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JP6323650B2 - 面発光レーザーおよび原子発振器 - Google Patents
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JP6323650B2 - 面発光レーザーおよび原子発振器 - Google Patents

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Description

本発明は、面発光レーザーおよび原子発振器に関する。
面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）は、例えば、量子干渉効果のひとつであるＣＰＴ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｐｐｉｎｇ）を利用した原子発振器の光源として用いられる。
面発光レーザーは、一般的に、共振器が等方的な構造を有するため、共振器から射出されるレーザー光の偏光方向の制御が困難であった。例えば特許文献１には、共振器の一部を含む柱状の半導体堆積体の外側面に接触して形成された絶縁層によって、共振器（活性層）に異方的な応力を加え、レーザー光の偏光方向を特定方向に制御する面発光レーザーが記載されている。
特開２００１−１８９５２５号公報
しかしながら、特許文献１に記載の面発光レーザーでは、絶縁層によって共振器に十分な大きさの応力を加えることができず、レーザー光の偏光方向が安定しない場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる面発光レーザーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記面発光レーザーを含む原子発振器を提供することにある。
本発明に係る面発光レーザーは、
基板と、
前記基板上方に設けられた積層体と、
前記積層体の少なくとも側面に設けられた樹脂層と、を含み、
前記積層体は、前記基板上方に設けられた第１ミラー層、前記第１ミラー層上方に設けられた活性層、および前記活性層上方に設けられた第２ミラー層を少なくとも含み、
平面視において、第１方向における前記積層体の長さは、前記第１方向と直交する第２方向における前記積層体の長さよりも大きく、
前記平面視において、前記第１方向における前記樹脂層の長さは、前記第２方向における前記樹脂層の長さよりも大きい。
このような面発光レーザーでは、平面視において、第１方向における積層体の長さが第２方向における積層体の長さよりも大きいため、活性層に異方的な応力を付与することができる。したがって、このような面発光レーザーでは、この積層体の形状によって生じる応力、および樹脂層によって生じる応力を活性層に付与して、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。したがって、例えば、樹脂層のみで活性層に応力を付与した場合と比べて、レーザー光の偏光方向を、より安定させることができる。
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記積層体は、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分とを含み、
前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向に対向し、
前記平面視において、前記第２方向における前記第３部分の長さは、前記第２方向における前記第１部分の長さまたは前記第２部分の長さよりも大きくてもよい。
このような面発光レーザーでは、積層体が第１部分と第２部分とを有することにより、第３部分に応力を付与することができる。したがって、このような面発光レーザーでは、第１部分および第２部分によって生じる応力、および樹脂層によって生じる応力を活性層に付与して、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層の外縁は、第１直線、前記第１直線と対向する第２直線、前記第１直線および前記第２直線と連続する第１曲線、および前記第１曲線と対向し、前記第１直線および前記第２直線とに連続する第２曲線を有していてもよい。
このような面発光レーザーでは、第１直線および第２直線と第１曲線とが連続する箇所において、第１曲線が直線形状である場合と比べて、応力が集中しない。したがって、当該箇所において、クラックが生じにくい。また、同様の理由により、第１直線および第２直線と第２曲線とが連続する箇所において、クラックが生じにくい。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１部分と前記第１曲線は、前記第３部分から見て同じ側に位置し、
前記平面視において、前記第１直線が前記第１曲線と接する端を第１端とし、前記第２直線が前記第１曲線と接する端を第２端とした場合、第１端と第２端とを通る第１仮想直線を引いたときに、前記第１部分の端部は、前記第１仮想直線からみて、前記第３部分側へ位置していてもよい。
このような面発光レーザーでは、仮に、第１直線および第２直線と第１曲線とが連続する箇所において、クラックが生じたとしても、第１部分の端部は、当該箇所よりも内側である第３部分側に位置しているため、当該クラックが第１部分に到達することを抑制することができる。そのため、積層体に対する保護性能を高めることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
前記平面視において、前記積層体の前記第１部分における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であってもよい。
このような面発光レーザーでは、酸化領域によって活性層に大きな歪みを生じさせるこ
とができ、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（詳細は後述する）。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線上に位置してもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第２仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記第２仮想直線上に位置してもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１部分の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１部分の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧３．３であってもよい。
このような面発光レーザーでは、酸化層によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線上に位置していてもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記第２仮想直線上に位置してもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層は、前記第３部分の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状であってもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層は、前記第３部分の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状ではなくてもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部とを含み、
前記第１歪付与部と前記第２歪付与部とは、前記第１方向に対向し、
前記平面視において、前記第２方向における前記共振部の長さは、前記第２方向における前記第１歪付与部の長さまたは前記第２歪付与部の長さよりも大きくてもよい。
このような面発光レーザーでは、積層体が第１歪付与部と第２歪付与部とを有することにより、共振部に応力を付与することができる。したがって、このような面発光レーザーでは、第１歪付与部および第２歪付与部によって生じる応力、および樹脂層によって生じる応力を活性層に付与して、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層の外縁は、第１直線、前記第１直線と対向する第２直線、前記第１直線および前記第２直線と連続する第１曲線、および前記第１曲線と対向し、前記第１直線および前記第２直線とに連続する第２曲線を有してもよい。
このような面発光レーザーでは、第１直線および第２直線と第１曲線とが連続する箇所において、第１曲線が直線形状である場合と比べて、応力が集中しない。したがって、当該箇所において、クラックが生じにくい。また、同様の理由により、第１直線および第２直線と第２曲線とが連続する箇所において、クラックが生じにくい。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１歪付与部と前記第１曲線は、前記共振部から見て同じ側に位置し、
前記平面視において、前記第１直線が前記第１曲線と接する端を第１端とし、前記第２直線が前記第１曲線と接する端を第２端とした場合、第１端と第２端とを通る第１仮想直線を引いたときに、前記第１歪付与部の端部は、前記第１仮想直線からみて、前記共振部側へ位置していてもよい。
このような面発光レーザーでは、仮に、第１直線および第２直線と第１曲線とが連続する箇所において、クラックが生じたとしても、第１歪付与部の端部は、当該箇所よりも内側である第３部分側に位置しているため、当該クラックが第１歪付与部に到達することを抑制することができる。そのため、積層体に対する保護性能を高めることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
前記平面視において、前記積層体の前記第１歪付与部における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であってもよい。
このような面発光レーザーでは、酸化領域によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（詳細は後述する）。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を
引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線上に位置していてもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第２仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記第２仮想直線上に位置していてもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１歪付与部における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧３．３であってもよい。
