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JP5224310B2 - 垂直共振器型面発光レーザ - Google Patents
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JP5224310B2 - 垂直共振器型面発光レーザ - Google Patents

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Description

本発明は，垂直共振器型面発光半導体レーザに関し、更に詳しくは，安定した偏波モードで発振可能な垂直共振器型面発光半導体レーザに関する。
垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下、単に面発光レーザと称する）は、その名が示す通り，光の共振する方向が基板面に対して垂直であり、光インターコネクションをはじめ、通信用光源として、また、センサー用途などの様々なアプリケーション用デバイスとして注目されている。
上記のように注目される理由として、面発光レーザは、従来から用いられている端面発光型レーザと比較して、素子の２次元配列が容易に形成できること、共振器のミラーを設けるために劈開する必要がないのでウェハレベルでテストが可能なこと、活性層の体積が格段に小さいので極めて低いしきい値で発振でき、消費電力が小さいことなどの利点が挙げられる。
一般に、半導体レーザにおけるレーザ発振には、縦モード、横モード、偏波モードの３つのモードがある。
まず、縦モードについていえば、面発光レーザでは共振器長が極めて短いため、容易に基本縦モード発振が得られる。
また、横モードについていえば、面発光レーザは一般には横モードの制御機構を有していないため，複数の高次モードで発振しやすい。複数の高次横モードによって発振したレーザ光を光伝送に用いると，特に高速変調時に伝送距離に比例した著しい劣化を引き起こす原因となる。面発光レーザにおいて、基本横モード発振を得るための最も単純な方法は、発光領域の面積を、基本横モードのみが発振しうる程度に小さくすることである。しかしながら、狭い発光面積を再現性よく作ることは困難であることに加え、発光面積が小さいことにより、出力が小さく、また素子抵抗が大きく印加電圧が大きくならざるを得ない。
そこで、面発光レーザにおいて大面積において基本横モード発振を得るための手段として、例えば，文献「IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.9, No.5, pp.1439-1445, September/October 2003」（非特許文献１）に示されるような構造が提案されている。図１５は、非特許文献１に開示された面発光レーザの一部破断斜視図、図１６はその上面図である。この面発光レーザでは，基板１上に積層された半導体分布反射多層膜からなる下部反射鏡２、発光層３、該発光層３上に積層した半導体分布反射多層膜からなる上部反射鏡４とからなる積層部１１の、積層面内において２次元周期的に配列された複数の円孔８が形成されている。積層面内における２次元の円孔配列は、中央部に円孔のない点欠陥部９を有し、円孔８は、上部反射鏡４の上面側から積層方向の途中の深さまで設けられている。
円孔配列の外側周辺部には上部電極５が，基板１の裏面には下部電極６がそれぞれ形成されている。さらに、下部反射鏡２の最上層付近，すなわち発光層３に近い場所に位置する層は例えばｐ型のＡｌＡｓ層７で形成され、その外側の周縁部のみを選択的に酸化することによってＡｌ２Ｏ３からなる絶縁領域７ａが形成され，これが発光層３に対する電流狭窄構造として働く。
この面発光レーザ１０では、上記複数の円孔８の配列により，円孔８が配列された領域において光が感じる屈折率は円孔８のない点欠陥部（中央部）９に比べて僅かに低くなっている。この結果、円孔が配列された部分は、円孔がない中央部の点欠陥部９に対してクラッドとして働く。この面発光レーザに上部電極５、下部電極６を介して電流注入を行なうと、発光層３においてレーザ発振が起こる。この場合、２次元円孔配列中央部の点欠陥部９と、周囲の円孔が配列された部分とのわずかな屈折率差に基づいて，点欠陥部９を含む大面積の領域で基本横モードによるレーザ発振が起こる。（なお、このように、円孔配列を用いて屈折率差を形成し、横モード制御を行っている面発光レーザは，「フォトニック結晶面発光レーザ」とも呼ばれている。）この面発光レーザでは、大面積において基本横モード発振ができ、高出力化、低抵抗化による低動作電圧化も可能となる。
しかしながら、上記面発光レーザの偏波モードについては一般に直線偏波が得られるものの、問題がある。すなわち、面発光レーザのデバイス構造自体は、図１６に符号Ｉ〜ＶＩで示すように、点欠陥部9の中心軸Ｃの周りで6回の回転対称性（中心軸Ｃを含む半平面内の電磁界分布が、６０度回転したときにほぼ同等である。）を有しており、この円孔配列パターンの回転対称性によって決まる存在可能な各偏波モード間の利得及び損失がほぼ同等であることから、これら各偏波モード間で競合が起こる。その結果、環境温度や駆動電流などの外部的条件の微妙な変化によって，頻繁に偏波モードのスイッチングが起こってしまうなど、その偏波方向は安定しないのである。かかる偏波モードの不安定は、過剰雑音の原因となり、また、伝送媒体の偏波モード分散などを通じて伝送帯域が制限されることの原因ともなる。
この点、フォトニック結晶面発光レーザではない、通常の面発光レーザにおける偏波モードの安定化の手法として、傾斜基板上に面発光レーザを作製する方法が知られている。この方法は，利得が結晶方位に依存することを利用するものであり、ある特定の方位の偏波モードに対して利得を大きくするために、たとえば（３１１）A面や（３１１）B面などの高指数方位の結晶面上に発光層を形成するものである。
しかしながら通常の（１００）面上に発光層を積層する場合に比べ，良質の結晶成長は難しく、高出力が得られにくいという問題点がある。また、図１５のもののように電流狭窄構造として選択酸化層を設けてなる面発光レーザを傾斜基板上に積層した場合には、結晶方位による酸化レートの違い（異方性酸化）により，酸化部分の形状、ひいては発光領域の形状に歪みが生じ，ビーム形状の制御が困難であるという問題もある。
