JP2002353566A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP2002353566A JP2002353566A JP2002068006A JP2002068006A JP2002353566A JP 2002353566 A JP2002353566 A JP 2002353566A JP 2002068006 A JP2002068006 A JP 2002068006A JP 2002068006 A JP2002068006 A JP 2002068006A JP 2002353566 A JP2002353566 A JP 2002353566A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°
以上２０．０°以下と小さい場合にも、高いキンク光出
力と高い最大光出力とを得ることが可能な実屈折率導波
構造を有する半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成され、Ａｌ
ＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３と、ｎ型クラッド
層３上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層４
と、活性層４上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ
型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層６と、ｐ
型第２クラッド層６の一部を覆うように形成されたｎ型
光閉じ込め層８とを備えた実屈折率導波構造を有する半
導体レーザ素子であって、垂直方向のビーム広がり角度
が、１２．５°以上２０．０°以下である。
以上２０．０°以下と小さい場合にも、高いキンク光出
力と高い最大光出力とを得ることが可能な実屈折率導波
構造を有する半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成され、Ａｌ
ＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３と、ｎ型クラッド
層３上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層４
と、活性層４上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ
型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層６と、ｐ
型第２クラッド層６の一部を覆うように形成されたｎ型
光閉じ込め層８とを備えた実屈折率導波構造を有する半
導体レーザ素子であって、垂直方向のビーム広がり角度
が、１２．５°以上２０．０°以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ素
子に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系高出力赤色半導体レ
ーザ素子に関する。
子に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系高出力赤色半導体レ
ーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、記録可能なＤＶＤシステムなどに
応用可能な半導体レーザ素子として、ＡｌＧａＩｎＰ系
高出力赤色半導体レーザ素子が知られている。記録可能
なＤＶＤシステムにおいて、記録速度を向上させるため
には、ディスク上に照射されるレーザ光の強度を向上さ
せる必要がある。このようにディスク上に照射されるレ
ーザ光の強度を向上させるためには、ディスクへビーム
を絞り込むための対物レンズとレーザ光との結合効率を
向上させるとともに、光源である半導体レーザの高出力
化を図る必要がある。
応用可能な半導体レーザ素子として、ＡｌＧａＩｎＰ系
高出力赤色半導体レーザ素子が知られている。記録可能
なＤＶＤシステムにおいて、記録速度を向上させるため
には、ディスク上に照射されるレーザ光の強度を向上さ
せる必要がある。このようにディスク上に照射されるレ
ーザ光の強度を向上させるためには、ディスクへビーム
を絞り込むための対物レンズとレーザ光との結合効率を
向上させるとともに、光源である半導体レーザの高出力
化を図る必要がある。
【０００３】このうち、まず、対物レンズとレーザ光と
の結合効率の向上について検討する。一般に、対物レン
ズは、レーザ光の水平方向の広がり角度に合わせて設け
られているので、水平方向の広がり角度より大きな角度
を有する垂直方向のレーザ光は、対物レンズからはみ出
して照射される。この場合には、対物レンズとレーザ光
との結合効率が低下する。したがって、対物レンズとレ
ーザ光との結合効率を向上させるためには、垂直方向の
ビーム広がり角度を低減する必要がある。すなわち、半
導体レーザの活性層に対して、水平方向のビーム広がり
角度に対する垂直方向のビーム広がり角度の比（アスペ
クト比：垂直方向のビーム広がり角度／水平方向の広が
り角度）を１．０に近づける必要がある。
の結合効率の向上について検討する。一般に、対物レン
ズは、レーザ光の水平方向の広がり角度に合わせて設け
られているので、水平方向の広がり角度より大きな角度
を有する垂直方向のレーザ光は、対物レンズからはみ出
して照射される。この場合には、対物レンズとレーザ光
との結合効率が低下する。したがって、対物レンズとレ
ーザ光との結合効率を向上させるためには、垂直方向の
ビーム広がり角度を低減する必要がある。すなわち、半
導体レーザの活性層に対して、水平方向のビーム広がり
角度に対する垂直方向のビーム広がり角度の比（アスペ
クト比：垂直方向のビーム広がり角度／水平方向の広が
り角度）を１．０に近づける必要がある。
【０００４】また、半導体レーザの高出力化には、ＣＯ
Ｄ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａ
ｍａｇｅ：レーザ光出射端面劣化）のレベルの向上が不
可欠である。ここで、ＣＯＤは、以下に示すサイクルで
発生することが知られている。まず、高密度に表面準位
が存在するレーザ端面に電流が注入すると、この準位を
介して非発光再結合が生じる。このため、レーザ端面が
発熱する。この発熱により、レーザ端面部の活性層のエ
ネルギーギャップが減少するので、光吸収が拡大する。
これにより、さらに発熱が増大する。このようなサイク
ルによって、レーザ端面の温度が上昇するので、結晶が
融解し、その結果、レーザ端面が破壊される。
Ｄ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａ
ｍａｇｅ：レーザ光出射端面劣化）のレベルの向上が不
可欠である。ここで、ＣＯＤは、以下に示すサイクルで
発生することが知られている。まず、高密度に表面準位
が存在するレーザ端面に電流が注入すると、この準位を
介して非発光再結合が生じる。このため、レーザ端面が
発熱する。この発熱により、レーザ端面部の活性層のエ
ネルギーギャップが減少するので、光吸収が拡大する。
これにより、さらに発熱が増大する。このようなサイク
ルによって、レーザ端面の温度が上昇するので、結晶が
融解し、その結果、レーザ端面が破壊される。
【０００５】このようなＣＯＤを抑制する方法として
は、従来、Ｚｎ拡散による窓構造を用いる方法が知られ
ている。この方法は、たとえば、ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮ
ＡＬＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，
ＶＯＬ．２９，ＮＯ．６，ｐ１８７４−１８７７，１９
９３などに開示されている。この従来の窓構造を用いる
方法では、レーザ素子の活性層の共振器端面の近傍領域
に、不純物を導入することにより、活性層の量子井戸構
造を無秩序化する。それによって、活性層の共振器端面
近傍のバンドギャップが他の領域よりも広がるので、共
振器端面における光吸収が低減される。これにより、レ
ーザ端面の温度上昇を抑制することができるので、ＣＯ
Ｄが低減される。
は、従来、Ｚｎ拡散による窓構造を用いる方法が知られ
ている。この方法は、たとえば、ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮ
ＡＬＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，
ＶＯＬ．２９，ＮＯ．６，ｐ１８７４−１８７７，１９
９３などに開示されている。この従来の窓構造を用いる
方法では、レーザ素子の活性層の共振器端面の近傍領域
に、不純物を導入することにより、活性層の量子井戸構
造を無秩序化する。それによって、活性層の共振器端面
近傍のバンドギャップが他の領域よりも広がるので、共
振器端面における光吸収が低減される。これにより、レ
ーザ端面の温度上昇を抑制することができるので、ＣＯ
Ｄが低減される。
【０００６】また、ＣＯＤを抑制する他の方法として、
発光スポットの面積を拡大することにより、端面の活性
層での光密度を低減させる方法が知られている。この場
合、発光スポットの面積を拡大することによって、垂直
方向のビーム広がり角度が低減される。
発光スポットの面積を拡大することにより、端面の活性
層での光密度を低減させる方法が知られている。この場
合、発光スポットの面積を拡大することによって、垂直
方向のビーム広がり角度が低減される。
【０００７】また、垂直方向のビーム広がり角度を低減
することによって、横方向の高次モード発振により生じ
るキンク（電流−光出力特性の曲がり）が発生しにくく
なる。このため、垂直広がり角度の低減は、上記したＣ
ＯＤの抑制のみならず、光出力の向上も図ることができ
る。
することによって、横方向の高次モード発振により生じ
るキンク（電流−光出力特性の曲がり）が発生しにくく
なる。このため、垂直広がり角度の低減は、上記したＣ
ＯＤの抑制のみならず、光出力の向上も図ることができ
る。
【０００８】上述したように、従来では、ディスク上に
照射されるレーザ光の強度を向上させるために、対物レ
ンズとレーザ光との結合効率を向上させるとともに、半
導体レーザの高出力化を図る必要があった。このうち、
対物レンズとレーザ光との結合効率の向上には、水平方
向のビーム広がり角度に対する垂直方向のビーム広がり
角度の比であるアスペクト比を低減する必要がある。ま
た、半導体レーザの高出力化には、ＣＯＤレベルやキン
クレベルを向上させる必要がある。そして、従来では、
垂直方向のビーム広がり角度を小さくすることによっ
て、アスペクト比の低減が可能であるとともに、ＣＯＤ
レベルやキンクレベルの向上が可能であることが知られ
ている。また、垂直方向のビーム広がり角度を小さくす
