CN115088149A - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

在第一导电型的半导体基板(2)上依次层叠有折射率为nc1的第一导电型包覆层(3)、第一导电型侧光引导层(56)、活性层(7)、第二导电型侧光引导层(89)、以及折射率为nc2的第二导电型包覆层(11)，振荡波长为λ，在第一导电型侧光引导层(56)与第一导电型包覆层(3)之间、或在第一导电型包覆层(3)内，具有厚度为d1且折射率为比nc1低的n1的第一导电型低折射率层(4)，并且在第二导电型侧光引导层(89)与第二导电型包覆层(11)之间、或在第二导电型包覆层(11)内，具有厚度为d2且折射率为比nc2低的n2的第二导电型低折射率层(10)，并且满足标准化频率v2＞标准化频率v1。

Description

半导体激光装置
技术领域
本申请涉及半导体激光装置。
背景技术
在半导体激光装置中，特别是高输出的半导体激光装置中，为了能够减少排热而使冷却器简单化，要求尽可能提高振荡效率。例如，在专利文献1中公开有一种提高斜率效率，在高输出时成为高的电力转换效率的半导体激光装置。在专利文献1的图27中示出有一种脊型半导体激光装置，该脊型半导体激光装置具有在结晶的层叠方向上允许1阶以上的高阶模式的程度的厚的光引导层，活性层配置在比光引导层的相比中央靠p型包覆层侧的位置，在折射率nc的n型包覆层与n侧光引导层之间具有比上述n型包覆层的折射率低的折射率n11且层厚度d11的n型低折射率层，在折射率nc的p型包覆层与p侧光引导层之间具有比上述p型包覆层的折射率低的折射率n12且层厚度d12的p型低折射率层，且满足下述的式(1)。
数1
Figure BDA0003784315450000011
专利文献1：日本特开2017-84845号公报
非专利文献1：川上著，“光波导路”pp.21，1982年9月20日(朝仓书店)
非专利文献2：伊贺编著，“半导体激光”pp.35-38，平成6年10月25日(Ohmsha)
非专利文献3：G.B.Hocker and W.K.Burns，“Mode dispersion in diffusedchannel waveguides by the effective index method，”Appl.Opt.，Vol.16，No.1，pp.113-118，1977
对将专利文献1所记载的半导体激光装置的构造应用于在与结晶的层叠方向以及谐振器长度方向垂直的方向(水平方向)上具有允许1阶以上的高阶模式的脊形状的大面积型半导体激光装置的情况进行了研究，可知存在水平方向的光束发散角变宽，亮度降低，与光学部件的耦合效率低这样的问题。
发明内容
本申请公开了用于解决上述问题点的技术，其目的在于提供一种具有使水平方向的发散角变窄，并且提高与光学部件的耦合效率的脊形状的大面积型半导体激光装置。
本申请所公开的半导体激光装置在第一导电型的半导体基板上依次层叠有折射率为nc1的第一导电型包覆层、第一导电型侧光引导层、活性层、第二导电型侧光引导层、以及折射率为nc2的第二导电型包覆层，并且构成使激光往复的谐振器，成为在与上述谐振器的光轴方向垂直的截面内的上述层叠的方向上允许1阶以上的高阶模式的构造，成为在与上述谐振器的光轴方向以及上述层叠的方向垂直的方向上在脊区域以及脊区域的两侧具有包覆区域的脊形状，且允许1阶以上的高阶模式的大面积构造，在上述第一导电型侧光引导层与上述第一导电型包覆层之间、或在上述第一导电型包覆层内具，有厚度为d1且折射率为比上述nc1低的n1的第一导电型低折射率层，并且在上述第二导电型侧光引导层与上述第二导电型包覆层之间、或在上述第二导电型包覆层内，具有厚度为d2且折射率为比上述nc2低的n2的第二导电型低折射率层，且满足下式：
数2
Figure BDA0003784315450000021
根据本申请所公开的半导体激光装置，可得到一种减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄，并且与光学部件的耦合效率高的半导体激光装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图2是表示实施方式2的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图3是表示实施方式3的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图4是表示实施方式4的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图5是表示实施方式5的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图6是表示实施方式6的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图7是表示示意性的光波导路的折射率分布的图。
