CN112217095A - 量子级联激光器 - Google Patents

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桥本顺一
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    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Abstract

本发明提供一种量子级联激光器，该量子级联激光器具备激光器结构体，该激光器结构体具有第一端面以及所述第一端面的相反侧的第二端面并具有半导体叠层及半导体支承体，所述半导体支承体搭载所述半导体叠层，所述激光器结构体包括半导体台面以及埋入区域，所述半导体台面包含芯层，所述埋入区域埋入所述半导体台面，所述激光器结构体包括第一区域、第二区域以及第三区域，所述第三区域设置在所述第一区域与所述第二区域之间，所述第一区域包括所述第一端面，所述半导体台面在所述第一区域包括第一条纹部，在所述第二区域包括第二条纹部，并且在所述第三区域包括第一锥部。

Description

量子级联激光器
技术领域
本发明涉及量子级联激光器。
背景技术
非专利文献1公开一种量子级联半导体激光器。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：APL，vol.83，pp.1929-1931，2003
发明内容
发明所要解决的课题
量子级联激光器例如具备III-V族化合物半导体，生成中红外激光。该量子级联半导体激光器具有前端面及后端面，这些端面通过解理而形成。
将用于量子级联半导体激光器的基板产品沿着解理线解理而制造激光棒。根据发明人的见解，所制造的解理面有时会向解理线的左右两侧偏移。
本发明的一个方面的目的在于，提供一种量子级联激光器，该量级联激光器能够降低以解理线为基准的解理面的位置偏移所带来的影响。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方面所涉及的量子级联激光器具备激光器结构体，该激光器结构体具有第一端面以及所述第一端面的相反侧的第二端面并包括半导体叠层及半导体支承体，所述半导体支承体搭载所述半导体叠层，所述激光器结构体包括半导体台面以及埋入区域，所述半导体台面包括芯层，所述埋入区域将所述半导体台面埋入，所述激光器结构体包括第一区域、第二区域以及第三区域，所述第三区域设置在所述第一区域与所述第二区域之间，所述第一区域包括所述第一端面，所述半导体台面在所述第一区域包括第一条纹部，在所述第二区域包括第二条纹部，并且在所述第三区域包括第一锥部，所述第一条纹部和所述第二条纹部具有互不相同的台面宽度。
通过以下参照附图进行的对本发明的优选实施方式的详细描述，本发明的上述目的和其他目的、特征和优点更容易变得明确。
发明效果
如以上所说明的那样，根据本发明的一个方面，能够提供一种量子级联激光器，该量子级联激光器能够降低以解理线为基准的解理面的位置偏移所带来的影响。
附图说明
图1的(a)是示意性地表示具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图1的(b)是表示沿着图1的(a)所示的Ib-Ib线截取的截面的图。
图2的(a)、(b)及(c)是分别表示沿着图1的(a)所示的IIa-IIa线、IIb-IIb线及IIc-IIc线截取的截面的图。
图3的(a)是表示沿着波导轴截取的截面的图。图3的(b)是表示沿着图3的(a)所示的IIIb-IIIb线的截面的图。图3的(c)是表示沿着图3的(a)所示的IIIc-IIIc线的截面的图。
图4是示意性地表示制造具体例所涉及的量子级联激光器的方法中的主要工序的图。
图5是示意性地表示制造具体例所涉及的量子级联激光器的方法中的主要工序的图。
图6是示意性地表示制造具体例所涉及的量子级联激光器的方法中的主要工序的图。
图7是示意性地表示制造具体例所涉及的量子级联激光器的方法中的主要工序的图。
图8是示意性地表示制造具体例所涉及的量子级联激光器的方法中的主要工序的图。