るためには、発光スポットを拡大すればよい。
照射されるレーザ光の強度を向上させるために、対物レ
ンズとレーザ光との結合効率を向上させるとともに、半
導体レーザの高出力化を図る必要があった。このうち、
対物レンズとレーザ光との結合効率の向上には、水平方
向のビーム広がり角度に対する垂直方向のビーム広がり
角度の比であるアスペクト比を低減する必要がある。ま
た、半導体レーザの高出力化には、ＣＯＤレベルやキン
クレベルを向上させる必要がある。そして、従来では、
垂直方向のビーム広がり角度を小さくすることによっ
て、アスペクト比の低減が可能であるとともに、ＣＯＤ
レベルやキンクレベルの向上が可能であることが知られ
ている。また、垂直方向のビーム広がり角度を小さくす
るためには、発光スポットを拡大すればよい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロッ
ク層で光吸収することにより横方向の光を閉じ込める従
来の損失導波構造において、垂直方向のビーム広がり角
度を低減させるために発光スポットを拡大すると、ブロ
ック層での光吸収が増大して、電流−光出力特性の傾き
（スロープ効率）が低下する。このため、一定の光出力
を得るための動作電流が増加するという不都合が生じ
る。このように動作電流が増加すると、光出力が発熱に
よって制限される光出力熱飽和が生じやすくなるので、
光出力を向上させるのは困難であった。このように、従
来の損失導波構造では、垂直方向のビーム広がり角度を
低減させることにより高出力化を図ることは困難であっ
た。
ク層で光吸収することにより横方向の光を閉じ込める従
来の損失導波構造において、垂直方向のビーム広がり角
度を低減させるために発光スポットを拡大すると、ブロ
ック層での光吸収が増大して、電流−光出力特性の傾き
（スロープ効率）が低下する。このため、一定の光出力
を得るための動作電流が増加するという不都合が生じ
る。このように動作電流が増加すると、光出力が発熱に
よって制限される光出力熱飽和が生じやすくなるので、
光出力を向上させるのは困難であった。このように、従
来の損失導波構造では、垂直方向のビーム広がり角度を
低減させることにより高出力化を図ることは困難であっ
た。
【００１０】そこで、従来、ブロック層をレーザ光に対
して透明化した実屈折率導波構造を用いて、ブロック層
での光吸収を低減する方法が知られている。この実屈折
率導波構造では、リッジ部のクラッド層の側面を覆うよ
うに、クラッド層よりも屈折率の小さい材料からなる光
閉じ込め層を設けることによって、屈折率の違いを利用
して横方向の光を閉じ込める。これにより、ブロック層
での光吸収がないので、ブロック層での光吸収に起因す
る光出力熱飽和は発生しにくくなる。
して透明化した実屈折率導波構造を用いて、ブロック層
での光吸収を低減する方法が知られている。この実屈折
率導波構造では、リッジ部のクラッド層の側面を覆うよ
うに、クラッド層よりも屈折率の小さい材料からなる光
閉じ込め層を設けることによって、屈折率の違いを利用
して横方向の光を閉じ込める。これにより、ブロック層
での光吸収がないので、ブロック層での光吸収に起因す
る光出力熱飽和は発生しにくくなる。
【００１１】しかしながら、従来の実屈折率導波構造で
は、垂直方向のビーム広がり角度を小さくするために発
光スポットの面積を拡大すると、光の面積全体に対する
活性層の部分に存在している光の割合（光閉じ込め係
数）が低くなる。このため、光がゲインを得にくくなる
ので、レーザが発振しにくくなる。これにより、しきい
値電流が増加するので、動作電流が増加し、その結果、
光出力熱飽和が生じやすくなることが知られている。
は、垂直方向のビーム広がり角度を小さくするために発
光スポットの面積を拡大すると、光の面積全体に対する
活性層の部分に存在している光の割合（光閉じ込め係
数）が低くなる。このため、光がゲインを得にくくなる
ので、レーザが発振しにくくなる。これにより、しきい
値電流が増加するので、動作電流が増加し、その結果、
光出力熱飽和が生じやすくなることが知られている。
【００１２】このように、従来の実屈折率導波構造を有
するレーザ素子では、発光スポットを拡大して垂直方向
のビーム広がり角度を小さくした場合に、ブロック層で
の光吸収に起因する光出力熱飽和は発生しにくくなる
が、光閉じ込め係数の低下に起因する光出力熱飽和が生
じやすくなるので、キンク光出力の向上や高い最大光出
力を得ることは困難であると考えられていた。その結
果、従来では、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０
°以下の低アスペクト比を有する実屈折率導波構造の赤
色レーザ素子は開発されていなかった。
するレーザ素子では、発光スポットを拡大して垂直方向
のビーム広がり角度を小さくした場合に、ブロック層で
の光吸収に起因する光出力熱飽和は発生しにくくなる
が、光閉じ込め係数の低下に起因する光出力熱飽和が生
じやすくなるので、キンク光出力の向上や高い最大光出
力を得ることは困難であると考えられていた。その結
果、従来では、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０
°以下の低アスペクト比を有する実屈折率導波構造の赤
色レーザ素子は開発されていなかった。
【００１３】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、この発明の１つの目的は、垂
直方向のビーム広がり角度を小さくした場合にも、高い
キンク光出力と高い最大光出力とを得ることが可能な実
屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子を提供するこ
とである。
めになされたものであり、この発明の１つの目的は、垂
直方向のビーム広がり角度を小さくした場合にも、高い
キンク光出力と高い最大光出力とを得ることが可能な実
屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子を提供するこ
とである。
【００１４】この発明のもう１つの目的は、上記の半導
体レーザ素子において、低アスペクト比を実現すること
である。
体レーザ素子において、低アスペクト比を実現すること
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記の
点に着目して種々の実験を行うとともに、鋭意検討した
結果、実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
２０．０°以下と小さい場合にも、高いキンク光出力と
高い最大光出力とが得られることを見いだした。以下、
本発明の内容を説明する。
点に着目して種々の実験を行うとともに、鋭意検討した
結果、実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
２０．０°以下と小さい場合にも、高いキンク光出力と
高い最大光出力とが得られることを見いだした。以下、
本発明の内容を説明する。
【００１６】この発明の第１の局面による半導体レーザ
素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成
され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に
形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、
ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込
め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ
素子であって、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．
５°以上２０．０°以下である。
素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成
され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に
形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、
ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込
め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ
素子であって、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．
５°以上２０．０°以下である。
【００１７】この第１の局面による半導体レーザ素子で
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
２０．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高いキンク光出力と高い最大
光出力とを得ることができる。
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
２０．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高いキンク光出力と高い最大
光出力とを得ることができる。
【００１８】上記第１の局面による半導体レーザ素子に
おいて、好ましくは、垂直方向のビーム広がり角度は、
レーザ光出射端面劣化が起こる前に熱飽和を示す角度で
ある。このような角度に垂直方向のビーム広がり角度を
設定すれば、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こる
のを防止することができる。この場合、好ましくは、垂
直方向のビーム広がり角度は、１２．５°以上１７．０
°以下である。この１２．５°以上１７．０°以下の範
囲は、実際にレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こら
ない角度として実験により確認できた角度であるので、
この範囲に角度を設定すれば、確実にレーザ光出射端面
劣化（ＣＯＤ）が起こるのを防止することができる。
おいて、好ましくは、垂直方向のビーム広がり角度は、
レーザ光出射端面劣化が起こる前に熱飽和を示す角度で
ある。このような角度に垂直方向のビーム広がり角度を
設定すれば、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こる
のを防止することができる。この場合、好ましくは、垂
直方向のビーム広がり角度は、１２．５°以上１７．０
°以下である。この１２．５°以上１７．０°以下の範
囲は、実際にレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こら
