JP2001077457A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
-
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-
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- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Abstract
(57)【要約】
【課題】発振波長の異なる複数のレーザ光を出射可能で
ある半導体レーザであって、複数の活性層の端面に反射
率の変動の少ない誘電体膜が形成された半導体レーザお
よびその製造方法を提供する。 【解決手段】基板１上に組成の異なる複数の活性層４
ａ、４ｂを有し、発振波長の異なる複数のレーザ光を平
行に出射する半導体レーザであって、レーザ光出射側の
端面に、発振波長の相加平均値である所定の波長の光に
対して反射率が極大値となる所定の膜厚の前面誘電体膜
１０が形成され、裏側の端面に、前面誘電体膜１０に比
較して高反射率であり、前記所定の波長の光に対して反
射率が極大値となる所定の膜厚の後面誘電体膜１１ａ、
１１ｂが形成されている半導体レーザおよびその製造方
法。
ある半導体レーザであって、複数の活性層の端面に反射
率の変動の少ない誘電体膜が形成された半導体レーザお
よびその製造方法を提供する。 【解決手段】基板１上に組成の異なる複数の活性層４
ａ、４ｂを有し、発振波長の異なる複数のレーザ光を平
行に出射する半導体レーザであって、レーザ光出射側の
端面に、発振波長の相加平均値である所定の波長の光に
対して反射率が極大値となる所定の膜厚の前面誘電体膜
１０が形成され、裏側の端面に、前面誘電体膜１０に比
較して高反射率であり、前記所定の波長の光に対して反
射率が極大値となる所定の膜厚の後面誘電体膜１１ａ、
１１ｂが形成されている半導体レーザおよびその製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同一の基板上に発
振波長の異なる複数のレーザダイオードが形成された半
導体レーザおよびその製造方法に関し、特に、各レーザ
ダイオードの端面にレーザ出力を制御する反射膜が形成
された半導体レーザおよびその製造方法に関する。
振波長の異なる複数のレーザダイオードが形成された半
導体レーザおよびその製造方法に関し、特に、各レーザ
ダイオードの端面にレーザ出力を制御する反射膜が形成
された半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を照射して情報の記録または再生を行
う光記録媒体（以下、光ディスクとする。）としては、
例えばコンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（Ｍ
Ｄ）あるいはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等が挙
げられる。上記のような光ディスクには、光ディスクの
種類に応じて波長の異なる光が照射される。例えば、Ｃ
Ｄの再生には７８０ｎｍ帯の波長の光が、また、ＤＶＤ
の再生には６５０ｎｍ帯の波長の光がそれぞれ用いられ
る。
う光記録媒体（以下、光ディスクとする。）としては、
例えばコンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（Ｍ
Ｄ）あるいはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等が挙
げられる。上記のような光ディスクには、光ディスクの
種類に応じて波長の異なる光が照射される。例えば、Ｃ
Ｄの再生には７８０ｎｍ帯の波長の光が、また、ＤＶＤ
の再生には６５０ｎｍ帯の波長の光がそれぞれ用いられ
る。
【０００３】したがって、種類の異なる光ディスクに対
して互換性を有する光記録・再生装置には、発振波長の
異なる複数の光源が必要となる。光記録・再生装置には
光源として通常レーザダイオードが用いられるが、複数
のレーザダイオードを形成する場合には装置の小型化が
困難となり、製造工程も複雑化する。上記の問題を解決
するため、同一の基板上に発振波長の異なる複数のレー
ザダイオードが形成された多重波長モノリシック半導体
レーザの開発が進められている。
して互換性を有する光記録・再生装置には、発振波長の
異なる複数の光源が必要となる。光記録・再生装置には
光源として通常レーザダイオードが用いられるが、複数
のレーザダイオードを形成する場合には装置の小型化が
困難となり、製造工程も複雑化する。上記の問題を解決
するため、同一の基板上に発振波長の異なる複数のレー
ザダイオードが形成された多重波長モノリシック半導体
レーザの開発が進められている。
【０００４】一般に、半導体レーザは活性層に平行にレ
ーザ光を出射する端面発光型と、表面放射型（面発光
型）に大別される。面発光型レーザは単一モード発振が
可能であり、長距離・高速の光ファイバ通信等に使用可
能であることから、面発光型の多重波長レーザは並列光
通信用の光源として注目されている。
ーザ光を出射する端面発光型と、表面放射型（面発光
型）に大別される。面発光型レーザは単一モード発振が
可能であり、長距離・高速の光ファイバ通信等に使用可
能であることから、面発光型の多重波長レーザは並列光
通信用の光源として注目されている。
【０００５】一方、光ディスクの記録・再生に用いられ
るレーザは、利得スペクトル内の縦モードが複数であっ
ても空間的コヒーレンスが特に悪化しないことと、光が
ディスクから反射されてレーザに戻った場合のノイズの
問題から、縦モードとしては複数の方が望ましいとされ
ている。端面発光型レーザは共振器長が結晶内波長に対
して圧倒的に長く、共振器内に多数の共振モードが存在
する。したがって、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク用の光
ピックアップとしては、端面発光型レーザが適してい
る。
るレーザは、利得スペクトル内の縦モードが複数であっ
ても空間的コヒーレンスが特に悪化しないことと、光が
ディスクから反射されてレーザに戻った場合のノイズの
問題から、縦モードとしては複数の方が望ましいとされ
ている。端面発光型レーザは共振器長が結晶内波長に対
して圧倒的に長く、共振器内に多数の共振モードが存在
する。したがって、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク用の光
ピックアップとしては、端面発光型レーザが適してい
る。
【０００６】端面発光型の半導体レーザの構成につい
て、図７を参照して説明する。図７（ａ）の斜視図に示
すように、例えばｎ−ＧａＡｓからなる基板１０１上
に、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−クラッド層１
０２と、例えばＧａＡｓからなるｐｎ接合部（活性層）
１０３と、例えばｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ−クラッ
ド層１０４とが順に積層されている。ｐ−クラッド層１
０４の表面には中央のストライプ状の領域を除き、高抵
抗層１０５が形成されている。ｐ−クラッド層１０４あ
るいは高抵抗層１０５の上層にはｐ−電極１０６が形成
されている。
て、図７を参照して説明する。図７（ａ）の斜視図に示
すように、例えばｎ−ＧａＡｓからなる基板１０１上
に、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−クラッド層１
０２と、例えばＧａＡｓからなるｐｎ接合部（活性層）
１０３と、例えばｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ−クラッ
ド層１０４とが順に積層されている。ｐ−クラッド層１
０４の表面には中央のストライプ状の領域を除き、高抵
抗層１０５が形成されている。ｐ−クラッド層１０４あ
るいは高抵抗層１０５の上層にはｐ−電極１０６が形成
されている。
【０００７】高抵抗層１０５はｐ−クラッド層１０４の
表面にｎ型不純物をイオン注入することにより形成さ
れ、高抵抗層１０５に挟まれたストライプ状の領域は低
抵抗層として残される。高抵抗層１０５を選択的に形成
することにより、図７（ｂ）の上面図に示すように利得
導波構造（電流狭窄構造）となり、電流の流れる領域、
すなわち光利得の生じる領域を制御することが可能とな
る。
表面にｎ型不純物をイオン注入することにより形成さ
れ、高抵抗層１０５に挟まれたストライプ状の領域は低
抵抗層として残される。高抵抗層１０５を選択的に形成
することにより、図７（ｂ）の上面図に示すように利得
導波構造（電流狭窄構造）となり、電流の流れる領域、
すなわち光利得の生じる領域を制御することが可能とな
る。
【０００８】上記の構成のレーザによれば、活性層１０
３に共振器が形成される。図７（ｂ）に示すように、レ
ーザ光Ｌはフロント端面Ｆから出射するが、リア端面Ｒ