このような面発光レーザーでは、酸化領域によって活性層に大きな歪みを生じさせることができ、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（詳細は後述する）。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
Ｗ２／Ｗ１≦２．２であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
１．３≦Ｗ２／Ｗ１であってもよい。
このような面発光レーザーでは、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線上に位置してもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記第２仮想直線上に位置してもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層は、前記共振部の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状であってもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記平面視において、前記樹脂層は、前記共振部の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状ではなくてもよい。
このような面発光レーザーでは、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る面発光レーザーにおいて、
前記樹脂層の材質は、ポリイミドであってもよい。
このような面発光レーザーでは、樹脂層は、共振部（第３部分）に対して、大きな応力を付与することができる。したがって、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
本発明に係る原子発振器は、
本発明に係る面発光レーザーを含む。
このような原子発振器では、本発明に係る面発光レーザーを含むため、例えば、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができ、原子発振器の周波数安定性を高めることができる。
第１実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る面発光レーザーの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実験例に係る面発光レーザーＭ１を模式的に示す平面図。 参考例に係る面発光レーザーＭ２を模式的に示す平面図。 参考例に係る面発光レーザーＭ３を模式的に示す平面図。 参考例に係る面発光レーザーＭ４を模式的に示す平面図。 第１実験例に係る面発光レーザーＭ１の実験結果を示すヒストグラム。 参考例に係る面発光レーザーＭ２の実験結果を示すヒストグラム。 参考例に係る面発光レーザーＭ３の実験結果を示すヒストグラム。 参考例に係る面発光レーザーＭ４の実験結果を示すヒストグラム。 第２実験例に用いた面発光レーザーの写真。 第２実験例に用いた面発光レーザーの写真。 第２実験例に用いた面発光レーザーの写真。 第２実験例に用いた面発光レーザーの写真。 良品の面発光レーザーの電流と出力との関係を示すグラフ。 ＮＧ品の面発光レーザーの電流と出力との関係を示すグラフ。 第１実施形態の第１変形例に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 本実験例に係る面発光レーザーＭ５を模式的に示す平面図。 本実験例に係る面発光レーザーＭ５の実験結果を示すヒストグラム。 第１実施形態の第２変形例に係る面発光レーザーを模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る面発光レーザーを模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る面発光レーザーの変形例を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係る原子発振器の機能ブロック図。 共鳴光の周波数スペクトラムを示す図。 アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと第１側帯波および第２側帯波の関係を示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 面発光レーザー
まず、第１実施形態に係る面発光レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、第１実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る面発光レーザー１００を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
なお、便宜上、図２では、積層体２を簡略化して図示している。また、図３では、面発光レーザー１００の積層体２以外の部材の図示を省略している。また、図１〜図４では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
面発光レーザー１００は、図１〜図４に示すように、基板１０と、第１ミラー層２０と、活性層３０と、第２ミラー層４０と、電流狭窄層４２と、コンタクト層５０と、第１領域６０と、第２領域６２と、樹脂層７０と、第１電極８０と、第２電極８２と、を含む。
基板１０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板である。
第１ミラー層２０は、基板１０上に形成されている。第１ミラー層２０は、第１導電型の半導体層である。第１ミラー層２０は、図４に示すように、高屈折率層２４と低屈折率層２６とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層２４
は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層である。低屈折率層２６は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層２４と低屈折率層２６との積層数（ペア数）は、例えば１０ペア以上５０ペア以下であり、具体的には４０．５ペアである。
活性層３０は、第１ミラー層２０上に設けられている。活性層３０は、例えば、ｉ型のＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ａｓ層とｉ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層とから構成される量子井戸構造を３層重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。
第２ミラー層４０は、活性層３０上に形成されている。第２ミラー層４０は、第２導電型（例えばｐ型）の半導体層である。第２ミラー層４０は、高屈折率層４４と低屈折率層４６とを交互に積層した分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層４４は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層である。低屈折率層４６は、例えば、炭素がドープされたｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層４４と低屈折率層４６との積層数（ペア数）は、例えば３ペア以上４０ペア以下であり、具体的には２０ペアである。
第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０は、垂直共振器型のｐｉｎダイオードを構成している。電極８０，８２間にｐｉｎダイオードの順方向の電圧を印加すると、活性層３０において電子と正孔との再結合が起こり、発光が生じる。活性層３０で発生した光は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間を往復し（多重反射し）、その際に誘導放出が起こって、強度が増幅される。そして、光利得が光損失を上回ると、レーザー発振が起こり、コンタクト層５０の上面から、垂直方向に（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向に）レーザー光が射出する。
電流狭窄層４２は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に設けられている。図示の例では、電流狭窄層４２は、活性層３０上に設けられている。電流狭窄層４２は、第１ミラー層２０または第２ミラー層４０の内部に設けることもできる。この場合においても、酸化狭窄層４２は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に設けられるとみなす。電流狭窄層４２は、開口部４３が形成された絶縁層である。電流狭窄層４２は、電極８０，８２によって垂直共振器に注入される電流が平面方向（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向と直交する方向）に広がることを防ぐことができる。
コンタクト層５０は、第２ミラー層４０上に設けられている。コンタクト層５０は、第２導電型の半導体層である。具体的には、コンタクト層５０は、炭素がドープされたｐ型のＧａＡｓ層である。
第１領域６０は、図４に示すように、積層体２を構成する第１ミラー層２０の側方に設けられている。第１領域６０は、第１ミラー層２０と（図示の例では第１ミラー層２０の一部と）連続して設けられた、複数の酸化層６を含む。具体的には、第１領域６０は、第１ミラー層２０を構成している低屈折率層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）２６と連続する層が酸化された酸化層６と、第１ミラー層２０を構成している高屈折率層（例えばＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層）２４と連続する層４と、が交互に積層されて構成されている。
第２領域６２は、積層体２を構成する第２ミラー層４０の側方に設けられている。第２領域６２は、第２ミラー層４０と連続して設けられた、複数の酸化層１６を含む。具体的には、第２領域６２は、第２ミラー層４０を構成している低屈折率層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）４６と連続する層が酸化された酸化層１６と、第２ミラー層４０を構成している高屈折率層（例えばＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層）４４と連続する層１４
