on the surface immediately before the active layer growth is inevitably higher than the defect density on the s substrate surface. If the insertion of a strained layer or the substantial amount of compressive strain felt by the active layer is reduced before the growth of the active layer, the influence of defects on the surface immediately before the growth of the active layer can be reduced.

【0054】この例では、活性領域内及び反射鏡と活性
領域との界面にAlを含まない構成としたので、キャリ
ア注入時にAlに起因していた結晶欠陥が原因となる非
発光再結合がなくなり、非発光再結合が低減した。
In this example, Al is not contained in the active region and at the interface between the reflector and the active region. Therefore, non-radiative recombination caused by crystal defects caused by Al during carrier injection is eliminated. And non-radiative recombination was reduced.

【0055】前述のように、反射鏡と活性領域との界面
にAlを含まない構成とする、すなわち非発光再結合防
止層を設けることを、上下反射鏡ともに適用することが
好ましいが、一方の反射鏡に適用するだけでも効果があ
る。またこの例では、上下反射鏡とも半導体分布ブラッ
グ反射鏡としたが、一方の反射鏡を半導体分布ブラッグ
反射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡としても良
い。また前述の例では、反射鏡低屈折率層の最も活性層
に近い層のみをGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1、
0<y≦1)の非発光再結合防止層としているが、複数
層のGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦
1)を非発光再結合防止層としても良い。
As described above, it is preferable to apply a structure that does not contain Al at the interface between the reflector and the active region, that is, to provide a non-radiative recombination preventing layer for both the upper and lower reflectors. It is effective even when applied to a reflector. In this example, both the upper and lower reflecting mirrors are semiconductor distributed Bragg reflecting mirrors, but one reflecting mirror may be a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror and the other reflecting mirror may be a dielectric reflecting mirror. In the above-described example, only the layer closest to the active layer in the low-refractive index layer of the reflector is Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1,
Although a non-radiative recombination prevention layer of 0 <y ≦ 1) is used, a plurality of layers of Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦
1) may be a non-radiative recombination preventing layer.

【0056】さらにこの例では、GaAs基板と活性層
との間の下部反射鏡にこの考えを適用し、活性層の成長
時に問題となる、Alに起因する結晶欠陥の活性層への
這い上がりによる悪影響が押さえられ、活性層を高品質
に結晶成長することができる。これらにより、発光効率
は高く、信頼性は実用上十分な面発光型半導体レーザが
得られた。また、半導体分布ブラッグ反射鏡の低屈折率
層のすべてではなく、少なくとも活性領域に最も近い部
分をAlを含まないGaxIn1-xyAs1-y(0<x<
1、0<y≦1)層としただけなので、反射鏡の積層数
を特に増加させることなく、上記効果を得ることができ
ている。
Further, in this example, this idea is applied to the lower reflector between the GaAs substrate and the active layer, and the crystal defects caused by Al, which is a problem at the time of growing the active layer, rises into the active layer. The adverse effect is suppressed, and the active layer can be crystal-grown with high quality. As a result, a surface-emitting type semiconductor laser having high luminous efficiency and sufficient reliability for practical use was obtained. In addition, not all of the low refractive index layers of the semiconductor distributed Bragg reflector but at least a portion closest to the active region is Ga x In 1 -x Py As 1 -y (0 <x <
Since only 1, 0 <y ≦ 1) layers, the above-described effect can be obtained without particularly increasing the number of stacked reflectors.

【0057】このようにして製作した面発光型半導体レ
ーザの発振波長は約1.2μmであった。GaAs基板
上のGaInAsは、In組成の増加で長波長化するが
歪み量の増加をともない、従来1.1μmまでが長波長
化の限界と考えられていた(文献「IEEE Phot
onics.Technol.Lett.Vol.9
(1997)pp.1319−1321」参照)。
The oscillation wavelength of the surface emitting semiconductor laser manufactured as described above was about 1.2 μm. GaInAs on a GaAs substrate has a longer wavelength due to an increase in the In composition, but with an increase in the amount of strain. Conventionally, up to 1.1 μm has been considered to be the limit of a longer wavelength (see the document “IEEE Photo”).
onics. Technol. Lett. Vol. 9
(1997) p. 1319-1321 ").

【0058】しかしながら今回発明者が製作したよう
に、600℃以下の低温成長などの非平衡度の高い成長
法により高歪のGaInAs量子井戸活性層を従来より
厚くコヒーレント成長することが可能となり、波長は
1.2μmまで到達できた。なおこの波長はSi半導体
基板に対して透明である。従ってSi基板上に電子素子
と光素子を集積した回路チップにおいてSi基板を通し
た光伝送が可能となる。
However, as the present inventor has manufactured, a GaInAs quantum well active layer with a high strain can be grown coherently thicker than before by a growth method with a high degree of non-equilibrium, such as growth at a low temperature of 600 ° C. or less. Reached 1.2 μm. This wavelength is transparent to the Si semiconductor substrate. Therefore, light transmission through the Si substrate becomes possible in a circuit chip in which an electronic element and an optical element are integrated on the Si substrate.

【0059】以上の説明より明らかなようにIn組成が
大きい高圧縮歪のGaInAsを活性層に用いることに
より、GaAs基板上に長波長帯の面発光型半導体レー
ザを形成できることがわかった。
As apparent from the above description, it was found that a surface emitting semiconductor laser in a long wavelength band can be formed on a GaAs substrate by using GaInAs having a large In composition and a high compression strain as the active layer.

【0060】なお前述のように、このような面発光型半
導体レーザは、MOCVD法で成長させることができる
が、MBE法等の他の成長方法を用いることもできる。
また活性層の積層構造として、3重量子井戸構造(TQ
W)の例を示したが、他の井戸数の量子井戸を用いた構
造(SQW、MQW)等を用いることもできる。
As described above, such a surface emitting semiconductor laser can be grown by MOCVD, but other growth methods such as MBE can also be used.
In addition, a triple quantum well structure (TQ
Although the example of W) is shown, a structure (SQW, MQW) using a quantum well of another number of wells or the like can be used.

【0061】レーザの構造も他の構造にしてもかまわな
い。また共振器長はλの厚さとしたがλ/2の整数倍と
することができる。望ましくはλの整数倍である。また
半導体基板としてGaAsを用いた例を示したが、In
Pなどの他の半導体基板を用いた場合でも上記の考え方
を適用できる。反射鏡の周期は他の周期でも良い。
The structure of the laser may be another structure. Although the length of the resonator is set to the thickness of λ, it can be set to an integral multiple of λ / 2. Desirably, it is an integral multiple of λ. Also, an example in which GaAs is used as the semiconductor substrate has been described.
The above concept can be applied even when another semiconductor substrate such as P is used. The period of the reflecting mirror may be another period.

【0062】なおこの例では活性層として、主たる元素
がGa、In、Asよりなる層、すなわちGaxIn1-x
As(GaInAs活性層)の例を示したが、より長波
長のレーザ発振を行うためには、Nを添加し主たる元素
がGa、In、N、Asからなる層(GaInNAs活
性層)とすればよい。
In this example, as the active layer, a layer whose main element is Ga, In, or As, that is, Ga x In 1 -x
Although an example of As (GaInAs active layer) has been described, in order to perform laser oscillation of a longer wavelength, a layer (GaInNAs active layer) in which N is added and the main element is Ga, In, N, and As is used. Good.

