フォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法、ピーク波長取得装置、プログラム及び情報記録媒体
【課題】高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法を提供する。
【解決手段】 主制御装置は、複数の温度で、戻り光の光強度とＰＬ光の光強度を計測し、該戻り光の光強度に基づいて、試料に入射した励起光の光強度を算出し、計測されたＰＬ光の光強度を規格化する（Ｓ４１５〜Ｓ４２３）。そして、主制御装置は、規格化されたＰＬ光の光強度の温度依存性から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大になる温度を求め、ＰＬピーク波長を算出する（Ｓ４４１〜Ｓ４４５）。
【解決手段】 主制御装置は、複数の温度で、戻り光の光強度とＰＬ光の光強度を計測し、該戻り光の光強度に基づいて、試料に入射した励起光の光強度を算出し、計測されたＰＬ光の光強度を規格化する（Ｓ４１５〜Ｓ４２３）。そして、主制御装置は、規格化されたＰＬ光の光強度の温度依存性から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大になる温度を求め、ＰＬピーク波長を算出する（Ｓ４４１〜Ｓ４４５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法、ピーク波長取得装置、プログラム及び情報記録媒体に係り、更に詳しくは、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラム、及び該プログラムが記録された情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ、以下では、「ＶＣＳＥＬ」ともいう）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬの応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
ＶＣＳＥＬのデバイス特性を左右する重要な設計パラメータとして、ＶＣＳＥＬの発振波長と活性層の利得ピーク波長との差がある。この差は、「デチューニング」と呼ばれている。
【０００５】
上記ＶＣＳＥＬの発振波長は、共振器構造体とそれを挟む上下の多層膜反射鏡（ＤＢＲ）とにより決定される共振波長である。
【０００６】
上記活性層の利得ピーク波長は、電流もしくは光励起により活性層にキャリアが注入されたときの、正味の利得が最大になる波長である。
【０００７】
これら共振波長と利得ピーク波長とが一致していると、発振閾値が小さくなる。
【０００８】
しかしながら、環境温度が高くなるなどでＶＣＳＥＬの温度が上昇すると、利得ピーク波長が共振波長よりも長波長になる。利得ピーク波長と共振波長とが異なっていると、ＶＣＳＥＬから取り出される光は、活性層の最も利得が高い波長の光ではなくなる。そこで、ＶＣＳＥＬの温度が上昇するにつれて、発振閾値の上昇や光出力の低下等の発光特性の変化が生じることになる。
【０００９】
このように、デチューニングは、デバイス特性を左右する設計パラメータである。
【００１０】
また、デチューニングは、温度による発振閾値の変化に密接に関連するパラメータであるため、発振閾値と相関を有する特性の温度依存性をコントロールする際の非常に重要なパラメータとなりうる。
【００１１】
そして、このデチューニングを制御するには、多層膜反射鏡（ＤＢＲ）及び共振器構造体を形成する際に、数ナノメートル（ｎｍ）の精度が要求される。
【００１２】
また、デチューニングは共振波長と利得ピーク波長とで決定されるため、特にデチューニングを厳密に制御しなければならないような素子を得ようとする場合、共振波長に加えて、利得ピーク波長も高精度に求め、実際にデチューニングがどれほどの値であるかを知ることは非常に重要である。
【００１３】
共振波長は、ウエハ上に複数の半導体層がエピタキシャル成長によって積層された状態で、その光反射スペクトルを測定することで求めることができる。この光反射スペクトルには、ストップバンド幅と呼ばれる多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の高反射帯域が存在する。そして、この高反射帯域のほぼ中心部に、共振によるディップ（反射率が少し低下する部分）があり、そのディップの先端が共振波長である。
【００１４】
利得ピーク波長は、電流もしくは光励起により高密度のキャリアが活性層に生成されたときに、正味の利得が最大になる波長であるため、ウエハ上に複数の半導体層がエピタキシャル成長によって積層された状態で測定することは困難である。
【００１５】
そこで、利得ピーク波長と強い相関関係がある活性層のフォトルミネッセンス光のスペクトルにおけるピーク波長を目安にすることが通常行われている。なお、以下では、フォトルミネッセンス光を「ＰＬ光」ともいい、該ＰＬ光のスペクトルを「ＰＬスペクトル」と略述し、該ＰＬスペクトルにおけるピーク波長を「ＰＬピーク波長」と略述する。
【００１６】
従って、ＶＣＳＥＬの設計において、共振波長と活性層のＰＬピーク波長を指定することが通常行われている。
【００１７】
ところで、活性層のＰＬスペクトルを多層膜反射鏡（ＤＢＲ）を通して測定すると、測定されたＰＬスペクトルにおけるピーク波長は、共振波長と同じになってしまう。すなわち、固有の共振波長に共振した波長のみが多層膜反射鏡（ＤＢＲ）を通して出てくることになり、活性層自体のＰＬピーク波長は測定できない。
【００１８】
そこで、例えば、特許文献１には、λcを共振器の共振波長とし、λaを活性層の利得ピーク波長とし、Δλhを熱処理または通電による利得ピーク波長λaのシフト量とし、ΔλTを環境温度の上昇による利得ピーク波長λaのシフト量とするとき、成長直後の活性層における室温の利得ピーク波長λa（０）を、λa（０）＝λc＋Δλh−ΔλTを満たすように初期設定する垂直共振器型面発光半導体レーザの製造方法が開示されている。
【００１９】
また、特許文献２には、基板上に多層膜反射鏡と共振器とを有する第１のキャリブレーション構造を形成する第１の工程と、第１のキャリブレーション構造における活性層のフォトルミネッセンス測定から発光ピーク波長を求める第２の工程と、活性層の発光ピーク波長が所定の波長となるように、活性層の形成条件を調整する第３の工程と、第３の工程で得られた活性層の形成条件に基づき、活性層を含む共振器と当該共振器の上下に設けられた多層膜反射鏡とを有する面発光レーザを形成する第４の工程とを有する面発光レーザの製造方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている製造方法では、形成されたＶＣＳＥＬそのもののＰＬピーク波長を求めているわけではないため、その精度が不明であった。そして、安定した繰り返し再現性が得られているとはいっても、ＰＬピーク波長の再現性が常に得られていることを保証するものではなかった。
【００２１】
また、特許文献２に開示されている製造方法では、得られた発光ピーク波長が前回の発光ピーク波長と大きく異なった場合、「キャリブレーション構造における活性層＝ＶＣＳＥＬの活性層」という仮定が崩れてしまう。
【００２２】
しかも、キャリブレーション構造を一定期間毎に形成しなければならないため、ＶＣＳＥＬそのものを形成するのとほとんど変わらない時間とコストが必要であった。
【００２３】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得装置を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の第３の目的は、ＰＬピーク波長を取得する装置の制御用コンピュータにて実行され、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することを可能とするプログラム及びそのプログラムが記録された記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、第１の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得方法であって、レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる工程と、複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する工程と、前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める工程と、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する工程と、を含むピーク波長取得方法である。
【００２７】
これによれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００２８】
本発明は、第２の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置であって、面発光レーザ素子の温度を制御する温度制御装置と、レーザ光を射出して前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させるレーザ装置と、前記フォトルミネッセンス光の光強度を検出する光検出器と、前記温度制御装置によって前記面発光レーザ素子の温度を変化させ、前記光検出器の出力に基づいて複数の温度で前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定し、該光強度の温度依存性から、該光強度が最大になる温度を求め、該温度と予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する処理装置と、を備えるピーク波長取得装置である。
【００２９】
これによれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００３０】
本発明は、第３の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラムであって、レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる手順と、複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する手順と、前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める手順と、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する手順と、を前記装置の制御用コンピュータに実行させるプログラムである。
【００３１】
これによれば、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００３２】
本発明は、第４の観点からすると、本発明のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体である。
【００３３】
これによれば、本発明のプログラムが記録されているために、コンピュータに実行させることにより、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２の光源に含まれる面発光レーザ素子の構成を説明するための図である。
【図４】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図５】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図６】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図７】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図８】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その５）である。
【図９】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その６）である。
【図１０】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その７）である。
【図１１】面発光レーザ素子の反射スペクトルを説明するための図である。
【図１２】活性層のＰＬスペクトルを図１１に重ねた図である。
【図１３】活性層のＰＬスペクトルの波長シフトを説明するための図である。
【図１４】ＰＬ光の光強度と温度との関係を説明するための図である。
【図１５】検査装置の構成を説明するための図である。