图9是示意性地表示制造具有将相邻的元件分区中的锥部直接相连的结构的产品的、制造量子级联激光器的方法中的解理工序的图。
图10的(a)和(b)是表示量子级联激光器的近场图像(NFP)的分布的图。图10的(c)和(d)是表示量子级联激光器的远场图像(FFP)的分布的图。
图11的(a)是示意性地表示具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图11的(b)是表示沿着图11的(a)所示的XIb-XIb线截取的截面的图。
图12的(a)是示意性地表示具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图12的(b)是表示沿着图12的(a)所示的XIIb-XIIb线截取的截面的图。
图13的(a)是示意性地表示具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图13的(b)是表示沿着图13的(a)所示的XIIIb-XIIIb线截取的截面的图。
具体实施方式
接下来对一些具体例进行说明。
具体例所涉及的量子级联激光器具备激光器结构体，该激光器结构体具有第一端面以及所述第一端面的相反侧的第二端面并包含半导体叠层及半导体支承体，所述半导体支承体搭载所述半导体叠层，所述激光器结构体包括半导体台面以及埋入区域，所述半导体台面包含芯层，所述埋入区域埋入所述半导体台面，所述激光器结构体包括第一区域、第二区域以及第三区域，所述第三区域设置在所述第一区域与所述第二区域之间，所述第一区域包括所述第一端面，所述半导体台面在所述第一区域包括第一条纹部，在所述第二区域包括第二条纹部，并且在所述第三区域包括第一锥部，所述第一条纹部和所述第二条纹部具有互不相同的台面宽度。
根据量子级联激光器，在第一条纹部及第二条纹部分别具有台面宽度。在激光器结构体的第一区域及第二区域分别设置半导体台面的第一条纹部及第二条纹部，并使第一条纹部到达第一端面以将锥部与第一端面分离。
此外，量子级联激光器的第一端面通过解理而从由量子级联激光器的制造所产生的基板产品制造出。半导体台面的侧面在锥形和条纹形的接缝处弯曲。根据第一条纹部及第一锥部的排列，第一端面与条纹形和锥形的接缝及第一锥部隔开设置。通过该隔开设置，即使在解理面从所期望的解理线偏移的情况下，也能够避免接缝和第一锥部出现在第一端面的情况。
锥形相对于第二条纹部，作为转换在半导体台面传播的波导光的光斑尺寸的转换器发挥作用，并且通过第一条纹部而与第一端面分离。第一条纹部可以具有比第二条纹部的台面宽度小的台面宽度。
在具体例所涉及的量子级联激光器中，所述半导体台面在所述第二区域包括具有衍射光栅结构的半导体层。
根据量子级联激光器，第二区域的第二条纹部的条纹部分的衍射光栅结构规定量子级联激光器的振荡波长。
在具体例所涉及的量子级联激光器中，所述衍射光栅结构具有与所述第一端面分离的终端。
根据量子级联激光器，能够减少来自比第二条纹部的台面宽度窄的半导体台面内的衍射光栅结构的反馈。
具体例所涉及的量子级联激光器还具备设置在所述激光器结构体上的电极，所述电极与所述第二区域的所述半导体台面连接。
根据量子级联激光器，半导体台面接受来自电极的载流子。
在具体例所涉及的量子级联激光器中，所述电极具有第一边缘以及该第一边缘的相反侧的第二边缘，所述电极的所述第一边缘及所述第二边缘在从所述第一端面向所述第二端面的方向上依次排列，所述第一边缘与所述第一端面分离。
根据量子级联激光器，电极的第一边缘的隔开设置能够减少载流子向比条纹部分的台面宽度窄的半导体台面的供给。
在具体例所涉及的量子级联激光器中，所述半导体台面在所述第三区域具有第二锥部及第三条纹部，所述第一锥部、所述第三条纹部及所述第二锥部在从所述第一端面向所述第二端面的方向上依次排列。
根据量子级联激光器，半导体台面可以包括多个锥部分，而不限于单个锥部分。此外，多个锥部分通过附加的条纹部分而相连。第一锥部、附加的条纹部和附加的锥部的排列给半导体台面带来新的接缝。这些接缝也与第一端面分离。
在具体例所涉及的量子级联激光器中，所述第一端面沿着第一基准面延伸，所述半导体台面及所述半导体支承体沿着与所述第一基准面交叉的第二基准面排列，所述第二基准面相对于所述第一基准面以大于0度且小于90度的角度倾斜。
