JP2002026446A - Ｓｈｇレーザ - Google Patents
ＳｈｇレーザInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザにおける短波長化、高出力化を
安定して実現することにより、高性能、高信頼性のＳＨ
Ｇレーザを提供すること。 【解決手段】 光学非線形結晶を用いて青紫色レーザを
発生するＳＨＧレーザにおいて、半導体レーザ３０を発
振波長８１０ｎｍ、７８０ｎｍ、６００ｎｍ帯の３つの
レーザ光を出力する多波長レーザとしている。そして、
光学非線形結晶励起用の発振波長８１０ｎｍの半導体レ
ーザ素子３１を、キャビティ端面に亜鉛を拡散させた窓
構造を採用したＤＢＲレーザとすることを特徴としてい
る。そのため端面での光吸収を抑制してＣＯＤの発生を
防止できるので、半導体レーザ素子３１の短波長化及び
高出力化が図れる。
安定して実現することにより、高性能、高信頼性のＳＨ
Ｇレーザを提供すること。 【解決手段】 光学非線形結晶を用いて青紫色レーザを
発生するＳＨＧレーザにおいて、半導体レーザ３０を発
振波長８１０ｎｍ、７８０ｎｍ、６００ｎｍ帯の３つの
レーザ光を出力する多波長レーザとしている。そして、
光学非線形結晶励起用の発振波長８１０ｎｍの半導体レ
ーザ素子３１を、キャビティ端面に亜鉛を拡散させた窓
構造を採用したＤＢＲレーザとすることを特徴としてい
る。そのため端面での光吸収を抑制してＣＯＤの発生を
防止できるので、半導体レーザ素子３１の短波長化及び
高出力化が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＳＨＧ（Second
Harmonic Generation）レーザに関するもので、特に光
学非線形結晶を励起するための半導体レーザの構造に係
り、特にＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Vide
o Disc）、ＨＤ−ＤＶＤ（High-Definition DVD）等複
数の種類のメディアに対応できる光ピックアップに使用
されるものである。
Harmonic Generation）レーザに関するもので、特に光
学非線形結晶を励起するための半導体レーザの構造に係
り、特にＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Vide
o Disc）、ＨＤ−ＤＶＤ（High-Definition DVD）等複
数の種類のメディアに対応できる光ピックアップに使用
されるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の短波長発光デバイス、特に青紫色
レーザの技術進歩には目覚ましいものがある。青紫色レ
ーザの実現技術は大きく２つに分かれる。一方はGaN系
の半導体レーザを使用するもの、他方は赤外等の長い波
長域で発振する半導体レーザのレーザ光の第２次高調波
を光学非線形結晶により発生させて青紫色のレーザ光を
得るものである。
レーザの技術進歩には目覚ましいものがある。青紫色レ
ーザの実現技術は大きく２つに分かれる。一方はGaN系
の半導体レーザを使用するもの、他方は赤外等の長い波
長域で発振する半導体レーザのレーザ光の第２次高調波
を光学非線形結晶により発生させて青紫色のレーザ光を
得るものである。
【０００３】従来の光学非線形結晶を利用して青紫色の
レーザ光を得るＳＨＧレーザの構成を図１４に示す（日
経エレクトロニクス、No.708、1998.1.26）。図示する
ように、絶縁性の基板１００上にＱＰＭ（Quasi Phase
Matching）−ＳＨＧ結晶素子２００が搭載されている。
ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶は、高い非線形特性を有するLiNbO3
結晶基板２１０上に設けられた光導波路２２０を有して
いる。そして、この光導波路２２０と直交する方向に周
期的にTi拡散が施されることにより、グレーティング状
の分極反転領域２３０が形成され（K.Kintaka et al.,
J.Lightwave Technology, vol.14, No.3, 462, 199
6）、更にLiNbO3結晶基板２１０をNb2O5高屈折率膜２４
０が覆っている。
レーザ光を得るＳＨＧレーザの構成を図１４に示す（日
経エレクトロニクス、No.708、1998.1.26）。図示する
ように、絶縁性の基板１００上にＱＰＭ（Quasi Phase
Matching）−ＳＨＧ結晶素子２００が搭載されている。
ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶は、高い非線形特性を有するLiNbO3
結晶基板２１０上に設けられた光導波路２２０を有して
いる。そして、この光導波路２２０と直交する方向に周
期的にTi拡散が施されることにより、グレーティング状
の分極反転領域２３０が形成され（K.Kintaka et al.,
J.Lightwave Technology, vol.14, No.3, 462, 199
6）、更にLiNbO3結晶基板２１０をNb2O5高屈折率膜２４
０が覆っている。
【０００４】また、基板１００上には上記ＱＰＭ−ＳＨ
Ｇ結晶素子２００を励起するための半導体レーザ３００
が、その励起光が光導波路２２０に入射するように、Ｑ
ＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００と一直線上に並ぶようにし
て搭載されている。
Ｇ結晶素子２００を励起するための半導体レーザ３００
が、その励起光が光導波路２２０に入射するように、Ｑ
ＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００と一直線上に並ぶようにし
て搭載されている。
【０００５】通常、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００にお
ける分極反転領域２３０の周期を精度良く制御すること
は困難なため、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の光出力
Ｌ１０は半導体レーザ３００の励起光Ｌ２０の波長λ１
を精密に制御して位相整合を取るのが実際的である。そ
のため半導体レーザ３００には、単一縦モード発振が可
能で且つ発振波長が数ｎｍの範囲で可変であるＤＢＲ
（Distributed Bragg Reflector）レーザが用いられ
る。すなわち、半導体レーザ３００は、チップ全面に設
けられ光導波路となる活性層領域と、チップ後面に設け
られ周期的なグレーティングが形成されたＤＢＲ領域と
が直接結合されて形成されている。半導体レーザ３００
は、ＤＢＲ領域が上記グレーティングに対応した特定波
長（ＤＢＲ波長）のみを反射させることで、単一縦モー
ド発振出来る。また半導体レーザ３００の電極は、活性
層側電極３１０及びＤＢＲ側電極３２０とに分離されて
おり、それぞれ独立に電流を注入することが可能であ
る。すなわち、活性層側電極３１０にレーザ発振閾値以
上の電流を流しておき、且つＤＢＲ側電極３２０に流す
電流量を変化させることにより、ＤＢＲ導波路の実効屈
折率を変化させてＤＢＲ波長を制御し、半導体レーザ３
００の発振波長λ１を制御できる。
ける分極反転領域２３０の周期を精度良く制御すること
は困難なため、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の光出力
Ｌ１０は半導体レーザ３００の励起光Ｌ２０の波長λ１
を精密に制御して位相整合を取るのが実際的である。そ
のため半導体レーザ３００には、単一縦モード発振が可
能で且つ発振波長が数ｎｍの範囲で可変であるＤＢＲ
（Distributed Bragg Reflector）レーザが用いられ
る。すなわち、半導体レーザ３００は、チップ全面に設
けられ光導波路となる活性層領域と、チップ後面に設け
られ周期的なグレーティングが形成されたＤＢＲ領域と
が直接結合されて形成されている。半導体レーザ３００
は、ＤＢＲ領域が上記グレーティングに対応した特定波
長（ＤＢＲ波長）のみを反射させることで、単一縦モー
ド発振出来る。また半導体レーザ３００の電極は、活性
層側電極３１０及びＤＢＲ側電極３２０とに分離されて
おり、それぞれ独立に電流を注入することが可能であ
る。すなわち、活性層側電極３１０にレーザ発振閾値以
上の電流を流しておき、且つＤＢＲ側電極３２０に流す
電流量を変化させることにより、ＤＢＲ導波路の実効屈
折率を変化させてＤＢＲ波長を制御し、半導体レーザ３
００の発振波長λ１を制御できる。
【０００６】上記構成において、半導体レーザ３００の
活性層には、例えばAlGaAs ＭＱＷ（Multiple Quantum
Wells）を用いることにより、発振波長λ１の赤外のレ
ーザ光Ｌ２０を得る。そして、この赤外のレーザ光Ｌ２
０を、波長λ１に対応した周期の分極反転領域２３０を
設けたＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００に励起光として入
射する。すると、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の有す
る非線形特性により、赤外のレーザ光Ｌ２０の半分の波
長λ２＝（１／２）・λ１の青色のレーザ光Ｌ１０（第
２次高調波）が得られる。
活性層には、例えばAlGaAs ＭＱＷ（Multiple Quantum
Wells）を用いることにより、発振波長λ１の赤外のレ
ーザ光Ｌ２０を得る。そして、この赤外のレーザ光Ｌ２
０を、波長λ１に対応した周期の分極反転領域２３０を
設けたＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００に励起光として入
射する。すると、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の有す
る非線形特性により、赤外のレーザ光Ｌ２０の半分の波
長λ２＝（１／２）・λ１の青色のレーザ光Ｌ１０（第
２次高調波）が得られる。
【０００７】上記のような青紫色レーザ光生成メカニズ
ムによると、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の変換効率
は、励起光Ｌ２０の光強度に比例する。従って、半導体
レーザ３００が出力する励起光Ｌ２０の光強度は可能な
限り高くすることが望ましい。
ムによると、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００の変換効率
は、励起光Ｌ２０の光強度に比例する。従って、半導体
レーザ３００が出力する励起光Ｌ２０の光強度は可能な
限り高くすることが望ましい。
【０００８】これまでに得られている励起光Ｌ２０は、
発振波長λ１＝８５０ｎｍの赤外レーザ光で光強度Ｗ１
＝４０ｍＷに止まり、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００を
通して得られる青紫色レーザ光は、発振波長λ２＝４２
５ｎｍ、光強度Ｗ２＝２ｍＷにすぎない。この値は、Ｈ
Ｄ−ＤＶＤ用の光源として標準化されつつある、発振波
長λ＝４０５ｎｍ、光強度Ｗ＝５ｍＷの規格に比べて波
長が２０ｎｍも長く、且つ光強度も低い。しかし、発振
波長λ１をより短波長化し、更に高い光強度Ｗ１を得よ
うとすると、半導体レーザ３００の端面でＣＯＤ（Cata
