JP2003198065A - 窒化物半導体レーザ素子および光記録再生装置 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子および光記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自然放出光の少ない窒化物半導体レーザ素子
を提供する。 【解決手段】 活性層で生成されるレーザ光の波長を含
む波長範囲の光を吸収する特性を有する光吸収部を、素
子内の電流路のうち活性層における光の共振方向に対し
て垂直な方向に狭窄している部分から僅かに離間するよ
うに設けて、活性層からあらゆる方向に出る自然放出光
の一部を光吸収部によって吸収する。
を提供する。 【解決手段】 活性層で生成されるレーザ光の波長を含
む波長範囲の光を吸収する特性を有する光吸収部を、素
子内の電流路のうち活性層における光の共振方向に対し
て垂直な方向に狭窄している部分から僅かに離間するよ
うに設けて、活性層からあらゆる方向に出る自然放出光
の一部を光吸収部によって吸収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体より
成るレーザ素子に関し、特に、自然放出光を抑える構造
に関する。
成るレーザ素子に関し、特に、自然放出光を抑える構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代の光記録再生装置用の光源には、
高記録密度の実現のため、より集光径を小さくすること
が可能な短波長の光を発するものが用いられる。しか
し、コスト低減のために、光記録再生装置におけるレン
ズや記録媒体である光ディスク等に安価なプラスチック
系の材料を用いることが望ましく、一般にそのような材
料は吸収端が３９０ｎｍ程度であるため、光源が発する
光の波長を４００ｎｍ前後とすることが求められる。こ
のような短波長光源には、窒化ガリウムに代表される窒
化物より成る半導体レーザ素子が適する。
高記録密度の実現のため、より集光径を小さくすること
が可能な短波長の光を発するものが用いられる。しか
し、コスト低減のために、光記録再生装置におけるレン
ズや記録媒体である光ディスク等に安価なプラスチック
系の材料を用いることが望ましく、一般にそのような材
料は吸収端が３９０ｎｍ程度であるため、光源が発する
光の波長を４００ｎｍ前後とすることが求められる。こ
のような短波長光源には、窒化ガリウムに代表される窒
化物より成る半導体レーザ素子が適する。
【０００３】窒化物半導体レーザ素子の代表的な構造は
特開平９−２８９３５８号に開示されており、図１３に
示したようになっている。このレーザ素子は、基板側か
ら順に、Ｎ電極１１１、ＳｉＣ基板１０１、ＡｌＮバッ
ファ層１０２、ｎ−ＧａＮ層１０３、ｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層１０４、ＩｎＧａＮ活性層１０５、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層１０６、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０
７、Ａｌ2Ｏ3保護膜１０９、Ｐ電極１１０、ＳｉＯ2絶
縁膜１１２を有する。ＩｎＧａＮより成る活性層１０５
を有するこのレーザ素子が発するレーザ光の波長は４０
５ｎｍ程度である。なお、レーザ素子の上部には、素子
内を流れる電流の流路を活性層１０５における光の共振
方向に対して垂直な方向に狭窄するために、一般の長波
長のレーザ素子と同様に、リッジ構造（ｐ−クラッド層
の凸部）が形成され、その傍らに絶縁性のＳｉＯ2膜１
１２が設けられている。
特開平９−２８９３５８号に開示されており、図１３に
示したようになっている。このレーザ素子は、基板側か
ら順に、Ｎ電極１１１、ＳｉＣ基板１０１、ＡｌＮバッ
ファ層１０２、ｎ−ＧａＮ層１０３、ｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層１０４、ＩｎＧａＮ活性層１０５、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層１０６、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０
７、Ａｌ2Ｏ3保護膜１０９、Ｐ電極１１０、ＳｉＯ2絶
縁膜１１２を有する。ＩｎＧａＮより成る活性層１０５
を有するこのレーザ素子が発するレーザ光の波長は４０
５ｎｍ程度である。なお、レーザ素子の上部には、素子
内を流れる電流の流路を活性層１０５における光の共振
方向に対して垂直な方向に狭窄するために、一般の長波
長のレーザ素子と同様に、リッジ構造（ｐ−クラッド層
の凸部）が形成され、その傍らに絶縁性のＳｉＯ2膜１
１２が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記レーザ素子におけ
る窒化物半導体層１０２〜１０７およびＳｉＣ基板１０
１は、発振波長に対してほとんど透明であって、レーザ
発振時に発生する自然放出光の吸収が少ない。基板とし
てサファイアを使用することも一般的であり、また、窒
化物半導体の光ガイド層で活性層を上下から挟む構造と
することもあるが、これらも同様である。そのため、レ
ーザ素子の出射端面からレーザ光と共に出射する自然放
出光の割合が高い。本発明者が上記構造のレーザ素子を
作製して、一方の出射端面からの出力強度を測定したと
ころ、自然放出光成分の強度は０．５〜１ｍＷであっ
た。
る窒化物半導体層１０２〜１０７およびＳｉＣ基板１０
１は、発振波長に対してほとんど透明であって、レーザ
発振時に発生する自然放出光の吸収が少ない。基板とし
てサファイアを使用することも一般的であり、また、窒
化物半導体の光ガイド層で活性層を上下から挟む構造と
することもあるが、これらも同様である。そのため、レ
ーザ素子の出射端面からレーザ光と共に出射する自然放
出光の割合が高い。本発明者が上記構造のレーザ素子を
作製して、一方の出射端面からの出力強度を測定したと
ころ、自然放出光成分の強度は０．５〜１ｍＷであっ
た。
【０００５】自然放出光は波長範囲（スペクトル幅）が
広いため雑音が大きい。このため、レーザ素子を例えば
１０ｍＷ以下の低出力で動作させるときには、自然放出
光成分が相対的に多くなって、全体の雑音も大きくな
る。また、レーザ光の出力をステム等と共にパッケージ
ングされたモニター用ＰＤ（フォトダイオード）の検知
電流によって制御する場合、自然放出光成分の割合が大
きいと、出力の揺らぎが大きくなって制御が困難にな
る。レーザ素子の後方に直接設置される内部ＰＤでは、
自然放出光を多く受光することになり、レーザ素子の前
方に集光光学系を介して設置される外部ＰＤでは、相対
的に雑音が高くなるからである。さらに、ホログラムレ
ーザにおいては、レーザ素子の側面等から出射する自然
放出光が迷光となって、制御が困難になることもある。
広いため雑音が大きい。このため、レーザ素子を例えば
１０ｍＷ以下の低出力で動作させるときには、自然放出
光成分が相対的に多くなって、全体の雑音も大きくな
る。また、レーザ光の出力をステム等と共にパッケージ
ングされたモニター用ＰＤ（フォトダイオード）の検知
電流によって制御する場合、自然放出光成分の割合が大
きいと、出力の揺らぎが大きくなって制御が困難にな
る。レーザ素子の後方に直接設置される内部ＰＤでは、
自然放出光を多く受光することになり、レーザ素子の前
方に集光光学系を介して設置される外部ＰＤでは、相対
的に雑音が高くなるからである。さらに、ホログラムレ
ーザにおいては、レーザ素子の側面等から出射する自然
放出光が迷光となって、制御が困難になることもある。
【０００６】リッジ構造を有する窒化物半導体レーザ素
子においては、リッジ構造の側方に設けられる絶縁膜の
屈折率は一般に窒化物半導体の屈折率よりも小さく、こ
のため、活性層からリッジ構造の側方に向かう自然放出
光は、絶縁膜と窒化物半導体層の界面で反射され易い。
例えば、屈折率の大きいＧａＮから屈折率の小さいＳｉ
Ｏ2に光が入射する場合、入射角が４０゜程度以上にな
ると全反射する。こうして反射された自然放出光は活性
層側に戻ることになり、本来のレーザ光と共に出射端面
から出射し易い。
子においては、リッジ構造の側方に設けられる絶縁膜の
屈折率は一般に窒化物半導体の屈折率よりも小さく、こ
のため、活性層からリッジ構造の側方に向かう自然放出
光は、絶縁膜と窒化物半導体層の界面で反射され易い。
