JP2003060290A - 窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体レーザ素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、素子の作成が容易で、且つ、変調電
流を与える変調回路の負担を軽減することができる窒化
物半導体レーザ素子及びその駆動方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】端子１ａ，１ｂそれぞれに、動作電流に高
周波電流が重畳された変調電流が与えられると、活性層
７の光増幅領域７ａ及び可飽和吸収領域７ｂのそれぞれ
に、変調電流が注入される。よって、光増幅領域７ａの
光増幅効果と可飽和吸収領域７ｂの光吸収効果との差が
激しく変動するため、高出力でパルス状のレーザ出射光
が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
及びその駆動方法に関するもので、特に、光ディスクや
光磁気ディスクなどの駆動装置において、光源として用
いられる半導体レーザ素子及びその駆動方法に関する。
更に、本発明は、窒化物半導体レーザ素子のように、自
励発振状態を満足させる構成とすることが困難な半導体
レーザ素子及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ素子は、単色性が良く強い
光が放射されるので、レーザ出射光を集光したときのス
ポットサイズを小さくすることができ、光ディスクや光
磁気ディスクなどの光が照射されて記録及び再生が行わ
れる記録メディアの駆動装置において、光ピックアップ
に設けられる光源として用いられる。特に、波長が短く
且つ光出力が得られる窒化物半導体レーザ素子は、ＤＶ
Ｄなどの高密度記録メディアの駆動装置用として用いら
れるよう、赤色半導体レーザ素子に代わる光ピックアッ
プ素子として開発が推進されている。

【０００３】このように、データの記録及び再生が行わ
れる駆動装置内の光ピックアップに、半導体レーザ素子
が設けられる際、データの読み出しを行うために、低雑
音化を図ることが課題となる。即ち、光ピックアップの
光源に半導体レーザ素子が用いられるとき、光ピックア
ップに構成される光学系や記録メディアであるディスク
などからの反射光とレーザ出射光が互いに干渉し合って
雑音を生じることがある。よって、優れた低雑音特性を
得るため、この反射光による過剰雑音を防ぐことに、重
点が置かれている。このとき、この過剰雑音を防ぐため
に、半導体レーザ素子からの出力をパルス状にして、レ
ーザ出射光の可干渉性を低減させる。

【０００４】このように、半導体レーザ素子からの出力
をパルス状にすることが最適とされ、このことを実現す
るために、自励発振（パルセーション）を起こす技術が
一般的に使用されている。この自励発振は、半導体レー
ザ素子を特別な構造で構成することで発生させることが
できる。即ち、活性層において、光増幅領域と呼ばれる
利得領域の周囲に、可飽和吸収領域と呼ばれる光吸収効
果を持つ領域を形成することによって、自励発振状態と
することができる。この可飽和吸収層のＱスイッチ効果
（Ｑスイッチ：共鳴の鋭さを表すＱ値を急速に変化させ
るためのスイッチ動作）と光増幅領域の光と発振光が協
同して自励発振が引き起こされる。このような自励発振
を行う半導体レーザ素子が、特開平８−２０４２８２号
公報において提案されている。

【０００５】特開平８−２０４２８２号公報で示される
半導体レーザ素子は、図１１のような構成とされる。図
１１の半導体レーザ素子は、ｎ型電極６１に、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板６２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６３、ｎ
型ＡｌＧａＩｎＰ可飽和吸収層６４、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層６５、ＡｌＧａＩｎＰ活性層６６、ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層６７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ可飽
和吸収層６８を順に備え、更に、リッジ構造をもつ凸型
のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６９と、ｎ型ＧａＡｓ
電流ブロック層７０、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７１、
ｐ型電極７２を順に備えている。

【０００６】このような構成の半導体レーザ素子は、そ
の内部に、光吸収領域としての可飽和吸収層６４，６８
を有し、この可飽和吸収層６４，６８の光と光増幅領域
である活性層６６の光と発振光が協同して自励発振が引
き起こされる。よって、この半導体レーザ素子には、高
周波で変調した電流を注入する必要がなく、直流電流を
活性層６６に注入するようにすることでパルス状の光出
力を得ることができる。

【０００７】このように、可飽和吸収領域と光増幅領域
とを予め設けずに、活性層の電流非注入領域を可飽和吸
収領域として作用させて、自励発振状態とすることがで
きる窒化物半導体レーザ素子が、特開２０００−２８６
５０４号公報において提案されている。特開２０００−
２８６５０４号公報で示される窒化物半導体レーザ素子
は、図１２のような構成とされる。図１２の窒化物半導
体レーザ素子は、サファイア基板１０１上に、ｎ型コン
タクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、活性層１０
４、ｐ型クラッド層１０５、ｎ型電流狭窄層１０６，１
０７、ｐ型コンタクト層１０８が積層されて構成され
る。

【０００８】ｐ型クラッド層１０５が、活性層１０４の
表面を覆って形成された平坦部１０５ａと、該平坦部１
０５ａの中央部に上向きに突設された幅Ｗ２の下段スト
ライプ部１０５ｂと、下段ストライプ部１０５ｂの中央
部に更に突設された幅Ｗ１の上段ストライプ部１０５ｃ
とで構成され、幅Ｗ１が幅Ｗ２より狭くなるように下段
ストライプ部１０５ｂ及び上段ストライプ部１０５ｃが
設けられる。又、ｎ型コンタクト層１０２上にｎ型電極
１０９が設けられるとともに、ｐ型コンタクト層１０８
上に端子１１０が設けられる。

【０００９】このような構成の窒化物半導体レーザ素子
は、上段ストライプ部１０５ｃの幅Ｗ１によって規制さ
れ、ｐ型クラッド層１０５から活性層１０４へ流れる電
流が横方向へ広がらないように抑制される。従って、活
性層１０４の中央に、上段ストライプ部１０５ｃの幅Ｗ
１に応じた大きさの電流注入領域が形成される。又、下
段ストライプ部１０５ｂの幅がＷ２となり、上段ストラ
イプ部１０５ｃの幅Ｗ１より広がっているので、発光ス
ポット幅が下段ストライプ部１０５ｂに応じた大きさと
なり、電流注入領域の周囲に可飽和吸収領域が形成され
ることとなる。よって、活性層１０４において、電流注
入領域と可飽和吸収領域が相互に作用して、パルス状の
光出力を得ることができる。

【００１０】又、上述の自励発振状態を用いるもの以外
でも、高周波によって変調された電流が注入されてパル
ス状の光出力を得ることのできる半導体レーザ素子が特
開昭６０−３５３４４号公報で提案されている。特開昭
６０−３５３４４号公報で示される半導体レーザ素子の
動作は、図１３のような特性に基づいて動作を行う。図
１３（ａ）は、横軸が注入される電流量を示すとともに
縦軸が光出力を示す半導体レーザ素子の電流−光出力特
性を表し、図１３（ｂ）は、注入される変調電流の時間
変化の様子を表し、図１３（ｃ）は、変調電流の注入に
よって得られる光出力の時間変化の様子を表す。