上記方法のほかにも，デバイスのメサ形状に非対称性を導入した構造や，金属誘電体回折格子を半導体分布反射多層膜からなる反射鏡に組み込んだ構造などが知られている(特許文献１)が、いずれの構造も、デバイス加工が複雑なうえに、偏波制御性が十分とはいえない。
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.9, No.5, pp.1439-1445, September/October 2003 特開平１１−５４８３８号公報
本発明は、垂直共振器型面発光レーザが有していた上記課題を解決するものであり、大面積での基本横モード発振が可能で、かつ、偏波モードが安定化された、しかも作製が容易な垂直共振器型面発光レーザを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第１の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域を挟んで対向する一対の空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする。
ここにおいて、上記所定の領域は、周期的に二次元配列された空孔が存在しない、点欠陥部である。
また、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第２の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域の中心を通り前記積層面内に伸びる一の直線上に中心が位置する空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なっていることを特徴とする。
また、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第３の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域の中心を一端として前記積層面内に伸びる一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が所定範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする。
第３の態様において、前記複数の空孔が前記積層面内において三角格子状に配列されている場合には、前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が６０度以上１２０度以下の範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なるようにするのが好ましい。
また、第３の態様において、前記複数の空孔が前記積層面内において正方格子状に配列されている場合には、前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が４５度以上１３５度以下の範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なるようにするのが好ましい。
また、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第４の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域を挟んで対向する一対の空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする。
また、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第５の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域の中心を通り前記積層面内に伸びる一の直線上に中心が位置する空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする。
また、本発明に係る垂直共振器型面発光レーザの第６の態様は、基板と、前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、前記所定の領域の中心を一端として前記積層面内に伸びる一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が所定範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする。
第６の態様において、前記複数の空孔が前記積層面内において三角格子状に配列されている場合には、前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が６０度以上１２０度以下の範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることが好ましい。
また、第６の態様において、前記複数の空孔が前記積層面内において正方格子状に配列されている場合には、前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が４５度以上１３５度以下の範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることが好ましい。
上記第４乃至第６の態様において、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体としては、ポリイミドを用いることが好ましい。
なお、前記第１乃至第６の態様において、前記複数の空孔は円孔であることが好ましい。また、前記複数の空孔を正方形の空孔とする場合には、一つの正方形の対向する２辺が他の空孔の対応する対向する２辺と平行となるように、すなわち、すべての正方形の方位が揃うように配列されることが好ましい。