例えば、屈折率の大きいＧａＮから屈折率の小さいＳｉ
Ｏ2に光が入射する場合、入射角が４０゜程度以上にな
ると全反射する。こうして反射された自然放出光は活性
層側に戻ることになり、本来のレーザ光と共に出射端面
から出射し易い。
【０００７】一方、現在光記録再生装置の光源として用
いられている比較的長波長のレーザ素子におけるＧａＡ
ｓ等の半導体は、発振波長に対して吸収があり、現在の
レーザ素子のレーザ発振時の自然放出光は、窒化物半導
体レーザ素子に比べて著しく少ない。上記のように自然
放出光の多い窒化物半導体レーザ素子を光記録再生装置
の光源としてそのまま用いると、光出力の微調節が難し
くなったり、低出力発振時の雑音特性が低下したりす
る。
いられている比較的長波長のレーザ素子におけるＧａＡ
ｓ等の半導体は、発振波長に対して吸収があり、現在の
レーザ素子のレーザ発振時の自然放出光は、窒化物半導
体レーザ素子に比べて著しく少ない。上記のように自然
放出光の多い窒化物半導体レーザ素子を光記録再生装置
の光源としてそのまま用いると、光出力の微調節が難し
くなったり、低出力発振時の雑音特性が低下したりす
る。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、自然放出光の少ない窒化物半導体レーザ素
子を提供することを目的とする。また、そのようなレー
ザ素子を備えた高性能の光記録再生装置を提供すること
を目的とする。
れたもので、自然放出光の少ない窒化物半導体レーザ素
子を提供することを目的とする。また、そのようなレー
ザ素子を備えた高性能の光記録再生装置を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、窒化物半導体より成るレーザ素子であ
って、素子内の電流路のうちレーザ光を生成する活性層
に達する一方の部分が、活性層における光の共振方向に
対して垂直な方向に狭窄しているものにおいて、活性層
で生成されるレーザ光の波長を含む波長範囲の光を吸収
する特性を有し、電流路の狭窄した部分から僅かに離間
して活性層における光の共振方向に延びる光吸収部を備
えるようにする。
に、本発明では、窒化物半導体より成るレーザ素子であ
って、素子内の電流路のうちレーザ光を生成する活性層
に達する一方の部分が、活性層における光の共振方向に
対して垂直な方向に狭窄しているものにおいて、活性層
で生成されるレーザ光の波長を含む波長範囲の光を吸収
する特性を有し、電流路の狭窄した部分から僅かに離間
して活性層における光の共振方向に延びる光吸収部を備
えるようにする。
【００１０】このレーザ素子では、活性層から全方位に
向かう自然放出光の一部は、光吸収部に入射して吸収さ
れる。しかも、光吸収部は電流路の狭窄した部分に近接
しており、したがって活性層のうち光を共振させてレー
ザ光とする部分に近いから、光吸収部に入射する自然放
出光は多く、レーザ素子の外部に出る自然放出光は少な
い。また、光吸収部はレーザ光の波長を含む波長範囲の
光を吸収するから、レーザ素子の外部に出る自然放出光
のうち、レーザ光と同じ波長のものは特に少ない。した
がって、レーザ光の利用に際して悪影響を及ぼし易い自
然放出光が大きく低減される。
向かう自然放出光の一部は、光吸収部に入射して吸収さ
れる。しかも、光吸収部は電流路の狭窄した部分に近接
しており、したがって活性層のうち光を共振させてレー
ザ光とする部分に近いから、光吸収部に入射する自然放
出光は多く、レーザ素子の外部に出る自然放出光は少な
い。また、光吸収部はレーザ光の波長を含む波長範囲の
光を吸収するから、レーザ素子の外部に出る自然放出光
のうち、レーザ光と同じ波長のものは特に少ない。した
がって、レーザ光の利用に際して悪影響を及ぼし易い自
然放出光が大きく低減される。
【００１１】上記のレーザ素子は、電流路の狭窄した部
分を形成するために、活性層における光の共振方向に延
びるリッジ構造と、リッジ構造の側方に位置してリッジ
構造に接する絶縁膜を備え、光吸収部が絶縁膜と活性層
との間に位置する構成とすることができる。リッジ構造
と絶縁膜によって電流路に狭窄した部分を形成すること
は確立された優れた手法であるが、前述のように、絶縁
膜と窒化物半導体層の屈折率の関係によっては、両者の
界面で反射される自然放出光が多くなり、反射された自
然放出光はレーザ光と共に出射端面から出射し易い。し
かし、光吸収部が絶縁膜と活性層との間に位置するこの
構成では、絶縁膜に達する前に自然放出光は吸収される
ことになり、絶縁膜で反射されてレーザ光と共に出射す
る自然放出光は少ない。
分を形成するために、活性層における光の共振方向に延
びるリッジ構造と、リッジ構造の側方に位置してリッジ
構造に接する絶縁膜を備え、光吸収部が絶縁膜と活性層
との間に位置する構成とすることができる。リッジ構造
と絶縁膜によって電流路に狭窄した部分を形成すること
は確立された優れた手法であるが、前述のように、絶縁
膜と窒化物半導体層の屈折率の関係によっては、両者の
界面で反射される自然放出光が多くなり、反射された自
然放出光はレーザ光と共に出射端面から出射し易い。し
かし、光吸収部が絶縁膜と活性層との間に位置するこの
構成では、絶縁膜に達する前に自然放出光は吸収される
ことになり、絶縁膜で反射されてレーザ光と共に出射す
る自然放出光は少ない。
【００１２】電流路の狭窄した部分を形成するために、
活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造と、リ
ッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶縁膜を
備え、絶縁膜と活性層との間の層が溝を有し、光吸収部
が絶縁膜と活性層との間の層の溝を埋めている構成とす
ることもできる。この構成では、絶縁膜と活性層との間
の層の溝を深くすることにより、光吸収部を活性層に近
づけて、活性層に対する角度の小さい自然放出光も吸収
することが可能になる。
活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造と、リ
ッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶縁膜を
備え、絶縁膜と活性層との間の層が溝を有し、光吸収部
が絶縁膜と活性層との間の層の溝を埋めている構成とす
ることもできる。この構成では、絶縁膜と活性層との間
の層の溝を深くすることにより、光吸収部を活性層に近
づけて、活性層に対する角度の小さい自然放出光も吸収
することが可能になる。
【００１３】電流路の狭窄した部分を形成するために、
活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造と、リ
ッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶縁膜を
備え、光吸収部が絶縁体より成り、絶縁膜の側方に位置
して絶縁膜に接している構成とすることもできる。この
構成では、リッジ構造の下端よりも深い部位を加工する
必要がなく、製造が容易である。光吸収部は、絶縁体で
あるから、電流路に狭窄した部分を形成するために兼用
することができ、リッジ構造の側方に位置する絶縁膜の
幅を狭くすることが可能である。したがって、光吸収部
が絶縁膜と活性層との間に位置する構成と同様に、光吸
収部によって多くの自然放出光を吸収することができ
る。
活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造と、リ
ッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶縁膜を
備え、光吸収部が絶縁体より成り、絶縁膜の側方に位置
して絶縁膜に接している構成とすることもできる。この
構成では、リッジ構造の下端よりも深い部位を加工する
必要がなく、製造が容易である。光吸収部は、絶縁体で
あるから、電流路に狭窄した部分を形成するために兼用
することができ、リッジ構造の側方に位置する絶縁膜の
幅を狭くすることが可能である。したがって、光吸収部
が絶縁膜と活性層との間に位置する構成と同様に、光吸
収部によって多くの自然放出光を吸収することができ
る。
【００１４】活性層で生成されるレーザ光の波長の光に
対する光吸収部の吸収係数κは０．１以上とするとよ
い。このようにすると、光吸収部をあまり厚くする必要
がなく、製造が容易になる。
対する光吸収部の吸収係数κは０．１以上とするとよ
い。このようにすると、光吸収部をあまり厚くする必要