图8是表示比较例的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。
图9是用于说明图8的结构的脊区域中的层叠方向的折射率分布的图。
图10是用于说明图8的结构的脊区域的外侧区域中的层叠方向的折射率分布的图。
具体实施方式
详细地考察了在将专利文献1的构造应用于大面积型半导体激光装置的情况下水平方向的光束发散角变宽的现象，可知原因是水平方向的多模式振荡。以下，基于附图进行说明。图7是表示用于说明标准化频率v的示意性的光波导路的折射率分布的图。在图7中，芯区域101的折射率为na，宽度为t，包覆区域102以及包覆区域102a的折射率为nb，并且na＞nb成立。标准化频率v使用振荡波长λ，由式(2)定义(参照非专利文献1)。
数3
Figure BDA0003784315450000031
若比较式(2)和式(1)，则可知式(1)是以标准化频率v为基准的。因此，在折射率nc的包覆层与引导层之间插入折射率ni且层厚度di的低折射率层时的式(1)所示的大小关系由式(3)的vi来代替式(1)进行表示。即，若使用式(3)的定义，则作为专利文献1所公开的条件的式(1)表示v1＞v2。
数4
Figure BDA0003784315450000041
i＝1或2
图8是表示作为本申请的比较例，将专利文献1记载的技术应用于具有振荡波长为975nm的脊形状的大面积型半导体激光装置的例子的层叠结构的示意性的立体图。图8中的各层由如下部分构成：从图8的下方起依次为，n型电极103、n型GaAs基板104、Al组成比为0.20且层厚度为1.5μm的n型AlGaAs包覆层105、Al组成比0.25且层厚度d1的n型AlGaAs低折射率层106(也称为n型低折射率层，折射率为n1)、Al组成比为0.16且层厚度为1100nm的n侧AlGaAs第二光引导层107、Al组成比为0.14且层厚度为100nm的n侧AlGaAs第一光引导层108(也将107和108合称为n侧光引导层)、In组成比为0.119且层厚度为8nm的InGaAs量子阱活性层109、Al组成比为0.14且层厚度为300nm的p侧AlGaAs第一光引导层110、Al组成比为0.16且层厚度为300nm的p侧AlGaAs第二光引导层111(也将110和111合称为p侧光引导层)、Al组成比为0.55且层厚度d2的p型AlGaAs低折射率层112(也称为p型低折射率层，折射率为n2)、Al组成比为0.20且层厚度为1.5μm的p型AlGaAs包覆层113、p型GaAs接触层114、膜厚度为0.2μm的SiN膜115、以及p型电极116。将InGaAs量子阱活性层的In组成比设为0.119，并且将层厚度设为8nm是为了使振荡波长大致为975nm。区域I是宽度为W的脊区域，区域II以及IIa是脊区域的外侧的包覆区域。
此外，在两端部构成使激光往复的谐振器的面例如通过解理等而进行设置。如图8所示，将该激光往复的方向，即激光的光轴方向设为z方向，将各层的层叠方向设为y方向，将与z方向以及y方向垂直的方向，即脊的宽度方向设为x方向。在本申请的其他附图中，x、y、z的各方向也同样。
若使用非专利文献2中说明的折射率计算，则例如波长为975nm中的Al组成比为0.14、0.16、0.20、0.25以及0.55的AlGaAs层的折射率分别为3.432173、3.419578、3.394762、3.364330以及3.191285。另外，根据经验，In组成比为0.119的InGaAs以及SiN的折射率分别为3.542393以及2.00。图9示出有脊区域的y方向的折射率分布，图10示出有脊区域的外侧的包覆区域的y方向的折射率分布。
在n型低折射率层的层厚度dn为200nm的情况下，波长为975nm且式(3)的v1为0.292273。此时，在p型低折射率层的层厚度dp为40nm的情况下，式(3)的v2为0.149202，v1＞v2成立，满足作为专利文献1所公开的条件的上述式(1)。
对于图8中记载的半导体激光装置而言，若已知区域I以及区域II、IIa的有效折射率，则能够视为具有宽度W的x方向的3相平板波导路。在该情况下，根据式(2)求出v，并根据该值为π/2的几倍，可知x方向上允许的模式数量。有效折射率例如能够根据非专利文献3记载的等效折射率法而求出。在图8的半导体激光装置的情况下，区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41738以及3.41600。假设，将脊宽度W视为100μm，则v值为31.28979，允许从0阶(基本模式)到19阶这20个模式。阶数越大的模式，发散角越宽，因此若所允许的模式数量变多，则发散角也越宽。