ない角度として実験により確認できた角度であるので、
この範囲に角度を設定すれば、確実にレーザ光出射端面
劣化（ＣＯＤ）が起こるのを防止することができる。
【００１９】上記第１の局面による半導体レーザ素子に
おいて、好ましくは、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッ
ド層のうち膜厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上
２．５μｍ以下である。このように構成すれば、容易
に、１２．５°以上１５．０°以下の垂直方向のビーム
広がり角度を有する半導体レーザ素子を得ることができ
る。
おいて、好ましくは、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッ
ド層のうち膜厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上
２．５μｍ以下である。このように構成すれば、容易
に、１２．５°以上１５．０°以下の垂直方向のビーム
広がり角度を有する半導体レーザ素子を得ることができ
る。
【００２０】上記第１の局面による半導体レーザ素子に
おいて、好ましくは、活性層は、光ガイド層および障壁
層を含み、光ガイド層および障壁層のＡｌ／（Ａｌ＋Ｇ
ａ）の組成比は、０．３９以上０．６７以下であり、光
ガイド層の膜厚は、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である。
このように構成すれば、容易に、１２．５°以上２０．
０°以下の垂直方向のビーム広がり角度を有する半導体
レーザ素子を得ることができる。
おいて、好ましくは、活性層は、光ガイド層および障壁
層を含み、光ガイド層および障壁層のＡｌ／（Ａｌ＋Ｇ
ａ）の組成比は、０．３９以上０．６７以下であり、光
ガイド層の膜厚は、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である。
このように構成すれば、容易に、１２．５°以上２０．
０°以下の垂直方向のビーム広がり角度を有する半導体
レーザ素子を得ることができる。
【００２１】この発明の第２の局面による半導体レーザ
素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成
され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に
形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、
ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込
め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ
素子であって、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層の
うち膜厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上２．５μ
ｍ以下であり、垂直方向のビーム広がり角度は、１２．
５°以上１５．０°以下である。
素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成
され、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に
形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、
ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込
め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ
素子であって、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層の
うち膜厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上２．５μ
ｍ以下であり、垂直方向のビーム広がり角度は、１２．
５°以上１５．０°以下である。
【００２２】この第２の局面による半導体レーザ素子で
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
１５．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高い最大光出力を得ることが
でき、かつ、低アスペクト比を実現することができる。
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上
１５．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高い最大光出力を得ることが
でき、かつ、低アスペクト比を実現することができる。
【００２３】この発明の第３の局面による半導体レーザ
は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰか
らなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成さ
れ、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に形
成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、ｐ
型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込め
層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素
子であって、垂直方向のビーム広がり角度が、１５．０
°以上２０．０°以下である。
は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰか
らなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に形成さ
れ、ＡｌＧａＩｎＰ層を有する活性層と、活性層上に形
成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層と、ｐ
型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉じ込め
層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素
子であって、垂直方向のビーム広がり角度が、１５．０
°以上２０．０°以下である。
【００２４】この第３の局面による半導体レーザ素子で
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１５．０°以上
２０．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高いキンク光出力と高い最大
光出力とを得ることができる。
は、上記のように、実屈折率型の半導体レーザ素子にお
いて、垂直方向のビーム広がり角度が、１５．０°以上
２０．０°以下になるように構成することによって、従
来の垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°を超える
半導体レーザ素子に比べて高いキンク光出力と高い最大
光出力とを得ることができる。
【００２５】また、上記第３の局面による半導体レーザ
素子において、好ましくは、垂直方向のビーム広がり角
度は、１８．０°よりも小さく、かつ、レーザ光出射端
面劣化（ＣＯＤ）が起こる前に熱飽和を示す角度であ
る。このような角度に垂直方向のビーム広がり角度を設
定すれば、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こるの
を防止することができる。また、この場合、好ましく
は、垂直方向のビーム広がり角度は、１５．０°以上１
７．０°以下である。この１５．０°以上１７．０°以
下の範囲は、実際にレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が
起こらない角度として実験により確認できた角度である
ので、この範囲に角度を設定すれば、確実にレーザ光出
射端面劣化（ＣＯＤ）が起こるのを防止することができ
る。
素子において、好ましくは、垂直方向のビーム広がり角
度は、１８．０°よりも小さく、かつ、レーザ光出射端
面劣化（ＣＯＤ）が起こる前に熱飽和を示す角度であ
る。このような角度に垂直方向のビーム広がり角度を設
定すれば、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が起こるの
を防止することができる。また、この場合、好ましく
は、垂直方向のビーム広がり角度は、１５．０°以上１
７．０°以下である。この１５．０°以上１７．０°以
下の範囲は、実際にレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）が
起こらない角度として実験により確認できた角度である
ので、この範囲に角度を設定すれば、確実にレーザ光出
射端面劣化（ＣＯＤ）が起こるのを防止することができ
る。
【００２６】上記の場合、好ましくは、垂直方向のビー
ム広がり角度は、１５．５°以上である。この下限の角
度１５．５°は、最も高い光出力でレーザ光出射端面劣
化（ＣＯＤ）が現れた角度である１８．０°とほぼ同程
度の光出力をレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）およびキ
ンクなしで得ることができる角度であるので、１５．５
°以上に設定すれば、より高い光出力を得ることができ
る。
ム広がり角度は、１５．５°以上である。この下限の角
度１５．５°は、最も高い光出力でレーザ光出射端面劣
化（ＣＯＤ）が現れた角度である１８．０°とほぼ同程
度の光出力をレーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）およびキ
ンクなしで得ることができる角度であるので、１５．５
°以上に設定すれば、より高い光出力を得ることができ
る。
【００２７】また、上記第１〜第３の局面による半導体
レーザ素子において、好ましくは、活性層は、光ガイド
層および障壁層を含み、光ガイド層および障壁層のＡｌ
組成と、光ガイド層の膜厚との少なくとも一方を変化さ
せることによって、垂直方向のビーム広がり角度を調節
する。このように構成すれば、活性層へのキャリアの閉
じ込め度合いを変化させることなく、かつ、発振波長を
大きく変化させることなく、容易に垂直方向のビーム広
がり角度を調節することができる。
レーザ素子において、好ましくは、活性層は、光ガイド
層および障壁層を含み、光ガイド層および障壁層のＡｌ