からも一部損失する。発光領域（光導波路）１０７の両
端であるフロント端面Ｆおよびリア端面Ｒはミラー面と
なっている。端面をミラー面とするには、通常、ウェハ
をへき開させる。あるいは、へき開させるかわりにエッ
チングによりミラー面を形成することもある。また、端
面の反射率を制御したり、へき開面の劣化を防ぐ目的
で、へき開面に誘電体膜が形成される場合もある。
３に共振器が形成される。図７（ｂ）に示すように、レ
ーザ光Ｌはフロント端面Ｆから出射するが、リア端面Ｒ
からも一部損失する。発光領域（光導波路）１０７の両
端であるフロント端面Ｆおよびリア端面Ｒはミラー面と
なっている。端面をミラー面とするには、通常、ウェハ
をへき開させる。あるいは、へき開させるかわりにエッ
チングによりミラー面を形成することもある。また、端
面の反射率を制御したり、へき開面の劣化を防ぐ目的
で、へき開面に誘電体膜が形成される場合もある。
【０００９】端面に形成される誘電体膜としては、例え
ばＡｌ2 Ｏ3 、アモルファスシリコン、ＳｉＯ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 の単層膜あるいはこれらの膜を積層させた多層膜
が用いられる。これらの誘電体膜の膜厚を変化させるこ
とにより、端面の反射率を調整することができる。フロ
ント端面Ｆを低反射率（例えば３０％以下）とし、リア
端面Ｒを高反射率（例えば５０％以上、好適には７０％
以上）とすることにより、高出力のレーザ光が得られ
る。エネルギー変換効率やフロント／リアの出力比など
は端面の反射率に依存する。したがって、端面の反射率
を制御する誘電体膜は、半導体レーザの設計パラメータ
として重要なもののひとつである。
ばＡｌ2 Ｏ3 、アモルファスシリコン、ＳｉＯ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 の単層膜あるいはこれらの膜を積層させた多層膜
が用いられる。これらの誘電体膜の膜厚を変化させるこ
とにより、端面の反射率を調整することができる。フロ
ント端面Ｆを低反射率（例えば３０％以下）とし、リア
端面Ｒを高反射率（例えば５０％以上、好適には７０％
以上）とすることにより、高出力のレーザ光が得られ
る。エネルギー変換効率やフロント／リアの出力比など
は端面の反射率に依存する。したがって、端面の反射率
を制御する誘電体膜は、半導体レーザの設計パラメータ
として重要なもののひとつである。
【００１０】端面に形成される誘電体膜の膜厚は、発振
波長をλとした場合、通常、λ／２あるいはその奇数
倍、またはλ／４あるいはその奇数倍に基づいて設計さ
れる。例えば、図７（ｂ）において、発振波長λが７８
５ｎｍであり、屈折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ3
を用いてフロント端面Ｆに誘電体膜１０８を形成する場
合、誘電体膜１０８の膜厚ｄ108 は、 ｄ108 ＝（λ／２）／ｎ1 ≒２４２．３（ｎｍ） ・・・（１） と決定される。
波長をλとした場合、通常、λ／２あるいはその奇数
倍、またはλ／４あるいはその奇数倍に基づいて設計さ
れる。例えば、図７（ｂ）において、発振波長λが７８
５ｎｍであり、屈折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ3
を用いてフロント端面Ｆに誘電体膜１０８を形成する場
合、誘電体膜１０８の膜厚ｄ108 は、 ｄ108 ＝（λ／２）／ｎ1 ≒２４２．３（ｎｍ） ・・・（１） と決定される。
【００１１】また、リア端面Ｒについては高反射率とす
る必要があるが、上記のＡｌ2 Ｏ3等を単層で用いた場
合には、いずれも反射率が５０％未満となるため、複層
の誘電体膜を形成する。図７（ｂ）に示すように、発振
波長λが７８５ｎｍであり、１層目の誘電体膜１０９ａ
として例えばＡｌ2 Ｏ3 膜を、２層目の誘電体膜１０９
ｂとして例えばアモルファスシリコン膜を形成する場合
には、各層の膜厚は例えば以下のように決定される。屈
折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ3 膜の膜厚ｄ
109aは、 ｄ109a＝（λ／４）／ｎ1 ≒１２１．１（ｎｍ） ・・・（２） となり、屈折率ｎ2 が３．２５であるアモルファスシリコン膜の膜厚ｄ109bは、 ｄ109b＝（λ／４）／ｎ2 ≒６０．４（ｎｍ） ・・・（３） となる。
る必要があるが、上記のＡｌ2 Ｏ3等を単層で用いた場
合には、いずれも反射率が５０％未満となるため、複層
の誘電体膜を形成する。図７（ｂ）に示すように、発振
波長λが７８５ｎｍであり、１層目の誘電体膜１０９ａ
として例えばＡｌ2 Ｏ3 膜を、２層目の誘電体膜１０９
ｂとして例えばアモルファスシリコン膜を形成する場合
には、各層の膜厚は例えば以下のように決定される。屈
折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ3 膜の膜厚ｄ
109aは、 ｄ109a＝（λ／４）／ｎ1 ≒１２１．１（ｎｍ） ・・・（２） となり、屈折率ｎ2 が３．２５であるアモルファスシリコン膜の膜厚ｄ109bは、 ｄ109b＝（λ／４）／ｎ2 ≒６０．４（ｎｍ） ・・・（３） となる。
【００１２】図８にフロント端面Ｆに形成されるＡｌ2
Ｏ3 膜の膜厚とフロント端面Ｆの反射率との関係を示
す。また、図９にリア端面Ｒに形成されるＡｌ2 Ｏ3 膜
およびアモルファスシリコン膜の膜厚とリア端面Ｒの反
射率との関係を示す。発振波長λは図８、図９ともに７
８５ｎｍとする。図８に示すように、フロント端面Ｆの
誘電体膜の膜厚を上記のｄ108 、また、リア端面Ｒの誘
電体膜の膜厚を上記のｄ109aとｄ109bの組み合わせとす
ることにより、反射率はそれぞれ極大値となる。したが
って、成膜ばらつきに伴う反射率の変動を少なくするこ
とができる。端面に形成される誘電体膜の膜厚を上記の
ようにλ／２あるいはその奇数倍、λ／４あるいはその
奇数倍、またはそれらの組み合わせとすることにより、
誘電体膜の成膜のばらつき等に起因した膜厚や屈折率の
ばらつきがある場合にも、安定した反射率を得やすくな
る。
Ｏ3 膜の膜厚とフロント端面Ｆの反射率との関係を示
す。また、図９にリア端面Ｒに形成されるＡｌ2 Ｏ3 膜
およびアモルファスシリコン膜の膜厚とリア端面Ｒの反
射率との関係を示す。発振波長λは図８、図９ともに７
８５ｎｍとする。図８に示すように、フロント端面Ｆの
誘電体膜の膜厚を上記のｄ108 、また、リア端面Ｒの誘
電体膜の膜厚を上記のｄ109aとｄ109bの組み合わせとす
ることにより、反射率はそれぞれ極大値となる。したが
って、成膜ばらつきに伴う反射率の変動を少なくするこ
とができる。端面に形成される誘電体膜の膜厚を上記の
ようにλ／２あるいはその奇数倍、λ／４あるいはその
奇数倍、またはそれらの組み合わせとすることにより、
誘電体膜の成膜のばらつき等に起因した膜厚や屈折率の
ばらつきがある場合にも、安定した反射率を得やすくな
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】多重波長モノリシック
半導体レーザの場合、理想的には、発振波長の異なるレ
ーザダイオードのそれぞれに上記の従来の設計による誘
電体膜を形成することが望ましい。しかしながらその場
合、製造工程が複雑化し、製造工程数の増加が問題とな
る。例えば、ＣＤ再生用のレーザダイオードとＤＶＤ再
生用のレーザダイオードとを同一基板上に形成する場合
には、まず、いずれか一方、例えばＤＶＤ用（波長６５
０ｎｍ帯）のレーザダイオードの端面をマスキングした
状態で、ＣＤ用（波長７８０ｎｍ帯）のレーザダイオー
ドの端面に誘電体膜を形成する。その後、ＤＶＤ用レー
ザダイオードの端面のマスキングを除去し、ＣＤ用のレ
ーザダイオードの端面をマスキングしてから、ＤＶＤ用
のレーザダイオードの端面に誘電体膜を形成する。
半導体レーザの場合、理想的には、発振波長の異なるレ
ーザダイオードのそれぞれに上記の従来の設計による誘
電体膜を形成することが望ましい。しかしながらその場
合、製造工程が複雑化し、製造工程数の増加が問題とな
る。例えば、ＣＤ再生用のレーザダイオードとＤＶＤ再
生用のレーザダイオードとを同一基板上に形成する場合
には、まず、いずれか一方、例えばＤＶＤ用（波長６５
０ｎｍ帯）のレーザダイオードの端面をマスキングした
状態で、ＣＤ用（波長７８０ｎｍ帯）のレーザダイオー
ドの端面に誘電体膜を形成する。その後、ＤＶＤ用レー
ザダイオードの端面のマスキングを除去し、ＣＤ用のレ
ーザダイオードの端面をマスキングしてから、ＤＶＤ用
のレーザダイオードの端面に誘電体膜を形成する。
【００１４】上記のように製造工程数が増加するのを避
けるため、端面コートの最適波長を一方のレーザダイオ
ードに合わせ、同一基板上の複数のレーザダイオードに
同時に端面コートを形成する方法もある。しかしなが
ら、この場合、設計の基準とした波長のレーザダイオー
ドにおいては成膜ばらつきに対しても安定した反射率が
得られるが、他方のレーザダイオードにおいては成膜ば
らつきに対する反射率の安定性が犠牲となる。