如以上说明那样，已明确存在如下问题：具有满足与专利文献1所公开的条件相当的v1＞v2的以往的脊形状的大面积型半导体激光装置由于水平方向上允许的模式数量多，所以水平方向的发散角宽，与光学部件的耦合效率低。
基于以上研究结果，将对水平方向上允许的模式数量少的结构进行考察后的结果作为各实施方式来进行说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1的半导体激光装置，即具有脊形状的大面积型半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式的半导体激光装置是通过使引导层内的活性层位置从引导层中央向p包覆层侧位移，来减少动作中滞留在引导层内的载流子数量，从而提高斜率效率的半导体激光装置。
在图1中，各层由如下部分构成：从下方起依次为，n型电极1、n型GaAs基板(也简称为半导体基板)2、Al组成比为0.20且层厚度为1.5μm的n型AlGaAs包覆层(也简称为n型包覆层、或第一导电型包覆层，折射率为nc1)3、Al组成比为0.25且层厚度d1的n侧AlGaAs低折射率层(也称为n侧低折射率层、或第一导电型低折射率层4，折射率为n1)4、Al组成比为0.16且层厚度为1100nm的n侧AlGaAs第二光引导层(也称为n侧第二光引导层、或第一导电型侧第二光引导层)5、Al组成比为0.14且层厚度为100nm的n侧AlGaAs第一光引导层(也称为n侧第一光引导层、或第一导电型侧第一光引导层)6、In组成比为0.119且层厚度为8nm的InGaAs量子阱活性层7、Al组成比为0.14且层厚度为300nm的p侧AlGaAs第一光引导层(也称为p侧第一光引导层或第二导电型侧第一光引导层)8、Al组成比为0.16且层厚度为300nm的p侧AlGaAs第二光引导层(也称为p侧第二光引导层或第二导电型侧第二光引导层)9、Al组成比为0.55且层厚度d2的p型AlGaAs低折射率层(也称为p型低折射率层或第二导电型低折射率层，折射率为n2)10、Al组成比为0.20且层厚度为1.5μm的p型AlGaAs包覆层(也称为p型包覆层或第二导电型包覆层，折射率为nc2)11、p型GaAs接触层12、膜厚度为0.2μm的SiN膜13、以及p型电极14。此外，也将n侧第二光引导层5和n侧第一光引导层6合称为n侧光引导层56或第一导电型侧光引导层56，也将p侧第一光引导层8和p侧第二光引导层9合称为p侧光引导层89或第二导电型侧光引导层89。由于这些光引导层通常是未掺杂的层，所以附加“侧”来区分是处于活性层7的哪一侧的层。将InGaAs量子阱活性层7的In组成比设为0.119，将层厚度设为8nm是为了使振荡波长大致为975nm。区域I是宽度为W的脊区域，区域II以及IIa是脊区域的外侧的包覆区域。
在本申请的说明中，虽然通过使用n型的半导体基板2在p型的接触层侧形成脊构造的构造来进行说明，但相反地使用p型的半导体基板2在n型的接触层侧形成脊也能够得到同样的效果。有时也将半导体基板2的导电型称为第一导电型，将与半导体基板2的导电型相反的导电型称为第二导电型。即，若第一导电型为n型，则第二导电型为p型，若第一导电型为p型，则第二导电型为n型。在各实施方式中，虽然以将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型的结构为例进行说明，但也可以为将第一导电型设为p型，将第二导电型设为n型的结构。在本申请中，将第一导电型设为n型来进行说明，对与第一导电型相关的参数标注下标1，将第二导电型设为p型来进行说明，对与第二导电型相关的参数标注下标2。如上述那样，由于光引导层通常是未掺杂的层，所以附加“侧”来区分是处于活性层7的哪一侧的光引导层。
虽然图1所示的半导体激光装置的各层的主要的结构与图8所示的结构同样，但如以下说明那样，以成为v2＞v1，即：
数5
Figure BDA0003784315450000071
的方式设定第一导电型低折射率层4以及第二导电型低折射率层10的层厚度、折射率、第一导电型包覆层3以及第二导电型包覆层11的折射率。
首先，考察y方向的模式数量。第一导电型侧光引导层56以及活性层7的折射率比第二导电型侧光引导层89高，并且各低折射率层的折射率比各自所接触的包覆层的折射率低。因此，在用第二导电型侧光引导层89的折射率置换第一导电型侧光引导层56以及活性层7的折射率，并且用包覆层的折射率置换低折射率层的折射率的情况下的v小于图1所示的本申请构造。因此，若置换的构造的v允许1阶以上的高阶模式，则图1所示的本申请构造也必然允许1阶以上的高阶模式。由图7以及式(2)可知，置换后的构造的v为2.39564，是允许0阶(基本模式)和1阶的构造。