上記第１乃至第６の各態様の本発明においては、前記所定の領域、すなわち複数の空孔が周期的に二次元的に配置されてなる空孔配列の点欠陥部の中心を通り、前記積層部の積層方向に伸びる軸を中心軸とする空孔配列パターンの回転対称性によって決まる存在可能な複数の偏波モードのうち、一つの偏波モードの損失が他の偏波モードの損失よりも小さくなる。このため、当該一つの偏波モードのみが選択的に発振し、偏波モード間の競合が防止され、発振する偏波モードが安定化する。したがって、偏波モード間のスイッチングによる雑音の発生が防止され、伝送媒体の偏波モード分散により、伝送帯域が制限されることが防止される。
（第１の実施形態例）
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態例による面発光レーザの上面図、図２は断面斜視図である。
本発明の第１の実施形態例に係る面発光レーザ１００は、発振波長８５０ｎｍで使用されるフォトニック結晶面発光レーザであり、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１の（１００）面上に下部反射鏡１０２、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる下部クラッド層、４ペアのＧａＡｓ/Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなる多重量子井戸、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる上部クラッド層からなる発光層１０３、上部反射鏡１０４を順次積層し、この上部反射鏡１０４の最上層の表面に、ｎ型のＧａＡｓ層コンタクト層が形成され，全体の積層部を構成している。なお、上記積層部には、電流狭窄構造を形成するため、たとえばｐ型のＡｌＡｓ層１０７が介挿されている。
下部反射鏡１０２は、それぞれ厚みλ/４ｎ（ｎは屈折率、λは動作波長）のｐ型ＡｌＡｓとｐ型ＧａＡｓを交互に積層してなる２０ペアの半導体多層膜と、その上にそれぞれ厚みλ/４ｎ（ｎは屈折率、λは動作波長）のｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓを交互に積層してなる１５ペアの半導体多層膜とからなる。また、上部反射鏡１０４は、それぞれ厚みλ/４ｎのｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓとを交互に積層してなる２５ペアの半導体多層膜からなっている。
上記積層部の上部から下部反射鏡１０２のうちの少なくとも上面に至るまでの部分は、周辺部がエッチング除去されて，柱状層構造１２０が形成されている。かかる柱状層構造１２０のうち、発光層１０３に近い場所に積層されたｐ型のＡｌＡｓ層１０７は、柱状層構造１２０の側面に露出する部分から内部に向かって一部が酸化され、Ａｌ２Ｏ３からなる絶縁領域１０７ａを形成している。この絶縁領域１０７ａが、発光層１０３に注入される電流に対して電流狭窄構造として働く。
図１に示すように、柱状層構造１２０には，電子ビーム露光あるいはフォトリソグラフィ、およびドライエッチングにより、複数の円孔１０８が積層面内において正三角形の三角格子状に二次元的に配列形成されている。この円孔配列は、その中央に円孔がない点欠陥部１０９を有している。これらの複数の円孔１０８の配列周期は５μｍ（中心間の距離）であり、柱状層構造１２０の上面から上部反射鏡１０４の１７ペア分に相当する深さにまで設けられている。このような円孔配列により、円孔１０８が形成された部分の平均屈折率は、円孔がない点欠陥部１０９の平均屈折率よりも小さくなるので、円孔１０８が形成された部分は、点欠陥部１０９を伝搬する光に対してクラッドとして働く。円孔１０８の配列周期、孔径、深さなどは、円孔１０８が形成された部分の平均屈折率と円孔がない点欠陥部１０９の平均屈折率との差により、積層面方向において基本横モード発振が得られるよう、適宜調整される。
柱状の層構造１２０における円孔が配列された部分の周辺部には、例えばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなる上部電極１０５が形成されている。また、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる下部電極１０６がそれぞれ形成されている。
本第１の実施形態例では、図１に示すように、中央の点欠陥部１０９を挟んで対向する中央部近傍の一対の円孔の径ｄ２は、それ以外の円孔の径ｄ１よりも大きくなっている。本実施形態例では、円孔径ｄ１は例えば２μｍ、ｄ２は３μｍである。このように、異なった径の円孔を配置することによって、円孔の配列パターンは図１に符号Ｉ、ＩＩで示したように、点欠陥部１０９の中心を通り積層面に垂直な中心軸Ｃの周りに、２回の回転対称性を有するものとなっている。すなわち、中心軸を含む半平面内における面発光レーザの光電磁界分布は、該中心軸を中心として１８０度回転したときと同等である。
かかる円孔配列パターンの対称性に対応し、この面発光レーザ１００の偏波モードとしては、２つの偏波モードが存在しうるところ、各偏波モードが受ける損失は異なるものとなる。本実施形態例では、図１中に示したｘ方向（孔径の大きな円孔の中心を結んだ方向と平行な方向）に平行な電界成分を有する偏波モードに対する損失がｙ方向（積層面内でｘ方向に垂直な方向）に平行な偏波モードに対する損失より大きくなるので、ｙ方向の偏波モードでの発振が支配的となる。
したがって、電極１０５、１０６を介して電流を注入した場合、これら２つの偏波モードのうち、損失の小さいｙ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
本第１の実施形態例に関し、上記パラメータを用いて計算を行ったところ、ｙ方向の偏波モードでの発振が支配的に起こることが確認され、ｘ方向及びｙ方向の各偏波モード間の発振強度の比（直交偏波抑圧比）は３０ｄＢ以上であった。なお、横モードについては、基本横モード発振が確認されている。
