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公開番号2024143617
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023056383
出願日2023-03-30
発明の名称面発光素子
出願人ソニーグループ株式会社
代理人個人
主分類H01S 5/183 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】素子の内部で複雑な光路制御を行うことができるようにする。
【解決手段】面発光素子は、活性層と、前記活性層で発光されて、光出射面方向に伝搬する光を反射させる第1反射鏡と、前記活性層で発光されて、前記光出射面と反対方向に伝搬する光を反射させる第2反射鏡と、前記活性層と前記第1反射鏡との間、又は前記活性層と前記第2反射鏡との間の少なくとも一方に配置され、面内で膜厚又は屈折率の少なくとも一方が連続的又は段階的に変化する絶縁膜と、を備える。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
活性層と、
前記活性層で発光されて、光出射面方向に伝搬する光を反射させる第１反射鏡と、
前記活性層で発光されて、前記光出射面と反対方向に伝搬する光を反射させる第２反射鏡と、
前記活性層と前記第１反射鏡との間、又は前記活性層と前記第２反射鏡との間の少なくとも一方に配置され、面内で膜厚又は屈折率の少なくとも一方が連続的又は段階的に変化する絶縁膜と、を備える、
面発光素子。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記絶縁膜は、光路の中心方向における膜厚又は屈折率が面内において最大又は最小である、
請求項１に記載の面発光素子。
【請求項３】
前記絶縁膜は、面内で均一な膜厚と、面内で連続的又は段階的に変化する屈折率とを有する、
請求項１に記載の面発光素子。
【請求項４】
前記絶縁膜は、面内で均一な屈折率と、面内で連続的又は段階的に変化する膜厚とを有する、
請求項１に記載の面発光素子。
【請求項５】
前記絶縁膜は、半導体層の中の酸素イオン又は窒素イオンの少なくとも一方を含む領域である、
請求項１に記載の面発光素子。
【請求項６】
前記半導体層は、アルミニウムを含む、
請求項５に記載の面発光素子。
【請求項７】
前記絶縁膜は、前記半導体層で取り囲まれる、
請求項５に記載の面発光素子。
【請求項８】
前記絶縁膜は、面方向に複数に分割された複数の分割絶縁膜を有し、
面方向に隣接する２つの前記分割絶縁膜の間には、前記活性層に繋がる電流経路が配置される、
請求項１に記載の面発光素子。
【請求項９】
面方向に隣接する前記２つの分割絶縁膜は、互いに異なる膜厚又は屈折率分布を有する、
請求項８に記載の面発光素子。
【請求項１０】
光路に沿って配置される複数の前記絶縁膜を備える、
請求項１に記載の面発光素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、面発光素子に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、半導体プロセスで形成される面発光素子であり、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）を初めとして様々な分野に使用されることが期待されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬでは、一般的にアパーチャ径が小さくなるほど回折ロスが増大し、電流Ｉと光出力ＬのＩ－Ｌ特性が悪化する。Ｉ－Ｌ特性改善の一つの手段が光路制御である。しかしながら、一般的なＶＣＳＥＬでは、光ビームの複雑な光路制御は困難である。他の光路制御の例として、例えば素子のアレイ化の為にＶＣＳＥＬの光ビームを複数に分岐させたり、複数の光ビームを1つのビームに集光させて高出力化することは困難である。
【０００４】
光路制御の具体的な手段として、ＶＣＳＥＬの外側に光学レンズを設置する案が考えられるが、デバイスが大型化してしまい、製造コストも余計に発生する。理想的には、ＶＣＳＥＬの内部に光学レンズの役割を果たす何らかの光学構造を作り込むことが一つの理想的な手段となる。
【０００５】
ＶＣＳＥＬの内部に光学構造を作り込む一つの手段として、例えばＶＣＳＥＬの内部に酸素イオンを注入し、面内に膜厚分布又は屈折率分布を持つ酸化膜を形成することが考えられる。当該酸化膜の屈折率は周囲よりも低くなるため、酸化膜の形状と屈折率次第では実効的に光学レンズと同等の働きをし、前述の光路制御も容易になる（特許文献１、２参照）。
【０００６】
特許文献１には、酸素イオンの注入により酸化膜を形成することで、ＶＣＳＥＬの出射方向と垂直な方向に光場狭窄及び電流狭窄を実施する手法が開示されている。特許文献２には、光ビームの光路上に酸化イオン注入による酸化膜を形成し、光路上の等価屈折率と光路周囲の等価屈折率の差分を低減することで、高次モードでの発振を抑制する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００２－２８９９６７号公報
特開２００５－１８３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１と２に開示された技術では、回折ロスを低減させたり、光ビームを分岐又は統合させるなどの複雑な光路制御を行うことはできない。
そこで、本開示では、素子の内部で複雑な光路制御を行うことが可能な面発光素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本開示によれば、活性層と、
前記活性層で発光されて、光出射面方向に伝搬する光を反射させる第１反射鏡と、
前記活性層で発光されて、前記光出射面と反対方向に伝搬する光を反射させる第２反射鏡と、
前記活性層と前記第１反射鏡との間、又は前記活性層と前記第２反射鏡との間の少なくとも一方に配置され、面内で膜厚又は屈折率の少なくとも一方が連続的又は段階的に変化する絶縁膜と、を備える、
面発光素子が提供される。
【００１０】
前記絶縁膜は、光路の中心方向における膜厚又は屈折率が面内において最大又は最小であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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