けるため、端面コートの最適波長を一方のレーザダイオ
ードに合わせ、同一基板上の複数のレーザダイオードに
同時に端面コートを形成する方法もある。しかしなが
ら、この場合、設計の基準とした波長のレーザダイオー
ドにおいては成膜ばらつきに対しても安定した反射率が
得られるが、他方のレーザダイオードにおいては成膜ば
らつきに対する反射率の安定性が犠牲となる。
【００１５】モノリシックに形成された複数のレーザダ
イオードのそれぞれにおいて、端面の誘電体膜の反射率
の変動を少なくするために、それぞれのレーザダイオー
ドに最適な膜厚を算出し、それらの値の最小公倍数の膜
厚を有する誘電体膜を共通に形成する方法も考えられ
る。図１０に、誘電体膜の膜厚を変化させたときの反射
率の周期的な変動の例を示す。図１０はＡｌ2 Ｏ3 から
なる誘電体膜の波長７８５ｎｍあるいは６６０ｎｍのレ
ーザ光に対する反射率である。
イオードのそれぞれにおいて、端面の誘電体膜の反射率
の変動を少なくするために、それぞれのレーザダイオー
ドに最適な膜厚を算出し、それらの値の最小公倍数の膜
厚を有する誘電体膜を共通に形成する方法も考えられ
る。図１０に、誘電体膜の膜厚を変化させたときの反射
率の周期的な変動の例を示す。図１０はＡｌ2 Ｏ3 から
なる誘電体膜の波長７８５ｎｍあるいは６６０ｎｍのレ
ーザ光に対する反射率である。
【００１６】波長７８５ｎｍのレーザ光に対する誘電体
膜の最適な膜厚は（１）式に示したように２４２．３ｎ
ｍである。同様な計算から波長６６０ｎｍのレーザ光に
対する誘電体膜の最適な膜厚は２０３．７ｎｍである。
この２つの膜厚のほぼ最小公倍数である１２１８ｎｍに
おいて、波長７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの光に対して
反射率が極大となる。しかしながら、この場合には誘電
体膜の膜厚が極めて厚くなり、成膜時間が長くなること
から生産効率が低下する。さらに、膜厚が厚いことによ
り、成膜のばらつきがより顕著となる場合には、反射率
の変動が大きくなる。
膜の最適な膜厚は（１）式に示したように２４２．３ｎ
ｍである。同様な計算から波長６６０ｎｍのレーザ光に
対する誘電体膜の最適な膜厚は２０３．７ｎｍである。
この２つの膜厚のほぼ最小公倍数である１２１８ｎｍに
おいて、波長７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの光に対して
反射率が極大となる。しかしながら、この場合には誘電
体膜の膜厚が極めて厚くなり、成膜時間が長くなること
から生産効率が低下する。さらに、膜厚が厚いことによ
り、成膜のばらつきがより顕著となる場合には、反射率
の変動が大きくなる。
【００１７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、同一の基板上に材料・
組成の異なる複数の活性層が形成され、発振波長の異な
る複数のレーザ光を出射可能である半導体レーザであっ
て、複数の活性層の端面に反射率の変動の少ない誘電体
膜が形成された半導体レーザおよびその製造方法を提供
することを目的とする。
のであり、したがって本発明は、同一の基板上に材料・
組成の異なる複数の活性層が形成され、発振波長の異な
る複数のレーザ光を出射可能である半導体レーザであっ
て、複数の活性層の端面に反射率の変動の少ない誘電体
膜が形成された半導体レーザおよびその製造方法を提供
することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザは、基板上に組成の異なる複
数の活性層を有し、発振波長の異なる複数のレーザ光を
平行に出射する半導体レーザであって、レーザ光出射側
の前端面に形成された前面コート膜と、前記前端面の裏
側の後端面に形成され、前記前面コート膜に比較して高
反射率である後面コート膜とを有し、前記前面コート膜
および前記後面コート膜の膜厚はそれぞれ、前記発振波
長の最小値と最大値の間の所定の波長の光に対し、反射
率が極大値を示す所定の膜厚に設定されていることを特
徴とする。
め、本発明の半導体レーザは、基板上に組成の異なる複
数の活性層を有し、発振波長の異なる複数のレーザ光を
平行に出射する半導体レーザであって、レーザ光出射側
の前端面に形成された前面コート膜と、前記前端面の裏
側の後端面に形成され、前記前面コート膜に比較して高
反射率である後面コート膜とを有し、前記前面コート膜
および前記後面コート膜の膜厚はそれぞれ、前記発振波
長の最小値と最大値の間の所定の波長の光に対し、反射
率が極大値を示す所定の膜厚に設定されていることを特
徴とする。
【００１９】本発明の半導体レーザは好適には、前記所
定の波長は前記複数のレーザ光の発振波長の相加平均値
であることを特徴とする。本発明の半導体レーザは好適
には、前記前面コート膜は誘電体からなることを特徴と
する。本発明の半導体レーザは好適には、前記後面コー
ト膜は誘電体からなることを特徴とする。本発明の半導
体レーザは好適には、前記前面コート膜は複数の層から
なることを特徴とする。本発明の半導体レーザは好適に
は、前記後面コート膜は複数の層からなることを特徴と
する。
定の波長は前記複数のレーザ光の発振波長の相加平均値
であることを特徴とする。本発明の半導体レーザは好適
には、前記前面コート膜は誘電体からなることを特徴と
する。本発明の半導体レーザは好適には、前記後面コー
ト膜は誘電体からなることを特徴とする。本発明の半導
体レーザは好適には、前記前面コート膜は複数の層から
なることを特徴とする。本発明の半導体レーザは好適に
は、前記後面コート膜は複数の層からなることを特徴と
する。
【００２０】本発明の半導体レーザは好適には、前記前
面コート膜の前記所定の膜厚は、前記所定の波長をλ、
前記前面コート膜の屈折率をｎF として、（λ／２）／
ｎFで表される値であることを特徴とする。本発明の半
導体レーザは好適には、前記後面コート膜は、屈折率ｎ
Raの第１の後面コート膜と、屈折率ｎRbの第２の後面コ
ート膜との積層膜であり、前記第１の後面コート膜の前
記所定の膜厚は、前記所定の波長をλとして、（λ／
４）／ｎRaで表される値であり、前記第２の後面コート
膜の前記所定の膜厚は、前記所定の波長をλとして、
（λ／４）／ｎRbで表される値であることを特徴とす
る。
面コート膜の前記所定の膜厚は、前記所定の波長をλ、
前記前面コート膜の屈折率をｎF として、（λ／２）／
ｎFで表される値であることを特徴とする。本発明の半
導体レーザは好適には、前記後面コート膜は、屈折率ｎ
Raの第１の後面コート膜と、屈折率ｎRbの第２の後面コ
ート膜との積層膜であり、前記第１の後面コート膜の前
記所定の膜厚は、前記所定の波長をλとして、（λ／
４）／ｎRaで表される値であり、前記第２の後面コート
膜の前記所定の膜厚は、前記所定の波長をλとして、
（λ／４）／ｎRbで表される値であることを特徴とす
る。
【００２１】本発明の半導体レーザは好適には、前記活
性層は第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層と
の層間の接合部に形成されていることを特徴とする。本
発明の半導体レーザはさらに好適には、前記活性層は電
流狭窄構造を有することを特徴とする。
性層は第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層と
の層間の接合部に形成されていることを特徴とする。本
発明の半導体レーザはさらに好適には、前記活性層は電
流狭窄構造を有することを特徴とする。
【００２２】これにより、同一基板上に形成された発振
波長の異なる複数のレーザダイオードのそれぞれにおい
て、端面の反射率を安定させることが可能となる。各レ
ーザダイオードの端面に、そのレーザダイオードの発振
波長に対して最適化された膜厚の誘電体膜を形成すれ
ば、誘電体膜の膜厚にばらつきがあった場合にも安定し
た反射率が得られるが、製造工程は複雑となる。本発明
の半導体レーザによれば、複数のレーザダイオードに共
通の膜厚の誘電体膜を形成する。誘電体膜の膜厚を適宜
調整することにより、複数のレーザダイオードにおいて
端面の反射率を安定させることができる。
波長の異なる複数のレーザダイオードのそれぞれにおい
て、端面の反射率を安定させることが可能となる。各レ
ーザダイオードの端面に、そのレーザダイオードの発振
波長に対して最適化された膜厚の誘電体膜を形成すれ
ば、誘電体膜の膜厚にばらつきがあった場合にも安定し
た反射率が得られるが、製造工程は複雑となる。本発明
の半導体レーザによれば、複数のレーザダイオードに共
通の膜厚の誘電体膜を形成する。誘電体膜の膜厚を適宜
調整することにより、複数のレーザダイオードにおいて
端面の反射率を安定させることができる。
【００２３】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体レーザの製造方法は、基板上に発振波長の異なる２つ
のレーザダイオードを形成する半導体レーザの製造方法
であって、基板上に、第１のレーザダイオードの第１ク