と、が交互に積層されて構成されている。平面視において（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向から見て）、第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されている。
第１ミラー層２０、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、コンタクト層５０、第１領域６０、および第２領域６２は、積層体２を構成している。図１および図２に示す例では、積層体２は、樹脂層７０によって囲まれている。
図３に示す例では、平面視において、Ｙ軸方向における積層体２の長さは、Ｘ軸方向における積層体２の長さよりも長い。すなわち、積層体２の長手方向は、Ｙ軸方向である。平面視において、積層体２は、例えば、積層体２の中心を通りＸ軸に平行な仮想直線に関して、対称である。また、平面視において、積層体２は、例えば、積層体２の中心を通りＹ軸に平行な仮想直線に関して、対称である。
積層体２は、図３に示すように平面視において、第１歪付与部（第１部分）２ａと、第２歪付与部（第２部分）２ｂと、共振部（第３部分）２ｃと、を含む。
第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、平面視において、共振部２ｃを挟んでＹ軸方向に対向している。第１歪付与部２ａは、平面視において、共振部２ｃから＋Ｙ軸方向に突出している。第２歪付与部２ｂは、平面視において、共振部２ｃから−Ｙ軸方向に突出している。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、共振部２ｃと一体に設けられている。
第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、活性層３０に歪みを付与して、活性層３０にて発生する光を偏光させる。ここで、光を偏光させるとは、光の電場の振動方向を一定にすることをいう。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを構成する半導体層（第１ミラー層２０、活性層３０、第２ミラー層４０、電流狭窄層４２、コンタクト層５０、第１領域６０、および第２領域６２）は、活性層３０に付与する歪みを発生させる発生源となる。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、複数の酸化層６を有する第１領域６０と、複数の酸化層１６を有する第２領域６２と、を有しているため、活性層３０に大きな歪みを付与することができる。
共振部２ｃは、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとの間に設けられている。Ｘ軸方向における共振部２ｃの長さは、Ｘ軸方向における第１歪付与部２ａの長さまたはＸ軸方向における第２歪付与部２ｂの長さよりも大きい。共振部２ｃの平面形状（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向から見た形状）は、例えば、円である。
共振部２ｃは、活性層３０で発生した光を共振させる。すなわち、共振部２ｃでは、垂直共振器が形成される。
樹脂層７０は、積層体２の少なくとも側面に設けられている。図１に示す例では、樹脂層７０は、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを覆っている。すなわち、樹脂層７０は、第１歪付与部２ａの側面、第１歪付与部２ａの上面、第２歪付与部２ｂの側面、および第２歪付与部２ｂの上面に設けられている。樹脂層７０は、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂを完全に覆っていてもよいし、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂの一部を覆っていてもよい。樹脂層７０の材質は、例えば、ポリイミドである。
図３に示す例では、平面視において、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さは、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さよりも大きい。すなわち、樹脂層７０の長手方向は、Ｙ軸方向である。樹脂層７０の長手方向と積層体２の長手方向とは、一致している。
第１電極８０は、第１ミラー層２０上に設けられている。第１電極８０は、第１ミラー層２０とオーミックコンタクトしている。第１電極８０は、第１ミラー層２０と電気的に接続されている。第１電極８０としては、例えば、第１ミラー層２０側から、Ｃｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第１電極８０は、活性層３０に電流を注入するための一方の電極である。なお、図示はしないが、第１電極８０は、基板１０の下面に設けられていてもよい。
第２電極８２は、コンタクト層５０上（積層体２上）に設けられている。第２電極８２は、コンタクト層５０とオーミックコンタクトしている。図示の例では、第２電極８２は、さらに樹脂層７０上に形成されている。第２電極８２は、コンタクト層５０を介して、第２ミラー層４０と電気的に接続されている。第２電極８２としては、例えば、コンタクト層５０側から、Ｃｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第２電極８２は、活性層３０に電流を注入するための他方の電極である。
第２電極８２は、パッド８４と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極８２は、引き出し配線８６を介して、パッド８４と電気的に接続されている。パッド８４は、樹脂層７０上に設けられている。パッド８４および引き出し配線８６の材質は、例えば、第２電極８２の材質と同じである。
ここで、積層体２について、より詳細に説明する。積層体２は、第１幅（Ｘ軸方向の長さ）を有する第１歪付与部２ａと、第２幅を有する第２歪付与部２ｂと、第１幅および第２幅よりも広い第３幅を有する共振部２ｃと、を有している。図示の例では、第１幅と第２幅は、同じ幅である。
なお、第１幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）において、第１歪付与部２ａの幅のうちの最大をとる幅のことである。第２幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向に直交する方向において、第２歪付与部２ｂの幅のうちの最大をとる幅のことである。第３幅とは、例えば、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向に直交する方向において、共振部２ｃの幅のうちの最大をとる幅のことである。
平面視において、第１歪付与部２ａにおける第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されている。平面視において、酸化領域８の幅（Ｘ軸方向の大きさ）をＷ１とし、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０の上面４８の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であり、より好ましくは、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。例えば、第２歪付与部２ｂにおける酸化領域８の幅をＷ３（図示せず）とすると、１．３≦Ｗ２／Ｗ３≦２．２の関係を満たしている。
平面視において、第１歪付与部２ａ上に、第１歪付与部２ａと第２歪付与部２ｂとが対向する方向（Ｙ軸方向）に直交する仮想直線Ｌを引いた場合、第２ミラー層４０の上面４８の幅であるＷ２は、仮想直線Ｌ上に位置する。すなわち、仮想直線Ｌは、Ｘ軸に平行であり、Ｗ２は、第２ミラー層４０の上面４８のＸ軸方向の長さである。
図３に示す例では、平面視において、仮想直線Ｌと重なる位置に、第２ミラー層４０の上面４８を挟むように、酸化領域８の第１部分８ａと第２部分８ｂとがある。すなわち、第１部分８ａと第２部分８ｂとは、Ｘ軸方向において上面４８を挟んでいる。図示の例では、第１部分８ａは、第２ミラー層４０の上面４８の＋Ｘ軸方向側に設けられ、第２部分８ｂは、上面４８の−Ｘ軸方向側に設けられている。酸化領域８の幅であるＷ１は、第１部分８ａの幅であり、仮想直線Ｌ上に位置する。すなわち、Ｗ１は、酸化領域８の第１部
分８ａのＸ軸方向の長さである。
図４に示す例では、断面視において、第１領域６０の複数の酸化層６のうち、最下層の酸化層６ａは、第１歪付与部２ａの第１ミラー層２０と接する端６ｂと対向する第１端６ｃを有している。また、断面視において、第２領域６２の複数の酸化層１６のうち、最上層の酸化層１６ａは、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０と接する第２端１６ｂを有している。平面視において、Ｗ１は、第１端６ｃから第２端１６ｂまでの幅である。
第１領域６０は、図４に示すように、第１部分６０ａおよび第２部分６０ｂを有している。第１領域６０の第１部分６０ａおよび第２部分６０ｂは、断面視において、第１歪付与部２ａの第１ミラー層２０を挟むように設けられている。図示の例では、第１部分６０ａは、第１ミラー層２０の＋Ｘ軸方向側に設けられ、第２部分６０ｂは、第１ミラー層２０の−Ｘ軸方向側に設けられている。第１領域６０の第１部分６０ａは、最下層の酸化層６ａを有している。
第２領域６２は、第１部分６２ａおよび第２部分６２ｂを有している。第２領域６２の第１部分６２ａおよび第２部分６２ｂは、断面視において、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０を挟むように設けられている。第２領域６２の第１部分６２ａは、第１領域６０の第１部分６０ａの上方に設けられている。第２領域６２の第２部分６２ｂは、第１領域６０の第２部分６０ｂの上方に設けられている。第２領域６２の第１部分６２ａは、最上の酸化層１６ａを有している。
第２領域６２の上面６３は、基板１０側に傾斜している。図示の例では、第２領域６２の上面６３は、第２ミラー層４０の上面４８に対して基板１０側に傾斜している。
図５は、面発光レーザー１００を模式的に示す平面図である。図５では、便宜上、積層体２および樹脂層７０以外の部材の図示を省略している。以下、積層体２および樹脂層７０について、図５を参照しながら、詳細に説明する。