組成と、光ガイド層の膜厚との少なくとも一方を変化さ
せることによって、垂直方向のビーム広がり角度を調節
する。このように構成すれば、活性層へのキャリアの閉
じ込め度合いを変化させることなく、かつ、発振波長を
大きく変化させることなく、容易に垂直方向のビーム広
がり角度を調節することができる。
【００２８】また、上記第１〜第３の局面による半導体
レーザ素子において、好ましくは、活性層は、量子井戸
構造を有し、活性層の共振器端面の近傍領域では、不純
物を導入することにより前記量子井戸構造が無秩序化さ
れて他の領域よりもバンドギャップが広がっている。こ
のように構成すれば、端面近傍におけるレーザ光の吸収
が抑制されるので、端面の発熱を抑制することができ
る。これにより、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）を有
効に防止することができるので、高い最大光出力を得る
ことができる。
レーザ素子において、好ましくは、活性層は、量子井戸
構造を有し、活性層の共振器端面の近傍領域では、不純
物を導入することにより前記量子井戸構造が無秩序化さ
れて他の領域よりもバンドギャップが広がっている。こ
のように構成すれば、端面近傍におけるレーザ光の吸収
が抑制されるので、端面の発熱を抑制することができ
る。これにより、レーザ光出射端面劣化（ＣＯＤ）を有
効に防止することができるので、高い最大光出力を得る
ことができる。
【００２９】
【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００３０】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態による半導体レーザ素子の構造を示した斜視図で
ある。図２は、本発明の第１実施形態による半導体レー
ザ素子の活性層の構造を示した断面図である。
施形態による半導体レーザ素子の構造を示した斜視図で
ある。図２は、本発明の第１実施形態による半導体レー
ザ素子の活性層の構造を示した断面図である。
【００３１】まず、図１を参照して、第１実施形態によ
る半導体レーザ素子の構造について説明する。この第１
実施形態による半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＩｎＰからなる
バッファ層２、約２．０μｍの膜厚を有するＳｉがドー
プされた（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰからなるｎ型クラッ
ド層３が形成されている。なお、ｎ型クラッド層３にド
ープされたＳｉのドーズ量は、３×１０17ｃｍ-3であ
る。ｎ型クラッド層３上には、量子井戸構造を有する活
性層４が形成されている。活性層４は、図２に示すよう
に、（ＡｌxＧａ1 -x）ＩｎＰからなるｔｎｍの厚みを有
する２つの光ガイド層４ａの間に、約８ｎｍの厚みを有
する３つのＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｐからなる井戸層４ｂと、
約５ｎｍの厚みを有する２つの（ＡｌxＧａ1-x）0.58Ｉ
ｎ0.42Ｐからなる障壁層４ｃとが交互に積層された歪補
償多重量子井戸構造を有する。この井戸層４ｂの圧縮歪
は、約０．５％であるとともに、障壁層４ｃの引張り歪
は、約０．５％である。
る半導体レーザ素子の構造について説明する。この第１
実施形態による半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＩｎＰからなる
バッファ層２、約２．０μｍの膜厚を有するＳｉがドー
プされた（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰからなるｎ型クラッ
ド層３が形成されている。なお、ｎ型クラッド層３にド
ープされたＳｉのドーズ量は、３×１０17ｃｍ-3であ
る。ｎ型クラッド層３上には、量子井戸構造を有する活
性層４が形成されている。活性層４は、図２に示すよう
に、（ＡｌxＧａ1 -x）ＩｎＰからなるｔｎｍの厚みを有
する２つの光ガイド層４ａの間に、約８ｎｍの厚みを有
する３つのＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｐからなる井戸層４ｂと、
約５ｎｍの厚みを有する２つの（ＡｌxＧａ1-x）0.58Ｉ
ｎ0.42Ｐからなる障壁層４ｃとが交互に積層された歪補
償多重量子井戸構造を有する。この井戸層４ｂの圧縮歪
は、約０．５％であるとともに、障壁層４ｃの引張り歪
は、約０．５％である。
【００３２】この活性層４上には、Ｚｎがドープされた
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰからなるｐ型第１クラッド層
５およびＺｎがドープされた（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰ
からなるｐ型第２クラッド層６が形成されている。ｐ型
第２クラッド層６は、約１．３μｍの膜厚を有する台形
状に形成されている。ｐ型第２クラッド層６の上面上の
全面に接触するように、約０．１μｍの膜厚を有するＺ
ｎドープされたＧａＩｎＰからなるｐ型コンタクト層７
が形成されている。これらのｐ型第１クラッド層５、ｐ
型第２クラッド層６およびｐ型コンタクト層７にドープ
されたＺｎのドーズ量は、１×１０18ｃｍ-3である。ま
た、ｐ型第２クラッド層６とｐ型コンタクト層７とによ
って、約２．５μｍ〜約３．５μｍの幅を有するリッジ
部が構成されている。なお、ｐ型第１クラッド層５およ
びｐ型第２クラッド層６は、本発明の「ｐ型クラッド
層」の一例である。
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰからなるｐ型第１クラッド層
５およびＺｎがドープされた（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰ
からなるｐ型第２クラッド層６が形成されている。ｐ型
第２クラッド層６は、約１．３μｍの膜厚を有する台形
状に形成されている。ｐ型第２クラッド層６の上面上の
全面に接触するように、約０．１μｍの膜厚を有するＺ
ｎドープされたＧａＩｎＰからなるｐ型コンタクト層７
が形成されている。これらのｐ型第１クラッド層５、ｐ
型第２クラッド層６およびｐ型コンタクト層７にドープ
されたＺｎのドーズ量は、１×１０18ｃｍ-3である。ま
た、ｐ型第２クラッド層６とｐ型コンタクト層７とによ
って、約２．５μｍ〜約３．５μｍの幅を有するリッジ
部が構成されている。なお、ｐ型第１クラッド層５およ
びｐ型第２クラッド層６は、本発明の「ｐ型クラッド
層」の一例である。
【００３３】ｐ型第１クラッド層５の上面と、ｐ型第２
クラッド層６の側面と、ｐ型コンタクト層７の側面とを
覆うように、約０．５μｍの膜厚を有するＳｅがドープ
されたＡｌＩｎＰからなるｎ型光閉じ込め層８、およ
び、約０．３μｍの膜厚を有するＳｅがドープされたＧ
ａＡｓからなるｎ型電流ブロック層９が形成されてい
る。ｎ型光閉じ込め層８は、レーザ光を横方向制御する
ために設けられており、ｐ型第２クラッド層（（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰ）６よりも屈折率の小さい材料（Ａ
ｌＩｎＰ）からなる。これにより、第１実施形態の半導
体レーザ素子は、実屈折率導波構造を有するように形成
されている。また、ｎ型電流ブロック層９は、リッジ部
への電流を阻止するために設けられている。なお、ｎ型
光閉じ込め層８は、本発明の「光閉じ込め層」の一例で
ある。
クラッド層６の側面と、ｐ型コンタクト層７の側面とを
覆うように、約０．５μｍの膜厚を有するＳｅがドープ
されたＡｌＩｎＰからなるｎ型光閉じ込め層８、およ
び、約０．３μｍの膜厚を有するＳｅがドープされたＧ
ａＡｓからなるｎ型電流ブロック層９が形成されてい
る。ｎ型光閉じ込め層８は、レーザ光を横方向制御する
ために設けられており、ｐ型第２クラッド層（（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）ＩｎＰ）６よりも屈折率の小さい材料（Ａ
ｌＩｎＰ）からなる。これにより、第１実施形態の半導
体レーザ素子は、実屈折率導波構造を有するように形成
されている。また、ｎ型電流ブロック層９は、リッジ部
への電流を阻止するために設けられている。なお、ｎ型
光閉じ込め層８は、本発明の「光閉じ込め層」の一例で
ある。
【００３４】また、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型
第１クラッド層５、ｐ型第２クラッド層６およびｐ型コ
ンタクト層７の端面近傍には、不純物としてＺｎを導入
することによって、Ｚｎ拡散領域１３が形成されてい
る。これにより、活性層４の共振器端面の近傍領域（Ｚ
ｎ拡散領域１３）は、Ｚｎ拡散により量子井戸構造が無
秩序化されている。それによって、活性層４の共振器端
面の近傍領域のバンドギャップが他の部分のバンドギャ
ップに比べて拡大された窓構造が形成されている。この
Ｚｎ拡散領域１３のリッジ部の上面上には、窓領域への
不要な電流注入を抑制するために、ｎ型光閉じ込め層８
およびｎ型電流ブロック層９が形成されている。
第１クラッド層５、ｐ型第２クラッド層６およびｐ型コ
ンタクト層７の端面近傍には、不純物としてＺｎを導入
することによって、Ｚｎ拡散領域１３が形成されてい
る。これにより、活性層４の共振器端面の近傍領域（Ｚ
ｎ拡散領域１３）は、Ｚｎ拡散により量子井戸構造が無
秩序化されている。それによって、活性層４の共振器端
面の近傍領域のバンドギャップが他の部分のバンドギャ
ップに比べて拡大された窓構造が形成されている。この
Ｚｎ拡散領域１３のリッジ部の上面上には、窓領域への
不要な電流注入を抑制するために、ｎ型光閉じ込め層８
およびｎ型電流ブロック層９が形成されている。
【００３５】ｎ型電流ブロック層９上には、端面近傍以
外の領域のリッジ部の上面（ｎ型コンタクト層７）と接
触するように、約３．０μｍの膜厚を有するＺｎがドー
プされたＧａＡｓからなるｐ型キャップ層１０が形成さ
れている。このｐ型キャップ層１０にドープされたＺｎ
のドーズ量は、１×１０19ｃｍ-3である。ｐ型キャップ
層１０上には、ｐ側電極１１が形成されている。また、
ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極１２が形成さ
れている。
外の領域のリッジ部の上面（ｎ型コンタクト層７）と接
触するように、約３．０μｍの膜厚を有するＺｎがドー
プされたＧａＡｓからなるｐ型キャップ層１０が形成さ
れている。このｐ型キャップ層１０にドープされたＺｎ
のドーズ量は、１×１０19ｃｍ-3である。ｐ型キャップ
層１０上には、ｐ側電極１１が形成されている。また、
ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極１２が形成さ
