CN1286227C - 光半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是构成具有设计自由度高的低反射率的覆盖膜的光半导体器件。本发明的光半导体器件系在具有等效折射率nc的半导体激光器12的一个端面上设置具有折射率为n1、膜厚为d1的第1层镀膜16和折射率为n2、膜厚为d2的第2层镀膜18的低反射镀膜14，该低反射镀膜14以如下方式制成：在使第2层镀膜18的表面上的自由空间的折射率为n0时，在半导体激光器的规定的激光波长λ0处，由该波长λ0、折射率n1和n2、膜厚d1和d2规定的振幅反射率的实部和虚部为0，并且在n1、n2中只有某一方小于nc与n0的乘积的平方根。

Description

光半导体器件
技术领域
本发明涉及作为光信息处理用的光源、光通信的信号源、光纤放大器的激励光源用的半导体激光器件；半导体光放大器(SOA)；超发光二极管(SLD)以及光调制器等半导体器件，特别是涉及用于这些器件的半导体元件的端面具有镀膜的光半导体器件。
背景技术
下面对光半导体器件中的半导体激光器件进行说明。
图53是示出现有半导体激光器的波长与输出功率的关系特性的略图。
显示出图53的输出功率依赖关系的半导体激光器的前端面镀了SiO2膜，后端面镀了SiO2膜/无定形硅(以下用a-Si表示)多层膜，前端面的反射率为6％，后端面的反射率为94％。(例如参照非专利文献1)。
如图53所示，随着光输出功率从1mW至30mW变化，激射波长从780nm到786nm增长6nm。当将此波长变化换算成每单位输出功率的波长变化时，为0.21nm/mW，当斜度效率为1mW/mA时，为0.21nm/mA。
此波长变化由注入电流增加所致的有源层的温度升高引起，当换算成温度时，比方说对AlGaAs系半导体激光器约为0.2～0.3nm/℃，对InGaAsP系半导体激光器约为0.4～0.7nm/℃(例如参照非专利文献2)。
另外，由图53可知，即使改变光输出功率，激射波长也表现出780nm附近的值；即使改变光输出功率，也就是改变注入电流，激射波长也只是以约0.21nm/mA的变化率连续变化。
另外，由于在半导体激光器的前端面对波长λ而言只是设置了厚度为λ/4的SiO2膜，所以端面的反射率为6％左右，而不是1％以下的低反射率。
另外，用2层以上的电介质薄膜构成设置在端面的无反射镀膜，第1层是具有钝化作用的膜，第2层以上用λ/4无反射镀膜构成的例子已被公开(例如参照专利文献1)
另外还有揭示现有半导体激光器的无反射膜的结构的记述。(例如参照专利文献2、非专利文献3)
[专利文献1]
特开平3-293791号公报
[专利文献2]
专利第3014208号公报
[非专利文献1]
T.Ohtoshi et.Al.，“High-power visible GaAlAs lasers with self-aligned strip buried heterostructure”，J.Appl.Phys.，Vol.56，No.9，pp.2491-2496，1984
[非专利文献2]
参考米津宏雄著，《光通信元件工程学(光通信素子工学)》，工学图书，2版，pp.244-255
[非专利文献3]
IEE Electronics Lett.Vol.31，No.31，pp.1574-1575
[发明所要解决的课题]
在这种结构的现有半导体激光器中，低反射率的端面镀膜的反射率高达6％左右。
或者，镀膜的总膜厚在所期望的波长λ0的1/4以下的场合，虽然呈现1％以下的低反射率的波长λ0附近的波段宽度可以超过100nm，但因总膜厚薄，往往散热不好，成为端面变坏的原因。
另外，当对所期望的波长λ0形成变为无反射镀膜，并且为了散热良好，制成所期望的波长λ0的1/4以上的厚度时，存在反射率对波长的关系特性变陡的问题。
图54是示出现有半导体激光器的无反射膜的结构的示意图(例如，专利文献2、非专利文献3)
在图54中，200是现有的半导体激光器，202是有效折射率为nc的半导体激光元件，204是折射率为n01、膜厚为d01的第1层膜，它在半导体激光元件202的端面形成。206是折射率为n02、膜厚为d02的第2层膜，它在第1层膜204的表面形成。208是折射率为n03、膜厚为d03的第3层膜，它在第2层膜206的表面形成。n0为与第3层膜208的表面相接触的外界的折射率。
图55是示出现有的无反射膜的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图55中，曲线a和曲线b示出了在半导体激光元件202的有效折射率nc＝3.2时，波长λ0＝1.3μm附近的无反射膜的反射率与波长的关系特性
曲线a是第1层膜204和第3层膜208由Al2O3构成，其折射率为n01＝n03＝1.6，第2层膜206由无定形硅(a-Si)形成，其折射率为n02＝3.2，各膜厚为d01＝d03＝90.23nm，d02＝8.25nm的场合的反射率。
曲线b是第1层膜204和第3层膜208由Al2O3构成，其折射率为n01＝n03＝1.6，第2层膜206由无定形硅(a-Si)形成，其折射率为n02＝3.2，各膜厚为d01＝d03＝90.23nm，d02＝199.43nm的场合的反射率。
当半导体激光元件202的有效折射率为nc＝3.2时，nf＝(nc×n0)1/2＝1.78885。在波长λ0＝1.3μm的场合，λ0/4约为325nm。
曲线a的场合的3层膜的总膜厚(n01·d01+n02·d02+n03·d03)为314.5nm，大致等于λ0/4。在曲线a的场合，反射率在1％以下的低反射率的范围宽达265nm，由于厚度不一定取充分厚，所以往往散热不良，成为半导体激光元件202的端面变坏的原因。
另外，关于曲线b，虽然可以使总膜厚增厚至约927nm以改善热传导，但反射率在1％以下的低反射率的范围极窄，窄至55nm。
另外，迄今还有作为理想单层膜的替换膜，构成由2层膜或2层膜组成的无反射膜以使膜厚增加的方法。
例如，已有专利第3014208号的由3层膜组成的无反射镀膜，当假定由3层膜组成的该无反射镀膜的各镀膜的折射率分别为n01、n02、n03，各镀膜的膜厚分别为d01、d02、d03时，若将总膜厚(n01·d01+n02·d02+n03·d03)构成为所期望的波长λ0的1/4的整数倍，则特征矩阵与理想的单层膜的等同。
另外，还存在2层膜中的使第1层的膜厚n01·d01、第2层的膜厚n02·d02分别为所期望的波长λ0的1/4，将这2层重叠起来的方法。
但是，将(n01·d01+n02·d02+n03·d03)构成为所期望的波长λ0的1/4的整数倍，或者使第1层的膜厚n01·d01、第2层的膜厚n02·d02分别为所期望的波长λ0的1/4，都存在材料的选择自由度少，设计困难的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的发明，第1个目的是构成具有对在光半导体元件中传播的光的波长的设计自由度高的低反射率覆盖膜的光半导体器件，第2个目的是构成具有总膜厚超过所期望的波长λ0的1/4的覆盖膜的、波长稳定性高的光半导体器件，第3个目的是构成温度引起的波长变化小的光半导体器件。另外，第4个目的是构成具有总膜厚超过所期望的波长λ0的1/4、光半导体元件端面的热损伤小的覆盖膜的光半导体器件。
本发明的光半导体器件包括：具有使光入射或射出的端面且具有等效折射率nc的光半导体元件；以及具有在该光半导体元件的上述端面上设置的、折射率为n1、当取系数a0为正实数时膜厚为a0×d1的第1覆盖膜和在该第1覆盖膜上设置的、折射率为n2、膜厚为a0×d2的第2覆盖膜的覆盖膜层，当使上述覆盖膜层的表面上的自由空间的折射率为n0时，对于在上述光半导体元件中传播的光的波长λ0而言，由该波长λ0、上述折射率n1和n2、上述膜厚a0×d1和a0×d2规定的振幅反射率的实部和虚部为0，并且在上述n1、n2中的某一方小于(nc×n0)1/2而另一方大于(nc×n0)1/2。
所述光半导体元件可以是半导体激光器，上述覆盖膜的折射率与膜厚的乘积之和超过上述波长λ0的1/4，并且上述覆盖膜层在上述波长λ0附近具有反射率在1％以下的55nm以上的波段宽度。因此可以构成具有散热性好，即使改变环境温度、注入电流，激射波长变化也小的半导体激光器的光半导体器件。
优选地，上述光半导体元件是半导体激光器，在设置于该半导体激光器的谐振器的出射端面上的上述覆盖膜层的上述波长λ0的短波长侧，上述半导体激光器具有振荡波长。即，该半导体激光器的谐振腔端面的一个端面的反射率在规定波长λ0处有极小值，在随波长变长而反射率降低的区域，使半导体激光器的总损失与半导体激光器的增益相等，因此可以构成即使改变环境温度、注入电流，激射波长变化也小的半导体激光器。
附图说明
图1是本发明的一种实施形态的半导体激光器的示意图。
图2是本发明的一种实施形态的半导体激光器的示意图。
图3是示出本发明的一个实施例的反射率的计算结果的曲线图。
图4是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图5是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图6是示出本发明的一个实施例的反射率的计算结果的曲线图。
图7是示出本发明的一个实施例的反射率的计算结果的曲线图。
图8是示出本发明的半导体激光器件的低反射镀膜的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图9是示出本发明的半导体激光器件的总损失与波长的关系特性的曲线图。
图10是示出本发明的半导体激光器件的总损失和增益与波长的关系特性的曲线图。
图11是本发明的一种实施形态的半导体激光器的剖面图。
图12是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器的低反射镀膜的反射率的曲线图。
图13是示出本发明的实施形态的半导体激光器件的激射波长与注入电流的关系特性的实验结果的曲线图。
图14是示出本发明的一个实施例的反射率的曲线图。
图15是对谐振腔长度不同的半导体激光器的总损失进行比较的曲线图。
图16是示出本发明的一个实施例的半导体激光器中的激射波长的实验结果的曲线图。
图17是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的总损失与增益的关系的曲线图。
图18是示出本发明的一个实施例的激射波长与电流的关系特性的实验结果的曲线图。
图19是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器中的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图20是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器的激射波长与电流的关系特性的实验结果的曲线图。
图21是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的激射波长与工作电流的关系特性的实验结果的曲线图。
图22是示出半导体激光器的反射率与波长无依赖关系时的损失与增益的关系的示意图。
图23是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器的损失与增益的关系的示意图。
图24是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意性剖面图。
图25是示出现有的具有光纤光栅的半导体激光器件的增益和损失的曲线图。
图26是示出现有的具有光纤光栅的半导体激光器件的增益和损失的曲线图。
图27示出本发明的一种实施形态的具有光纤光栅的半导体激光器件的增益和损失的曲线图。
图28是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图29是示出本发明的一个实施例的具有光纤光栅的半导体激光器件的损失和增益的曲线图。
图30是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图31是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图32是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图33是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图34是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图35是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图36是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图37是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图38是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图39是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图40是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图41是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图42是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图43是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图44是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图45是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图46是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图47是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图48是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图49是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图50是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图51是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图52是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图53示出现有半导体激光器的波长与输出功率的关系特性的示意图。
图54是示出现有半导体激光器的无反射膜的结构的示意图。
图55是示出现有的无反射膜的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图56是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图57是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图58是示出本发明的一个实施例的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
图59是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器之一例的增益分布的曲线图。
图60是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的损失与增益的关系的略图。
图61是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性和镜面损失与波长的关系特性的曲线图。
图62是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件中的激射波长对温度和注入电流的关系特性的曲线图。
图63是示出现有半导体激光器件中的激射波长对温度和注入电流的关系特性的曲线图。
图64是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件中的光输出功率-电流特性的温度关系特性的曲线图。
图65是示出现有半导体激光器件中的光输出功率-电流特性的温度关系特性的曲线图。
图66是示出本发明的实施形态的半导体激光器件中以反射率为指标时的波长变化抑制效果的曲线图。
图67是示出本发明的实施形态的半导体激光器件中以对应于波长变化的镜面损失变化为指标时的波长变化抑制效果的曲线图。
具体实施方式
在下面的实施形态中，作为光半导体器件，例如以应用了半导体激光元件作为光半导体元件的半导体激光器件为例进行说明。
实施形态1.