【0063】実際にGaInNAs活性層の組成を変え
ることにより、1.3μm帯、1.55μm帯のそれぞ
れにおいて、レーザ発振を行うことが可能であった。組
成を検討することにより、さらに長波長の例えば1.7
μm帯の面発光レーザも可能となる。
By actually changing the composition of the GaInNAs active layer, it was possible to perform laser oscillation in each of the 1.3 μm band and the 1.55 μm band. By studying the composition, a longer wavelength, for example, 1.7
A surface emitting laser in the μm band is also possible.

【0064】また、活性層にGaAsSbを用いてもG
aAs基板上に1.3μm帯面発光レーザを実現でき
る。このように波長1.1μm〜1.7μmの半導体レ
ーザは従来適した材料がなかったが、活性層に高歪のG
aInAs、GaInNAs、GaAsSbを用い、か
つ、非発光再結合防止層を設けることにより、従来安定
発振が困難であった波長1.1μm〜1.7μm帯の長
波長領域において、高性能な面発光レーザを実現できる
ようになった。
Further, when GaAsSb is used for the active layer,
A 1.3 μm band surface emitting laser can be realized on an aAs substrate. As described above, a semiconductor laser having a wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm has not conventionally been available with a suitable material.
By using aInAs, GaInNAs, and GaAsSb, and providing a non-radiative recombination preventing layer, a high-performance surface emitting laser in a long wavelength region of the 1.1 μm to 1.7 μm band where stable oscillation has been difficult in the past. Can be realized.

【0065】次に本発明の光送受信システムに適用され
る発光素子である長波長帯面発光型半導体レーザの他の
構成について、図3を用いて説明する。
Next, another configuration of a long wavelength band surface emitting semiconductor laser which is a light emitting element applied to the optical transmitting / receiving system of the present invention will be described with reference to FIG.

【0066】この場合も図1の場合と同様に面方位(1
00)のn−GaAs基板を使用している。それぞれの
媒質内における発振波長λの1/4倍の厚さ(λ/4の
厚さ)でn−AlxGa1-xAs(x=0.9)とn−A
xGa1-xAs(x=0)を交互に35周期積層したn
−半導体分布ブラッグ反射鏡(Al0.9Ga0.1As/GaAs下部
反射鏡)を形成し、その上にλ/4の厚さのn−Gax
In1-xyAs1-y(x=0.5、y=1)層を積層し
た。この例ではn−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.
5、y=1)層も下部反射鏡の一部であり低屈折率層と
なっている。
In this case as well, as in the case of FIG.
00) is used. N-Al x Ga 1 -x As (x = 0.9) and n-A at a thickness of 1/4 (λ / 4 thickness) of the oscillation wavelength λ in each medium.
n in which l x Ga 1-x As (x = 0) are alternately stacked for 35 periods
Forming a semiconductor distributed Bragg reflector (Al 0.9 Ga 0.1 As / GaAs lower reflector) on which a λ / 4 thick n-Ga x
In 1-x P y As 1 -y (x = 0.5, y = 1) was laminated layer. In this example n-Ga x In 1-x P y As 1-y (x = 0.
5, y = 1) layer is also a part of the lower reflecting mirror and is a low refractive index layer.

【0067】そしてその上に、アンドープ下部GaAs
スペーサ層と、3層のGaxIn1-xyAs1-y量子井戸
層である活性層(量子井戸活性層)とGaAsバリア層
(15nm)から構成される多重量子井戸活性層(この
例では3重量子井戸(TQW))と、アンドープ上部Ga
Asスペーサ層とが積層されて、媒質内における発振波
長の1波長分の厚さ(λの厚さ)の共振器を形成してい
る。
On top of that, undoped lower GaAs
A multi-quantum well active layer (a quantum well active layer) composed of a spacer layer, an active layer (quantum well active layer) which is a three-layer Ga x In 1-x N y As 1-y quantum well layer, and a GaAs barrier layer (15 nm). In the example, triple quantum well (TQW)) and undoped upper Ga
An As spacer layer is laminated to form a resonator having a thickness (λ thickness) of one oscillation wavelength in the medium.

【0068】さらにその上に、p−半導体分布ブラッグ
反射鏡(上部反射鏡)が形成されている。
Further, a p-semiconductor distributed Bragg reflector (upper reflector) is formed thereon.

【0069】上部反射鏡は、被選択酸化層となるAlA
s層を、GaInP層とAlGaAs層で挟んだ3λ/
4の厚さの低屈折率層(厚さが(λ/4−15nm)の
Cドープp−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y
=1)層、Cドープp−Al zGa1-zAs(z=1)被
選択酸化層(厚さ30nm)、厚さが(2λ/4−15
nm)のCドープp−AlxGa1-xAs層(x=0.
9))と、厚さがλ/4のGaAs層(1周期)と、C
ドープのp−AlxGa1-xAs層(x=0.9)とp−
AlxGa1-xAs(x=0)層をそれぞれの媒質内にお
ける発振波長の1/4倍の厚さで交互に積層した周期構
造(22周期)とから構成されている半導体分布ブラッ
グ反射鏡(Al0.9Ga0.1As/GaAs上部反射鏡)である。
The upper reflecting mirror is made of AlA to be a selectively oxidized layer.
s layer is sandwiched between a GaInP layer and an AlGaAs layer by 3λ /
4 low refractive index layer (thickness of (λ / 4-15 nm)
C-doped p-GaxIn1-xPyAs1-y(X = 0.5, y
= 1) layer, C-doped p-Al zGa1-zAs (z = 1)
Selective oxidation layer (thickness 30 nm), thickness (2λ / 4-15)
nm) C-doped p-AlxGa1-xAs layer (x = 0.
9)), a GaAs layer having a thickness of λ / 4 (one period), and C
Doped p-AlxGa1-xAs layer (x = 0.9) and p-
AlxGa1-xAs (x = 0) layer in each medium
Periodic structure laminated alternately with a thickness of 1/4 times the oscillation wavelength
Structure (22 cycles)
Reflector (Al0.9Ga0.1As / GaAs upper reflector).

【0070】なおこの例においても、図3では複雑にな
るので図示することは省略しているが、半導体分布ブラ
ッグ反射鏡の構造は、図2に示したような低屈折率層
(屈折率小の層)と高屈折率層(屈折率大の層)の間
に、屈折率が小と大の間の値をとる材料層AlzGa1-z
As(0≦y<z<x≦1)を設けたものである。
Also in this example, although it is not shown in FIG. 3 because it becomes complicated in FIG. 3, the structure of the semiconductor distributed Bragg reflector has a low refractive index layer (low refractive index layer) as shown in FIG. Layer) and a high refractive index layer (high refractive index layer), a material layer Al z Ga 1-z having a refractive index between low and high
As (0 ≦ y <z <x ≦ 1) is provided.

【0071】そして、最上部の、p−AlxGa1-xAs
(x=0)層は、電極とコンタクトを取るためのコンタ
クト層(p−コンタクト層)としての役割も持たせてい
る。
The uppermost p-Al x Ga 1 -x As
The (x = 0) layer also serves as a contact layer (p-contact layer) for making contact with the electrode.

【0072】ここで量子井戸活性層のIn組成xは37
%、N(窒素)組成は0.5%とした。また量子井戸活
性層の厚さは7nmとした。
Here, the In composition x of the quantum well active layer is 37
%, And the N (nitrogen) composition was 0.5%. The thickness of the quantum well active layer was 7 nm.