【図１６】検査装置の主制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】検査装置の変形例を説明するための図である。
【図１８】図１７の検査装置の主制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００３６】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電装置１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００３７】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００３８】
プリンタ制御装置１０６０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置１０６０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置１０１０に送る。
【００３９】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００４０】
帯電装置１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電装置１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００４１】
帯電装置１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００４２】
光走査装置１０１０は、帯電装置１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００４３】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００４４】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００４５】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００４６】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００４７】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次、積み重ねられる。
【００４８】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００４９】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電装置１０３１に対向する位置に戻る。
【００５０】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００５１】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、ポリゴンミラー１３、第１走査レンズ１１ａ、第２走査レンズ１１ｂ、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００５２】
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００５３】
カップリングレンズ１５は、光源１４から出力された光束を略平行光とする。
【００５４】
開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００５５】
シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００５６】
光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００５７】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸のまわりを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００５８】
第１走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００５９】
第２走査レンズ１１ｂは、第１走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この第２走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００６０】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び第２走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００６１】
光源１４は、一例として図３に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。なお、本明細書では、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。図３は面発光レーザ素子１００をＸＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図である。
【００６２】
面発光レーザ素子１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子であり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。
【００６３】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【００６４】
バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６５】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４２．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００６６】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる層である。
【００６７】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＡｓＰ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる３重量子井戸構造の活性層である。
【００６８】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる層である。
【００６９】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００７０】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる高屈折率層のペアを３２ペア有している。各屈折率層の間には組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００７１】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１Ａｓからなる被選択酸化層が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から２ペア目の低屈折率層中である。
【００７２】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００７３】
なお、このように基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。そして、該積層体における＋Ｚ側の面を「表面」、−Ｚ側の面を「裏面」という。
【００７４】
次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について説明する。ここでは、基板１０１として、直径が７５ｍｍのｎ−ＧａＡｓ単結晶基板を用い、複数の面発光レーザ素子１００を同時に製造する。
【００７５】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図４参照）。
【００７６】
ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００７７】
（２）積層体を試料として検査装置５０（図１５参照）にセットし、複数の計測点において活性層１０５のＰＬピーク波長を求める。なお、検査装置５０及びＰＬピーク波長の取得方法の詳細については後述する。
【００７８】
（３）積層体の表面における発光部となる領域に、一辺がＬ１（例えば、２５μｍ）の正方形状のレジストパターンを形成する。
【００７９】
（４）誘導結合型（ＩＣＰ）ドライエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとしてメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。
【００８０】
（５）フォトマスクを除去する（図５参照）。
【００８１】
（６）積層体を水蒸気中で熱処理する。メサの外周部から被選択酸化層１０８中のＡｌが選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、Ａｌの酸化物１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂを残留させる（図６参照）。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、酸化狭窄構造体が作成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。ここでは、種々の予備実験の結果から、電流通過領域１０８ｂが所望の大きさとなるように、熱処理の条件（保持温度、保持時間等）を適切に選択している。
【００８２】
（７）プラズマＣＶＤ法を用いて、誘電体であるＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ２のいずれかからなる厚さが１５０ｎｍ〜３００ｎｍのパッシベーション膜１１１を形成する（図７参照）。
【００８３】
（８）レーザ光の射出面となるメサ上部に、ｐ側電極コンタクトの窓開け用のエッチングマスクを作製する。
【００８４】
（９）ＢＨＦにてパッシベーション膜１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００８５】
（１０）エッチングマスクを除去する（図８参照）。
【００８６】
（１１）ｐ側電極、電極パッド及び配線部材となる部分以外をフォトレジストによりマスクする。
【００８７】
（１２）ｐ側の電極材料を蒸着する。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００８８】
（１３）光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１３を形成する（図９参照）。ここでは、アセトン等のフォトレジストが溶解する溶液中で超音波洗浄することでｐ側電極１１３を形成している。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。
【００８９】
（１４）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば、１００μｍ）まで研磨する。
【００９０】
（１５）研磨された基板１０１の裏側にｎ側電極１１４を形成する（図１０参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００９１】
（１６）アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
【００９２】
（１７）チップ毎に切断する。
【００９３】
そして、種々の後工程を経て、面発光レーザ素子１００となる。
【００９４】
図１１には、上記積層体の表面から光を当てたときに、該積層体で反射された光のスペクトル（以下では、「反射スペクトル」と略述する）の一例が示されている。図１１における０．９（＝９０％）以上の反射率を有する波長帯域Ａのほぼ中央に、光強度の鋭い落ち込みが見られる。このときの波長が共振波長λｏである。この共振波長λｏは、半導体ＤＢＲの構成、構造、共振器構造体の膜厚によって、ある程度の範囲で任意に設定することが可能である。
【００９５】
そして、波長帯域Ａより短い波長の光、例えば、図１１における波長λｂ（７００ｎｍ）の光を射出するレーザを用意し、該レーザから射出された光（以下では、「励起用レーザ光」ともいう）を積層体の表面から入射すると、該励起用レーザ光に対する積層体の反射率は低いため、励起用レーザ光は活性層まで到達し、活性層を励起することができる。