根据量子级联激光器，第一条纹部相对于第一端面以大于0度且小于90度的角度倾斜。
通过参照作为例示而示出的附图并考虑以下的详细描述，能够容易地理解本发明的见解。接着，参照附图，对量子级联激光器、制造量子级联激光器的方法所涉及的实施方式进行说明。在可能的情况下，对相同的部分标记相同的标号。
图1的(a)是示意性地表示本实施方式的具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图1的(b)是表示沿着图1的(a)所示的Ib-Ib线截取的截面的图。图2的(a)、(b)及(c)是分别表示沿着图1的(a)所示的IIa-IIa线、IIb-IIb线及IIc-IIc线截取的截面的图。
量子级联激光器11具备激光器结构体13。激光器结构体13具有第一端面12a及第二端面12b，第二端面12b处于第一端面12a的相反侧。
激光器结构体13包括第一区域13a、第二区域13b以及第三区域13c，第三区域13c设置在第一区域13a与第二区域13b之间。在本实施例中，第一区域13a、第三区域13c及第二区域13b在第一轴Ax1的方向上依次排列。第一区域13a包括第一端面12a，在本实施例中，第二区域13b可以包括第二端面12b。
激光器结构体13包括半导体叠层15和半导体支承体17。半导体支持体17搭载半导体叠层15。
激光器结构体13包括半导体台面21和埋入区域23。埋入区域23在第一区域13a、第二区域13b以及第三区域13c中设置在半导体支承体17上，并且埋入半导体台面21的侧面。
埋入区域23在第一端面12a及第二端面12b的每一个端面中，从半导体台面21的侧面设置到激光器结构体13的侧面。
半导体台面21设置在半导体叠层15及半导体支承体17内。此外，半导体台面21包括允许量子级联跃迁的芯层27a和上部导电性半导体区域27b，芯层27a被设置在上部导电性半导体区域27b与半导体支持体17之间。在必要的情况下，半导体台面21还可以包括设置在半导体支承体17上的下部导电性半导体区域27c，芯层27a设置在上部导电性半导体区域27b与下部导电性半导体区域27c之间。
具体而言，上部导电性半导体区域27b和下部导电性半导体区域27c可以分别包括上部包覆层27d和下部包覆层27e。芯层27a设置在上部包覆层27d与下部包覆层27e之间。
在本实施例中，半导体台面21还可以具有接触层27f。上部导电性半导体区域27b包括接触层27f。下部包覆层27e、芯层27a、上部包覆层27d以及接触层27f在半导体台面21内依次排列在半导体支承体17的主面上。
另外，半导体台面21还可以具有衍射光栅层27g。上部导电性半导体区域27b包括衍射光栅层27g。衍射光栅层27g在半导体台面21内被设置在上部包覆层27d与芯层27a之间，并与芯层27a光学耦合。衍射光栅层27g能够在包覆层(27d)与衍射光栅层27g的界面提供允许分布反馈的衍射光栅结构GR。
半导体叠层15包括芯层27a、上部包覆层27d、下部包覆层27e、衍射光栅层27g以及接触层27f。
半导体台面21在第一区域13a包括第一条纹部21a，在第二区域13b包括第二条纹部21b，并且在第三区域13c包括第一锥部21c。在本实施例中，第一条纹部21a、第一锥部21c及第二条纹部21b在第一轴Ax1的方向上依次排列。第一条纹部21a及第二条纹部21b具有互不相同的台面宽度。在本实施例中，第一锥部21c将第一条纹部21a及第二条纹部21b相互连接。
第一锥部21c作为转换在半导体台面21的第二条纹部21b传播的波导光的光斑尺寸的转换器发挥作用，并且通过第一条纹部21a而与第一端面12a分离。该第一条纹部21a可以具有比第二条纹部21b的台面宽度小的台面宽度。
根据量子级联激光器11，对第一条纹部21a及第二条纹部21b赋予互不相同的台面宽度。在激光器结构体13的第一区域13a及第三区域13c分别设置半导体台面21的第一条纹部21a及第一锥部21c，并使第一条纹部21a到达第一端面12a，以将第一锥部21c与第一端面12a分离。