【0073】またこの面発光型半導体レーザの成長方法
はMOCVD法で行った。半導体レーザの各層を構成す
る原料には、TMA(トリメチルアルミニウム)、TM
G(トリメチルガリウム)、TMI(トリメチルインジ
ウム)、AsH3(アルシン)、PH3(フォスフィ
ン)、そして窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラ
ジン)を用いた。DMHyは低温で分解するので600
℃以下のような低温成長に適しており、特に低温成長の
必要な歪みの大きい量子井戸層を成長する場合に好まし
い。なおキャリアガスにはH2を用いた。
The surface emitting semiconductor laser was grown by MOCVD. The materials constituting each layer of the semiconductor laser include TMA (trimethylaluminum), TM
G (trimethyl gallium), TMI (trimethyl indium), AsH 3 (arsine), PH 3 (phosphine), and DMHy (dimethylhydrazine) were used as raw materials for nitrogen. DMHy decomposes at low temperature, so 600
It is suitable for low-temperature growth at a temperature of less than or equal to ° C., and is particularly preferable when growing a quantum well layer having a large strain that requires low-temperature growth. Note that H 2 was used as a carrier gas.

【0074】またこの例では、GaInNAs層(量子
井戸活性層)は540℃で成長した。MOCVD法は過
飽和度が高くNと他のV族を同時に含んだ材料の結晶成
長に適している。またMBE法のような高真空を必要と
せず、原料ガスの供給流量や供給時間を制御すれば良い
ので量産性にも優れている。
In this example, the GaInNAs layer (quantum well active layer) was grown at 540 ° C. The MOCVD method has a high degree of supersaturation and is suitable for crystal growth of a material containing N and another V group simultaneously. In addition, high vacuum is not required as in the MBE method, and the supply flow rate and supply time of the source gas may be controlled.

【0075】さらにこの例では、所定の大きさのメサ部
分をp−GaxIn1-xyAs1-y(x=0.5、y=
1)層に達するまで、p−AlzGa1-zAs(z=1)
被選択酸化層の側面を露出させて形成し、側面の現れた
AlzGa1-zAs(z=1)層を水蒸気で側面から酸化
してAlxy電流狭さく層を形成している。
[0075] Further in this example, the predetermined size mesa portion of the p-Ga x In 1-x P y As 1-y (x = 0.5, y =
Until reaching 1) layer, p-Al z Ga 1- z As (z = 1)
The selective oxidation layer is formed by exposing the side surface, and the Al x Ga 1 -z As (z = 1) layer on the side surface is oxidized from the side surface with water vapor to form an Al x O y current narrowing layer. .

【0076】最後にポリイミド(絶縁膜)でメサエッチ
ングで除去した部分を埋め込んで平坦化し、上部反射鏡
上のポリイミドを除去し、p−コンタクト層上に光出射
部を除いてp側電極を形成し、GaAs基板の裏面にn
側電極を形成した。
Finally, the portion removed by mesa etching with polyimide (insulating film) is buried and flattened, the polyimide on the upper reflecting mirror is removed, and a p-side electrode is formed on the p-contact layer except for the light emitting portion. And n on the back surface of the GaAs substrate.
Side electrodes were formed.

【0077】この例においては、被選択酸化層の下部に
上部反射鏡の一部としてGaxIn1 -xyAs1-y(0<
x<1、0<y≦1)層が挿入している。例えばウェッ
トエッチングの場合では、硫酸系エッチャントを用いれ
ば、AlGaAs系に対してGaInPAs系はエッチ
ング停止層として用いることができるため、GaxIn
1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦1)層が挿入さ
れていることで、選択酸化のためのメサエッチングの高
さを厳密に制御できる。このため、均一性、再現性を高
められ、低コスト化が図れる。
In this example, the lower part of the selectively oxidized layer
Ga as part of the top reflectorxIn1 -xPyAs1-y(0 <
x <1, 0 <y ≦ 1) layers are inserted. For example
In the case of etching, a sulfuric acid-based etchant is used.
For example, the GaInPAs system is an etch to the AlGaAs system.
Ga can be used as a stopping layer.xIn
1-xPyAs1-y(0 <x <1, 0 <y ≦ 1) layer inserted
The high mesa etching for selective oxidation.
Can be strictly controlled. Therefore, uniformity and reproducibility are improved.
Cost can be reduced.

【0078】またこの例の面発光型半導体レーザ(素
子)を一次元または二次元に集積した場合、素子製作時
における制御性が良好になることにより、アレイ内の各
素子の素子特性の均一性、再現性も極めて良好になると
いう効果がある。
When the surface-emitting type semiconductor laser (element) of this example is integrated one-dimensionally or two-dimensionally, the controllability at the time of element production is improved, and the uniformity of the element characteristics of each element in the array is improved. In addition, there is an effect that reproducibility becomes extremely good.

【0079】なおこの例では、エッチングストップ層を
兼ねるGaxIn1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦
1)層を上部反射鏡側に設けたが、下部反射鏡側に設け
ても良い。
In this example, Ga x In 1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦
1) Although the layer is provided on the upper reflecting mirror side, it may be provided on the lower reflecting mirror side.

【0080】またこの例においても、上下反射鏡に挟ま
れた、キャリアが注入され再結合する活性領域(本実施
例では上部及び下部スペーサ層と多重量子井戸活性層と
からなる共振器)において、活性領域内にはAlを含ん
だ材料を用いず、さらに下部及び上部反射鏡の低屈折率
層の最も活性層に近い層をGaxIn1-xyAs1-y(0
<x<1、0<y≦1)の非発光再結合防止層としてい
る。つまりこの例では、活性領域内及び反射鏡と活性領
域との界面に、Alを含まない構成としているので、キ
ャリア注入時に、Alに起因していた結晶欠陥が原因と
なる非発光再結合を低減させることができる。
Also in this example, in the active region (in this embodiment, a resonator composed of the upper and lower spacer layers and the multiple quantum well active layer) sandwiched between the upper and lower reflectors and into which carriers are injected and recombined, No material containing Al is used in the active region, and the lower refractive index layers of the lower and upper mirrors, which are closest to the active layer, are formed of Ga x In 1-x Py As 1-y (0
<X <1, 0 <y ≦ 1). That is, in this example, Al is not included in the active region and at the interface between the reflecting mirror and the active region, so that non-radiative recombination caused by crystal defects caused by Al during carrier injection is reduced. Can be done.

【0081】なお反射鏡と活性領域との界面にAlを含
まない構成を、この例のように上下反射鏡に適用するこ
とが好ましいが、いずれか一方の反射鏡に適用するだけ
でも効果がある。またこの例では、上下反射鏡とも半導
体分布ブラッグ反射鏡としたが、一方の反射鏡を半導体
分布ブラッグ反射鏡とし、他方の反射鏡を誘電体反射鏡
としても良い。
It is preferable to apply the structure in which Al is not contained at the interface between the reflecting mirror and the active region to the upper and lower reflecting mirrors as in this example, but it is effective to apply it to only one of the reflecting mirrors. . In this example, both the upper and lower reflecting mirrors are semiconductor distributed Bragg reflecting mirrors, but one reflecting mirror may be a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror and the other reflecting mirror may be a dielectric reflecting mirror.