なお、本第１の実施形態例では、図１に示すように、中央の点欠陥部１０９を挟んで対向している円孔のうち、最も近接している一対の円孔の径ｄ２を、それ以外の円孔の径ｄ１よりも大きくした。この例では、点欠陥部１０９に最も近い一対の円孔のみの径が他の円孔の径と異なっているため、点欠陥部１０９に存在する発振レーザ光の電界に対してより効果的に空孔の径を変化させたことの効果を及ぼすことができる点で有利である。しかも、点欠陥部１０９の近傍を除く周辺部では、同一径の円孔が均一に二次元的に分布しており、積層面内における屈折率の分布に与える擾乱も少なくて済む。すなわち、発振レーザ光の形状に対する影響も少なくて済む。
もっとも、各偏波モードの損失を相違させるためには、上記のように点欠陥部１０９に最も近接する一対の空孔の径を変化させるのではなく、適宜、中央の点欠陥部に最近接しない一対の円孔の径を変更させても構わない。
さらに、図３のように、点欠陥部１０９の中心を通る積層面に平行な一の直線上に中心を有する円孔の径を、他の円孔の径と異ならしめてもよい。図３に示した変形例では、点欠陥部１０９の中心を通過するｘ軸に平行な直線Ｌ１上に中心が存在する円孔の径ｄ１を、直線Ｌ１上に中心がない他の円孔の径ｄ２よりも小さくしているので、図３のｘ軸方向の偏波モードに対する損失がｙ軸方向の偏波モードに対する損失よりも小さい。このため、ｘ軸方向の偏波モードにおいて選択的に発振が起こり、偏波モード間のスイッチングが防止される。このように、点欠陥部１０９の中心を通る積層面に平行な一の直線Ｌ１上に中心を有するすべての円孔の径を、この一の直線Ｌ１上にない他の円孔の径と異ならしめることによって、中心軸Ｃの周りの回転非対称性の程度をさらに強めることができるので、発振する偏波モードの安定性がさらに高まる。
上記では、複数の空孔（円孔）のうち、特定の位置にあるものの径を他の円孔の径と異ならせることとしたが、当該特定の位置の空孔の形状を他の空孔の形状と異なるもの、たとえば、正方形の孔など円孔以外の形状としてもよい。
（第２の実施形態例）
図４は、本発明の第２の実施形態例による面発光レーザの上面図、図５は断面斜視図である。
本発明の第２の実施形態例に係る面発光レーザ２００は、発振波長１３００ｎｍで使用されるフォトニック結晶面発光レーザであり、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の（１００）面上に下部反射鏡２０２をＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により積層し、しかる後にＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法によって、ＧａＡｓからなる下部クラッド層、４ペアのＧａＩｎＮＡｓＳｂ/ＧａＮＡｓからなる多重量子井戸層、ＧａＡｓからなる上部クラッド層からなる発光層２０３を順次積層し、さらにその後再度ＭＯＣＶＤ法によって、上部反射鏡２０４を順次積層し、全体の積層部を構成している。
下部反射鏡２０２は、それぞれ厚みλ/４ｎ（ｎは屈折率、λは動作波長）のｎ型ＡｌＡｓとｎ型ＧａＡｓを交互に積層してなる３５ペアの半導体多層膜からなる。また、上部反射鏡２０４は、それぞれ厚みλ/４ｎのｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとｐ型ＧａＡｓとを交互に積層してなる２２ペアの半導体多層膜からなっている。
上記積層部の上部から下部反射鏡２０２のうちの少なくとも上面に至るまでの部分は、周辺部がエッチング除去されて，柱状の層構造２２０が形成されている。かかる柱状層構造２２０の上面には、例えばＡｕ／ＡｕＺｎからなるリング状の上部電極２０５が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる下部電極２０６が形成される。
本第２の実施形態の面発光レーザにおける電流狭窄構造は、フォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストマスク（不図示）を形成し、上部反射鏡２０４の最下部付近が平均飛程となるような加速電圧で水素イオンを適切な量だけ注入し、高抵抗領域２０７ａに変質させることによって形成される。
電流狭窄構造の形成後、図４に示すように、柱状層構造２２０には，電子ビーム露光あるいはフォトリソグラフィ，およびドライエッチングにより，複数の円孔２０８が積層面内において三角格子状に二次元的に配列形成される。この円孔配列は、その中央に円孔がない点欠陥部２０９を有している。これらの複数の円孔２０８の配列周期は５μｍ（中心間の距離）であり、柱状層構造２２０の上面から上部反射鏡２０４の１５ペア分に相当する深さにまで設けられている。このような円孔配列により、円孔２０８が形成された部分の平均屈折率は、円孔がない点欠陥部２０９の平均屈折率よりも小さくなるので、円孔２０８が形成された部分は、点欠陥部２０９を伝搬する光に対してクラッドとして働く。円孔２０８の配列周期、孔径、深さなどは、円孔２０８が形成された部分の平均屈折率と円孔がない点欠陥部２０９の平均屈折率との差により、積層面方向において基本横モード発振が得られるよう、適宜調整される。
本第２の実施形態例では、点欠陥部の中心を一端として積層面内に伸びる一の半直線との間で、中心と点欠陥部の中心とを結ぶ線分のなす角度が所定範囲内である円孔の径を、他の円孔の径と異ならせている。すなわち、図４において、中心と点欠陥部２０９の中心を結ぶ線分ｌｉと、点欠陥部２０９の中心を一端として積層面内に伸びるｘ軸に平行な一の半直線Ｌ０とのなす角度が６０°以上１２０°以下である円孔２０８ｉは、なす角度が６０°未満又は１２０°より大きい円孔よりも、径が大きい。図４に示した例では、半直線Ｌ０との間で６０°の角度をなす半直線Ｌ６０と１２０°の角度をなす半直線Ｌ１２０との間に中心が存在する円孔（各半直線上に中心が存在する円孔を含む）の径ｄ２を、２．５μｍとし、他の円孔の径ｄ１を１．５μｍとしている。
本第２の実施形態例では、このように異なった孔径の円孔を配置することによって、円孔の配列パターンは図４に符号Ｉ、ＩＩで示したように、点欠陥部２０９の中心を通り積層面に垂直な中心軸Ｃの周りに、２回の回転対称性を有するものとなっている。すなわち、中心軸を含む半平面内における面発光レーザの光電磁界分布は、該中心軸を中心として１８０度回転したときと同等である。