【００１１】図１３（ｂ）のように、変調電流として、
閾値Ｉth以下の電流値と、閾値Ｉth以上の電流値との間
で変調される電流を注入することで、図１３（ｃ）のよ
うなパルス状の光出力を得ることができる。この場合、
注入する電流値を高く設定しても、パルス状の発振を維
持することができ、高出力を得ることができる。又、自
励発振を用いないので、可飽和吸収領域と光増幅領域と
を構成する必要がない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−２８６５０４号公報及び特開平８−２０４２８
２号公報で提供される自励発振型の半導体レーザ素子で
は、パルス状の光出力を得るには、作成時の組成や構造
を限定する必要がある。特に、特開平８−２０４２８２
号公報のように、作成時の組成によって可飽和吸収領域
と光増幅領域とを設ける場合、可飽和吸収領域と光増幅
領域とのキャリア寿命の比及び微分利得の比を調整する
必要がある。しかしながら、自励発振状態を満足させる
ためのパラメータ範囲が狭いため、作成の自由度が低く
なってしまう。

【００１３】更に、窒化物半導体レーザ素子とした場
合、窒化物の特性より微分利得の値を大きく変化させる
ことができない。よって、窒化物半導体レーザ素子で
は、可飽和吸収領域と光増幅領域とによって自励発振状
態とするような構成にするためのパラメータ範囲で、キ
ャリア寿命と微分利得を設定することが物理的に困難で
ある。

【００１４】又、半導体レーザ素子が自励発振状態とな
るか、又は、双安定状態となるかは、光増幅領域と可飽
和吸収領域それぞれのキャリア濃度の釣り合いによって
決定される。よって、光増幅領域と可飽和吸収領域それ
ぞれの領域幅の長さの比や、キャリア寿命の比や、微分
利得の比によって、その状態を調整することができる。
そして、自励発振状態となる半導体レーザ素子とするに
は、キャリア寿命については、光増幅領域の方が長くな
るように設定し、又、微分利得については、光増幅領域
の方が小さくなるように設定する必要がある。更に、こ
のように設定されたそれぞれの領域のキャリア寿命の比
及び微分利得の比は、特定の範囲内になければならな
い。

【００１５】これは、可飽和吸収領域の内部におけるキ
ャリア濃度の強い振動が光吸収効果の振動を促して、キ
ャリア密度を変化させるためである。即ち、可飽和吸収
領域において、微分利得に相当するキャリア密度に対す
る利得特性曲線の傾きが大きいほど、少ない光の吸収で
キャリア密度を変化させることが可能となり、結果的に
キャリア濃度の振動が生じやすくなる。よって、可飽和
吸収領域と光増幅領域とで、微分利得の差が大きいほど
自励発振が容易に得られる。

【００１６】この可飽和吸収領域及び光増幅領域で設定
される微分利得の値は、半導体レーザ素子を構成する半
導体の特性によって異なる。特に、窒化物半導体レーザ
素子では、ＧａＡｓ系などの赤色半導体レーザ素子に比
べて、各領域の微分利得の比をより大きくする必要があ
る。しかしながら、図１４に示すように、赤色半導体レ
ーザ素子の利得特性が実線のようになり、可飽和吸収領
域及び光増幅領域それぞれでの利得特性の傾きの差が大
きくなるのに対して、ＧａＮ材料を用いる窒化物半導体
レーザ素子については、その利得特性が点線のようにな
り、可飽和吸収領域及び光増幅領域それぞれでの利得特
性の傾きの差が小さい。

【００１７】よって、窒化物半導体レーザ素子では、可
飽和吸収領域及び光増幅領域それぞれでの利得特性の傾
きを表す微分利得の比がほぼ１となり、自励発振状態を
満たすことが困難である。更に、赤色半導体レーザ素子
に比べて、窒化物半導体レーザ素子では、不純物の添加
によって微分利得を変化させることも困難である。

【００１８】又、特開２０００−２８６５０４号公報の
ように、半導体レーザ素子内にリッジを形成して、活性
層に、注入される電流量の異なる可飽和吸収領域と電流
注入領域とを設ける場合、そのリッジの幅と厚さ、リッ
ジ境界部分の多層膜の膜厚、クラッド層の厚さ、エッチ
ング条件などの多数で且つ微細な構造条件を最適化する
必要がある。そして、この得られた条件に従って精度良
く半導体レーザ素子を作製しなければならないため、多
くの条件を確定する作業が必要であり、又、その条件が
得られたとしても歩留まりが低いという問題がある。

【００１９】又、特開昭６０−３５３４４号公報で提供
される高周波重畳型の半導体レーザ素子では、変調電流
は、半導体レーザ素子の緩和振動周波数の１／２以上の
周波数にしなければならない。よって、半導体レーザ素
子の緩和振動周波数が略２ＧＨｚ前後であるため、光出
力をパルス状に発振させるためには、１ＧＨｚ以上の高
周波の変調電流としなければ、雑音の低減光が得られ
ず、変調電流を発生する変調回路に大きな負担がかか
る。

【００２０】このような問題を鑑みて、本発明は、素子
の作成が容易で、且つ、変調電流を与える変調回路の負
担を軽減することができる窒化物半導体レーザ素子及び
その駆動方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、注入される電
流を増幅して光を発生する光増幅領域と光増幅領域で発
生した光を吸収する可飽和吸収領域より成るとともにレ
ーザ出射光を発生する活性層を有する窒化物半導体レー
ザ素子において、前記光増幅領域と前記可飽和吸収領域
とが、供給される電流の流れる方向に対して略垂直な方
向に隣接し、前記光増幅領域に注入される、直流の動作
電流に高周波電流が重畳された第１変調電流が与えられ
る第１電極と、前記可飽和吸収領域に注入される、直流
の動作電流に高周波電流が重畳された第２変調電流が与
えられる第２電極と、を有し、前記光増幅領域へ供給さ
れる電流値に対して出力するレーザ出射光の出力を表す
電流−光出力特性がヒステリシス又は不連続性を有する
ことを特徴とする。

【００２２】このような窒化物半導体レーザ素子におい
て、光増幅領域に第１変調電流が注入されることによっ
て光増幅効果が変動するとともに、可飽和吸収領域に第
２変調電流が注入されることによって光吸収効果が変動
する。このように、光増幅効果と光吸収効果との差が激
しく変動するため、パルス状の高い光出力を得ることが
できる。