平面視において、Ｙ軸方向における積層体２の長さＹ２は、Ｘ軸方向における積層体２の長さＸ２よりも大きい。ここで、Ｙ軸方向における積層体２の長さＹ２とは、例えば、積層体２の長さＹ２のうちの最大をとる長さである。図５に示す例では、積層体２の長さＹ２は、第１歪付与部２ａの＋Ｙ軸方向側の端部Ｅ２ａと第２歪付与部２ｂの−Ｙ軸方向側の端部Ｅ２ｂとの間のＹ軸方向における距離である。また、Ｘ軸方向における積層体２の長さＸ２とは、例えば、積層体２の長さＸ２のうちの最大をとる長さである。図５に示す例では、積層体２の長さＸ２は、共振部２ｃのＸ軸方向の長さである。
平面視において、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さＹ７０は、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さＸ７０よりも大きい。ここで、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さＹ７０とは、例えば、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さＹ７０のうちの最大をとる長さである。図５に示す例では、樹脂層７０の長さＹ７０は、第１曲線Ｃ１の＋Ｙ軸方向側の端部と第２曲線Ｃ２の−Ｙ軸方向側の端部との間のＹ軸方向における距離である。また、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さとは、例えば、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さＸ７０のうちの最大をとる長さである。図５に示す例では、樹脂層７０の長さＸ７０は、第１直線Ｓ１と第２直線Ｓ２との間のＸ軸方向における距離である。
このように、面発光レーザー１００では、平面視において、積層体２の長手方向と樹脂層７０の長手方向とは、同じ方向（Ｙ軸方向）である。これにより、面発光レーザー１００では、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。その理由については、後述する。
Ｘ軸方向における共振部２ｃの長さは、Ｘ軸方向における第１歪付与部２ａの長さまたはＸ軸方向における第２歪付与部２ｂの長さよりも大きい。ここで、Ｘ軸方向における共振部２ｃの長さとは、例えば、Ｘ軸方向における共振部２ｃの長さのうちの最大の長さである。また、Ｘ軸方向における第１歪付与部２ａの長さとは、例えば、Ｘ軸方向における第１歪付与部２ａの長さのうちの最大の長さである。また、Ｘ軸方向における第２歪付与部２ｂの長さとは、例えば、Ｘ軸方向における第２歪付与部２ｂの長さのうちの最大の長さである。
樹脂層７０の外縁は、平面視において、第１直線Ｓ１、第１直線Ｓ１と対向する第２直線Ｓ２、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と連続する第１曲線Ｃ１、および第１曲線Ｃ１と対向し、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２とに連続する第２曲線Ｃ２を有する。第１直線Ｓ１と第２直線Ｓ２とは、互いに平行である。図示の例では、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２は、Ｙ軸に平行である。第１曲線Ｃ１および第２曲線Ｃ２は、例えば、同じ曲率を有している。第１曲線Ｃ１は、共振部２ｃの＋Ｙ軸方向側に位置し、第２曲線Ｃ２は、共振部２ｃの−Ｙ軸方向側に位置している。ここで、平面視において、樹脂層７０の外縁とは、例えば、平面視において、樹脂層７０の最も外側の縁である。
平面視において、第１歪付与部２ａと第１曲線Ｃ１は、共振部２ｃから見て同じ側（＋Ｙ軸方向側）に位置している。平面視において、第１直線Ｓ１が第１曲線Ｃ１と接する端を第１端Ｅ１とし、第２直線Ｓ２が第１曲線Ｃ１と接する端を第２端Ｅ２とした場合、第１端Ｅ１と第２端Ｅ２とを通る仮想直線（第１仮想直線）ＬＥ１−Ｅ２を引いたときに、第１歪付与部２ａの端部Ｅ２ａは、仮想直線ＬＥ１−Ｅ２からみて、共振部２ｃ側（−Ｙ軸方向側）に位置している。すなわち、平面視において、第１歪付与部２ａは、仮想直線ＬＥ１−Ｅ２と交差していない。第１歪付与部２ａの端部Ｅ２ａは、積層体２の＋Ｙ軸方向側の端ともいえる。
同様に、平面視において、第２歪付与部２ｂと第２曲線Ｃ２は、共振部２ｃから見て同じ側（−Ｙ軸方向側）に位置している。ここで、平面視において、第１直線Ｓ１が第２曲線Ｃ２と接する端を第３端Ｅ３とし、第２直線Ｓ２が第２曲線Ｃ２と接する端を第４端Ｅ４とした場合、第３端Ｅ３と第４端Ｅ４とを通る仮想直線ＬＥ３−Ｅ４を引いたときに、第２歪付与部２ｂの端部Ｅ２ｂは、仮想直線ＬＥ３−Ｅ４からみて、共振部２ｃ側（＋Ｙ軸方向側）に位置している。すなわち、平面視において、第２歪付与部２ｂは、仮想直線ＬＥ３−Ｅ４と交差していない。第２歪付与部２ｂの端部Ｅ２ｂは、積層体２の−Ｙ軸方向側の端ともいえる。
平面視において、樹脂層７０は、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃを通るＸ軸方向の仮想直線（第３仮想直線）ＬＯ２ｃＸに対して、線対称の形状である。また、平面視において、樹脂層７０は、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃを通るＹ軸方向の仮想直線ＬＯ２ｃＹに対して、線対称の形状である。樹脂層７０の中心Ｏ７０と、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃとは、例えば、一致している。
なお、樹脂層７０の平面形状は、長手方向を持つ形状であれば特に限定されない。樹脂層７０の平面形状は、例えば、長辺がＹ軸方向に平行な長方形であってもよい。また、例えば、樹脂層７０の平面形状は、仮想直線ＬＯ２ｃＸや仮想直線ＬＯ２ｃＹに対して、線対称の形状でなくてもよい。また、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃと樹脂層７０の中心Ｏ２ｃとは、一致していなくてもよい。
面発光レーザー１００では、基板１０として、主面が（００１）面である（００１）ＧａＡｓ基板を用いた場合、＋Ｘ軸方向は、[１−１０]方向であり、＋Ｙ軸方向は、[１１
０]方向である。したがって、樹脂層７０の長手方向および積層体２の長手方向は、[１１０]方向である。また、第１歪付与部２ａは、共振部２ｃから[１１０]方向に延在し、第２歪付与部２ｂは、共振部２ｃから[−１−１０]方向に延在している。また、面発光レーザー１００の平面形状（基板１０の平面形状）は、図１に示すように、長方形（正方形を含む）であり、[１１０]方向に平行な２つの辺、および[１−１０]方向に平行な２つの辺で構成されている。
なお、樹脂層７０の長手方向および積層体２の長手方向は、[１１０]方向に限定されず、例えば、＜１１０＞方向をとることができる。
面発光レーザー１００では、上記のように、積層体２の長手方向が、＜１１０＞方向をとることができる。これにより、電流狭窄層４２の開口部４３（図３参照）の平面形状を、開口部４３の中心を通りＸ軸に平行な軸、および開口部４３の中心を通りＹ軸に平行な軸に関してそれぞれ対称な形状とすることができる。以下、その理由について説明する。
電流狭窄層４２は、積層体２の側面から半導体層（後述する被酸化層４２ａ）を酸化させることにより形成される。（００１）ＧａＡｓ基板では、＜１００＞方向の酸化速度が速い。そのため、電流狭窄層４２の開口部４３の平面形状は、開口部４３の中心から見て、[１００]方向、[０１０]方向、[−１００]方向、[０−１０]方向における積層体２の外縁の形状をトレースする。
面発光レーザー１００では、積層体２の長手方向、すなわち第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂが延在する方向が＜１１０＞方向（図示の例では、[１１０]方向、[−１−１０]方向）であるため、[１００]方向、[０１０]方向、[−１００]方向、および[０−１０]方向における積層体２の外縁の形状をトレースした結果、電流狭窄層４２の開口部４３を開口部４３の中心を通るＸ軸に平行な軸、およびＹ軸に平行な軸に関してそれぞれ対称な形状とすることができる。
例えば、積層体２の長手方向、すなわち、歪付与部２ａ，２ｂの長手方向が＜１１０＞面以外の方向であった場合、開口部４３の平面形状は、開口部４３の中心を通りＸ軸に平行な軸、および開口部４３の中心を通りＹ軸に平行な軸に関してそれぞれ対称な形状にならずに、いびつな形状となる。
図３に示す例では、電流狭窄層４２の開口部４３の平面形状は、Ｙ軸方向に平行な対角線がＸ軸方向に平行な対角線よりも長い菱形である。なお、電流狭窄層４２の開口部４３の平面形状は、菱形の角や辺が曲率を持った形状であってもよい。
なお、ここでは、樹脂層７０の長手方向および積層体２の長手方向が、[１１０]方向である例について説明したが、樹脂層７０の長手方向および積層体２の長手方向が一致していれば、結晶面方位は特に限定されない。
上記では、ＡｌＧａＡｓ系の面発光レーザーについて説明したが、本発明に係る面発光レーザーは、発振波長に応じて、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いてもよい。
面発光レーザー１００は、例えば、以下の特徴を有する。
面発光レーザー１００では、平面視において、Ｙ軸方向における積層体２の長さＹ２は、Ｘ軸方向における積層体２の長さＸ２よりも大きく、平面視において、Ｙ軸方向におけ
る樹脂層７０の長さＹ７０は、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さＸ７０よりも長い。そのため、面発光レーザー１００では、歪付与部２ａ，２ｂおよび樹脂層７０の双方によって活性層３０に応力を付与して、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（後述する実験例参照）。したがって、例えば、樹脂層７０（または歪付与部２ａ，２ｂ）のみで活性層３０に応力を付与した場合と比べて、レーザー光の偏光方向を、より安定させることができる。
面発光レーザー１００では、このように、レーザー光の偏光方向を安定させることができるため、例えば、面発光レーザー１００を原子発振器の光源として用いた場合に、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができる。その結果、原子発振器の周波数安定度を高めることができる。例えば、面発光レーザーから射出されるレーザー光の偏光方向が不安定な場合、λ／４板を介して得られる光が楕円偏光となる場合や、円偏光の回転方向が変動してしまう場合がある。
このように、面発光レーザー１００では、レーザー光の偏光方向を安定させることができるため、λ／４板を介して、ガスセルに円偏光の光を安定して照射することができ、原子発振器の周波数安定性を高めることができる。