【００９６】
励起された活性層からの光は、波長が共振波長λｏと一致する光のみを外部に取り出すことができる。
【００９７】
図１２は、活性層のＰＬスペクトルを図１１に重ねた図である。通常、ＶＣＳＥＬでは、電流注入によって発振すると、活性層の温度が上昇し、利得ピーク波長はＰＬピーク波長よりも長波長側にシフトするため、ＶＣＳＥＬの設計では、利得ピーク波長を共振波長よりも短く設定することが多い。
【００９８】
活性層のＰＬスペクトルは、ある波長幅を持った山形のピークを有している。しかしながら、ＶＣＳＥＬでは、波長が共振波長λｏと一致する光しか外部に取り出すことができない。そこで、従来は、ＶＣＳＥＬそのもののＰＬ波長を測定しても、活性層のＰＬピーク波長を求めることはできなかった。
【００９９】
なお、ＶＣＳＥＬからの取り出されたＰＬ光の波長（＝共振波長）は、分光器を用いて測定することができる。そして、その光強度は、光パワーメータなどで測定することができる。
【０１００】
活性層のＰＬ光の波長自体は共振波長λｏに依存している。通常、共振波長λｏの温度依存性は０．０６ｎｍ／Ｋ程度である。そこで、活性層のＰＬ光の波長は、温度による影響はほとんどない。
【０１０１】
一方、活性層のＰＬピーク波長の温度依存性は、活性層の種類によるが、共振波長λｏの温度依存性よりも１桁ほど大きい。
【０１０２】
そこで、活性層のＰＬスペクトルは、温度が変化すると、一例として図１３に示されるように、波長がシフトする。
【０１０３】
すなわち、上部半導体ＤＢＲを介して測定されるＰＬ光の光強度は、一例として図１４に示されるように、温度によって変化する。なお、以下では、上部半導体ＤＢＲを介して測定されるＰＬ光の光強度を、「ＰＬ光測定強度」ともいう。
【０１０４】
そして、ＰＬ光測定強度と温度との関係において、ＰＬ光測定強度が最大となるときの温度をＴＰＬとすると、温度ＴＰＬにおけるＰＬ光の波長が共振波長λｏである。そこで、ＶＣＳＥＬが使用される温度Ｔ０（℃）でのＰＬピーク波長λＰＬ（単位：ｎｍ）は、次の（１）式で求めることができる。ここで、αは、ＰＬピーク波長の温度係数（ｎｍ／Ｋ）である。
【０１０５】
λＰＬ＝λｏ−α×（ＴＰＬ−（２７３＋Ｔ０）） ……（１）
【０１０６】
このように、ＰＬ光測定強度の温度依存性を計測することで、ＶＣＳＥＬにおける活性層のＰＬピーク波長を求めることが可能である。
【０１０７】
上記αは、ＶＣＳＥＬと同じ材料で作成された測定用構造体を用いて、そのＰＬピーク波長を種々の温度で測定し、その測定結果から１Ｋの温度変化あたりのＰＬピーク波長のシフト量として予め求められている。
【０１０８】
次に、上記検査装置５０について説明する。
【０１０９】
この検査装置５０は、一例として図１５に示されるように、ＸＹテーブル５１、駆動装置５２、加熱装置５３、温度検出器５４、温度コントローラ５５、レーザ装置５６、対物レンズ５７、２つのビームスプリッタ（５８、５９）、３つの光検出器（６０、６１、６２）、分光器６３、主制御装置６４、Ａ／Ｄ変換器６５、表示装置６６、入力装置６７などを備えている。なお、図１５における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【０１１０】
ＸＹテーブル５１は、試料が載置されるテーブルである。このＸＹテーブル５１は、一例としてアルミニウムを切削加工したものである。なお、ＸＹテーブル５１の材質は、温度の均一性が高い材質であれば良い。
【０１１１】
試料は、真空チャックでＸＹテーブル５１上に保持される。なお、ここでは、上記積層体が試料となる。
【０１１２】
駆動装置５２は、主制御装置６４の指示に応じて、ＸＹテーブル５１をＸＹ面内で２次元的に移動させる。
【０１１３】
加熱装置５３は、ＸＹテーブル５１の直下に配置されたペルチェ素子を有し、ＸＹテーブル５１を加熱する。
【０１１４】
温度検出器５４は、ＸＹテーブル５１に埋め込まれている熱電対を有し、ＸＹテーブル５１の温度を計測する。なお、以下では、ＸＹテーブル５１の温度を「テーブル温度」と略述する。
【０１１５】
温度コントローラ５５は、テーブル温度が、主制御装置６４から指示された温度になるように、温度検出器５４の出力信号を参照しながら加熱装置５３を制御する。ここでは、温度コントローラ５５は、いわゆるＰＩＤ制御を行う。
【０１１６】
また、温度コントローラ５５は、テーブル温度を主制御装置６４に通知する。
【０１１７】
レーザ装置５６は、波長が６５０ｎｍ帯のレーザ光を射出する半導体レーザを有している。なお、レーザ光の波長は、上記波長帯域Ａより短い波長であれば良い。また、半導体レーザに代えて、より短波長のＹＡＧレーザを用いても良い。
【０１１８】
ビームスプリッタ５８は、レーザ装置５６から射出されたレーザ光（励起用レーザ光）の光路上に配置された分割面を有し、該励起用レーザ光を反射光と透過光とに分割する。この反射光は、ＸＹテーブル５１上の試料表面に向かう。なお、ビームスプリッタ５８の分割面として、いわゆるハーフミラーを用いることができる。
【０１１９】
対物レンズ５７は、ビームスプリッタ５８とＸＹテーブル５１上の試料表面との間に配置され、ビームスプリッタ５８の分割面で反射された励起用レーザ光を集光する。
【０１２０】
光検出器６０は、ビームスプリッタ５８の分割面を透過した励起用レーザ光の光路上に配置され、該励起用レーザ光を受光する。光検出器６０は、受光光量に応じた信号をレーザ装置５６に出力する。レーザ装置５６は、光検出器６０の出力信号に基づいて、射出されるレーザ光の光強度が一定になるように半導体レーザを制御する制御部を有している。
【０１２１】
励起用レーザ光が試料に照射されると、試料からは、励起用レーザ光の戻り光（以下では、「戻り光」と略述する）、及びＰＬ光が射出される。
【０１２２】
ビームスプリッタ５９は、ビームスプリッタ５８の＋Ｚ側に配置され、試料からのＰＬ光及び戻り光の光路上に配置された分割面を有し、該ＰＬ光及び戻り光を反射光と透過光とに分割する。
【０１２３】
光検出器６１は、ビームスプリッタ５９で反射された光の光路上に配置され、該光を受光する。光検出器６１は、受光光量に応じた信号をＡ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に出力する。なお、ＰＬ光の光強度に比べて、戻り光の光強度のほうが格段に大きいため、光検出器６１の出力信号は、戻り光の光強度を反映したものとすることができる。
【０１２４】
分光器６３は、ビームスプリッタ５９の＋Ｚ側に配置され、ビームスプリッタ５９の分割面を透過した光に含まれる戻り光を除去するとともに、ＰＬ光の波長を求める。分光器６３は、ＰＬ光の波長を、Ａ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に通知する。
【０１２５】
光検出器６２は、分光器６３を介したＰＬ光の光路上に配置され、該ＰＬ光を受光する。光検出器６２は、受光光量に応じた信号をＡ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に出力する。
【０１２６】
表示装置６６は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、主制御装置６４から指示された各種情報を表示する。
【０１２７】
入力装置６７は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、使用者から入力された各種情報を主制御装置６４に通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。また、表示装置６６と入力装置６７とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【０１２８】
主制御装置６４は、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭなどを備えている。そして、フラッシュメモリには、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述された複数のプログラム、及び各プログラムの実行に用いられる各種データ等が格納されている。ＲＡＭは、作業用のメモリである。ＣＰＵは、フラッシュメモリに格納されているプログラムにしたがって検査装置５０の全体の動作を制御する。
【０１２９】
次に、ＰＬピーク波長を取得する処理（ＰＬピーク波長取得処理）での主制御装置６４のＣＰＵの動作について図１６を用いて説明する。図１６のフローチャートは、主制御装置６４のＣＰＵによって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。なお、試料としての積層体は、すでにＸＹテーブル５１上に載置されているものとする。
【０１３０】
また、ＰＬ光を計測するときのテーブル温度として、１０℃〜６０℃の範囲内で複数の温度が使用者によって設定されており、低い方から順に１から始まる連番が付けられて、フラッシュメモリに格納されている。
【０１３１】
また、ＰＬ光を計測する計測位置として、積層体表面の有効エリア内で、その中心を原点として５ｍｍおきに格子状に複数の位置が使用者によって設定されており、それぞれのＸ座標とＹ座標に、１から始まる連番が付けられて、フラッシュメモリに格納されている。
【０１３２】
最初のステップＳ４０１では、テーブル温度が何番目の温度であるかを示す温度カウンタＮｔに初期値１をセットする。
【０１３３】
次のステップＳ４０３では、計測位置が何番目の計測位置であるかを示す位置カウンタＮｃに初期値１をセットする。
【０１３４】
次のステップＳ４０５では、駆動装置５２を介して、ＸＹテーブル５１をＮｃ番目の計測位置に移動させる。
【０１３５】
次のステップＳ４０７では、温度コントローラ５５に対して、テーブル温度がＮｔ番目の温度となるように指示する。
【０１３６】
次のステップＳ４０９では、温度コントローラ５５の出力信号に基づいて、テーブル温度がＮｔ番目の温度で安定しているか否かを判断する。例えば、テーブル温度を所定の時間間隔で複数回求め、Ｎｔ番目の温度で略一定（ばらつきが±０．５℃以下）でなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ４１１に移行する。
【０１３７】
このステップＳ４１１では、所定時間待機した後、上記ステップＳ４０９に戻る。
【０１３８】
一方、上記ステップＳ４０９において、例えば、テーブル温度を所定の時間間隔で複数回求め、Ｎｔ番目の温度で略一定であれば、ステップＳ４０９での判断は肯定され、ステップＳ４１３に移行する。
【０１３９】
このステップＳ４１３では、レーザ装置５６に励起用レーザ光の射出を指示する。
【０１４０】
次のステップＳ４１５では、光検出器６１の出力信号に基づいて、戻り光の光強度を取得する。
【０１４１】
次のステップＳ４１７では、戻り光の光強度に基づいて、試料内部に入射した励起用レーザ光（以下では、「励起光」という）の光強度を算出する。ここでは、「レーザ装置５６から射出された励起用レーザ光の光強度」−「戻り光の光強度」から、励起光の光強度を算出した。
【０１４２】
次のステップＳ４１９では、分光器６３の出力信号に基づいて、ＰＬ光の波長（＝共振波長）を取得する。
【０１４３】
次のステップＳ４２１では、光検出器６２の出力信号に基づいて、ＰＬ光の光強度を取得する。
【０１４４】
次のステップＳ４２３では、上記励起光の光強度に基づいて、ＰＬ光の光強度を規格化する。そして、規格化されたＰＬ光の光強度とＰＬ光の波長とテーブル温度とを組にしてＲＡＭに保存する。ここでは、一例として、「測定されたＰＬ光の光強度」÷「励起光の光強度」を、規格化されたＰＬ光の光強度としている。
【０１４５】
次のステップＳ４２５では、位置カウンタＮｃの値が、計測位置の総数であるＮｃｍａｘ以上であるか否かを判断する。位置カウンタＮｃの値がＮｃｍａｘ未満であれば、ここでの判断は否定され、ステップＳ４２７に移行する。
【０１４６】
このステップＳ４２７では、位置カウンタＮｃの値に１を加算する。
【０１４７】
次のステップＳ４２９では、駆動装置５２を介して、ＸＹテーブル５１をＮｃ番目の計測位置に移動させる。そして、上記ステップＳ４１５に戻る。
【０１４８】
以降、ステップＳ４２５での判断が肯定されるまで、ステップＳ４１５からステップＳ４２９までの処理を繰り返す。
【０１４９】
位置カウンタＮｃの値がＮｃｍａｘ以上になれば、ステップＳ４２５での判断が肯定され、ステップＳ４３１に移行する。
【０１５０】
このステップＳ４３１では、レーザ装置５６に励起用レーザ光の射出停止を指示する。
【０１５１】
次のステップＳ４３３では、温度カウンタＮｔの値が、計測温度の総数であるＮｔｍａｘ以上であるか否かを判断する。温度カウンタＮｔの値がＮｔｍａｘ未満であれば、ここでの判断は否定され、ステップＳ４３５に移行する。