れている。
【００３６】ここで、表１に、光ガイド層４ａおよび障
壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）および光ガイド層４ａの膜厚
（ｔ）と、それらのＡｌ組成および膜厚によって得られ
る垂直方向のビーム広がり角度の値とを示す。
壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）および光ガイド層４ａの膜厚
（ｔ）と、それらのＡｌ組成および膜厚によって得られ
る垂直方向のビーム広がり角度の値とを示す。
【００３７】
【表１】 上記表１を参照して、第１実施形態では、光ガイド層４
ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４
ａの膜厚との少なくとも一方を変化させることによっ
て、垂直方向のビーム広がり角度を調節した。それによ
って、垂直方向のビーム広がり角度が１５．０°〜２
０．０°の第１実施形態による半導体レーザ素子と、垂
直方向のビーム広がり角度が２２．０°の従来（比較
例）の半導体レーザ素子とを作製して、半導体レーザ素
子の電流−光出力特性と素子の信頼性とを調べた。
ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４
ａの膜厚との少なくとも一方を変化させることによっ
て、垂直方向のビーム広がり角度を調節した。それによ
って、垂直方向のビーム広がり角度が１５．０°〜２
０．０°の第１実施形態による半導体レーザ素子と、垂
直方向のビーム広がり角度が２２．０°の従来（比較
例）の半導体レーザ素子とを作製して、半導体レーザ素
子の電流−光出力特性と素子の信頼性とを調べた。
【００３８】図３は、本発明の第１実施形態による半導
体レーザ素子および従来（比較例）の半導体レーザ素子
の電流−光出力特性を示した特性図である。図４は、本
発明の第１実施形態による半導体レーザ素子および従来
（比較例）の半導体レーザ素子の信頼性試験の結果を示
した特性図である。
体レーザ素子および従来（比較例）の半導体レーザ素子
の電流−光出力特性を示した特性図である。図４は、本
発明の第１実施形態による半導体レーザ素子および従来
（比較例）の半導体レーザ素子の信頼性試験の結果を示
した特性図である。
【００３９】まず、図３を参照して、第１実施形態の半
導体レーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子
との光出力特性について説明する。なお、垂直方向のビ
ーム広がり角度に関わらず、横方向の屈折率差が一定と
なるように、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を変化させる
ことによって、すべての素子の水平方向のビーム広がり
角度を約１０°に調節した。具体的には、ｐ型第１クラ
ッド層５の膜厚を約０．２μｍとした。また、図３に示
した電流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅
（パルス幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューテ
ィ）：５０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、およ
び、発光面の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反
射率９５％とした。
導体レーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子
との光出力特性について説明する。なお、垂直方向のビ
ーム広がり角度に関わらず、横方向の屈折率差が一定と
なるように、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を変化させる
ことによって、すべての素子の水平方向のビーム広がり
角度を約１０°に調節した。具体的には、ｐ型第１クラ
ッド層５の膜厚を約０．２μｍとした。また、図３に示
した電流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅
（パルス幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューテ
ィ）：５０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、およ
び、発光面の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反
射率９５％とした。
【００４０】図３に示すように、垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に
制限されている。一方、垂直方向のビーム広がり角度が
１５．０°〜２０．０°の第１実施形態による半導体レ
ーザ素子のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２０．
０°および１８．０°のＣＯＤレベルは、従来の２２．
０°のＣＯＤレベルに比べて向上されていることが判明
した。具体的には、垂直方向のビーム広がり角度が２
０．０°および１８．０°では、約１５０ｍＷ以上のＣ
ＯＤレベルを得ることができた。したがって、垂直方向
のビーム広がり角度が２０．０°および１８．０°の第
１実施形態による半導体レーザ素子では、従来（比較
例）の２２．０°の半導体レーザ素子に比べて、高い最
大光出力が得られることを見出した。
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に
制限されている。一方、垂直方向のビーム広がり角度が
１５．０°〜２０．０°の第１実施形態による半導体レ
ーザ素子のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２０．
０°および１８．０°のＣＯＤレベルは、従来の２２．
０°のＣＯＤレベルに比べて向上されていることが判明
した。具体的には、垂直方向のビーム広がり角度が２
０．０°および１８．０°では、約１５０ｍＷ以上のＣ
ＯＤレベルを得ることができた。したがって、垂直方向
のビーム広がり角度が２０．０°および１８．０°の第
１実施形態による半導体レーザ素子では、従来（比較
例）の２２．０°の半導体レーザ素子に比べて、高い最
大光出力が得られることを見出した。
【００４１】また、垂直方向のビーム広がり角度が１
５．０°以上１７．０°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１５．０°〜１７．０°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約１
７５ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１７．０°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。また、垂直方向のビーム広
がり角度が１６．５°の半導体レーザ素子では、１７．
０°の半導体レーザ素子に比べて、さらに高いキンク光
出力が得られる。垂直方向のビーム広がり角度が１５．
０°および１５．５°の半導体レーザ素子では、ＣＯＤ
およびキンクなしで、最大光出力が得られる。特に、１
５．５°の場合、最も高い光出力でＣＯＤが現れた１
８．０°とほぼ同等の最大光出力が得られる。
５．０°以上１７．０°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１５．０°〜１７．０°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約１
７５ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１７．０°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。また、垂直方向のビーム広
がり角度が１６．５°の半導体レーザ素子では、１７．
０°の半導体レーザ素子に比べて、さらに高いキンク光
出力が得られる。垂直方向のビーム広がり角度が１５．
０°および１５．５°の半導体レーザ素子では、ＣＯＤ
およびキンクなしで、最大光出力が得られる。特に、１
５．５°の場合、最も高い光出力でＣＯＤが現れた１
８．０°とほぼ同等の最大光出力が得られる。
【００４２】以上のように、垂直方向のビーム広がり角
度が１５．０°以上２０．０°以下の第１実施形態によ
る半導体レーザ素子において、従来の垂直方向のビーム
広がり角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて、
高いキンク光出力と高い最大光出力とが得られることが
判明した。
度が１５．０°以上２０．０°以下の第１実施形態によ
る半導体レーザ素子において、従来の垂直方向のビーム
広がり角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて、
高いキンク光出力と高い最大光出力とが得られることが
判明した。
【００４３】次に、図３に示した電流−光出力特性にお
いて、高いキンク光出力と最大光出力とが得られた第１
実施形態による垂直方向のビーム広がり角度が１６．５
°の半導体レーザ素子と、従来（比較例）の垂直方向の
ビーム広がり角度が２２．０°の半導体レーザ素子との
信頼性を比較した結果を図４を参照して説明する。な
お、信頼性試験の測定条件は、温度：６０℃，パルス：
９０ｍＷ，パルス幅：１００ｎｓ，デューティ：５０％
である。
いて、高いキンク光出力と最大光出力とが得られた第１
実施形態による垂直方向のビーム広がり角度が１６．５
°の半導体レーザ素子と、従来（比較例）の垂直方向の
ビーム広がり角度が２２．０°の半導体レーザ素子との
信頼性を比較した結果を図４を参照して説明する。な
お、信頼性試験の測定条件は、温度：６０℃，パルス：
９０ｍＷ，パルス幅：１００ｎｓ，デューティ：５０％
である。
【００４４】図４に示すように、従来（比較例）の２
２．０°の半導体レーザ素子では、約５００時間程度の
動作時間で故障するのに対し、第１実施形態による１
６．５°の半導体レーザ素子では、ほぼ一定の動作電流
で１７００時間以上安定に動作することがわかった。こ
れにより、第１実施形態の半導体レーザ素子は、従来に
比べて高い信頼性を有することが判明した。
２．０°の半導体レーザ素子では、約５００時間程度の
動作時間で故障するのに対し、第１実施形態による１
６．５°の半導体レーザ素子では、ほぼ一定の動作電流
で１７００時間以上安定に動作することがわかった。こ
れにより、第１実施形態の半導体レーザ素子は、従来に
比べて高い信頼性を有することが判明した。
【００４５】第１実施形態では、上記のように、実屈折
率導波構造を有する半導体レーザ素子において、垂直方