更准确地说，如以下那样，计算光引导层的平均折射率而求出所允许的模式数量即可。若设为n侧第一光引导层6的折射率以及层厚度为ng11以及dg11、n侧第二光引导层5的折射率以及层厚度为ng12以及dg12、p侧第一光引导层8的折射率以及层厚度为ng21以及dg21、p侧第二光引导层9的折射率以及层厚度为ng22以及dg22，则光引导层的平均折射率ngm为式(5)。
数6
Figure BDA0003784315450000072
将上述ngm代入式(2)的na、将包覆层的折射率代入nb，将dg11+dg12+dg21+dg22代入t来计算v，求出所允许的模式数量。在引导层数更多的情况下也可以同样地求出。此外，由于活性层7薄所以省略，但同样能够计入平均折射率。对于y方向而言，即使在允许高阶模式的情况下，由于基本(0阶)模式的光封闭率最大，即基本(0阶)模式的增益最大，所以一般地y方向成为基本(0阶)模式振荡。
接下来，对x方向的模式数量进行考察。在本申请所公开的半导体激光装置中，条件为在x方向上也允许1阶以上的高阶模式。即，在将满足图1所示的宽度w的脊区域、亦即区域I的有效折射率设为nr，将脊区域的外侧的包覆区域II、IIa的有效折射率设为nb时，满足下式，即：
数7
Figure BDA0003784315450000081
有时也将满足该条件的构造称为大面积构造。
这样，在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，波长为975nm且v1为0.292273。此时，在第二导电型低折射率层10的层厚度d2为140nm的情况下，v2为0.522208，v2＞v1成立。区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41665以及3.41637，在满足上述式(6)的脊宽度W为100μm的情况下，v为14.09388。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到8阶这9个模式，不允许9阶以上的模式。
如以上说明那样，在满足作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1的d2＝40nm的情况下，作为x方向的模式，允许20个模式，与此相对，在满足作为本申请所公开的条件的v2＞v1的d2＝140nm的情况下，作为x方向的模式，允许9个模式，能够使x方向上允许的模式数量减少到一半以下。即，通过将d2以及d1的层厚度设定为v2＞v1，从而与将各层的层厚度设定为v2＜v1相比，x方向上允许的模式数量变少，能够使水平方向的发散角变窄。
此外，在本实施方式1中，与专利文献1的结构同样，使第一导电型侧光引导层56的层厚度比第二导电型侧光引导层89的层厚度厚，使活性层位置从光引导层中央向第二导电型包覆层侧位移。根据该结构，也能够减少由在动作中滞留在光引导层内的载流子引起的光吸收，并提高斜率效率。
实施方式2.
图2是表示实施方式2的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式2是将活性层位置配置于光引导层中央的对称形的结构的实施方式。在图2中，第一导电型侧光引导层56由Al组成比为0.16且层厚度为700nm的n侧AlGaAs第二光引导层5a、和Al组成比为0.14且层厚度为200nm的n侧AlGaAs第一光引导层6a构成，第二导电型侧光引导层89由Al组成比为0.14且层厚度为200nm的p侧AlGaAs第一光引导层8a、和Al组成比为0.16且层厚度为700nm的p侧AlGaAs第二光引导层9a构成。其他层与图1同样。
在以上结构中，在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，v1为0.292273，若将第二导电型低折射率层10的层厚度d2设为40nm，则v2为0.149202，作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41873以及3.41810，在脊宽度W为100μm的情况下，v为21.14672。其结果是，允许从0阶(基本模式)到13阶这14个模式。
另一方面，在本实施方式2中，设定各层的参数，使得v2＞v1成立。作为v2＞v1成立的一个例子，考察d2＝140nm的情况。在d2＝140nm的情况下，v2为0.522208，因此v2＞v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41840以及3.41828，在脊宽度W为100μm的情况下，v为9.229082。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到5阶这6个模式。通过使v2＞v1，从而与v2＜v1的情况相比，能够减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄。
实施方式3.