【0082】さらにこの例でも、GaAs基板と活性層
との間の下部反射鏡に図1の例の場合と同様の考えを適
用したので、活性層の成長時に問題となるAlに起因す
る結晶欠陥の活性層への這い上がりによる悪影響が押さ
えられ、活性層を高品質に結晶成長することができる。
Further, also in this example, the same idea as in the case of the example of FIG. 1 is applied to the lower reflector between the GaAs substrate and the active layer. Of the active layer is suppressed, and crystal growth of the active layer with high quality can be achieved.

【0083】なお、このような非発光再結合防止層は、
図1、図3のいずれの構成においても半導体分布ブラッ
グ反射鏡の一部を構成するので、その厚さは、媒質内に
おける発振波長λの1/4倍の厚さ(λ/4の厚さ)と
している。あるいはそれを複数層も設けても良い。
Incidentally, such a non-radiative recombination preventing layer is
1 and 3, a part of the semiconductor distributed Bragg reflector is formed, and its thickness is 、 of the oscillation wavelength λ in the medium (thickness of λ / 4). ). Alternatively, a plurality of layers may be provided.

【0084】以上の説明より明らかなように、このよう
な構成により、発光効率は高く、信頼性は実用上十分な
面発光型半導体レーザが得られた。また、半導体分布ブ
ラッグ反射鏡の低屈折率層のすべてではなく、少なくと
も活性領域に最も近い部分をAlを含まないGaxIn
1-xyAs1-y(0<x<1、0<y≦1)の非発光再
結合防止層としただけなので、反射鏡の積層数を特に増
加させることなく、上記効果を得ることができた。
As is apparent from the above description, a surface emitting semiconductor laser having high luminous efficiency and sufficient reliability for practical use was obtained with such a configuration. Also, not all of the low refractive index layers of the semiconductor distributed Bragg reflector, but at least the portion closest to the active region is Ga x In containing no Al.
1-x Py As 1-y (0 <x <1, 0 <y ≦ 1) is used only as a non-radiative recombination prevention layer, so that the above-described effect can be obtained without particularly increasing the number of stacked reflectors. I was able to.

【0085】またこのような構成にしても、ポリイミド
の埋め込みは容易であるので、配線(この例ではp側電
極)が段切れしにくく、素子の信頼性は高いものが得ら
れる。
In addition, even with such a configuration, since the polyimide can be easily embedded, the wiring (p-side electrode in this example) is hardly disconnected, and a highly reliable device can be obtained.

【0086】このように製作した面発光型半導体レーザ
の発振波長は約1.3μmであった。
The oscillation wavelength of the surface emitting semiconductor laser manufactured in this manner was about 1.3 μm.

【0087】この例では、主たる元素がGa、In、
N、Asからなる層を活性層に用いた(GaInNAs
活性層)ので、GaAs基板上に長波長帯の面発光型半
導体レーザを形成できた。またAlとAsを主成分とし
た被選択酸化層の選択酸化により電流狭さくを行ったの
で、しきい値電流は低かった。
In this example, the main elements are Ga, In,
A layer composed of N and As was used as an active layer (GaInNAs
As a result, a long-wavelength surface emitting semiconductor laser could be formed on the GaAs substrate. Further, the current was narrowed by selective oxidation of the selectively oxidized layer containing Al and As as main components, so that the threshold current was low.

【0088】被選択酸化層を選択酸化したAl酸化膜か
らなる電流狭さく層を用いた電流狭さく構造によると、
電流狭さく層を活性層に近づけて形成することで電流の
広がりを抑えられ、大気に触れない微小領域に効率良く
キャリアを閉じ込めることができる。更に酸化してAl
酸化膜となることで屈折率が小さくなり凸レンズの効果
でキャリアの閉じ込められた微小領域に効率良く光を閉
じ込めることができ、極めて効率が良くなり、しきい値
電流は低減できる。また容易に電流狭さく構造を形成で
きることから、製造コストを低減できる。
According to the current narrowing structure using the current narrowing layer made of the Al oxide film obtained by selectively oxidizing the selectively oxidized layer,
By forming the current narrowing layer close to the active layer, the spread of current can be suppressed, and carriers can be efficiently confined in a minute region that is not exposed to the atmosphere. Further oxidized to Al
By forming an oxide film, the refractive index is reduced, and light can be efficiently confined in a minute region in which carriers are confined by the effect of the convex lens, and the efficiency is extremely improved, and the threshold current can be reduced. In addition, since the current narrowing structure can be easily formed, the manufacturing cost can be reduced.

【0089】以上の説明から明らかなように図3のよう
な構成においても図1の場合と同様に、1.3μm帯の
面発光型半導体レーザを実現でき、しかも低消費電力で
低コストの素子が得られる。
As is clear from the above description, a 1.3 μm band surface emitting semiconductor laser can be realized in the configuration as shown in FIG. 3, as in the case of FIG. Is obtained.

【0090】なお、図3の面発光型半導体レーザも図1
の場合と同様にMOCVD法で成長させることができる
が、MBE法等の他の成長方法を用いることもできる。
また窒素の原料に、DMHyを用いたが、活性化した窒
素やNH3等他の窒素化合物を用いることもできる。
The surface emitting semiconductor laser shown in FIG.
The growth can be performed by the MOCVD method as in the case of the above, but another growth method such as the MBE method can also be used.
Although DMHy is used as a nitrogen source, activated nitrogen and other nitrogen compounds such as NH 3 can be used.

【0091】さらに活性層の積層構造として3重量子井
戸構造(TQW)の例を示したが、他の井戸数の量子井
戸を用いた構造(SQW、DQW、MQW)等を用いる
こともできる。レーザの構造も他の構造にしてもかまわ
ない。
Further, an example of a triple quantum well structure (TQW) as the stacked structure of the active layer has been described, but a structure using other quantum wells (SQW, DQW, MQW) or the like can also be used. The structure of the laser may be another structure.

【0092】また図3の面発光型半導体レーザにおい
て、GaInNAs活性層の組成を変えることで、1.
55μm帯、更にはもっと長波長の1.7μm帯の面発
光型半導体レーザも可能となる。GaInNAs活性層
にTl、Sb、Pなど他のIII−V族元素が含まれてい
てもかまわない。また活性層にGaAsSbを用いて
も、GaAs基板上に1.3μm帯の面発光型半導体レ
ーザを実現できる。
In the surface-emitting type semiconductor laser shown in FIG. 3, by changing the composition of the GaInNAs active layer, 1.
A surface emitting semiconductor laser in the 55 μm band, and even in the longer wavelength 1.7 μm band, is also possible. The GaInNAs active layer may contain other III-V elements such as Tl, Sb, and P. Also, even if GaAsSb is used for the active layer, a 1.3 μm band surface emitting semiconductor laser can be realized on a GaAs substrate.