かかる円孔配列パターンの対称性に対応し、この面発光レーザ２００の偏波モードとしては、２つの偏波モードが存在しうるところ、各偏波モードが受ける損失は異なるものとなる。本第２の実施形態例では、図４中に示したｘ方向に平行な電界成分を有する偏波モードに対する損失がｙ方向に平行な偏波モードに対する損失より小さくなるので、ｘ方向の偏波モードでの発振が支配的となる。
したがって、電極２０５、２０６を介して電流を注入した場合、これら２つの偏波モードのうち、損失の小さいｘ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
本第２の実施形態例に関し、上記パラメータを用いて計算を行ったところ、ｘ方向の偏波モードでの発振が支配的に起こることが確認され、ｘ方向及びｙ方向の各偏波モード間の発振強度の比（直交偏波抑圧比）は、３０ｄＢ以上の値が得られた。横モードについては、基本横モード発振が確認されている。
なお、本第２の実施形態例では、点欠陥部２０９の中心を一端として積層面内に伸びるｘ軸に平行な一の半直線Ｌ０と６０°の角度をなす半直線Ｌ６０と、１２０°の角度をなす半直線Ｌ１２０との間に中心が存在する円孔（各半直線上に中心が存在する円孔を含む）の径を、他の円孔の径よりも大きくしたが、半直線Ｌ０と任意の範囲内の角度をなす半直線上に中心が存在する円孔の径を、他の円孔の径と異ならせても、各偏波モード間で損失を異ならせることが可能である。
換言すれば、本第２の実施形態例では、点欠陥部２０９の中心を通る一の半直線Ｌ０と、中心と点欠陥部の中心を結ぶ線分とのなす角度が所定範囲内にある複数の円孔の径を他の円孔の径と異ならしめている。このため、中心軸Ｃの周りの回転非対称性の程度をさらに強めることができるので、発振する偏波モードの安定性がさらに高まる。
上記では、複数の空孔（円孔）のうち、特定の位置にあるものの径を他の円孔の径と異ならせることとしたが、当該特定の位置の空孔の形状を他の空孔の形状と異なるもの、たとえば、正方形の孔など円孔以外の形状としてもよい。
（第３の実施形態例）
図６は、本発明の第３の実施形態例による面発光レーザの上面図、図７は断面斜視図である。本第３の実施形態例は、第１の実施形態例と同様、発振波長８５０ｎｍで使用されるフォトニック結晶面発光レーザであり、円孔の配列が異なる点を除き、構成及び製造方法は同じである。
本第３の実施形態例では、複数の円孔は、中央部の点欠陥部３０９を除いて、周期５μｍの正方格子状に配列されている。点欠陥部３０９近傍の一対の円孔の径ｄ２は、それ以外の円孔の径ｄ１よりも大きくなっている。ここにおいてｄ２は、３μｍ、ｄ１は２μｍである。円孔の深さは、積層部上面から上部反射鏡３０４の１７ペア分に相当する程度である。なお、円孔の周期、径、深さは、点欠陥部３０９の光が基本横モードで存在するものであれば、上記のものに限られない。
本第３の実施形態例でも、異なった径の円孔を配置することによって、円孔の配列パターンは図６に符号Ｉ、ＩＩで示したように、点欠陥部３０９の中心を通り積層面に垂直な中心軸Ｃの周りに、２回の回転対称性を有するものとなっている。すなわち、中心軸を含む半平面内における面発光レーザの光電磁界分布は、該中心軸を中心として１８０度回転したときと同等である。
かかる円孔配列パターンの回転対称性に対応し、この面発光レーザ３００の偏波モードとしては、２つの偏波モードが存在しうるところ、各偏波モードが受ける損失は異なるものとなる。本第３の実施形態例では、図６中に示したｘ方向（孔径の大きな円孔の中心を結んだ方向と平行な方向）に平行な電界成分を有する偏波モードに対する損失がｙ方向（積層面内でｘ方向に垂直な方向）に平行な偏波モードに対する損失より大きくなるので、ｙ方向の偏波モードでの発振が支配的となる。
したがって、電極３０５、３０６を介して電流を注入した場合、これら２つの偏波モードのうち、損失の小さいｙ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
本第３の実施形態例に関しても、上記パラメータを用いて計算を行ったところ、ｙ方向の偏波モードでの発振が支配的に起こることが確認され、ｘ方向及びｙ方向の各偏波モード間の発振強度の比（直交偏波抑圧比）は３０ｄＢ以上であった。なお、横モードについては、基本横モード発振が確認されている。
なお、本第３の実施形態例では、図６に示すように、中央の点欠陥部３０９を挟んで対向している円孔のうち、最も近接している一対の円孔の径ｄ２を、それ以外の円孔の径ｄ１よりも大きくした。この例では、点欠陥部３０９に最も近い一対の円孔のみの径が他の円孔の径と異なっているため、点欠陥部３０９に存在する発振レーザ光の電界に対してより効果的に円孔の径を変化させたことの効果を及ぼすことができる点で有利である。しかも、点欠陥部３０９の近傍を除く周辺部には、同一径の円孔が均一に二次元的に分布しており、積層面内における屈折率の分布に与える擾乱も少なくて済む。すなわち、発振レーザ光の形状に対する影響も少なくて済む。
もっとも、各偏波モードの損失を相違させるためには、上記のように点欠陥部３０９に最も近接する一対の空孔の径を変化させるのではなく、点欠陥部３０９に最近接しない一対の円孔の径を変更させても構わない。
さらに、図８のように、点欠陥部３０９の中心を通る積層面に平行な一の直線上に中心を有するすべての円孔の径を、他の円孔の径と異ならしめてもよい。図８に示した変形例では、点欠陥部３０９の中心を通過するｘ軸に平行な直線Ｌ１上に中心が存在する円孔の径ｄ１を、直線Ｌ１上に中心がない他の円孔の径ｄ２よりも小さくしているので、図８のｘ軸方向の偏波モードに対する損失がｙ軸方向の偏波モードに対する損失よりも小さい。このため、ｘ軸方向の偏波モードにおいて選択的に発振が起こり、偏波モード間のスイッチングが防止される。このように、点欠陥部の中心を通る積層面に平行な一の直線上に中心を有するすべての円孔の径を、この一の直線上にない他の円孔の径と異ならしめることによって、中心軸Ｃの周りの回転非対称性の程度をさらに強めることができるので、発振する偏波モードの安定性がさらに高まる。
上記では、複数の空孔（円孔）のうち、特定の位置にあるものの径を他の円孔の径と異ならせることとしたが、当該特定の位置の空孔の形状を他の空孔の形状と異なるもの、たとえば、正方形の孔など円孔以外の形状としてもよい。