图1是本发明的一种实施形态的半导体激光器的示意图。
在图1中，10是本实施形态的半导体激光器，12是作为具有等效折射率nc的光半导体元件的半导体激光元件，14是作为在该半导体激光元件12的表面设置的覆盖膜层的低反射镀膜，它的一个界面与半导体激光元件12的例如前端面紧密接触，另一个界面与空气层、氮气层或真空层等折射率n0为n0＝1的自由空间接触。
16是作为构成低反射镀膜14的第1覆盖膜的第1层镀膜，用折射率为n1的材料设置，膜厚为d1。膜厚以通式表示时为a0×d1，在本实施形态中a0＝1。
18是作为构成低反射镀膜14的第2覆盖膜的第2层镀膜，在本实施形态中，它的一个界面以与第1层镀膜16紧密接触的方式设置，另一个边界面与自由空间接触。第2层镀膜18用折射率为n2的材料设置，膜厚为d2。膜厚以通式表示时为a0×d2，在本实施形态中a0＝1。
下面对低反射镀膜14进行说明。
现在设从半导体激光器射出的光中的所期望的波长为λ，第1层镀膜16和第2层镀膜18中的相位变化分别为φ1、φ2，φ1、φ2由下式表示。
            φ1＝(2π·n1·d1)/λ        (1)
            φ2＝(2π·n2·d2)/λ        (2)
这时，振幅反射率r用下式表示。
            r＝(A-iB)/(C-iD)             (3)
其中：
A＝(nc-1)cosφ1cosφ2
   +{(n1/n2)-(n2·nc)/n1}sinφ1sinφ2    (4)
B＝((nc/n2)-n2)cosφ1sinφ2
   +((nc/n1)-n1)sinφ1cosφ2             (5)
C＝(nc+1)cosφ1cosφ2
   -{(n1/n2)+(n2·nc)/n1}sinφ1sinφ2    (6)
D＝((nc/n2)+n2)cosφ1sinφ2
   +((nc/n1)+n1)sinφ1cosφ2             (7)
另外，i为虚数单位。
于是，功率反射率R用|r|2表示。
这时，在满足下面的(8)式和(9)式的场合，功率反射率R为0。
即：
nc-1+{(n1/n2)-(n2nc)/n1}tanφ1tanφ2＝0      (8)
((nc/n1)-n1)tanφ1+((nc/n2)-n2)tanφ2＝0     (9)
还有，n1与n2的某一方小于(nc×n0)1/2，而另一方大于(nc×n0)1/2。现在，由于n0＝1，所以(nc)1/2位于n1与n2的值之间。
实施例1
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用Ta2O5形成第1层镀膜16时其折射率n1＝2.057，用Al2O3形成第2层镀膜18时其折射率n2＝1.62，若设假定的激光波长λ0＝980nm，在第1层镀膜16的膜厚d1为d1＝71.34nm，第2层镀膜18的膜厚d2为d2＝86.20nm时无反射。当然，不限于这些膜厚的组合，在φ1和φ2为2π的整数倍时也无反射。在下面的实施形态中也是同样的。
然后，关于无反射膜的结构，总膜厚(n1d1+n2d2)不是λ0/4的整数倍，特征矩阵与理想的单层膜的不一致。因此，在选定镀膜的n1、n2后可以用d1、d2进行调整，故具有镀膜材料容易选择、低反射膜的设计自由度变大的优点。进而，可以简单地构成具有所期望的低反射覆盖膜层的光半导体器件。
还有，所谓总膜厚指的是构成覆盖膜的各层的膜厚与该层的折射率相乘的值的总和。
实施形态2.
图2是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
图2中的与图1相同的符号表示相同或相当的部分。在以下各图中，也是用相同的符号表示相同或相当的部分。
本实施形态的一种半导体激光器件是在用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的镀膜上，再重叠以用折射率为n1的材料将膜厚形成为a1×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a1×d2的镀膜为一对的镀膜对，从而形成2重结构，制成低反射镀膜14的半导体激光器。
在图2中，20是半导体激光器件，22a是用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的第1层镀膜，22b是用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的第2层镀膜。由该第1层镀膜22a和该第2层镀膜22b形成基底镀膜对22。
24是在基底镀膜对22上设置的第1镀膜对，24a是作为第3覆盖膜的第3层镀膜，是用折射率为n1的材料将膜厚形成为a1×d1的镀膜。24b是作为第4覆盖膜的第4层镀膜，是用折射率为n2的材料将膜厚形成为a1×d2的镀膜。
低反射镀膜14由基底镀膜对22和在其上设置的第1镀膜对24构成。
其中，a0和a1为参数，是正实数。
无反射条件的导出与实施形态1的场合一样，以使实施形态2的、设置有低反射镀膜14的端面的振幅反射率r的实部和虚部为0来确定膜厚d1、d2。
即，以(10)式的振幅反射率r的实部和虚部为0来确定膜厚d1、d2。
r＝{(m11+m12)nc-(m21+m22)}/
   {(m11+m12)nc+(m21+m22)}      (10)
其中的参数满足：
[式11]
m 11 m 12 m 21 m 22 = cos a 0 φ 1 - i n 1 sin a 0 φ 1 - i n 1 sin a 0 φ 1 cos a 0 φ 1 cos a 0 φ 2 - i n 2 sin a 0 φ 2 - in 2 sin a 0 φ 2 cos a 0 φ 2
× cos a 1 φ 1 - i n 1 sin a 1 φ 1 - i n 1 sin a 1 φ 1 cos a 1 φ 1 cos a 1 φ 2 - i n 2 sin a 1 φ 2 - i n 2 sin a 1 φ 2 cos a 1 φ 2 - - - - ( 11 )
另外，与实施形态一样，设定n1与n2的某一方小于(nc×n0)1/2，而另一方大于(nc×n0)1/2。现在，由于n0＝1，所以设定成(nc)1/2存在于n1与n2的值之间。
实施例2
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用Al2O3形成第1层镀膜22a和第3层镀膜24a时，其折射率n1＝1.62，用Ta2O5形成第2层镀膜22b和第4层镀膜24b时，其折射率n2＝2.057，若设假定的激光波长λ0＝980nm，a0＝1.2，a1＝0.8，则在d1＝319.91nm，d2＝33.40nm时无反射。
图3是示出作为本发明的一个实施例的实施例2的反射率的计算结果的曲线图。
这时，激光波长0＝980nm附近的反射率在1％以下的波段宽度如图3所示，为36nm。
下面对在设置于半导体激光器端面的基底镀膜对上再重叠2重镀膜对，从而制成3重层叠结构的低反射镀膜的情形进行说明。
图4是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
在该半导体激光器件中，在由用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的镀膜构成的基底镀膜对上，形成以用折射率为n1的材料将膜厚形成为a1×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a1×d2的镀膜为一对的第1镀膜对，在该第1镀膜对上再以重叠方式形成以用折射率为n1的材料将膜厚形成为a2×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a2×d2的镀膜为一对的第2镀膜对，从而制成使镀膜对为3重的低反射镀膜14。
在图4中，30是半导体激光器件，32是在第1镀膜对24上形成的第2镀膜对，32a是作为第3覆盖膜的第5层镀膜，是用折射率为n1的材料将膜厚形成为a2×d1的镀膜。32b是作为第4覆盖膜的第6层镀膜，是用折射率为n2的材料将膜厚形成为a2×d2的镀膜。
第2镀膜对32由第5层镀膜32a和第6层镀膜32b构成。该第6层镀膜32b的一个界面与第5层镀膜32a紧密接触，另一个界面与折射率为n0，在本实施形态中n0＝1的自由空间接触。a2为参数，是正实数。
无反射条件的导出与实施形态1的场合一样，以使设置有低反射镀膜14的端面的振幅反射率r的实部和虚部为0来确定膜厚d1、d2。
另外，设定n1与n2的某一方小于(nc×n0)1/2，而另一方大于(nc×n0)1/2。现在，由于n0＝1，所以设定成(nc)1/2存在于n1与n2的值之间。
实施例3
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用Al2O3形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a时，其折射率n1＝1.62，用Ta2O5形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b时，其折射率n2＝2.057，若设假定的激光波长λ0＝980nm，a0＝1.2，a1＝1.0，a2＝0.8，则在d1＝251.6nm，d2＝303.73nm时无反射。
这时，激光波长λ0＝980nm附近的反射率在1％以下的波段宽度为20nm，与用4层镀膜形成的低反射镀膜14的场合相比，反射率在1％以下的波段宽度变窄。
下面，对采用该3重层叠的低反射镀膜14的另一实施例进行说明。
实施例4
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用Al2O3形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a时，其折射率n1＝1.62，用Ta2O5形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b时，其折射率n2＝2.057，若设假定的激光波长λ0＝980nm，a0＝1.2，a1＝1.0，a2＝0.8，则在d1＝64.86nm，d2＝61.60nm时无反射。
这时，激光波长λ0＝980nm附近的反射率在1％以下的波段宽度宽达61nm。
本实施例4与上面的实施例3为相同的计算条件，但选择了与实施例3不同的相位变化值φ1、φ2。
另外，本实施例的从第1层镀膜22a至第6层镀膜32b的总膜厚，即各层镀膜的折射率与膜厚之乘积的总和为695.35nm，大于作为λ0/4的245nm。
下面对具有在以用折射率为n1的材料将膜厚形成为d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为d2的镀膜为一对，利用参数a0、a1和a2改变厚度的3重层叠的低反射镀膜上，再添加用折射率为n1的材料将膜厚形成为b1d1(参数b1为正实数)的、作为第5覆盖膜的表面层镀膜的低反射镀膜14的半导体激光器件的实施例5进行说明。
根据此结构，还能提高设置有覆盖膜层的端面上的反射率与波长的关系特性的设计自由度。进而能够简单地构成包含具有更多类型的所期望的反射率与波长的关系特性的低反射覆盖膜层的光半导体器件。
实施例5
图5是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
在图5中，36是半导体激光器件，38是用折射率为n1的材料将膜厚形成为b1d1的表面层镀膜。