【0093】なお活性層にGaInAsを用いた場合、
従来1.1μmまでが長波長化の限界と考えられていた
が、600℃以下の低温成長により高歪のGaInAs
量子井戸活性層を従来よりも厚く成長することが可能と
なり、波長は1.2μmまで到達できる。このように、
波長1.1μm〜1.7μmの半導体レーザは従来適し
た材料がなかったが、活性層に高歪のGaInAs、G
aInNAs、GaAsSbを用い、かつ非発光再結合
防止層を設けることにより、従来安定発振が困難であっ
た波長1.1μm〜1.7μm帯の長波長領域におい
て、高性能な面発光レーザを実現できるようになり、光
通信システムへの応用ができるようになった。
When GaInAs is used for the active layer,
Conventionally, up to 1.1 μm has been considered to be the limit of increasing the wavelength.
The quantum well active layer can be grown thicker than before, and the wavelength can reach up to 1.2 μm. in this way,
Conventionally, there is no suitable material for the semiconductor laser having a wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm, but GaInAs, G
By using aInNAs and GaAsSb and providing a non-radiative recombination prevention layer, a high-performance surface-emitting laser can be realized in the long wavelength region of the 1.1 μm to 1.7 μm wavelength band where stable oscillation has conventionally been difficult. As a result, application to optical communication systems has become possible.

【0094】図4はこのような長波長帯面発光半導体レ
ーザ素子を、面方位(100)のn−GaAsウエハに
多数のチップとして形成した例、ならびにレーザ素子チ
ップを示したものである。ここで示したレーザ素子チッ
プには、1〜n個のレーザ素子が形成されているが、そ
の個数nはその用途に応じて、数ならびに配列方法が決
められる。
FIG. 4 shows an example in which such a long wavelength band surface emitting semiconductor laser device is formed as a number of chips on an n-GaAs wafer having a plane orientation of (100), and a laser device chip. In the laser element chip shown here, 1 to n laser elements are formed, and the number n and the arrangement method are determined according to the application.

【0095】図5は本発明の光送受信システムの一例で
ある。この例ではレーザ素子発光部から出た光信号は空
間伝送され、図の矢印方向に直進し、フォトダイオード
等の受光素子の光ディテクタ部で受け取られる。
FIG. 5 shows an example of the optical transmitting / receiving system of the present invention. In this example, an optical signal emitted from the laser element light emitting unit is spatially transmitted, travels straight in the direction of the arrow in the figure, and is received by the optical detector unit of a light receiving element such as a photodiode.

【0096】好適に利用できるレーザ素子としては、上
記説明のように半導体分布ブラッグ反射鏡の工夫、ある
いは非発光再結合防止層を設けるような工夫により、従
来実現し得なかったレーザ発振波長が1.1μm帯〜
1.7μm帯の面発光型半導体レーザが、信頼性の面、
低エネルギー駆動の面、製造上の低コスト化の面から好
ましい。
As a laser element that can be suitably used, as described above, a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror or a method of providing a non-radiative recombination preventing layer has a laser oscillation wavelength of 1 that could not be realized conventionally. .1 μm band
A 1.7 μm band surface emitting semiconductor laser has
This is preferable in terms of low energy driving and cost reduction in manufacturing.

【0097】以下の説明では、レーザ素子が1個の例で
説明するが、本発明のような1.1μm帯〜1.7μm
帯の長波長帯面発光半導体レーザが、1個のチップの上
に簡単に多数のレーザ素子が安価に製作できるので、マ
ルチレーザアレイ方式が簡単に実現でき、大容量の情報
やり取りが実現する。
In the following description, an example in which one laser element is used will be described. However, the 1.1 μm band to 1.7 μm band as in the present invention is used.
Since a large number of laser elements can be easily manufactured at low cost in a long-wavelength surface emitting semiconductor laser on a single chip, a multi-laser array system can be easily realized, and a large amount of information can be exchanged.

【0098】図6は本発明の光送受信システムの他の例
である。この例では、レーザ素子発光部から出た光信号
は空間伝送され、図の矢印方向に直進しするが、途中で
例えば反射部材によって、その直進方向が曲げられ、フ
ォトダイオード等の受光素子の光ディテクタ部で受け取
られる。
FIG. 6 shows another example of the optical transmission / reception system of the present invention. In this example, the optical signal emitted from the laser element light emitting unit is spatially transmitted and travels straight in the direction of the arrow in the figure. Received by the detector unit.

【0099】従来このような信号のやり取りは導線ケー
ブルを用いる電気信号で行っている。したがって各種エ
レクトロニクス機器は、その機器内部は無数の導線ケー
ブルで接続されており、その導線ケーブルの配置/処理
が煩雑であり、設計段階あるいは工場の組み立て段階で
問題となっていた。
Conventionally, such signal exchange is performed by an electric signal using a conductor cable. Therefore, various electronic devices are connected by an infinite number of conductor cables inside the devices, and the arrangement / processing of the conductor cables is complicated, which has been a problem in the design stage or the assembly stage of a factory.

【0100】そこで本発明では、このような導線ケーブ
ルによる信号のやり取りではなく、図5あるいは図6の
ような光送受信システムによって、信号を光に置き換え
るとともに、光信号を空間伝送させ、導線ケーブルをな
くして(あるいは少なくして)、機器内部の導線ケーブ
ルをできるだけ少なくして、内部をすっきりさせ、導線
ケーブルのレイアウト上の処理の煩雑さをなくし、機器
内部の各部品/ユニット等のレイアウトの自由度が増え
るようにしたのである。
Therefore, in the present invention, instead of exchanging signals using such a conductor cable, the optical transmission / reception system as shown in FIG. 5 or FIG. Eliminating (or reducing) the number of conductor cables inside the equipment as much as possible, making the inside clearer, eliminating the complexity of processing on the layout of the conductor cables, and free layout of parts / units inside the equipment. The degree was increased.

【0101】このような本発明の光送受信システムが組
み込まれるエレクトロニクス機器として、例えば複写機
やレーザープリンターのような電子写真原理を用いた記
録装置、あるいはインクジェット記録装置や銀塩写真プ
ロセスの記録装置等があげられる。これら以外にもコン
ピュータ、ビデオ機器、テレビ受像機等にも使用でき
る。
As the electronic equipment in which the optical transmission / reception system of the present invention is incorporated, for example, a recording apparatus using the electrophotographic principle, such as a copying machine or a laser printer, an ink jet recording apparatus, a recording apparatus for a silver halide photographic process, and the like. Is raised. In addition to these, it can be used for computers, video equipment, television receivers and the like.

【0102】図7は本発明が好適に適用される電子写真
複写機を示したものである。図8はそれを拡大し、内部
も簡単に示した図である。
FIG. 7 shows an electrophotographic copying machine to which the present invention is suitably applied. FIG. 8 is an enlarged view of the same, showing the interior simply.

【0103】本発明の光送受信システムは、たとえば図
8に示した太矢印のように配置される。ここでは図6の
ような光送受信システムを、単純に横と縦の太矢印のみ
で示している。図のA部はレーザ素子発光部であり、B
部は受光素子部である。反射部材は省略している。
The optical transmission / reception system of the present invention is arranged, for example, as shown by a thick arrow in FIG. Here, the optical transmission / reception system as shown in FIG. 6 is simply indicated only by horizontal and vertical thick arrows. A part in the figure is a laser element light emitting part, and B part
The part is a light receiving element part. The reflection member is omitted.

【0104】図9は本発明が好適に適用される他の例で
あり、インクジェット記録装置を示したものである。図
10はそれを拡大し、内部も簡単に示した図である。
FIG. 9 shows another example to which the present invention is suitably applied, and shows an ink jet recording apparatus. FIG. 10 is an enlarged view of the same, and also shows the inside simply.

