面发光激光元件

本发明涉及面发光激光元件，特别涉及具有光子晶体的面发光激光元件。

背景技术：

1、近年来，正在推进使用了光子晶体(pc：photonic crystal)的光子晶体面发光激光器(photonic-crystal surface-emitting laser)的开发。

2、例如，在专利文献1中公开了具有单一晶格的光子晶体且具有高衍射效应的光子晶体面发光激光器。

3、另外，在专利文献2中公开有以下一种光子晶体面发光激光器：其具有多重晶格光子晶体层，活性层的平坦性及结晶性高，且光提取效率高，能够以低阈值电流密度及高量子效率进行振荡动作。

4、另外，在专利文献3中公开有以下一种具有光导结构的垂直谐振器型发光元件：该光导结构包含中心区域和周边区域，该周边区域设置在中心区域的周围且第一多层膜反射镜与第二多层膜反射镜间的光学距离比中心区域小。

5、在非专利文献1中公开了光子晶体面发光激光器的衍射光的公式化以及在光子晶体层中衍射而向与光子晶体层垂直的方向上发出的衍射放射波曲线等(图1、图4(b))。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本再表2018-155710号公报

9、专利文献2：日本再表2020-045573号公报

10、专利文献3：日本再表2019-208004号公报

11、非专利文献

12、非专利文献1：y.liang et al.:rhys.rev.b vol.84,195119(2011)

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在以往的垂直谐振器型发光元件中，在谐振器内设置具有不同光学距离的区域的光导层来控制光束，因此为了稳定地生成高输出的单峰性的激光，必须在考虑了振荡模式的基础上形成光导层。另外，生成以及射出具有多峰性的强度分布的激光的情况也相同(例如，专利文献3)。

3、本发明并不是着眼于控制振荡模式，而是着眼于控制从光子晶体(pc)层衍射并放射出的衍射光、即已经放射出的光而将光束形状控制成所期望的形状这一点而完成的。由此，能够进行光束的控制而与激光的振荡模式无关。换言之，通过利用不对振荡产生作用的光能够容易且高精度地控制光束形状。

4、本发明着眼于上述点而完成，其目的在于提供一种能够容易且高精度地控制光束形状且光束(横向模式)在高输出的范围内稳定性优异的光子晶体面发光激光器。

5、用于解决课题的手段

6、本发明的一实施方式的面发光激光元件包括：

7、透光性的基板；

8、设置在所述基板上的n型半导体层；

9、设置在所述n型半导体层上的活性层；

10、设置在所述活性层上的p型半导体层；

11、空孔层，其是包含于所述n型半导体层中的光子晶体层，该光子晶体层具备在与所述活性层平行的面内以具有二维周期性的方式配置的空孔；

12、光反射层，其设置在所述p型半导体层上，具有反射面；以及

13、透光性导电体层，其设置在所述反射面和所述p型半导体层之间，

14、在所述基板的背面具有光出射面，

15、所述空孔层具有衍射面，该衍射面是使在所述空孔层内形成驻波的光向与所述空孔层正交的方向衍射时的波源，

16、具有相互减弱区域和相互增强区域，

17、其中，在所述相互减弱区域中，将所述衍射面与所述反射面的间隔距离设置成从所述衍射面向所述光出射面侧衍射的第一衍射光与从所述衍射面经所述光反射层侧衍射并经所述反射面反射的第二衍射光的干涉而生成的干涉光的光强度比所述第一衍射光的光强度小；

18、在所述相互增强区域中，将所述衍射面与所述反射面的间隔距离设置成所述干涉光的所述光强度比所述第一衍射光的光强度大。

技术特征：

1.一种面发光激光元件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的面发光激光元件，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的面发光激光元件，其特征在于，所述第二区域层的厚度小于所述第一区域层的厚度。

4.根据权利要求2或3所述的面发光激光元件，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的面发光激光元件，其特征在于，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的面发光激光元件，其特征在于，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的面发光激光元件，其特征在于，所述透光性导电体层具有圆形形状。

技术总结具备透光性的基板、n型半导体层、活性层、p型半导体层、包含于n型半导体层的光子晶体层空孔层、设在p型半导体层上且具有反射面的光反射层、设在反射面和p型半导体层间的透光性导电体层。在基板背面具有光出射面，空孔层具有衍射面，衍射面是使在空孔层内形成驻波的光向与空孔层正交的方向衍射时的波源，具有相互减弱区域和相互增强区域，在该相互减弱区域中，将衍射面与反射面的间隔距离设置成从衍射面向光出射面侧衍射的第一衍射光与从衍射面经光反射层侧衍射并经反射面反射的第二衍射光的干涉而生成的干涉光的光强度比第一衍射光的光强度小；在相互增强区域中，将衍射面与反射面的间隔距离设置成干涉光的光强度比第一衍射光的光强度大。技术研发人员：野田进,井上卓也,佐藤一树,藤原崇子,江本溪,小泉朋朗受保护的技术使用者：国立大学法人京都大学技术研发日：技术公布日：2024/11/7