（第4の実施形態例）
図9は、本発明の第４の実施形態例による面発光レーザの上面図、図１０は断面斜視図である。本第４の実施形態例は、第２の実施形態例と同様、発振波長１３００ｎｍで使用されるフォトニック結晶面発光レーザであり、円孔の配列が異なる点を除き、構成及び製造方法は同じである。
本第４の実施形態例では、図９に示すように、点欠陥部４０９の中心を通り積層面内に伸びた一の半直線との間で、中心と点欠陥部の中心とを結ぶ線分のなす角度が所定範囲内である円孔の径を、他の円孔の径と異ならせている。すなわち、図9において、中心と点欠陥部４０９の中心を結ぶ線分ｌｉと、点欠陥部４０９の中心を一端として積層面内に伸びるｘ軸に平行な一の半直線Ｌ０とのなす角度が４５°以上１３５°以下である円孔４０８ｉは、なす角度が４５°未満又は１３５°より大きい円孔よりも、径が大きい。図９に示した例では、半直線Ｌ０と４５°の角度をなす半直線Ｌ４５と、１３５°の角度をなす半直線Ｌ１３５との間に中心が存在する円孔（各半直線上に中心が存在する円孔を含む）の径ｄ２を２．５μｍ、他の円孔の径ｄ１を１．５μｍとしている。
本第４の実施形態例では、このように異なった径の円孔を配置することによって、円孔の配列パターンは図９に符号Ｉ、ＩＩで示したように、点欠陥部４０９の中心を通り積層面に垂直な中心軸Ｃの周りに、２回の回転対称性を有するものとなっている。すなわち、中心軸を含む半平面内における面発光レーザの光電磁界分布は、該中心軸を中心として１８０度回転したときと同等である。
かかる円孔配列パターンの回転対称性に対応し、この面発光レーザ４００の偏波モードとしては、２つの偏波モードが存在しうるところ、各偏波モードが受ける損失は異なるものとなる。本実施形態例では、図９中に示したｘ方向に平行な電界成分を有する偏波モードに対する損失がｙ方向に平行な偏波モードに対する損失より小さくなるので、ｘ方向の偏波モードでの発振が支配的となる。
したがって、電極４０５、４０６を介して電流を注入した場合、これら２つの偏波モードのうち、損失の小さいｘ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
本第４の実施形態例に関し、上記パラメータを用いて計算を行ったところ、ｘ方向の偏波モードでの発振が支配的に起こることが確認され、ｘ方向及びｙ方向の各偏波モード間の発振強度の比（直交偏波抑圧比）は、３０ｄＢ以上の値が得られた。横モードについては、基本横モード発振が確認されている。
なお、本第４の実施形態例では、点欠陥部の中心を一端として積層面内に伸びるｘ軸に平行な一の直線Ｌ０と４５°の角度をなす半直線Ｌ４５と、１３５°の角度をなす半直線Ｌ１３５との間に中心が存在する円孔（各半直線上に中心が存在する円孔を含む）の径を、他の円孔の径よりも大きくしたが、半直線Ｌ０と任意の範囲内の角度をなす半直線上に中心が存在する円孔の径を、他の円孔の径と異ならせても、各偏波モード間で損失を異ならせることが可能である。
換言すれば、図９に示した本第４の実施形態例では、点欠陥部４０９の中心を一端とする一の半直線Ｌ０と、中心と点欠陥部の中心を結ぶ線分とのなす角度が所定範囲内にある複数の円孔の径を他の円孔の径と異ならしめている。このため、中心軸Ｃの周りの回転非対称性の程度をさらに強めることができるので、発振する偏波モードの安定性がさらに高まる。
上記では、複数の空孔（円孔）のうち、特定の位置にあるものの径を他の円孔の径と異ならせることとしたが、当該特定の位置の空孔の形状を他の空孔の形状と異なるもの、たとえば、正方形の孔など円孔以外の形状としてもよい。
（第5の実施形態例）
上記第１乃至第４の実施形態例においては、２次元的に周期配列された複数の円孔のうち、特定の位置にある円孔の径を他の円孔の径と異ならしめることによって、存在可能な偏波モードを２つとし、かつ、この２つのうちの一方の偏波モードの受ける損失が他の偏波モードのうける損失よりも小さくなるようにした。
これに対し、本第５の実施形態例では、上記第１乃至第４の実施形態例における場合と同様にして特定される円孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されている。本第５の実施形態例では、二次元的に配列した複数の円孔のうち、所定の位置のものの径が他の円孔の径と異なっていることは、必ずしも要するものではない。
図１１は、本第５の実施形態例に係る面発光レーザの上面図、図１２は、断面斜視図を示したものである。本第５の実施形態例では、点欠陥部５０９以外の部分に二次元的に周期的に配列された円孔の径ｄ１は、すべて２μｍであり、点欠陥部を挟んで対向する一対の円孔の内部にのみ、発振レーザ光に対する損失媒体として、ポリイミド５１１が充填されている。これにより、図１１のｘ方向の偏波モードが受ける損失がｙ方向の偏波モードが受ける損失よりも大きくなるので、電極５０６、５０７を介して電流を注入した場合、比較的損失の小さいｙ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
上記第５の実施形態例においては、点欠陥部を挟んで対向する一対の円孔内に損失媒体を充填する場合を挙げたが、これに限られるものではない。本第５の実施形態例の変形例としては、点欠陥部の中心を通り積層面内に伸びる一の直線上に中心が位置する円孔内に損失媒体を充填するものであってもよい。
また、他の変形例としては、点欠陥部の中心を一端として積層面内に伸びる一の半直線と、中心と点欠陥部の中心を結ぶ線分とのなす角度が所定範囲内にある円孔内に損失媒体を充填してもよい。たとえば、複数の円孔が三角格子状に配列された場合において、点欠陥部の中心を一端として積層面内に伸びる一の半直線と、中心と点欠陥部の中心を結ぶ線分とのなす角度が６０度以上１２０度以下の範囲内にある円孔内に損失媒体を充填してもよいし、複数の円孔が正方格子状に配列された場合において、点欠陥部の中心を一端として積層面内に伸びる一の半直線と、中心と点欠陥部の中心を結ぶ線分とのなす角度が４５度以上１３５度以下の範囲内にある円孔内に、損失媒体を充填してもよい。