ラッド層、活性層および第２クラッド層を順にエピタキ
シャル成長させ、第１の積層体を形成する工程と、前記
第１のレーザダイオード以外の部分の前記第１の積層体
を除去する工程と、第２のレーザダイオードの第１クラ
ッド層、活性層および第２クラッド層を順にエピタキシ
ャル成長させ、第２の積層体を形成する工程と、前記第
２のレーザダイオード以外の部分の前記第２の積層体を
除去し、前記第１の積層体と前記第２の積層体を空間的
に分離する工程と、前記レーザダイオードに電極を形成
する工程と、前記レーザダイオードのレーザ光出射側の
端面に、前記発振波長の相加平均である所定の波長に対
して最適化された所定の膜厚を有する前面コート膜を形
成する工程と、前記レーザ光出射側の裏側の端面に、前
記前面コート膜に比較して高反射率であり、前記所定の
波長に対して最適化された所定の膜厚を有する後面コー
ト膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
体レーザの製造方法は、基板上に発振波長の異なる２つ
のレーザダイオードを形成する半導体レーザの製造方法
であって、基板上に、第１のレーザダイオードの第１ク
ラッド層、活性層および第２クラッド層を順にエピタキ
シャル成長させ、第１の積層体を形成する工程と、前記
第１のレーザダイオード以外の部分の前記第１の積層体
を除去する工程と、第２のレーザダイオードの第１クラ
ッド層、活性層および第２クラッド層を順にエピタキシ
ャル成長させ、第２の積層体を形成する工程と、前記第
２のレーザダイオード以外の部分の前記第２の積層体を
除去し、前記第１の積層体と前記第２の積層体を空間的
に分離する工程と、前記レーザダイオードに電極を形成
する工程と、前記レーザダイオードのレーザ光出射側の
端面に、前記発振波長の相加平均である所定の波長に対
して最適化された所定の膜厚を有する前面コート膜を形
成する工程と、前記レーザ光出射側の裏側の端面に、前
記前面コート膜に比較して高反射率であり、前記所定の
波長に対して最適化された所定の膜厚を有する後面コー
ト膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２４】本発明の半導体レーザの製造方法は好適に
は、前記前面コート膜を形成する工程と、前記後面コー
ト膜を形成する工程は、それぞれ誘電体を材料として成
膜を行う工程であることを特徴とする。上記の本発明の
半導体レーザの製造方法によれば、活性層を含む第１お
よび第２の積層体の組成を互いに異ならせることがで
き、簡略な工程で２波長モノリシック半導体レーザを形
成することができる。さらに、２つのレーザダイオード
に共通に前面誘電体膜あるいは後面誘電体膜を形成する
ため、簡略な工程で端面の反射率の変動が防止された半
導体レーザを製造することが可能となる。
は、前記前面コート膜を形成する工程と、前記後面コー
ト膜を形成する工程は、それぞれ誘電体を材料として成
膜を行う工程であることを特徴とする。上記の本発明の
半導体レーザの製造方法によれば、活性層を含む第１お
よび第２の積層体の組成を互いに異ならせることがで
き、簡略な工程で２波長モノリシック半導体レーザを形
成することができる。さらに、２つのレーザダイオード
に共通に前面誘電体膜あるいは後面誘電体膜を形成する
ため、簡略な工程で端面の反射率の変動が防止された半
導体レーザを製造することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体レーザお
よびその製造方法の実施の形態について、図面を参照し
て説明する。図１（ａ）は本実施形態の半導体レーザの
断面図であり、図１（ｂ）は対応する上面図である。図
１（ａ）は図１（ｂ）のＸ−Ｘ’における断面図であ
る。本実施形態の半導体レーザは図１（ａ）の断面図に
示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる基板１上にｎ−Ｇａ
Ａｓバッファー層２ａが形成され、その上層に７８０ｎ
ｍ帯の波長の光を出射するレーザダイオードＡと６５０
ｎｍ帯の波長の光を出射するレーザダイオードＢとが形
成されている。レーザダイオードＡの光出射部とレーザ
ダイオードＢの光出射部との間隔は２００μｍ以下、例
えば１００μｍ程度とされることが多い。
よびその製造方法の実施の形態について、図面を参照し
て説明する。図１（ａ）は本実施形態の半導体レーザの
断面図であり、図１（ｂ）は対応する上面図である。図
１（ａ）は図１（ｂ）のＸ−Ｘ’における断面図であ
る。本実施形態の半導体レーザは図１（ａ）の断面図に
示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる基板１上にｎ−Ｇａ
Ａｓバッファー層２ａが形成され、その上層に７８０ｎ
ｍ帯の波長の光を出射するレーザダイオードＡと６５０
ｎｍ帯の波長の光を出射するレーザダイオードＢとが形
成されている。レーザダイオードＡの光出射部とレーザ
ダイオードＢの光出射部との間隔は２００μｍ以下、例
えば１００μｍ程度とされることが多い。
【００２６】レーザダイオードＡ部分にはｎ−ＧａＡｓ
バッファー層２ａの上にｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−
クラッド層３ａと、ＧａＡｓからなる活性層４ａと、ｐ
−ＡｌＧａＡｓからなるｐ−クラッド層５ａと、ｐ−Ｇ
ａＡｓからなるキャップ層６ａとが順に積層されてい
る。ｐ−クラッド層５ａの表面には中央をストライプ状
に残して高抵抗層７ａが形成されている。これにより、
ゲインガイド型の電流狭窄構造となっている。キャップ
層６ａの上部にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなるｐ
型電極８ａが形成されている。また、レーザダイオード
Ａ部分およびレーザダイオードＢ部分に共通して、基板
１の下部にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜からなるｎ型
電極９が形成されている。
バッファー層２ａの上にｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−
クラッド層３ａと、ＧａＡｓからなる活性層４ａと、ｐ
−ＡｌＧａＡｓからなるｐ−クラッド層５ａと、ｐ−Ｇ
ａＡｓからなるキャップ層６ａとが順に積層されてい
る。ｐ−クラッド層５ａの表面には中央をストライプ状
に残して高抵抗層７ａが形成されている。これにより、
ゲインガイド型の電流狭窄構造となっている。キャップ
層６ａの上部にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなるｐ
型電極８ａが形成されている。また、レーザダイオード
Ａ部分およびレーザダイオードＢ部分に共通して、基板
１の下部にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜からなるｎ型
電極９が形成されている。
【００２７】レーザダイオードＢ部分にはｎ−ＧａＡｓ
バッファー層２ａの上にｎ−ＩｎＧａＰバッファー層２
ｂと、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ−クラッド層３ｂ
と、ＧａＩｎＰからなる活性層４ｂと、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰからなるｐ−クラッド層５ｂと、ｐ−ＧａＡｓから
なるキャップ層６ｂとが順に積層されている。ｐ−クラ
ッド層５ｂの表面には中央をストライプ状に残して高抵
抗層７ｂが形成されている。これにより、ゲインガイド
型の電流狭窄構造となっている。キャップ層６ｂの上部
にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなるｐ型電極８ｂが
形成されている。
バッファー層２ａの上にｎ−ＩｎＧａＰバッファー層２
ｂと、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ−クラッド層３ｂ
と、ＧａＩｎＰからなる活性層４ｂと、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰからなるｐ−クラッド層５ｂと、ｐ−ＧａＡｓから
なるキャップ層６ｂとが順に積層されている。ｐ−クラ
ッド層５ｂの表面には中央をストライプ状に残して高抵
抗層７ｂが形成されている。これにより、ゲインガイド
型の電流狭窄構造となっている。キャップ層６ｂの上部
にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなるｐ型電極８ｂが
形成されている。
【００２８】図１（ｂ）に示すように、フロント端面Ｆ
にはレーザダイオードＡ部分およびレーザダイオードＢ
部分に共通して、屈折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ
3 からなり、膜厚ｄ10が２２２．２ｎｍである誘電体膜
１０が形成されている。また、リア端面Ｒにはレーザダ