图3是表示实施方式3的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式3是将实施方式2的图2中的p型包覆层11设为Al组成比为0.25且层厚度为1.5μm的p型AlGaAs包覆层11a的实施方式。根据该结构，能够使n型包覆层(第一导电型包覆层)3的折射率nc1比p型包覆层(第二导电型包覆层)11a的折射率nc2高。其他层与实施方式2的图2相同。通过设为使第一导电型包覆层3的折射率nc1比第二导电型包覆层11a的折射率nc2高的非对称构造，能够减少由第二导电型包覆层11a处的载流子引起的光吸收，从而提高斜率效率。
在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，v1为0.292273，在第二导电型低折射率层10的层厚度d2为40nm的情况下，v2为0.13727，作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41858以及3.41810，假设将脊宽度W设为100μm，则v为18.45816。其结果是，允许从0阶(基本模式)到11阶这12个模式。
另一方面，在本实施方式3中，设定各层的参数，使得v2＞v1成立。作为v2＞v1成立的一个例子，考察d2＝140nm的情况。在d2＝140nm时，v2为0.480463，因此v2＞v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41837以及3.41828，在脊宽度W为100μm的情况下，v为7.992602。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到5阶这6个模式。通过使v2＞v1，从而与v2＜v1的情况相比，能够减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄。
实施方式4.
图4是表示实施方式4的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式4是将实施方式1的图1中的p型包覆层11设为Al组成比为0.25且层厚度为1.5μm的p型AlGaAs包覆层11a的实施方式。其他层与实施方式1相同。与实施方式3同样，第一导电型包覆层3的折射率nc1比第二导电型包覆层11a的折射率nc2高，设为非对称构造，由此能够减少由第二导电型包覆层11a处的载流子引起的光吸收。并且，通过使第一导电型侧光引导层56的层厚度比第二导电型侧光引导层89的层厚度厚，能够使活性层位置从光引导层中央向第二导电型包覆层侧位移，也能够减少由在动作中滞留在光引导层内的载流子引起的光吸收，从而提高斜率效率。
在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，v1为0.292273，在第二导电型低折射率层10的层厚度d2为40nm的情况下，v2为0.137275，作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41704以及3.41600，假设将脊宽度W设为100μm，则v为27.16245。其结果是，允许从0阶(基本模式)到17阶这18个模式。
另一方面，在本实施方式4中，设定各层的参数，使得v2＞v1成立。作为v2＞v1成立的一个例子，考察d2＝140nm的情况。在d2＝140nm时，v2为0.480463，因此v2＞v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41659以及3.41637，在脊宽度W为100μm的情况下，v为12.49284。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到7阶这8个模式。通过使v2＞v1，从而与v2＜v1的情况相比，能够减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄。
实施方式5.
图5是表示实施方式5的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式5是将第二导电型低折射率层10以及第一导电型低折射率层4分别配置于第二导电型包覆层11以及第一导电型包覆层3内的例子。在附图中，由层厚度为1.4μm的n型AlGaAs第二包覆层3b和层厚度为0.1μm的n型AlGaAs第一包覆层3a构成Al组成比为0.20的n型AlGaAs第包覆层3，将n型低折射率层4配置于n型AlGaAs第二包覆层3b与n型AlGaAs第一包覆层3a之间。另外，由层厚度为0.1μm的p型AlGaAs第一包覆层11b和层厚度为1.4μm的p型AlGaAs第二包覆层11c构成Al组成比为0.20的p型AlGaAs包覆层11，将第二导电型低折射率层10配置于p型AlGaAs第一包覆层11b与p型AlGaAs第二包覆层11c之间。其他与实施方式2相同。
在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，v1为0.292273，在第二导电型低折射率层10的层厚度d2为40nm的情况下，v2为0.149202，作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41906以及3.41867，在脊宽度W为100μm的情况下，v为16.63924。其结果是，允许从0阶(基本模式)到10阶这11个模式。
另一方面，在本实施方式5中，设定各层的参数，使得v2＞v1成立。作为v2＞v1成立的一个例子，考察d2＝140nm的情况。在d2＝140nm的情况下，v2为0.522208，因此v2＞v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41886以及3.41878，在脊宽度W为100μm的情况下，v为7.536043。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到4阶这5个模式。通过使v2＞v1，从而与v2＜v1的情况相比，能够减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄。
实施方式6.