がなく、製造が容易になる。
【００１５】電流路の狭窄した部分と光吸収部との離間
距離は０．３μｍ以上とするとよい。光吸収部が電流路
に近すぎるとレーザ発振の閾値電流が上昇するが、この
距離であれば閾値の上昇を低く抑えることができる。
距離は０．３μｍ以上とするとよい。光吸収部が電流路
に近すぎるとレーザ発振の閾値電流が上昇するが、この
距離であれば閾値の上昇を低く抑えることができる。
【００１６】本発明ではまた、光源からの光を光記録媒
体に導いて情報の記録と再生を行う光記録再生装置に、
上記のいずれかのレーザ素子を光源として備えるように
する。レーザ光が短波長であって微小なスポットを形成
することが可能であるから、記録密度が高い上、自然放
出光による雑音が少ないため、情報の記録と再生を正確
に行うことができ、レーザ光の強度の微調節も容易にな
る。
体に導いて情報の記録と再生を行う光記録再生装置に、
上記のいずれかのレーザ素子を光源として備えるように
する。レーザ光が短波長であって微小なスポットを形成
することが可能であるから、記録密度が高い上、自然放
出光による雑音が少ないため、情報の記録と再生を正確
に行うことができ、レーザ光の強度の微調節も容易にな
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の窒化物半導体レー
ザ素子および光記録再生装置の実施形態について、図面
を参照しながら説明する。第１の実施形態のレーザ素子
１の構成を図１の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子
１は、Ｎ電極１０、ｎ−ＧａＮ基板１１、ｎ−ＧａＮ層
１２、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層１３、ｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層１４、ｎ−ＧａＮガイド層１５、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮ活性層１６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層１７、ｐ
−ＧａＮガイド層１８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１
９、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０、絶縁膜２１、吸収膜
２２、およびＰ電極２３より成る。
ザ素子および光記録再生装置の実施形態について、図面
を参照しながら説明する。第１の実施形態のレーザ素子
１の構成を図１の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子
１は、Ｎ電極１０、ｎ−ＧａＮ基板１１、ｎ−ＧａＮ層
１２、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層１３、ｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層１４、ｎ−ＧａＮガイド層１５、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮ活性層１６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層１７、ｐ
−ＧａＮガイド層１８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１
９、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０、絶縁膜２１、吸収膜
２２、およびＰ電極２３より成る。
【００１８】ｎ−ＧａＮ層１２からｐ−ＧａＮコンタク
ト層２０までの窒化物半導体の各層は、ｎ−ＧａＮ基板
１１の上面にこの順で積層されており、そのうちｐ−ク
ラッド層１９の上部とｐ−コンタクト層２０は、ストラ
イプ状のリッジ構造とされている。図１はこのリッジ構
造に対して垂直な断面を表している。絶縁膜２１は、リ
ッジ構造の側面とリッジ構造の側方に位置するｐ−クラ
ッド層１９の上面を覆うように設けられており、吸収膜
２２は、ｐ−クラッド層１９と絶縁膜２１の間に設けら
れている。Ｎ電極１０は基板１１の下面の略全体を覆う
ように、また、Ｐ電極２３はリッジ構造の上面と側面の
全体とｐ−クラッド層１９の上面の略全体を覆うように
設けられている。
ト層２０までの窒化物半導体の各層は、ｎ−ＧａＮ基板
１１の上面にこの順で積層されており、そのうちｐ−ク
ラッド層１９の上部とｐ−コンタクト層２０は、ストラ
イプ状のリッジ構造とされている。図１はこのリッジ構
造に対して垂直な断面を表している。絶縁膜２１は、リ
ッジ構造の側面とリッジ構造の側方に位置するｐ−クラ
ッド層１９の上面を覆うように設けられており、吸収膜
２２は、ｐ−クラッド層１９と絶縁膜２１の間に設けら
れている。Ｎ電極１０は基板１１の下面の略全体を覆う
ように、また、Ｐ電極２３はリッジ構造の上面と側面の
全体とｐ−クラッド層１９の上面の略全体を覆うように
設けられている。
【００１９】電流はＰ電極２３とＮ電極１０の間を流れ
るが、リッジ構造と絶縁膜２１によって電流路は規制さ
れ、電流路のうちリッジ構造から活性層１６までの部分
は狭窄して、リッジ構造の下端の幅に略等しい幅とな
る。以下、電流路のうち狭窄したこの部分を電流狭窄領
域という。活性層１６のうち電流狭窄領域の下方に位置
する部分がレーザ光の生成に関与する部分となる。活性
層１６における光の共振方向は図１の紙面に対して垂直
であり、生成したレーザ光は図１の紙面に平行な両端面
から出射する。電流路が狭窄していることにより、生成
したレーザ光の幅が狭くなるとともに、活性層１６を流
れる電流の密度が増大して、レーザ発振に必要な駆動電
力が少なくなる。
るが、リッジ構造と絶縁膜２１によって電流路は規制さ
れ、電流路のうちリッジ構造から活性層１６までの部分
は狭窄して、リッジ構造の下端の幅に略等しい幅とな
る。以下、電流路のうち狭窄したこの部分を電流狭窄領
域という。活性層１６のうち電流狭窄領域の下方に位置
する部分がレーザ光の生成に関与する部分となる。活性
層１６における光の共振方向は図１の紙面に対して垂直
であり、生成したレーザ光は図１の紙面に平行な両端面
から出射する。電流路が狭窄していることにより、生成
したレーザ光の幅が狭くなるとともに、活性層１６を流
れる電流の密度が増大して、レーザ発振に必要な駆動電
力が少なくなる。
【００２０】レーザ発振の際には共振せずに活性層１６
からあらゆる方向に出る自然放出光も生じるが、レーザ
素子１では、その一部を吸収膜２２によって吸収する。
吸収膜２２はＭｏで作製されており、レーザ光の波長を
含む波長範囲に対して所定の吸収率を有する。また、Ｍ
ｏより成る吸収膜２２はＡｌＧａＮより成るｐ−クラッ
ド層１９よりも屈折率が大きい。吸収膜２２の屈折率が
ｐ−クラッド層１９の屈折率よりも小さいと、両者の界
面での反射率が高くなり、入射角が大きければ全反射も
生じるが、このように吸収膜２２の屈折率をｐ−クラッ
ド層１９の屈折率と同等以上とすることで、そのような
反射を防止することができる。
からあらゆる方向に出る自然放出光も生じるが、レーザ
素子１では、その一部を吸収膜２２によって吸収する。
吸収膜２２はＭｏで作製されており、レーザ光の波長を
含む波長範囲に対して所定の吸収率を有する。また、Ｍ
ｏより成る吸収膜２２はＡｌＧａＮより成るｐ−クラッ
ド層１９よりも屈折率が大きい。吸収膜２２の屈折率が
ｐ−クラッド層１９の屈折率よりも小さいと、両者の界
面での反射率が高くなり、入射角が大きければ全反射も
生じるが、このように吸収膜２２の屈折率をｐ−クラッ
ド層１９の屈折率と同等以上とすることで、そのような
反射を防止することができる。
【００２１】リッジ構造の周辺部を拡大して図２に示
す。吸収膜２２はリッジ構造の下端から僅かに離間して
いる。リッジ構造の下端の幅をＷ１、リッジ構造の両側
方に位置する２つの吸収膜２２の間の幅をＷ２とする
と、吸収膜２２とリッジ構造下端の離間距離Ｄは Ｄ＝（Ｗ２−Ｗ１）／２ である。距離Ｄのこの領域では、絶縁膜２１が直接ｐ−
クラッド層１９の上面に接している。なお、電流狭窄領
域の幅はリッジ構造の下端の幅に略等しいから、Ｄは吸
収膜２２と電流狭窄領域の離間距離でもある。リッジ構
造の下端の幅すなわち電流狭窄領域の幅Ｗ１は、Ｗ１＝