【００２３】又、本発明の窒化物半導体レーザ素子は、
第１導電型の第１クラッド層と、第２導電型の第２クラ
ッド層と、前記第１及び第２クラッド層の間に形成され
るとともに注入される電流に対してレーザ出射光を発生
する活性層とを有する窒化物半導体レーザ素子におい
て、前記第１クラッド層及び前記活性層及び第２クラッ
ド層が順に積層され、前記活性層が、前記第１クラッド
層及び前記活性層及び第２クラッド層が積層される方向
に対して略垂直な方向に隣接した、注入される電流を増
幅して光を発生する光増幅領域と、光増幅領域で発生し
た光を吸収する可飽和吸収領域とを備え、前記光増幅領
域に対応した位置で、且つ、前記第１クラッド層の表面
に設けられ、前記光増幅領域に注入される、直流の動作
電流に高周波電流が重畳された第１変調電流が与えられ
る第１電極と、前記可飽和吸収領域に対応した位置で、
且つ、前記第１クラッド層の表面に設けられ、前記可飽
和吸収領域に注入される、直流の動作電流に高周波電流
が重畳された第２変調電流が与えられる第２電極と、を
有し、前記光増幅領域へ供給される電流値に対して出力
するレーザ出射光の出力を表す電流−光出力特性がヒス
テリシス又は不連続性を有することを特徴とする。

【００２４】このような電流−光出力特性にヒステリシ
ス又は不連続性を有する窒化物半導体レーザ素子におい
て、光増幅領域及び可飽和吸収領域のそれぞれに、第１
変調電流及び第２変調電流を、第１電極及び第２電極を
通じて与えることによって、光増幅効果と光吸収効果と
の差を激しく変動させることができる。よって、高出力
のパルス状の光出力を得ることができる。

【００２５】前記活性層において、前記光増幅領域及び
前記可飽和吸収領域が複数設けられ、前記第１電極が前
記光増幅領域の数に応じて設けられるとともに、前記第
２電極が前記可飽和吸収領域の数に応じて設けられるよ
うにしても構わない。

【００２６】更に、前記可飽和吸収領域の周囲に、複数
の前記光増幅領域が設けられ、前記光増幅領域それぞれ
からレーザ出射光を発生するようにしても構わない。こ
のとき、例えば、可飽和吸収領域の両側に第１及び第２
光増幅領域を設け、可飽和吸収領域と第１及び第２光増
幅領域のそれぞれに変調電流を与えたとき、第１及び第
２光増幅領域のそれぞれから、レーザ出射光が発生す
る。そして、第１光増幅領域から発生したレーザ出射光
の出力をモニターして、変調電流をフィードバック制御
することで、第２光増幅領域のレーザ出射光の出力を所
望する値とすることができる。

【００２７】又、前記光増幅領域に対応した位置で、且
つ、前記第２クラッド層の表面に設けられ、前記光増幅
領域に注入される第１変調電流が流出される第３電極
と、前記可飽和吸収領域に対応した位置で、且つ、前記
第２クラッド層の表面に設けられ、前記可飽和吸収領域
に注入される第２変調電流が流出される第４電極と、を
有し、前記第２クラッド層において、前記光増幅領域と
前記可飽和吸収領域の境界線上に当たる位置に、溝が設
けられるようにして、前記活性層において、前記第１変
調電流及び前記第２変調電流が、相互に影響し合うこと
を防ぐようにしても構わない。

【００２８】又、前記第２クラッド層の表面全体を覆う
ように設けられるとともに、前記光増幅領域に注入され
る第１変調電流と前記可飽和吸収領域に注入される第２
変調電流とが、共通して流出される第５電極を有するよ
うにして、素子の作成手順が簡略化されるようにしても
構わない。

【００２９】又、本発明の窒化物半導体レーザ素子の駆
動方法は、注入される電流を増幅して光を発生する光増
幅領域と光増幅領域で発生した光を吸収する可飽和吸収
領域とより成るとともにレーザ出射光を発生する活性層
を有し、前記光増幅領域へ供給される電流値に対して出
力するレーザ出射光の出力を表す電流−光出力特性がヒ
ステリシス又は不連続性を有するレーザ出射光を発生す
る窒化物半導体レーザ素子の駆動方法において、前記光
増幅領域及び前記可飽和吸収領域それぞれに、直流の動
作電流に高周波電流が重畳される変調電流が注入される
ことを特徴とする。

【００３０】このようにすることで、電流−光出力特性
にヒステリシス又は不連続な光出力変化が現れる半導体
レーザ素子において、光増幅領域及び可飽和吸収領域の
それぞれに、変調電流を与えることによって、光増幅効
果と光吸収効果との差を激しく変動させることができ
る。よって、半導体レーザ素子より、高出力のパルス状
の光出力を得ることができる。

【００３１】又、前記光増幅領域及び前記可飽和吸収領
域それぞれに注入される前記変調電流が、前記光増幅領
域及び前記可飽和吸収領域毎に独立に制御されて注入さ
れるようにすることで、前記光増幅領域及び前記可飽和
吸収領域毎にキャリア濃度の釣り合いを好適に調整でき
るため、光出力を向上させることができる。

【００３２】又、前記可飽和吸収領域に注入される前記
変調電流の位相が、前記光増幅領域に注入される前記変
調電流の位相に対して、同相となるように調整されるよ
うにすることで、光出力の振動を促す効果があるととも
に、位相の制御が容易となる。

【００３３】更に、前記変調電流を、３００ＭＨｚ以上
の高周波電流が重畳されたものとすることで、レーザ出
射光の可干渉性を下げ、雑音特性を向上することができ
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に説明する。

【００３５】＜第１の実施形態＞本発明の第１の実施形
態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施
形態におけるｎ型ＧａＮ基板上に設けられた窒化物半導
体レーザ素子の基本構成を示す断面図である。

【００３６】図１に示す窒化物半導体レーザ素子は、２
つの端子１ａ，１ｂと、２つの端子２ａ，２ｂと、端子
１ａ，１ｂのそれぞれと電気的に接続されたｐ型電極３
ａ，３ｂと、端子２ａ，２ｂのそれぞれと電気的に接続
されたｎ型電極４ａ，４ｂと、ｐ型電極３ａ，３ｂが表
面に設けられるｐ型クラッド層５と、ｎ型電極４ａ，４
ｂが表面に設けられるｎ型クラッド層６と、ｐ型クラッ
ド層５とｎ型クラッド層６の間に設けられた活性層７と
から構成される。