【0105】本発明の光送受信システムは、たとえば図
10に示した太矢印のように配置される。ここでは図5
のような光送受信システムを、単純に横の太矢印のみで
示している。図のA部はレーザ素子発光部であり、B部
は受光素子部である。
The optical transmission / reception system of the present invention is arranged, for example, as shown by a thick arrow in FIG. Here, FIG.
Such an optical transmission / reception system is simply indicated only by a thick horizontal arrow. A part of the figure is a laser element light emitting part, and B part is a light receiving element part.

【0106】このように本発明では、各種エレクトロニ
クス機器の内部に導線ケーブルをなくして(あるいは少
なくして)、光送受信システムによって、機器内部の信
号のやり取りを行うものである。適用されるエレクトロ
ニクス機器として、図7〜図10では、それぞれ電子写
真複写機とインクジェット記録装置を示したが、これら
に限定されるものではない。
As described above, according to the present invention, signals are exchanged inside the various electronic devices by eliminating (or reducing) the conductor cables inside the various electronic devices by using the optical transmission / reception system. FIGS. 7 to 10 show an electrophotographic copying machine and an ink jet recording apparatus, respectively, as applicable electronic devices, but are not limited thereto.

【0107】ただし電子写真原理を用いた記録装置やイ
ンクジェット記録装置あるいは銀塩写真プロセスの記録
装置等は、それらの装置特有の性質として、機器内部で
トナーや液体のインクあるいは液体の現像液が、そのも
の単体で舞っていたり、あるいは紙粉といっしょに舞っ
ていたり、またミスト状になって舞っていたりして、機
器内部は本発明の光送受信システムにとってあまり好ま
しい環境とはいえない。
However, a recording device using the electrophotographic principle, an ink jet recording device, a recording device of a silver halide photographic process, and the like have a characteristic property that the toner or liquid ink or the liquid developing solution is The device itself is not a very favorable environment for the optical transmitting and receiving system of the present invention because the device itself is dancing alone, together with paper powder, or in the form of a mist.

【0108】このようなことを考慮して本発明では図1
1に示したように、レーザ発光光源および受光ユニット
のそれぞれの発光素子部および受光素子部には、それら
の素子をカバーするカバー部材を設けている。またそれ
らのカバーは例えばガラスのように光を透過する部材に
よって形成される。なおガラスでなくても内部の歪を取
り除いた高精度のプラスチック部材であってもよい。こ
のようなカバー部材は、高度な技術によって製作される
本発明のレーザ素子や、受光素子を物理的あるいは化学
的に保護する役目を持っている。
In consideration of the above, in the present invention, FIG.
As shown in FIG. 1, a cover member for covering the light emitting element portion and the light receiving element portion of each of the laser light emitting light source and the light receiving unit is provided. The covers are formed by a member that transmits light, such as glass. Note that a high-precision plastic member from which internal distortion has been removed may be used instead of glass. Such a cover member has a role of physically or chemically protecting the laser element and the light receiving element of the present invention manufactured by advanced technology.

【0109】さらにトナー、インクあるいは紙粉等の異
物が付着してきて、本発明の光送受信システムの機能を
損ねる(光が遮光されて機能しなくなる)ようなことが
あってはならないので、これらのカバー部材は着脱可能
とされ、異物が付着した場合にいつでもすぐに取りはず
し、清浄化することができるようになっている。なお図
11では反射部材にカバーを設けていないが、必要に応
じて設けてもよい。
In addition, foreign substances such as toner, ink and paper dust should not adhere to the optical transmission / reception system of the present invention (the light should be shielded from light to stop functioning). The cover member is detachable and can be immediately removed and cleaned whenever foreign matter adheres. Although the cover is not provided on the reflection member in FIG. 11, it may be provided as needed.

【0110】以上のような点を考えるとこのようなカバ
ーを設ける必然性がある機器としては、上記のコンピュ
ータ、ビデオ機器、テレビ受像機等のようなものより、
トナーや紙を利用してトナー粉や紙粉が舞ったりする機
器や、内部で液体を使用したりする機器といえ、そのよ
うな機器にはカバーを設けることが特に効果的に機能す
るといえる。
[0110] In view of the above points, the devices that need to be provided with such a cover include the above computers, video devices, television receivers, and the like.
It can be said that the device is a device in which toner powder or paper powder flies by using toner or paper, or a device in which liquid is used inside. It can be said that providing such a cover functions particularly effectively.

【0111】[0111]

【発明の効果】〔請求項1に対応した効果〕装置内部に
レーザ発光光源の光信号を空間伝送する光送受信システ
ムを設けたので、内部の信号授受をこの光送受信システ
ムで行うことができ、装置内部で信号授受に使用する導
線ケーブルを省略することが可能となった。従来ややも
すると装置内部で信号授受に使用する導線ケーブルが複
雑に入り組み、そのレイアウト上の処理が煩雑であった
が、使用する導線ケーブルの数を減らすことができたの
で、煩雑さが解消できるのみならず、装置内部の各部品
/ユニット等のレイアウトの自由度が増えた。またこの
光送受信システムのレーザ発光光源および受光ユニット
のそれぞれの発光素子部および受光素子部にそれらの素
子をカバーするカバー部材を設けるようにしたので、発
光素子部および受光素子部が装置内部を漂う異物などに
よって破損することが防止でき、この光送受信システム
が安定して動作できるようになった。
According to the first aspect of the present invention, an optical transmission / reception system for spatially transmitting an optical signal from a laser light source is provided in the apparatus, so that the internal signal transmission / reception can be performed by the optical transmission / reception system. It became possible to omit the conductor cable used for signal transmission and reception inside the device. Conventionally, the conductor cables used for signal transmission and reception inside the device were complicated, and the layout processing was complicated, but the number of conductor cables used could be reduced, so the complexity was eliminated Not only is it possible, but also the degree of freedom in the layout of each part / unit inside the device has been increased. In addition, since the light emitting element section and the light receiving element section of the laser emission light source and the light receiving unit of this optical transmitting and receiving system are provided with cover members for covering the elements, the light emitting element section and the light receiving element section float inside the apparatus. Damage due to foreign matter or the like can be prevented, and the optical transmission / reception system can operate stably.

【0112】〔請求項2に対応した効果〕このような装
置内部の光送受信システムのレーザ発光光源として、レ
ーザ発振波長が1.1μm帯〜1.7μm帯の面発光型
半導体レーザを用いるとともに、この面発光型半導体レ
ーザの半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫したので、動作
電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も
少なく安定した発振ができるようになり、低コストで実
用的な光送受信システムとすることができた。
[Effects Corresponding to Claim 2] A surface-emitting type semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm to 1.7 μm is used as a laser emission light source of an optical transmission / reception system inside such an apparatus. By devising a semiconductor distributed Bragg reflector for this surface emitting semiconductor laser, the operating voltage, oscillation threshold current, etc. can be reduced, the laser element generates less heat, and stable oscillation can be achieved. It could be a transmission / reception system.

【0113】〔請求項3に対応した効果〕このような装
置内部の光送受信システムのレーザ発光光源として、レ
ーザ発振波長が1.1μm帯〜1.7μm帯の面発光型
半導体レーザを用いるとともに、この面発光型半導体レ
ーザの活性層と反射鏡の間に非発光再結合防止層を設け
るようにしたので、安定して発振、使用できるようにな
り、実用的な光送受信システムとすることができた。
[Effects Corresponding to Claim 3] A surface emitting semiconductor laser having a laser oscillation wavelength of 1.1 μm band to 1.7 μm band is used as a laser emission light source of an optical transmission / reception system inside such an apparatus. Since a non-radiative recombination preventing layer is provided between the active layer of the surface-emitting type semiconductor laser and the reflecting mirror, stable oscillation and use can be achieved, and a practical optical transmission / reception system can be obtained. Was.