向の広がり角度が、１５．０°以上２０．０°以下にな
るように構成することによって、従来の垂直方向のビー
ム広がり角度が２０．０°を超える半導体レーザ素子に
比べて、高いキンク光出力と高い最大光出力とを得るこ
とができる。
率導波構造を有する半導体レーザ素子において、垂直方
向の広がり角度が、１５．０°以上２０．０°以下にな
るように構成することによって、従来の垂直方向のビー
ム広がり角度が２０．０°を超える半導体レーザ素子に
比べて、高いキンク光出力と高い最大光出力とを得るこ
とができる。
【００４６】また、第１実施形態では、上記のように、
実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子において、
垂直方向の広がり角度を、１８．０°よりも小さく、か
つ、ＣＯＤが起こる前に熱飽和が起こる角度に設定すれ
ば、ＣＯＤが起こるのを防止することができる。また、
１５．０°以上１７．０°以下の垂直方向の広がり角度
を有するように構成された半導体レーザ素子において、
ＣＯＤが起こらないことが実験により確認されたので、
この範囲に角度を設定すれば、確実にＣＯＤが起こるの
を防止することができる。
実屈折率導波構造を有する半導体レーザ素子において、
垂直方向の広がり角度を、１８．０°よりも小さく、か
つ、ＣＯＤが起こる前に熱飽和が起こる角度に設定すれ
ば、ＣＯＤが起こるのを防止することができる。また、
１５．０°以上１７．０°以下の垂直方向の広がり角度
を有するように構成された半導体レーザ素子において、
ＣＯＤが起こらないことが実験により確認されたので、
この範囲に角度を設定すれば、確実にＣＯＤが起こるの
を防止することができる。
【００４７】また、第１実施形態では、上記のように、
光ガイド層４ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、
光ガイド層４ａの膜厚（ｔ）との少なくともいずれかを
変化させることにより、垂直方向のビーム広がり角度を
調節することによって、活性層４へのキャリアの閉じ込
め度合いを変化させることなく、かつ、発振波長を大き
く変化させることなく、容易に垂直方向のビーム広がり
角度を調節することができる。
光ガイド層４ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、
光ガイド層４ａの膜厚（ｔ）との少なくともいずれかを
変化させることにより、垂直方向のビーム広がり角度を
調節することによって、活性層４へのキャリアの閉じ込
め度合いを変化させることなく、かつ、発振波長を大き
く変化させることなく、容易に垂直方向のビーム広がり
角度を調節することができる。
【００４８】（第２実施形態）この第２実施形態では、
上記第１実施形態と異なり、ｐ型クラッド層（ｐ型第１
クラッド層５およびｐ型第２クラッド層６）の合計膜厚
を約２．０μｍにしている。すなわち、上記第１実施形
態では、約２．０μｍの厚みを有するｎ型クラッド層３
と、約１．５μｍの合計厚みを有するｐ型クラッド層
（約０．２μｍの厚みのｐ型第１クラッド層５および約
１．３μｍの厚みのｐ型第２クラッド層６）とを作製し
た。これに対して、第２実施形態では、約２．０μｍの
厚みを有するｎ型クラッド層３と、約２．０μｍの合計
厚みを有するｐ型クラッド層（約０．２μｍの厚みのｐ
型第１クラッド層５および約１．８μｍの厚みのｐ型第
２クラッド層６）とを作製した。そして、この第２実施
形態では、以下の表２に示す作製条件で４種類の垂直広
がり角度（１３．０°、１４．０°、１５．０°および
２０．０°）の素子を作製した。
上記第１実施形態と異なり、ｐ型クラッド層（ｐ型第１
クラッド層５およびｐ型第２クラッド層６）の合計膜厚
を約２．０μｍにしている。すなわち、上記第１実施形
態では、約２．０μｍの厚みを有するｎ型クラッド層３
と、約１．５μｍの合計厚みを有するｐ型クラッド層
（約０．２μｍの厚みのｐ型第１クラッド層５および約
１．３μｍの厚みのｐ型第２クラッド層６）とを作製し
た。これに対して、第２実施形態では、約２．０μｍの
厚みを有するｎ型クラッド層３と、約２．０μｍの合計
厚みを有するｐ型クラッド層（約０．２μｍの厚みのｐ
型第１クラッド層５および約１．８μｍの厚みのｐ型第
２クラッド層６）とを作製した。そして、この第２実施
形態では、以下の表２に示す作製条件で４種類の垂直広
がり角度（１３．０°、１４．０°、１５．０°および
２０．０°）の素子を作製した。
【００４９】
【表２】 上記表２を参照して、第２実施形態では、上記第１実施
形態と同様、光ガイド層４ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組
成（ｘ）と、光ガイド層４ａの膜厚との少なくとも一方
を変化させることによって、垂直方向のビーム広がり角
度を調節した。これにより、垂直方向のビーム広がり角
度が１３．０°〜２０．０°の第２実施形態による半導
体レーザ素子と、垂直方向のビーム広がり角度が２２．
０°の従来（比較例）の半導体レーザ素子とを作製し
て、半導体レーザ素子の電流−光出力特性を調べた。図
５は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子お
よび従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出力
特性を示した特性図である。
形態と同様、光ガイド層４ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組
成（ｘ）と、光ガイド層４ａの膜厚との少なくとも一方
を変化させることによって、垂直方向のビーム広がり角
度を調節した。これにより、垂直方向のビーム広がり角
度が１３．０°〜２０．０°の第２実施形態による半導
体レーザ素子と、垂直方向のビーム広がり角度が２２．
０°の従来（比較例）の半導体レーザ素子とを作製し
て、半導体レーザ素子の電流−光出力特性を調べた。図
５は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子お
よび従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出力
特性を示した特性図である。
【００５０】図５を参照して、第２実施形態による半導
体レーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子と
の光出力特性について説明する。なお、第１実施形態の
場合と同様、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を約０．２μ
ｍに設定することによって、全ての素子の水平方向の広
がり角度を約１０°に調節した。また、図５に示した電
流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅（パルス
幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューティ）：５
０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、および、発光面
の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反射率９５％
とした。
体レーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子と
の光出力特性について説明する。なお、第１実施形態の
場合と同様、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を約０．２μ
ｍに設定することによって、全ての素子の水平方向の広
がり角度を約１０°に調節した。また、図５に示した電
流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅（パルス
幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューティ）：５
０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、および、発光面
の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反射率９５％
とした。
【００５１】図５に示すように、垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、図３に示した第１実施形態の場合と
同様、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に制限されてい
る。その一方、垂直方向のビーム広がり角度が１３．０
°〜２０．０°の第２実施形態による半導体レーザ素子
のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°のＣ
ＯＤレベルは、従来の２２．０°のＣＯＤレベルに比べ
て向上されていることが判明した。具体的には、垂直方
向のビーム広がり角度が２０．０°では、約１５０ｍＷ
以上のＣＯＤレベルを得ることができた。
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、図３に示した第１実施形態の場合と
同様、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に制限されてい
る。その一方、垂直方向のビーム広がり角度が１３．０
°〜２０．０°の第２実施形態による半導体レーザ素子
のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°のＣ
ＯＤレベルは、従来の２２．０°のＣＯＤレベルに比べ
て向上されていることが判明した。具体的には、垂直方
向のビーム広がり角度が２０．０°では、約１５０ｍＷ
以上のＣＯＤレベルを得ることができた。
【００５２】また、垂直方向のビーム広がり角度が１
３．０°以上１５．０°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１３．０°〜１５．０°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約２
００ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１５．０°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。
３．０°以上１５．０°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１３．０°〜１５．０°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約２
００ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１５．０°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。
【００５３】以上のように、垂直方向のビーム広がり角
度が１３．０°以上２０．０°以下の第２実施形態によ
る半導体レーザ素子では、従来の垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて高い約
１５０ｍＷ以上のキンク光出力および最大光出力とが得
られることが判明した。
度が１３．０°以上２０．０°以下の第２実施形態によ
る半導体レーザ素子では、従来の垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて高い約
１５０ｍＷ以上のキンク光出力および最大光出力とが得
られることが判明した。
【００５４】（第３実施形態）この第３実施形態では、
上記第１および第２実施形態と異なり、ｎ型クラッド層
３およびｐ型クラッド層（ｐ型第１クラッド層５および
ｐ型第２クラッド層６）とを、共に、２．５μｍまで厚
膜化した。
上記第１および第２実施形態と異なり、ｎ型クラッド層
３およびｐ型クラッド層（ｐ型第１クラッド層５および
ｐ型第２クラッド層６）とを、共に、２．５μｍまで厚
膜化した。
【００５５】なお、安定な高出力動作を得るためには、
ｐ型第２クラッド層６からなるリッジ部の下部の幅を約
３．０μｍに設定する必要がある。そのリッジ形状が台
形状になっているという制約から、ｐ型クラッド層の厚
みは、第３実施形態で用いる約２．５μｍが上限値とな
る。
ｐ型第２クラッド層６からなるリッジ部の下部の幅を約
３．０μｍに設定する必要がある。そのリッジ形状が台
形状になっているという制約から、ｐ型クラッド層の厚
みは、第３実施形態で用いる約２．５μｍが上限値とな
る。
【００５６】この第３実施形態においても、以下の表３
に示す作製条件で４種類の垂直角度（１２．５°、１
３．５°、１４．５°および２０．０°）の素子を作製
した。
に示す作製条件で４種類の垂直角度（１２．５°、１
３．５°、１４．５°および２０．０°）の素子を作製
した。
【００５７】
【表３】 上記表３を参照して、この第３実施形態においても、上
記第１および第２実施形態と同様、光ガイド層４ａおよ
び障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４ａの膜
厚との少なくとも一方を変化させることによって、垂直
方向のビーム広がり角度を調節した。これにより、垂直
方向のビーム広がり角度が１２．５°〜２０．０°の第
３実施形態による半導体レーザ素子と、垂直方向のビー
ム広がり角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レ
ーザ素子とを作製して、半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を調べた。図６は、本発明の第３実施形態による
半導体レーザ素子および従来（比較例）の半導体レーザ
素子の電流−光出力特性を示した特性図である。
記第１および第２実施形態と同様、光ガイド層４ａおよ
び障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４ａの膜
厚との少なくとも一方を変化させることによって、垂直
方向のビーム広がり角度を調節した。これにより、垂直
方向のビーム広がり角度が１２．５°〜２０．０°の第
３実施形態による半導体レーザ素子と、垂直方向のビー
ム広がり角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レ
ーザ素子とを作製して、半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を調べた。図６は、本発明の第３実施形態による
半導体レーザ素子および従来（比較例）の半導体レーザ
素子の電流−光出力特性を示した特性図である。
【００５８】図６を参照して、第３実施形態の半導体レ
ーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子との光
出力特性について説明する。なお、この第３実施形態に
おいても、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を約０．２μｍ
に設定することによって、全ての素子の水平方向のビー
ム広がり角度を約１０°に調節した。また、図６に示し
た電流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅（パ
ルス幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューテ
ィ）：５０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、およ
び、発光面の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反
射率９５％とした。
ーザ素子と、従来（比較例）の半導体レーザ素子との光
出力特性について説明する。なお、この第３実施形態に
おいても、ｐ型第１クラッド層５の膜厚を約０．２μｍ
に設定することによって、全ての素子の水平方向のビー
ム広がり角度を約１０°に調節した。また、図６に示し
た電流−光出力特性の測定条件は、動作パルスの幅（パ
ルス幅）：１００ｎｓ、動作パルスの比（デューテ
ィ）：５０％、チップ長さ（Ｌ）：９００μｍ、およ
び、発光面の前面側の反射率５％，発光面の後面側の反
射率９５％とした。
【００５９】図６に示すように、垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に
制限されている。その一方、垂直方向のビーム広がり角
度が１２．５°〜２０．０°の第３実施形態による半導
体レーザ素子のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２
０．０°のＣＯＤレベルは、従来の２２．０°のＣＯＤ
レベルに比べて向上されていることが判明した。具体的
には、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°では、
約１５０ｍＷ以上のＣＯＤレベルを得ることができた。
り角度が２２．０°の従来（比較例）の半導体レーザ素
子の最大光出力は、ＣＯＤによって約１３０ｍＷ程度に
制限されている。その一方、垂直方向のビーム広がり角
度が１２．５°〜２０．０°の第３実施形態による半導
体レーザ素子のうち、垂直方向のビーム広がり角度が２
０．０°のＣＯＤレベルは、従来の２２．０°のＣＯＤ
レベルに比べて向上されていることが判明した。具体的
には、垂直方向のビーム広がり角度が２０．０°では、
約１５０ｍＷ以上のＣＯＤレベルを得ることができた。
【００６０】また、垂直方向のビーム広がり角度が１
２．５°以上１４．５°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１２．５°〜１４．５°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約２
００ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１４．５°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。
２．５°以上１４．５°以下の場合には、ＣＯＤが起こ
る前に熱飽和が起こっている。この場合、垂直方向のビ
ーム広がり角度が１２．５°〜１４．５°では、従来の
２２．０°よりも高い最大光出力（約１５０ｍＷ〜約２
００ｍＷ）が得られることが判明した。また、垂直方向
のビーム広がり角度が１４．５°の半導体レーザ素子で
は、熱飽和が起こる前にキンクが見られるが、従来の２
２．０°の最大光出力に比べて、高いキンク光出力と高
い最大光出力とが得られた。
【００６１】以上のように、垂直方向のビーム広がり角
度が１２．５°以上２０．０°以下の第３実施形態によ
る半導体レーザ素子では、従来の垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて高い約
１５０ｍＷ以上のキンク光出力および最大光出力が得ら
れることが判明した。
度が１２．５°以上２０．０°以下の第３実施形態によ
る半導体レーザ素子では、従来の垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の半導体レーザ素子に比べて高い約
１５０ｍＷ以上のキンク光出力および最大光出力が得ら
れることが判明した。
【００６２】図７は、本発明の第１〜第３実施形態によ
る半導体レーザ素子におけるクラッド層の膜厚と垂直方
向のビーム広がり角度との関係を示した特性図である。
次に、図７を参照して、上記第１実施形態〜第３実施形
態におけるクラッド層の厚みと、垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の従来の半導体レーザ素子よりも高
い約１５０ｍＷ以上の最大光出力が得られる最小垂直広
がり角度との関係について説明する。図７に示す横軸に
は、ｎ型クラッド層３と、ｐ型クラッド層（ｐ型第１ク
ラッド層５およびｐ型第２クラッド層６）とのうちの膜
厚の小さい方の膜厚がとられている。図７に示すよう
に、クラッド層の厚みを大きくしていくにしたがって、
最小垂直広がり角度は小さくなることがわかる。この場
合、最小垂直広がり角度は、１２．０°程度で下げ止ま
る傾向にあることがわかる。
る半導体レーザ素子におけるクラッド層の膜厚と垂直方
向のビーム広がり角度との関係を示した特性図である。
次に、図７を参照して、上記第１実施形態〜第３実施形
態におけるクラッド層の厚みと、垂直方向のビーム広が
り角度が２２．０°の従来の半導体レーザ素子よりも高
い約１５０ｍＷ以上の最大光出力が得られる最小垂直広
がり角度との関係について説明する。図７に示す横軸に
は、ｎ型クラッド層３と、ｐ型クラッド層（ｐ型第１ク
ラッド層５およびｐ型第２クラッド層６）とのうちの膜
厚の小さい方の膜厚がとられている。図７に示すよう
に、クラッド層の厚みを大きくしていくにしたがって、
最小垂直広がり角度は小さくなることがわかる。この場
合、最小垂直広がり角度は、１２．０°程度で下げ止ま
る傾向にあることがわかる。
【００６３】また、クラッド層の厚みを１．５μｍ以上
２．５μｍ以下にすることによって、垂直方向のビーム
広がり角度が２２．０°の従来の半導体レーザ素子より
も高い約１５０ｍＷ以上の最大光出力が得られる最小垂
直広がり角度は、１２．５°以上１５．０°以下になる
ことがわかる。このように、クラッド層の厚みを１．５
μｍ以上２．５μｍ以下にするとともに、垂直広がり角
度を１２．５°以上１５．０°以下にすることによっ
て、従来の素子以上の最大光出力を維持しつつ、低アス