【００３７】このような窒化物半導体レーザ素子におい
て、活性層７が、図１の共振器方向に、光増幅領域７ａ
と可飽和吸収領域７ｂとが構成される。このとき、可飽
和吸収領域７ｂは、窒化物半導体レーザ素子の共振器方
向における活性層７の長さ全体に対して、１０％となる
ように構成する。そして、本発明の窒化物半導体レーザ
素子が双安定状態となるように、光増幅領域７ａ及び可
飽和吸収領域７ｂそれぞれの共振器方向の長さとキャリ
ア寿命と微分利得とが設定される。又、可飽和吸収領域
７ｂにおいては、キャリア寿命を調整するために不純物
が添加されている。ここでは、Ｓｉを１×１０¹⁹ｃｍ^-3
添加した。

【００３８】この双安定状態とされる場合は、自励発振
状態の場合に比べ、光増幅領域７ａ及び可飽和吸収領域
７ｂそれぞれの微分利得の比を大きくする必要がない。
又、この双安定条件を満たす条件においては、キャリア
寿命の比と微分利得の比との積が一定以下であればよい
ので、キャリア寿命と微分利得のパラメータ設定を広く
とることができ、更に、微分利得の比の調整が不可能で
も、キャリア寿命の比を好適に調整することができる。
そのため、窒化物半導体レーザ素子においても、双安定
状態とすることによって、光増幅領域７ａ及び可飽和吸
収領域７ｂに対するパラメータ設定が容易となる。

【００３９】又、ｎ型クラッド層６には、ｎ型電極４
ａ，４ｂを寸断するように、共振器方向に対して垂直な
方向に、溝８が設けられる。このように、溝８を設ける
ことによって、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域７ｂそ
れぞれへの注入電流を独立的に制御しやすくなるととも
に、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域７ｂそれぞれへ流
れ込む電流が相互に干渉するという悪影響を回避させる
ことができる。

【００４０】又、ｐ型クラッド層５の表面上において、
ｐ型電極３ａが光増幅領域７ａに対応した位置に設けら
れるとともに、ｐ型電極３ｂが可飽和吸収領域７ｂに対
応した位置に設けられる。更に、ｎ型クラッド層６の表
面上において、ｎ型電極４ａが光増幅領域７ａに対応し
た位置に設けられるとともに、ｎ型電極４ｂが可飽和吸
収領域７ｂに対応した位置に設けられる。

【００４１】更に、ｐ型クラッド層５とｎ型クラッド層
６と活性層７とは、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎなどのIII族元素
と、V族元素であるＮとの化合物で構成される窒化物系
半導体層で構成される。又、ｎ型クラッド層６の下側が
ｎ型ＧａＮ基板であり、その上面にｎ型クラッド層が形
成されるが、説明を簡単にするために、ｎ型ＧａＮ基板
部分も含めて、ｎ型クラッド層６とする。

【００４２】このように構成される窒化物半導体レーザ
素子に対して、端子１ａ，１ｂそれぞれに、直流の動作
電流に正弦波状の高周波電流を重畳した変調電流Ｉ０、
Ｉabsが与えられて、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域
７ｂそれぞれに注入される。尚、本実施形態では、図２
（ａ）、（ｂ）のように、端子１ａ，１ｂそれぞれに与
える変調電流Ｉ０、Ｉabsについて、ともに正弦波で変
調し、その周波数を１００ＭＨｚとした。そして、変調
電流Ｉabsの位相を、変調電流Ｉ０の位相に対して、π
／４遅延するように調整した。更に、レーザの発振閾値
が３０ｍＡであったため、端子１ａへの変調電流Ｉ０の
値を最大３８ｍＡ、最小１８ｍＡ、端子１ｂへの変調電
流Ｉabsの値を最大１．０ｍＡ、最小０．５ｍＡとし
た。

【００４３】よって、図２（ａ）の変調電流Ｉ０が、Ｉ
２＝２８ｍＡを中心として、Ｉ１＝１８ｍＡとＩ３＝３
８ｍＡの間で発振する。又、図２（ｂ）の変調電流Ｉab
sが、０．７５ｍＡを中心として、０．５ｍＡと１．０
ｍＡの間で発振する。このとき、図１の構成の窒化物半
導体レーザ素子の電流−光出力特性は、図３（ａ）のよ
うに、変調電流Ｉabsの値が、Ｉabs１、Ｉabs２それぞ
れで、異なる。即ち、電流−光出力特性が、Ｉabsの値
によって変化する。更に、図３（ｂ）に、位相が変調電
流Ｉabsの位相よりπ／４進んだ変調電流Ｉ０を示す。

【００４４】又、窒化物半導体レーザ素子を双安定状態
で駆動させたとき、その電流−光出力特性はヒステリシ
スを持つ。即ち、変調電流ＩabsがＩabs１のとき、変調
電流Ｉ０の値がＩｂからＩａに増加したとき、レーザ出
射光の出力がＰ１からＰ２へと急峻に増大し、変調電流
Ｉ０の値がＩａからＩｂに減少したとき、レーザ出射光
の出力がＰ３からＰ４へと急峻に減少する。

【００４５】図１の窒化物半導体レーザ素子において、
図３のような特性が得られるとき、この半導体レーザ素
子における活性層７が、次のような動作を行う。

【００４６】変調電流ＩabsがＩabs１からＩabs２に変
化するとき、可飽和吸収領域７ｂにおいて、光増幅領域
７ａで発生した光の吸収量が減少し、電流−光出力特性
が、電流Ｉ０の低電流値側に遷移する。このとき、位相
π／４遅れの変調電流Ｉ０が、Ｉ２からＩ３に増加して
いる。このように、変調電流Ｉ０が増加している間に、
光出力がＰ１からＰ２に急峻に増加する。よって、電流
−光出力特性において、光出力の高い領域で安定状態に
遷移し、光増幅領域７ａの光の増幅量が増加する。その
後、変調電流Ｉ０がＩ３からＩ１に減少しようとする。
この間、電流−光出力特性において、光増幅領域７ａ
が、光出力の高い領域での電流−光出力特性に従った状
態となる。

【００４７】逆に、変調電流ＩabsがＩabs２からＩabs
１に変化するとき、可飽和吸収領域７ｂにおいて、光増
幅領域７ａで発生した光の吸収量が増加する。このと
き、変調電流Ｉ０が、Ｉ３からＩ１に減少している。こ
のように、変調電流Ｉ０が減少している間に、光出力が
Ｐ３からＰ４に急峻に減少する。よって、電流−光出力
特性において、光出力の低い領域で安定状態に遷移し、
光増幅領域７ａの光の増幅量が減少する。その後、変調
電流Ｉ０がＩ１からＩ３に増加しようとする。この間、
光増幅領域７ａが、光出力の低い領域での電流−光出力
特性に従った状態となる。