面発光レーザー１００では、平面視において、樹脂層７０の外縁は、第１直線Ｓ１、第１直線Ｓ１と対向する第２直線Ｓ２、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と連続する第１曲線Ｃ１、および第１曲線Ｃ１と対向し、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２とに連続する第２曲線Ｃ２を有する。そのため、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と第１曲線Ｃ１とが連続する箇所において、第１曲線Ｃ１が直線形状である場合と比べて、応力が集中しない。したがって、当該箇所において、クラックが生じにくい。また、同様の理由により、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と第２曲線Ｃ２とが連続する箇所において、クラックが生じにくい。
面発光レーザー１００では、平面視において、第１歪付与部２ａと第１曲線Ｃ１は、共振部２ｃから見て同じ側に位置し、平面視において、第１直線Ｓ１が第１曲線Ｃ１と接する端を第１端Ｅ１とし、第２直線Ｓ２が第１曲線Ｃ１と接する端を第２端Ｅ２とした場合、第１端Ｅ１と第２端Ｅ２とを通る仮想直線ＬＥ１−Ｅ２を引いたときに、第１歪付与部２ａの端部Ｅ２ａは、仮想直線からみて、共振部２ｃ側に位置している。そのため、仮に、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と第１曲線Ｃ１とが連続する箇所において、クラックが生じたとしても、第１歪付与部２ａの端部Ｅ２ａは、当該箇所よりも内側である共振部２ｃ側に位置しているため、当該クラックが第１歪付与部２ａに到達することを抑制することができる。そのため、面発光レーザー１００では、積層体２に対する保護性能を高めることができる。
同様に、面発光レーザー１００では、平面視において、第１直線Ｓ１が第２曲線Ｃ２と接する端を第３端Ｅ３とし、第２直線Ｓ２が第２曲線Ｃ２と接する端を第４端Ｅ４とした場合、第３端Ｅ３と第４端Ｅ４とを通る仮想直線ＬＥ３−Ｅ４を引いたときに、第２歪付与部２ｂの端部Ｅ２ｂは、仮想直線ＬＥ３−Ｅ４からみて、共振部２ｃ側に位置している。したがって、仮に、第１直線Ｓ１および第２直線Ｓ２と第２曲線Ｃ２とが連続する箇所において、クラックが生じたとしても、当該クラックが第２歪付与部２ｂに到達することを抑制することができる。
面発光レーザー１００では、平面視において、樹脂層７０は、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃを通るＸ軸方向の仮想直線ＬＯ２ｃＸに対して、線対称の形状である。したがって、面発光レーザー１００では、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
面発光レーザー１００では、樹脂層７０の材質は、ポリイミドである。ここで、ポリイミドは、熱を与えることで硬化する樹脂である。ポリイミドは、当該ポリイミドを硬化するための加熱工程（キュア工程）において収縮する。さらに、ポリイミドは、上記加熱工程から常温に戻す際において収縮する。このポリイミドの収縮によって、活性層３０に対して、大きな応力を付与することができる。したがって、面発光レーザー１００では、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
面発光レーザー１００では、平面視において、第１歪付与部２ａにおける第１領域６０と第２領域６２とにより、酸化領域８が構成されており、酸化領域８の幅をＷ１とし、第１歪付与部２ａの第２ミラー層４０の上面４８の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３である。これにより、面発光レーザー１００では、酸化領域８によって活性層３０に大きな歪みを生じさせることができ、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（後述する実験例参照）。
面発光レーザー１００では、Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。これにより、面発光レーザー１００では、いっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（後述する実験例参照）。
面発光レーザー１００では、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２である。これにより、面発光レーザー１００では、よりいっそう、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（後述する実験例参照）。
１．２． 面発光レーザーの製造方法
次に、第１実施形態に係る面発光レーザーの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図６〜図９は、第１実施形態に係る面発光レーザー１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。
図６に示すように、基板１０上に、第１ミラー層２０、活性層３０、酸化されて電流狭窄層４２となる被酸化層４２ａ、第２ミラー層４０、およびコンタクト層５０を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法が挙げられる。
図７に示すように、コンタクト層５０、第２ミラー層４０、被酸化層４２ａ、活性層３０、および第１ミラー層２０をパターニングして、積層体２を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
図８に示すように、被酸化層４２ａを酸化して、電流狭窄層４２を形成する。被酸化層４２ａは、例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９５）層である。例えば、４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、積層体２が形成された基板１０を投入することにより、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ≧０．９５）層を側面から酸化して、電流狭窄層４２を形成する。
面発光レーザー１００の製造方法では、上記の酸化工程において、第１ミラー層２０を構成する層を、側面から酸化して第１領域６０を形成する。さらに、第２ミラー層４０を構成する層を、側面から酸化して第２領域６２を形成する。具体的には、４００℃程度の水蒸気雰囲気によって、ミラー層２０，４０を構成するＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のヒ素が酸素に置き換わり、領域６０，６２が形成される。領域６０，６２は、例えば４００℃程度の高温から室温に戻すときに収縮し、第２領域６２の上面６３は、基板１０側に傾斜する（図４参照）。第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂは、領域６０，６２の収縮に起因する歪みを（応力を）活性層３０に付与することができる。
図９に示すように、積層体２を取り囲むように樹脂層７０を形成する。樹脂層７０は、例えば、スピンコート法等を用いて第１ミラー層２０の上面および積層体２の全面にポリイミド樹脂等からなる層を形成し、該層をパターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。次に、樹脂層７０を加熱処理（キュア）することにより硬化させる。本加熱処理によって、樹脂層７０は、収縮する。さらに、樹脂層７０は、加熱処理から常温に戻す際において収縮する。
図２に示すように、コンタクト層５０上および樹脂層７０上に第２電極８２を形成し、第１ミラー層２０上に第１電極８０を形成する。電極８０，８２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組合せ等により形成される。なお、電極８０，８２を形成する順序は、特に限定されない。また、第２電極８２を形成する工程で、パッド８４および引き出し配線８６（図１参照）を形成してもよい。
以上の工程により、面発光レーザー１００を製造することができる。
１．３． 実験例
以下に、実験例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
（１） 第１実験例
まず、第１実験例について説明する。図１０は、第１実験例に係る面発光レーザーＭ１を模式的に示す平面図である。図１０では、便宜上、積層体２および樹脂層７０以外の部材の図示を省略している。
面発光レーザーＭ１では、積層体２の長手方向および樹脂層７０の長手方向は、Ｙ軸方向である。また、第１歪付与部２ａおよび第２歪付与部２ｂのＸ軸方向の長さ（幅）は、１２μｍ程度である。また、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃと第１歪付与部２ａの端部Ｅ２ａとの間の距離は、５０μｍ程度である。また、共振部２ｃの直径は、２０μｍ程度である。樹脂層７０のＹ軸方向の長さは、３００μｍ程度であり、樹脂層７０のＸ軸方向の長さは、１００μｍ程度である。また、歪付与部２ａ，２ｂは、樹脂層７０によって完全に覆われている。また、樹脂層７０の材質は、ポリイミドである。面発光レーザーＭ１の構成は、上述した面発光レーザー１００の構成と同様である。
本実験例では、面発光レーザーＭ１の光出力を、偏光フィルターを介して測定した。具体的には、面発光レーザーＭ１にシングルモード発振する所定の電流（本実験では２ｍＡ）を供給し、面発光レーザーＭ１から射出された光を、Ｘ軸方向に偏光透過軸を持つ偏光フィルターを通過させて、光出力を測定した。面発光レーザーＭ１を複数個用意し、上記の測定を行った。
また、参考例として、面発光レーザーＭ２、Ｍ３、Ｍ４を準備した。図１１〜図１３は、参考例に係る面発光レーザーＭ２，Ｍ３，Ｍ４を模式的に示す平面図である。なお、図１１〜１３では、便宜上、積層体２および樹脂層７０以外の部材の図示を省略している。
面発光レーザーＭ２は、図１１に示すように、歪付与部２ａ，２ｂを有さない点で面発光レーザーＭ１と相違している。面発光レーザーＭ２の積層体２の平面形状は、円である。
面発光レーザーＭ３は、図１２に示すように、平面視において、積層体２の長手方向と
樹脂層７０の長手方向とが異なる方向である点で面発光レーザーＭ１と相違している。具体的には、面発光レーザーＭ３では、積層体２の長手方向がＹ軸方向であり、樹脂層７０の長手方向がＹ軸に対して４５度傾いた角度である。また、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃと樹脂層７０の中心とは、一致していない。
面発光レーザーＭ４は、図１３に示すように、平面視において、積層体２の長手方向と樹脂層７０の長手方向とが異なる方向である点で面発光レーザーＭ１と相違している。具体的には、面発光レーザーＭ４では、積層体２の長手方向がＸ軸方向であり、樹脂層７０の長手方向がＹ軸方向である。