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用Al2O3形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和表面层镀膜38时，其折射率n1＝1.62，用Ta2O5形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b时，其折射率n2＝2.057，若设假定的激光波长λ0＝980nm，a0＝1.0，a1＝0.5，a2＝1.5和b1＝3.5，则在d1＝32.07nm，d2＝70.75nm时无反射。
图6是示出作为本发明的一个实施例的实施例5的反射率的计算结果的曲线图。
这时，激光波长λ0＝980nm附近的反射率在1％以下的波段宽度如图6所示，为83nm，形成非常宽的波段宽度。
这时，从第1层镀膜22a至表面层镀膜38的总膜厚，即a0n1d1+a0n2d2+a1n1d1+a1n2d2+a2n1d1+a2n2d2+b1n1d1为774.36nm，大于λ0/4。
实施例6
对图4所示的采用3重层叠的低反射镀膜14的另一实施例进行说明。
半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用a-Si形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a时，其折射率n1＝2.60，用Al2O3形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b时，其折射率n2＝1.65，若设假定的激光波长λ0＝980nm，a0＝1.0，a1＝2.0，a2＝4.0，在d1＝29.50nm，d2＝37.89nm时无反射。
图7是示出作为本发明的一个实施例的实施例6的反射率的计算结果的曲线图。
这时，激光波长λ0＝980nm附近的反射率在1％以下的波段宽度如图7所示，为224.0nm，形成非常宽的波段宽度。
还有，这里将a-Si的折射率取为2.60，这是考虑到借助于引入氧等成膜条件容易实现a-Si具有3.0以下的折射率。
另外，同样地，在本实施例的计算中，将Al2O3的折射率取为1.65进行计算。
如上所述，在本实施形态中，虽然对由以用折射率为n1的材料将膜厚形成为d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为d2的镀膜为一对，借助于参数a0、a1和a2改变了厚度的2重层叠和3重层叠的镀膜对构成的低反射镀膜14，以及在3重层叠的镀膜对上再添加用折射率为n1的材料将膜厚形成为d1的镀膜的低反射镀膜14进行了说明，但这不限于2重、3重，也可以构成为使重数进一步增加的多重低反射镀膜。
然后，与实施形态1一样，关于无反射膜的结构，总膜厚(a0n1d1+a0n2d2+a1n1d1+a1n2d2+...+akn1d1+akn2d2+...)和(a0n1d1+a0n2d2+a1n1d1+a1n2d2+...+akn1d1+akn2d2+b1n1d1)不是λ0/4的整数倍，特征矩阵与理想的单层膜的不一致。因此，在选定镀膜的n1、n2后，可以用d1、d2进行调整，从而具有镀膜材料选择容易、低反射膜的设计自由度大的优点。
另外，在本实施形态中，借助于对参数ak(k＝1、2、3、...)，例如a0、a1、a2、b1等的值进行各种选择，可以自由度较高地对假定的激光的所期望波长λ0附近的反射率在1％以下的波段宽度等反射率与波长的关系特性进行选择，可以设定各种各样的激光输出特性，能够容易地构成多种多样的半导体激光器件。进而，可以简单地构成包含具有所期望的反射率与波长的关系特性的低反射覆盖膜层的光半导体器件。
实施形态3.
图8是示出本发明的半导体激光器件的低反射镀膜的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图8中，该半导体激光器件在所期望的波长λ0处无反射或反射率极小，而在其他波长处反射率较高，借助于构成实施形态1、实施形态2中所述的低反射镀膜，能够使构成无反射膜或低反射膜的情况容易实现，从而使半导体激光器件具有这样的反射率与波长的关系特性。
半导体激光器的总损失αt可以用内部损失αin、谐振腔长度L、激光出射的前端面的反射率Rf和后端面的反射率Rr表示为式(12)那样。即：
αt＝αin+(1/(2L))ln(1/(RfRr))      (12)
图9是示出本发明的半导体激光器件的总损失αt与波长的关系特性的曲线图。
当前端面的反射率Rf在所期望的波长λ0处为极小时，如图9所示，具有在该波长λ0处损失为极大的与波长的关系特性。
图10是示出本发明的半导体激光器件的总损失αt和增益g与波长的关系特性的曲线图。
在图10中，实线是表示增益g1、g2、g3的曲线，虚线是表示总损失αt的曲线。曲线g1是注入电流小时或低温时的增益曲线，曲线g3是注入电流大时或高温时的增益曲线，曲线g2是在曲线g1与曲线g3的中间的条件下的增益曲线。
在曲线g1的场合，在λ1处增益与总损失变得相等，在曲线g3的场合，在λ4处增益与总损失变得相等，分别在各自的波长处进行受激发射。
在曲线g2的场合，在夹着λ0的λ2和λ3两个波长处增益与总损失变得相等，因此能够在λ2和λ3产生受激发射。
即，首先，当由于注入电流小或在低温下，从而发热引起的温升小时，如曲线g1的场合所示，有较小的增益即可，只在λ0的短波长侧损失与增益变得相等，半导体激光器发生激射。
当与曲线g1的场合相比，温度高或注入电流增加而温升增加时，如曲线g2所示，必须有较高的增益，故在夹着λ0的短波长侧和长波长侧的两个波长处增益与损失变得相等。因此，这时半导体激光器在λ2和λ3两个波长处发生激射。
进而，在温度高或注入电流增加，温升大时，如曲线g3所示，只在λ0的长波长侧损失与增益变得相等，半导体激光器在波长λ4处发生激射。
这样，通过构成在所期望的波长λ0处反射率成为极小、并且在夹着λ0的短波长侧和长波长侧的两个波长处增益与损失变得相等那样的无反射膜，并将其设置在半导体激光器的端面，可以制成在2个波长处激射的半导体激光器件。
实施例7
图11是本发明的一种实施形态的半导体激光器的剖面图。
在图11中，40是半导体激光器，42是该半导体激光器40的n型GaAs衬底(以下将“n型”记作“n-，将“p型”记作“p-”)，44是在n-GaAs衬底42上设置的n-AlGaAs限制层，46是在n-AlGaAs限制层42上设置的无掺杂的n侧AlGaAs波导层，48是在n侧AlGaAs波导层46上设置的无掺杂n侧GaAs波导层，50是在n侧GaAs波导层48上设置的量子阱结构的有源层，有源层50包含无掺杂InGaAs量子阱层50a和无掺杂GaAs势垒层50b。
52是在有源层50上设置的无掺杂的p侧GaAs波导层，54是在p侧GaAs波导层52上设置的无掺杂的p侧AlGaAs波导层，56是在p侧AlGaAs波导层54上设置的p-AlGaAs限制层，58是在p-AlGaAs限制层56上设置的p-GaAs压盖层，借助于p侧AlGaAs波导层54和p-GaAs压盖层58形成脊型光波导，由该光波导的两端面构成谐振腔。本实施例的谐振腔长度为1500μm，激射波长为980nm。
60是Si3N4绝缘膜，在p-GaAs压盖层58上形成构成电流路径的开口部60a。62是在Si3N4绝缘膜60上设置的p侧电极，经Si3N4绝缘膜60的开口部60a与p-GaAs压盖层58接触。64是在n-GaAs衬底42的背面侧设置的n侧电极，66是金丝，68是包含光波导的脊型区，70是在脊型区68的两侧设置的低折射率区，72是在低折射率区70的相对于脊型区68的两外侧设置的高折射率区。
由于在脊型区68的外侧设置了低折射率区70，所以能够将激光有效地限制在脊型区68内。另外，借助于在Si3N4绝缘膜60上设置开口部60a可以进行电流的限制。制成在低折射率区70的外侧设置高折射率区72，在高折射率区72上键合金丝66的结构。
然后，在光波导的前端面设置低反射镀膜(未图示)。低反射镀膜的结构是与实施形态1的低反射镀膜14相同的结构，半导体激光器的等效折射率nc为nc＝3.37，用折射率n1＝1.62的Al2O3形成膜厚为240nm的第1层镀膜16，用折射率n2＝2.057的Ta2O5形成膜厚为183nm的第2层镀膜18。后端面的反射率Rr为98％。
另外，该半导体激光器40是光纤放大器激励用的980nm的半导体激光器，但不限于此。
图12是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器的低反射镀膜的反射率的曲线图。
λ0＝980nm附近的1％以下的低反射率的波段宽度约为52nm。
图13是示出该实施形态的半导体激光器件的激射波长与注入电流的关系特性的实验结果的曲线图。
在图13中，当增加注入电流时，在约100mA附近，波长急剧向长波长区移动15nm。也就是说，在一个半导体激光器中，可以射出相距15nm的2个波长的光。进而，详细的实验结果表明，当1％以下的低反射率的波段宽度比约55nm窄时可以发生2个波长的激射。
实施例8
本实施例是使半导体激光器的结构与实施例7的相同，将低反射镀膜的结构制成实施形态2所述的6层结构的低反射镀膜的情形。
对第1层、第3层和第5层镀膜使用折射率n1＝1.62的Al2O3，对第2层、第4层和第6层镀膜使用折射率n2＝2.057的Ta2O5，使它们的膜厚为：
第1层/第2层/第3层/第4层/第5层/第6层＝24.2nm/196.3nm/30.2nm/245.4nm/36.2nm/294.5nm。
图14是示出作为本发明的一个实施例的实施例8的反射率的曲线图。
如图14所示，由于1％以下的低反射率的波段宽度窄至28nm，所以激光的波长变化可以在15nm以上。
实施例9
关于本实施例，与实施例7的半导体激光器的谐振腔长度为1500μm相对照，在本实施例9中，谐振腔长度为900μm。
前端面的低反射镀膜的结构是与实施形态1的低反射镀膜14相同的结构，半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用折射率n1＝1.62的Al2O3形成膜厚为240nm的第1层镀膜16，用折射率n2为2.057的Ta2O5形成膜厚为183nm的第2层镀膜18。另外，后端面的反射率Rr为98％。
前面示出的式(12)的右边第2项是称为镜面损失的项，与谐振腔长度成反比。因此，使谐振腔长度从1500μm变为900μm，镜面损失增大。
图15是对谐振腔长度不同的半导体激光器的总损失进行比较的曲线图。
图16是示出作为本发明的一个实施例的实施例9的半导体激光器中的激射波长的实验结果的曲线图。
实施例9的端面低反射镀膜的结构是与实施例7的端面低反射镀膜相同的结构，但谐振腔长度从1500μm变为900μm，图16所示的激射波长与注入功率的关系特性的实验结果表明，半导体激光器的激射波长变化为41nm，借助于缩短谐振腔的长度，增大了激射波长的变化。一个半导体激光器能够射出相距41nm的光，从而有效地形成2个波长的激光器。进而，可以简单地用其谐振腔长度L满足L≤1500μm的一个半导体激光器构成能激射两个波长的光的半导体激光器。
不言而喻，如果进一步缩短谐振腔的长度，可以射出波长离得更远的光。另外，同样地，谐振腔长度短时，即使1％以下的低反射的波段宽度超过55nm，也能引起波长变化。
如上所述，在本实施形态中，借助于构成在规定波长λ0处反射率极小，并在夹着波长λ0的短波长侧和长波长侧两个波长处增益与损失变得相等的低反射膜，在半导体激光器的出射前端面上设置该低反射膜，可以构成在一个半导体激光器中，在两个波长处激射的半导体激光器件。进而，可以简单地构成用一个半导体激光器能激射两个波长的光的半导体激光器。
实施形态4.