【００４８】このように、可飽和吸収領域７ｂに変調電
流Ｉabsを注入して、可飽和吸収領域７ｂのキャリア濃
度を振動させることで、光吸収効果の大きさを変動させ
て、図３（ａ）のように、活性層７の電流−光出力特性
を変動させることができる。従って、光増幅領域７ａへ
の変調電流Ｉ０の注入による光出力の振動と、可飽和吸
収領域７ｂへの変調電流Ｉabsの注入によるレーザ出射
光の発振閾値の振動との相乗効果によって、レーザ出射
光の出力の変動を大きくすることができる。よって、窒
化物半導体レーザ素子から出力されるレーザ出射光の出
力が、図４のようなパルス状となり、雑音の低減を図る
ことができる。

【００４９】このように、双安定状態の窒化物半導体レ
ーザ素子を利用することによって、そのパラメータ条件
を広く設定できるため、自励発振状態のものに比べて、
その作製が容易であり、歩留まりを良くすることができ
る。又、変調電流Ｉabs、Ｉ０の周波数が１００ＭＨｚ
であるため、変調電流Ｉabs、Ｉ０を生成する変調回路
の負担を減少させることができる。

【００５０】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態について、図面を参照して説明する。尚、本実施形態
において用いられる窒化物半導体レーザ素子は、第１の
実施形態と同様、図１のような構成の窒化物半導体レー
ザ素子である。

【００５１】本実施形態では、図１のように構成される
窒化物半導体レーザ素子に対して、端子１ａ，１ｂそれ
ぞれに、第１の実施形態と同様、直流の動作電流に正弦
波状の高周波電流を重畳した周波数１００ＭＨｚの変調
電流Ｉ０、Ｉabsが与えられて、光増幅領域７ａと可飽
和吸収領域７ｂそれぞれに注入される。このとき、変調
電流Ｉ０、Ｉabsの位相が、図５のように、同相とされ
る。尚、図５における変調電流Ｉ０の値は、第１の実施
形態と同様であり、変調電流Ｉabsの値は、Ｉabs３＝
０．５ｍＡ、Ｉabs４＝０．７５ｍＡ、Ｉabs５＝１．０
ｍＡとした。

【００５２】このように、光増幅領域７ａへ注入される
変調電流Ｉ０と可飽和吸収領域７ｂへ注入される変調電
流Ｉabsとの位相を同相とすることによって、レーザ出
射光の発振閾値の時間変化の位相を変調電流Ｉ０の位相
に対して逆相とすることができる。即ち、活性層７は、
変調電流Ｉ０がＩ１となるとき、変調電流ＩabsがＩabs
３の電流−光出力特性に基づいた状態となるとともに、
変調電流Ｉ０がＩ３となるとき、変調電流ＩabsがＩabs
５の電流−光出力特性に基づいた状態となる。

【００５３】従って、第１の実施形態と比べて、光増幅
領域７ａの光の増幅量と可飽和吸収領域７ｂの光の吸収
量との差の変動が激しくなる。よって、図６のように、
窒化物半導体レーザ素子の光出力の振動が激しくなり、
第１の実施形態と比べて、レーザ出射光の出力が高くな
るとともに、鋭いピーク波形を得ることができる。この
ように、本実施形態によれば、雑音特性だけでなく、光
出力特性にもすぐれたレーザ出射光を発生させることが
できる。又、変調電流Ｉ０、Ｉabsの位相を同相とする
ことによって、変調電流Ｉ０、Ｉabsの制御を容易とす
ることができる。

【００５４】尚、本実施形態において、光増幅領域に注
入する変調電流と可飽和吸収領域に注入する変調電流と
が同位相となるようにしたが、可飽和吸収領域に注入す
る変調電流の位相が、光増幅領域に注入する変調電流の
位相に対して、±π／２以内でずれるものであっても構
わない。この範囲内のずれでも、同位相の時に対して若
干低くなるが、ほぼ同程度の光出力を得ることができ、
雑音の低減に対しても同様の効果を得ることができる。

【００５５】又、第１及び第２実施形態において、窒化
物半導体レーザ素子に与える変調電流の周波数を１００
ＭＨｚとしたが、１００ＭＨｚ以上であれば、その値を
限るものではない。又、窒化物半導体レーザ素子に与え
る変調電流の波形についても、正弦波に限らず、正弦波
以外の波形としても構わない。

【００５６】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態について、図面を参照して説明する。尚、本実施形態
において用いられる窒化物半導体レーザ素子は、第１の
実施形態と同様、図１のような構成の窒化物半導体レー
ザ素子である。

【００５７】本実施形態では、図１のように構成される
窒化物半導体レーザ素子に対して、端子１ａ，１ｂそれ
ぞれに、第２の実施形態と同様、直流の動作電流に正弦
波状の高周波電流を重畳した同位相の変調電流Ｉ０、Ｉ
absが与えられて、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域７
ｂそれぞれに注入される。このとき、変調電流Ｉ０、Ｉ
absの周波数が３００ＭＨｚとされる。尚、変調電流Ｉ
０、Ｉabsの値は、それぞれ、第２の実施形態と同様で
ある。

【００５８】このように、変調電流Ｉ０、Ｉabsの周波
数を３００ＭＨｚにしたとき、第２の実施形態と比べ
て、光吸収効果及び光増幅効果それぞれの変動が激しく
なる。即ち、光吸収効果と光増幅効果との変動が大きく
なって互いに作用するために、可飽和吸収領域７ｂが飽
和しやすくなるので、光増幅効果が高いときにレーザ出
射光が発生し、図７のように、大きい出力を得ることが
できる。又、図６の変調電流Ｉ０、Ｉabsの周波数を１
００ＭＨｚにしたときのレーザ出射光の出力と比べて、
その雑音の低減効果が増大する。

【００５９】更に、相対雑音強度（ＲＩＮ）の、変調電
流の周波数に対する依存性を示すためのグラフを、図８
に示す。図８において、実線が、本発明の窒化物半導体
レーザ素子における相対雑音強度の関係を示すグラフで
あり、点線が、従来例の窒化物半導体レーザ素子におけ
る変調電流における相対雑音強度の関係を示すグラフで
ある。このグラフよりわかるように、従来の窒化物半導
体レーザ素子に比べて、本発明の窒化物半導体レーザ素
子の相対雑音強度が相対的に低く、特に、変調電流の周
波数が３００ＭＨｚ以上において、光ディスクなどの記
録メディアに対応可能となる−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下の
値が得られる。よって、光ディスクなどの記録メディア
の光ピックアップに用いる際、注入する変調電流の周波
数を、３００ＭＨｚ以上とすることが好ましいことがわ
かる。