ペクト比を実現することができる。
２．５μｍ以下にすることによって、垂直方向のビーム
広がり角度が２２．０°の従来の半導体レーザ素子より
も高い約１５０ｍＷ以上の最大光出力が得られる最小垂
直広がり角度は、１２．５°以上１５．０°以下になる
ことがわかる。このように、クラッド層の厚みを１．５
μｍ以上２．５μｍ以下にするとともに、垂直広がり角
度を１２．５°以上１５．０°以下にすることによっ
て、従来の素子以上の最大光出力を維持しつつ、低アス
ペクト比を実現することができる。
【００６４】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。
【００６５】たとえば、上記実施形態では、ｐ型第１ク
ラッド層５上に、ｐ型第２クラッド層６を形成したが、
本発明はこれに限らず、ｐ型第１クラッド層５とｐ型第
２クラッド層６との間に、リッジ部形成時のエッチング
制御性を向上させるために、ＧａＩｎＰからなるエッチ
ングストップ層を設けてもよい。
ラッド層５上に、ｐ型第２クラッド層６を形成したが、
本発明はこれに限らず、ｐ型第１クラッド層５とｐ型第
２クラッド層６との間に、リッジ部形成時のエッチング
制御性を向上させるために、ＧａＩｎＰからなるエッチ
ングストップ層を設けてもよい。
【００６６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、垂直方
向のビーム広がり角度が、１２．５°以上２０．０°以
下と小さい場合にも、高いキンク光出力と高い最大光出
力とを得ることが可能な実屈折率導波構造を有する半導
体レーザ素子を提供することができる。
向のビーム広がり角度が、１２．５°以上２０．０°以
下と小さい場合にも、高いキンク光出力と高い最大光出
力とを得ることが可能な実屈折率導波構造を有する半導
体レーザ素子を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子
の構造を示した斜視図である。
の構造を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子
の活性層の構造を示した断面図である。
の活性層の構造を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の信頼性試験
の結果を示した特性図である。
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の信頼性試験
の結果を示した特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
【図６】本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
および従来（比較例）の半導体レーザ素子の電流−光出
力特性を示した特性図である。
【図７】本発明の第１〜第３実施形態による半導体レー
ザ素子におけるクラッド層の膜厚と垂直方向のビーム広
がり角度との関係を示した特性図である。
ザ素子におけるクラッド層の膜厚と垂直方向のビーム広
がり角度との関係を示した特性図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３ ｎ型クラッド層 ４ 活性層 ４ａ 光ガイド層 ４ｃ 障壁層 ５ ｐ型第１クラッド層（ｐ型クラッド層） ６ ｐ型第２クラッド層（ｐ型クラッド層） ８ ｎ型光閉じ込め層８（光閉じ込め層）
【手続補正書】
【提出日】平成１４年４月１０日（２００２．４．１
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】
【表１】 上記表１を参照して、第１実施形態では、光ガイド層４
ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４
ａの膜厚との少なくとも一方を変化させることによっ
て、垂直方向のビーム広がり角度を調節した。それによ
って、垂直方向のビーム広がり角度が１５．０°〜２
０．０°の第１実施形態による半導体レーザ素子と、垂
直方向のビーム広がり角度が２２．０°の従来（比較
例）の半導体レーザ素子とを作製して、半導体レーザ素
子の電流−光出力特性と素子の信頼性とを調べた。
ａおよび障壁層４ｃのＡｌ組成（ｘ）と、光ガイド層４
ａの膜厚との少なくとも一方を変化させることによっ
て、垂直方向のビーム広がり角度を調節した。それによ
って、垂直方向のビーム広がり角度が１５．０°〜２
０．０°の第１実施形態による半導体レーザ素子と、垂
直方向のビーム広がり角度が２２．０°の従来（比較
例）の半導体レーザ素子とを作製して、半導体レーザ素
子の電流−光出力特性と素子の信頼性とを調べた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 大二朗 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 竹内 邦生 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA45 AA74 AA87 CA14 DA35 EA16 EA19 EA28
Claims (12)
- 【請求項１】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧ
ａＩｎＰからなるｎ型クラッド層と、 前記ｎ型クラッド層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ層を
有する活性層と、 前記活性層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型
クラッド層と、 前記ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉
じ込め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レ
ーザ素子であって、 垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上２０．
０°以下である、半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記垂直方向のビーム広がり角度は、レ
ーザ光出射端面劣化が起こる前に熱飽和を示す角度であ
る、請求項１に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記垂直方向のビーム広がり角度は、１
２．５°以上１７．０°以下である、請求項２に記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラ
ッド層のうち膜厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上
２．５μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に
記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記活性層は、光ガイド層および障壁層
を含み、 前記光ガイド層および前記障壁層のＡｌ／（Ａｌ＋Ｇ
ａ）の組成比は、０．３９以上０．６７以下であり、 前記光ガイド層の膜厚は、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下で
ある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項６】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧ
ａＩｎＰからなるｎ型クラッド層と、 前記ｎ型クラッド層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ層を
有する活性層と、 前記活性層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型
クラッド層と、 前記ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉
じ込め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レ
ーザ素子であって、 前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層のうち膜
厚の小さい方の膜厚は、１．５μｍ以上２．５μｍ以下
であり、 垂直方向のビーム広がり角度が、１２．５°以上１５．
０°以下である、半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に形成され、ＡｌＧ
ａＩｎＰからなるｎ型クラッド層と、 前記ｎ型クラッド層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ層を
有する活性層と、 前記活性層上に形成され、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型
クラッド層と、 前記ｐ型クラッド層の一部を覆うように形成された光閉
じ込め層とを備えた実屈折率導波構造を有する半導体レ
ーザ素子であって、 垂直方向のビーム広がり角度が、１５．０°以上２０．
０°以下である、半導体レーザ素子。 - 【請求項８】 前記垂直方向のビーム広がり角度は、１
８．０°よりも小さく、かつ、レーザ光出射端面劣化が
起こる前に熱飽和を示す角度である、請求項７に記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項９】 前記垂直方向のビーム広がり角度は、１
５．０°以上１７．０°以下である、請求項８に記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項１０】 前記垂直方向のビーム広がり角度は、
１５．５°以上である、請求項８または９に記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項１１】 前記活性層は、光ガイド層および障壁
層を含み、 前記光ガイド層および前記障壁層のＡｌ組成と、前記光
ガイド層の膜厚との少なくとも一方を変化させることに
よって、前記垂直方向のビーム広がり角度を調節する、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項１２】 前記活性層は、量子井戸構造を有し、 前記活性層の共振器端面の近傍領域では、不純物を導入
することにより前記量子井戸構造が無秩序化されて他の
領域よりもバンドギャップが広がっている、請求項１〜
１１のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
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