strophic Optical Damage）による端面劣化が発生する
という問題があった。
発振波長λ１＝８５０ｎｍの赤外レーザ光で光強度Ｗ１
＝４０ｍＷに止まり、ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２００を
通して得られる青紫色レーザ光は、発振波長λ２＝４２
５ｎｍ、光強度Ｗ２＝２ｍＷにすぎない。この値は、Ｈ
Ｄ−ＤＶＤ用の光源として標準化されつつある、発振波
長λ＝４０５ｎｍ、光強度Ｗ＝５ｍＷの規格に比べて波
長が２０ｎｍも長く、且つ光強度も低い。しかし、発振
波長λ１をより短波長化し、更に高い光強度Ｗ１を得よ
うとすると、半導体レーザ３００の端面でＣＯＤ（Cata
strophic Optical Damage）による端面劣化が発生する
という問題があった。
【０００９】これは、反射面となる結晶端面に表面準位
が多いことに起因する。つまり、反射面付近は表面準位
による非発光再結合の生じる確率が高く、活性層の注入
キャリア密度が中央部に比して少なくなり、レーザ発振
波長に対して吸収領域となる。光出力密度が大きくなる
と、この吸収領域での局所的な発熱が大きくなり、温度
上昇し、バンドギャップが減少し、更に吸収が大きくな
って温度上昇を促すという正帰還のプロセスが生じる。
これによって、反射面付近の温度は最終的に融点まで到
達し、結晶が局所的に溶融してしまうというものであ
る。
が多いことに起因する。つまり、反射面付近は表面準位
による非発光再結合の生じる確率が高く、活性層の注入
キャリア密度が中央部に比して少なくなり、レーザ発振
波長に対して吸収領域となる。光出力密度が大きくなる
と、この吸収領域での局所的な発熱が大きくなり、温度
上昇し、バンドギャップが減少し、更に吸収が大きくな
って温度上昇を促すという正帰還のプロセスが生じる。
これによって、反射面付近の温度は最終的に融点まで到
達し、結晶が局所的に溶融してしまうというものであ
る。
【００１０】また、半導体レーザ３００をジャンクショ
ンアップにして基板１００に搭載することにより発生す
る熱が光出力飽和等の悪影響を及ぼし、光出力向上の妨
げとなっていた。
ンアップにして基板１００に搭載することにより発生す
る熱が光出力飽和等の悪影響を及ぼし、光出力向上の妨
げとなっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
青紫色レーザ光を得る手法の一つには、赤外域のレーザ
光を励起光として光学非線形結晶に入射し、その光学非
線形特性により励起光の第２次高調波を利用するという
ものがあった（ＳＨＧレーザ）。
青紫色レーザ光を得る手法の一つには、赤外域のレーザ
光を励起光として光学非線形結晶に入射し、その光学非
線形特性により励起光の第２次高調波を利用するという
ものがあった（ＳＨＧレーザ）。
【００１２】しかし、この第２次高調波により得られる
青紫色レーザ光は、ＨＤ−ＤＶＤ用の光源として標準化
されつつある規格よりも長波長で且つ光強度が弱い。
青紫色レーザ光は、ＨＤ−ＤＶＤ用の光源として標準化
されつつある規格よりも長波長で且つ光強度が弱い。
【００１３】そこで、光学非線形結晶を励起する赤外域
のレーザ光の波長をより短波長化し、且つ光強度を高め
ようとすると、ＣＯＤによる端面劣化が発生するという
問題があった。
のレーザ光の波長をより短波長化し、且つ光強度を高め
ようとすると、ＣＯＤによる端面劣化が発生するという
問題があった。
【００１４】また、光学非線形結晶を励起する半導体レ
ーザを、基板にジャンクションアップにして搭載するこ
とにより放熱の効率が悪く、光出力飽和等の原因とな
り、光出力向上を妨げるという問題があった。
ーザを、基板にジャンクションアップにして搭載するこ
とにより放熱の効率が悪く、光出力飽和等の原因とな
り、光出力向上を妨げるという問題があった。
【００１５】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、半導体レーザにおける短波長化、高
出力化を安定して実現することにより、高性能、高信頼
性のＳＨＧレーザを提供することにある。
ので、その目的は、半導体レーザにおける短波長化、高
出力化を安定して実現することにより、高性能、高信頼
性のＳＨＧレーザを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載したＳＨＧレーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起
光を受けて該励起光の第２次高調波を発生する光学非線
形結晶と、前記光学非線形結晶への前記励起光を発生す
る半導体レーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記
半導体レーザは、半導体基板上に設けられた第１クラッ
ド層と、前記第１クラッド層上に設けられ誘導放出光を
発生する活性層と、前記活性層上に設けられた第２クラ
ッド層とを備える活性層領域と、前記活性層領域に直接
結合するようにして前記半導体基板上に設けられ、所定
の周期を有する複数の溝からなる回折格子を備えるＤＢ
Ｒ領域とを具備し、前記回折格子の周期により発振波長
が制御されるＤＢＲレーザであり、前記活性層領域の前
記ＤＢＲ領域と結合する面に対向する端面近傍は、少な
くとも前記活性層のバンドギャップを拡大する不純物を
含有する窓構造であることを特徴としている。
載したＳＨＧレーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起
光を受けて該励起光の第２次高調波を発生する光学非線
形結晶と、前記光学非線形結晶への前記励起光を発生す
る半導体レーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記
半導体レーザは、半導体基板上に設けられた第１クラッ
ド層と、前記第１クラッド層上に設けられ誘導放出光を
発生する活性層と、前記活性層上に設けられた第２クラ
ッド層とを備える活性層領域と、前記活性層領域に直接
結合するようにして前記半導体基板上に設けられ、所定
の周期を有する複数の溝からなる回折格子を備えるＤＢ
Ｒ領域とを具備し、前記回折格子の周期により発振波長
が制御されるＤＢＲレーザであり、前記活性層領域の前
記ＤＢＲ領域と結合する面に対向する端面近傍は、少な
くとも前記活性層のバンドギャップを拡大する不純物を
含有する窓構造であることを特徴としている。
【００１７】また、この発明の請求項２に記載したＳＨ
Ｇレーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起光を受けて
該励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶と、
前記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導体レ
ーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体レー
ザは、発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤
外領域のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、
少なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ
光を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が
７８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導
体レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザ
であり、前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外領域
のレーザ光は、前記光学非線形結晶に入射するように配
置され、前記光学非線形結晶は、前記第１半導体レーザ
素子の発生する赤外領域のレーザ光の第２次高調波であ
る青紫色レーザ光を発生することを特徴としている。
Ｇレーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起光を受けて
該励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶と、
前記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導体レ
ーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体レー
ザは、発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤
外領域のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、
少なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ
光を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が
７８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導
体レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザ
であり、前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外領域
のレーザ光は、前記光学非線形結晶に入射するように配
置され、前記光学非線形結晶は、前記第１半導体レーザ
素子の発生する赤外領域のレーザ光の第２次高調波であ
る青紫色レーザ光を発生することを特徴としている。
【００１８】更にこの発明の請求項３に記載したＳＨＧ
レーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起光を受けて該
励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶と、前
記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導体レー
ザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体レーザ
は、発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤外
領域のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、少
なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ光
を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が７
８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導体
レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザで
あり、前記第１半導体レーザ素子は、半導体基板上に設
けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設
けられ誘導放出光を発生する活性層と、前記活性層上に