【００６０】尚、本実施形態において、光増幅領域に注
入する変調電流と可飽和吸収領域に注入する変調電流と
が同位相となるようにしたが、可飽和吸収領域に注入す
る変調電流の位相が、光増幅領域に注入する変調電流の
位相に対して、±π／２以内でずれるものであっても構
わない。又、光増幅領域及び可飽和吸収領域それぞれに
注入する変調電流の波形についても、正弦波に限らず、
矩形波などの正弦波以外の波形としても構わない。

【００６１】又、第１〜第３の実施形態で使用される図
１の構成の窒化物半導体レーザ素子において、可飽和吸
収領域７ｂの共振器方向における長さを、活性層７の共
振器方向における長さの１０％としたが、１０％以外で
も、窒化物半導体レーザ素子からの光出力の波形は変化
せず、パルス状の発振が得られる。しかしながら、可飽
和吸収領域７ｂの活性層７に占める割合が高くなると、
注入する変調電流の電流値を高くする必要があるため、
可飽和吸収領域７ｂの占める割合を５０％以下であるこ
とが好ましい。更に、電極を２つ設けた場合について説
明したが、電極の数はこれに限られるものでなく、２つ
以上の電極を有する窒化物半導体レーザ素子としても構
わない。

【００６２】＜第４の実施形態＞本発明の第４の実施形
態について、図面を参照して説明する。図９は、本実施
形態における窒化物半導体レーザ素子の構成を示す断面
図で、図１の窒化物半導体レーザ素子と同一部分につい
ては、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００６３】図９に示す窒化物半導体レーザ素子は、端
子１ａ，１ｂと、端子２と、ｐ型電極３ａ，３ｂと、端
子２と電気的に接続されたｎ型電極４と、ｐ型クラッド
層５と、ｎ型電極４が表面に設けられるｎ型クラッド層
６ａと、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域７ｂとが設け
られた活性層７とから構成される。図９の窒化物半導体
レーザ素子は、図１の窒化物半導体レーザ素子と異な
り、ｎ型クラッド層６ａに溝が設けられていない。この
ような窒化物半導体レーザ素子において、図１の半導体
レーザ素子と同様に、可飽和吸収領域７ｂを、半導体レ
ーザ素子の共振器方向における活性層７の長さ全体に対
して、１０％となるように構成する。

【００６４】又、本実施形態では、第２の実施形態と同
様に、図９のように構成される窒化物半導体レーザ素子
に対して、端子１ａ，１ｂそれぞれに、直流の動作電流
に正弦波状の高周波電流を重畳した変調電流Ｉ０、Ｉab
sが与えられて、光増幅領域７ａと可飽和吸収領域７ｂ
それぞれに注入される。尚、本実施形態では、端子１
ａ，１ｂそれぞれに与える変調電流Ｉ０、Ｉabsについ
て、ともに正弦波で変調するとともに位相を同相とし、
その周波数を４００ＭＨｚとした。更に、レーザの発振
閾値が３０ｍＡであったため、端子１ａへの変調電流Ｉ
０の値を最大３８ｍＡ、最小１８ｍＡ、端子１ｂへの変
調電流Ｉabsの値を最大１．０ｍＡ、最小０．５ｍＡと
した。

【００６５】このとき、第２の実施形態と同様、レーザ
出射光の発振閾値の時間変化の位相を変調電流Ｉ０の位
相に対して逆相とすることができるため、光吸収効果及
び光増幅効果それぞれの変動が激しくなる。よって、窒
化物半導体レーザ素子の光出力の振動が激しくなり、レ
ーザ出射光の出力が高くなるとともに、鋭いピーク波形
を得ることができる。

【００６６】本実施形態では、第２の実施形態と異な
り、図９の窒化物半導体レーザ素子の端子２が共通とさ
れるため、端子１ａより光増幅領域７ａに注入される変
調電流Ｉ０と、端子１ｂより可飽和吸収領域７ｂに注入
される変調電流Ｉabsとが、素子内部で相互に影響しあ
う可能性がある。よって、相対雑音強度が−１３０ｄＢ
／Ｈｚ以下となるのは、変調電流の周波数が３２０ＭＨ
ｚ以上となるときである。このように、第２の実施形態
に比べて、変調電流の周波数が高くなるが、端子２及び
ｎ型電極４が共通とされるので、素子の作成手順が簡略
化されて、歩留まりが良くなる。

【００６７】尚、本実施形態において、光増幅領域に注
入する変調電流と可飽和吸収領域に注入する変調電流と
が同位相となるようにしたが、可飽和吸収領域に注入す
る変調電流の位相が、光増幅領域に注入する変調電流の
位相に対して、±π／２以内でずれるものであっても構
わない。又、光増幅領域及び可飽和吸収領域それぞれに
注入する変調電流の波形についても、正弦波に限らず、
矩形波などの正弦波以外の波形としても構わない。

【００６８】又、本実施形態において、図９の構成の窒
化物半導体レーザ素子の可飽和吸収領域７ｂの共振器方
向における長さを、活性層７の共振器方向における長さ
の１０％としたが、１０％以外でも、５０％以下であれ
ば、窒化物半導体レーザ素子からの光出力の波形は変化
せず、パルス状の発振が得られる。又、電極を２つ設け
た場合について説明したが、電極の数はこれに限られる
ものでなく、２つ以上の電極を有する窒化物半導体レー
ザ素子としても構わない。

【００６９】＜第５の実施形態＞本発明の第５の実施形
態について、図面を参照して説明する。図１０は、本実
施形態における窒化物半導体レーザ素子の構成を示す断
面図で、図９の窒化物半導体レーザ素子と同一部分につ
いては、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

【００７０】図１０に示す窒化物半導体レーザ素子は、
端子１ｃ，１ｄ，１ｅと、端子２と、端子１ｃ，１ｄ，
１ｅそれぞれと電気的に接続されたｐ型電極３ｃ，３
ｄ，３ｅと、ｎ型電極４と、ｐ型クラッド層５と、ｎ型
クラッド層６ａと、ｐ型クラッド層５とｎ型クラッド層
６ａの間に設けられた活性層１０とから構成される。

【００７１】このような窒化物半導体レーザ素子におい
て、活性層１０が、図１０の共振器方向に、光増幅領域
１０ｂと可飽和吸収領域１０ａと光増幅領域１０ｃが順
に構成される。このとき、可飽和吸収領域１０ａは、窒
化物半導体レーザ素子の共振器方向における活性層１０
の長さ全体に対して、１０％となるように構成する。
又、ｐ型クラッド層５の表面上において、ｐ型電極３ｃ
が可飽和吸収領域１０ａに対応した位置に、ｐ型電極３
ｄが光増幅領域１０ｂに対応した位置に、ｐ型電極３ｅ
が光増幅領域１０ｃに対応した位置に、それぞれ設けら
れる。

