[发明专利]二维光子晶体面发光激光光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种自平面状的光源沿垂直于其面的方向放射激光的面发光激光光源。

背景技术

迄今，正使用着利用了法布里-珀罗共振器的法布里-珀罗型激光光源、及利用了衍射光栅的分布式反馈(Distributed Feedback：DFB)型激光光源。这些激光光源都是通过共振或衍射使规定波长的光放大而使激光起振的光源。

与之相对，近年来，正在开发采用了光子晶体的新型的激光光源。光子晶体是在电介质所构成的母材上人工形成周期构造的晶体。周期构造通常通过在母材内周期性设置折射率不同于母材的区域(异折射率区域)而形成。通过该周期构造，在晶体内产生布拉格衍射，将规定波长的光放大来得到激光振荡。专利文献1中记载有如下二维光子晶体面发光激光光源，其在两个电极间设置含有发光材料的活性层，并在该活性层附近设置二维光子晶体。

使用图1详细说明现有的二维光子晶体面发光激光光源。在下部包覆层(基板)11上，经由分隔层161设置活性层12，在活性层12上隔着分隔层162设置二维光子晶体13。活性层12使用通过注入电流而发光的材料。这种材料之一例有由砷化铟镓(InGaAs)/砷化镓(GaAs)构成的多量子阱(Multiple-Quantum Well：MQW)。二维光子晶体13是在板材中将圆柱状的空孔14周期性配置成正方晶格状的晶体。在二维光子晶体13上将分隔层163、上部包覆层17、接触层18按顺序层叠。而且，在接触层18之上设置上部电极191、在下部包覆层11之下设置下部电极192。下部电极192形成于下部包覆层11的整个下面，与之相对，上部电极191只在接触层18的上面中心附近形成。另外，图1中，为了表示二维光子晶体13的构造，将二维光子晶体13和分隔层163空开间隔进行描绘，但实际上两者是密接的。

当从现有的二维光子晶体面发光激光光源所得到的激光在充分离开接触层18的位置进行观测时，在中心光束的周围观察到强度弱于中心光束的伴随光束。将该伴随光束称作旁瓣。旁瓣出现的原因之一，可例举出存在上部电极191。如图2所示，自接触层18的表面将激光面射出时，在形成有上部电极191的区域而射出被遮挡。因此，从夹着上部电极191的两侧所射出的光在偏离光束中心的位置进行干涉而增强，由此在离开主峰21的位置形成旁瓣22。

可认为使用由具有透光性的材料构成的电极就可防止旁瓣的形成。但是，电极材料需要是活性层中注入电荷的效率高的材料，与之相对，兼备良好的透光性和高的电荷注入效率这两个条件的材料至今还未发现。

专利文献1：特开2000-332351号公报([0037]～[0056]、图1)

发明内容

本发明要解决的问题在于，提供一种二维光子晶体面发光激光光源，可形成没有伴随不需要的旁瓣的光束。

为解决上述课题，本发明提供一种二维光子晶体面发光激光光源，其特征在于，具备：

a)基板，其由对目的波长具有透光性的材料构成；

b)活性层，其设于所述基板下侧；

c)二维光子晶体，其设置在所述基板和所述活性层之间或比所述活性层更靠近下侧，并在板状的母材内周期性配置多个折射率不同于母材的区域而成，且将所述目的波长的光放大；

d)安装层，其设置在比所述二维光子晶体及所述活性层更靠近下侧，按照从该层的下表面到所述活性层为止的距离比从所述基板的上表面到所述活性层的距离更短的方式设置，安装时与外部的部件相接；

e)窗口状电极，其设于所述基板的上面，具有使所述目的波长的激光通过的窗口；和

f)安装面电极，其设于所述安装层的下面，面积比包含所述窗口的所述窗口状电极的面积窄。

另外，本申请中，为便于表示各构成要素的位置关系，以基板为基准将活性层侧表述为“下”侧，这仅仅是一个便于表示方向性的标记，对本发明的二维光子晶体面发光激光光源的安装时的方向没有任何规定。

(1)本发明的二维光子晶体面发光激光光源的构成