設けられた第２クラッド層とを備える活性層領域と、前
記活性層領域に直接結合するようにして前記半導体基板
上に設けられ、所定の周期を有する複数の溝からなる回
折格子を備えるＤＢＲ領域とを具備し、前記回折格子の
周期により発振波長が制御されるＤＢＲレーザであり、
前記活性層領域の前記ＤＢＲ領域と結合する面に対向す
る端面近傍は、少なくとも前記活性層のバンドギャップ
を拡大する不純物を含有する窓構造であり、前記第１半
導体レーザ素子の発生する赤外領域のレーザ光は、前記
光学非線形結晶に入射するように配置され、前記光学非
線形結晶は、前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外
領域のレーザ光の第２次高調波である青紫色レーザ光を
発生することを特徴としている。
レーザは、絶縁性基板上に設けられ、励起光を受けて該
励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶と、前
記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導体レー
ザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体レーザ
は、発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤外
領域のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、少
なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ光
を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が７
８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導体
レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザで
あり、前記第１半導体レーザ素子は、半導体基板上に設
けられた第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に設
けられ誘導放出光を発生する活性層と、前記活性層上に
設けられた第２クラッド層とを備える活性層領域と、前
記活性層領域に直接結合するようにして前記半導体基板
上に設けられ、所定の周期を有する複数の溝からなる回
折格子を備えるＤＢＲ領域とを具備し、前記回折格子の
周期により発振波長が制御されるＤＢＲレーザであり、
前記活性層領域の前記ＤＢＲ領域と結合する面に対向す
る端面近傍は、少なくとも前記活性層のバンドギャップ
を拡大する不純物を含有する窓構造であり、前記第１半
導体レーザ素子の発生する赤外領域のレーザ光は、前記
光学非線形結晶に入射するように配置され、前記光学非
線形結晶は、前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外
領域のレーザ光の第２次高調波である青紫色レーザ光を
発生することを特徴としている。
【００１９】請求項４に記載したように、請求項１また
は３記載のＳＨＧレーザにおいて、前記第２クラッド層
の少なくとも一部は、前記活性層内で発生する誘導放出
光が導波する方向に沿って設けられたリッジストライプ
形状を有し、前記第２クラッド層のリッジストライプに
隣接する領域には、光吸収性の電流阻止層を更に備える
ことを特徴としている。
は３記載のＳＨＧレーザにおいて、前記第２クラッド層
の少なくとも一部は、前記活性層内で発生する誘導放出
光が導波する方向に沿って設けられたリッジストライプ
形状を有し、前記第２クラッド層のリッジストライプに
隣接する領域には、光吸収性の電流阻止層を更に備える
ことを特徴としている。
【００２０】請求項５に記載したように、請求項２乃至
４いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記第１
乃至第３半導体レーザ素子は、同一半導体基板上にモノ
リシックに形成されていることを特徴としている。
４いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記第１
乃至第３半導体レーザ素子は、同一半導体基板上にモノ
リシックに形成されていることを特徴としている。
【００２１】請求項６に記載したように、請求項１、３
乃至５いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記
活性層領域及びＤＢＲ領域を励起するための電極は電気
的に分離され、前記ＤＢＲ領域に注入する電流を前記活
性層領域とは別個に制御することにより、該活性層領域
が発生する誘導放出光のうち所望の波長を選択すること
を特徴としている。
乃至５いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記
活性層領域及びＤＢＲ領域を励起するための電極は電気
的に分離され、前記ＤＢＲ領域に注入する電流を前記活
性層領域とは別個に制御することにより、該活性層領域
が発生する誘導放出光のうち所望の波長を選択すること
を特徴としている。
【００２２】請求項７に記載したように、請求項１乃至
６いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記絶縁
性基板は前記半導体レーザの主表面に設けられた電極に
対応する電極パターンを有し、前記半導体レーザは、前
記絶縁性基板上に前記主表面を下にして配置されるジャ
ンクションダウンでマウントされていることを特徴とし
ている。
６いずれか１項記載のＳＨＧレーザにおいて、前記絶縁
性基板は前記半導体レーザの主表面に設けられた電極に
対応する電極パターンを有し、前記半導体レーザは、前
記絶縁性基板上に前記主表面を下にして配置されるジャ
ンクションダウンでマウントされていることを特徴とし
ている。
【００２３】請求項１のような構成によれば、半導体レ
ーザが発生する励起光を光学非線形結晶により第２次高
調波に変換するＳＨＧレーザにおいて、半導体レーザの
レーザ光出射端面に、少なくとも活性層のバンドギャッ
プを拡大させる不純物を導入する窓構造を採用してい
る。そのため、端面付近における光吸収が低減し、端面
でのＣＯＤによる端面劣化を抑制でき、発振波長の更な
る短波長化及び高出力化が可能となる。また半導体レー
ザを、キャビティ端部に回折格子を設けるＤＢＲ構造と
することにより半導体レーザの単一縦モード発振を可能
とし、光学非線形結晶における第２次高調波への変換効
率を向上できる。そのため、ＳＨＧレーザの性能及び信
頼性を向上できる。
ーザが発生する励起光を光学非線形結晶により第２次高
調波に変換するＳＨＧレーザにおいて、半導体レーザの
レーザ光出射端面に、少なくとも活性層のバンドギャッ
プを拡大させる不純物を導入する窓構造を採用してい
る。そのため、端面付近における光吸収が低減し、端面
でのＣＯＤによる端面劣化を抑制でき、発振波長の更な
る短波長化及び高出力化が可能となる。また半導体レー
ザを、キャビティ端部に回折格子を設けるＤＢＲ構造と
することにより半導体レーザの単一縦モード発振を可能
とし、光学非線形結晶における第２次高調波への変換効
率を向上できる。そのため、ＳＨＧレーザの性能及び信
頼性を向上できる。
【００２４】また請求項２のような構成によれば、半導
体レーザが発生する励起光を光学非線形結晶により第２
次高調波に変換するＳＨＧレーザにおいて、半導体レー
ザは複数の半導体レーザ素子を有する多波長レーザであ
り、そのうちの１つの半導体レーザ素子の発振波長を８
００ｎｍから８４０ｎｍの赤外領域とすることで、光学
非線形結晶により発振波長が４００ｎｍ帯の青紫色レー
ザを得ることが出来る。加えて、発振波長が６００ｎｍ
帯の赤色レーザ素子や、７８０ｎｍの赤外レーザ素子を
備えることにより、ワンチップで赤外、赤色、青紫色の
多波長レーザを実現でき、ＳＨＧレーザの性能を向上で
きる。
体レーザが発生する励起光を光学非線形結晶により第２
次高調波に変換するＳＨＧレーザにおいて、半導体レー
ザは複数の半導体レーザ素子を有する多波長レーザであ
り、そのうちの１つの半導体レーザ素子の発振波長を８
００ｎｍから８４０ｎｍの赤外領域とすることで、光学
非線形結晶により発振波長が４００ｎｍ帯の青紫色レー
ザを得ることが出来る。加えて、発振波長が６００ｎｍ
帯の赤色レーザ素子や、７８０ｎｍの赤外レーザ素子を
備えることにより、ワンチップで赤外、赤色、青紫色の
多波長レーザを実現でき、ＳＨＧレーザの性能を向上で
きる。
【００２５】更に請求項３のような構成によれば、請求
項２の構造を有するＳＨＧレーザにおいて、少なくとも
発振波長が８００ｎｍから８４０ｎｍの赤外レーザ素子
を、窓構造を有するＤＢＲレーザとしている。そのた
め、光学非線形結晶の励起光である赤外レーザ光の短波
長化及び高出力化を可能とし、ＨＤ−ＤＶＤに対応でき
る、より短い波長で高出力の青紫色レーザ光を発生で
き、高性能、高信頼性のＳＨＧレーザを実現できる。
項２の構造を有するＳＨＧレーザにおいて、少なくとも
発振波長が８００ｎｍから８４０ｎｍの赤外レーザ素子
を、窓構造を有するＤＢＲレーザとしている。そのた
め、光学非線形結晶の励起光である赤外レーザ光の短波
長化及び高出力化を可能とし、ＨＤ−ＤＶＤに対応でき
る、より短い波長で高出力の青紫色レーザ光を発生で
き、高性能、高信頼性のＳＨＧレーザを実現できる。
【００２６】請求項４のように、半導体レーザの一方の
クラッド層の少なくとも一部はリッジストライプ形状
で、そのリッジ側部には光吸収性の電流阻止層を設けて
いる。そのため、レーザ光の横モードを単一に出来るの
で、レーザ光を十分に絞り込むことが出来、光学非線形
結晶での変換効率を向上できる。
クラッド層の少なくとも一部はリッジストライプ形状
で、そのリッジ側部には光吸収性の電流阻止層を設けて
いる。そのため、レーザ光の横モードを単一に出来るの
で、レーザ光を十分に絞り込むことが出来、光学非線形
結晶での変換効率を向上できる。
【００２７】請求項５のように、複数の半導体レーザ素
子は同一の半導体基板上にモノリシックに形成すること
により、各波長のレーザ光の発光点間隔を精密に制御で
きる。
子は同一の半導体基板上にモノリシックに形成すること
により、各波長のレーザ光の発光点間隔を精密に制御で
きる。
【００２８】請求項６のように、非線形光学結晶の励起
光を発生する半導体レーザをＤＢＲレーザとしており、
活性層領域に独立してＤＢＲ領域に電流を注入出来る構
造としている。そのため、注入電流によりＤＢＲ領域の
実効屈折率を自在に変化させることが出来るため、半導
体レーザの発振波長を精密に制御できる。
光を発生する半導体レーザをＤＢＲレーザとしており、
活性層領域に独立してＤＢＲ領域に電流を注入出来る構
造としている。そのため、注入電流によりＤＢＲ領域の
実効屈折率を自在に変化させることが出来るため、半導
体レーザの発振波長を精密に制御できる。
【００２９】請求項７のように、絶縁性基板上に半導体
レーザの電極パターンを形成し、半導体レーザをこの電
極に接続するようにジャンクションダウンでマウントし
ている。そのため、半導体レーザが発生する熱を効率よ
く放出できるため光出力の熱飽和を防止し、より一層の
光出力を向上できる。
レーザの電極パターンを形成し、半導体レーザをこの電
極に接続するようにジャンクションダウンでマウントし
ている。そのため、半導体レーザが発生する熱を効率よ