此外，量子级联激光器11的第一端面12a是从由量子级联激光器11的制造所产生的结果物通过断裂而制造的。半导体台面21的侧面在锥形与条纹形的接缝处弯曲。根据第一条纹部21a及第一锥部21c的排列，第一端面12a与条纹形和锥形的接缝及第一锥部21c隔开设置。通过该隔开设置，第一端面12a能够摆脱可能从接缝及锥形产生的晶体生长所涉及的品质下降。
半导体台面21在第二区域13b具有衍射光栅结构GR。根据该量子级联激光器11，第二区域13b的第二条纹部21b的衍射光栅结构GR规定量子级联激光器11的振荡波长。
衍射光栅结构GR具有与第一端面12a分离的终端。半导体台面21的宽度的差异有可能产生包括半导体台面21在内的波导的有效折射率的差异。衍射光栅结构GR也可以具有与第一区域13a的第一条纹部21a分离的终端。根据量子级联激光器11，能够避免比第二条纹部21b的台面宽度窄的第一条纹部21a内的分布反馈。
量子级联激光器11还具备上部电极33和下部电极35。激光器结构体13处于上部电极33与下部电极35之间。
上部电极33设置在激光器结构体13上，并且在第二区域13b中与半导体台面21连接。具体而言，上部电极33与半导体台面21的第二条纹部21b的上表面形成接触，从而与半导体台面21形成界面。在半导体台面21与上部电极33之间流动的载流子(例如电子)通过该界面。
上部电极33具有第一边缘33a及第二边缘33b，第二边缘33b处于第一边缘33a的相反侧。上部电极33的第一边缘33a和第二边缘33b在从第一端面12a向第二端面12b的方向上依次排列。第一边缘33a与第一端面12a分离。具体而言，上部电极33设置于第二区域13b，而未设置于第一区域13a及第三区域13c。根据量子级联激光器11，上部电极33的第一边缘33a的隔开设置能够减少载流子向比第二条纹部21b的台面宽度窄的半导体台面的供给。
下部电极35设置在激光器结构体13的背面上，并在第一区域13a、第二区域13b及第三区域13c中与半导体台面21连接。具体而言，下部电极35与激光器结构体13的半导体支承体17形成接触，从而形成界面。在半导体支持体17与下部电极35之间流动的载流子(例如，空穴)通过该界面。
上部电极33及下部电极35中的一个电极例如上部电极33作为阴极电极发挥作用，另一个电极例如下部电极35作为阳极电极发挥作用。向量子级联激光器11施加的电压例如为7～15伏左右。
量子级联激光器11具有光学谐振器。在本实施例中，量子级联激光器11具有包括第一端面12a及第二端面12b的分布反馈型的光学谐振器。量子级联激光器11可以具备提高第二端面12b的反射率的反射结构物，这样的反射结构物覆盖第二端面12b，并且在第二端面12b的附近还形成于激光器结构体13的上表面和下表面。或者，量子级联激光器11可以在第一端面12a的相反侧具备分布式布拉格反射器。
量子级联激光器11的例示。
上部导电性半导体区域27b：上部包覆层27d(例如，n型InP)，在必要的情况下，还包括衍射光栅层27g(例如，n型GaInAs)、接触层27f(例如，n型GaInAs)。
芯层27a：GaInAs/AlInAs或GaInAsP/AlInAs的超晶格层。
下部导电性半导体区域27c：下部包覆层27e(例如，n型InP)。
半导体支承体17：n型InP基板。
埋入区域23：半绝缘或未掺杂的InP、GaInAs、AlInAs、GaInAsP、AlGaInAs之类的III-V族化合物半导体。
上部电极33和下部电极35：Ti/Au、Ti/Pt/Au、或Ge/Au。
n型掺杂剂：硅(Si)、硫(S)、锡(Sn)、硒(Se)。
如图2的(a)、(b)及(c)所示，第一条纹部21a、第二条纹部21b及第一锥部21c分别具有宽度(W1、W2、W3)，第一条纹部21a的宽度(W1)小于第二条纹部21b的宽度(W2)，第一锥部21c具有逐渐变化以将第一条纹部21a与第二条纹部21b相连的宽度(W3)。
参照图3的(a)、(b)以及(c)、图4、图5、图6、图7和图8，示意性地说明制造量子级联激光器11的方法。在接下来的说明中，在可能的情况下，使用参照图1及图2所进行的描述中的参照标号。