图6是表示实施方式6的半导体激光装置的层叠结构的示意性的立体图。本实施方式6是在形成脊时，除去比脊区域I靠外侧的p型AlGaAs低折射率层10，在p型AlGaAs第一包覆层11b停止蚀刻的实施方式。即，p型低折射率层(第二导电型低折射率层)10仅形成于脊区域I。其他与实施方式5的图5相同。
在第一导电型低折射率层4的层厚度d1为200nm的情况下，v1为0.292273，在第二导电型低折射率层10的层厚度d2为40nm的情况下，v2为0.149202，作为专利文献1所公开的条件的v2＜v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41906以及3.41857，在脊宽度W为100μm的情况下，v为18.65074。其结果是，允许从0阶(基本模式)到11阶这12个模式。
另一方面，在本实施方式6中，设定各层的参数，使得v2＞v1成立。作为v2＞v1成立的一个例子，考察d2＝140nm的情况。在d2＝140nm的情况下，v2为0.522208，因此v2＞v1成立。此时的区域I以及区域II、IIa的有效折射率分别求出为3.41886以及3.41857，在脊宽度W为100μm的情况下，v为14.34798。其结果是，仅允许从0阶(基本模式)到9阶这10个模式。通过使v2＞v1，从而与v2＜v1的情况相比，能够减少水平方向上允许的模式数量，能够使水平方向的发散角变窄。
在上述各实施方式中，以通过改变p型低折射率层，即第二导电型低折射率层的层厚度使v2＞v1成立的例子进行了说明，但不仅改变层厚度，而且改变折射率、或改变层厚度和折射率双方，都能够使v2＞v1成立，能够起到各实施方式中说明的效果。即，以满足式(4)的方式，设定n型低折射率层和p型低折射率层，即，第一导电型低折射率层和第二导电型低折射率层的层厚度、折射率、以及第一导电型包覆层和第二导电型包覆层的折射率即可。
在上述各实施方式中，以振荡波长为975nm的半导体激光器为例进行了说明，但当然不限定于该波长。例如，400nm波段的GaN系、600nm波段的GaInP系、1550nm波段的InGaAsP系都能够起到同样的效果。
本申请中虽然记载了各种例示的实施方式以及实施例，但一个、或多个实施方式所记载的各种特征、形态、以及功能并不限定于特定的实施方式的应用，可以单独或以各种组合的方式应用于实施方式。因此，在本申请说明书所公开的技术范围内能够想到未例示的无数的变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括抽取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
附图标记说明
2...半导体基板；3...第一导电型包覆层；4...第一导电型低折射率层；56...第一导电型侧光引导层；7...活性层；89...第二导电型侧光引导层；10...第二导电型低折射率层；11...第二导电型包覆层；I...脊区域；II、IIa...包覆区域。

Claims (4)

1.一种半导体激光装置，其特征在于，
在第一导电型的半导体基板上依次层叠有折射率为nc1的第一导电型包覆层、第一导电型侧光引导层、活性层、第二导电型侧光引导层、以及折射率为nc2的第二导电型包覆层，并且构成使激光往复的谐振器，振荡波长为λ，
成为在与所述谐振器的光轴方向垂直的截面内的所述层叠的方向上允许1阶以上的高阶模式的构造，
成为在与所述谐振器的光轴方向以及所述层叠的方向垂直的方向上在脊区域以及脊区域的两侧具有包覆区域的脊形状，且允许1阶以上的高阶模式的大面积构造，
在所述第一导电型侧光引导层与所述第一导电型包覆层之间、或在所述第一导电型包覆层内，具有厚度为d1且折射率为比所述nc1低的n1的第一导电型低折射率层，并且在所述第二导电型侧光引导层与所述第二导电型包覆层之间、或在所述第二导电型包覆层内，具有厚度为d2且折射率为比所述nc2低的n2的第二导电型低折射率层，且满足下式：
范数1
Figure FDA0003784315440000011
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述第一导电型侧光引导层的层厚度比所述第二导电型侧光引导层的层厚度厚。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其特征在于，
所述nc1比所述nc2高。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光装置，其中，
所述第二导电型低折射率层仅形成于所述脊区域。
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