２．０μｍである。
す。吸収膜２２はリッジ構造の下端から僅かに離間して
いる。リッジ構造の下端の幅をＷ１、リッジ構造の両側
方に位置する２つの吸収膜２２の間の幅をＷ２とする
と、吸収膜２２とリッジ構造下端の離間距離Ｄは Ｄ＝（Ｗ２−Ｗ１）／２ である。距離Ｄのこの領域では、絶縁膜２１が直接ｐ−
クラッド層１９の上面に接している。なお、電流狭窄領
域の幅はリッジ構造の下端の幅に略等しいから、Ｄは吸
収膜２２と電流狭窄領域の離間距離でもある。リッジ構
造の下端の幅すなわち電流狭窄領域の幅Ｗ１は、Ｗ１＝
２．０μｍである。
【００２２】自然放出光をより多く吸収するためには、
離間距離Ｄは小さいほどよい。しかし、離間距離Ｄはレ
ーザの発振特性に関係し、例えば、距離Ｄを小さくしす
ぎると、発振モードに吸収膜２２が影響して、内部吸収
αｉが増大し、レーザ発振のための閾値電流が上昇す
る。そこで、レーザ素子１ではＤ＝０．５μｍとしてい
る。
離間距離Ｄは小さいほどよい。しかし、離間距離Ｄはレ
ーザの発振特性に関係し、例えば、距離Ｄを小さくしす
ぎると、発振モードに吸収膜２２が影響して、内部吸収
αｉが増大し、レーザ発振のための閾値電流が上昇す
る。そこで、レーザ素子１ではＤ＝０．５μｍとしてい
る。
【００２３】レーザ素子１の製造方法について図１を参
照して説明する。なお、以下に述べるエピタキシャル成
長法とは、基板上に結晶膜を成長させる方法であって、
ＶＰＥ（気相エピタキシャル）法、ＣＶＤ（化学気相デ
ポジション）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシ
ャル）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相デポジショ
ン）法、Ｈａｌｉｄｅ−ＶＰＥ（ハロゲン化学気相エピ
タキシャル）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法、
ＭＯＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシャル）法、ＧＳ
ＭＢＥ（ガス原料分子線エピタキシャル）法、ＣＢＥ
（化学ビームエピタキシャル）法を含む。
照して説明する。なお、以下に述べるエピタキシャル成
長法とは、基板上に結晶膜を成長させる方法であって、
ＶＰＥ（気相エピタキシャル）法、ＣＶＤ（化学気相デ
ポジション）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシ
ャル）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相デポジショ
ン）法、Ｈａｌｉｄｅ−ＶＰＥ（ハロゲン化学気相エピ
タキシャル）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法、
ＭＯＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシャル）法、ＧＳ
ＭＢＥ（ガス原料分子線エピタキシャル）法、ＣＢＥ
（化学ビームエピタキシャル）法を含む。
【００２４】まず、ＧａＮ基板１１とするＧａＮウェハ
を作製する。ＧａＮウエハは、５００μｍ程度の厚さの
ＧａＮ単結晶膜（ウェハ原板）に数μｍ間隔で１０〜５
０ｎｍ程度の段差を設け、新たに４μｍ程度のＧａＮ層
をエピタキシャル成長によって積層する。これは、単結
晶膜のもつ貫通転移等の履歴を取り除くためであり、段
差状のＧａＮ単結晶膜の横方向の選択成長を利用したも
のである。得られたＧａＮウェハは欠陥密度の高い領域
と非常に低い領域が周期的に繰り返す構造となり、レー
ザ構造は欠陥密度の非常に低い領域の上に形成する。
を作製する。ＧａＮウエハは、５００μｍ程度の厚さの
ＧａＮ単結晶膜（ウェハ原板）に数μｍ間隔で１０〜５
０ｎｍ程度の段差を設け、新たに４μｍ程度のＧａＮ層
をエピタキシャル成長によって積層する。これは、単結
晶膜のもつ貫通転移等の履歴を取り除くためであり、段
差状のＧａＮ単結晶膜の横方向の選択成長を利用したも
のである。得られたＧａＮウェハは欠陥密度の高い領域
と非常に低い領域が周期的に繰り返す構造となり、レー
ザ構造は欠陥密度の非常に低い領域の上に形成する。
【００２５】次に、上記のＧａＮウェハ上に各窒化ガリ
ウム半導体層をエピタキシャル成長させる。まず、ＭＯ
ＣＶＤ装置にウェハをセットし、Ｖ族原料のＮＨ3とＩ
ＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）を用い
て、５５０℃の基板（ウェハ）温度で低温ＧａＮバッフ
ァ層（不図示）を２５ｎｍ成長させる。次いで、前記原
料にＳｉＨ4を加え、１０７５℃の基板温度でｎ−Ｇａ
Ｎ層１２（Ｓｉ不純物濃度１×１０18／ｃｍ3）を３μ
ｍ成長させる。
ウム半導体層をエピタキシャル成長させる。まず、ＭＯ
ＣＶＤ装置にウェハをセットし、Ｖ族原料のＮＨ3とＩ
ＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）を用い
て、５５０℃の基板（ウェハ）温度で低温ＧａＮバッフ
ァ層（不図示）を２５ｎｍ成長させる。次いで、前記原
料にＳｉＨ4を加え、１０７５℃の基板温度でｎ−Ｇａ
Ｎ層１２（Ｓｉ不純物濃度１×１０18／ｃｍ3）を３μ
ｍ成長させる。
【００２６】続いて、ＩＩＩ族原料としてＴＭＩｎ（ト
リメチルインジウム）を追加し、基板温度を７００〜８
００℃程度に下げて、ｎ−Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック
防止層１３を５０ｎｍ成長させる。さらに、ＩＩＩ族原
料のＴＭＩｎをＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）に
替え、基板温度を再び１０７５℃に上げて、ｎ−Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１４（Ｓｉ不純物濃度１×１０
18／ｃｍ3）を０．９５μｍ成長させ、続いてｎ−Ｇａ
Ｎガイド層１５を０．１μｍ成長させる。
リメチルインジウム）を追加し、基板温度を７００〜８
００℃程度に下げて、ｎ−Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック
防止層１３を５０ｎｍ成長させる。さらに、ＩＩＩ族原
料のＴＭＩｎをＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）に
替え、基板温度を再び１０７５℃に上げて、ｎ−Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１４（Ｓｉ不純物濃度１×１０
18／ｃｍ3）を０．９５μｍ成長させ、続いてｎ−Ｇａ
Ｎガイド層１５を０．１μｍ成長させる。
【００２７】その後、基板温度を７３０℃に下げ、３周
期の厚さ４ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層と厚さ６ｎ
ｍのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバリア層から成る多重量子井戸
構造の活性層１６ を成長させる。層構成は、バリア層
／井戸層／バリア層／井戸層／バリア層／井戸層／バリ
ア層の順序である。なお、バリア層と井戸層の間、また
は井戸層とバリア層の間に、１秒以上１８０秒以下の成
長中断を行ってもよい。このようにすると、各層の平坦
性が向上し、発光半値幅が減少する。
期の厚さ４ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層と厚さ６ｎ
ｍのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバリア層から成る多重量子井戸
構造の活性層１６ を成長させる。層構成は、バリア層
／井戸層／バリア層／井戸層／バリア層／井戸層／バリ
ア層の順序である。なお、バリア層と井戸層の間、また
は井戸層とバリア層の間に、１秒以上１８０秒以下の成
長中断を行ってもよい。このようにすると、各層の平坦
性が向上し、発光半値幅が減少する。
【００２８】次いで、基板温度を再度１０５０℃に上
げ、ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎバリア層１７を１８ｎｍ、
ｐ−ＧａＮガイド層１８を０．１μｍ成長させる。さら