イオードＡ部分およびレーザダイオードＢ部分に共通し
て、Ａｌ2 Ｏ3 からなり膜厚ｄ11a が１１１．１ｎｍで
ある１層目の誘電体膜１１ａが形成されている。さら
に、その表面に屈折率ｎ2 が３．２５であるアモルファ
スシリコンからなり、膜厚ｄ11b が５５．４ｎｍである
２層目の誘電体膜１１ｂが形成されている。
にはレーザダイオードＡ部分およびレーザダイオードＢ
部分に共通して、屈折率ｎ1 が１．６２であるＡｌ2 Ｏ
3 からなり、膜厚ｄ10が２２２．２ｎｍである誘電体膜
１０が形成されている。また、リア端面Ｒにはレーザダ
イオードＡ部分およびレーザダイオードＢ部分に共通し
て、Ａｌ2 Ｏ3 からなり膜厚ｄ11a が１１１．１ｎｍで
ある１層目の誘電体膜１１ａが形成されている。さら
に、その表面に屈折率ｎ2 が３．２５であるアモルファ
スシリコンからなり、膜厚ｄ11b が５５．４ｎｍである
２層目の誘電体膜１１ｂが形成されている。
【００２９】本実施形態の半導体レーザによれば、誘電
体膜１０、１１ａ、１１ｂの膜厚はいずれも、レーザ光
の波長がレーザダイオードＡの発振波長とレーザダイオ
ードＢの発振波長の相加平均であると仮定した上で最適
化されている。すなわち、レーザダイオードＡから出射
するレーザ光の中心波長が７８５ｎｍ、レーザダイオー
ドＢから出射するレーザ光の中心波長が６５５ｎｍの場
合には、２つの値の中間の７２０ｎｍを基準として膜厚
の設定が行われる。また、反射率は膜厚の増加に伴い周
期的に変動するが、同一の反射率が得られる複数の膜厚
のうち、最小の値を膜厚とする。これにより、成膜時間
を短縮して生産効率を上げることができ、また、膜厚の
増大により成膜ばらつきが顕著となるのを防止すること
ができる。
体膜１０、１１ａ、１１ｂの膜厚はいずれも、レーザ光
の波長がレーザダイオードＡの発振波長とレーザダイオ
ードＢの発振波長の相加平均であると仮定した上で最適
化されている。すなわち、レーザダイオードＡから出射
するレーザ光の中心波長が７８５ｎｍ、レーザダイオー
ドＢから出射するレーザ光の中心波長が６５５ｎｍの場
合には、２つの値の中間の７２０ｎｍを基準として膜厚
の設定が行われる。また、反射率は膜厚の増加に伴い周
期的に変動するが、同一の反射率が得られる複数の膜厚
のうち、最小の値を膜厚とする。これにより、成膜時間
を短縮して生産効率を上げることができ、また、膜厚の
増大により成膜ばらつきが顕著となるのを防止すること
ができる。
【００３０】レーザ光の波長が７２０ｎｍであると仮定
すると、レーザダイオードＡおよびレーザダイオードＢ
のフロント端面Ｆに形成される誘電体膜１０の膜厚の最
適値ｄ10は、 ｄ10＝（λ／２）／ｎ1 ≒２２２．２（ｎｍ） ・・・（４） と求められる。また、リア端面Ｒに形成される誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚の 最適値ｄ11a 、ｄ11b はそれぞれ、 ｄ11a ＝（λ／４）／ｎ1 ≒１１１．１（ｎｍ） ・・・（５） ｄ11b ＝（λ／４）／ｎ2 ≒５５．４（ｎｍ） ・・・（６） と求められる。
すると、レーザダイオードＡおよびレーザダイオードＢ
のフロント端面Ｆに形成される誘電体膜１０の膜厚の最
適値ｄ10は、 ｄ10＝（λ／２）／ｎ1 ≒２２２．２（ｎｍ） ・・・（４） と求められる。また、リア端面Ｒに形成される誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚の 最適値ｄ11a 、ｄ11b はそれぞれ、 ｄ11a ＝（λ／４）／ｎ1 ≒１１１．１（ｎｍ） ・・・（５） ｄ11b ＝（λ／４）／ｎ2 ≒５５．４（ｎｍ） ・・・（６） と求められる。
【００３１】図２に本実施形態の半導体レーザのフロン
ト端面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を
示す。また、図３に本実施形態の半導体レーザのリア端
面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示
す。図２および図３において、曲線ａは２つのレーザダ
イオードの発振波長の相加平均（７２０ｎｍ）の場合、
ｂはレーザダイオードＡの発振波長（７８５ｎｍ）の場
合、ｃはレーザダイオードＢの発振波長（６６０ｎｍ）
の場合について、それぞれシミュレーションを行ったも
のである。ｂおよびｃは比較・参考のために示した。
ト端面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を
示す。また、図３に本実施形態の半導体レーザのリア端
面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示
す。図２および図３において、曲線ａは２つのレーザダ
イオードの発振波長の相加平均（７２０ｎｍ）の場合、
ｂはレーザダイオードＡの発振波長（７８５ｎｍ）の場
合、ｃはレーザダイオードＢの発振波長（６６０ｎｍ）
の場合について、それぞれシミュレーションを行ったも
のである。ｂおよびｃは比較・参考のために示した。
【００３２】まず、フロント端面Ｆに形成される誘電体
膜１０の膜厚の設定について、図２を参照して説明す
る。同一基板上にレーザダイオードＡおよびＢを形成す
る場合、前述したように、理想的にはレーザダイオード
Ａ（波長７８５ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜厚２４
２．３ｎｍの誘電体膜１０を、同様な計算からレーザダ
イオードＢ（波長６６０ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜
厚２０３．７ｎｍの誘電体膜１０をそれぞれ形成するこ
とが望ましい。これらの値は、図２の曲線ｂおよびｃに
おいて反射率が極大値となる膜厚に相当する。
膜１０の膜厚の設定について、図２を参照して説明す
る。同一基板上にレーザダイオードＡおよびＢを形成す
る場合、前述したように、理想的にはレーザダイオード
Ａ（波長７８５ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜厚２４
２．３ｎｍの誘電体膜１０を、同様な計算からレーザダ
イオードＢ（波長６６０ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜
厚２０３．７ｎｍの誘電体膜１０をそれぞれ形成するこ
とが望ましい。これらの値は、図２の曲線ｂおよびｃに
おいて反射率が極大値となる膜厚に相当する。
【００３３】しかしながら、レーザダイオードＡおよび
Ｂのそれぞれに膜厚の異なる誘電体膜１０を形成すると
製造工程が煩雑化する。そこで、いずれかのレーザダイ
オード、例えばレーザダイオードＢの発振波長を基準と
して誘電体膜１０の膜厚を最適化すると、膜厚は２０
３．７ｎｍとなる。図２に示すように、曲線ｃは膜厚２
０３．７ｎｍにおいて極大値となり、２０３．７ｎｍ±
５％の範囲で３３．５％の反射率が得られる。また、反
射率の極大値近傍であるため、成膜ばらつきに起因して
膜厚や屈折率にばらつきが生じても、反射率の変動は小
さい。
Ｂのそれぞれに膜厚の異なる誘電体膜１０を形成すると
製造工程が煩雑化する。そこで、いずれかのレーザダイ
オード、例えばレーザダイオードＢの発振波長を基準と
して誘電体膜１０の膜厚を最適化すると、膜厚は２０
３．７ｎｍとなる。図２に示すように、曲線ｃは膜厚２
０３．７ｎｍにおいて極大値となり、２０３．７ｎｍ±
５％の範囲で３３．５％の反射率が得られる。また、反
射率の極大値近傍であるため、成膜ばらつきに起因して
膜厚や屈折率にばらつきが生じても、反射率の変動は小
さい。
【００３４】それに対し、レーザダイオードＡの発振波
長（７８５ｎｍ）に対しては、図２の曲線ｂに示すよう
に、誘電体膜１０の膜厚が２０３．７ｎｍ±５％のと
き、反射率は２６．７％となる。曲線ｂの極大値は膜厚
２４２．３ｎｍにおける３１．８％であり、膜厚２０
３．７ｎｍ近傍では反射率が明らかに低下する。また、
膜厚２０３．７ｎｍ近傍においては極大値の近傍に比較
して、成膜ばらつきにより反射率が大きく変動しやすく
なる。
長（７８５ｎｍ）に対しては、図２の曲線ｂに示すよう
に、誘電体膜１０の膜厚が２０３．７ｎｍ±５％のと
き、反射率は２６．７％となる。曲線ｂの極大値は膜厚
２４２．３ｎｍにおける３１．８％であり、膜厚２０
３．７ｎｍ近傍では反射率が明らかに低下する。また、
膜厚２０３．７ｎｍ近傍においては極大値の近傍に比較
して、成膜ばらつきにより反射率が大きく変動しやすく
なる。
【００３５】２つの発振波長の相加平均である７２０ｎ
ｍを基準として誘電体膜１０の膜厚を最適化すると、膜
厚ｄ10は２２２．２ｎｍとなる。膜厚２２２．２ｎｍ±
５％における曲線ｂおよびｃの値から、波長７８５ｎｍ
の光に対して３０．５％、波長６６０ｎｍの光に対して
３１．８％の反射率がそれぞれ得られることがわかる。
また、この膜厚ｄ10は曲線ｂおよびｃについて、いずれ
も極大値近傍であることから反射率の変動は小さい。