如图3的(a)、(b)及(c)所示，准备基板产品SP1。图3的(a)是表示沿着第一轴Ax1截取的截面的图。图3的(b)是表示沿着图3的(a)所示的IIIb-IIIb的截面的图。图3的(c)是表示沿着图3的(a)所示的IIIc-IIIc的截面的图。图3的(a)是表示沿着图3的(b)和(c)所示的IIIa-IIIa的截面的图。
基板产品SP1包括生长用基板(在接下来的说明中作为半导体支承体17而参照)和用于半导体叠层15的层叠体47。层叠体47包括用于下部导电性半导体区域27c的下部包覆层27e、芯层27a以及上部导电性半导体区域27b的衍射光栅层27g、上部包覆层27d和接触层27f的半导体层。具体而言，在半导体支持体17上生长用于下部包覆层27e、芯层27a和衍射光栅层27g的半导体层，并且使用光刻和蚀刻而在衍射光栅层27g形成用于衍射光栅结构GR的周期结构。在形成有衍射光栅结构GR的衍射光栅层27g上，生长用于上部包覆层27d及接触层27f的半导体层。用于半导体叠层15的半导体层生长在半导体支承体17上。该生长例如利用有机金属气相生长法或分子束外延法来进行。
衍射光栅结构GR可以设置在上部导电性半导体区域27b或下部导电性半导体区域27c内，在本实施例中，设置于上部导电性半导体区域27b。衍射光栅结构GR形成于上部包覆层27d与衍射光栅层27g之间的界面。
如图4所示，基板产品SP1具有用于量子级联激光器11的元件分区的排列。在本实施例中，元件分区的排列被表示为由粗虚线所示的矩形。在基板产品SP1的元件分区的排列上形成掩模M1，该掩模M1规定量子级联激光器11的半导体台面21。具体而言，将用于掩模M1的无机绝缘膜沉积在基板产品SP1上，并且通过光刻和蚀刻而从该无机绝缘膜形成掩模M1。掩模M1具有横穿元件分区的排列而延伸并且规定台面形状的图案。
如图5所示，使用掩模M1并对层叠体47及半导体支承体17进行蚀刻。通过该蚀刻，在各个元件分区形成半导体台面21。半导体台面21包括第一条纹部21a、第一锥部21c以及第二条纹部21b。如图1所示，第一条纹部21a、第一锥部21c以及第二条纹部21b在第一轴Ax1的方向上依次排列。
在本实施例中，在元件分区内，第一条纹部21a与第一锥部21c相连，第一锥部21c与第二条纹部21b相连。它们的接缝对半导体台面21的侧面赋予与第一锥部21c的锥角(角度AG1，0.1度至5度的范围，例如为0.6度)相关联的弯曲。
在形成半导体台面21之后，留下掩模M1。
如图6所示，在半导体支承体17上生长用于埋入区域23的半导体。具体而言，使用掩模M1并在半导体支承体17上生长半绝缘的半导体，由此形成埋入半导体台面21的埋入区域23。
在该埋入区域的生长中，作为角度AG1的结果，埋入第一锥部21c的晶体生长的速度有可能与埋入第二条纹部21b的晶体生长的速度显著不同。另外，埋入第一锥部21c的晶体生长的速度有可能与埋入第一条纹部21a的晶体生长的速度显著不同，在第一锥部21c与第一条纹部21a的接缝处，作为角度AG1的结果，半导体台面21的侧面形成小于180度的角度。在接缝处，埋入区域有时会变厚。当解理面通过变厚的埋入区域时，解理面有时会从解理线偏移。
在埋入区域的生长完成之后，去除掩模M1。在必要的情况下，可以在半导体支持体17的整个面形成硅系无机绝缘膜这样的保护膜。保护膜具有供与第二条纹部21b电连接的开口。
如图7所示，在半导体台面21及埋入区域23上形成上部电极33，并在半导体支承体17的背面上形成下部电极35。上部电极33与第二条纹部21b及埋入区域23形成接触，下部电极35与半导体支承体17的背面形成接触。
如图8所示，由通过上述工序制造出的产品WP制造激光棒。在激光棒的制造中，对产品WP进行解理。具体而言，在产品WP形成划线SCR。划线SCR规定解理线。通过按压划线SCR，并在该位置处对产品WP进行解理，由此制造激光棒LDB及剩余的产品。然后，按压剩余的产品而依次制造激光棒LDB和进一步剩余的产品，由此反复制造激光棒LDB。
划线SCR能够引导解理，另一方面，解理的断裂有时会从解理线稍微偏移而传播。每个元件分区的第一条纹部21a能够避免断裂的偏移横穿第一锥部21c的情况。