面発光レーザーＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、上述した点を除いて、面発光レーザーＭ１と同様の構成を有している。
面発光レーザーＭ２，Ｍ３，Ｍ４についても、面発光レーザーＭ１の場合と同様の方法で光出力を測定した。
図１４は、面発光レーザーＭ１の実験結果を示すヒストグラムである。図１５は、面発光レーザーＭ２の実験結果を示すヒストグラムである。図１６は、面発光レーザーＭ３の実験結果を示すヒストグラムである。図１７は、面発光レーザーＭ４の実験結果を示すヒストグラムである。なお、図１４〜図１７に示すヒストグラムにおいて、横軸は光出力[ｍＷ]であり、縦軸は素子の数[個]である。
面発光レーザーＭ１では、図１４に示すように、光出力が１．３〜１．４ｍＷの素子の数が最も多く、他の面発光レーザーＭ２，Ｍ３，Ｍ４に比べて、光出力のばらつきも少ない。
ここで、面発光レーザーＭ１〜Ｍ４では、２ｍＡの電流が供給された場合、光出力は１．４ｍＷ程度である。そのため、本実験例において、光出力が１．４ｍＷ程度の素子は、射出されたレーザー光が偏光フィルターによってほとんど吸収されずに通過している。すなわち、光出力が１．４ｍＷ程度の素子は、レーザー光がＸ軸方向にのみ偏光しているといえる。また、例えば光出力が０ｍＷの素子は、レーザー光がＹ軸方向にのみ偏光しているといえる。
したがって、図１４に示す実験結果から、面発光レーザーＭ１は、Ｘ軸方向に偏光したレーザー光を安定して射出できることがわかる。
参考例に係る面発光レーザーＭ２では、図１５に示すように、光出力が０〜０．１ｍＷの素子の数が最も多いが、光出力が１．３〜１．４ｍＷにもピークがあり、面発光レーザーＭ１と比べて、光出力のばらつきが多い。したがって、面発光レーザーＭ２は、レーザー光の偏光方向が安定していないことがわかる。
参考例に係る面発光レーザーＭ３では、図１６に示すように、光出力がばらついている。したがって、面発光レーザーＭ３は、レーザー光の偏光方向が安定していないことがわかる。
参考例に係る面発光レーザーＭ４では、図１７に示すように、光出力が０〜０．１ｍＷおよび１．３〜１．４ｍＷにピークを持っている。したがって、面発光レーザーＭ４では、レーザー光の偏光方向がＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に安定していることがわかる。すなわち、面発光レーザーＭ４は、レーザー光が双方向に安定しているといえる。
このように、本実験例から、積層体２の長手方向と樹脂層７０の長手方向とが同じ方向のときに、偏光方向が１つの方向に安定することがわかった。
（２） 第２実験例
第２実験例では、図３に示すＷ１とＷ２との比Ｗ２／Ｗ１が異なる面発光レーザー（タイプＡ〜Ｄ）を用いた。図１８〜図２１は、タイプＡ〜Ｄの積層体を示す写真であり、共焦点レーザー顕微鏡を用いて撮影したものである。なお、図１８〜図２１において、（ａ）は積層体の全体図を示しており、（ｂ）は積層体の歪付与部の拡大図を示している。
タイプＡは、図１８に示すように、歪付与部の幅は６μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は１．３である。タイプＢは、図１９に示すように、歪付与部の幅は８μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は２．２である。タイプＣは、図２０に示すように、歪付与部の幅は１０μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は３．３である。タイプＤは、図２１に示すように、歪付与部の幅は１２μｍであり、Ｗ２／Ｗ１は４．３である。なお、本実験例に用いた面発光レーザーの構成は、上述した面発光レーザー１００の構成と同様である。
本実験例では、タイプＡ〜Ｄの光出力を、偏光フィルターを介して測定した。具体的には、タイプＡ〜Ｄの面発光レーザーに、０〜２．５ｍＡ程度の電流を供給し、タイプＡ〜Ｄから射出された光を、Ｘ軸方向に偏光透過軸を持つ偏光フィルターを通過させて、光出力を測定した。タイプＡ〜Ｄの各々を複数個用意し、上記の測定を行った。
本測定において、図２２に示すように、電流値が大きくなるについて出力が大きなる面発光レーザーを、良品とした。一方、図２３に示すように、電流値が大きくなっても出力が大きくならない部分（図２３の例では、電流値が０〜０．６ｍＡ程度の領域）を有する面発光レーザーを、ＮＧ品とした。図２３の例では、電流値が０〜０．６ｍＡ程度の領域において、射出された光がＸ軸方向に偏光しておらず、電流値が約０．６ｍＡ以上の領域において、射出された光がＸ軸方向に偏光している。すなわち、図２３のような例では、偏光方向は不安定であるといえる。
表１に、タイプＡ〜ＤのＮＧ品の個数を示す。
表１より、Ｗ２／Ｗ１≦３．３の場合では、ＮＧ品の個数は、全数（測定数）の半分以下であり、面発光レーザーの偏光方向が安定していることがわかった。さらに、１．３≦Ｗ２／Ｗ１≦２．２の場合では、ＮＧ品の個数は、ゼロであり、よりいっそう、面発光レーザーの偏光方向が安定していることがわかった。
１．４． 変形例
次に、第１実施形態に係る面発光レーザーの変形例について説明する。
（１）第１変形例
まず、第１変形例について図面を参照しながら説明する。図２４は、第１変形例に係る
面発光レーザー２００を模式的に示す平面図である。図２４では、便宜上、積層体２および樹脂層７０以外の部材の図示を省略している。以下、第１変形例に係る面発光レーザー２００において、上述した面発光レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
面発光レーザー２００では、図２４に示すように、平面視において、樹脂層７０は、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃを通るＸ軸方向の仮想直線ＬＯ２ｃＸに対して、線対称の形状ではない点で、面発光レーザー１００と異なる。
図２４に示す例では、平面視において、樹脂層７０は、仮想直線ＬＯ７０Ｘに対して、線対称の形状であり、仮想直線ＬＯ７０Ｘは、仮想直線ＬＯ２ｃＸの＋Ｙ軸方向側に位置している。面発光レーザー２００では、平面視において、樹脂層７０の中心Ｏ７０と共振部２ｃの中心Ｏ２ｃとは、一致していない。
面発光レーザー２００では、面発光レーザー１００と同様に、レーザー光の偏光方向を安定させることができる（下記の実験例参照）。
以下に、実験例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
図２５は、本実験例に係る面発光レーザーＭ５を模式的に示す平面図である。図２５では、便宜上、積層体２および樹脂層７０以外の部材の図示を省略している。面発光レーザーＭ５では、図２５に示すように、平面視において、樹脂層７０が、共振部２ｃの中心Ｏ２ｃを通るＸ軸方向の仮想直線ＬＯ２ｃＸに対して、線対称の形状ではない点で、図１０に示す面発光レーザーＭ１と異なる。面発光レーザーＭ５は、上述した点を除いて、面発光レーザーＭ１と同様の構成を有している。
本実験例では、面発光レーザーＭ５の光出力を、第１実験例と同様に、偏光フィルターを介して測定した。
図２６は、面発光レーザーＭ５の実験結果を示すヒストグラムである。図２６に示すヒストグラムにおいて、横軸は光出力[ｍＷ]であり、縦軸は素子の数[個]である。
面発光レーザーＭ５では、図２６に示すように、光出力が１．３〜１．４ｍＷの素子の数が最も多く、参考例に係る面発光レーザーＭ２，Ｍ３，Ｍ４と比べて、光出力のばらつきも少ない。例えば、面発光レーザーＭ１と比べても、ばらつきの程度は同程度である。
したがって、図２６に示す結果から、面発光レーザーＭ５は、Ｘ軸方向に偏光したレーザー光を安定して射出できることがわかる。
このように、面発光レーザーでは、樹脂層７０が仮想直線ＬＯ２ｃＸに対して、線対称の形状ではない場合であっても、積層体２の長手方向と樹脂層７０の長手方向とが同じ方向であれば、偏光方向が１つの方向に安定することがわかった。
（２）第２変形例
次に、第２変形例について、図面を参照しながら説明する。図２７は、第２変形例に係る面発光レーザー２０１を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。以下、面発光レーザー２０１において、上述した面発光レーザー１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
面発光レーザー１００では、図２に示すように、積層体２の側面は、基板１０の上面に対して傾斜していた。これに対し、面発光レーザー２０１では、図２７に示すように、積層体２の側面は、基板１０の上面に対して垂直である。
面発光レーザー２０１では、面発光レーザー１００と同様に、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る面発光レーザーについて、図面を参照しながら説明する。図２８および図２９は、第２実施形態に係る面発光レーザー３００を模式的に示す平面図である。なお、図２９では、面発光レーザー３００の積層体２以外の部材の図示を省略している。以下、第２実施形態に係る面発光レーザー３００において、上述した面発光レーザー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
面発光レーザー３００では、図２８および図２９に示すように、積層体２の平面形状が楕円である点で、上述した面発光レーザー１００と異なる。
積層体２は、図２９に示すように、平面視において、Ｙ軸方向における長さＹ２がＸ軸方向における長さＸ２よりも大きい。すなわち、積層体２は、平面視において、Ｙ軸方向の長手方向を持つ形状を有している。図２９に示す例では、積層体２の平面形状は長軸ａおよび短軸ｂを有する楕円であり、長軸ａがＹ軸方向に平行であり、短軸ｂがＸ軸方向に平行である。
なお、積層体２の平面形状は、楕円に限定されない。図３０は、面発光レーザー３００の変形例を模式的に示す平面図である。なお、図３０では、積層体２以外の部材の図示を省略している。
積層体２の平面形状は、図３０に示すように、長方形（正方形を除く）であってもよい。積層体２は、図３０に示すように、平面視において、Ｙ軸方向における長さＹ２がＸ軸方向における長さＸ２よりも大きい。すなわち、積層体２は、平面視において、Ｙ軸方向の長手方向を持つ形状を有している。図３０に示す例では、積層体２の平面形状は長方形であり、長方形の長辺がＹ軸方向に平行であり、長方形の短辺がＸ軸方向に平行である。
積層体２は、歪付与部２ａ，２ｂ（図３等参照）を有しておらず、共振部２ｃがＹ軸方向に長手方向を持つ形状を有することにより、活性層３０に異方的な応力（歪み）を付与している。