【０１５２】
このステップＳ４３５では、温度カウンタＮｔの値に１を加算する。そして、上記ステップＳ４０３に戻る。
【０１５３】
以降、ステップＳ４３３での判断が肯定されるまで、ステップＳ４０３からステップＳ４３５までの処理を繰り返す。
【０１５４】
温度カウンタＮｔの値がＮｔｍａｘ以上になれば、ステップＳ４３３での判断が肯定され、ステップＳ４４１に移行する。
【０１５５】
このステップＳ４４１では、ＲＡＭに保存されている複数組の規格化されたＰＬ光の光強度とテーブル温度から、計測位置毎に、規格化されたＰＬ光の光強度とテーブル温度との関係を示す近似式を求める。
【０１５６】
次のステップＳ４４３では、計測位置毎に、上記近似式から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大となるときのテーブル温度ＴＰＬを求める。
【０１５７】
次のステップＳ４４５では、計測位置毎に、上記（１）式を用いて、ＰＬピーク波長を算出する。ここでは、ＶＣＳＥＬが使用される温度Ｔ０（℃）として、室温である２５℃を用いた。そして、算出結果を表示装置６６に表示し、ＰＬピーク波長取得処理を終了する。
【０１５８】
主制御装置６４は、使用者の要求があると、計測位置毎に、ＰＬピーク波長と共振波長とからデチューニングを算出し、算出結果を表示装置６６に表示する。
【０１５９】
使用者は、表示装置６６に表示された各計測位置でのデチューニングに基づいて、製造される面発光レーザ素子の特性予測を行うことができる。例えば、良品／不良品の仮判定を行うことができる。この場合は、検査工程において、検査対象の面発光レーザ素子の数を減らすことが可能であり、検査に要する時間を短縮することができる。
【０１６０】
使用者は、表示装置６６に表示された各計測位置でのデチューニングに基づいて、次回の積層体の構造を調整することにより、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【０１６１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る検査装置５０によって、本発明のピーク波長取得装置が構成されている。そして、検査装置５０の主制御装置６４によって、本発明のピーク波長取得方法が実施されている。
【０１６２】
また、主制御装置６４のＣＰＵによって、制御用コンピュータが構成され、主制御装置６４のフラッシュメモリによって、本発明の情報記録媒体が構成されている。なお、主制御装置６４では、ＣＰＵによるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態に係る検査装置５０によると、ＸＹテーブル５１、駆動装置５２、加熱装置５３、温度検出器５４、温度コントローラ５５、レーザ装置５６、対物レンズ５７、２つのビームスプリッタ（５８、５９）、３つの光検出器（６０、６１、６２）、分光器６３、主制御装置６４などを備えている。
【０１６４】
温度コントローラ５５は、ＸＹテーブル５１を加熱装置５３によって加熱し、温度検出器５４の出力信号を参照して、ＸＹテーブル５１の温度が、主制御装置６４から指示された温度に安定的に維持されるように制御する。
【０１６５】
光検出器６１は、主として戻り光を受光し、光検出器６２は、ＰＬ光を受光する。
【０１６６】
ところで、ＶＣＳＥＬを構成する半導体の屈折率は、温度依存性を有しているため、厳密にいうと、温度が変化すると反射率が変動し、それに伴って面発光レーザ素子の内部に入射する励起光の強度は変化する。そのために、ＸＹテーブル５１の温度を変えると、わずかではあっても活性層で励起される光の強度が変化し、ＰＬ光の光強度の計測結果に誤差が生じるおそれがある。
【０１６７】
主制御装置６４は、複数の温度で、戻り光の光強度とＰＬ光の光強度を計測し、戻り光の光強度に基づいて、試料内に入射した励起光の光強度を算出し、計測されたＰＬ光の光強度を規格化している。これにより、ＰＬ光の光強度を精度良く求めることができる。
【０１６８】
そして、主制御装置６４は、規格化されたＰＬ光の光強度の温度依存性から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大になる温度を求め、上記（１）式を用いてＰＬピーク波長を算出する。
【０１６９】
この場合は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【０１７０】
ところで、基本的に活性層のＰＬピーク波長の温度依存性は材料系でほぼ決まるため、ほぼ同じ組成の積層体を繰り返し作成するような場合では、近似式はほぼ毎回同じトレンドを有すると考えて良い。そこで、上記近似式として以前に作成した近似式を用い、パラメータをある程度求めておき、フラッシュメモリに固定パラメータとして格納しておけば、テーブル温度の数を減らすことができる。例えば、近似式が、２次関数であれば、２次の係数のみを予め固定値として求めておき、計測毎に１次の係数と切片を決定するようにすれば、最低２つのテーブル温度での計測データがあれば、近似式を同定できる。この場合は、短時間で、ＰＬピーク波長を取得することができる。
【０１７１】
なお、試料内に入射する励起光の光強度が安定している場合は、図１７に示される検査装置５０’のように、前記ビームスプリッタ５９、及び前記光検出器６１はなくても良い。この場合の主制御装置６４のＣＰＵの動作が図１８に示されている。ここでは、計測されたＰＬ光の光強度は、規格化されない。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
以上説明したように、本発明のフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法によれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得するのに適している。また、本発明のフォトルミネッセンス光のピーク波長取得装置によれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得するのに適している。また、本発明のプログラム及び記録媒体によれば、制御用コンピュータに、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得させるのに適している。
【符号の説明】
【０１７３】
１１ａ…第１走査レンズ、１１ｂ…第２走査レンズ、１３…ポリゴンミラー、１４…光源、５０…検査装置（ピーク波長取得装置）、５０’…検査装置（ピーク波長取得装置）、５１…ＸＹテーブル、５２…駆動装置、５３…加熱装置（温度制御装置の一部）、５４…温度検出器（温度制御装置の一部）、５５…温度コントローラ（温度制御装置の一部）、５６…レーザ装置、５７…対物レンズ、５８，５９…ビームスプリッタ、６０，６１，６２…光検出器、６３…分光器、６４…主制御装置（処理装置）、６５…Ａ／Ｄ変換器、６６…表示装置、６７…入力装置、１０３…下部半導体ＤＢＲ、１０４…下部スペーサ層、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層、１０７…上部半導体ＤＢＲ、１０００…レーザプリンタ、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７４】
【特許文献１】特開２００２−２８９９６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６５７２３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法、ピーク波長取得装置、プログラム及び情報記録媒体に係り、更に詳しくは、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置、面発光レーザにおけるフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラム、及び該プログラムが記録された情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ、以下では、「ＶＣＳＥＬ」ともいう）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬの応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
ＶＣＳＥＬのデバイス特性を左右する重要な設計パラメータとして、ＶＣＳＥＬの発振波長と活性層の利得ピーク波長との差がある。この差は、「デチューニング」と呼ばれている。
【０００５】
上記ＶＣＳＥＬの発振波長は、共振器構造体とそれを挟む上下の多層膜反射鏡（ＤＢＲ）とにより決定される共振波長である。
【０００６】
上記活性層の利得ピーク波長は、電流もしくは光励起により活性層にキャリアが注入されたときの、正味の利得が最大になる波長である。
【０００７】
これら共振波長と利得ピーク波長とが一致していると、発振閾値が小さくなる。
【０００８】
しかしながら、環境温度が高くなるなどでＶＣＳＥＬの温度が上昇すると、利得ピーク波長が共振波長よりも長波長になる。利得ピーク波長と共振波長とが異なっていると、ＶＣＳＥＬから取り出される光は、活性層の最も利得が高い波長の光ではなくなる。そこで、ＶＣＳＥＬの温度が上昇するにつれて、発振閾値の上昇や光出力の低下等の発光特性の変化が生じることになる。
【０００９】
このように、デチューニングは、デバイス特性を左右する設計パラメータである。
【００１０】
また、デチューニングは、温度による発振閾値の変化に密接に関連するパラメータであるため、発振閾値と相関を有する特性の温度依存性をコントロールする際の非常に重要なパラメータとなりうる。
【００１１】
そして、このデチューニングを制御するには、多層膜反射鏡（ＤＢＲ）及び共振器構造体を形成する際に、数ナノメートル（ｎｍ）の精度が要求される。
【００１２】
また、デチューニングは共振波長と利得ピーク波長とで決定されるため、特にデチューニングを厳密に制御しなければならないような素子を得ようとする場合、共振波長に加えて、利得ピーク波長も高精度に求め、実際にデチューニングがどれほどの値であるかを知ることは非常に重要である。
【００１３】
共振波長は、ウエハ上に複数の半導体層がエピタキシャル成長によって積層された状態で、その光反射スペクトルを測定することで求めることができる。この光反射スペクトルには、ストップバンド幅と呼ばれる多層膜反射鏡（ＤＢＲ）の高反射帯域が存在する。そして、この高反射帯域のほぼ中心部に、共振によるディップ（反射率が少し低下する部分）があり、そのディップの先端が共振波長である。
【００１４】
利得ピーク波長は、電流もしくは光励起により高密度のキャリアが活性層に生成されたときに、正味の利得が最大になる波長であるため、ウエハ上に複数の半導体層がエピタキシャル成長によって積層された状態で測定することは困難である。
【００１５】
そこで、利得ピーク波長と強い相関関係がある活性層のフォトルミネッセンス光のスペクトルにおけるピーク波長を目安にすることが通常行われている。なお、以下では、フォトルミネッセンス光を「ＰＬ光」ともいい、該ＰＬ光のスペクトルを「ＰＬスペクトル」と略述し、該ＰＬスペクトルにおけるピーク波長を「ＰＬピーク波長」と略述する。
【００１６】
従って、ＶＣＳＥＬの設計において、共振波長と活性層のＰＬピーク波長を指定することが通常行われている。
【００１７】
ところで、活性層のＰＬスペクトルを多層膜反射鏡（ＤＢＲ）を通して測定すると、測定されたＰＬスペクトルにおけるピーク波長は、共振波長と同じになってしまう。すなわち、固有の共振波長に共振した波長のみが多層膜反射鏡（ＤＢＲ）を通して出てくることになり、活性層自体のＰＬピーク波長は測定できない。
【００１８】
そこで、例えば、特許文献１には、λcを共振器の共振波長とし、λaを活性層の利得ピーク波長とし、Δλhを熱処理または通電による利得ピーク波長λaのシフト量とし、ΔλTを環境温度の上昇による利得ピーク波長λaのシフト量とするとき、成長直後の活性層における室温の利得ピーク波長λa（０）を、λa（０）＝λc＋Δλh−ΔλTを満たすように初期設定する垂直共振器型面発光半導体レーザの製造方法が開示されている。
【００１９】
また、特許文献２には、基板上に多層膜反射鏡と共振器とを有する第１のキャリブレーション構造を形成する第１の工程と、第１のキャリブレーション構造における活性層のフォトルミネッセンス測定から発光ピーク波長を求める第２の工程と、活性層の発光ピーク波長が所定の波長となるように、活性層の形成条件を調整する第３の工程と、第３の工程で得られた活性層の形成条件に基づき、活性層を含む共振器と当該共振器の上下に設けられた多層膜反射鏡とを有する面発光レーザを形成する第４の工程とを有する面発光レーザの製造方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている製造方法では、形成されたＶＣＳＥＬそのもののＰＬピーク波長を求めているわけではないため、その精度が不明であった。そして、安定した繰り返し再現性が得られているとはいっても、ＰＬピーク波長の再現性が常に得られていることを保証するものではなかった。