く放出できるため光出力の熱飽和を防止し、より一層の
光出力を向上できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００３１】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザに
ついて図１を用いて説明する。図１は非線形結晶を利用
して青紫色レーザ光を得るＳＨＧレーザの斜視図であ
り、８１０ｎｍの赤外レーザ光の第２次高調波を発生さ
せて青紫色レーザ光を得るものである。
ついて図１を用いて説明する。図１は非線形結晶を利用
して青紫色レーザ光を得るＳＨＧレーザの斜視図であ
り、８１０ｎｍの赤外レーザ光の第２次高調波を発生さ
せて青紫色レーザ光を得るものである。
【００３２】図示するように、絶縁性のAlN基板１０上
にＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２０が搭載されている。ＱＰ
Ｍ−ＳＨＧ結晶は、高い非線形特性を有するMgO添加LiN
bO3結晶基板２１上に設けられた光導波路２２を有して
いる。この光導波路２２に入射したレーザ光は、MgO添
加LiNbO3結晶基板２１の非線形特性により、その一部が
第２次高調波成分に変換される。通常、発生した第２次
高調波成分は互いにうち消し合ってしまい、大きな光出
力にならない。そこで、この光導波路２２と直交する方
向に周期的にTi拡散を施し、グレーティング状の分極反
転領域２３を形成している。この分極反転領域２３は、
第２次高調波成分の位相を調節する役目を果たす。この
結果、発生した第２次高調波成分は足し合わされるよう
になり、ＳＨＧ（第２次高調波発生）の変換効率を向上
させる。このような手法がＱＰＭ（疑似位相整合）であ
る。更に、LiNbO3結晶基板２１をNb2O5高屈折率膜２４
が覆っている。
にＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２０が搭載されている。ＱＰ
Ｍ−ＳＨＧ結晶は、高い非線形特性を有するMgO添加LiN
bO3結晶基板２１上に設けられた光導波路２２を有して
いる。この光導波路２２に入射したレーザ光は、MgO添
加LiNbO3結晶基板２１の非線形特性により、その一部が
第２次高調波成分に変換される。通常、発生した第２次
高調波成分は互いにうち消し合ってしまい、大きな光出
力にならない。そこで、この光導波路２２と直交する方
向に周期的にTi拡散を施し、グレーティング状の分極反
転領域２３を形成している。この分極反転領域２３は、
第２次高調波成分の位相を調節する役目を果たす。この
結果、発生した第２次高調波成分は足し合わされるよう
になり、ＳＨＧ（第２次高調波発生）の変換効率を向上
させる。このような手法がＱＰＭ（疑似位相整合）であ
る。更に、LiNbO3結晶基板２１をNb2O5高屈折率膜２４
が覆っている。
【００３３】また、AlN基板１０上には電極パターン１
１が形成されており、この電極パターンに接続するよう
にして、上記ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２０の励起光を出
力する半導体レーザ３０が、半導体基板を上にするジャ
ンクションダウンの形で搭載されている。この半導体レ
ーザ３０は３つの半導体レーザ素子３１、３２、３３が
同一半導体基板上にモノリシックに形成された多波長レ
ーザである。このうち、半導体レーザ素子３１は端面３
４より発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１を出力
し、半導体レーザ素子３２は端面３５より発振波長７８
０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ２を出力し、半導体レーザ素子
３３は端面３６より発振波長６３５ｎｍの赤色レーザ光
Ｌ３を出力する。そして、半導体レーザ素子３１の端面
３４から出力される発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光
Ｌ１は、上記ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶の光導波路２２に入射
するようアライメントされている。
１が形成されており、この電極パターンに接続するよう
にして、上記ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶素子２０の励起光を出
力する半導体レーザ３０が、半導体基板を上にするジャ
ンクションダウンの形で搭載されている。この半導体レ
ーザ３０は３つの半導体レーザ素子３１、３２、３３が
同一半導体基板上にモノリシックに形成された多波長レ
ーザである。このうち、半導体レーザ素子３１は端面３
４より発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１を出力
し、半導体レーザ素子３２は端面３５より発振波長７８
０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ２を出力し、半導体レーザ素子
３３は端面３６より発振波長６３５ｎｍの赤色レーザ光
Ｌ３を出力する。そして、半導体レーザ素子３１の端面
３４から出力される発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光
Ｌ１は、上記ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶の光導波路２２に入射
するようアライメントされている。
【００３４】上記構成により、半導体レーザ３０が出射
端面３５から直接出力する発振波長７８０ｎｍの赤外レ
ーザ光Ｌ２、出射端面３６から直接出力する発振波長６
３５ｎｍ帯の赤色レーザ光Ｌ３、及び出射端面３４から
直接出力する発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１の
ＳＨＧにより発生する発振波長４０５ｎｍの青紫色レー
ザ光Ｌ４の３波長のレーザ光を、ワンチップにて発生す
ることが出来る。
端面３５から直接出力する発振波長７８０ｎｍの赤外レ
ーザ光Ｌ２、出射端面３６から直接出力する発振波長６
３５ｎｍ帯の赤色レーザ光Ｌ３、及び出射端面３４から
直接出力する発振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１の
ＳＨＧにより発生する発振波長４０５ｎｍの青紫色レー
ザ光Ｌ４の３波長のレーザ光を、ワンチップにて発生す
ることが出来る。
【００３５】次に半導体レーザ３０の構造の詳細につい
て、まず半導体レーザ素子３１に着目して、図２、図３
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２は半導体レーザ
素子３１の断面斜視図、図３（ａ）は半導体レーザ素子
３１の断面図、図３（ｂ）は半導体レーザ素子３１の端
面近傍の断面図である。
て、まず半導体レーザ素子３１に着目して、図２、図３
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２は半導体レーザ
素子３１の断面斜視図、図３（ａ）は半導体レーザ素子
３１の断面図、図３（ｂ）は半導体レーザ素子３１の端
面近傍の断面図である。
【００３６】図示するように、発振波長８１０ｎｍの赤
外レーザ光Ｌ１を出力する半導体レーザ素子３１は、そ
の発振波長を精密に制御するために、レーザ光の出射端
面とは反対側のキャビティ端面にグレーティングを設け
たＤＢＲレーザとなっている。すなわち、半導体レーザ
素子３１は、誘導放出光を発生して増幅し、光導波路と
なる活性層領域と、活性層領域に直接結合するようにし
て設けられ周期的なグレーティングが形成されたＤＢＲ
領域とから構成されている。
外レーザ光Ｌ１を出力する半導体レーザ素子３１は、そ
の発振波長を精密に制御するために、レーザ光の出射端
面とは反対側のキャビティ端面にグレーティングを設け
たＤＢＲレーザとなっている。すなわち、半導体レーザ
素子３１は、誘導放出光を発生して増幅し、光導波路と
なる活性層領域と、活性層領域に直接結合するようにし
て設けられ周期的なグレーティングが形成されたＤＢＲ
領域とから構成されている。
【００３７】まず、活性層領域について説明する。すな
わち、ｎ型GaAs基板４０上にｎ型InGaAlPクラッド層４
１、AlGaAsバッファ層４２が形成されている。このAlGa
Asバッファ層４２上に、例えばAl0.1Ga0.9Asを井戸層
に、Al0.5Ga0.5Asをバリア層とするAlGaAs ＭＱＷ活性
層４３が形成されている。活性層４３上には再びAlGaAs
バッファ層４４、ｐ型InGaAlPクラッド層４５、そしてI
nGaAlPのAl組成を減らしたエッチングストップ層４６を
介してリッジストライプ形状のｐ型InGaAlPクラッド層
４７が設けられている。更に、ｐ型InGaAlPクラッド層
４７のリッジ部分の両側を埋め込むようにして光吸収性
のｎ型GaAs電流阻止層４８が設けられることによりＳＢ
Ｒ（Selectively Buried Ridge）構造が形成され、全面
にｐ型GaAsコンタクト層４９が形成されている。そし
て、ｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０
の裏面にはそれぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が
形成されている。また活性層領域は、特に光の出射側と
なるチップ前面のキャビティ端面近傍の活性層４３、ク
ラッド層４５、４７、クラッド層４１の一部、バッファ
層４２、４４、及びエッチングストップ層４６に亜鉛を
拡散した領域５２を設ける窓構造としている。亜鉛はキ
ャビティ端面より数μｍ〜４０μｍ程度に渡って拡散さ
せている。GaAs系の材料において亜鉛はGaサイトに入っ
てアクセプタとして働くため、図３（ｂ）に示すよう
に、亜鉛を拡散した領域５２の活性層４３’、クラッド
層４５’、４７’、クラッド層４１’の一部、バッファ
層４２’、４４’、及びエッチングストップ層４６’は
全てｐ型の導電型を有するようになる。そのため亜鉛を
拡散した端面近傍では、この領域に電流が注入されない
ように、全面にｎ型GaAs電流阻止層４８が設けられてい
る。なお、亜鉛の代わりにセレン（Se）等を用いても良
い。
わち、ｎ型GaAs基板４０上にｎ型InGaAlPクラッド層４
１、AlGaAsバッファ層４２が形成されている。このAlGa
Asバッファ層４２上に、例えばAl0.1Ga0.9Asを井戸層
に、Al0.5Ga0.5Asをバリア層とするAlGaAs ＭＱＷ活性
層４３が形成されている。活性層４３上には再びAlGaAs
バッファ層４４、ｐ型InGaAlPクラッド層４５、そしてI
nGaAlPのAl組成を減らしたエッチングストップ層４６を
介してリッジストライプ形状のｐ型InGaAlPクラッド層
４７が設けられている。更に、ｐ型InGaAlPクラッド層
４７のリッジ部分の両側を埋め込むようにして光吸収性
のｎ型GaAs電流阻止層４８が設けられることによりＳＢ
Ｒ（Selectively Buried Ridge）構造が形成され、全面
にｐ型GaAsコンタクト層４９が形成されている。そし
て、ｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０