在通信中使用的半导体激光器需要波长变化小的稳定的特性。一般说来，若端面上的镀膜的总膜厚在规定波长的1/4以下，则由于呈现1％以下的低反射率的波段宽度超过100nm，所以虽可减小波长变化，但因总膜厚较薄，往往散热不良、成为端面变坏的原因。
图17是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的总损失与增益的关系的曲线图。
该半导体激光器件具有在半导体激光器的出射端面侧设置实施形态1或2中所述的低反射镀膜的结构，在规定波长λ0处反射率极小，并且如图17所示，在规定波长λ0的短波长侧总损失与增益变得相等，当由式(12)表示的总损失与增益g(λ)在长波长侧的波长λ处满足式(13)时，能抑制波长变化。
αin+(1/(2L))ln(1/(RfRr))＞g(λ)    (13)
另外，与此相反，当在规定波长λ0的长波长侧总损失与增益变得相等时，若在波长λ0的短波长侧的波长λ处使式(13)成立，同样能抑制波长变化。
而且，详细的研究结果表明，若在规定波长λ0附近，呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上，式(13)成立，可以构成不发生10nm以上的波长变化的半导体激光器。
实施例10
由于式(13)左边第2项的镜面损失与谐振腔长度成反比，所以当谐振腔长度加长时镜面损失减小。本实施例10的半导体激光器是与实施例7所示的图11相同结构的半导体激光器，半导体激光器的等效折射率nc＝3.37。只是将谐振腔长度形成为1800μm，并且将出射前端面的低反射镀膜制成实施形态1中已说明的2层结构的低反射镀膜。
关于低反射镀膜的结构，通过形成膜厚为240nm的、折射率n1＝1.62的Al2O3作为第1层镀膜，形成膜厚为183nm的、折射率n2＝2.057的Ta2O5作为第2层镀膜，在激射波长附近呈现1％以下的低反射率的波段宽度约为52nm。
图18是示出作为本发明的一个实施例的实施例10的激射波长与电流的关系特性的实验结果的曲线图。
在图18中，即使改变注入电流，或者改变环境温度，也看不出有10nm左右的波长变化。
本实施例虽是谐振腔长度为1800μm的情形，但与实施形态的有关的发明却不限于此。另外，加长谐振腔长度时，在激射波长附近呈现1％以下的低反射率的波段宽度变得更窄，也能抑制波长变化。
如上所述，在本实施形态的半导体激光器中，借助于在波长λ0的短波长侧、长波长侧的某一方使半导体激光器的总损失与半导体激光器的增益相等，在另一方的短波长侧或长波长侧使半导体激光器的总损失大于半导体激光器的增益，可以构成即使改变环境温度、注入电流，激射波长变化也小的半导体激光器。
另外，借助于在半导体激光器的端面形成低反射镀膜，确保在规定波长λ0处有极小值的反射率与波长的关系特性，同时使呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上，可以构成对温度变化、注入功率变化波长变动小的、稳定的半导体激光器件。
进而，可以简单地构成激射波长稳定的半导体激光器。
实施形态5.
本实施形态5与实施形态4一样，也是关于在通信中使用的半导体激光器中具有波长变化小的稳定的特性的半导体激光器的结构的实施形态。
本实施形态5不是在实施形态4中已阐明的为确保在规定波长λ0附近呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上，而在半导体激光器的出射端面侧设置实施形态1或2所述的低反射镀膜的半导体激光器，而是具有使半导体激光器的光波导轴对谐振腔端面略微倾斜的结构的半导体激光器。
该半导体激光器是实施例7的图11所示的结构，但有如下2点不同：半导体激光器的脊型光波导轴对谐振腔端面倾斜1.5°，以及在出射前端面形成膜厚为545nm的Al2O3镀膜。
图19是示出本实施形态的半导体激光器的反射率与波长的关系特性的曲线图。为进行比较，在图19中还画出了不使谐振腔端面对半导体激光器的光波导轴倾斜的场合的反射率与波长的关系特性。
在图19中，曲线a是使半导体激光器的光波导轴对谐振腔端面倾斜1.5°时的反射率，曲线b是不使谐振腔端面对光波导轴倾斜时的反射率。还有，在出射前端面上形成了膜厚为545nm的Al2O3镀膜。
由图19可知，通过使半导体激光器的光波导轴对谐振腔端面倾斜1.5°，呈现1％以下的低反射率的波段宽度扩展至160nm。
图20是示出本实施形态的半导体激光器的激射波长与电流的关系特性的实验结果的曲线图。
在图20中，以环境温度为参数的研究结果不认为改变注入电流，或者改变环境温度，会有超过10nm的波长变化。
如上所述，在本实施形态的半导体激光器中，通过使半导体激光器的光波导轴对谐振腔端面略微倾斜，使呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上，从而能够构成对温度变化、注入功率变化波长变动小的、稳定的半导体激光器件。
实施形态6.
本实施形态的半导体激光器件具有使呈现无反射的波长处于由半导体激光器的有源层决定的激射波长的长波长侧的结构。
即，通过使半导体激光器的激射波长短于波长λ0，能够构成即使改变环境温度、改变注入电流，激射波长的变化也小的的半导体激光器。进而，可以构成不依赖使用条件，激射波长稳定的半导体激光器件。
例如，对于在谐振腔长度为900μm的半导体激光器的出射端面上形成由实施形态1所述的2层镀膜组成的低反射镀膜14的结构，利用电子束蒸发在半导体激光器端面上形成膜厚为240nm的Al2O3镀膜作为第1层镀膜16，形成膜厚为183nm的Ta2O5镀膜作为第2层镀膜18，从而使在λ0为965nm处反射率极小。
图21是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的激射波长与工作电流的关系特性的实验结果的曲线图。
据图21可知，以环境温度为参数对半导体激光器的激射波长进行研究的结果表明激射波长几乎不变。
另外，由于激射波长在955nm附近，所以激射波长存在于反射率呈现极小值的λ0的短波长侧。
下面对在本实施形态的半导体激光器中激射波长变化较小的情形进行说明。
图22是示出波长与半导体激光器的反射率无关时的损失与增益的关系的示意图。
在图22中，虚线a10表示总损失，实线b10、b20表示增益。另外，Sl0是低温下的总增益，Sh0是高温下的总增益，皆是与注入电流成正比的值。
一般说来，越是高温，注入电流转换成增益的比例就越低，因此越是高温，越需要大的注入电流。如图22所示，在该半导体激光器中，在低温状态下在波长λl0处，以及在高温状态下在波长λh0处发生激射，因此温度引起的波长变化正比于(λh0-λl0)/(Sh0-Sl0)。通常，对AlGaAs系半导体激光器，为约0.2～0.3nm/℃这样大的值，对InGaAs系半导体激光器，为约0.4～0.7nm/℃这样大的值。
图23是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器的损失与增益的关系的示意图。
在图23中，虚线a1表示总损失，实线b1、b2表示增益。另外，Sl是低温下的总增益，Sh是高温下的总增益，皆是与注入电流成正比的值。
另一方面，在本实施形态的半导体激光器中，如图23所示，在低温状态下在波长λl处，以及在高温状态下在波长λh处发生激射，因此温度引起的波长变化正比于(λh-λl)/(Sh-Sl)。然而，由于这是在如虚线a1所示那样总损失随波长增加的区域内，所以得到Sh＞＞Sl。
因此，当波长与总损失有关时，温度引起的波长变化如式(14)所示，变得比波长与总损失无关时的小。即：
(λh-λl)/(Sh-Sl)＜(λh0-λl0)/(Sh0-Sl0)     (14)
以上对波长与损失无关的情形进行了说明，可是波长的变化程度也随损失对波长的依赖程度而变。即，损失随波长增加得越大，越能抑制波长随温度的变化和波长随注入电流的变化。
实施形态7.
图24是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意性剖面图。
在图24中，80是半导体激光器件，82是半导体激光器，84是与半导体激光器82的出射端面相向、与激光光轴一致地设置的透镜，86是经透镜84与半导体激光器82的出射端面相向、与激光光轴一致地设置的光纤。
88是在半导体激光器82的后端面上设置的镀膜，其反射率为Rr。90是在半导体激光器82的前端面设置的低反射镀膜，其反射率为Rf。92是半导体激光器82的光波导区，94是在光纤86中设置的光纤光栅，其反射率为Rfg。
在该半导体激光器82中，作为低反射镀膜使用了实施形态1和2中所述的低反射镀膜，低反射镀膜90具有在规定波长λ0处有极小值的反射率，呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上。
该半导体激光器件80，借助于为使半导体激光器82的激射波长稳定，在光纤86内设置光纤光栅94以使特定波长的光反射，并且使半导体激光器82的前端面为低反射或无反射，以及使半导体激光器82的后端面有高反射率，在光纤光栅94与半导体激光器82的后端面之间构成谐振腔。另外，透镜84用于使来自半导体激光器82的光高效率地入射至光纤86内。
下面对其工作进行说明。
图25和图26是示出现有的具有光纤光栅的半导体激光器件的增益和损失的曲线图。
在图25中，光纤光栅对特定波长λfg的反射率为Rfg，而对其他波长的反射率几乎为0。因此，在波长λfg处损失变小，通常半导体激光器在该波长处发生激射。
但是，由于例如当环境温度低时，增益分布向短波长移动，所以如图26所示，由半导体激光器前端面的镀膜决定的损失往往比由光纤光栅决定的损失小。这时，不是在波长λfg，而是在λLD发生激射。
这时，将引起波长λLD的光强对波长λfg的光强之比，亦即边模抑制比变小，或者半导体激光器在由光纤光栅决定的波长以外发生激射的情形。
在本实施形态中，借助于在半导体激光器的出射前端面设置低反射镀膜，并且使该低反射镀膜的呈现1％以下的低反射率的波段宽度在55nm以上，可以抑制由半导体激光器前端面的镀膜的反射率与波长的关系特性决定的激射，能够防止边模抑制比减小。进而，能够简单地构成在由光纤光栅规定的激射波长处稳定地发生激射的半导体激光器件。
图27示出本发明的一种实施形态的具有光纤光栅的半导体激光器件的增益和损失的曲线图。
在图27中，借助于使该半导体激光器82的前端面的低反射镀膜90具有呈现1％以下的低反射率的例如100nm以上的波段宽度，即使在改变环境温度或注入电流时，也能够不在由半导体激光器82的前端面的低反射镀膜90决定的波长处发生激射，而在由光纤光栅决定的波长处发生激射。进而，能够构成激射波长稳定的半导体激光器件。
实施形态8.