【００２１】
また、特許文献２に開示されている製造方法では、得られた発光ピーク波長が前回の発光ピーク波長と大きく異なった場合、「キャリブレーション構造における活性層＝ＶＣＳＥＬの活性層」という仮定が崩れてしまう。
【００２２】
しかも、キャリブレーション構造を一定期間毎に形成しなければならないため、ＶＣＳＥＬそのものを形成するのとほとんど変わらない時間とコストが必要であった。
【００２３】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができるフォトルミネッセンス光のピーク波長取得装置を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の第３の目的は、ＰＬピーク波長を取得する装置の制御用コンピュータにて実行され、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することを可能とするプログラム及びそのプログラムが記録された記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、第１の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得方法であって、レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる工程と、複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する工程と、前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める工程と、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する工程と、を含むピーク波長取得方法である。
【００２７】
これによれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００２８】
本発明は、第２の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置であって、面発光レーザ素子の温度を制御する温度制御装置と、レーザ光を射出して前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させるレーザ装置と、前記フォトルミネッセンス光の光強度を検出する光検出器と、前記温度制御装置によって前記面発光レーザ素子の温度を変化させ、前記光検出器の出力に基づいて複数の温度で前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定し、該光強度の温度依存性から、該光強度が最大になる温度を求め、該温度と予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する処理装置と、を備えるピーク波長取得装置である。
【００２９】
これによれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００３０】
本発明は、第３の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラムであって、レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる手順と、複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する手順と、前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める手順と、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する手順と、を前記装置の制御用コンピュータに実行させるプログラムである。
【００３１】
これによれば、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【００３２】
本発明は、第４の観点からすると、本発明のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体である。
【００３３】
これによれば、本発明のプログラムが記録されているために、コンピュータに実行させることにより、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２の光源に含まれる面発光レーザ素子の構成を説明するための図である。
【図４】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図５】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図６】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図７】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図８】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その５）である。
【図９】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その６）である。
【図１０】面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その７）である。
【図１１】面発光レーザ素子の反射スペクトルを説明するための図である。
【図１２】活性層のＰＬスペクトルを図１１に重ねた図である。
【図１３】活性層のＰＬスペクトルの波長シフトを説明するための図である。
【図１４】ＰＬ光の光強度と温度との関係を説明するための図である。
【図１５】検査装置の構成を説明するための図である。
【図１６】検査装置の主制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】検査装置の変形例を説明するための図である。
【図１８】図１７の検査装置の主制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００３６】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電装置１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００３７】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００３８】
プリンタ制御装置１０６０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置１０６０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置１０１０に送る。
【００３９】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００４０】
帯電装置１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電装置１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００４１】
帯電装置１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００４２】
光走査装置１０１０は、帯電装置１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００４３】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００４４】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００４５】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００４６】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００４７】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次、積み重ねられる。
【００４８】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００４９】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電装置１０３１に対向する位置に戻る。
【００５０】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００５１】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、ポリゴンミラー１３、第１走査レンズ１１ａ、第２走査レンズ１１ｂ、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００５２】
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００５３】
カップリングレンズ１５は、光源１４から出力された光束を略平行光とする。
【００５４】
開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００５５】
シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００５６】
光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００５７】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸のまわりを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００５８】
第１走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００５９】
第２走査レンズ１１ｂは、第１走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この第２走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００６０】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、第１走査レンズ１１ａと第２走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び第２走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００６１】
光源１４は、一例として図３に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。なお、本明細書では、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。図３は面発光レーザ素子１００をＸＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図である。
【００６２】
面発光レーザ素子１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子であり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。
【００６３】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【００６４】
バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６５】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４２．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００６６】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる層である。