の裏面にはそれぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が
形成されている。また活性層領域は、特に光の出射側と
なるチップ前面のキャビティ端面近傍の活性層４３、ク
ラッド層４５、４７、クラッド層４１の一部、バッファ
層４２、４４、及びエッチングストップ層４６に亜鉛を
拡散した領域５２を設ける窓構造としている。亜鉛はキ
ャビティ端面より数μｍ〜４０μｍ程度に渡って拡散さ
せている。GaAs系の材料において亜鉛はGaサイトに入っ
てアクセプタとして働くため、図３（ｂ）に示すよう
に、亜鉛を拡散した領域５２の活性層４３’、クラッド
層４５’、４７’、クラッド層４１’の一部、バッファ
層４２’、４４’、及びエッチングストップ層４６’は
全てｐ型の導電型を有するようになる。そのため亜鉛を
拡散した端面近傍では、この領域に電流が注入されない
ように、全面にｎ型GaAs電流阻止層４８が設けられてい
る。なお、亜鉛の代わりにセレン（Se）等を用いても良
い。
【００３８】次にＤＢＲ領域について説明する。ＤＢＲ
領域は上記活性層領域に直接結合するようにして設けら
れ、ｎ型GaAs基板４０上にｎ型InGaAlPクラッド層４１
が形成されている。このInGaAlPクラッド層４１の表面
には、周期Λのグレーティング５３が形成され、グレー
ティング５３上にはAlGaAs光導波層５４、ｐ型InGaAlP
クラッド層５５が形成されている。そして活性層領域と
同様に、ｐ型GaAsコンタクト層４９が形成され、ｐ型Ga
Asコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０の裏面には
それぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が形成されて
いる。
領域は上記活性層領域に直接結合するようにして設けら
れ、ｎ型GaAs基板４０上にｎ型InGaAlPクラッド層４１
が形成されている。このInGaAlPクラッド層４１の表面
には、周期Λのグレーティング５３が形成され、グレー
ティング５３上にはAlGaAs光導波層５４、ｐ型InGaAlP
クラッド層５５が形成されている。そして活性層領域と
同様に、ｐ型GaAsコンタクト層４９が形成され、ｐ型Ga
Asコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０の裏面には
それぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が形成されて
いる。
【００３９】なお、ｐ型電極５０は活性層領域とＤＢＲ
領域とを別個に励起できるよう、分離溝５６により電気
的に分離されている。
領域とを別個に励起できるよう、分離溝５６により電気
的に分離されている。
【００４０】上記のようにキャビティ端部にグレーティ
ングを設けたＤＢＲレーザの発振波長λpは、光が導波
する領域の実効屈折率をｎeffとすると、λp＝２・ｎef
f・Λとなる。すなわち、実効屈折率ｎeff、グレーティ
ングの周期Λの２つの要素により決まる発振波長での単
一縦モード発振が可能となり、また、温度変化による発
振波長の長波長側への飛び移りも少ない。グレーティン
グの周期Λは、例えば所望の発振波長の２次の周期であ
る。
ングを設けたＤＢＲレーザの発振波長λpは、光が導波
する領域の実効屈折率をｎeffとすると、λp＝２・ｎef
f・Λとなる。すなわち、実効屈折率ｎeff、グレーティ
ングの周期Λの２つの要素により決まる発振波長での単
一縦モード発振が可能となり、また、温度変化による発
振波長の長波長側への飛び移りも少ない。グレーティン
グの周期Λは、例えば所望の発振波長の２次の周期であ
る。
【００４１】次に赤色レーザ光Ｌ３を出力する半導体レ
ーザ素子３３について、図４、５を用いて説明する。図
４は半導体レーザ素子３３の断面斜視図、図４は半導体
レーザ素子３３の断面図である。
ーザ素子３３について、図４、５を用いて説明する。図
４は半導体レーザ素子３３の断面斜視図、図４は半導体
レーザ素子３３の断面図である。
【００４２】図示するように、赤外レーザ光Ｌ１を出力
する半導体レーザ素子３１と共通のｎ型GaAs基板４０上
にｎ型InGaAlPクラッド層６１、InGaAlPガイド層６２が
形成されている。このInGaAlPガイド層６２上に、InGaP
を井戸層、InGaAlPをバリア層とするInGaP/InGaAlP Ｍ
ＱＷ活性層６３が形成されている。活性層６３上には再
びInGaAlPガイド層６４、ｐ型InGaAlPクラッド層６５が
形成され、更にリッジストライプ形状のｐ型InGaAlPク
ラッド層６７が、Al組成の少なくInGaAlPエッチングス
トップ層６６を介して設けられている。InGaAlPガイド
層６２、６４は誘導放出光の導波層となる。また、ｐ型
InGaAlPクラッド層６７のリッジ部分の両側を埋め込む
ようにしてｎ型GaAs電流阻止層４８が形成され、全面に
ｐ型GaAsコンタクト層４９が形成されている。そして、
ｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０の裏
面にはそれぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が形成
されている。半導体レーザ素子３３は、半導体レーザ素
子３１と異なりＤＢＲ構造及び窓構造は採用していな
い。
する半導体レーザ素子３１と共通のｎ型GaAs基板４０上
にｎ型InGaAlPクラッド層６１、InGaAlPガイド層６２が
形成されている。このInGaAlPガイド層６２上に、InGaP
を井戸層、InGaAlPをバリア層とするInGaP/InGaAlP Ｍ
ＱＷ活性層６３が形成されている。活性層６３上には再
びInGaAlPガイド層６４、ｐ型InGaAlPクラッド層６５が
形成され、更にリッジストライプ形状のｐ型InGaAlPク
ラッド層６７が、Al組成の少なくInGaAlPエッチングス
トップ層６６を介して設けられている。InGaAlPガイド
層６２、６４は誘導放出光の導波層となる。また、ｐ型
InGaAlPクラッド層６７のリッジ部分の両側を埋め込む
ようにしてｎ型GaAs電流阻止層４８が形成され、全面に
ｐ型GaAsコンタクト層４９が形成されている。そして、
ｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型GaAs基板４０の裏
面にはそれぞれ、ｐ型電極５０及びｎ型電極５１が形成
されている。半導体レーザ素子３３は、半導体レーザ素
子３１と異なりＤＢＲ構造及び窓構造は採用していな
い。
【００４３】また赤外レーザ光Ｌ２を出力する半導体レ
ーザ素子３２は、半導体レーザ素子３３と同様の構造に
おいて、７８０ｎｍの赤外レーザ光に相当するAlGaAs
ＭＱＷ活性層を有しており、やはり半導体レーザ素子３
１、３３と同一半導体基板４０上にモノリシックに形成
されている。
ーザ素子３２は、半導体レーザ素子３３と同様の構造に
おいて、７８０ｎｍの赤外レーザ光に相当するAlGaAs
ＭＱＷ活性層を有しており、やはり半導体レーザ素子３
１、３３と同一半導体基板４０上にモノリシックに形成
されている。
【００４４】次に、上記半導体レーザ３０の製造方法に
ついて、特に半導体レーザ素子３１の窓構造形成に注目
して、図６乃至図１２を用いて説明する。図６乃至図１
２は半導体レーザ素子３１の製造工程の断面斜視図を順
次示している。なお説明の簡単化のためにＤＢＲ領域に
ついての説明は省略する。
ついて、特に半導体レーザ素子３１の窓構造形成に注目
して、図６乃至図１２を用いて説明する。図６乃至図１
２は半導体レーザ素子３１の製造工程の断面斜視図を順
次示している。なお説明の簡単化のためにＤＢＲ領域に
ついての説明は省略する。
【００４５】まず図６に示すように、ｎ型GaAs基板４０
上に例えばＭＯ−ＣＶＤ（Metal Organic-Chemical Vap
or Deposition）法により、ｎ型InGaAlPクラッド層４
１、AlGaAsバッファ層４２を形成する。そしてAlGaAsバ
ッファ層４２上に、ＭＯ−ＣＶＤ法や膜厚制御性に優れ
たＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等によりｎ個
（ｎは２以上の整数）のAlGaAs井戸層を有するAlGaAs
ＭＱＷ活性層４３を形成する。引き続き、ＭＯ−ＣＶＤ
法によりAlGaAsバッファ層４４、InGaAlPクラッド層４
４、InGaAlPまたはInGaPエッチングストップ層４６及び
InGaAlPクラッド層４７を形成する。
上に例えばＭＯ−ＣＶＤ（Metal Organic-Chemical Vap
or Deposition）法により、ｎ型InGaAlPクラッド層４
１、AlGaAsバッファ層４２を形成する。そしてAlGaAsバ
ッファ層４２上に、ＭＯ−ＣＶＤ法や膜厚制御性に優れ
たＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等によりｎ個
（ｎは２以上の整数）のAlGaAs井戸層を有するAlGaAs
ＭＱＷ活性層４３を形成する。引き続き、ＭＯ−ＣＶＤ
法によりAlGaAsバッファ層４４、InGaAlPクラッド層４
４、InGaAlPまたはInGaPエッチングストップ層４６及び
InGaAlPクラッド層４７を形成する。
【００４６】次に図７に示すように、例えばSiO2膜７０
を全面に形成する。このSiO2膜７０は窓構造を形成する
際の亜鉛拡散のマスクとして用いるものである。そのた
め、亜鉛拡散を行うキャビティ端面から数μｍ〜４０μ
ｍ程度の領域のSiO2膜７０を、リソグラフィ技術とエッ
チングにより除去してInGaAlPクラッド層４７の表面を
露出させる。
を全面に形成する。このSiO2膜７０は窓構造を形成する
際の亜鉛拡散のマスクとして用いるものである。そのた
め、亜鉛拡散を行うキャビティ端面から数μｍ〜４０μ
ｍ程度の領域のSiO2膜７０を、リソグラフィ技術とエッ
チングにより除去してInGaAlPクラッド層４７の表面を
露出させる。
【００４７】次に図８に示すように、全面に亜鉛を含む
ｐ型GaAs層７１を形成する。このｐ型GaAs層７１は亜鉛
の拡散源となる。そしてｎ型GaAs層７１の成長中に、前
工程においてSiO2膜７０を除去した領域の活性層４３、
クラッド層４１、４５、４７、バッファ層４２、４４及
びエッチングストップ層４６内に亜鉛が拡散する。その
結果、亜鉛が拡散された領域５２は全てｐ型の導電性を
有することとなる。なお、亜鉛拡散の方法は上記の方法
に限らず、少なくとも活性層４３に亜鉛を拡散できれば
どのような方法を用いてもかまわない。また活性層のバ
ンドギャップを拡大できる材料であれば、前述の通り拡
散すべき材料は亜鉛に限られるものでもない。
ｐ型GaAs層７１を形成する。このｐ型GaAs層７１は亜鉛
の拡散源となる。そしてｎ型GaAs層７１の成長中に、前
工程においてSiO2膜７０を除去した領域の活性層４３、
クラッド層４１、４５、４７、バッファ層４２、４４及
びエッチングストップ層４６内に亜鉛が拡散する。その
結果、亜鉛が拡散された領域５２は全てｐ型の導電性を
有することとなる。なお、亜鉛拡散の方法は上記の方法
に限らず、少なくとも活性層４３に亜鉛を拡散できれば
どのような方法を用いてもかまわない。また活性層のバ
ンドギャップを拡大できる材料であれば、前述の通り拡
散すべき材料は亜鉛に限られるものでもない。
【００４８】次に図９に示すように、ｎ型GaAs層７１及
びSiO2膜７０をエッチングにより除去する。