本实施形态的半导体激光器件，与实施形态7一样，是具有光纤光栅的半导体激光器件，其基本结构与实施形态7的相同。
但是，在半导体激光器82的前端面上设置的低反射镀膜90的结构却不同，将其设定成当反射率呈现极小的规定波长λ0比光纤光栅的波长λfg短时，低反射镀膜90的反射率在波长λ0的长波长侧比在其短波长侧上升缓慢，而当反射率呈现极小的规定波长λ0比光纤光栅的波长λfg长时，低反射镀膜90的反射率在波长λ0的短波长侧比在其长波长侧下降缓慢。
按照这一构成，可以增大边模抑制比，可以使半导体激光器件在由光纤光栅的波长λfg决定的激射波长处稳定地发生激射。进而，能够简单地构成在由光纤光栅规定的激射波长处稳定地发生激射的半导体激光器件。
实施例11
本实施例11是在等效折射率nc＝3.37的半导体激光器的前端面上形成实施形态2中所述的4层膜的低反射镀膜90。
低反射镀膜90的结构是作为第1层，形成膜厚为25.23nm、折射率n1＝1.62的Al2O3膜，作为第2层，形成膜厚为24.69nm、折射率n2＝2.057的Ta2O5膜，作为第3层，形成膜厚为37.84nm、折射率n1＝1.62的Al2O3膜，作为第4层，形成膜厚为37.04nm、折射率n2＝2.057的Ta2O5膜的结构。
图28是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图28中，在波长λ0＝980nm处反射率为0，随着向短波长侧和长波长侧偏离，反射率增加。但是，反射率的增加不是以波长λ0＝980nm为中心地对称，而是伴随长波长侧的波长变化的反射率变化比起伴随短波长侧的波长变化的反射率变化，变化得要缓慢。
图29是示出作为本发明的一个实施例的实施例11的具有光纤光栅的半导体激光器件的损失和增益的曲线图。
在图29中，虚线是总损失αt，实线是增益g。另外，λ0是反射率为极小的波长，λfg是光纤光栅的波长。
如图29所示，总损失的变化在波长λ0的长波长侧比较缓慢。因此，当将光纤光栅的波长λfg设定在呈现低反射或无反射的波长λ0的长波长侧时，半导体激光器的增益在短波长处难以变得与损失相等，从而边模抑制比增大。
实施形态9.
本实施形态9是将已述的实施形态2的实施例5进一步扩展的实施形态。
在本实施形态9中，与实施形态2的实施例5一样，在由用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的镀膜构成的基底镀膜对上，再通过改变k，即，使k＝1、2、...、m，层叠m对而形成具有折射率为n1，当取系数ak(k＝1、2、...、m)为正实数时膜厚为ak×d1的第3覆盖膜和在该第3覆盖膜上设置的、折射率为n2，膜厚为ak×d2的第4覆盖膜的覆盖膜对，在最上层的覆盖膜对的第4覆盖膜的表面上形成用折射率为n1的材料将膜厚形成为b1×d1的第5覆盖膜。
然后，在本实施形态9中，增添了一个7层膜的实施例，并且提出了进一步扩展成9层膜的实施例。
图30是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
在图30中，100是半导体激光器件，102是在第2镀膜对32上形成的第3镀膜对，102a是作为第3覆盖膜的第7层镀膜，是用折射率为n1的材料将膜厚形成为a3d1的镀膜。102b是作为第4覆盖膜的第8层镀膜，是用折射率为n2的材料将膜厚形成为a3d2的镀膜。a3为参数，是正实数。
38是作为用折射率为n1的材料将膜厚形成为b1d1(参数b为正实数)的第5覆盖膜的表面层镀膜。
第3镀膜对102由第7层镀膜102a和第8层镀膜102b构成。表面层镀膜38的一个界面与第8层镀膜102b紧密接触，另一个界面在本实施形态中与折射率n0＝1的自由空间接触。
无反射条件的导出与实施形态2的场合一样，以使设置有低反射镀膜14的端面的振幅反射率r的实部和虚部为0，来确定膜厚d1、d2。
另外，设定n1与n2的某一方小于(nc×n0)1/2，而另一方大于(nc×n0)1/2。现在，由于n0＝1，所以设定成(nc)1/2存在于n1与n2的值之间。
特别是在本实施形态中，将用具有小于(nc×n0)1/2的折射率的材料构成的镀膜与半导体激光元件12的端面紧密接触构成了低反射镀膜14。
借助于这样进行构成，低反射膜的设计自由度增大，这一点与已叙述的实施形态相同。
另外，由于能够容易地构成反射率在1％以下的低反射区非常宽的覆盖膜，所以易于作为传播多个波长的光的光半导体器件的覆盖膜使用。
另外，由于反射率在1％以下的低反射区非常宽，并且能够容易地使覆盖膜的总膜厚比相当于所传播的光的波长的1/4的膜厚(以下称为λ0/4膜厚)为厚，所以能够构成光半导体元件的端面上的导热性良好、热损伤小的光半导体器件。进而，可以构成能进行宽波段的光传播、热稳定性优良的光半导体器件。
另外，当对实施形态7中所述的、在设置有光纤光栅的半导体激光器件中使用的半导体激光器的出射端面上应用本实施形态所述的、反射率在1％以下的低反射区非常宽的覆盖膜时，由于能够在宽的波长范围内使光纤光栅的损失比由半导体激光器端面的反射率求出的损失小，所以能够抑制由半导体激光器的增益和端面反射率决定的半导体激光器本身的激射，进而能够防止边模抑制比减小，能够构成激光特性良好的半导体激光器件。
实施例12
本实施例12形成为与图5所示结构相同的结构。
在图5中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n1＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和表面层镀膜38。
用折射率n2＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
当使第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2、表面层镀膜38的膜厚Ds为b1×d1时，在取a0＝0.8，a1＝2.0，a2＝2.0以及b1＝2.0，使氧化铝和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.695388，φ2＝1.05768时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D1＝53.56nm，D2＝64.16nm，D3＝133.90nm，D4＝160.40nm，D5＝133.90nm，D6＝160.40nm以及Ds＝133.90nm(以下简单地记为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝53.56/64.16/133.90/160.40/133.90/160.40/133.90nm)，总膜厚(n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6+n1×Ds)为1529.38nm。厚达λ0/4膜厚245nm的约6.2倍，这是非常厚的。
图31是示出本发明的实施例12的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图31可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达150nm。
实施例13
当将实施例12的半导体激光器与前述光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0在呈浴缸形状的反射率分布的中心。亦即，半导体激光器的光波长λ0最好与反射率为1％的波段宽度的中心波长一致。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例12的相同，取a0＝0.8，a1＝2.0，a2＝2.0以及b1＝2.0，使氧化铝和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.695388，φ2＝1.05768，以使波长λ＝944nm处无反射。
另外，这时，在a0、a1、a2和b1的值以及相位变化φ1、φ2的值与实施例12相同的场合，d1、d2的值与呈现无反射的波长变化对应地变化，因此，各层的膜厚D1、D2、D3、D4、D5、D6、Ds的值发生变化。
即，各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝51.59/61.80/128.98/154.51/128.98/154.51/128.98nm。在下面所述的其他实施例中也是同样的。
图32是示出本发明的实施例13的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图32中，反射率在1％以下的波段宽度为144nm。
实施例14
本实施例14形成为与图30所示结构相同的结构。
在图30中，半导体激光器的等效折射率nc＝3.37，用折射率n1＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a、第7层镀膜102a和表面层镀膜38。
用折射率n2＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b、第6层镀膜32b和第8层镀膜102b。
当使第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2、第7层镀膜102a的膜厚D7为a3×d1、第8层镀膜102b的膜厚D8为a3×d2以及表面层镀膜38的膜厚Ds为b1×d1时，在取a0＝0.8，a1＝2.15，a2＝1.8，a3＝2.08以及b1＝2.0，氧化铝和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.471712，φ2＝1.3307时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/D7/D8/Ds＝36.33/80.72/97.64/216.94/81.75/181.62/94.47/209.87/90.83nm。
于是，总膜厚(n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6+n1×D7+n2×D8+n1×Ds)为2067.32nm。达λ0/4膜厚245nm的约8.4倍，这是非常厚的。
图33是示出本发明的一个实施例14的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图33可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达127nm。
实施例15
当将实施例14的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例14的相同，取a0＝0.8，a1＝2.15，a2＝1.8，a3＝2.08以及b1＝2.0，使氧化铝和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.471712，φ2＝1.3307，以使λ＝945nm处无反射。
另外，这时，各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/D7/D8/Ds＝35.04/77.84/94.16/209.19/78.83/175.13/91.09/202.38/87.59nm。
图34是示出本发明的实施例15的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图34中，反射率在1％以下的波段宽度为122nm。
实施例16
本实施例16形成为与图5所示结构相同的结构。与实施例12的不同在于用折射率n2＝2.954的硅(Si)形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b这一点，而用折射率n1＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和表面层镀膜38这一点则与实施例12相同。
在本实施例16中，当取a0＝0.66，a1＝2.5，a2＝2.0以及b1＝2.0，氧化铝和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.561105，φ2＝1.33856时，能使光波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝35.65/46.65/135.06/176.69/108.05/141.35/108.05nm。
另外，总膜厚为1703.92nm。达λ0/4膜厚245nm的约7.0倍，这是非常厚的。
图35是示出本发明的一个实施例16的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图35可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达127nm。
实施例17
当将实施例16的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例16的相同，取a0＝0.66，a1＝2.5，a2＝2.0以及b1＝2.0，使氧化铝和硅各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.561105，φ2＝1.33856，以使λ＝993nm处无反射。
另外，这时，各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝36.13/47.27/136.85/179.03/109.48/143.23/109.48nm。
图36是示出本发明的实施例17的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图36中，反射率在1％以下的波段宽度为129nm。
实施例18
本实施例18为与图5所示结构相同的结构。与实施例12的不同在于用折射率n1＝1.45的石英(SiO2)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和表面层镀膜38这一点，而用折射率n2＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b这一点，则与实施例12相同。
在本实施形态16中，当取a0＝0.74，a1＝2.0，a2＝2.0以及b1＝2.0，石英和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.516451，φ2＝1.33632时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝41.11/74.98/111.11/202.65/111.11/202.65/111.11nm。
另外，总膜厚为1530.87nm。达λ0/4膜厚245nm的约6.2倍，这是非常厚的。
图37是示出本发明的一个实施例18的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图37可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达137nm。
实施例19
当将实施例18的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例18的相同，取a0＝0.74，a1＝2.0，a2＝2.0以及b1＝2.0，使石英和氧化钛各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.516451，φ2＝1.33632，以使λ＝978nm处无反射。
另外，这时，各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝41.03/74.83/110.88/202.34/110.88/202.34/110.88nm。
图38是示出本发明的一个实施例19的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图38中，反射率在1％以下的波段宽度为137nm。
实施例20
本实施例20为与图5所示结构相同的结构。与实施例12的不同在于用折射率n1＝1.45的石英(SiO2)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和表面层镀膜38，以及用折射率n2＝2.954的硅(Si)形成第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
在本实施形态20中，当取a0＝0.55，a1＝2.3，a2＝2.0以及b1＝2.0，石英和硅各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.570164，φ2＝1.4274时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝33.73/41.45/141.06/173.34/122.66/150.73/122.66nm。
另外，总膜厚为1688.92nm。达λ0/4膜厚245nm的约6.9倍，这是非常厚的。
图39是示出本发明的一个实施例20的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图39可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达112nm。
实施例21
当将实施例20的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例20的相同，取a0＝0.55，a1＝2.3，a2＝2.0以及b1＝2.0，使石英和硅各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.570164，φ2＝1.4274，以使波长λ＝992nm处无反射。
另外，这时，各层的膜厚为D1/D2/D3/D4/D5/D6/Ds＝34.15/41.96/142.79/175.47/124.16/152.58/124.16nm。
图40是示出本发明的一个实施例21的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图40中，反射率在1％以下的波段宽度为114nm。
实施形态10.