【００６７】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＡｓＰ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる３重量子井戸構造の活性層である。
【００６８】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる層である。
【００６９】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００７０】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９３Ｇａ０．０７Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓからなる高屈折率層のペアを３２ペア有している。各屈折率層の間には組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００７１】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１Ａｓからなる被選択酸化層が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から２ペア目の低屈折率層中である。
【００７２】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００７３】
なお、このように基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。そして、該積層体における＋Ｚ側の面を「表面」、−Ｚ側の面を「裏面」という。
【００７４】
次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について説明する。ここでは、基板１０１として、直径が７５ｍｍのｎ−ＧａＡｓ単結晶基板を用い、複数の面発光レーザ素子１００を同時に製造する。
【００７５】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図４参照）。
【００７６】
ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００７７】
（２）積層体を試料として検査装置５０（図１５参照）にセットし、複数の計測点において活性層１０５のＰＬピーク波長を求める。なお、検査装置５０及びＰＬピーク波長の取得方法の詳細については後述する。
【００７８】
（３）積層体の表面における発光部となる領域に、一辺がＬ１（例えば、２５μｍ）の正方形状のレジストパターンを形成する。
【００７９】
（４）誘導結合型（ＩＣＰ）ドライエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとしてメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。
【００８０】
（５）フォトマスクを除去する（図５参照）。
【００８１】
（６）積層体を水蒸気中で熱処理する。メサの外周部から被選択酸化層１０８中のＡｌが選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、Ａｌの酸化物１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂを残留させる（図６参照）。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、酸化狭窄構造体が作成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。ここでは、種々の予備実験の結果から、電流通過領域１０８ｂが所望の大きさとなるように、熱処理の条件（保持温度、保持時間等）を適切に選択している。
【００８２】
（７）プラズマＣＶＤ法を用いて、誘電体であるＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ２のいずれかからなる厚さが１５０ｎｍ〜３００ｎｍのパッシベーション膜１１１を形成する（図７参照）。
【００８３】
（８）レーザ光の射出面となるメサ上部に、ｐ側電極コンタクトの窓開け用のエッチングマスクを作製する。
【００８４】
（９）ＢＨＦにてパッシベーション膜１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００８５】
（１０）エッチングマスクを除去する（図８参照）。
【００８６】
（１１）ｐ側電極、電極パッド及び配線部材となる部分以外をフォトレジストによりマスクする。
【００８７】
（１２）ｐ側の電極材料を蒸着する。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００８８】
（１３）光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１３を形成する（図９参照）。ここでは、アセトン等のフォトレジストが溶解する溶液中で超音波洗浄することでｐ側電極１１３を形成している。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。
【００８９】
（１４）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば、１００μｍ）まで研磨する。
【００９０】
（１５）研磨された基板１０１の裏側にｎ側電極１１４を形成する（図１０参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００９１】
（１６）アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
【００９２】
（１７）チップ毎に切断する。
【００９３】
そして、種々の後工程を経て、面発光レーザ素子１００となる。
【００９４】
図１１には、上記積層体の表面から光を当てたときに、該積層体で反射された光のスペクトル（以下では、「反射スペクトル」と略述する）の一例が示されている。図１１における０．９（＝９０％）以上の反射率を有する波長帯域Ａのほぼ中央に、光強度の鋭い落ち込みが見られる。このときの波長が共振波長λｏである。この共振波長λｏは、半導体ＤＢＲの構成、構造、共振器構造体の膜厚によって、ある程度の範囲で任意に設定することが可能である。
【００９５】
そして、波長帯域Ａより短い波長の光、例えば、図１１における波長λｂ（７００ｎｍ）の光を射出するレーザを用意し、該レーザから射出された光（以下では、「励起用レーザ光」ともいう）を積層体の表面から入射すると、該励起用レーザ光に対する積層体の反射率は低いため、励起用レーザ光は活性層まで到達し、活性層を励起することができる。
【００９６】
励起された活性層からの光は、波長が共振波長λｏと一致する光のみを外部に取り出すことができる。
【００９７】
図１２は、活性層のＰＬスペクトルを図１１に重ねた図である。通常、ＶＣＳＥＬでは、電流注入によって発振すると、活性層の温度が上昇し、利得ピーク波長はＰＬピーク波長よりも長波長側にシフトするため、ＶＣＳＥＬの設計では、利得ピーク波長を共振波長よりも短く設定することが多い。
【００９８】
活性層のＰＬスペクトルは、ある波長幅を持った山形のピークを有している。しかしながら、ＶＣＳＥＬでは、波長が共振波長λｏと一致する光しか外部に取り出すことができない。そこで、従来は、ＶＣＳＥＬそのもののＰＬ波長を測定しても、活性層のＰＬピーク波長を求めることはできなかった。
【００９９】
なお、ＶＣＳＥＬからの取り出されたＰＬ光の波長（＝共振波長）は、分光器を用いて測定することができる。そして、その光強度は、光パワーメータなどで測定することができる。
【０１００】
活性層のＰＬ光の波長自体は共振波長λｏに依存している。通常、共振波長λｏの温度依存性は０．０６ｎｍ／Ｋ程度である。そこで、活性層のＰＬ光の波長は、温度による影響はほとんどない。
【０１０１】
一方、活性層のＰＬピーク波長の温度依存性は、活性層の種類によるが、共振波長λｏの温度依存性よりも１桁ほど大きい。
【０１０２】
そこで、活性層のＰＬスペクトルは、温度が変化すると、一例として図１３に示されるように、波長がシフトする。
【０１０３】
すなわち、上部半導体ＤＢＲを介して測定されるＰＬ光の光強度は、一例として図１４に示されるように、温度によって変化する。なお、以下では、上部半導体ＤＢＲを介して測定されるＰＬ光の光強度を、「ＰＬ光測定強度」ともいう。
【０１０４】
そして、ＰＬ光測定強度と温度との関係において、ＰＬ光測定強度が最大となるときの温度をＴＰＬとすると、温度ＴＰＬにおけるＰＬ光の波長が共振波長λｏである。そこで、ＶＣＳＥＬが使用される温度Ｔ０（℃）でのＰＬピーク波長λＰＬ（単位：ｎｍ）は、次の（１）式で求めることができる。ここで、αは、ＰＬピーク波長の温度係数（ｎｍ／Ｋ）である。
【０１０５】
λＰＬ＝λｏ−α×（ＴＰＬ−（２７３＋Ｔ０）） ……（１）
【０１０６】
このように、ＰＬ光測定強度の温度依存性を計測することで、ＶＣＳＥＬにおける活性層のＰＬピーク波長を求めることが可能である。
【０１０７】
上記αは、ＶＣＳＥＬと同じ材料で作成された測定用構造体を用いて、そのＰＬピーク波長を種々の温度で測定し、その測定結果から１Ｋの温度変化あたりのＰＬピーク波長のシフト量として予め求められている。
【０１０８】
次に、上記検査装置５０について説明する。
【０１０９】
この検査装置５０は、一例として図１５に示されるように、ＸＹテーブル５１、駆動装置５２、加熱装置５３、温度検出器５４、温度コントローラ５５、レーザ装置５６、対物レンズ５７、２つのビームスプリッタ（５８、５９）、３つの光検出器（６０、６１、６２）、分光器６３、主制御装置６４、Ａ／Ｄ変換器６５、表示装置６６、入力装置６７などを備えている。なお、図１５における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【０１１０】
ＸＹテーブル５１は、試料が載置されるテーブルである。このＸＹテーブル５１は、一例としてアルミニウムを切削加工したものである。なお、ＸＹテーブル５１の材質は、温度の均一性が高い材質であれば良い。
【０１１１】
試料は、真空チャックでＸＹテーブル５１上に保持される。なお、ここでは、上記積層体が試料となる。
【０１１２】
駆動装置５２は、主制御装置６４の指示に応じて、ＸＹテーブル５１をＸＹ面内で２次元的に移動させる。
【０１１３】
加熱装置５３は、ＸＹテーブル５１の直下に配置されたペルチェ素子を有し、ＸＹテーブル５１を加熱する。
【０１１４】
温度検出器５４は、ＸＹテーブル５１に埋め込まれている熱電対を有し、ＸＹテーブル５１の温度を計測する。なお、以下では、ＸＹテーブル５１の温度を「テーブル温度」と略述する。
【０１１５】
温度コントローラ５５は、テーブル温度が、主制御装置６４から指示された温度になるように、温度検出器５４の出力信号を参照しながら加熱装置５３を制御する。ここでは、温度コントローラ５５は、いわゆるＰＩＤ制御を行う。
【０１１６】
また、温度コントローラ５５は、テーブル温度を主制御装置６４に通知する。
【０１１７】
レーザ装置５６は、波長が６５０ｎｍ帯のレーザ光を射出する半導体レーザを有している。なお、レーザ光の波長は、上記波長帯域Ａより短い波長であれば良い。また、半導体レーザに代えて、より短波長のＹＡＧレーザを用いても良い。
【０１１８】
ビームスプリッタ５８は、レーザ装置５６から射出されたレーザ光（励起用レーザ光）の光路上に配置された分割面を有し、該励起用レーザ光を反射光と透過光とに分割する。この反射光は、ＸＹテーブル５１上の試料表面に向かう。なお、ビームスプリッタ５８の分割面として、いわゆるハーフミラーを用いることができる。
【０１１９】
対物レンズ５７は、ビームスプリッタ５８とＸＹテーブル５１上の試料表面との間に配置され、ビームスプリッタ５８の分割面で反射された励起用レーザ光を集光する。
【０１２０】
光検出器６０は、ビームスプリッタ５８の分割面を透過した励起用レーザ光の光路上に配置され、該励起用レーザ光を受光する。光検出器６０は、受光光量に応じた信号をレーザ装置５６に出力する。レーザ装置５６は、光検出器６０の出力信号に基づいて、射出されるレーザ光の光強度が一定になるように半導体レーザを制御する制御部を有している。
【０１２１】
励起用レーザ光が試料に照射されると、試料からは、励起用レーザ光の戻り光（以下では、「戻り光」と略述する）、及びＰＬ光が射出される。
【０１２２】
ビームスプリッタ５９は、ビームスプリッタ５８の＋Ｚ側に配置され、試料からのＰＬ光及び戻り光の光路上に配置された分割面を有し、該ＰＬ光及び戻り光を反射光と透過光とに分割する。
【０１２３】