【００７２】このように構成される窒化物半導体レーザ
素子に対して、端子１ｃ，１ｄ，１ｅそれぞれに、直流
の動作電流に正弦波状の高周波電流を重畳した変調電流
Ｉabs、Ｉ０a、Ｉ０bが与えられて、可飽和吸収領域１
０ａ及び光増幅領域１０ｂ，１０ｃそれぞれに注入され
る。尚、本実施形態では、第４の実施形態と同様に、窒
化物半導体レーザ素子に与える変調電流Ｉ０a、Ｉ０b、
Ｉabsについて、ともに正弦波で変調するとともに位相
を同相とし、その周波数を３００ＭＨｚとした。更に、
レーザの発振閾値が３０ｍＡであったため、端子１ｄ，
１ｅへの変調電流Ｉ０a、Ｉ０bの合計値を最大３８ｍ
Ａ、最小１８ｍＡ、端子１ｃへの変調電流Ｉabsの値を
最大１．０ｍＡ、最小０．５ｍＡとした。

【００７３】このとき、第４の実施形態と同様、レーザ
出射光の発振閾値の時間変化の位相を変調電流Ｉ０ａ、
Ｉ０ｂの位相に対して逆相とすることができるため、光
吸収効果及び光増幅効果それぞれの変動が激しくなる。
よって、窒化物半導体レーザ素子の光出力の振動が激し
くなり、レーザ出射光の出力が高くなるとともに、鋭い
ピーク波形を得ることができる。

【００７４】このような高出力となるパルス状のレーザ
出射光が発生するとき、図１０のように、光増幅領域１
０ｂ，１０ｃがそれぞれ、レーザ出射面１１ａ，１１ｂ
を有しているので、レーザ出射面１１ａ，１１ｂそれぞ
れからレーザ出射光が発生する。即ち、図１０の窒化物
半導体レーザ素子の両側より、レーザ出射光が発生す
る。このとき、レーザ出射面１１ａから発生されるレー
ザ出射光の出力状態をモニターすることで、レーザ出射
面１１ｂから発生されるレーザ出射光の出力状態を調整
することができる。

【００７５】即ち、温度変化などの外部要因によるレー
ザ出射光の出力の揺らぎを、レーザ出射面１１ａから発
生されるレーザ出射光の出力状態より認識し、この出力
状態を用いて、レーザ出射面１１ｂから発生されるレー
ザ出射光の出力状態が一定となるように、注入する変調
電流Ｉabs、Ｉ０a、Ｉ０bを調整して、フィードバック
制御を行うことができる。

【００７６】よって、従来のように、ビームスプリッタ
などを用いて、出力されるレーザ出射光の一部をモニタ
ー用のレーザ出射光として分ける必要なく、素子単体
で、例えば光ピックアップ用のレーザ出射光とモニター
用のレーザ出射光とを得ることができる。そのため、窒
化物半導体レーザ素子の構成を簡単なものとすることが
できるとともに、光ピックアップ用のレーザ出射光を１
００％利用することができる。

【００７７】尚、本実施形態において、光増幅領域に注
入する変調電流と可飽和吸収領域に注入する変調電流と
が同位相となるようにしたが、可飽和吸収領域に注入す
る変調電流の位相が、光増幅領域に注入する変調電流の
位相に対して、±π／２以内でずれるものであっても構
わない。又、光増幅領域及び可飽和吸収領域それぞれに
注入する変調電流の波形についても、正弦波に限らず、
矩形波などの正弦波以外の波形としても構わない。又、
本実施形態において、窒化物半導体レーザ素子に与える
変調電流の周波数を３００ＭＨｚとしたが、３００ＭＨ
ｚ以上であれば相対雑音強度を−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下
とすることができるので、３００ＭＨｚ以上であればそ
の値を限るものではない。

【００７８】尚、本実施形態において、図１０の構成の
窒化物半導体レーザ素子の可飽和吸収領域７ｂの共振器
方向における長さを、活性層７の共振器方向における長
さの１０％としたが、１０％以外でも、５０％以下であ
れば、半導体レーザ素子からの光出力の波形は変化せ
ず、パルス状の発振が得られる。又、電極を３つ設けた
場合について説明したが、電極の数はこれに限られるも
のでなく、３つ以上の電極を有する窒化物半導体レーザ
素子としても構わない。

【００７９】尚、第１〜第５の実施形態において、変調
電流Ｉabsの値を最大１．０ｍＡ、最小０．５ｍＡとし
たが、これに限るものではない。又、第１〜第４の実施
形態における変調電流Ｉ０の値、及び、第５の実施形態
における変調電流Ｉ０a、Ｉ０bの合計値がそれぞれ、最
大３８ｍＡ、最小１８ｍＡとなるようにしたが、これに
限るものではなく、その最小値が半導体レーザ素子の光
出力−電流特性において不連続な光出力変化が現れる閾
値より小さく、且つ、その最大値がこの閾値より大きく
なるようにすれば構わない。

【００８０】尚、第１〜第５の実施形態において使用さ
れる窒化物半導体レーザ素子は、その注入電流と光出力
との関係において、ヒステリシス又は不連続な光出力変
化が現れる半導体レーザ素子であればよく、上述のよう
な特性の窒化物半導体レーザ素子に限られるものではな
い。

【００８１】

【発明の効果】本発明によると、窒化物半導体レーザ素
子を注入電流対光出力の関係においてヒステリシス又は
不連続な光出力変化が現れる状態とするとともに、可飽
和吸収領域及び光増幅領域のそれぞれに変調電流が注入
されるようにすることで、光吸収効果と光増幅効果との
差を時間的に激しく変動させることができる。よって、
光出力の振動を激しくすることができるため、高出力で
パルス状となるレーザ出射光を得ることができる。又、
このレーザ出射光は、可干渉性が低いため、雑音の低減
を実現することができる。更に、窒化物半導体レーザ素
子を注入電流対光出力の関係においてヒステリシス又は
不連続な光出力変化が現れる状態とするため、素子の構
成を決定する各パラメータの設計が容易となるため、そ
の作製が容易となる。又、窒化物半導体レーザ素子に与
える変調電流の周波数を３００ＭＨｚ以上と低い周波数
から用いることができるので、変調電流を生成する変調
回路への負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の実施形態における窒化物半導体レ
ーザ素子の構成を示す断面図。