ｍを基準として誘電体膜１０の膜厚を最適化すると、膜
厚ｄ10は２２２．２ｎｍとなる。膜厚２２２．２ｎｍ±
５％における曲線ｂおよびｃの値から、波長７８５ｎｍ
の光に対して３０．５％、波長６６０ｎｍの光に対して
３１．８％の反射率がそれぞれ得られることがわかる。
また、この膜厚ｄ10は曲線ｂおよびｃについて、いずれ
も極大値近傍であることから反射率の変動は小さい。
【００３６】次に、リア端面Ｒに形成される誘電体膜１
１ａ、１１ｂの膜厚の設定について、図３を参照して説
明する。前述したように、理想的にはレーザダイオード
Ａ（波長７８５ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜厚１２
１．１ｎｍの１層目の誘電体膜１１ａとアモルファスシ
リコンからなる膜厚６０．４ｎｍの２層目の誘電体膜１
１ｂを形成し、同様な計算からレーザダイオードＢ（波
長６６０ｎｍ）にＡｌ2Ｏ3 からなる膜厚１０１．９ｎ
ｍの１層目の誘電体膜１１ａとアモルファスシリコンか
らなる膜厚５０．８ｎｍの２層目の誘電体膜１１ｂを形
成することが望ましい。これにより、レーザダイオード
Ａについては曲線ｂ、レーザダイオードＢについては曲
線ｃに示すように、極大値において７０％以上の反射率
が得られる。
１ａ、１１ｂの膜厚の設定について、図３を参照して説
明する。前述したように、理想的にはレーザダイオード
Ａ（波長７８５ｎｍ）にＡｌ2 Ｏ3 からなる膜厚１２
１．１ｎｍの１層目の誘電体膜１１ａとアモルファスシ
リコンからなる膜厚６０．４ｎｍの２層目の誘電体膜１
１ｂを形成し、同様な計算からレーザダイオードＢ（波
長６６０ｎｍ）にＡｌ2Ｏ3 からなる膜厚１０１．９ｎ
ｍの１層目の誘電体膜１１ａとアモルファスシリコンか
らなる膜厚５０．８ｎｍの２層目の誘電体膜１１ｂを形
成することが望ましい。これにより、レーザダイオード
Ａについては曲線ｂ、レーザダイオードＢについては曲
線ｃに示すように、極大値において７０％以上の反射率
が得られる。
【００３７】しかしながら、リア端面Ｒに形成される誘
電体膜は複層であり、上記のように各レーザダイオード
に膜厚の異なる誘電体膜１１ａ、１１ｂを形成するの
は、各レーザダイオードのフロント端面Ｆに膜厚の異な
る誘電体膜１０を形成する以上に、製造工程数が増加す
る。製造工程数の増加を避けるため、２つのレーザダイ
オードの誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚を共通させ、一
方のレーザダイオードに対して最適化された値とした場
合には、以下のような問題が起こる。
電体膜は複層であり、上記のように各レーザダイオード
に膜厚の異なる誘電体膜１１ａ、１１ｂを形成するの
は、各レーザダイオードのフロント端面Ｆに膜厚の異な
る誘電体膜１０を形成する以上に、製造工程数が増加す
る。製造工程数の増加を避けるため、２つのレーザダイ
オードの誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚を共通させ、一
方のレーザダイオードに対して最適化された値とした場
合には、以下のような問題が起こる。
【００３８】例えば、レーザダイオードＡの発振波長を
基準とし、曲線ｂが極大値を示すような膜厚とした場
合、曲線ｃは６５％前後となり、また、曲線ｃについて
は極大値近傍でないために反射率の変動が大きくなる。
すなわち、レーザダイオードＢにおいては十分に大き
く、かつ安定した反射率を得られない。一方、レーザダ
イオードＢの発振波長を基準とし、曲線ｃが極大値を示
すような膜厚とした場合には、同様に、レーザダイオー
ドＡで７０％以上の安定した反射率が得られなくなる。
基準とし、曲線ｂが極大値を示すような膜厚とした場
合、曲線ｃは６５％前後となり、また、曲線ｃについて
は極大値近傍でないために反射率の変動が大きくなる。
すなわち、レーザダイオードＢにおいては十分に大き
く、かつ安定した反射率を得られない。一方、レーザダ
イオードＢの発振波長を基準とし、曲線ｃが極大値を示
すような膜厚とした場合には、同様に、レーザダイオー
ドＡで７０％以上の安定した反射率が得られなくなる。
【００３９】本実施形態の半導体レーザによれば、曲線
ａに示すように、発振波長が７２０ｎｍであると仮定し
た上で誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚が最適化されてい
る。すなわち、誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚の合計は
反射率が極大値となる１６７．０ｎｍ±５％に設定され
る。この膜厚範囲において曲線ｂは７５．０％、曲線ｃ
は７５．５％であり、また、曲線ｂ、ｃはともに極大値
近傍である。したがって、レーザダイオードＡおよびＢ
において十分に大きい反射率が得られ、また、膜厚のば
らつき等に起因した反射率の変動を少なくすることがで
きる。
ａに示すように、発振波長が７２０ｎｍであると仮定し
た上で誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚が最適化されてい
る。すなわち、誘電体膜１１ａ、１１ｂの膜厚の合計は
反射率が極大値となる１６７．０ｎｍ±５％に設定され
る。この膜厚範囲において曲線ｂは７５．０％、曲線ｃ
は７５．５％であり、また、曲線ｂ、ｃはともに極大値
近傍である。したがって、レーザダイオードＡおよびＢ
において十分に大きい反射率が得られ、また、膜厚のば
らつき等に起因した反射率の変動を少なくすることがで
きる。
【００４０】次に、上記の本実施形態の半導体レーザの
製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すよ
うに、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばｎ
−ＧａＡｓからなる基板１上に、例えばｎ−ＧａＡｓか
らなるバッファー層２ａ、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓから
なるｎ−クラッド層３ａ、例えばＧａＡｓ層を含む多重
量子井戸構造の活性層４ａ、例えばｐ−ＡｌＧａＡｓか
らなるｐ−クラッド層５ａ、例えばｐ−ＧａＡｓからな
るキャップ層６ａを順に積層させる。
製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すよ
うに、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばｎ
−ＧａＡｓからなる基板１上に、例えばｎ−ＧａＡｓか
らなるバッファー層２ａ、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓから
なるｎ−クラッド層３ａ、例えばＧａＡｓ層を含む多重
量子井戸構造の活性層４ａ、例えばｐ−ＡｌＧａＡｓか
らなるｐ−クラッド層５ａ、例えばｐ−ＧａＡｓからな
るキャップ層６ａを順に積層させる。
【００４１】次に、図４（ｂ）に示すように、レーザダ
イオードＡ部分をレジスト（不図示）により保護し、硫
酸系の溶液を用いた無選択エッチング、およびフッ酸系
の溶液を用いたＡｌＧａＡｓに対する選択エッチング等
のウェットエッチングを行う。このエッチングにより、
レーザダイオードＢ部分に形成されたｎ−クラッド層３
ａから上の積層体を除去する。
イオードＡ部分をレジスト（不図示）により保護し、硫
酸系の溶液を用いた無選択エッチング、およびフッ酸系
の溶液を用いたＡｌＧａＡｓに対する選択エッチング等
のウェットエッチングを行う。このエッチングにより、
レーザダイオードＢ部分に形成されたｎ−クラッド層３
ａから上の積層体を除去する。
【００４２】次に、図５（ａ）に示すように、例えば有
機金属気相エピタキシャル成長法などのエピタキシャル
成長法により、レーザダイオードＢ部分のバッファー層
２ａ上およびそれ以外の領域のキャップ層６ａ上に、例
えばｎ−ＩｎＧａＰからなるバッファー層２ｂを形成す
る。さらにその上層に、例えばｎ−ＡｌＧａＩｎＰから
なるｎ−クラッド層３ｂと、例えばＧａＩｎＰ層を含む
多重量子井戸構造の活性層４ｂと、例えばｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰからなるｐ−クラッド層５ｂと、ｐ−ＧａＡｓか
らなるキャップ層６ｂとを順に積層させる。
機金属気相エピタキシャル成長法などのエピタキシャル
成長法により、レーザダイオードＢ部分のバッファー層
２ａ上およびそれ以外の領域のキャップ層６ａ上に、例
えばｎ−ＩｎＧａＰからなるバッファー層２ｂを形成す
る。さらにその上層に、例えばｎ−ＡｌＧａＩｎＰから
なるｎ−クラッド層３ｂと、例えばＧａＩｎＰ層を含む
多重量子井戸構造の活性層４ｂと、例えばｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰからなるｐ−クラッド層５ｂと、ｐ−ＧａＡｓか
らなるキャップ層６ｂとを順に積層させる。
【００４３】次に、図５（ｂ）に示すように、レーザダ