本实施形态10首先在半导体激光元件12的端面上形成用折射率为n2的材料将膜厚形成为c1×d1(c1为正实数)的、作为第6覆盖膜的预备层镀膜，在该预备层镀膜上形成由用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的镀膜和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的镀膜构成的基底镀膜对，再通过改变k，即，使k＝1、2、...、m，在该基底镀膜对上层叠m对而形成具有折射率为n1、当使系数ak(k＝1、2、...、m)为正实数时膜厚为ak×d1的第3覆盖膜和在该第3覆盖膜上设置的折射率为n2、膜厚为ak×d2的第4覆盖膜的覆盖膜对。
图41是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
在图41中，110是半导体激光器，在半导体激光元件12的端面上形成了7层镀膜。
112是预备层镀膜，预备层镀膜112与半导体激光元件12的端面紧密接触而形成，用折射率为n1的材料将膜厚形成为a0×d1的第1层镀膜22a与预备层镀膜112的界面紧密接触而形成。
在第1层镀膜22a上形成用折射率为n2的材料将膜厚形成为a0×d2的第2层镀膜22b，从而形成基底镀膜对22。进而在该基底镀膜对22上，层叠形成以用折射率为n1的材料将膜厚形成为a1×d1的第3层镀膜24a和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a1×d2的第4层镀膜26b为一对的第1镀膜对24，以及以用折射率为n1的材料将膜厚形成为a2×d1的第5层镀膜32a和用折射率为n2的材料将膜厚形成为a2×d2的第6层镀膜32b为一对的第2镀膜对32，从而形成由将镀膜对制成3重，加上预备层镀膜112为7层的镀膜构成的低反射镀膜14。
第6层镀膜32b的一个界面与第5层镀膜32a紧密接触，另一个界面在本实施形态中与折射率n0为n0＝1的自由空间接触。
图42是本发明的一种实施形态的半导体激光器件的示意图。
在图42中，120是半导体激光器件。
在半导体激光器件120中，在与半导体激光元件12的端面紧密接触而形成的预备层镀膜112上形成基底镀膜对22、第1镀膜对24、第2镀膜对32，进而在该第2镀膜对32上形成第3镀膜对102，从而形成由加上预备层镀膜112为9层的镀膜构成的低反射镀膜14。
第3镀膜对102的第8层镀膜102b的一个界面与第7层镀膜102a紧密接触，另一个界面在本实施形态中与折射率n0为n0＝1的自由空间接触。
图41中示出的低反射镀膜14也好，图42中示出的低反射镀膜14也好，其无反射条件的导出均与实施形态2的场合一样，以使设置有低反射镀膜14的端面的振幅反射率r的实部和虚部为0，来确定膜厚d1、d2。
另外，设定n1与n2的某一方小于(nc×n0)1/2，而另一方大于(nc×n0)1/2。现在，由于n0＝1，所以设定成(nc)1/2存在于n1与n2的值之间。
特别是在本实施形态中，使由具有小于(nc×n0)1/2的折射率的材料构成的镀膜与半导体激光元件12的端面紧密接触来构成低反射镀膜14。
借助于如此进行构成，在本实施形态10中，也能产生与实施形态9相同的效果。
另外，在例如使由具有小于(nc×n0)1/2的折射率的材料构成的镀膜与半导体激光元件12的端面紧密接触来构成低反射镀膜14的场合，最接近于半导体激光元件12的端面的镀膜(在实施形态9中为第1层镀膜22a，在实施形态10中为预备层镀膜112)的膜厚强烈地影响反射率分布。
因此，除具有实施形态9的效果外，由于与像实施形态9那样必须成对地设定第1层镀膜22a和第2层镀膜22b的场合相比，在本实施形态10中，能够以较大的自由度设定最接近于半导体激光元件12的端面的镀膜，所以还具有能更自由地设定反射率为1％以下的部分的形状这样的效果。例如可以使反射率为1％以下的部分的浴缸形状成为更规则的形状。
因此，能够进一步增加设置有覆盖膜层的端面上的反射率与波长的关系特性的设定自由度。进而能够简单地构成包含具有更广范围的所期望的反射率与波长的关系特性的低反射覆盖膜层的光半导体器件。
另外，借助于与光半导体元件的端面最接近的覆盖膜的折射率比与该覆盖膜的上层邻接的覆盖膜的折射率低，按照此结构，可以将覆盖膜增厚来构成，并且能加宽低反射区。进而可以构成导热特性良好、光半导体元件端面上的热损伤小的光半导体器件。
还有，借助于用氧化铝构成与光半导体元件的端面最接近地设置的覆盖膜，以及用氧化钛构成与该氧化铝覆盖膜相邻接地设置的覆盖膜，可以用简单的材料结构使覆盖膜厚度增厚来构成，并且能加宽低反射区。进而能够以低成本提供光半导体元件端面上的热损伤小的光半导体器件。
实施例22
本实施例22是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
当使预备层镀膜112的膜厚D0为c1×d2、第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2时，在取c1＝0.38，a0＝2.0，a1＝2.0以及a2＝2.0，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.52568，φ2＝0.963283时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝35.24/79.72/185.49/79.72/185.49/79.72/185.49nm，总膜厚(n2×D0+n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6)为1450.50nm。达λ0/4膜厚245nm的约5.9倍，这是非常厚的。
图43是示出本发明的一个实施例22的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图43可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达150nm。
实施例23
当将实施例22的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例22的相同，取c1＝0.38，a0＝2.0，a1＝2.0以及a2＝2.0，使氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.52568，φ2＝0.963283，以使波长λ＝956nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝34.38/77.77/180.95/77.77/180.95/77.77/180.95nm。
图44是示出本发明的一个实施例23的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图44中，反射率在1％以下的波段宽度为146nm。
实施例24
本实施例24是图42所示的9层膜结构。
在图42中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b、第6层镀膜32b和第8层镀膜102b。
用折射率n1＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和第7层镀膜102a。
当使预备层镀膜112的膜厚D0为c1×d2、第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2、第7层镀膜102a的膜厚D7为a3×d1、第8层镀膜102b的膜厚D8为a3×d2时，在取c1＝0.58，a0＝2.0，a1＝2.0，a2＝2.0以及a3＝2.0，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.382024，φ2＝1.05165时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6/D7/D8＝58.73/57.94/202.50/57.94/202.50/57.94/202.50/57.94/202.50nm，总膜厚(n2×D0+n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6+n1×D7+n2×D8)为1884.06nm。达λ0/4膜厚245nm的约7.7倍，这是非常厚的。
图45是示出本发明的一个实施例24的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图45可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达100nm。
实施例25
当将实施例24的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例24的相同，取c1＝0.58，a0＝2.0，a1＝2.0，a2＝2.0以及a3＝2.0，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.382042，φ2＝1.05165时，在波长λ＝978nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6/D7/D8＝58.61/57.82/202.09/57.82/202.09/57.82/202.09/57.82/202.09nm。
图46是示出本发明的一个实施例25的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图46中，反射率在1％以下的波段宽度为100nm。
实施例26
本实施例26是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.62的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.954的硅(Si)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
在本实施例26中，当取c1＝0.75，a0＝1.98，a1＝2.0以及a2＝2.0，硅和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.182114，φ2＝1.08902时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝78.64/19.04/207.60/19.23/209.70/19.23/209.70nm，总膜厚为1312.99nm。达λ0/4膜厚245nm的约5.4倍，这是非常厚的。
图47是示出本发明的一个实施例26的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图47可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达140nm。
实施例27
当将实施例26的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例26的相同，当取c1＝0.75，a0＝1.98，a1＝2.0以及a2＝2.0，硅和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.182114，φ2＝1.08902时，在波长λ＝1002nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝80.40/19.47/212.26/19.66/214.41/119.66/214.41nm。
图48是示出本发明的一个实施例27的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图48中，反射率在1％以下的波段宽度为143nm。
实施例28
本实施例28是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.45的石英(SiO2)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.057的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
在本实施例28中，当取c1＝0.2，a0＝2.7，a1＝2.0以及a2＝2.0，氧化钛和石英各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.302025，φ2＝1.0705时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝23.03/61.83/310.91/45.80/230.30/45.80/230.30nm，总膜厚为1437.69nm。达λ0/4膜厚245nm的约5.9倍，这是非常厚的。
图49是示出本发明的一个实施例28的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图49可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达134nm。
实施例29
当将实施例28的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例28的相同，当取c1＝0.2，a0＝2.7，a1＝2.0以及a2＝2.0，氧化钛和石英各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.302025，φ2＝1.0705时，在波长λ＝966nm处可无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝22.70/60.95/306.46/45.15/227.01/45.15/227.01nm。
图50是示出本发明的一个实施例29的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图50中，反射率在1％以下的波段宽度为133nm。
实施例30
本实施例30是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.45的石英(SiO2)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.954的硅(Si)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
在本实施例30中，当取c1＝0.5，a0＝2.5，a1＝2.0以及a2＝2.0，硅和石英各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.131051，φ2＝1.16158时，能使波长λ0＝980nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝62.47/17.30/312.37/13.84/249.90/13.84/249.90nm，总膜厚为1401.10nm。达λ0/4膜厚245nm的约5.7倍，这是非常厚的。
图51是示出本发明的一个实施例30的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图51可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段宽度宽达134nm。
实施例31
当将实施例30的半导体激光器与光纤光栅组合时，最好使半导体激光器的光波长λ0成为呈浴缸形状的反射率分布的中心。
这时，为使λ0＝980nm是反射率为1％的波段宽度的中心波长，可以使低反射镀膜14的结构与实施例30的相同，当取c1＝0.5，a0＝2.5，a1＝2.0以及a2＝2.0，硅和石英各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.131051，φ2＝1.16158时，在波长λ＝969nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝61.77/17.10/308.86/13.68/247.09/13.68/247.09nm。
图52是示出本发明的一个实施例31的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
在图52中，反射率在1％以下的波段宽度为132nm。
实施形态11.