に、同じ基板温度で、ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１９を０．５μｍ、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０を０．
１μｍ成長させる。これらの層の成長に際しては、Ｃｐ
2Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を用
いて、ｐ型不純物としてＭｇを５×１０19〜２×１０20
／ｃｍ3の濃度で添加する。
げ、ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎバリア層１７を１８ｎｍ、
ｐ−ＧａＮガイド層１８を０．１μｍ成長させる。さら
に、同じ基板温度で、ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１９を０．５μｍ、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０を０．
１μｍ成長させる。これらの層の成長に際しては、Ｃｐ
2Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を用
いて、ｐ型不純物としてＭｇを５×１０19〜２×１０20
／ｃｍ3の濃度で添加する。
【００２９】こうして窒化物半導体を積層した後、ｐ−
ＧａＮコンタクト層２０とｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１
９をドライエッチングして、リッジ構造を形成する。そ
の後、真空蒸着法によって、吸収膜２２を１００ｎｍ程
度の厚さで設け、さらに、絶縁膜２１を設ける。吸収膜
２２の材料としてはＭｏを、絶縁膜２１の材料としては
ＳｉＯ2を用いる。なお、吸収膜２２はどのような方法
で設けてもよく、例えばスパッタ法を採用することもで
きる。また、絶縁膜２１は、発振波長に対して吸収がほ
とんどなければよく、ＳｉＯ2のほかに、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｂ2
Ｏ3、ＣｅＯ2、ＺｎＳ、Ｂｉ2Ｏ3等を用いることもでき
る。
ＧａＮコンタクト層２０とｐ−ＡｌＧａＮクラッド層１
９をドライエッチングして、リッジ構造を形成する。そ
の後、真空蒸着法によって、吸収膜２２を１００ｎｍ程
度の厚さで設け、さらに、絶縁膜２１を設ける。吸収膜
２２の材料としてはＭｏを、絶縁膜２１の材料としては
ＳｉＯ2を用いる。なお、吸収膜２２はどのような方法
で設けてもよく、例えばスパッタ法を採用することもで
きる。また、絶縁膜２１は、発振波長に対して吸収がほ
とんどなければよく、ＳｉＯ2のほかに、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｂ2
Ｏ3、ＣｅＯ2、ＺｎＳ、Ｂｉ2Ｏ3等を用いることもでき
る。
【００３０】絶縁膜２１を設けた後、蒸着によりＰ電極
２３を設ける。Ｐ電極２３は、例えば、絶縁膜２１側か
らＰｄ／Ｍｏ／Ａｕとする。絶縁膜２１とＰ電極２３の
間に、密着性を向上させるための膜を設けるようにして
もよい。
２３を設ける。Ｐ電極２３は、例えば、絶縁膜２１側か
らＰｄ／Ｍｏ／Ａｕとする。絶縁膜２１とＰ電極２３の
間に、密着性を向上させるための膜を設けるようにして
もよい。
【００３１】Ｐ電極２３を設けた後、ＧａＮウェハの下
面側を機械的加工またはエッチングにより一部除去し、
ウェハの厚さを８０〜２００μｍ程度とする。これは、
後に個々のレーザ素子１とするために分割する工程を容
易にするためである。特に、活性層１６のレーザ光出射
端面を分割と同時に形成する場合には、８０〜１５０μ
ｍ程度に薄くしておくのが好ましい。一部除去後のウェ
ハの下面は、Ｎ電極１０の密着性を高めるために平滑に
しておく。機械的加工を採用する場合、初めから研磨を
行ってもよいが、研削によりある程度の厚さとした後に
研磨を行うのが能率がよい。
面側を機械的加工またはエッチングにより一部除去し、
ウェハの厚さを８０〜２００μｍ程度とする。これは、
後に個々のレーザ素子１とするために分割する工程を容
易にするためである。特に、活性層１６のレーザ光出射
端面を分割と同時に形成する場合には、８０〜１５０μ
ｍ程度に薄くしておくのが好ましい。一部除去後のウェ
ハの下面は、Ｎ電極１０の密着性を高めるために平滑に
しておく。機械的加工を採用する場合、初めから研磨を
行ってもよいが、研削によりある程度の厚さとした後に
研磨を行うのが能率がよい。
【００３２】その後、ＧａＮウェハの下面に、Ｎ電極１
０を薄く設ける。Ｎ電極１０は、例えば、基板１１側か
らＴｉ／Ａｌ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕとする。このような薄い
金属膜を制御性よく設けるには真空蒸着法が適している
が、イオンプレーティング法、スパッタ法等の他の方法
を用いてもよい。Ｎ電極１０を設けた後、５００℃程度
の温度でアニーリングを行って、Ｐ電極２３とＮ電極１
０を良好なオーミック電極とする。
０を薄く設ける。Ｎ電極１０は、例えば、基板１１側か
らＴｉ／Ａｌ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕとする。このような薄い
金属膜を制御性よく設けるには真空蒸着法が適している
が、イオンプレーティング法、スパッタ法等の他の方法
を用いてもよい。Ｎ電極１０を設けた後、５００℃程度
の温度でアニーリングを行って、Ｐ電極２３とＮ電極１
０を良好なオーミック電極とする。
【００３３】アニーリングを行った後、ＧａＮウェハを
分割して、個々のレーザ素子１とする。ウェハの分割
は、例えば、下面にダイヤモンドポイントでスクライブ
ラインを入れ、スクライブラインに沿って適宜力を加え
て破断することにより行う。スクライブラインの形成に
は、ワイヤソーまたは薄板ブレードを用いる方法、エキ
シマレーザ等のレーザ光の照射により加熱し、急冷して
レーザ光照射部位にクラックを生じさせるレーザスクラ
イビング法、高エネルギー密度のレーザ光を照射して、
照射部位を蒸発させるレーザアフレーション法を採用す
ることもできる。また、ワイヤソーまたは薄板ブレード
によって直接切断ことも可能である。
分割して、個々のレーザ素子１とする。ウェハの分割
は、例えば、下面にダイヤモンドポイントでスクライブ
ラインを入れ、スクライブラインに沿って適宜力を加え
て破断することにより行う。スクライブラインの形成に
は、ワイヤソーまたは薄板ブレードを用いる方法、エキ
シマレーザ等のレーザ光の照射により加熱し、急冷して
レーザ光照射部位にクラックを生じさせるレーザスクラ
イビング法、高エネルギー密度のレーザ光を照射して、
照射部位を蒸発させるレーザアフレーション法を採用す
ることもできる。また、ワイヤソーまたは薄板ブレード
によって直接切断ことも可能である。
【００３４】分割によって得られた個々のレーザ素子１
は、ダイボンディング法によってヒートシンク上にマウ
ントし、ワイヤボンディング法によってＰ電極２３を電
源に接続することで、実用に供される形態となる。ヒー
トシンクへのマウントは、Ｎ電極１０側を接合面とする
ジャンクアップで強固に行う。なお、ヒートシンクとは
ステム等のことである。
は、ダイボンディング法によってヒートシンク上にマウ
ントし、ワイヤボンディング法によってＰ電極２３を電
源に接続することで、実用に供される形態となる。ヒー
トシンクへのマウントは、Ｎ電極１０側を接合面とする
ジャンクアップで強固に行う。なお、ヒートシンクとは
ステム等のことである。
【００３５】上記のようにして製造したレーザ素子１の
特性を調べたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍ
Ａで連続発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。
また、発振モードは基本モードであった。なお、共振器
長は５００μｍ、出射端面の反射率は約２０％である。
特性を調べたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍ
Ａで連続発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。
また、発振モードは基本モードであった。なお、共振器
長は５００μｍ、出射端面の反射率は約２０％である。
【００３６】注入電流Ｉとレーザ光の出力Ｌとの関係を
図３に示す。図３において、実線で表したＩ−Ｌ曲線が