イオードＢ部分をレジスト（不図示）により保護してか
ら、例えば硫酸系の溶液を用いたウェットエッチングを
行い、レーザダイオードＢ以外の部分のキャップ層６ｂ
を除去する。さらに、例えばリン酸／塩酸系の溶液を用
いたウェットエッチングを行い、レーザダイオードＢ以
外の部分のｐ−クラッド層５ｂ、活性層４ｂ、ｎ−クラ
ッド層３ｂおよびバッファー層２ｂを除去する。その
後、例えば塩酸系の溶液を用いたウェットエッチングを
行い、バッファー層２ａに達するトレンチを形成する。
これにより、レーザダイオード間が分離される。
イオードＢ部分をレジスト（不図示）により保護してか
ら、例えば硫酸系の溶液を用いたウェットエッチングを
行い、レーザダイオードＢ以外の部分のキャップ層６ｂ
を除去する。さらに、例えばリン酸／塩酸系の溶液を用
いたウェットエッチングを行い、レーザダイオードＢ以
外の部分のｐ−クラッド層５ｂ、活性層４ｂ、ｎ−クラ
ッド層３ｂおよびバッファー層２ｂを除去する。その
後、例えば塩酸系の溶液を用いたウェットエッチングを
行い、バッファー層２ａに達するトレンチを形成する。
これにより、レーザダイオード間が分離される。
【００４４】次に、図６（ａ）に示すように、各レーザ
ダイオードの電流注入領域となる部分をレジスト（不図
示）により保護し、ｐ−クラッド層５ａ、５ｂの表面に
ｎ型不純物をイオン注入する。これにより、イオン注入
された領域に高抵抗層７ａ、７ｂが形成され、ゲインガ
イド型の電流狭窄構造となる。次に、図６（ｂ）に示す
ように、キャップ層６ａ、６ｂの上部に例えばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕの積層膜をスパッタリングにより成膜し、レー
ザダイオードＡ、Ｂにそれぞれｐ型電極８ａ、８ｂを形
成する。また、基板１のレーザダイオードＡ、Ｂが形成
された側と反対側の面に、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
の積層膜をスパッタリングにより成膜し、ｎ型電極９を
形成する。
ダイオードの電流注入領域となる部分をレジスト（不図
示）により保護し、ｐ−クラッド層５ａ、５ｂの表面に
ｎ型不純物をイオン注入する。これにより、イオン注入
された領域に高抵抗層７ａ、７ｂが形成され、ゲインガ
イド型の電流狭窄構造となる。次に、図６（ｂ）に示す
ように、キャップ層６ａ、６ｂの上部に例えばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕの積層膜をスパッタリングにより成膜し、レー
ザダイオードＡ、Ｂにそれぞれｐ型電極８ａ、８ｂを形
成する。また、基板１のレーザダイオードＡ、Ｂが形成
された側と反対側の面に、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
の積層膜をスパッタリングにより成膜し、ｎ型電極９を
形成する。
【００４５】その後、ペレタイズ工程を経て、同一の基
板１上に発振波長の異なる２つのレーザダイオードＡ、
Ｂを有する、図１（ａ）に示す断面構造となる。次に、
図１（ｂ）の上面図に示すように、フロント端面Ｆに、
レーザダイオードＡの発振波長とレーザダイオードＢの
発振波長の相加平均に基づいて設定される所定の膜厚の
誘電体膜１０を形成する。また、同様に２つのレーザダ
イオードの発振波長の相加平均に基づいて設定される所
定の膜厚の誘電体膜１１ａ、１１ｂをリア端面Ｒに形成
する。各誘電体膜の膜厚は、前述した（４）〜（６）式
に従って設定する。これらの誘電体膜は例えばスパッタ
リングにより成膜する。以上の工程により、本実施形態
の半導体レーザが形成される。
板１上に発振波長の異なる２つのレーザダイオードＡ、
Ｂを有する、図１（ａ）に示す断面構造となる。次に、
図１（ｂ）の上面図に示すように、フロント端面Ｆに、
レーザダイオードＡの発振波長とレーザダイオードＢの
発振波長の相加平均に基づいて設定される所定の膜厚の
誘電体膜１０を形成する。また、同様に２つのレーザダ
イオードの発振波長の相加平均に基づいて設定される所
定の膜厚の誘電体膜１１ａ、１１ｂをリア端面Ｒに形成
する。各誘電体膜の膜厚は、前述した（４）〜（６）式
に従って設定する。これらの誘電体膜は例えばスパッタ
リングにより成膜する。以上の工程により、本実施形態
の半導体レーザが形成される。
【００４６】本実施形態の半導体レーザの製造方法によ
れば、発振波長の異なる複数のレーザダイオードをモノ
リシックに形成し、かつ、簡略な工程で各レーザダイオ
ードのフロント端面およびリア端面に反射率の変動の少
ない誘電体膜を形成することができる。レーザダイオー
ドの端面に所定の膜厚の誘電体膜を形成することによ
り、端面を保護しながら、レーザダイオードのエネルギ
ー変換効率やフロント／リア出力比などを制御すること
ができる。また、本実施形態の半導体レーザの製造方法
によれば、同一の反射率を与える複数の膜厚の値のう
ち、最小の値に設定される。したがって、成膜時間が短
く生産効率を上げることができ、また、膜厚の増大に伴
い成膜ばらつきが顕著となるのを防止することができ
る。
れば、発振波長の異なる複数のレーザダイオードをモノ
リシックに形成し、かつ、簡略な工程で各レーザダイオ
ードのフロント端面およびリア端面に反射率の変動の少
ない誘電体膜を形成することができる。レーザダイオー
ドの端面に所定の膜厚の誘電体膜を形成することによ
り、端面を保護しながら、レーザダイオードのエネルギ
ー変換効率やフロント／リア出力比などを制御すること
ができる。また、本実施形態の半導体レーザの製造方法
によれば、同一の反射率を与える複数の膜厚の値のう
ち、最小の値に設定される。したがって、成膜時間が短
く生産効率を上げることができ、また、膜厚の増大に伴
い成膜ばらつきが顕著となるのを防止することができ
る。
【００４７】本発明の半導体レーザおよびその製造方法
の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上
記の実施形態においては７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の
波長の組み合わせの場合を示したが、他の波長の組み合
わせであってもよい。また、３つ以上のレーザダイオー
ドを有するモノリシック半導体レーザの場合にも本発明
を適用することができる。例えば、３波長レーザの場合
には３つの発振波長の相加平均と、誘電体膜の屈折率に
基づいて誘電体膜の膜厚を設定すればよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であ
る。
の実施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、上
記の実施形態においては７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の
波長の組み合わせの場合を示したが、他の波長の組み合
わせであってもよい。また、３つ以上のレーザダイオー
ドを有するモノリシック半導体レーザの場合にも本発明
を適用することができる。例えば、３波長レーザの場合
には３つの発振波長の相加平均と、誘電体膜の屈折率に
基づいて誘電体膜の膜厚を設定すればよい。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であ
る。
【００４８】
【発明の効果】本発明の半導体レーザによれば、発振波
長の異なる複数のレーザ光を出射可能である半導体レー
ザにおいて、活性層の端面の反射率の変動を抑制し、各
発振波長においてレーザ光の出力を安定させることが可
能となる。本発明の半導体レーザの製造方法によれば、
多重波長モノリシック半導体レーザの端面に、発振波長
の異なる複数のレーザ光に対する反射率が安定した誘電
体膜を、簡略な工程で形成することが可能となる。
長の異なる複数のレーザ光を出射可能である半導体レー
ザにおいて、活性層の端面の反射率の変動を抑制し、各
発振波長においてレーザ光の出力を安定させることが可
能となる。本発明の半導体レーザの製造方法によれば、
多重波長モノリシック半導体レーザの端面に、発振波長
の異なる複数のレーザ光に対する反射率が安定した誘電
体膜を、簡略な工程で形成することが可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に示す半導体レーザ
の断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
の断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体レーザのフロン
ト端面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を
示す図である。
ト端面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を
示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体レーザのリア端