面発光レーザー３００では、平面視において、Ｙ軸方向における積層体２の長さＹ２は、Ｘ軸方向における積層体２の長さＸ２よりも大きく、平面視において、Ｙ軸方向における樹脂層７０の長さＹ７０は、Ｘ軸方向における樹脂層７０の長さＸ７０よりも長い。平面視において、Ｙ軸方向における積層体２の長さＹ２がＸ軸方向における積層体２の長さＸ２よりも大きいため、活性層３０に異方的な応力を付与することができる。したがって、この積層体２の形状によって生じる応力、および樹脂層７０によって生じる応力を活性層３０に付与して、レーザー光の偏光方向を安定させることができる。したがって、例えば、樹脂層７０のみで活性層３０に応力を付与した場合と比べて、レーザー光の偏光方向を、より安定させることができる。
なお、面発光レーザー３００の製造方法は、上述した面発光レーザー１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図３１は、第３実施形態に係る原子発振器１０００を示す機能ブロック図である。
原子発振器１０００は、図３１に示すように、光学モジュール１１００と、中心波長制御部１２００と、高周波制御部１３００と、を含んで構成されている。
光学モジュール１１００は、本発明に係る面発光レーザー（図示の例では、面発光レーザー１００）と、ガスセル１１１０と、光検出部１１２０と、を有する。
図３２は、面発光レーザー１００が射出する光の周波数スペクトラムを示す図である。図３３は、アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと第１側帯波Ｗ１および第２側帯波Ｗ２の関係を示す図である。面発光レーザー１００から射出される光は、図３２に示す、中心周波数ｆ０（＝ｃ／λ０：ｃは光の速さ、λ０はレーザー光の中心波長）を有する基本波Ｆと、中心周波数ｆ０に対して上側サイドバンドに周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、中心周波数ｆ０に対して下側サイドバンドに周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、を含む。第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１は、ｆ１＝ｆ０＋ｆｍであり、第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２は、ｆ２＝ｆ０−ｆｍである。
図３３に示すように、第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１と第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２との周波数差が、アルカリ金属原子の基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数と一致している。したがって、アルカリ金属原子は、周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、によってＥＩＴ現象を起こす。
ガスセル１１１０は、容器中に気体状のアルカリ金属原子（ナトリウム原子、ルビジウム原子、セシウム原子等）が封入されたものである。このガスセル１１１０に対して、アルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数（波長）を有する２つの光波が照射されると、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす。例えば、アルカリ金属原子がセシウム原子であれば、Ｄ１線における基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２のエネルギー差に相当する周波数が９．１９２６３・・・ＧＨｚなので、周波数差が９．１９２６３・・・ＧＨｚの２つの光波が照射されるとＥＩＴ現象を起こす。
光検出部１１２０は、ガスセル１１１０に封入されたアルカリ金属原子を透過した光の強度を検出する。光検出部１１２０は、アルカリ金属原子を透過した光の量に応じた検出信号を出力する。光検出部１１２０としては、例えば、フォトダイオードを用いる。
中心波長制御部１２００は、光検出部１１２０が出力する検出信号に応じた大きさの駆動電流を発生させて面発光レーザー１００に供給し、面発光レーザー１００が射出する光の中心波長λ０を制御する。面発光レーザー１００、ガスセル１１１０、光検出部１１２０、中心波長制御部１２００を通るフィードバックループにより、面発光レーザー１００が射出するレーザー光の中心波長λ０が微調整されて安定する。
高周波制御部１３００は、光検出部１１２０が出力する検出結果に基づいて、第１側帯波Ｗ１および第２側帯波Ｗ２の波長（周波数）差が、ガスセル１１１０に封入されたアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数に等しくなるように制御する。高周波制御部１３００は、光検出部１１２０が出力する検出結果に応じた変調周波数ｆｍ（図３２参照）を有する変調信号を発生させる。
面発光レーザー１００、ガスセル１１１０、光検出部１１２０、高周波制御部１３００を通るフィードバックループにより、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差がアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と極めて正確に一致するようにフィードバック制御がかかる。その結果、変調周波数ｆｍは極めて安定した周波数になるので、変調信号を原子発振器１０００の出力信号（クロック出力）とすることができる。
次に、原子発振器１０００の動作について、図３１〜図３３を参照しながら説明する。
面発光レーザー１００から射出されたレーザー光は、ガスセル１１１０に入射する。面発光レーザー１００から射出される光は、アルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数（波長）を有する２つの光波（第１側帯波Ｗ１、第２側帯波Ｗ２）を含んでおり、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす。ガスセル１１１０を透過した光の強度は光検出部１１２０で検出される。
中心波長制御部１２００および高周波制御部１３００は、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差がアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と極めて正確に一致するように、フィードバック制御を行う。原子発振器１０００では、ＥＩＴ現象を利用し、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差ｆ１−ｆ２が基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数からずれた時の光吸収挙動の急峻な変化を検出し制御することで、高精度な発振器をつくることができる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…積層体、２ａ…第１歪付与部、２ｂ…第２歪付与部、２ｃ…共振部、４…層、６，６ａ…酸化層、６ｂ…端、６ｃ…第１端、８…酸化領域、８ａ…第１部分、８ｂ…第２部分、１０…基板、１４…層、１６，１６ａ…酸化層、１６ｂ…第２端、２０…第１ミラー層、２４…高屈折率層、２６…低屈折率層、３０…活性層、４０…第２ミラー層、４２…電流狭窄層、４２ａ…被酸化層、４３…開口部、４４…高屈折率層、４６…低屈折率層、４８…上面、５０…コンタクト層、６０…第１領域、６０ａ…第１部分、６０ｂ…第２部分、６２…第２領域、６２ａ…第１部分、６２ｂ…第２部分、６３…上面、７０…樹脂層、８０…第１電極、８２…第２電極、８４…パッド、８６…引き出し配線、１００，２００，２０１，３００…面発光レーザー、１０００…原子発振器、１１００…光学モジュール、１１１０…ガスセル、１１２０…光検出部、１２００…中心波長制御部、１３００…高周波制御部、Ｃ１…第１曲線、Ｃ２…第２曲線、Ｅ１…第１端、Ｅ２…第２端、Ｅ３…第３端、Ｅ４…第４端、Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ…端部、Ｓ１…第１直線、Ｓ２…第２直線

Claims (28)

  1. 基板と、
    前記基板上方に設けられた積層体と、
    前記積層体の少なくとも側面に設けられた樹脂層と、を含み、
    前記積層体は、前記基板上方に設けられた第１ミラー層、前記第１ミラー層上方に設けられた活性層、および前記活性層上方に設けられた第２ミラー層を少なくとも含み、
    平面視において、第１方向における前記積層体の長さは、前記第１方向と直交する第２方向における前記積層体の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記第１方向における前記樹脂層の長さは、前記第２方向における前記樹脂層の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記積層体は、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分と、を含み、
    前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向に沿って配置され、
    前記平面視において、前記第２方向における前記第３部分の長さは、前記第２方向における前記第１部分の長さまたは前記第２部分の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記樹脂層の外縁は、第１直線、前記第１直線と対向する第２直線、前記第１直線および前記第２直線と連続する第１曲線、および前記第１曲線と対向し、前記第１直線および前記第２直線とに連続する第２曲線を有し、
    前記平面視において、前記第１部分と前記第１曲線は、前記第３部分から見て同じ側に位置し、
    前記平面視において、前記第１直線が前記第１曲線と接する端を第１端とし、前記第２直線が前記第１曲線と接する端を第２端とした場合、第１端と第２端とを通る第１仮想直線を引いたときに、前記第１部分の端部は、前記第１仮想直線からみて、前記第３部分側へ位置していることを特徴とする面発光レーザー。
  2. 請求項１において、
    前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域と、をさらに含み、
    前記平面視において、前記積層体の前記第１部分における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
    前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１部分の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
  3. 請求項２において、
    Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
