複合反射鏡を用いた面発光レーザに関する研究

本研究では、半導体多層膜と誘電体多層膜の2つの反射鏡の長所を持った複合反射鏡の研究を行った。そこで、複合反射鏡を持つ面発光レーザを実現するために、複合反射鏡の反射率の理論検討と実際にMOCVD装置と電子ビーム蒸着装置により高反射率の反射鏡の製作と反射率測定系によりその評価を行った。理論検討を行った結果には、AlAs/Ga_<0.9>Al_<0.1>As半導体多層膜反射鏡とSiO_2/TiO_2誘電体多層膜反射鏡を用い、レーザの発振波長(lambda=0.88mum)に反射率のピークがくるよう設計を行った。誘電体多層膜反射鏡のみのピーク反射率は、99.8%で、複合反射鏡のピーク反射率は、99.9%である。この二つの反射率の差は、あまり無いようだが、レーザの特性であるしきい値電流に置き換えると4%の違いにあたる。また、実際にMOCVD装置によるAlAs/Ga_<0.9>Al_<0.1>As半導体多層膜反射鏡を製作し、理論通りのピーク反射率99%が得られた。そして、光学モニター法により制御する電子ビーム蒸着装置によるSiO_2/TiO_2誘電体多層膜反射鏡の製作を行い、ピーク反射率99%が得られた。この二つの反射鏡を用いた複合反射鏡を持つ面発光レーザを製作したところ、以前の面発光レーザよりしきい値の低減が得られた。これにより複合反射鏡の有効性が示されたと考える。しかし、誘電体には電流が流れず、p形半導体多層膜反射鏡の抵抗が高いので、今後レーザ構造などを検討する必要がある。

本研究では、半導体多層膜と誘電体多層膜の2つの反射鏡の長所を持った複合反射鏡の研究を行った。そこで、複合反射鏡を持つ面発光レーザを実現するために、複合反射鏡の反射率の理論検討と実際にMOCVD装置と電子ビーム蒸着装置により高反射率の反射鏡の製作と反射率測定系によりその評価を行った。理論検討を行った結果には、AlAs/Ga_<0.9>Al_<0.1>As半導体多層膜反射鏡とSiO_2/TiO_2誘電体多層膜反射鏡を用い、レーザの発振波長(lambda=0.88mum)に反射率のピークがくるよう設計を行った。誘電体多層膜反射鏡のみのピーク反射率は、99.8%で、複合反射鏡のピーク反射率は、99.9%である。この二つの反射率の差は、あまり無いようだが、レーザの特性であるしきい値電流に置き換えると4%の違いにあたる。また、実際にMOCVD装置によるAlAs/Ga_<0.9>Al_<0.1>As半導体多層膜反射鏡を製作し、理論通りのピーク反射率99%が得られた。そして、光学モニター法により制御する電子ビーム蒸着装置によるSiO_2/TiO_2誘電体多層膜反射鏡の製作を行い、ピーク反射率99%が得られた。この二つの反射鏡を用いた複合反射鏡を持つ面発光レーザを製作したところ、以前の面発光レーザよりしきい値の低減が得られた。これにより複合反射鏡の有効性が示されたと考える。しかし、誘電体には電流が流れず、p形半導体多層膜反射鏡の抵抗が高いので、今後レーザ構造などを検討する必要がある。