【図２】第１の実施形態の窒化物半導体レーザ素子に与
える変調電流の時間的変化を示す図。

【図３】窒化物半導体レーザ素子の電流−光出力特性を
示す図。

【図４】第１の実施形態の窒化物半導体レーザ素子の光
出力の時間変化を示す図。

【図５】第２の実施形態の窒化物半導体レーザ素子に与
える変調電流の時間的変化を示す図。

【図６】第２の実施形態の窒化物半導体レーザ素子の光
出力の時間変化を示す図。

【図７】第３の実施形態の窒化物半導体レーザ素子の光
出力の時間変化を示す図。

【図８】変調電流における相対雑音強度の関係を示すグ
ラフ。

【図９】第４の実施形態における窒化物半導体レーザ素
子の構成を示す断面図。

【図１０】第５の実施形態における窒化物半導体レーザ
素子の構成を示す断面図。

【図１１】従来の半導体レーザ素子の構成を示す断面
図。

【図１２】従来の半導体レーザ素子の構成を示す断面
図。

【図１３】従来の半導体レーザ素子の特性を示す図。

【図１４】キャリア密度に対する半導体レーザ素子の利
得特性を表すグラフ。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ，２，２ａ，２ｂ 端子 ３ａ〜３ｅ ｐ型電極 ４，４ａ，４ｂ ｎ型電極 ５ ｐ型クラッド層 ６，６ａ ｎ型クラッド層 ７ 活性層 ７ａ 光増幅領域 ７ｂ 可飽和吸収領域 ８ 溝 １０ 活性層 １０ａ 可飽和吸収領域 １０ｂ，１０ｃ 光増幅領域 １１ａ，１１ｂ レーザ出射面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入される電流を増幅して光を発生する
   光増幅領域と光増幅領域で発生した光を吸収する可飽和
   吸収領域より成るとともにレーザ出射光を発生する活性
   層を有する窒化物半導体レーザ素子において、 前記光増幅領域と前記可飽和吸収領域とが、供給される
   電流の流れる方向に対して略垂直な方向に隣接し、 前記光増幅領域に注入される、直流の動作電流に高周波
   電流が重畳された第１変調電流が与えられる第１電極
   と、 前記可飽和吸収領域に注入される、直流の動作電流に高
   周波電流が重畳された第２変調電流が与えられる第２電
   極と、 を有し、 前記光増幅領域へ供給される電流値に対して出力するレ
   ーザ出射光の出力を表す電流−光出力特性がヒステリシ
   ス又は不連続性を有することを特徴とする窒化物半導体
   レーザ素子。
2. 【請求項２】 第１導電型の第１クラッド層と、第２導
   電型の第２クラッド層と、前記第１及び第２クラッド層
   の間に形成されるとともに注入される電流に対してレー
   ザ出射光を発生する活性層とを有する窒化物半導体レー
   ザ素子において、 前記第１クラッド層及び前記活性層及び第２クラッド層
   が順に積層され、 前記活性層が、前記第１クラッド層及び前記活性層及び
   第２クラッド層が積層される方向に対して略垂直な方向
   に隣接した、注入される電流を増幅して光を発生する光
   増幅領域と、光増幅領域で発生した光を吸収する可飽和
   吸収領域とを備え、 前記光増幅領域に対応した位置で、且つ、前記第１クラ
   ッド層の表面に設けられ、前記光増幅領域に注入され
   る、直流の動作電流に高周波電流が重畳された第１変調
   電流が与えられる第１電極と、 前記可飽和吸収領域に対応した位置で、且つ、前記第１
   クラッド層の表面に設けられ、前記可飽和吸収領域に注
   入される、直流の動作電流に高周波電流が重畳された第
   ２変調電流が与えられる第２電極と、 を有し、 前記光増幅領域へ供給される電流値に対して出力するレ
   ーザ出射光の出力を表す電流−光出力特性がヒステリシ
   ス又は不連続性を有することを特徴とする窒化物半導体
   レーザ素子。
3. 【請求項３】 前記活性層において、前記光増幅領域及
   び前記可飽和吸収領域が複数設けられ、 前記第１電極が前記光増幅領域の数に応じて設けられる
   とともに、前記第２電極が前記可飽和吸収領域の数に応
   じて設けられることを特徴とする請求項２に記載の窒化
   物半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 前記可飽和吸収領域の周囲に、複数の前
   記光増幅領域が設けられ、 前記光増幅領域それぞれからレーザ出射光を発生するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体レーザ素
   子。
5. 【請求項５】 前記光増幅領域に対応した位置で、且
   つ、前記第２クラッド層の表面に設けられ、前記光増幅
   領域に注入される第１変調電流が流出される第３電極
   と、 前記可飽和吸収領域に対応した位置で、且つ、前記第２
   クラッド層の表面に設けられ、前記可飽和吸収領域に注
   入される第２変調電流が流出される第４電極とを有し、 前記第２クラッド層において、前記光増幅領域と前記可
   飽和吸収領域の境界線上に当たる位置に、溝が設けられ
   ることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記
   載の窒化物半導体レーザ素子。
6. 【請求項６】 前記第２クラッド層の表面全体を覆うよ
   うに設けられるとともに、前記光増幅領域に注入される
   第１変調電流と前記可飽和吸収領域に注入される第２変
   調電流とが、共通して流出される第５電極を有すること
   を特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の窒
   化物半導体レーザー素子。
7. 【請求項７】 注入される電流を増幅して光を発生する
   光増幅領域と光増幅領域で発生した光を吸収する可飽和
   吸収領域とより成るとともにレーザ出射光を発生する活
   性層を有し、前記光増幅領域へ供給される電流値に対し
   て出力するレーザ出射光の出力を表す電流−光出力特性
   がヒステリシス又は不連続性を有するレーザ出射光を発
   生する窒化物半導体レーザ素子の駆動方法において、 前記光増幅領域及び前記可飽和吸収領域それぞれに、直
   流の動作電流に高周波電流が重畳される変調電流が注入
   されることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の駆動
   方法。
8. 【請求項８】 前記光増幅領域及び前記可飽和吸収領域
   それぞれに注入される前記変調電流が、前記光増幅領域
   及び前記可飽和吸収領域毎に独立に制御されて注入され
   ることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体レー
   ザ素子の駆動方法。
9. 【請求項９】 前記可飽和吸収領域に注入される前記変
   調電流の位相が、前記光増幅領域に注入される前記変調
   電流の位相に対して、同相となるように調整されること
   を特徴する請求項７又は請求項８に記載の窒化物半導体
   レーザ素子の駆動方法。
10. 【請求項１０】 前記変調電流が、３００ＭＨｚ以上の
    高周波電流が重畳されたものであることを特徴とする請
    求項７〜請求項９のいずれかに記載の窒化物半導体レー
    ザ素子の駆動方法。