上記いずれの場合においても、円孔配列の、点欠陥部の中心を通り積層面に垂直な方向に伸びる軸Ｃを中心軸とする円孔配列パターンの回転対称性によって決まる存在可能な複数の偏波モードのうち、一つの偏波モードにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定したレーザ発振が実現できる。
また、本第５の実施形態例において所定の位置にある円孔に損失媒体を充填させることに加え、第１乃至第４の実施形態例に述べたように所定の位置にある円孔の径を他の円孔の径と異ならせることを併用してもよいことは、いうまでもない。
（第6の実施形態例）
図１３は、本第５の実施形態例に係る面発光レーザの上面図である。上記第１乃至第５の実施形態例では、複数の空孔は、円孔であった。これに対し、本第６の実施形態例では、図１３に示すように、正方形の複数の空孔が、ｘ軸及びｙ軸の方向に正方格子配列されている。そして、本実施形態例では、正方形の空孔の各辺が、ｘ軸又はｙ軸と平行である。任意の一の空孔６０８ｉの対向する２辺（ａｉ，ｃｉ）及び（ｂｉ，ｄｉ）が他の空孔６０８ｊの対応する対向する２辺（ａｊ，ｃｊ）及び（ｂｊ，ｄｊ）と平行となるように配列されている。そして、点欠陥部６０９を挟んで対向する一対の空孔の大きさが、他の空孔の大きさよりも大きくなっている。
本第６の実施形態例では、図１３に示すように、中央の点欠陥部６０９を挟んで対向する中央部近傍の一対の空孔の大きさｄ２（正方形の一辺の長さ）は、それ以外の空孔の大きさｄ１よりも大きくなっている。本実施形態例では、空孔の大きさｄ１は例えば２μｍ、ｄ２は３μｍである。このように、異なった大きさの正方形の孔を配置することによって、空孔の配列パターンは図１３に符号Ｉ、ＩＩで示したように、点欠陥部６０９の中心を通り積層面に垂直な中心軸Ｃの周りに、２回の回転対称性を有するものとなっている。（すなわち、中心軸を含む半平面内における面発光レーザの光電磁界分布は、該中心軸を中心として１８０度回転したときと同等である。）
かかる空孔配列パターンの対称性に対応し、この面発光レーザ６００の偏波モードとしては、２つの偏波モードが存在しうるところ、各偏波モードが受ける損失は異なるものとなる。本実施形態例では、図１３中に示したｘ方向に平行な電界成分を有する偏波モードに対する損失がｙ方向に平行な偏波モードに対する損失より大きくなるので、ｙ方向の偏波モードでの発振が支配的となる。
したがって、上部電極６０５、下部電極（不図示）を介して電流を注入した場合、これら２つの偏波モードのうち、損失の小さいｙ方向の偏波モードのみにおいて選択的にレーザ発振が起こることになる。このため、環境温度や駆動電流などの変動などによって偏波モードのスイッチングが起こらない、安定した発振が起こる。
なお、本第６の実施形態例では、第１の実施形態例に倣い、点欠陥部６０９を挟んで対向する一対の空孔の大きさを、他の空孔の大きさよりも大きくしたが、第２乃至第４の実施形態例の各々にならい、所定の位置にある空孔の大きさを他の空孔の大きさと異ならせることができることはいうまでもない。
また、所定の位置のある空孔の大きさを変えることに代えて、空孔の形状を変えてもよいし、またはこれと併用して、第５の実施形態例のように、所定の位置にある空孔に、発振するレーザ光に対して損失を与える、ポリイミドなどの損失媒体を充填してもよい。
また、本第６の実施形態例では、正方形の空孔はｘ軸及びｙ軸の方向に正方格子配列されていたが、図１４のように、ｘ軸及びｙ軸の方向に正三角形状に三角格子配列され、正方形の空孔の各辺が、ｘ軸又はｙ軸と平行であってもよい。
本発明の第１の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第１の実施形態例に係る面発光レーザを示す断面斜視図。 本発明の第１の実施形態例に係る面発光レーザの変形例を示す上面図。 本発明の第２の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第２の実施形態例に係る面発光レーザを示す断面斜視図。 本発明の第３の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第３の実施形態例に係る面発光レーザを示す断面斜視図。 本発明の第３の実施形態例に係る面発光レーザの変形例を示す上面図。 本発明の第４の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第４の実施形態例に係る面発光レーザを示す断面斜視図。 本発明の第５の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第５の実施形態例に係る面発光レーザを示す断面斜視図。 本発明の第６の実施形態例に係る面発光レーザを示す上面図。 本発明の第６の実施形態例に係る面発光レーザの変形例を示す上面図。 従来の面発光レーザを示す一部破断斜視図。 従来の面発光レーザを示す上面図。
符号の説明
１ 基板
２ 下部反射鏡
３ 発光層
４ 上部反射鏡
５ 上部電極
６ 下部電極
７ ＡｌＡｓ層
７ａ 絶縁領域
８ 円孔
９ 点欠陥部
１０ 面発光レーザ
１１ 積層部
１００ 面発光レーザ
１０１ ＧａＡｓ基板
１０２ 下部反射鏡
１０３ 発光層
１０４ 上部反射鏡
１０５ 上部電極
１０６ 下部電極
１０７ ＡｌＡｓ層
１０７ａ 絶縁領域
１０８ 円孔
１０９ 点欠陥部
１２０ 柱状層構造
２００ 面発光レーザ
２０１ ＧａＡｓ基板
２０２ 下部反射鏡
２０３ 発光層
２０４ 上部反射鏡
２０５ 上部電極
２０６ 下部電極
２０７ａ 高抵抗領域
２０８ 円孔
２０９ 点欠陥部
２２０ 柱状層構造
３００ 面発光レーザ
３０１ ＧａＡｓ基板
３０２ 下部反射鏡
３０３ 発光層
３０４ 上部反射鏡
３０５ 上部電極
３０６ 下部電極
３０７ ＡｌＡｓ層
３０７ａ 絶縁領域
３０８ 円孔
３０９ 点欠陥部
３２０ 柱状層構造
４００ 面発光レーザ
４０１ ＧａＡｓ基板
４０２ 下部反射鏡
４０３ 発光層
４０４ 上部反射鏡
４０５ 上部電極
４０６ 下部電極
４０７ａ 高抵抗領域
４０８ 円孔
４０９ 点欠陥部
４２０ 柱状層構造
５００ 面発光レーザ
５０１ ＧａＡｓ基板
５０２ 下部反射鏡
５０３ 発光層
５０４ 上部反射鏡
５０５ 上部電極
