表面发射激光器和光学干涉层析成像装置的制造方法_3

文档序号:9550108阅读:来源:国知局
首先,当半导体空腔长度从3.00λ改变为3.25λ时,空腔长度增加,但是基本结 构的波长调谐效率仍然得以改进。
[0089] 对于其中向基本结构添加了AR膜的结构,获得了下面的结果。在相关技术的 3. 00λ的半导体空腔长度的情况下,波长调谐效率变高,但是在具有3.25λ的半导体空腔 长度的应用本发明的结构的情况下,相反地,波长调谐效率变低。
[0090] 另一方面,对于其中向基本结构添加了DBR的结构,获得了下面的结果。在相关技 术的3.00λ的半导体空腔长度的情况下,波长调谐效率变低,但是在具有3.25λ的半导体 空腔长度的应用本发明的结构的情况下,相反地,波长调谐效率变高。
[0091] 该结果可被解释为波长调谐效率根据半导体空腔长度而改变,并且其改变量根据 间隔部分和半导体空腔之间的界面处的反射率而变化。
[0092] 这被参考图3进一步地详细描述。
[0093] 图3是用于示出对于具有各种结构的MEMS-VCSEL,当中心波长是1065nm时,波长 调谐效率和半导体空腔长度之间的关系的计算结果的图。
[0094] 对于在间隔部分和半导体空腔之间的界面处不形成任何东西的基本结构、具有包 括在该界面处形成的一对层的DBR的结构、具有包括在该界面处形成的三对层的DBR的结 构、具有包括在该界面处形成的五对层的DBR的结构和具有在该界面处形成的AR膜的结 构,计算l〇65nm中心波长附近的波长调谐效率对半导体空腔长度的相关性。
[0095] 参考图3,可以看出,每当半导体空腔长度改变λ/4时,波长调谐效率反复上下变 化。还可以看出,虽然反复出现微小的上下变化,但是作为整体趋势,随着半导体空腔长度 变大,波长调谐效率变低。
[0096] 在这种情况下,对于具有AR膜的结构,随着半导体空腔长度改变,波长调谐效率 的上下变化范围为窄。
[0097] 另一方面,对于具有DBR的结构,随着半导体空腔长度改变,波长调谐效率的上下 变化范围为宽。另外,随着DBR中层的对的数目增加,波长调谐效率的上下变化的范围变 宽。
[0098] 至此已经说明,通过向间隔部分和半导体空腔之间的界面添加AR膜,改善了波长 调谐效率,但是至此仅仅评论了其中半导体空腔长度是(λ/2)Xm的情况。
[0099] 通过本发明的发明人的评论可以明了,如以上参考图3所述,当半导体空腔长度 是(λ/2)Xm+λ/4时,如果添加AR膜,那么波长调谐效率反而变坏。
[0100] 下面尝试给出本结果的定性评论。
[0101] 诸如AR膜的用于减小反射率的结构可被理解为具有产生对于半导体空腔长度的 差异的不敏感性的效果。因此,对于任何半导体空腔长度,获得当形成AR膜时波长调谐效 率为高的半导体空腔长度的特性和波长调谐效率为低的半导体空腔长度的特性之间的中 间特性。
[0102] 具体地,在波长调谐效率最初为低的半导体空腔长度((λ/2)Xm)的情况下,通 过添加AR膜,可以提高波长调谐效率。另一方面,在波长调谐效率最初为高的半导体空腔 长度((λ/2)Χπι+λ/4)的情况下,通过添加AR膜,波长调谐效率降低。
[0103] 另一方面,诸如DBR的用于提高反射率的结构可被理解为具有产生对半导体空 腔长度的差异的敏感性的效果。具体地,在波长调谐效率最初为低的半导体空腔长度 ((λ/2)Xm)的情况下,通过添加DBR,波长调谐效率进一步降低。另一方面,在波长调谐效 率最初为高的半导体空腔长度((λ/2)Xm+λ/4)的情况下,通过添加DBR,波长调谐效率 进一步提尚。
[0104] 结果,从提高波长调谐效率的角度出发,具有半导体空腔长度(λ/2)Xm+λ/4并 且添加了诸如DBR的高反射率结构的结构最适合。
[0105] 在应用本发明的结构中,不必然需要半导体空腔长度精确地等于 (λ/2)Xm+λ/4,并且其中半导体空腔在(λ/2)Xm+λ/4附近的某个范围内的结构也 可以获得本发明的效果。具体地,半导体空腔是更接近(λ/2)Xm+λ/4而不是更接近 (λ/2)Xm的值就足够了。换言之,当满足下列条件时,可以获得本发明的效果:
[0106] (λ/2)Xm+λ/8〈L〈(λ/2)Xm+3λ/8,
[0107] 其中L是半导体空腔长度,m是1或者更大的整数,并且λ是激光振荡的中心波 长。
[0108] 另外,当满足下列条件时,优选地,与基本结构相比较,波长调谐效率得以改善:
[0109] (λ/2)Xm+7λ/40 彡L彡(λ/2)Xm+13λ/40
[0110] 另外,当满足下列条件时,更优选地,该范围更接近(λ/2)Xm+λ/4:
[0111] (λ/2)Χπι+3λ/16 彡L彡(λ/2)Χπι+5λ/16·
[0112] 在应用本发明的结构中,在反射镜可以获得对于激光振荡来说足够的反射率的范 围内,不具体地限制上部反射镜和下部反射镜。例如,可以使用由电介质或者半导体多层 膜、金属膜或者衍射光栅形成的DBR。