レーザ素子１のものである。レーザ発振時の自然放出光
は０．５ｍＷ以下であった。また、出力Ｌが２ｍＷのと
きの雑音特性を測定したところ、ＲＩＮmax＜−１２５
ｄＢ／Ｈｚであった。
図３に示す。図３において、実線で表したＩ−Ｌ曲線が
レーザ素子１のものである。レーザ発振時の自然放出光
は０．５ｍＷ以下であった。また、出力Ｌが２ｍＷのと
きの雑音特性を測定したところ、ＲＩＮmax＜−１２５
ｄＢ／Ｈｚであった。
【００３７】比較のために吸収膜２２のみを省いた構成
のレーザ素子を製造し、その特性を調べた。この比較例
のレーザ素子は、レーザ素子１と同様に、雰囲気温度２
５℃において４０ｍＡで連続発振したが、そのＩ−Ｌ曲
線は図３に破線で表したようになった。すなわち、レー
ザ発振時の自然放出光は１ｍＷ程度であり、レーザ素子
１の約２倍であった。また、出力Ｌが２ｍＷのときの雑
音特性は、ＲＩＮmax＜−１１５ｄＢ／Ｈｚであり、悪
化した。
のレーザ素子を製造し、その特性を調べた。この比較例
のレーザ素子は、レーザ素子１と同様に、雰囲気温度２
５℃において４０ｍＡで連続発振したが、そのＩ−Ｌ曲
線は図３に破線で表したようになった。すなわち、レー
ザ発振時の自然放出光は１ｍＷ程度であり、レーザ素子
１の約２倍であった。また、出力Ｌが２ｍＷのときの雑
音特性は、ＲＩＮmax＜−１１５ｄＢ／Ｈｚであり、悪
化した。
【００３８】吸収膜２２とリッジ構造の下端との離間距
離Ｄが特性に及ぼす影響を調べるべく、離間距離Ｄの異
なるいくつかのレーザ素子１を製造した。距離Ｄ＝０．
１５μｍとしたところ、雰囲気温度２５℃において４５
ｍＡで連続発振し、閾値電流が上昇する結果となった。
レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以下であり、出
力Ｌが２ｍＷのときの雑音特性もＲＩＮmax＜−１２５
ｄＢ／Ｈｚであって、変化は見られなかった。閾値電流
の上昇は、離間距離Ｄを小さくしたことにより内部吸収
が増加したためと考えられる。また、距離Ｄ＝２．０μ
ｍとしたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍＡで
連続発振し、レーザ発振時の自然放出光は０．６ｍＷ以
下であった。
離Ｄが特性に及ぼす影響を調べるべく、離間距離Ｄの異
なるいくつかのレーザ素子１を製造した。距離Ｄ＝０．
１５μｍとしたところ、雰囲気温度２５℃において４５
ｍＡで連続発振し、閾値電流が上昇する結果となった。
レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以下であり、出
力Ｌが２ｍＷのときの雑音特性もＲＩＮmax＜−１２５
ｄＢ／Ｈｚであって、変化は見られなかった。閾値電流
の上昇は、離間距離Ｄを小さくしたことにより内部吸収
が増加したためと考えられる。また、距離Ｄ＝２．０μ
ｍとしたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍＡで
連続発振し、レーザ発振時の自然放出光は０．６ｍＷ以
下であった。
【００３９】離間距離Ｄと自然放出光の強度の関係を図
４に示す。図４において、各点がレーザ素子１のもので
あり、実線で表した直線（１ｍＷ）は上述の比較例のレ
ーザ素子のものである。自然放出光の量は、離間距離Ｄ
が大きくなるほど増加する傾向にあるが、離間距離Ｄが
１０μｍであっても、吸収膜２２がない構成の半分程度
にとどまる。
４に示す。図４において、各点がレーザ素子１のもので
あり、実線で表した直線（１ｍＷ）は上述の比較例のレ
ーザ素子のものである。自然放出光の量は、離間距離Ｄ
が大きくなるほど増加する傾向にあるが、離間距離Ｄが
１０μｍであっても、吸収膜２２がない構成の半分程度
にとどまる。
【００４０】離間距離Ｄとレーザ発振に必要な閾値電流
との関係を図５に示す。測定は雰囲気温度２５℃で行っ
た。離間距離Ｄが極端に小さくなると閾値電流は上昇す
るが、Ｄ≧０．３μｍであれば閾値電流が抑えられるこ
とが判る。
との関係を図５に示す。測定は雰囲気温度２５℃で行っ
た。離間距離Ｄが極端に小さくなると閾値電流は上昇す
るが、Ｄ≧０．３μｍであれば閾値電流が抑えられるこ
とが判る。
【００４１】以上の結果をまとめると、吸収膜２２とリ
ッジ構造の下端との離間距離Ｄは、閾値電流の観点から Ｄ≧０．３μｍ を満たすことが好ましく、自然放出光の低減の観点か
ら、この範囲内で下限に近い方が好ましい。
ッジ構造の下端との離間距離Ｄは、閾値電流の観点から Ｄ≧０．３μｍ を満たすことが好ましく、自然放出光の低減の観点か
ら、この範囲内で下限に近い方が好ましい。
【００４２】レーザ素子１は、自然放出光が少ないか
ら、照射対象上の微小な範囲にレーザ光を収束させる装
置の光源として適している。ただし、自然放出光の出射
角度はレーザ光の出射角度と同じではないから、レーザ
素子１から照射対象までの光路長が非常に短いときに
は、レーザ光が形成するスポットの周囲に自然放出光が
集光されることになる。レーザ光と共に出射する自然放
出光のうち周辺部の光は、主として吸収膜２２とリッジ
構造の間に位置する絶縁膜２１で反射された光であり、
したがって、自然放出光が形成するパターンのサイズは
距離Ｄに依存する。
ら、照射対象上の微小な範囲にレーザ光を収束させる装
置の光源として適している。ただし、自然放出光の出射
角度はレーザ光の出射角度と同じではないから、レーザ
素子１から照射対象までの光路長が非常に短いときに
は、レーザ光が形成するスポットの周囲に自然放出光が
集光されることになる。レーザ光と共に出射する自然放
出光のうち周辺部の光は、主として吸収膜２２とリッジ
構造の間に位置する絶縁膜２１で反射された光であり、
したがって、自然放出光が形成するパターンのサイズは
距離Ｄに依存する。
【００４３】この点を考慮すると、吸収膜２２とリッジ
構造の下端との離間距離Ｄは、 Ｄ≦１０μｍ を満たすことが好ましい。距離Ｄがこの範囲の上限の１
０μｍの場合、レーザ光のスポットの径が２μｍで、レ
ーザ素子１から照射対象までの実質的な光路長が３ｃｍ
となるように光学系を設定するときでも、自然放出光の
集光パターンのサイズは３〜４μｍ程度に抑えられる。
したがって、離間距離Ｄが上記の範囲を満たせば、この
光学系を備える光ディスク装置において、光ディスクの
ピット外に結合する光は僅かになり、検出される信号の
強度が大きく変動するのを防止することができる。
構造の下端との離間距離Ｄは、 Ｄ≦１０μｍ を満たすことが好ましい。距離Ｄがこの範囲の上限の１
０μｍの場合、レーザ光のスポットの径が２μｍで、レ
ーザ素子１から照射対象までの実質的な光路長が３ｃｍ
となるように光学系を設定するときでも、自然放出光の
集光パターンのサイズは３〜４μｍ程度に抑えられる。
したがって、離間距離Ｄが上記の範囲を満たせば、この
光学系を備える光ディスク装置において、光ディスクの
ピット外に結合する光は僅かになり、検出される信号の
強度が大きく変動するのを防止することができる。
【００４４】吸収膜２２の材質と厚さ、さらにはリッジ
構造の下端部の幅Ｗ１が特性に及ぼす影響を調べるべ
く、これらの異なるレーザ素子１を製造した。
構造の下端部の幅Ｗ１が特性に及ぼす影響を調べるべ
く、これらの異なるレーザ素子１を製造した。
【００４５】その結果、吸収膜２２の材料は、発振する
レーザ光の波長に対して吸収があれば、何でもよいこと
が判明した。ただし、吸収膜２２の厚さを１００ｎｍ程
度に抑えるためには、吸収膜２２の材料の吸収係数κは κ≧０．１ を満たすことが望ましい。なお、吸収係数κは、複素数
で表される屈折率の虚数成分である。
レーザ光の波長に対して吸収があれば、何でもよいこと
が判明した。ただし、吸収膜２２の厚さを１００ｎｍ程
度に抑えるためには、吸収膜２２の材料の吸収係数κは κ≧０．１ を満たすことが望ましい。なお、吸収係数κは、複素数
で表される屈折率の虚数成分である。
【００４６】このような材料としては、Ｍｏをはじめと
する金属、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体、ＳｉＯ、
ＴｉＯ2等の絶縁体、ポリアミド等が挙げられる。これ
らの材料は、高次モードの発振の抑制にも有効であり、
また、ｐ−クラッド層１９と同等以上の屈折率を有し、
ｐ−クラッド層１９との界面での反射を良好に抑えるこ
ともできる。κ＜０．１では、吸収膜２２を１００ｎｍ
を超える厚さにしないと、レーザ発振時の自然放出光が