本实施形态11是对实施形态6的进一步发展。
本实施形态11的半导体激光器件具有使呈现无反射的波长处于由半导体激光器的有源层决定的激射波长的长波长侧的结构。即借助于在半导体激光器的谐振腔的出射端面上设置覆盖膜，使反射率在规定波长λ0处有极小值，将半导体激光器的增益为最大的波长设定在覆盖膜层的反射率为极小的波长的短波长侧，使得在端面的反射率随波长变长而减小的区域中半导体激光器的总损失与半导体激光器的增益相等。
然后，将该半导体激光器件的覆盖膜的结构制成在实施形态10中提出的结构。即，将本实施形态11的半导体激光器件的结构制成具有图41所示的7层结构的低反射镀膜14的半导体激光器件110的结构，或者制成具有图42所示的9层结构的低反射镀膜14的半导体激光器件120的结构。
实施例32
本实施例32是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.63的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.00的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
当使预备层镀膜112的膜厚D0为c1×d2、第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2时，在取c1＝0.30，a0＝1.75，a1＝2.0以及a2＝2.00，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.788239，φ2＝0.826943时，能使波长λ0＝1000nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝24.22/109.77/141.30/125.45/161.49/125.45/161.49nm，总膜厚(n2×D0+n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6)为1517.60nm。达λ0/4膜厚250nm的约6.1倍，这是非常厚的。
图56是示出本发明的一个实施例32的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图56可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段从954nm至1114nm，反射率在1％以下的波段的中心波长为1034nm。因此，呈现无反射的波长1000nm处于反射率在1％以下的波段的中心波长的短波长侧。
在这种呈现无反射的波长处于反射率在1％以下的波段的中心波长的短波长侧的场合，与处于长波长侧的场合相比，即使构成低反射镀膜14的材料的折射率、膜厚等与设计值多少有些偏差，对低反射镀膜14的反射率与设计值的偏离的影响也小。因此，低反射镀膜14的材料选择、安装等实际制造容易进行。在下面叙述的实施例33和实施例34中也是同样的。
实施例33
本实施例33也是图41所示的7层膜结构。
在图41中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.63的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b和第6层镀膜32b。
用折射率n1＝2.00的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a和第5层镀膜32a。
当使预备层镀膜112的膜厚D0为c1×d2、第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2时，在取c1＝0.20，a0＝1.80，a1＝2.10以及a2＝2.00，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.800845，φ2＝0.785781时，能使波长λ0＝1000nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6＝15.34/114.71/138.10/133.83/161.12/127.46/153.45nm，总膜厚(n2×D0+n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6)为1514.85nm。达λ0/4膜厚250nm的约6.1倍，这是非常厚的。
图57是示出本发明的一个实施例33的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图57可知，反射率与波长的关系特性近似于呈U字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段从944nm至1098nm，反射率在1％以下的波段的中心波长为1021nm。因此，呈现无反射的波长1000nm处于反射率在1％以下的波段的中心波长的短波长侧。
实施例34
本实施例34是图42所示的9层膜结构。
在图42中，半导体激光元件12的等效折射率nc＝3.37，用折射率n2＝1.63的氧化铝(Al2O3)形成预备层镀膜112、第2层镀膜22b、第4层镀膜24b、第6层镀膜32b和第8层镀膜102b。
用折射率n1＝2.00的氧化钛(Ta2O5)形成第1层镀膜22a、第3层镀膜24a、第5层镀膜32a和第7层镀膜102a。
当使预备层镀膜112的膜厚D0为c1×d2、第1层镀膜22a的膜厚D1为a0×d1、第2层镀膜22b的膜厚D2为a0×d2、第3层镀膜24a的膜厚D3为a1×d1、第4层镀膜24b的膜厚D4为a1×d2、第5层镀膜32a的膜厚D5为a2×d1、第6层镀膜32b的膜厚D6为a2×d2、第7层镀膜102a的膜厚D7为a3×d1、第8层镀膜102b的膜厚D8为a3×d2时，在取c1＝0.58，a0＝1.95，a1＝2.00，a2＝2.00以及a3＝2,00，氧化钛和氧化铝各自的相位变化φ1、φ2为φ1＝0.40465，φ2＝1.12054时，能使波长λ0＝1000nm处无反射。
另外，这时各层的膜厚为D0/D1/D2/D3/D4/D5/D6/D7/D8＝63.46/62.79/213.35/64.40/218.82/64.40/218.82/64.40/218.82nm，总膜厚(n2×D0+n1×D1+n2×D2+n1×D3+n2×D4+n1×D5+n2×D6+n1×D7+n2×D8)为2033.22nm。达λ0/4膜厚250nm的约8.1倍，这是非常厚的。
图58是示出本发明的一个实施例34的半导体激光器的端面上的反射率与波长的关系特性的曲线图。
由图58可知，反射率与波长的关系特性近似于呈W字形的浴缸形状，反射率在1％以下的波段从979nm至1121nm，反射率在1％以下的波段的中心波长为1050nm。因此，呈现无反射的波长1000nm处于反射率在1％以下的波段的中心波长的短波长侧。
实施例32、32和34虽然是具有实施形态10所示的低反射镀膜14的半导体激光器件的结构，但半导体激光器件的低反射镀膜的结构不一定是实施形态10的低反射镀膜的结构，也可以使用实施形态1、2和9中所述的低反射镀膜，或者也可以使用单层的低反射镀膜。
图59是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器之一例的增益分布的曲线图。
该图59所示的半导体激光器12的增益为最大的波长，亦即增益峰值波长约为972nm。
另外，表示该增益分布的曲线是设置端面低反射镀膜14之前的分布，可以认为在后面将述及的现有的半导体激光器件中也显示出同样的增益分布。
该半导体激光器12的增益峰值波长总是被设定在形成了低反射镀膜14的出射端面上的反射率呈现无反射的波长1000nm的短波长侧。据此，在半导体激光器件的损失随波长变长而增加的波段，可以使半导体激光器12的增益与半导体激光器件的损失相等。其结果是，能够减小环境温度和注入电流变化时半导体激光器件的激射波长的变化。
图60是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的损失与增益的关系的略图。
在图60中，实线a1表示本发明的半导体激光器件的总损失，实线b1、b2表示本发明的半导体激光器件的增益。另外，Sl是低温下的总增益，Sh是高温下的总增益，皆为与注入电流成正比的值。
另外，为进行比较，对于现有的980nm波段的半导体激光器件，用虚线a10表示其总损失，用虚线b10、b20表示其增益。另外，Sl0是现有的半导体激光器件在低温下的总增益，Sh0是现有的半导体激光器件在高温下的总增益，皆为与注入电流成正比的值。
对于现有的半导体激光器件，表示总损失的虚线a10几乎与波长的变化无关。低温时，由于增益与总损失变得相等的点是A点，所以在波长λl0处发生激射。高温时，由于带隙减小，故增益从长波长发生，因此，增益与损失相等的点变为B点，因而在波长λh0处发生激射。因此，激射波长差为λh0-λl0。
另一方面，在本实施形态的半导体激光器件中，镜面损失与波长有关，并且如实线a1所示，随着波长变长，总损失增加。因此，如C点所示，低温时在低的增益下增益与损失相等，在波长λl处发生激射。在高温时，相反地需要高的增益，在由D点表示的λh处发生激射。因此，激射波长差为λh-λl
这里，由图60可知，λh-λl＜λh0-λl0。
现有的半导体激光器件的高温时与低温时的增益差为Sh0-Sl0，本实施形态的半导体激光器件中在高温时与低温时的增益差为Sh-Sl。于是有Sh-Sl＞Sh0-Sl0。
因此，当对现有的半导体激光器件与本实施形态的半导体激光器件比较由温度变化或注入电流变化引起的波长变化时，有：
(λh-λl)/(Sh-Sl)＜＜(λh0-λl0)/(Sh0-Sl0)
能够使本实施形态的半导体激光器件的由温度变化和注入电流变化引起的波长变化远远小于现有的半导体激光器件的这一变化。
图61是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性和镜面损失与波长的关系特性的曲线图。
为了比较，在图61中还示出了现有的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性和镜面损失与波长的关系特性。
图61中的A组曲线是镜面损失的值，实线a1表示本实施形态的半导体激光器件的镜面损失与波长的关系特性，虚线a2表示现有的半导体激光器件的镜面损失与波长的关系特性。
另外，B组曲线是反射率的值，实线b1表示本实施形态的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性，虚线b2表示现有的半导体激光器件的反射率与波长的关系特性。
如图61所示，现有的半导体激光器件的镜面损失值和反射率的值不那么依赖于波长。
另一方面，对于本实施形态的半导体激光器件，随着波长变长反射率的值减小，与此相反，镜面损失的值增大。
图61所示的本实施形态的半导体激光器件的由波长变化引起的镜面损失的变化Δα/Δλ约为0.18cm-1/nm。
图62是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件的激射波长对温度和注入电流的关系特性的曲线图。