【0114】〔請求項4に対応した効果〕このような光
送受信システムを電子写真原理を用いた記録装置に設け
ることにより、この装置内部で信号授受に使用する導線
ケーブルを省略することが可能となった。また、このよ
うな記録装置は、装置内部で、トナーや紙粉が絶えず舞
っていて、光送受信システムの発光素子部や受光素子部
に悪影響を及ぼすが、本発明ではそれらの素子をカバー
するカバー部材を設けるようにしたので、そのような悪
影響を防止でき、この光送受信システムが安定して動作
できるようになった。
[Effects Corresponding to Claim 4] By providing such an optical transmission / reception system in a recording apparatus using the electrophotographic principle, it is possible to omit a conductor cable used for signal transmission and reception inside the apparatus. became. Further, in such a recording apparatus, toner and paper dust are constantly flying inside the apparatus, which has an adverse effect on the light emitting element section and the light receiving element section of the optical transmitting and receiving system. Since the member is provided, such an adverse effect can be prevented, and the optical transmission / reception system can operate stably.

【0115】〔請求項5に対応した効果〕このような光
送受信システムをインクジェット原理を用いた記録装置
に設けることにより、この装置内部で信号授受に使用す
る導線ケーブルを省略することが可能となった。また、
このような記録装置は、装置内部で、液体のインクやそ
のミスト、紙粉等が絶えず舞っていて、光送受信システ
ムの発光素子部や受光素子部に悪影響を及ぼす(特に液
体であるインクが付着すると素子を破損する)が、本発
明ではそれらの素子をカバーするカバー部材を設けるよ
うにしたので、そのような悪影響を防止でき、この光送
受信システムが安定して動作できるようになった。
[Effects Corresponding to Claim 5] By providing such an optical transmission / reception system in a recording apparatus using the ink jet principle, it is possible to omit a conductor cable used for signal transmission and reception inside the apparatus. Was. Also,
In such a recording apparatus, liquid ink, its mist, paper dust, and the like are constantly flying inside the apparatus, and adversely affect the light emitting element portion and the light receiving element portion of the optical transmission / reception system (particularly when the liquid ink adheres). However, in the present invention, a cover member for covering those elements is provided, so that such an adverse effect can be prevented, and the optical transmission / reception system can operate stably.

【0116】〔請求項6に対応した効果〕このような光
送受信システムの発光素子部や受光素子部をカバーする
カバー部材をガラスにしたので安価に製作でき、また光
透過も妨げないので、良好に機能する光送受信システム
とすることができた。
[Effects Corresponding to Claim 6] Since the cover member for covering the light emitting element portion and the light receiving element portion of such an optical transmission / reception system is made of glass, it can be manufactured at low cost and does not hinder light transmission. The optical transmission / reception system functioning as described above.

【0117】〔請求項7に対応した効果〕このような光
送受信システムの発光素子部や受光素子部をカバーする
カバー部材を着脱可能としたので、その表面にトナー、
インク、紙粉等の異物が付着しても、簡単に取り外して
清浄化して再び取り付けられるので、長期にわたり良好
に機能する長期的信頼性の高い光送受信システムとする
ことができた。
[Effects Corresponding to Claim 7] Since a cover member for covering the light emitting element portion and the light receiving element portion of such an optical transmission / reception system is made detachable, toner,
Even if foreign matter such as ink or paper dust adheres, it can be easily removed, cleaned, and reinstalled, so that a long-term highly reliable optical transmission and reception system that functions well for a long time can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの素子部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an element part of a long-wavelength band surface emitting semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの半導体分布ブラッグ反射鏡の構成の部分断面
図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a configuration of a semiconductor distributed Bragg reflector of a long wavelength band surface emitting semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザの他の構成の素子部断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an element portion of another configuration of a long-wavelength band surface emitting semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態に係る長波長帯面発光半導
体レーザ素子を形成したウエハ基板ならびにレーザ素子
チップを示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a wafer substrate and a laser element chip on which a long wavelength band surface emitting semiconductor laser element according to one embodiment of the present invention is formed.

【図5】本発明の光送受信システムの一例を示す概念図
である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of the optical transmission / reception system of the present invention.

【図6】本発明の光送受信システムの他の例を示す概念
図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of the optical transmission / reception system of the present invention.

【図7】本発明が好適に適用される電子写真複写機の一
例である。
FIG. 7 is an example of an electrophotographic copying machine to which the present invention is suitably applied.

【図8】本発明の光送受信システムを内蔵した電子写真
複写機の一例である。
FIG. 8 is an example of an electrophotographic copying machine incorporating the optical transmission / reception system of the present invention.

【図9】本発明が好適に適用されるインクジェット記録
装置の一例である。
FIG. 9 is an example of an ink jet recording apparatus to which the present invention is suitably applied.

【図10】本発明の光送受信システムを内蔵したインク
ジェット記録装置の一例である。
FIG. 10 is an example of an ink jet recording apparatus incorporating the optical transmission / reception system of the present invention.