あまり減少せず、吸収膜２２の形成に時間を要すること
になる。
する金属、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体、ＳｉＯ、
ＴｉＯ2等の絶縁体、ポリアミド等が挙げられる。これ
らの材料は、高次モードの発振の抑制にも有効であり、
また、ｐ−クラッド層１９と同等以上の屈折率を有し、
ｐ−クラッド層１９との界面での反射を良好に抑えるこ
ともできる。κ＜０．１では、吸収膜２２を１００ｎｍ
を超える厚さにしないと、レーザ発振時の自然放出光が
あまり減少せず、吸収膜２２の形成に時間を要すること
になる。
【００４７】リッジ構造の幅Ｗ１については、離間距離
ＤがＤ≧０．３μｍを満たす限り、 ０．５μｍ≦Ｗ１≦５μｍ を満たせば、自然放出光の量やレーザ発振の閾値電流に
影響しないことが判った。
ＤがＤ≧０．３μｍを満たす限り、 ０．５μｍ≦Ｗ１≦５μｍ を満たせば、自然放出光の量やレーザ発振の閾値電流に
影響しないことが判った。
【００４８】自然放出光を低減させるレーザ素子１の構
造の特徴は、活性層１６から上の吸収膜２２を含む部分
にあり、活性層１６よりも下の部分は、自然放出光の低
減には関与しない。したがって、基板１０をサファイ
ア、ＳｉＣ、Ｓｉ等のＧａＮ以外の材料で作製しても、
自然放出光を低減し得ることに何らかわりはない。ま
た、レーザ素子１では吸収膜２２はｐ−クラッド層１９
と絶縁膜２１の間に位置しているが、吸収膜２２をｐ−
ガイド層１８とｐ−クラッド層１９の間に設けるように
してもよい。さらに、吸収膜２２とｐ−クラッド層１９
の間、あるいは吸収膜２２とｐ−ガイド層１８の間に、
プロセス過程で発生する酸化膜等が介在していても、自
然放出光の低減に影響はない。
造の特徴は、活性層１６から上の吸収膜２２を含む部分
にあり、活性層１６よりも下の部分は、自然放出光の低
減には関与しない。したがって、基板１０をサファイ
ア、ＳｉＣ、Ｓｉ等のＧａＮ以外の材料で作製しても、
自然放出光を低減し得ることに何らかわりはない。ま
た、レーザ素子１では吸収膜２２はｐ−クラッド層１９
と絶縁膜２１の間に位置しているが、吸収膜２２をｐ−
ガイド層１８とｐ−クラッド層１９の間に設けるように
してもよい。さらに、吸収膜２２とｐ−クラッド層１９
の間、あるいは吸収膜２２とｐ−ガイド層１８の間に、
プロセス過程で発生する酸化膜等が介在していても、自
然放出光の低減に影響はない。
【００４９】また、リッジ構造の近傍が平坦である必要
はなく、吸収膜２２が存在し、その吸収膜２２が電流狭
窄領域から離間していればよい。レーザ素子１の変形例
の１つを図６に示す。これは、ｐ−クラッド層１９およ
びｐ−コンタクト層２０のうちリッジ構造の側方に位置
する部分全体をエッチングによって除去するのではな
く、ｐ−クラッド層１９に達する断面Ｖ字状の２本の溝
を設けて２本の溝の間の部分をリッジ構造としたもので
ある。吸収膜２２は、ｐ−コンタクト層２０の上面のう
ち、リッジ構造以外の部分全体に設けられている。
はなく、吸収膜２２が存在し、その吸収膜２２が電流狭
窄領域から離間していればよい。レーザ素子１の変形例
の１つを図６に示す。これは、ｐ−クラッド層１９およ
びｐ−コンタクト層２０のうちリッジ構造の側方に位置
する部分全体をエッチングによって除去するのではな
く、ｐ−クラッド層１９に達する断面Ｖ字状の２本の溝
を設けて２本の溝の間の部分をリッジ構造としたもので
ある。吸収膜２２は、ｐ−コンタクト層２０の上面のう
ち、リッジ構造以外の部分全体に設けられている。
【００５０】第２の実施形態のレーザ素子２の構成を図
７の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子２は、Ｎ電極
３０、ｎ−ＧａＮ基板３１、ｎ−ＧａＮ層３２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮクラック防止層３３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層３４、ｎ−ＧａＮガイド層３５、ｎ−ＩｎＧａＮ活性
層３６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層３７、ｐ−ＧａＮガイ
ド層３８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３９、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層４０、絶縁膜４１、吸収膜４２、およびＰ
電極４３より成る。絶縁膜４１の形状と吸収膜４２の材
料を除き、レーザ素子２の各構成要素の材料や配置は第
１の実施形態のレーザ素子１と同様である。
７の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子２は、Ｎ電極
３０、ｎ−ＧａＮ基板３１、ｎ−ＧａＮ層３２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮクラック防止層３３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層３４、ｎ−ＧａＮガイド層３５、ｎ−ＩｎＧａＮ活性
層３６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層３７、ｐ−ＧａＮガイ
ド層３８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層３９、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層４０、絶縁膜４１、吸収膜４２、およびＰ
電極４３より成る。絶縁膜４１の形状と吸収膜４２の材
料を除き、レーザ素子２の各構成要素の材料や配置は第
１の実施形態のレーザ素子１と同様である。
【００５１】絶縁膜４１は、リッジ構造の側面を覆って
いるが、ｐ−クラッド層３９のうちのリッジ構造の側方
の部分の上に位置する部分は僅かであり、吸収膜４２
が、絶縁膜４１の側方に位置して絶縁膜４１に接し、Ｐ
電極４３にも接する形態となっている。また、吸収膜４
２は、ｎ−Ｓｉで作製されており、絶縁体である。この
ような構成のレーザ素子２では、Ｐ電極４３とｐ−クラ
ッド層３９とを絶縁して電流狭窄領域を形成する構成の
一部を、吸収膜４２が兼ねている。
いるが、ｐ−クラッド層３９のうちのリッジ構造の側方
の部分の上に位置する部分は僅かであり、吸収膜４２
が、絶縁膜４１の側方に位置して絶縁膜４１に接し、Ｐ
電極４３にも接する形態となっている。また、吸収膜４
２は、ｎ−Ｓｉで作製されており、絶縁体である。この
ような構成のレーザ素子２では、Ｐ電極４３とｐ−クラ
ッド層３９とを絶縁して電流狭窄領域を形成する構成の
一部を、吸収膜４２が兼ねている。
【００５２】吸収膜４２とリッジ構造の下端との離間距
離Ｄを０．４μｍとしたレーザ素子２について特性を調
べたところ、雰囲気温度２５℃において４１ｍＡで連続
発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。また、発
振モードは基本モードであった。レーザ発振時の自然放
出光は０．５ｍＷ以下であり、出力を２ｍＷとしたとき
の雑音特性は、ＲＩＮmax＜−１２５ｄＢ／Ｈｚであっ
た。
離Ｄを０．４μｍとしたレーザ素子２について特性を調
べたところ、雰囲気温度２５℃において４１ｍＡで連続
発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。また、発
振モードは基本モードであった。レーザ発振時の自然放
出光は０．５ｍＷ以下であり、出力を２ｍＷとしたとき
の雑音特性は、ＲＩＮmax＜−１２５ｄＢ／Ｈｚであっ
た。
【００５３】さらに、第１の実施形態と同様に、離間距
離Ｄや吸収膜４２の材料の異なる種々のレーザ素子２を
製造して、それらが特性に及ぼす影響を調べた。その結
果、レーザ素子１と同じく、離間距離Ｄが Ｄ≧０．３μｍ を満たし、発振波長に対する吸収膜４２の吸収係数κが κ≧０．１ を満たせば、レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以
下となり、出力が２ｍＷのときの雑音特性も、ＲＩＮma
x＜−１２５ｄＢ／Ｈｚとなることが判った。
離Ｄや吸収膜４２の材料の異なる種々のレーザ素子２を
製造して、それらが特性に及ぼす影響を調べた。その結