びSiO2膜７０をエッチングにより除去する。
【００４９】次に図１０に示すように、リソグラフィ技
術とエッチングによりInGaAlPクラッド層４７、４７’
を図示するようなリッジストライプ形状にパターニング
する。なお、このパターニングの工程前までに、上記半
導体レーザ素子３１と別の工程により半導体レーザ素子
３２、３３のｐ型InGaAlPクラッド層６７まで形成す
る。勿論一部工程を半導体レーザ素子３１の製造工程と
共通に行ってもかまわない。半導体レーザ素子３１乃至
３３のクラッド層の材料はInGaAlPで共通であるため、
このリッジストライプ形状のパターニング工程は半導体
レーザ素子３１乃至３３について同一の工程で行う。こ
の後の工程も半導体レーザ素子３１乃至３３について共
通の工程で行うことが出来る。
術とエッチングによりInGaAlPクラッド層４７、４７’
を図示するようなリッジストライプ形状にパターニング
する。なお、このパターニングの工程前までに、上記半
導体レーザ素子３１と別の工程により半導体レーザ素子
３２、３３のｐ型InGaAlPクラッド層６７まで形成す
る。勿論一部工程を半導体レーザ素子３１の製造工程と
共通に行ってもかまわない。半導体レーザ素子３１乃至
３３のクラッド層の材料はInGaAlPで共通であるため、
このリッジストライプ形状のパターニング工程は半導体
レーザ素子３１乃至３３について同一の工程で行う。こ
の後の工程も半導体レーザ素子３１乃至３３について共
通の工程で行うことが出来る。
【００５０】次に図１１に示すように、全面にｎ型GaAs
電流阻止層４８を形成する。そしてリッジストライプ形
状のｐ型InGaAlPクラッド層４７、６７上のｎ型GaAs電
流阻止層４８を除去する。なお、半導体レーザ素子３１
において窓構造を形成した領域５２では、亜鉛を拡散し
たことにより全ての層がｐ型化しているため、この領域
には電流を注入しないよう、ｐ型InGaAlPクラッド層４
７’上にｎ型GaAs電流阻止層４８を残存させる。
電流阻止層４８を形成する。そしてリッジストライプ形
状のｐ型InGaAlPクラッド層４７、６７上のｎ型GaAs電
流阻止層４８を除去する。なお、半導体レーザ素子３１
において窓構造を形成した領域５２では、亜鉛を拡散し
たことにより全ての層がｐ型化しているため、この領域
には電流を注入しないよう、ｐ型InGaAlPクラッド層４
７’上にｎ型GaAs電流阻止層４８を残存させる。
【００５１】その後は全面にｐ型GaAsコンタクト層４９
を形成し、このｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型Ga
As基板４０裏面にそれぞれｐ型電極５０及びｎ型電極５
１を形成して図１２のような半導体レーザ素子３１を完
成する。
を形成し、このｐ型GaAsコンタクト層４９上及びｎ型Ga
As基板４０裏面にそれぞれｐ型電極５０及びｎ型電極５
１を形成して図１２のような半導体レーザ素子３１を完
成する。
【００５２】なお、ＤＢＲ領域についてもｐ型GaAsコン
タクト層４９の形成工程以降は活性層領域と同時に行う
ことが出来る。そしてｐ型電極５０形成後は、このｐ型
電極５０を活性層領域とＤＢＲ領域とで分離させる。
タクト層４９の形成工程以降は活性層領域と同時に行う
ことが出来る。そしてｐ型電極５０形成後は、このｐ型
電極５０を活性層領域とＤＢＲ領域とで分離させる。
【００５３】上記のような構成によれば、光学非線形結
晶により発生させた第２次高調波により青紫色レーザを
得るＳＨＧレーザにおいて、光学非線形結晶の励起光を
発生する赤外半導体レーザ素子３１に、キャビティ端面
近傍に亜鉛を拡散させた窓構造を採用している。この窓
構造を用いることによりキャビティ端面近傍のバンドギ
ャップが拡大され、端面付近での光の吸収を低減でき
る。この点について図１３（ａ）、（ｂ）を用いて説明
する。図１３（ａ）は赤外半導体レーザ素子３１の亜鉛
を拡散させない領域における各層の積層方向のバンドダ
イアグラム、図１３（ｂ）はAlGaAs井戸層のキャビティ
方向に沿ったバンドダイアグラムである。
晶により発生させた第２次高調波により青紫色レーザを
得るＳＨＧレーザにおいて、光学非線形結晶の励起光を
発生する赤外半導体レーザ素子３１に、キャビティ端面
近傍に亜鉛を拡散させた窓構造を採用している。この窓
構造を用いることによりキャビティ端面近傍のバンドギ
ャップが拡大され、端面付近での光の吸収を低減でき
る。この点について図１３（ａ）、（ｂ）を用いて説明
する。図１３（ａ）は赤外半導体レーザ素子３１の亜鉛
を拡散させない領域における各層の積層方向のバンドダ
イアグラム、図１３（ｂ）はAlGaAs井戸層のキャビティ
方向に沿ったバンドダイアグラムである。
【００５４】図１３（ａ）に示すように、亜鉛を拡散し
ない領域ではInGaAlPクラッド層、AlGaAsバッファ層、
そして活性層のAlGaAs井戸層とAlGaAsバリア層のバンド
ギャップ差は明確で、各層の境界がクリアである。そし
て、電子、ホールが共に量子井戸に閉じこめられるバン
ド構造となっている。なおAlGaAsバッファ層は、InGaAl
Pクラッド層とAlGaAs ＭＱＷ活性層とのバンドギャッ
プ差が大きいために生じるバンド不連続を回避するため
に設けられ、両者の中間のバンドギャップを有してい
る。また発光層は井戸層であり、井戸層内に形成された
電子及びホールの量子準位間の遷移に相当する誘導放出
光が得られる。この誘導放出光のエネルギーはバリア層
のバンドギャップエネルギーよりも当然ながら小さい。
ない領域ではInGaAlPクラッド層、AlGaAsバッファ層、
そして活性層のAlGaAs井戸層とAlGaAsバリア層のバンド
ギャップ差は明確で、各層の境界がクリアである。そし
て、電子、ホールが共に量子井戸に閉じこめられるバン
ド構造となっている。なおAlGaAsバッファ層は、InGaAl
Pクラッド層とAlGaAs ＭＱＷ活性層とのバンドギャッ
プ差が大きいために生じるバンド不連続を回避するため
に設けられ、両者の中間のバンドギャップを有してい
る。また発光層は井戸層であり、井戸層内に形成された
電子及びホールの量子準位間の遷移に相当する誘導放出
光が得られる。この誘導放出光のエネルギーはバリア層
のバンドギャップエネルギーよりも当然ながら小さい。
【００５５】上記のような構造に亜鉛を拡散して窓構造
を形成すると、各層が亜鉛との混晶を形成する。そのた
め、バンドギャップの小さなAlGaAs井戸層では特にバン
ドギャップの拡大が生じる。逆にバンドギャップの大き
なInGaAlPクラッド層等ではそれほどバンドギャップの
変化は起こらない。AlGaAs井戸層はAlGaAsバリア層とほ
ぼ同じバンドギャップを持つようになり、活性層は無秩
序化されて、AlGaAs井戸層とAlGaAsバリア層との境界が
実質的に無くなる。上記井戸層のキャビティ方向に沿っ
たバンドダイアグラムが図１３（ｂ）である。窓構造を
有しない活性層の井戸層で発生した誘導放出光のエネル
ギーをＥｇ（light）、無秩序化された井戸層のバンド
ギャップエネルギーをバリア層と同じエネルギーとおい
てＥｇ(barrier)とすれば、それらのエネルギーの関係
は、Ｅｇ(light)＜Ｅｇ(barrier)である。そのため、無
秩序化された井戸層内ではＥｇ(light)のエネルギーを
有する誘導放出光は、このキャビティ端面の井戸層のバ
ンドギャップエネルギーＥｇ(barrier)よりも小さいた
め吸収されない。このようにしてＥｇ(light)＝ｈν＝
（ｈ・ｃ０）／（ｎeff・λ）（ｈ：プランク定数、
ν：振動数、ｃ０：真空中の光速、ｎeff：屈折率、
λ：波長）の波長のレーザ光の吸収を抑制することで、
キャビティ端面でのＣＯＤを抑制でき、発振波長の更な
る短波長化及び高出力化が可能となる。すなわち、従来
の発振波長８５０ｎｍ、光強度４０ｍＷの赤外レーザ光
を、発振波長８１０ｎｍに短波長化し、更に光強度を高
めることにより、発振波長４０５ｎｍ、光強度５ｍＷの
ＨＤ−ＤＶＤに対応できる短波長、高出力のＳＨＧレー
ザを実現できる。
を形成すると、各層が亜鉛との混晶を形成する。そのた
め、バンドギャップの小さなAlGaAs井戸層では特にバン
ドギャップの拡大が生じる。逆にバンドギャップの大き
なInGaAlPクラッド層等ではそれほどバンドギャップの
変化は起こらない。AlGaAs井戸層はAlGaAsバリア層とほ
ぼ同じバンドギャップを持つようになり、活性層は無秩
序化されて、AlGaAs井戸層とAlGaAsバリア層との境界が
実質的に無くなる。上記井戸層のキャビティ方向に沿っ
たバンドダイアグラムが図１３（ｂ）である。窓構造を
有しない活性層の井戸層で発生した誘導放出光のエネル
ギーをＥｇ（light）、無秩序化された井戸層のバンド
ギャップエネルギーをバリア層と同じエネルギーとおい
てＥｇ(barrier)とすれば、それらのエネルギーの関係
は、Ｅｇ(light)＜Ｅｇ(barrier)である。そのため、無
秩序化された井戸層内ではＥｇ(light)のエネルギーを
有する誘導放出光は、このキャビティ端面の井戸層のバ
ンドギャップエネルギーＥｇ(barrier)よりも小さいた
め吸収されない。このようにしてＥｇ(light)＝ｈν＝
（ｈ・ｃ０）／（ｎeff・λ）（ｈ：プランク定数、
ν：振動数、ｃ０：真空中の光速、ｎeff：屈折率、
λ：波長）の波長のレーザ光の吸収を抑制することで、
キャビティ端面でのＣＯＤを抑制でき、発振波長の更な
る短波長化及び高出力化が可能となる。すなわち、従来
の発振波長８５０ｎｍ、光強度４０ｍＷの赤外レーザ光
を、発振波長８１０ｎｍに短波長化し、更に光強度を高
めることにより、発振波長４０５ｎｍ、光強度５ｍＷの
ＨＤ−ＤＶＤに対応できる短波長、高出力のＳＨＧレー
ザを実現できる。
【００５６】また、光学非線形結晶を励起する発振波長
８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ２を出力する半導体レーザ
素子３１をＤＢＲレーザとし、活性層領域とＤＢＲ領域
とを別個に励起できる構造としている。そのため半導体
レーザ素子３１は単一縦モード発振が可能となり、また
ＤＢＲ領域に注入する電流により実効屈折率を変化させ
ることでその発振波長を精密に制御できる。このように
発振波長を光学非線形結晶における変換効率の高い帯域
に合わせ込むことが出来るため、青紫色レーザ光の高出
力化が図れる。
８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ２を出力する半導体レーザ
素子３１をＤＢＲレーザとし、活性層領域とＤＢＲ領域
とを別個に励起できる構造としている。そのため半導体
レーザ素子３１は単一縦モード発振が可能となり、また
ＤＢＲ領域に注入する電流により実効屈折率を変化させ
ることでその発振波長を精密に制御できる。このように
発振波長を光学非線形結晶における変換効率の高い帯域
に合わせ込むことが出来るため、青紫色レーザ光の高出
力化が図れる。
【００５７】更に半導体レーザ素子の一方のクラッド層
をリッジストライプ形状とし、そのリッジ側部には光吸
収性の電流阻止層４８が設けるＳＢＲ構造としている。
クラッド層をＳＢＲ構造とすることにより、クラッド層
からしみ出る光をｎ型GaAs電流阻止層４８によって吸収
することが出来、更にｎ型GaAs電流阻止層４８を設ける
ことでリッジ型クラッド層部分の実効屈折率を大きくす
ることが出来るので、レーザ光の横モードを単一に出来
る。そのためレーザ光を十分に絞り込むことが可能とな