【図11】本発明の光送受信システムのさらに他の例を
示す概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing still another example of the optical transmission / reception system of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 輝幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮垣 一也 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 金井 健 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 和多田 篤行 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 俊一 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鈴木 幸栄 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 菅原 悟 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 曳地 秀一 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 新治 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C061 AQ05 AQ06 BB08 CG15 2H027 JA03 JB30 JC20 ZA09 5F073 AA22 AA74 AB17 BA07 BA09 CA07 CA17 DA05 5F089 AA10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Teruyuki Furuta 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Kazuya Miyagaki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Ken Kanai 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Atsushi Watada 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Shunichi Sato 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Yukie Suzuki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Invention Satoru Sugawara 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Shuichi Hikichi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock Company Ricoh (72) Inventor Shinji Sato 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (Reference) 2C061 AQ05 AQ06 BB08 CG15 2H027 JA03 JB30 JC20 ZA09 5F073 AA22 AA74 AB17 BA07 BA09 CA07 CA17 DA05 5F89 AA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 装置内部に設けられ、装置内部の通信を
行うための光送受信システムであって、レーザ発光光源
の光信号を空間伝送するとともに、前記光信号を受光す
るための受光ユニットを設けた光送受信システムにおい
て、前記レーザ発光光源および受光ユニットのそれぞれ
の発光素子部および受光素子部には、それらの素子をカ
バーするカバー部材を設けたことを特徴とする光送受信
システム。
1. An optical transmission / reception system provided inside an apparatus for performing communication inside the apparatus, wherein a light receiving unit for spatially transmitting an optical signal of a laser light source and receiving the optical signal is provided. In the optical transmitting and receiving system, the light emitting and receiving unit of each of the laser light emitting light source and the light receiving unit is provided with a cover member that covers those elements.
【請求項2】 前記レーザ発光光源は、発振波長が1.
1μm〜1.7μmであり、光を発生する活性層を、主
たる元素がGa、In、N、Asからなる層、もしくは
Ga、In、Asよりなる層とし、レーザ光を得るため
に前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含ん
だ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップ
であって、前記反射鏡はそれを構成する材料層の屈折率
が小/大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反
射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記
屈折率が小の材料層はAlxGa1-xAs(0<x≦1)
とし、前記屈折率が大の材料層はAlyGa1-yAs(0
≦y<x≦1)とした反射鏡であり、かつ前記屈折率が
小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとる
材料層AlzGa1-zAs(0≦y<z<x≦1)を設け
てなる面発光型半導体レーザ素子チップであることを特
徴とする請求項1記載の光送受信システム。
2. The laser light source according to claim 1, wherein said laser light source has an oscillation wavelength of 1.
1 μm to 1.7 μm, wherein the active layer that generates light is a layer whose main element is made of Ga, In, N, As or a layer made of Ga, In, As, and the active layer is used to obtain a laser beam. A surface-emitting type semiconductor laser device chip having a resonator structure including a reflector provided on an upper portion and a lower portion of the surface mirror, wherein the reflector has a material layer constituting the reflector periodically having a refractive index of small / large. A semiconductor distributed Bragg reflector that changes and reflects incident light by light wave interference, and the material layer having a small refractive index is Al x Ga 1 -x As (0 <x ≦ 1).
And the material layer having a large refractive index is Al y Ga 1-y As (0
≦ y <x ≦ 1), and a material layer Al z Ga 1-z As having a refractive index between a small and a large value between the material layers having a small and a large refractive index. 2. The optical transmitting / receiving system according to claim 1, wherein the optical transmitting / receiving system is a surface-emitting type semiconductor laser device chip provided with (0 ≦ y <z <x ≦ 1).
【請求項3】 前記レーザ発光光源は、発振波長が1.
1μm〜1.7μmであり、光を発生する活性層を、主
たる元素がGa、In、N、Asからなる層、もしくは
Ga、In、Asよりなる層とし、レーザ光を得るため
に前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含ん
だ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップ
であって、前記反射鏡はそれを構成する材料の屈折率が
小/大と周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射
する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈
折率が小の材料はAlxGa1-xAs(0<x≦1)と
し、前記屈折率が大の材料はAlyGa1-yAs(0≦y
<x≦1)とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射
鏡の間にGaInPもしくはGaInPAsよりなる非
発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素
子チップであることを特徴とする請求項1記載の光送受
信システム。
3. The laser light source has an oscillation wavelength of 1.
1 μm to 1.7 μm, wherein the active layer that generates light is a layer whose main element is made of Ga, In, N, As or a layer made of Ga, In, As, and the active layer is used to obtain a laser beam. A surface-emitting type semiconductor laser device chip having a resonator structure including a reflecting mirror provided at an upper portion and a lower portion of the reflecting mirror, wherein the refractive index of a material constituting the reflecting mirror changes periodically between small and large. A semiconductor distributed Bragg reflector that reflects incident light by light wave interference, wherein the material having a small refractive index is Al x Ga 1 -x As (0 <x ≦ 1), and the material having a large refractive index is Al y Ga 1-y As (0 ≦ y
<X ≦ 1), characterized in that it is a surface-emitting type semiconductor laser device chip provided with a non-radiative recombination prevention layer made of GaInP or GaInPAs between the active layer and the reflector. The optical transmission and reception system according to claim 1.
【請求項4】 前記装置は、電子写真原理を用いた記録
装置であることを特徴とする請求項1から3のいずれか
1項記載の光送受信システム。
4. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the device is a recording device using an electrophotographic principle.
【請求項5】 前記装置は、インクジェット原理を用い
た記録装置であることを特徴とする請求項1から3のい
ずれか1項記載の光送受信システム。
5. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the apparatus is a recording apparatus using an ink-jet principle.
【請求項6】 前記カバー部材は、ガラスで形成された
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の
光送受信システム。
6. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the cover member is formed of glass.
【請求項7】 前記カバー部材は、着脱可能であること
を特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の光送
受信システム。
7. The optical transmitting and receiving system according to claim 1, wherein the cover member is detachable.
JP2001053200A 1999-10-28 2001-02-27 Optical transmission and receiving system Pending JP2002261320A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001053200A JP2002261320A (en) 2001-02-27 2001-02-27 Optical transmission and receiving system
US10/085,204 US6975663B2 (en) 2001-02-26 2002-02-26 Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-7μm and optical telecommunication system using such a laser diode
US10/697,035 US7245647B2 (en) 1999-10-28 2003-10-31 Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7mum and optical telecommunication system using such a laser diode
US11/220,826 US20060093010A1 (en) 2001-02-26 2005-09-08 Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7 um and optical telecommunication system using such a laser diode
US11/759,615 US7590159B2 (en) 2001-02-26 2007-06-07 Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7 micrometers and optical telecommunication system using such a laser diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001053200A JP2002261320A (en) 2001-02-27 2001-02-27 Optical transmission and receiving system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002261320A true JP2002261320A (en) 2002-09-13
JP2002261320A5 JP2002261320A5 (en) 2005-09-15

Family

ID=18913702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001053200A Pending JP2002261320A (en) 1999-10-28 2001-02-27 Optical transmission and receiving system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002261320A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6674785B2 (en) Vertical-cavity, surface-emission type laser diode and fabrication process thereof
JP5057354B2 (en) Manufacturing method of surface emitting laser
JP2004063657A (en) Surface emitting laser, surface emitting laser array, light transmitting module, light transmitting/receiving module and optical communication system
JP4950432B2 (en) Surface emitting semiconductor laser, surface emitting semiconductor laser array, image forming apparatus, optical pickup, optical transmission module, optical transmission / reception module, and optical communication system
JP4497796B2 (en) Surface emitting semiconductor laser, surface emitting semiconductor laser array, optical communication system, optical writing system, and optical pickup system
JP2004140007A (en) Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical transmitting module, optical transceiver module, optical communication system, laser beam printer, and optical pickup system
JP2002261400A (en) Laser, laser apparatus, and optical communication system
JP4046466B2 (en) Semiconductor distributed Bragg reflector, surface emitting semiconductor laser, optical transmission module, optical transmission / reception module, and optical communication system using the same
JP2002252425A (en) Optical space transmission system using long-waveband surface light-emitting laser device
JP2002329928A (en) Optical communication system
JP2002252418A (en) Optical communications system
JP2002252416A (en) Optical communications system
JP2004179640A (en) Semiconductor laser, module for optical transmission, and optical communication system
JP2002261320A (en) Optical transmission and receiving system
JP2002261398A (en) Optical communication system
JP2002261401A (en) Optical communication module
JP2002261399A (en) Optical communication system
JP2002261384A (en) Optical communication system
JP4666967B2 (en) Semiconductor light emitting device, surface emitting semiconductor laser, surface emitting semiconductor laser array, optical transmission module, optical transmission / reception module, and optical communication system
JP2002252405A (en) Optical communication system
JP2002261389A (en) Optical communication system
JP2002252417A (en) Surface light-emitting type semiconductor laser device chip and optical communications system
JP2002252430A (en) Optical communication system
JP2004200647A (en) Semiconductor light-emitting device, optical transmitter module, optical transmitter/receiver module, optical communication system, and method of manufacturing semiconductor light-emitting device
JP2002252428A (en) Optical communication system using long-waveband surface light-emitting laser device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050328

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050328

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050328

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080722

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081118