光検出器６１は、ビームスプリッタ５９で反射された光の光路上に配置され、該光を受光する。光検出器６１は、受光光量に応じた信号をＡ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に出力する。なお、ＰＬ光の光強度に比べて、戻り光の光強度のほうが格段に大きいため、光検出器６１の出力信号は、戻り光の光強度を反映したものとすることができる。
【０１２４】
分光器６３は、ビームスプリッタ５９の＋Ｚ側に配置され、ビームスプリッタ５９の分割面を透過した光に含まれる戻り光を除去するとともに、ＰＬ光の波長を求める。分光器６３は、ＰＬ光の波長を、Ａ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に通知する。
【０１２５】
光検出器６２は、分光器６３を介したＰＬ光の光路上に配置され、該ＰＬ光を受光する。光検出器６２は、受光光量に応じた信号をＡ／Ｄ変換器６５を介して主制御装置６４に出力する。
【０１２６】
表示装置６６は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、主制御装置６４から指示された各種情報を表示する。
【０１２７】
入力装置６７は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、使用者から入力された各種情報を主制御装置６４に通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。また、表示装置６６と入力装置６７とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【０１２８】
主制御装置６４は、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭなどを備えている。そして、フラッシュメモリには、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述された複数のプログラム、及び各プログラムの実行に用いられる各種データ等が格納されている。ＲＡＭは、作業用のメモリである。ＣＰＵは、フラッシュメモリに格納されているプログラムにしたがって検査装置５０の全体の動作を制御する。
【０１２９】
次に、ＰＬピーク波長を取得する処理（ＰＬピーク波長取得処理）での主制御装置６４のＣＰＵの動作について図１６を用いて説明する。図１６のフローチャートは、主制御装置６４のＣＰＵによって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。なお、試料としての積層体は、すでにＸＹテーブル５１上に載置されているものとする。
【０１３０】
また、ＰＬ光を計測するときのテーブル温度として、１０℃〜６０℃の範囲内で複数の温度が使用者によって設定されており、低い方から順に１から始まる連番が付けられて、フラッシュメモリに格納されている。
【０１３１】
また、ＰＬ光を計測する計測位置として、積層体表面の有効エリア内で、その中心を原点として５ｍｍおきに格子状に複数の位置が使用者によって設定されており、それぞれのＸ座標とＹ座標に、１から始まる連番が付けられて、フラッシュメモリに格納されている。
【０１３２】
最初のステップＳ４０１では、テーブル温度が何番目の温度であるかを示す温度カウンタＮｔに初期値１をセットする。
【０１３３】
次のステップＳ４０３では、計測位置が何番目の計測位置であるかを示す位置カウンタＮｃに初期値１をセットする。
【０１３４】
次のステップＳ４０５では、駆動装置５２を介して、ＸＹテーブル５１をＮｃ番目の計測位置に移動させる。
【０１３５】
次のステップＳ４０７では、温度コントローラ５５に対して、テーブル温度がＮｔ番目の温度となるように指示する。
【０１３６】
次のステップＳ４０９では、温度コントローラ５５の出力信号に基づいて、テーブル温度がＮｔ番目の温度で安定しているか否かを判断する。例えば、テーブル温度を所定の時間間隔で複数回求め、Ｎｔ番目の温度で略一定（ばらつきが±０．５℃以下）でなければ、ここでの判断は否定され、ステップＳ４１１に移行する。
【０１３７】
このステップＳ４１１では、所定時間待機した後、上記ステップＳ４０９に戻る。
【０１３８】
一方、上記ステップＳ４０９において、例えば、テーブル温度を所定の時間間隔で複数回求め、Ｎｔ番目の温度で略一定であれば、ステップＳ４０９での判断は肯定され、ステップＳ４１３に移行する。
【０１３９】
このステップＳ４１３では、レーザ装置５６に励起用レーザ光の射出を指示する。
【０１４０】
次のステップＳ４１５では、光検出器６１の出力信号に基づいて、戻り光の光強度を取得する。
【０１４１】
次のステップＳ４１７では、戻り光の光強度に基づいて、試料内部に入射した励起用レーザ光（以下では、「励起光」という）の光強度を算出する。ここでは、「レーザ装置５６から射出された励起用レーザ光の光強度」−「戻り光の光強度」から、励起光の光強度を算出した。
【０１４２】
次のステップＳ４１９では、分光器６３の出力信号に基づいて、ＰＬ光の波長（＝共振波長）を取得する。
【０１４３】
次のステップＳ４２１では、光検出器６２の出力信号に基づいて、ＰＬ光の光強度を取得する。
【０１４４】
次のステップＳ４２３では、上記励起光の光強度に基づいて、ＰＬ光の光強度を規格化する。そして、規格化されたＰＬ光の光強度とＰＬ光の波長とテーブル温度とを組にしてＲＡＭに保存する。ここでは、一例として、「測定されたＰＬ光の光強度」÷「励起光の光強度」を、規格化されたＰＬ光の光強度としている。
【０１４５】
次のステップＳ４２５では、位置カウンタＮｃの値が、計測位置の総数であるＮｃｍａｘ以上であるか否かを判断する。位置カウンタＮｃの値がＮｃｍａｘ未満であれば、ここでの判断は否定され、ステップＳ４２７に移行する。
【０１４６】
このステップＳ４２７では、位置カウンタＮｃの値に１を加算する。
【０１４７】
次のステップＳ４２９では、駆動装置５２を介して、ＸＹテーブル５１をＮｃ番目の計測位置に移動させる。そして、上記ステップＳ４１５に戻る。
【０１４８】
以降、ステップＳ４２５での判断が肯定されるまで、ステップＳ４１５からステップＳ４２９までの処理を繰り返す。
【０１４９】
位置カウンタＮｃの値がＮｃｍａｘ以上になれば、ステップＳ４２５での判断が肯定され、ステップＳ４３１に移行する。
【０１５０】
このステップＳ４３１では、レーザ装置５６に励起用レーザ光の射出停止を指示する。
【０１５１】
次のステップＳ４３３では、温度カウンタＮｔの値が、計測温度の総数であるＮｔｍａｘ以上であるか否かを判断する。温度カウンタＮｔの値がＮｔｍａｘ未満であれば、ここでの判断は否定され、ステップＳ４３５に移行する。
【０１５２】
このステップＳ４３５では、温度カウンタＮｔの値に１を加算する。そして、上記ステップＳ４０３に戻る。
【０１５３】
以降、ステップＳ４３３での判断が肯定されるまで、ステップＳ４０３からステップＳ４３５までの処理を繰り返す。
【０１５４】
温度カウンタＮｔの値がＮｔｍａｘ以上になれば、ステップＳ４３３での判断が肯定され、ステップＳ４４１に移行する。
【０１５５】
このステップＳ４４１では、ＲＡＭに保存されている複数組の規格化されたＰＬ光の光強度とテーブル温度から、計測位置毎に、規格化されたＰＬ光の光強度とテーブル温度との関係を示す近似式を求める。
【０１５６】
次のステップＳ４４３では、計測位置毎に、上記近似式から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大となるときのテーブル温度ＴＰＬを求める。
【０１５７】
次のステップＳ４４５では、計測位置毎に、上記（１）式を用いて、ＰＬピーク波長を算出する。ここでは、ＶＣＳＥＬが使用される温度Ｔ０（℃）として、室温である２５℃を用いた。そして、算出結果を表示装置６６に表示し、ＰＬピーク波長取得処理を終了する。
【０１５８】
主制御装置６４は、使用者の要求があると、計測位置毎に、ＰＬピーク波長と共振波長とからデチューニングを算出し、算出結果を表示装置６６に表示する。
【０１５９】
使用者は、表示装置６６に表示された各計測位置でのデチューニングに基づいて、製造される面発光レーザ素子の特性予測を行うことができる。例えば、良品／不良品の仮判定を行うことができる。この場合は、検査工程において、検査対象の面発光レーザ素子の数を減らすことが可能であり、検査に要する時間を短縮することができる。
【０１６０】
使用者は、表示装置６６に表示された各計測位置でのデチューニングに基づいて、次回の積層体の構造を調整することにより、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【０１６１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る検査装置５０によって、本発明のピーク波長取得装置が構成されている。そして、検査装置５０の主制御装置６４によって、本発明のピーク波長取得方法が実施されている。
【０１６２】
また、主制御装置６４のＣＰＵによって、制御用コンピュータが構成され、主制御装置６４のフラッシュメモリによって、本発明の情報記録媒体が構成されている。なお、主制御装置６４では、ＣＰＵによるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態に係る検査装置５０によると、ＸＹテーブル５１、駆動装置５２、加熱装置５３、温度検出器５４、温度コントローラ５５、レーザ装置５６、対物レンズ５７、２つのビームスプリッタ（５８、５９）、３つの光検出器（６０、６１、６２）、分光器６３、主制御装置６４などを備えている。
【０１６４】
温度コントローラ５５は、ＸＹテーブル５１を加熱装置５３によって加熱し、温度検出器５４の出力信号を参照して、ＸＹテーブル５１の温度が、主制御装置６４から指示された温度に安定的に維持されるように制御する。
【０１６５】
光検出器６１は、主として戻り光を受光し、光検出器６２は、ＰＬ光を受光する。
【０１６６】
ところで、ＶＣＳＥＬを構成する半導体の屈折率は、温度依存性を有しているため、厳密にいうと、温度が変化すると反射率が変動し、それに伴って面発光レーザ素子の内部に入射する励起光の強度は変化する。そのために、ＸＹテーブル５１の温度を変えると、わずかではあっても活性層で励起される光の強度が変化し、ＰＬ光の光強度の計測結果に誤差が生じるおそれがある。
【０１６７】
主制御装置６４は、複数の温度で、戻り光の光強度とＰＬ光の光強度を計測し、戻り光の光強度に基づいて、試料内に入射した励起光の光強度を算出し、計測されたＰＬ光の光強度を規格化している。これにより、ＰＬ光の光強度を精度良く求めることができる。
【０１６８】
そして、主制御装置６４は、規格化されたＰＬ光の光強度の温度依存性から、規格化されたＰＬ光の光強度が最大になる温度を求め、上記（１）式を用いてＰＬピーク波長を算出する。
【０１６９】
この場合は、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得することができる。
【０１７０】
ところで、基本的に活性層のＰＬピーク波長の温度依存性は材料系でほぼ決まるため、ほぼ同じ組成の積層体を繰り返し作成するような場合では、近似式はほぼ毎回同じトレンドを有すると考えて良い。そこで、上記近似式として以前に作成した近似式を用い、パラメータをある程度求めておき、フラッシュメモリに固定パラメータとして格納しておけば、テーブル温度の数を減らすことができる。例えば、近似式が、２次関数であれば、２次の係数のみを予め固定値として求めておき、計測毎に１次の係数と切片を決定するようにすれば、最低２つのテーブル温度での計測データがあれば、近似式を同定できる。この場合は、短時間で、ＰＬピーク波長を取得することができる。
【０１７１】
なお、試料内に入射する励起光の光強度が安定している場合は、図１７に示される検査装置５０’のように、前記ビームスプリッタ５９、及び前記光検出器６１はなくても良い。この場合の主制御装置６４のＣＰＵの動作が図１８に示されている。ここでは、計測されたＰＬ光の光強度は、規格化されない。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
以上説明したように、本発明のフォトルミネッセンス光のピーク波長取得方法によれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得するのに適している。また、本発明のフォトルミネッセンス光のピーク波長取得装置によれば、高コスト化を招くことなく、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得するのに適している。また、本発明のプログラム及び記録媒体によれば、制御用コンピュータに、活性層のＰＬピーク波長を精度良く取得させるのに適している。
【符号の説明】
【０１７３】