另外，将相邻的元件分区分离的解理的断裂通过任一元件分区的第一条纹部21a。第一条纹部21a能够将元件分区内的接缝与解理的断裂面(激光棒的解理面)分离。
通过这些工序，完成了量子级联激光器11。掩模M1的图案除了单个锥形之外，还可以具备附加的锥形。
根据发明人的研究，有时会向解理线的左右两侧发生偏移，偏移量以解理线为基准，按绝对值计在20～30微米的范围内。
图9是示意性地表示制造具有将相邻的元件分区中的锥部直接相连的结构的产品的、制造量子级联激光器的方法中的解理工序的图。参照图9，示出了从由划线SCR所示的解理线稍微偏移而传播的解理的断裂线BRK。
(实施例)
量子级联激光器(利用参照标号“DV”进行参照)包括允许光斑尺寸转换的半导体台面。量子级联激光器(利用参照标号“CV”进行参照)包括具有单一台面宽度的半导体台面。
量子级联激光器DV和量子级联激光器CV的激光波导宽度：5微米。
量子级联激光器DV的半导体台面的锥部：200微米的长度、1微米的短宽度、5微米的长宽度。
量子级联激光器DV和量子级联激光器CV的结构。
半导体支承体：n型InP基板，InP主面的面取向(100)。
半导体台面的延伸方向：[0-1-1]。
上部包覆层和下部包覆层：n型InP。
芯层：GaInAs/AlInAs的超晶格层。
衍射光栅层：n型GaInAs。
接触层：n型GaInAs。
埋入区域：Fe掺杂InP。
振荡波长为7.365微米。
图10的(a)、(b)、(c)以及(d)是表示实施例所涉及的量子级联激光器DV以及量子级联激光器CV的近场图像和远场图像(波长：7.365微米)的图。
具体而言，图10的(a)和(b)表示量子级联激光器的近场图像(NFP)的分布。在图10的(a)中，纵轴表示光的归一化相对强度，横轴表示水平方向上的坐标(将半导体台面的中心设为原点，将其左侧设为负区域，并且将右侧设为正区域的坐标)。在图10的(b)中，纵轴表示光的归一化相对强度，横轴表示垂直方向上的坐标(将半导体支承体17的主面设为原点，将其下方的半导体支承体17侧设为负区域，并且将上方的半导体台面21侧设为正区域的坐标)。
在图10的(a)所示的近场图像(出射端面上的水平方向的光强度分布)中，量子级联激光器DV在峰值位置的两侧显示出比量子级联激光起CV大的尾部。另外，在图10的(b)所示的近场图像(出射端面上的垂直方向的光强度分布)中，量子级联激光器DV在基板内显示出比量子级联激光器CV大的尾部。
图10的(c)和(d)表示量子级联激光器的远场图像(FFP)的分布。在图10的(c)中，纵轴表示光的归一化相对强度，横轴表示以波导轴为基准的水平方向上的角度。在图10的(d)中，纵轴表示光的归一化相对强度，横轴表示以波导轴为基准的垂直方向上的角度。
在图10的(c)所示的远场图像(与出射端面充分分离的位置处的水平方向的光强度分布)中，量子级联激光器CV在峰值位置的两侧显示出比量子级联激光器DV大的尾部。此外，在图10的(d)所示的远场图像(与出射端面充分分离的位置处的垂直方向的光强度分布)中，量子级联激光器CV在半导体台面和基板内这两者中显示出比量子级联激光器DV大的尾部。
远场图像中的具体的半峰全宽(FWHM：Full Width at Half Maximum)的值如下所示。
量子级联激光器CV。
水平方向的光束辐射角：38度。
垂直方向的光束辐射角：49度。
量子级联激光器DV。
水平方向的光束辐射角：22度。
垂直方向的光束辐射角：26度。
在量子级联激光器DV中，水平方向和垂直方向的光束辐射角均被缩小。
这样的光束辐射角的缩小由量子级联激光器DV提供，该量子级联激光器DV具备通过第一条纹部21a而与第一端面12a隔开设置的第一锥部21c。在不具备第一条纹部的量子级联激光器中，宽度沿着波导轴发生变化的第一锥部出现在第一端面。因此，由于解理面的偏移，远场图像和近场图像接近量子级联激光器CV的远场图像和近场图像，因此不为优选。
来自发明人的上述研究和进一步的研究的见解如下所示：第一锥部21c可以与第一端面12a以例如10微米以上的长度分离。另外，第一锥部21c可以与第一端面12a以例如100微米以下的长度分离。