５０６ 下部電極
５０７ ＡｌＡｓ層
５０７ａ 絶縁領域
５０８ 円孔
５０９ 点欠陥部
５１１ 損失媒体（ポリイミド）
５２０ 柱状層構造
６００ 面発光レーザ
６０５ 上部電極
６０８ 空孔（正方形の孔）
６０９ 点欠陥部
６２０ 柱状層構造
Ｃ 中心軸
Ｌ１ 点欠陥部の中心を通る直線
Ｌ０，Ｌ４５，Ｌ６０，Ｌ１２０，Ｌ１３５ 点欠陥部の中心を通る半直線




























Claims (14)

  1. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域を挟んで対向する一対の空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  2. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域の中心を通り前記積層面内に伸びる一の直線上に中心が位置する空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なっていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  3. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域の中心を一端として前記積層面内に伸びる一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が所定範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  4. 前記複数の空孔は、前記積層面内において三角格子状に配列されており、
    前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が６０度以上１２０度以下の範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする請求項３に記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  5. 前記複数の空孔は、前記積層面内において正方格子状に配列されており、
    前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が４５度以上１３５度以下の範囲内にある空孔の大きさ又は形状が、他の空孔の大きさ又は形状と異なることを特徴とする請求項３に記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  6. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域を挟んで対向する一対の空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  7. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域の中心を通り前記積層面内に伸びる一の直線上に中心が位置する空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  8. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域の中心を一端として前記積層面内に伸びる一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が所定範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
  9. 前記複数の空孔は、前記積層面内において三角格子状に配列されており、
    前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が６０度以上１２０度以下の範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする請求項8に記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  10. 前記複数の空孔は、前記積層面内において正方格子状に配列されており、
    前記一の半直線と、中心と前記所定の領域の中心を結ぶ線分のなす角度が４５度以上１３５度以下の範囲内にある空孔内に、発振するレーザ光に対して損失を与える損失媒体が充填されていることを特徴とする請求項8に記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  11. 前記損失媒体はポリイミドであることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  12. 前記複数の空孔は、円孔であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  13. 前記複数の空孔は、対向する２辺が他の空孔の対応する対向する２辺と平行となるように配列された正方形の孔であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ。
  14. 基板と、
    前記基板上に積層された第１の反射鏡、該第１の反射鏡上に積層された発光層、該発光層上に積層された第２の反射鏡とを含んでなる積層部と、
    前記積層部の積層面内における所定の領域を除く領域に、前記積層面内において周期的に二次元配列され、積層方向に設けられた複数の空孔とを有し、
    前記所定の領域は、周期的に二次元配列された複数の空孔の配列において空孔がない点欠陥部分であり、
    前記所定の領域の中心を通り前記積層部の積層方向に伸びる軸を中心軸とする空孔配列パターンの回転対称性によって決まる存在可能な複数の偏波モードのうち、一つの偏波モードの損失が他の偏波モードの損失よりも小さいことを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。
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