１１ａ…第１走査レンズ、１１ｂ…第２走査レンズ、１３…ポリゴンミラー、１４…光源、５０…検査装置（ピーク波長取得装置）、５０’…検査装置（ピーク波長取得装置）、５１…ＸＹテーブル、５２…駆動装置、５３…加熱装置（温度制御装置の一部）、５４…温度検出器（温度制御装置の一部）、５５…温度コントローラ（温度制御装置の一部）、５６…レーザ装置、５７…対物レンズ、５８，５９…ビームスプリッタ、６０，６１，６２…光検出器、６３…分光器、６４…主制御装置（処理装置）、６５…Ａ／Ｄ変換器、６６…表示装置、６７…入力装置、１０３…下部半導体ＤＢＲ、１０４…下部スペーサ層、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層、１０７…上部半導体ＤＢＲ、１０００…レーザプリンタ、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７４】
【特許文献１】特開２００２−２８９９６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６５７２３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得方法であって、
レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる工程と、
複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する工程と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める工程と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する工程と、を含むピーク波長取得方法。
【請求項２】
前記フォトルミネッセンス光を発光させる工程では、前記複数の半導体層の積層構造から得られる反射スペクトルにおいて、９０％以上の反射率を有する帯域より短い波長の一定出力のレーザ光が用いられることを特徴とする請求項１に記載のピーク波長取得方法。
【請求項３】
前記測定する工程では、前記フォトルミネッセンス光の光強度とともに、前記レーザ光の戻り光の光強度を測定し、
前記温度を求める工程に先だって、
前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出する工程と、
前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化する工程と、を含み、
前記温度を求める工程では、前記規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のピーク波長取得方法。
【請求項４】
前記温度を求める工程では、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピーク波長取得方法。
【請求項５】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置であって、
面発光レーザ素子の温度を制御する温度制御装置と、
レーザ光を射出して前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させるレーザ装置と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度を検出する光検出器と、
前記温度制御装置によって前記面発光レーザ素子の温度を変化させ、前記光検出器の出力に基づいて複数の温度で前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定し、該光強度の温度依存性から、該光強度が最大になる温度を求め、該温度と予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する処理装置と、を備えるピーク波長取得装置。
【請求項６】
前記レーザ装置は、前記複数の半導体層の積層構造から得られる反射スペクトルにおいて、９０％以上の反射率を有する帯域より短い波長の一定出力のレーザ光を射出することを特徴とする請求項５に記載のピーク波長取得装置。
【請求項７】
前記レーザ光の戻り光の光強度を検出する第２光検出器を更に備え、
前記処理装置は、前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出し、前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化し、該規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項５又は６に記載のピーク波長取得装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のピーク波長取得装置。
【請求項９】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラムであって、
レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる手順と、
複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する手順と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める手順と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する手順と、を前記装置の制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１０】
前記測定する手順として、前記フォトルミネッセンス光の光強度とともに、前記レーザ光の戻り光の光強度を測定し、
前記温度を求める手順に先だって、
前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出する手順と、
前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化する手順と、を前記制御用コンピュータに更に実行させ、
前記温度を求める手順として、前記規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
前記温度を求める手順として、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【請求項１】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得方法であって、
レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる工程と、
複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する工程と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める工程と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する工程と、を含むピーク波長取得方法。
【請求項２】
前記フォトルミネッセンス光を発光させる工程では、前記複数の半導体層の積層構造から得られる反射スペクトルにおいて、９０％以上の反射率を有する帯域より短い波長の一定出力のレーザ光が用いられることを特徴とする請求項１に記載のピーク波長取得方法。
【請求項３】
前記測定する工程では、前記フォトルミネッセンス光の光強度とともに、前記レーザ光の戻り光の光強度を測定し、
前記温度を求める工程に先だって、
前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出する工程と、
前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化する工程と、を含み、
前記温度を求める工程では、前記規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のピーク波長取得方法。
【請求項４】
前記温度を求める工程では、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピーク波長取得方法。
【請求項５】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得するピーク波長取得装置であって、
面発光レーザ素子の温度を制御する温度制御装置と、
レーザ光を射出して前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させるレーザ装置と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度を検出する光検出器と、
前記温度制御装置によって前記面発光レーザ素子の温度を変化させ、前記光検出器の出力に基づいて複数の温度で前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定し、該光強度の温度依存性から、該光強度が最大になる温度を求め、該温度と予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する処理装置と、を備えるピーク波長取得装置。
【請求項６】
前記レーザ装置は、前記複数の半導体層の積層構造から得られる反射スペクトルにおいて、９０％以上の反射率を有する帯域より短い波長の一定出力のレーザ光を射出することを特徴とする請求項５に記載のピーク波長取得装置。
【請求項７】
前記レーザ光の戻り光の光強度を検出する第２光検出器を更に備え、
前記処理装置は、前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出し、前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化し、該規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項５又は６に記載のピーク波長取得装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のピーク波長取得装置。
【請求項９】
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が積層された面発光レーザ素子における、前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を取得する装置で用いられるプログラムであって、
レーザ光を用いて前記活性層を励起し、フォトルミネッセンス光を発光させる手順と、
複数の温度で、前記フォトルミネッセンス光の光強度をそれぞれ測定する手順と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求める手順と、
前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度と、予め得られているフォトルミネッセンス光の波長シフトの温度依存性とに基づいて、前記面発光レーザ素子の使用温度における前記活性層のフォトルミネッセンス光のピーク波長を算出する手順と、を前記装置の制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１０】
前記測定する手順として、前記フォトルミネッセンス光の光強度とともに、前記レーザ光の戻り光の光強度を測定し、
前記温度を求める手順に先だって、
前記複数の温度において、前記レーザ光の戻り光の光強度に基づいて、前記活性層を励起したレーザ光の光強度を算出する手順と、
前記複数の温度において計測された各フォトルミネッセンス光の光強度を、前記算出されたレーザ光の光強度を用いて規格化する手順と、を前記制御用コンピュータに更に実行させ、
前記温度を求める手順として、前記規格化されたフォトルミネッセンス光の光強度の温度依存性から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
前記温度を求める手順として、前記フォトルミネッセンス光の光強度と温度との関係を表す近似式を求め、該近似式から、前記フォトルミネッセンス光の光強度が最大になる温度を求めることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１８５１０７（Ｐ２０１２−１８５１０７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９７８５（Ｐ２０１１−４９７８５）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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