面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示す
図である。
面に形成される誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示す
図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態に係る
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態に係る
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態に係る
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
半導体レーザの製造方法の製造工程を示す図である。
【図７】（ａ）は従来の端面発光型半導体レーザの斜視
図であり、（ｂ）はその上面図である。
図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図８】図７の半導体レーザのフロント端面に形成され
る誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
る誘電体膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図９】図７の半導体レーザのリア端面に形成される誘
電体膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
電体膜の膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図１０】多重波長モノリシック半導体レーザにおけ
る、誘電体膜の膜厚の変化に伴う反射率の周期的な変動
を示す図である。
る、誘電体膜の膜厚の変化に伴う反射率の周期的な変動
を示す図である。
１、１０１…基板、２ａ、２ｂ…バッファー層、３ａ、
３ｂ、１０２…ｎ−クラッド層、４ａ、４ｂ、１０３…
活性層、５ａ、５ｂ、１０４…ｐ−クラッド層、６ａ、
６ｂ…キャップ層、７ａ、７ｂ、１０５…高抵抗層、８
ａ、８ｂ、１０６…ｐ型電極、９…ｎ型電極、１０、１
０８…フロント端面の誘電体膜、１１ａ、１０９ａ…リ
ア端面の１層目の誘電体膜、１１ｂ、１０９ｂ…リア端
面の２層目の誘電体膜、１０７…発光領域。
３ｂ、１０２…ｎ−クラッド層、４ａ、４ｂ、１０３…
活性層、５ａ、５ｂ、１０４…ｐ−クラッド層、６ａ、
６ｂ…キャップ層、７ａ、７ｂ、１０５…高抵抗層、８
ａ、８ｂ、１０６…ｐ型電極、９…ｎ型電極、１０、１
０８…フロント端面の誘電体膜、１１ａ、１０９ａ…リ
ア端面の１層目の誘電体膜、１１ｂ、１０９ｂ…リア端
面の２層目の誘電体膜、１０７…発光領域。
Claims (12)
- 【請求項１】基板上に組成の異なる複数の活性層を有
し、発振波長の異なる複数のレーザ光を平行に出射する
半導体レーザであって、 レーザ光出射側の前端面に形成された前面コート膜と、
前記前端面の裏側の後端面に形成され、前記前面コート
膜に比較して高反射率である後面コート膜とを有し、 前記前面コート膜および前記後面コート膜の膜厚はそれ
ぞれ、前記発振波長の最小値と最大値の間の所定の波長
の光に対し、反射率が極大値を示す所定の膜厚に設定さ
れている半導体レーザ。 - 【請求項２】前記所定の波長は、前記複数のレーザ光の
発振波長の相加平均値である請求項１記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項３】前記前面コート膜は誘電体からなる請求項
１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】前記後面コート膜は誘電体からなる請求項
１記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】前記前面コート膜は複数の層からなる請求
項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】前記後面コート膜は複数の層からなる請求
項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】前記前面コート膜の前記所定の膜厚は、前
記所定の波長をλ、前記前面コート膜の屈折率をｎF と
して、（λ／２）／ｎF で表される値である請求項２記
載の半導体レーザ。 - 【請求項８】前記後面コート膜は、屈折率ｎRaの第１の
後面コート膜と、屈折率ｎRbの第２の後面コート膜との
積層膜であり、 前記第１の後面コート膜の前記所定の膜厚は、前記所定
の波長をλとして、（λ／４）／ｎRaで表される値であ
り、 前記第２の後面コート膜の前記所定の膜厚は、前記所定
の波長をλとして、（λ／４）／ｎRbで表される値であ
る請求項２記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】前記活性層は、第１導電型クラッド層と第
２導電型クラッド層との層間の接合部に形成されている
請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項１０】前記活性層は電流狭窄構造を有する請求
項９記載の半導体レーザ。 - 【請求項１１】基板上に発振波長の異なる２つのレーザ
ダイオードを形成する半導体レーザの製造方法であっ
て、 基板上に、第１のレーザダイオードの第１クラッド層、
活性層および第２クラッド層を順にエピタキシャル成長
させ、第１の積層体を形成する工程と、 前記第１のレーザダイオード以外の部分の前記第１の積
層体を除去する工程と、 第２のレーザダイオードの第１クラッド層、活性層およ
び第２クラッド層を順にエピタキシャル成長させ、第２
の積層体を形成する工程と、 前記第２のレーザダイオード以外の部分の前記第２の積
層体を除去し、前記第１の積層体と前記第２の積層体を
空間的に分離する工程と、 前記レーザダイオードに電極を形成する工程と、 前記レーザダイオードのレーザ光出射側の端面に、前記
発振波長の相加平均である所定の波長に対して最適化さ
れた所定の膜厚を有する前面コート膜を形成する工程
と、 前記レーザ光出射側の裏側の端面に、前記前面コート膜
に比較して高反射率であり、前記所定の波長に対して最
適化された所定の膜厚を有する後面コート膜を形成する
工程とを有する半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１２】前記前面コート膜を形成する工程と、前
記後面コート膜を形成する工程は、それぞれ誘電体を材
料として成膜を行う工程である請求項１１記載の半導体
レーザの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25478499A JP2001077457A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| EP00119585A EP1083641A1 (en) | 1999-09-08 | 2000-09-07 | Semiconductor laser comprising a plurality of active layers and facet coatings and method of production of the same |
| US09/656,705 US6680958B1 (en) | 1999-09-08 | 2000-09-07 | Semiconductor laser and method of production of the same |
| KR1020000052977A KR100731241B1 (ko) | 1999-09-08 | 2000-09-07 | 반도체 레이저 디바이스 및 반도체 레이저의 제조 방법 |
| CNB001269518A CN1181601C (zh) | 1999-09-08 | 2000-09-08 | 半导体激光器及其制造方法 |
| US10/704,413 US6787381B2 (en) | 1999-09-08 | 2003-11-07 | Semiconductor laser and method of production of the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25478499A JP2001077457A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077457A true JP2001077457A (ja) | 2001-03-23 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1083641A1 (ja) |
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Cited By (7)
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