[发明专利]面发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及例如发光二极管(LED)、垂直腔面发光激光器(VCSEL)等面发光元件。

背景技术

一般情况下，面发光元件具备在第1导电型基板的上表面依次层叠了第1导电型的下部反射层、多个阻挡层、形成在阻挡层之间的使用了单一量子阱或多重量子阱构造的多个有源层、和第2导电型的上部反射层的层叠构造。其中，在下部反射层或上部反射层的任意一个上，设置有用于向有源层高效注入电流的电流狭窄层。通过形成这样的构造，由下部反射层、多个阻挡层、有源层和上部反射层来形成光谐振器。其中，构成光谐振器的一对下部反射层与上部反射层被配置成，其之间的光学长度为“光的半波长(λ/2)×(1+n)(n为自然数)”左右。

而且，在基板的下表面形成有第1电极，并且在上部反射层的上表面形成有第2电极，借助第1电极及第2电极来施加电压。当被施加电压时，有源层被注入电流，从有源层中感应释放出光。产生出的光在下部反射层及上部反射层之间不断反射，形成了光的驻波(光驻波)。其中，有源层在靠光谐振器的中央处，被分别配置在与驻波中振幅最大的波腹对应的位置。其结果，在有源层中传播的驻波的电场得以提高，使得来自各有源层的光输出增强，提高了作为其总和的整体的光输出。在进一步使光输出提高的情况下，延长谐振器长度来增加驻波的波腹的数量，在与增加的驻波了的波腹对应的位置进一步设置有源层(例如参照专利文献1、2)。

【专利文献1】日本特开平10-27945号公报

【专利文献2】日本特开2007-87994号公报

但是，如果延长谐振器长度，并在与新形成的驻波的波腹对应的位置进一步设置有源层，则由于光谐振器的光学长度变长，所以光限制变弱，存在不能获得足够的模增益这一问题。

如果对该问题进行详细说明，则首先光谐振器中的光限制的强弱由光限制系数表示。光限制系数是在有源层中光被限制的比例，各有源层的总物理(实效)长度d与光谐振器中的一对反射层间的物理(实效)长度L之比(d/L)成为指标。另一方面，模增益被表示为将在有源层中获得的增益系数与光限制系数相乘而得到的值，表示光谐振器的实效光增益。因此，光限制越弱、即光限制系数越小，面发光元件中的模增益越小。

发明内容

本发明鉴于上述的现有技术问题而提出，本发明的目的在于，提供一种能够增大光限制系数、有效地实现模增益增大的面发光元件。

为了解决上述课题，技术方案1的发明涉及的面发光元件具备光谐振器，该光谐振器具有第1有源层、和隔着该第1有源层对置设置的一对反射层，并形成在所述一对反射层各自的附近至少具有光的振幅最大的波腹而构成的驻波，其中，在所述一对反射层各自的附近中的至少一方设置第2有源层，在所述一对反射层之间设置包层，为了抵消因设置所述第2有源层而引起的所述一对反射层之间的物理长度或光学长度的增加，对该包层实施了用于缩短该包层的物理长度或光学长度的缩短方法。

在技术方案2的发明中，所述缩短方法是将所述包层的物理长度形成得薄。

在技术方案3的发明中，所述缩短方法是将形成所述包层的膜以低折射率的材料形成，来缩短光学长度。

在技术方案4的发明中，将所述第2有源层的增益光谱的峰值波长，形成在比所述第1有源层的增益光谱的峰值波长长的波长侧，对因从室温变化为低温时的所述第1有源层的增益光谱向短波长侧的移动而使得增益系数减少的频带，叠加基于从室温变化为低温时第2有源层的增益光谱向短波长侧的移动的增益系数，来弥补所述第1有源层的增益系数的减少。

在技术方案5的发明中，将所述第2有源层的增益光谱的峰值波长，形成在比所述第1有源层的增益光谱的峰值波长短的波长侧，对因从室温变化为高温时的所述第1有源层的增益光谱向长波长侧的移动而使得增益系数减少的频带，叠加基于从室温变化为高温时第2有源层的增益光谱向长波长侧的移动的增益系数，来弥补所述第1有源层的增益系数的减少。

另外，技术方案6的发明涉及的面发光元件具备光谐振器，该光谐振器具有第1有源层、和隔着该第1有源层对置设置的一对反射层，并形成在所述一对反射层各自的附近至少具有光的振幅最大的波腹而构成的驻波，其中，在所述一对反射层各自的附近中的至少一方设置有第2有源层。

根据技术方案1的发明，成为在一对反射层各自的附近中的至少一方设置第2有源层的构成。此时，由于形成在一对反射层各自的附近至少具有光的振幅最大的波腹而构成的驻波，所以即使在第2有源层的位置，光的振幅也变大，能够通过第2有源层提高光输出。