る。更に半導体レーザ素子３１については、レーザ光を
絞り込むことにより光学非線形結晶での変換効率を向上
できる。
をリッジストライプ形状とし、そのリッジ側部には光吸
収性の電流阻止層４８が設けるＳＢＲ構造としている。
クラッド層をＳＢＲ構造とすることにより、クラッド層
からしみ出る光をｎ型GaAs電流阻止層４８によって吸収
することが出来、更にｎ型GaAs電流阻止層４８を設ける
ことでリッジ型クラッド層部分の実効屈折率を大きくす
ることが出来るので、レーザ光の横モードを単一に出来
る。そのためレーザ光を十分に絞り込むことが可能とな
る。更に半導体レーザ素子３１については、レーザ光を
絞り込むことにより光学非線形結晶での変換効率を向上
できる。
【００５８】また半導体レーザ３０は、同一基板上にモ
ノリシックに形成された半導体レーザ素子３１、３２、
３３を有しており、それぞれの発振波長が７８０ｎｍ、
８１０ｎｍ、６３５ｎｍの多波長レーザである。且つ発
振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１の第２次高調波に
より発振波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を得ることに
より、ワンチップでＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤに対応
したピックアップ光源を構成できる。なお、本実施形態
では半導体レーザ素子３３の発振波長を６３５ｎｍとし
ているが、６８０ｎｍのＭＤ（Mini-Disc）に対応する
光源としても良い。また、それぞれの半導体レーザ素子
の発振波長は上記の６００〜８００ｎｍの波長帯域に限
るものではなく、用途によっては例えば０．９８μｍ〜
の通信用の長波長レーザを組み合わせても良いし、次世
代メディアによっては紫外域や緑色の波長帯域で発振す
る半導体レーザとの組み合わせにも応用できる。
ノリシックに形成された半導体レーザ素子３１、３２、
３３を有しており、それぞれの発振波長が７８０ｎｍ、
８１０ｎｍ、６３５ｎｍの多波長レーザである。且つ発
振波長８１０ｎｍの赤外レーザ光Ｌ１の第２次高調波に
より発振波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を得ることに
より、ワンチップでＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤに対応
したピックアップ光源を構成できる。なお、本実施形態
では半導体レーザ素子３３の発振波長を６３５ｎｍとし
ているが、６８０ｎｍのＭＤ（Mini-Disc）に対応する
光源としても良い。また、それぞれの半導体レーザ素子
の発振波長は上記の６００〜８００ｎｍの波長帯域に限
るものではなく、用途によっては例えば０．９８μｍ〜
の通信用の長波長レーザを組み合わせても良いし、次世
代メディアによっては紫外域や緑色の波長帯域で発振す
る半導体レーザとの組み合わせにも応用できる。
【００５９】そして上記半導体レーザ素子３１、３２、
３３のｐ型クラッド層にはInGaAlPを用いている。その
ためｐ型クラッド層形成後のリッジストライプ形成工程
等を上記３つの半導体レーザ素子について同一の工程に
て行うことが出来る。すなわちリッジストライプ形成時
のリソグラフィ工程や、その後のｎ型GaAs電流阻止層４
８、ｐ型GaAsコンタクト層４９の形成が１回で済むた
め、製造工程が簡略化でき製造コストを削減できる。
３３のｐ型クラッド層にはInGaAlPを用いている。その
ためｐ型クラッド層形成後のリッジストライプ形成工程
等を上記３つの半導体レーザ素子について同一の工程に
て行うことが出来る。すなわちリッジストライプ形成時
のリソグラフィ工程や、その後のｎ型GaAs電流阻止層４
８、ｐ型GaAsコンタクト層４９の形成が１回で済むた
め、製造工程が簡略化でき製造コストを削減できる。
【００６０】また上記半導体レーザ素子３１、３２、３
３がモノリシックに形成されていることから、発振波長
が７８０ｎｍ、６３５ｎｍ、４０５ｎｍのレーザ光Ｌ
２、Ｌ３、Ｌ４の出射点間隔を高精度に制御でき、Ｃ
Ｄ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ等の光ピックアップとしての
生産性を向上できる。上記半導体レーザ素子３１、３
２、３３を個々の半導体レーザとして形成した場合にお
いても、同一のAlN基板１０上に搭載することにより光
学系をコンパクトに出来るため、やはり光ピックアップ
としての生産性を向上できる。
３がモノリシックに形成されていることから、発振波長
が７８０ｎｍ、６３５ｎｍ、４０５ｎｍのレーザ光Ｌ
２、Ｌ３、Ｌ４の出射点間隔を高精度に制御でき、Ｃ
Ｄ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ等の光ピックアップとしての
生産性を向上できる。上記半導体レーザ素子３１、３
２、３３を個々の半導体レーザとして形成した場合にお
いても、同一のAlN基板１０上に搭載することにより光
学系をコンパクトに出来るため、やはり光ピックアップ
としての生産性を向上できる。
【００６１】更に、Al基板１０上に半導体レーザ３０の
電極パターン１１を形成し、半導体レーザ３０をこの電
極１１に接続するようにジャンクションダウンでマウン
トしている。そのため、半導体レーザ３０が発生する熱
を効率よく放出できるため光出力の熱飽和を防止し、よ
り一層の光出力を向上できる。
電極パターン１１を形成し、半導体レーザ３０をこの電
極１１に接続するようにジャンクションダウンでマウン
トしている。そのため、半導体レーザ３０が発生する熱
を効率よく放出できるため光出力の熱飽和を防止し、よ
り一層の光出力を向上できる。
【００６２】上記のように、本発明による構成によれ
ば、多波長半導体レーザを含むＳＨＧレーザの出力を向
上し、且つ各メディアに対応した光源を実現することに
より、ＳＨＧレーザの性能及び信頼性を向上できる。
ば、多波長半導体レーザを含むＳＨＧレーザの出力を向
上し、且つ各メディアに対応した光源を実現することに
より、ＳＨＧレーザの性能及び信頼性を向上できる。
【００６３】なお、本願発明は上記実施形態に限定され
るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範
囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構
成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が
解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成が発明として抽出さ
れうる。
るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範
囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構
成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が
解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成が発明として抽出さ
れうる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体レーザにおける短波長化、高出力化を安定し
て実現することにより、高性能、高信頼性のＳＨＧレー
ザを提供できる。
ば、半導体レーザにおける短波長化、高出力化を安定し
て実現することにより、高性能、高信頼性のＳＨＧレー
ザを提供できる。
【図１】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザの斜視
図。
図。
【図２】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の断面斜視図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の断面斜視図。
【図３】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の断面図で、（ａ）図は活性層領域中央
部、（ｂ）図はキャビティ端面の断面図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の断面図で、（ａ）図は活性層領域中央
部、（ｂ）図はキャビティ端面の断面図。
【図４】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る発振波長が６３５ｎｍの赤色半導体レーザ素子の断面
斜視図。
る発振波長が６３５ｎｍの赤色半導体レーザ素子の断面
斜視図。
【図５】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る発振波長が６３５ｎｍの赤色半導体レーザ素子の断面
図。
る発振波長が６３５ｎｍの赤色半導体レーザ素子の断面
図。
【図６】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第１の製造工程の断面斜視図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第１の製造工程の断面斜視図。
【図７】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第２の製造工程の断面斜視図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第２の製造工程の断面斜視図。
【図８】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第３の製造工程の断面斜視図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第３の製造工程の断面斜視図。
【図９】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにおけ
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第４の製造工程の断面斜視図。
る光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域半
導体レーザ素子の第４の製造工程の断面斜視図。
【図１０】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにお
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第５の製造工程の断面斜視図。
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第５の製造工程の断面斜視図。
【図１１】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにお
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第６の製造工程の断面斜視図。
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第６の製造工程の断面斜視図。
【図１２】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにお
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第７の製造工程の断面斜視図。
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子の第７の製造工程の断面斜視図。
【図１３】この発明の実施形態に係るＳＨＧレーザにお
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子のバンドダイアグラムで、（ａ）図は
積層方向、（ｂ）図はキャビティ方向のバンドダイアグ
ラム。
ける光学非線形結晶用の発振波長が８１０ｎｍの赤外域
半導体レーザ素子のバンドダイアグラムで、（ａ）図は
積層方向、（ｂ）図はキャビティ方向のバンドダイアグ
ラム。
【図１４】従来のＳＨＧレーザの斜視図。
１０、１００…絶縁基板 １１…電極パターン ２０、２００…ＱＰＭ−ＳＨＧ結晶 ２１、２１０…非線形結晶 ２２、２２０…光導波路 ２３、２３０…分極反転領域 ２４、２４０…高屈折率膜 ３０、３００…半導体レーザ ３１〜３３…半導体レーザ素子 ３４〜３６…レーザ光出射端面 ４０…GaAs基板 ４１、４１’４５、４５’、４７、４７’、５５、６
１、６５、６７…InGaAlPクラッド層 ４２、４２’、４４、４４’…AlGaAsバッファ層 ４３、４３’…AlGaAs ＭＱＷ活性層 ４６、４６’、６６…エッチングストップ層 ４８…GaAs電流阻止層 ４９…GaAsコンタクト層 ５０、５１、３１０、３２０…電極 ５２…亜鉛拡散領域 ５３…回折格子 ５４…AlGaAs光導波層 ５６…分離溝 ６２、６４…InGaAlPガイド層 ６３…InGaP/InGaAlP ＭＱＷ活性層 ７０…マスク材 ７１…亜鉛拡散源
１、６５、６７…InGaAlPクラッド層 ４２、４２’、４４、４４’…AlGaAsバッファ層 ４３、４３’…AlGaAs ＭＱＷ活性層 ４６、４６’、６６…エッチングストップ層 ４８…GaAs電流阻止層 ４９…GaAsコンタクト層 ５０、５１、３１０、３２０…電極 ５２…亜鉛拡散領域 ５３…回折格子 ５４…AlGaAs光導波層 ５６…分離溝 ６２、６４…InGaAlPガイド層 ６３…InGaP/InGaAlP ＭＱＷ活性層 ７０…マスク材 ７１…亜鉛拡散源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA05 AB12 BA01 CA03 DA06 FA27 FA28 HA20 5F073 AA13 AA45 AA53 AA65 AA74 AA87 AB06 AB21 AB23 BA05 CA05 CA14 CB19 DA12 EA28 FA15 FA16
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に設けられ、励起光を受け
て該励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶
と、前記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導
体レーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体
レーザは、 半導体基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１
クラッド層上に設けられ誘導放出光を発生する活性層
と、前記活性層上に設けられた第２クラッド層とを備え
る活性層領域と、 前記活性層領域に直接結合するようにして前記半導体基
板上に設けられ、所定の周期を有する複数の溝からなる
回折格子を備えるＤＢＲ領域とを具備し、前記回折格子
の周期により発振波長が制御されるＤＢＲレーザであ
り、 前記活性層領域の前記ＤＢＲ領域と結合する面に対向す
る端面近傍は、少なくとも前記活性層のバンドギャップ
を拡大する不純物を含有する窓構造であることを特徴と
するＳＨＧレーザ。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に設けられ、励起光を受け
て該励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶
と、前記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導
体レーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体
レーザは、 発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤外領域
のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、 少なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ
光を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が
７８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導
体レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザ
であり、 前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外領域のレーザ
光は、前記光学非線形結晶に入射するように配置され、 前記光学非線形結晶は、前記第１半導体レーザ素子の発
生する赤外領域のレーザ光の第２次高調波である青紫色
レーザ光を発生することを特徴とするＳＨＧレーザ。 - 【請求項３】 絶縁性基板上に設けられ、励起光を受け
て該励起光の第２次高調波を発生する光学非線形結晶
と、前記光学非線形結晶への前記励起光を発生する半導
体レーザとを備えるＳＨＧレーザであって、前記半導体
レーザは、 発振波長が８００ｎｍ以上、８４０ｎｍ未満の赤外領域
のレーザ光を発生する第１半導体レーザ素子と、 少なくとも発振波長が６００ｎｍ帯の赤色領域のレーザ
光を発生する第２半導体レーザ素子、または発振波長が
７８０ｎｍ帯の赤外領域のレーザ光を発生する第３半導
体レーザ素子のいずれか一方とを具備する多波長レーザ
であり、前記第１半導体レーザ素子は、 半導体基板上に設けられた第１クラッド層と、前記第１
クラッド層上に設けられ誘導放出光を発生する活性層
と、前記活性層上に設けられた第２クラッド層とを備え
る活性層領域と、 前記活性層領域に直接結合するようにして前記半導体基
板上に設けられ、所定の周期を有する複数の溝からなる
回折格子を備えるＤＢＲ領域とを具備し、前記回折格子
の周期により発振波長が制御されるＤＢＲレーザであ
り、 前記活性層領域の前記ＤＢＲ領域と結合する面に対向す
る端面近傍は、少なくとも前記活性層のバンドギャップ
を拡大する不純物を含有する窓構造であり、 前記第１半導体レーザ素子の発生する赤外領域のレーザ
光は、前記光学非線形結晶に入射するように配置され、 前記光学非線形結晶は、前記第１半導体レーザ素子の発
生する赤外領域のレーザ光の第２次高調波である青紫色
レーザ光を発生することを特徴とするＳＨＧレーザ。 - 【請求項４】 前記第２クラッド層の少なくとも一部
は、前記活性層内で発生する誘導放出光が導波する方向
に沿って設けられたリッジストライプ形状を有し、 前記第２クラッド層のリッジストライプに隣接する領域
には、光吸収性の電流阻止層を更に備えることを特徴と
する請求項１または３記載のＳＨＧレーザ。 - 【請求項５】 前記第１乃至第３半導体レーザ素子は、
同一半導体基板上にモノリシックに形成されていること
を特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載のＳＨＧ
レーザ。 - 【請求項６】 前記活性層領域及びＤＢＲ領域を励起す
るための電極は電気的に分離され、 前記ＤＢＲ領域に注入する電流を前記活性層領域とは別
個に制御することにより、該活性層領域が発生する誘導
放出光のうち所望の波長を選択することを特徴とする請
求項１、３乃至５いずれか１項記載のＳＨＧレーザ - 【請求項７】 前記絶縁性基板は前記半導体レーザの主
表面に設けられた電極に対応する電極パターンを有し、 前記半導体レーザは、前記絶縁性基板上に前記主表面を
下にして配置されるジャンクションダウンでマウントさ
れていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項
記載のＳＨＧレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200255A JP2002026446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Ｓｈｇレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200255A JP2002026446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Ｓｈｇレーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026446A true JP2002026446A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18698149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000200255A Pending JP2002026446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Ｓｈｇレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002026446A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110388A1 (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Jsr株式会社 | 感放射線性組成物及び重合体並びに単量体 |
| US8472495B2 (en) | 2011-06-16 | 2013-06-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser device and method of manufacture thereof |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000200255A patent/JP2002026446A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110388A1 (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Jsr株式会社 | 感放射線性組成物及び重合体並びに単量体 |
| US8472495B2 (en) | 2011-06-16 | 2013-06-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser device and method of manufacture thereof |
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