  4. 請求項２または３において、
    １．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
  5. 請求項２ないし４のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  6. 請求項５において、
    前記平面視において、前記第２仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
    前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
    前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  7. 請求項１において、
    前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
    断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１部分の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
    前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１部分の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
    前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１部分における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
  8. 請求項７において、
    Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
  9. 請求項７または８において、
    １．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
  10. 請求項７ないし９のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記第１部分上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  11. 請求項１０において、
    前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
    前記断面視において、前記積層体の前記第１部分の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
    前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
    前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
    前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  12. 請求項１ないし１１のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記樹脂層は、前記第３部分の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状であることを特徴とする面発光レーザー。
  13. 請求項１ないし１１のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記樹脂層は、前記第３部分の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状ではないことを特徴とする面発光レーザー。
  14. 基板と、
    前記基板上方に設けられた積層体と、
    前記積層体の少なくとも側面に設けられた樹脂層と、を含み、
    前記積層体は、前記基板上方に設けられた第１ミラー層、前記第１ミラー層上方に設けられた活性層、および前記活性層上方に設けられた第２ミラー層を少なくとも含み、
    平面視において、第１方向における前記積層体の長さは、前記第１方向と直交する第２方向における前記積層体の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記第１方向における前記樹脂層の長さは、前記第２方向における前記樹脂層の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記積層体は、第１歪付与部と、第２歪付与部と、前記第１歪付与部と前記第２歪付与部との間に設けられ、前記活性層で発生した光を共振させる共振部とを含み、
    前記第１歪付与部と前記第２歪付与部とは、前記第１方向に沿って配置され、
    前記平面視において、前記第２方向における前記共振部の長さは、前記第２方向における前記第１歪付与部の長さまたは前記第２歪付与部の長さよりも大きく、
    前記平面視において、前記樹脂層の外縁は、第１直線、前記第１直線と対向する第２直線、前記第１直線および前記第２直線と連続する第１曲線、および前記第１曲線と対向し、前記第１直線および前記第２直線とに連続する第２曲線を有し、
    前記平面視において、前記第１歪付与部と前記第１曲線は、前記共振部から見て同じ側に位置し、
    前記平面視において、前記第１直線が前記第１曲線と接する端を第１端とし、前記第２直線が前記第１曲線と接する端を第２端とした場合、第１端と第２端とを通る第１仮想直線を引いたときに、前記第１歪付与部の端部は、前記第１仮想直線からみて、前記共振部側へ位置していることを特徴とする面発光レーザー。
  15. 請求項１４において、
    前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
    前記平面視において、前記積層体の前記第１歪付与部における前記第１領域と前記第２領域とにより、酸化領域が構成されており、
    前記平面視において、前記酸化領域の幅をＷ１とし、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
  16. 請求項１５において、
    Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
  17. 請求項１５または１６において、
    １．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
  18. 請求項１５ないし１７のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の前記上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  19. 請求項１８において、
    前記平面視において、前記第２仮想直線と重なる位置に、前記第２ミラー層の前記上面を挟むように、前記酸化領域の第１部分と第２部分とがあり、
    前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記酸化領域の前記第１部分の幅であり、
    前記酸化領域の幅であるＷ１は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  20. 請求項１４において、
    前記積層体は、前記第１ミラー層と前記第２ミラー層との間に設けられた電流狭窄層と、前記第１ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第１領域と、前記第２ミラー層と連続して設けられた、複数の酸化層を含む第２領域とをさらに含み、
    断面視において、前記第１領域の複数の酸化層のうち、最下層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第１ミラー層と接する端と対向する第１端を有し、
    前記断面視において、前記第２領域の複数の酸化層のうち、最上層の酸化層は、前記第１歪付与部の前記第２ミラー層と接する第２端を有し、
    前記平面視において、前記第１端から前記第２端までの幅をＷ１とし、前記第１歪付与部における前記第２ミラー層の上面の幅をＷ２としたとき、Ｗ２／Ｗ１≦３．３であることを特徴とする面発光レーザー。
  21. 請求項２０において、
    Ｗ２／Ｗ１≦２．２であることを特徴とする面発光レーザー。
  22. 請求項２０または２１において、
    １．３≦Ｗ２／Ｗ１であることを特徴とする面発光レーザー。
  23. 請求項２０ないし２２のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記第１歪付与部上に、前記第１方向に直交する第２仮想直線を引いた場合、前記第２ミラー層の上面の幅であるＷ２は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  24. 請求項２３において、
    前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第１ミラー層を挟むように、前記第１領域の第１部分と第２部分とがあり、
    前記断面視において、前記積層体の前記第１歪付与部の前記第２ミラー層を挟むように、前記第１領域の前記第１部分の上方に前記第２領域の第１部分と、前記第１領域の前記第２部分の上方に前記第２領域の第２部分とがあり、
    前記第１領域の前記第１部分は、前記最下層の酸化層を有し、
    前記第２領域の前記第１部分は、前記最上層の酸化層を有し、
    前記最下層の酸化層の前記第１端から前記最上層の酸化層の前記第２端までの幅であるＷ１は、前記第２仮想直線に沿った幅であることを特徴とする面発光レーザー。
  25. 請求項１４ないし２４のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記樹脂層は、前記共振部の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状であることを特徴とする面発光レーザー。
  26. 請求項１４ないし２４のいずれか１項において、
    前記平面視において、前記樹脂層は、前記共振部の中心を通る前記第２方向の第３仮想直線に対して、線対称の形状ではないことを特徴とする面発光レーザー。
  27. 請求項１ないし２６のいずれか１項において、
    前記樹脂層の材質は、ポリイミドであることを特徴とする面発光レーザー。
  28. 請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の面発光レーザーを含む原子発振器。
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