第二条纹部21b可以与第一端面12a以例如110～1100微米的范围内的长度分离。第一锥部21c可以具有100至1000微米的范围的长度。第一条纹部21a可以具有0.5至3微米的台面宽度，第二条纹部21b可以具有3至10微米的台面宽度。
具体说明量子级联激光器11内的半导体。
半导体支承体17具有良好的导电性，例如可以包括n型InP基板。InP基板的使用使得用于中红外发光(振荡波长：3～20微米)的量子级联激光器的半导体层的晶体生长变得容易。
上部包覆层27d和下部包覆层27e分别可以包括n型的InP。
芯层27a包括由有源层及注入层构成的单位结构的叠层，例如数十周期的叠层。在该叠层中，交替配置多个有源层和多个注入层。有源层和注入层均具有超晶格列，该超晶格列包括几纳米厚的薄膜的量子阱层和几纳米厚的薄膜的阻挡层。例如，GaInAs或GaInAsP的量子阱层以及AlInAs的阻挡层允许中红外振荡。
量子级联激光器11可以具有法布里-珀罗型或分布反馈型。折射率分布结构具有图1的(b)所示的周期RMD。周期RMD规定布拉格波长。衍射光栅层27g向量子级联激光器提供分布反馈结构，从而允许良好的单模振荡。高折射率的半导体、例如GaInAs的衍射光栅层27g能够向量子级联激光器11提供大的耦合系数。衍射光栅层27g可以包括例如n型或未掺杂的半导体。
在本实施例中，接触层27f设置在上部导电性半导体区域27b的上部包覆层27d与上部电极33之间。接触层27f例如是GaInAs，能够向量子级联激光器11提供良好的欧姆接触。
埋入区域23可以包括未掺杂或半绝缘的半导体。用于半绝缘性半导体的典型掺杂剂是铁(Fe)。未掺杂的半导体和半绝缘性的主半导体包含InP这样的III-V族化合物半导体。
图11的(a)是示意性地表示本实施方式的具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图11的(b)是表示沿着图11的(a)所示的XIb-XIb线截取的截面的图。
衍射光栅结构GR具有与第一端面12a分离的终端。参照图11的(b)，衍射光栅结构GR设置于第二区域13b和第三区域13c，而不包含在第一区域13a中。
另外，上部电极33的第一边缘33a与第一端面12a分离。上部电极33设置在第二区域13b及第三区域13c上，而未设置在第一区域13a上。
图12的(a)是示意性地表示本实施方式的具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图12的(b)是表示沿着图12的(a)所示的XIIb-XIIb线截取的截面的图。
具体而言，半导体台面21可以在第三区域13c具有第二锥部21d和第三条纹部21e。
第一锥部21c、第三条纹部21e以及第二锥部21d在从第一端面12a向第二端面12b的方向上，例如在第一轴Ax1的方向上依次排列。
根据量子级联激光器11，半导体台面21可以包括多个锥部分，而不限于单个锥部分。此外，多个锥部分通过附加的条纹部分而相连。第一锥部21c、第三条纹部21e及第二锥部21d的排列给半导体台面带来新的接缝。这些接缝也与第一端面12a分离。
如图12的(a)及(b)所示，第一条纹部21a、第二条纹部21b、第一锥部21c、第三条纹部21e及第二锥部21d分别具有宽度(W1、W2、W3、W4、W5)。第一条纹部21a的宽度(W1)比第三条纹部21e的宽度(W5)小，第三条纹部21e的宽度(W5)比第二条纹部21b的宽度(W2)小。第一锥部21c具有逐渐变化以将第三条纹部21e与第一条纹部21a相连的宽度(W3)。第二锥部21d具有逐渐变化以将第二条纹部21b与第三条纹部21e相连的宽度(W4)。
衍射光栅结构GR具有与第一端面12a分离的终端。参照图12的(b)，衍射光栅结构GR设置于第二区域13b，而不包含在第一区域13a和第三区域13c中。
在必要的情况下，衍射光栅结构GR可以设置于第二区域13b和第三区域13c，而不包含在第一区域13a中。
另外，在必要的情况下，上部电极33也可以设置在第二区域13b及第三区域13c上，而不设置在第一区域13a上。
图13的(a)是示意性地表示本实施方式的具体例所涉及的量子级联激光器的俯视图。图13的(b)是表示沿着图13的(a)所示的XIIIb-XIIIb线截取的截面的图。