温度从5℃到85℃分10级变化，注入电流从100mA变化到600mA，以50mA的间隔进行测量。
在图62中，从温度为5℃、注入电流为100mA的场合到温度为85℃、注入电流为600mA的场合之间的激射波长变化ΔλL为11.2nm。
图63是示出现有半导体激光器件的激射波长对温度和注入电流的关系特性的曲线图。为与本实施形态的半导体激光器件的激射波长对温度和注入电流的关系特性进行比较而示出。
测量方法与本实施形态的半导体激光器件的场合相同。
在图63中，从温度为5℃、注入电流为100mA的场合到温度为85℃、注入电流为600mA的场合之间的激射波长变化ΔλL为33.5nm。
根据图62与图63的比较，本实施形态的半导体激光器件与现有的半导体激光器件相比，前者的温度和注入电流引起的激射波长变化约为后者的1/3左右。
图64是示出本发明的一种实施形态的半导体激光器件中的光输出功率-电流特性(以下称P-I特性)的温度关系特性的曲线图。
P-I特性的测量在温度从25℃到85℃分10级变化，连续工作(CW)的条件下进行。
图65是示出现有的半导体激光器件的P-I特性的温度关系特性的曲线图。
现有的半导体激光器件的P-I特性的测量也与本实施形态的半导体激光器件的场合同样地进行。
当将本实施形态的半导体激光器件中的P-I特性与现有的半导体激光器件中的P-I特性进行比较时，与现有的半导体激光器件相比，本实施形态的半导体激光器件的P-I特性曲线组分散得较粗，阈值电流的变化较大。
当从图64和图65的P-I特性以及图62和图63的激射波长对温度和注入电流的关系特性出发进行考虑时，在本实施形态的半导体激光器件中，虽然由于带通滤波效应其阈值电流变化增大，但抑制了激射波长的变化。
图66是示出本发明的实施形态的半导体激光器件中以反射率为指标时的波长变化的抑制效果的曲线图。
在本实施形态的半导体激光器件之中具有各种增益峰值波长的半导体激光器和具有低反射镀膜的半导体激光器件中，抑制了各种激射波长变化，但在图66中，以与现有的半导体激光器件相比其激射波长变化在1/2以下的出射端面的反射率作为一个指标，对激射波长变化的效果进行了判定。
在图66中，符号○表示的是与现有的半导体激光器件相比激射波长变化在1/2以下者，符号□表示的是与现有的半导体激光器件相比激射波长变化不在1/2以下者。因此，当半导体激光器件的出射端面的反射率在大约4％以下时，与现有的半导体激光器件相比激射波长变化在1/2以下。图66中的虚线是反射率为4％的界线，箭头表示所希望的区域。
图67是示出本发明的实施形态的半导体激光器件中以波长变化引起的镜面损失变化为指标时的波长变化抑制效果的曲线图。
在图67中，以增益峰值波长附近的波长变化引起的镜面损失的变化Δα/Δλ作为一个指标，利用与现有的半导体激光器件相比激射波长变化在1/2以下时的Δα/Δλ，对激射波长变化的效果进行了判定。
图67中的符号○表示的是与现有的半导体激光器件相比，激射波长变化在1/2以下者，符号□表示的是与现有的半导体激光器件相比，激射波长变化不在1/2以下者。因此，当半导体激光器件的波长变化引起的镜面损失变化Δα/Δλ在0.13cm-1/nm以上时，与现有的半导体激光器件相比，激射波长变化在1/2以下。
如上所述，在本实施形态中，借助于在半导体激光器的谐振腔的出射端面上设置覆盖膜使反射率在规定波长λ0处有极小值，半导体激光器的增益为最大的波长设定在覆盖膜的反射率为极小的波长的短波长侧，借助于在随波长变长反射率减小的区域使半导体激光器的总损失与半导体激光器的增益相等，可以减小环境温度和注入电流变化时的半导体激光器件的激射波长的变化。
另外，借助于使出射端面的反射率在大约4％以下，并且使增益峰值波长附近的波长变化引起的镜面损失的变化Δα/Δλ在0.13cm-1/nm以上，与现有的半导体激光器件相比，激射波长变化在1/2以下，可以构成具有明显的激射波长变化抑制效果的半导体激光器件。
在以上所述的实施形态中，叙述了直至9层的低反射镀膜，但也可以是更多层的膜结构。
另外，参数ak、b1、c1不限定于此处所记述的。
另外，对各实施形态的光半导体器件所传播的光以980nm附近的光为例进行了叙述，但不限于此波长，也可以对其他波长的可见光、红外线、远红外线实施。
另外，这里，作为例子，以半导体激光器件为例进行了说明，但不言而喻，也可应用于其他光半导体器件，例如半导体光放大器(SOA)、超发光二极管(SLD)、光调制器等。
由于本发明的光半导体器件具有如上说明的结构，所以具有如下的效果。
在本发明的光半导体器件中，包括：具有使光入射或射出的端面、具有等效折射率nc的光半导体元件；以及具有在该光半导体元件的端面上设置的、折射率为n1、当取系数a0为正实数时膜厚为a0×d1的第1覆盖膜和在该第1覆盖膜上设置的，折射率为n2、膜厚为a0×d2的第2覆盖膜的覆盖膜层，当使覆盖膜层的表面上的自由空间的折射率为n0时，对于在光半导体元件中传播的光的波长λ0，由该波长λ0、折射率n1和n2、膜厚a0×d1和a0×d2规定的振幅反射率的实部和虚部为0，并且在n1、n2中只有某一方小于nc与n0的乘积的平方根，根据此结构，可以设置对波长λ0而言与理想单层膜的代替膜不相同的低反射覆盖膜层。因此，能够增加低反射覆盖膜层的材料选择的自由度。进而可以简单地构成具有所期望的低反射覆盖膜层的光半导体器件。
(另外，本发明的光半导体器件具有半导体激光器，在该半导体激光器的端面上具有低反射覆盖膜，该低反射覆盖膜的反射率在规定波长λ0处有极小值，该低反射覆盖膜的折射率与膜厚的乘积之和超过半导体激光器的规定的激光波长λ0的1/4，并且在半导体激光器的规定的激光波长λ0附近的波段内，低反射覆盖膜的反射率在1％以下的波段宽度在55nm以上，以此可以构成具有散热性好，即使改变环境温度、注入电流，激射波长变化也小的半导体激光器的光半导体器件。进而，可以简单地构成具有激射波长稳定的半导体激光器的光半导体器件。)
(另外，本发明的光半导体器件具有半导体激光器，该半导体激光器的谐振腔端面的一个端面的反射率在规定波长λ0处有极小值，在随着波长变长反射率降低的区域，使半导体激光器的总损失与半导体激光器的增益相等，可以构成即使改变环境温度、注入电流，激射波长变化也小的半导体激光器。进而，可以简单地构成激射波长稳定的半导体激光器。)

Claims (16)

1.一种光半导体器件，其特征在于：
包括：
设有使光入射或射出的端面且具有等效折射率nc的光半导体元件；以及
具有在该光半导体元件的端面上设置的、折射率为n1、当取系数a0为正实数时膜厚为a0×d1的第1覆盖膜和在该第1覆盖膜上设置的、折射率为n2、膜厚为a0×d2的第2覆盖膜的覆盖膜层，
使上述覆盖膜层的表面上的自由空间的折射率为n0时，对于在上述光半导体元件中传播的光的波长λ0而言，由该波长λ0、上述折射率n1和n2、上述膜厚a0×d1和a0×d2规定的振幅反射率的实部和虚部为0，并且在上述n1、n2中的某一方小于(nc×n0)1/2而另一方大于(nc×n0)1/2。
2.如权利要求1所述的光半导体器件，其特征在于：
覆盖膜层还通过改变k，即，使k＝1、2、...、m而包含m对在第2覆盖膜的表面上依次设置的，具有折射率为n1，当取系数ak(k＝1、2、...、m)为正实数时膜厚为ak×d1的第3覆盖膜和在该第3覆盖膜上设置的、折射率为n2，膜厚为ak×d2的第4覆盖膜的覆盖膜对，并且
通过包括ak×d1和ak×d2来规定振幅反射率。
3.如权利要求2所述的光半导体器件，其特征在于：
覆盖膜层还包含在最上层的覆盖膜对的第4覆盖膜上的折射率为n1，当取系数b1为正实数时膜厚为b1×d1的第5覆盖膜。
4.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，设有在夹着上述波长λ0的短波长侧和长波长侧这两侧使增益和损失相等的上述覆盖膜层。
5.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，设有在上述波长λ0的短波长侧、长波长侧的某一侧使增益和损失相等、并且在另一个长波长侧或短波长侧使损失大于增益的上述覆盖膜层。
6.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，半导体激光器的振荡波长比上述波长λ0短。
7.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，与上述半导体激光器的出射前端面相向地设置光纤光栅，并且上述覆盖膜层在上述波长λ0附近具有反射率在1％以下的55nm以上的波段宽度。
8.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，与该半导体激光器的出射前端面相向地设置光纤光栅，并且当该光纤光栅的反射波长比上述波长λ0长时，在上述出射前端面设有反射率在上述波长λ0的长波长侧比在其短波长侧上升缓慢的上述覆盖膜层，而当上述光纤光栅的反射波长比上述波长λ0短时，在上述出射前端面设有反射率在波长λ0的短波长侧比在其长波长侧下降缓慢的上述覆盖膜层。
9.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于；
光半导体元件是半导体激光器，上述覆盖膜的折射率与膜厚的乘积之和超过上述波长λ0的1/4，并且上述覆盖膜层在上述波长λ0附近具有反射率在1％以下的55nm以上的波段宽度。
10.如权利要求2所述的光半导体器件，其特征在于：
覆盖膜层还包含在光半导体元件的端面与第1覆盖膜之间的折射率为n2，当取系数c1为正实数时膜厚为c1×d2的第6覆盖膜。
11.如权利要求1至3以及10的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于：
最靠近光半导体元件端面的覆盖膜的折射率比与该覆盖膜的上层相邻接的覆盖膜的折射率小。
12.如权利要求3或10所述的光半导体器件，其特征在于：
构成覆盖膜层的各覆盖膜的折射率与膜厚的乘积之总和超过波长λ0的1/4，并且上述覆盖膜层在上述波长λ0附近具有反射率在1％以下的100nm以上的波段宽度。
13.如权利要求12所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，在该半导体激光器的出射前端面上设置上述覆盖膜层，并且还与上述半导体激光器的出射前端面相向地设置光纤光栅。
14.如权利要求3或10所述的光半导体器件，其特征在于：
光半导体元件是半导体激光器，在该半导体激光器的出射前端面上设置上述覆盖膜层，并且上述波长λ0处于上述覆盖膜层的反射率在1％以下的波段宽度的中心波长的短波长侧，并且上述波长λ0处于上述半导体激光器的增益为最大的波长的长波长侧。
15.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于；
光半导体元件是半导体激光器，上述覆盖膜层的反射率为1％以下的波段宽度小于55nm。
16.如权利要求1至3的任何1项所述的光半导体器件，其特征在于；
光半导体元件是半导体激光器，上述覆盖膜层的反射率为1％以下的波段宽度为55nm以上。
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