[0113] 在应用本发明的结构中,在间隔部分和半导体空腔之间的界面处形成的高反射率 结构提高反射率就足够了。例如,可以使用由电介质或者半导体多层膜、金属膜或者衍射光 栅形成的DBR。
[0114] 在它们当中,由于可以在形成半导体空腔之后通过共同的晶体生长形成DBR的制 造优点,以及由于其导电性而可以扩散电流以便有助于使得电流注入均匀化的优点等,由 半导体多层膜形成的DBR(所谓的半导体DBR)是特别优选的。
[0115] 另外,由电介质多层膜形成的DBR(所谓的电介质DBR)在DBR不能导电方面次于 半导体DBR,但是在能够获得大于半导体多层膜可以获得的折射率差方面表现优异,并且因 此能够容易地获得高反射率。因此,根据其用途,存在电介质DBR比半导体DBR更优选的情 况。
[0116] 在应用本发明的结构中,作为活性层,可以使用用于通常使用的表面发射激光器 的活性层。可以根据需要激光振荡的波长,恰当地选择形成活性层的材料的组成、活性层的 厚度等。
[0117] 在应用本发明的结构中,对于用于沿着光轴方向垂直移动上部反射镜的单元,可 以使用在MEMS领域中通常使用的技术。例如,可以使用静电技术、压电技术、热技术、电磁 技术或者液压技术。
[0118] 在应用本发明的结构中,间隔部分可被以气体或者液体填充,或者可以是真空。此 处使用的真空指负压状态,即,气压比标准大气压低的状态。假设间隔部分被以空气填充并 且折射率为1,执行此处的计算。
[0119] 应用本发明的表面发射激光器可以通过光激发或者电流注入来产生激光振荡。在 电流注入的情况下,必须形成电极,但是为了简化描述和图示,在此处和附图中省略了这种 电极。
[0120] 另外,应用本发明的多个表面发射激光器可被布置在单个平面内,以便用作阵列 光源。
[0121] (实施例2)
[0122] 在实施例2中,描述包括在实施例1中描述的表面发射激光器的光源设备的应用 例子。波长可调光源设备可被用作用于光通信的光源或者用于光测量的光源。另外,该光 源设备可被用作信息获取装置的光源设备,该信息获取装置被配置为获得关于将被以无损 伤和非破坏性的方式测量的对象的内部的信息。下面,作为使用本实施例的光源设备的信 息获取装置的例子,参考图4描述光学干涉层析成像装置(以下简称为0CT装置)。
[0123] 图4是用于示出根据该实施例的0CT装置8的示意图。0CT装置8包括至少一个 光源设备801、干涉光学系统802、光检测部分803和被配置为获得关于将被测量的对象的 内部的信息的信息获取部分804。作为光源设备801,可以使用实施例1的表面发射激光 器。另外,虽然未示出,信息获取部分804包括傅里叶变换器。信息获取部分804包括傅里 叶变换器指的是信息获取部分804具有对输入的数据执行傅里叶变换的功能,并且在信息 获取部分804具有该功能的范围内,不对其施加特定的限制。一个示例结构是信息获取部 分804包括运算部分,并且该运算部分具有执行傅里叶变换的功能。具体地,该运算部分是 包括CPU的计算机,并且该计算机运行具有执行傅里叶变换的功能的应用。另一示例结构 是信息获取部分804包括具有执行傅里叶变换的功能的傅里叶变换电路。
[0124] 从光源设备801发射的光穿过干涉光学系统802,以便作为具有关于将被测量的 对象812的信息的干涉光而输出。由光检测部分803接收该干涉光。注意,光检测部分803 可以是差分检测类型,或者可以是简单的光强监测类型。关于接收的干涉光的强度的时间 波形的信息被从光检测部分803发送到信息获取部分804。信息获取部分804获得接收的 干涉光的强度的时间波形的峰值并且执行傅里叶变换,以便获得关于对象812的信息(例 如,关于层析图象的信息)。注意,此处描述的光源设备801、干涉光学系统802、光检测部分 803和信息获取部分804可被任意地布置。
[0125] 下面,详细描述从自光源设备801发射光到获取关于将被测量的对象的内部的信 息的处理。自光源设备801发射的光穿过光纤805,入射耦合器806,然后被分为穿过用于 照射光的光纤807的照射光以及穿过用于参考光的光纤808的参考光。耦合器806在光源 的波长带内以单模式操作,并且各种类型的光纤耦合器可以是3dB耦合器。照射光穿过准 直器809成为准直光,并且被镜810反射。被镜810反射的光穿过透镜811,照射对象812, 并且被对象812的深度方向的各个层反射。
[0126] 另一方面,参考光穿过准直器813,并且被镜814反射。在親合器806处,由来自对 象812的反射光和来自镜814的反射光产生干涉光。干涉光穿过光纤815、穿过准直器816 以被聚光,并且被光检测部分803接收。关于由光检测部分803接收的干涉光的强度的信 息被转换为诸如电压的电气信息,并且被发送至信息获取部分804。信息获取部分804处理 关于干涉光的强度的数据,具体地,执行傅里叶变换,
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1