第一端面12a沿着第一基准面R1F延伸。半导体台面21和半导体支承体17沿着与第一基准面R1F交叉的第二基准面R2F排列。如图13的(a)所示，第二基准面R2F相对于第一基准面R1F以大于0度且小于90度的角度AG2(例如80～85度)倾斜。
在必要的情况下，如上述那样倾斜的半导体台面21也可以如图12的(a)所示那样包括多个锥部分。
衍射光栅结构GR具有与第一端面12a分离的终端。参照图12的(b)，衍射光栅结构GR设置于第二区域13b，而不包含在第一区域13a和第三区域13c中。
在必要的情况下，衍射光栅结构GR也可以设置于第二区域13b和第三区域13c，而不包含在第一区域13a中。
另外，在必要的情况下，上部电极33也可以设置在第二区域13b及第三区域13c上，而不设置在第一区域13a上。
根据量子级联激光器11，在第一条纹部21a及第二条纹部21b传播的波导光相对于第一端面12a以大于0度且小于90度的角度入射。该角度例如可以处于80至85度的范围内。
在必要的情况下，第一端面12a沿着第一基准面R1F延伸，并且半导体台面21和半导体支承体17沿着第二基准面R2F排列，第二基准面R2F可以与第一基准面R1F实质上正交。根据量子级联激光器11，在第一条纹部21a及第二条纹部21b传播的波导光实质上以90度的角度入射到第一端面12a。
虽然在优选的实施方式中图示并说明了本发明的原理，但是本领域技术人员应当理解，本发明可以在不脱离这种原理的前提下在配置和细节上进行变更。本发明并不限定于本实施方式所公开的特定的结构。因此，对来自权利要求的范围和其精神范围的所有修改和变更均要求保护权利。
产业上的可利用性
如以上所说明的那样，根据本实施方式，能够提供一种量子级联激光器，该量子级联激光器能够降低以解理线为基准的解理面的位置偏移所带来的影响。

Claims (7)

1.一种量子级联激光器，其中，
具备激光器结构体，该激光器结构体具有第一端面以及所述第一端面的相反侧的第二端面并包括半导体叠层及半导体支承体，
所述半导体支承体搭载所述半导体叠层，
所述激光器结构体包括半导体台面以及埋入区域，所述半导体台面包括芯层，所述埋入区域将所述半导体台面埋入，
所述激光器结构体包括第一区域、第二区域以及第三区域，
所述第三区域设置在所述第一区域与所述第二区域之间，
所述第一区域包括所述第一端面，
所述半导体台面在所述第一区域包括第一条纹部，在所述第二区域包括第二条纹部，并且在所述第三区域包括第一锥部，
所述第一条纹部和所述第二条纹部具有互不相同的台面宽度。
2.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体台面在所述第二区域包括形成衍射光栅结构的半导体层。
3.根据权利要求2所述的量子级联激光器，其中，
所述衍射光栅结构具有与所述第一端面分离的终端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的量子级联激光器，其中，
所述量子级联激光器还具备设置在所述激光器结构体上的电极，
所述电极与所述第二区域的所述半导体台面连接。
5.根据权利要求4所述的量子级联激光器，其中，
所述电极具有第一边缘以及该第一边缘的相反侧的第二边缘，
所述电极的所述第一边缘及所述第二边缘在从所述第一端面向所述第二端面的方向上依次排列，
所述第一边缘与所述第一端面分离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体台面在所述第三区域具有第二锥部及第三条纹部，
所述第一锥部、所述第三条纹部及所述第二锥部在从所述第一端面向所述第二端面的方向上依次排列。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的量子级联激光器，其中，
所述第一端面沿着第一基准面延伸，
所述半导体台面及所述半导体支承体沿着与所述第一基准面交叉的第二基准面排列，
所述第二基准面相对于所述第一基准面以大于0度且小于90度的角度倾斜。
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