果、レーザ素子１と同じく、離間距離Ｄが Ｄ≧０．３μｍ を満たし、発振波長に対する吸収膜４２の吸収係数κが κ≧０．１ を満たせば、レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以
下となり、出力が２ｍＷのときの雑音特性も、ＲＩＮma
x＜−１２５ｄＢ／Ｈｚとなることが判った。
【００５４】レーザ素子２は、絶縁膜４１を形成する際
にマスクを使用するだけで、レーザ素子１と同様に製造
することができる。絶縁膜４１と吸収膜４２の形成順序
を逆にして、前者を先に形成することも可能である。こ
のようにして製造したレーザ素子２の変形例を図８に示
す。
にマスクを使用するだけで、レーザ素子１と同様に製造
することができる。絶縁膜４１と吸収膜４２の形成順序
を逆にして、前者を先に形成することも可能である。こ
のようにして製造したレーザ素子２の変形例を図８に示
す。
【００５５】第３の実施形態のレーザ素子３の構成を図
９の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子３は、Ｎ電極
５０、ｎ−ＧａＮ基板５１、ｎ−ＧａＮ層５２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮクラック防止層５３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層５４、ｎ−ＧａＮガイド層５５、ｎ−ＩｎＧａＮ活性
層５６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層５７、ｐ−ＧａＮガイ
ド層５８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５９、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層６０、絶縁膜６１、吸収壁６２、およびＰ
電極６３より成る。吸収膜２２に代えて吸収壁６２を備
えたことを除き、レーザ素子３の各構成要素の材料や配
置は第１の実施形態のレーザ素子１と同様である。
９の縦断面図に模式的に示す。レーザ素子３は、Ｎ電極
５０、ｎ−ＧａＮ基板５１、ｎ−ＧａＮ層５２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＮクラック防止層５３、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層５４、ｎ−ＧａＮガイド層５５、ｎ−ＩｎＧａＮ活性
層５６、ｐ−ＡｌＧａＮバリア層５７、ｐ−ＧａＮガイ
ド層５８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５９、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層６０、絶縁膜６１、吸収壁６２、およびＰ
電極６３より成る。吸収膜２２に代えて吸収壁６２を備
えたことを除き、レーザ素子３の各構成要素の材料や配
置は第１の実施形態のレーザ素子１と同様である。
【００５６】ｐ−クラッド層５９およびｐ−ガイド層５
８には電流狭窄領域に沿って２本の溝が形成されてお
り、これらの溝を充填するように吸収壁６２が設けられ
ている。溝は、２０μｍの幅を有し、ｐ−クラッド層５
９の上面からｐ−ガイド層５８の半ばまで達している。
吸収壁６２は、ＴｉＯ2で作製されており、絶縁体であ
る。
８には電流狭窄領域に沿って２本の溝が形成されてお
り、これらの溝を充填するように吸収壁６２が設けられ
ている。溝は、２０μｍの幅を有し、ｐ−クラッド層５
９の上面からｐ−ガイド層５８の半ばまで達している。
吸収壁６２は、ＴｉＯ2で作製されており、絶縁体であ
る。
【００５７】レーザ素子３はレーザ素子１とほぼ同様に
して製造することができる。すなわち、ｐ−クラッド層
５９を成長させた段階で、エッチングにより上記の溝を
形成し、吸収壁６２を設ける際に、溝に対向する窓を有
するマスクを用いればよい。
して製造することができる。すなわち、ｐ−クラッド層
５９を成長させた段階で、エッチングにより上記の溝を
形成し、吸収壁６２を設ける際に、溝に対向する窓を有
するマスクを用いればよい。
【００５８】吸収壁６２とリッジ構造の下端との離間距
離Ｄを０．８μｍとしたレーザ素子３について特性を調
べたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍＡで連続
発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。また、発
振モードは基本モードであった。レーザ発振時の自然放
出光は０．５ｍＷ以下であり、出力を２ｍＷとしたとき
の雑音特性は、ＲＩＮmax＜−１２５ｄＢ／Ｈｚであっ
た。
離Ｄを０．８μｍとしたレーザ素子３について特性を調
べたところ、雰囲気温度２５℃において４０ｍＡで連続
発振し、発振波長は４０５±５ｎｍであった。また、発
振モードは基本モードであった。レーザ発振時の自然放
出光は０．５ｍＷ以下であり、出力を２ｍＷとしたとき
の雑音特性は、ＲＩＮmax＜−１２５ｄＢ／Ｈｚであっ
た。
【００５９】さらに、第１の実施形態と同様にして、離
間距離Ｄや吸収壁６２の材料の異なる種々のレーザ素子
３を製造して、それらが特性に及ぼす影響を調べた。そ
の結果、レーザ素子１と同じく、離間距離Ｄが Ｄ≧０．３μｍ を満たし、発振波長に対する吸収壁６２の吸収係数κが κ≧０．１ を満たせば、レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以
下となり、出力が２ｍＷのときの雑音特性も、ＲＩＮma
x＜−１２５ｄＢ／Ｈｚとなることが判った。
間距離Ｄや吸収壁６２の材料の異なる種々のレーザ素子
３を製造して、それらが特性に及ぼす影響を調べた。そ
の結果、レーザ素子１と同じく、離間距離Ｄが Ｄ≧０．３μｍ を満たし、発振波長に対する吸収壁６２の吸収係数κが κ≧０．１ を満たせば、レーザ発振時の自然放出光は０．５ｍＷ以
下となり、出力が２ｍＷのときの雑音特性も、ＲＩＮma
x＜−１２５ｄＢ／Ｈｚとなることが判った。
【００６０】絶縁壁６２が活性層５６に近いため、レー
ザ素子３では、活性層５６に対する角度の小さい自然放
出光を吸収することができる。絶縁壁６２の下端の位置
（溝の深さ）に制限はなく、活性層５６に達していても
よい。ただし、活性層５６に達する絶縁壁６２は必ず絶
縁体としなければならない。このような変形例を図１０
に示す。この構成は、吸収壁６２が活性層５６を貫通し
てｎ−ＧａＮガイド層５５にまで達するようにしたもの
である。なお、活性層５６に達しない場合は、吸収壁６
２を絶縁体とする必要はなく、ｎ型半導体としてもよ
い。
ザ素子３では、活性層５６に対する角度の小さい自然放
出光を吸収することができる。絶縁壁６２の下端の位置
（溝の深さ）に制限はなく、活性層５６に達していても
よい。ただし、活性層５６に達する絶縁壁６２は必ず絶
縁体としなければならない。このような変形例を図１０
に示す。この構成は、吸収壁６２が活性層５６を貫通し
てｎ−ＧａＮガイド層５５にまで達するようにしたもの
である。なお、活性層５６に達しない場合は、吸収壁６
２を絶縁体とする必要はなく、ｎ型半導体としてもよ
い。
【００６１】吸収壁６２の幅にも制限はなく、いくら幅
を広くしてもよい。このような変形例を図１１に示す。
この構成では、吸収壁６２がレーザ素子３の側面まで達
しており、ｐ−クラッド層５９はリッジ構造と電流狭窄
領域の周囲に存在するだけになっている。
を広くしてもよい。このような変形例を図１１に示す。
この構成では、吸収壁６２がレーザ素子３の側面まで達
しており、ｐ−クラッド層５９はリッジ構造と電流狭窄
領域の周囲に存在するだけになっている。
【００６２】なお、反射を防止するために、吸収壁６２
の屈折率をこれに接する各層の屈折率と同程度以上にす
るのが望ましいことは前述のとおりであるが、吸収壁６
２の屈折率がリッジ構造と吸収壁６２の間の垂直モード
屈折率以上であれば、その条件は満たされる。
の屈折率をこれに接する各層の屈折率と同程度以上にす
るのが望ましいことは前述のとおりであるが、吸収壁６
２の屈折率がリッジ構造と吸収壁６２の間の垂直モード
屈折率以上であれば、その条件は満たされる。
【００６３】第４の実施形態の光記録再生装置の概略構
成を図１２に示す。光記録再生装置４は、半導体レーザ
素子７１、コリメートレンズ７２、ビームスプリッタ７
３、集光レンズ７４、フォトダイオード７５、および光
検出器７６を備えている。レーザ素子７１は、上述の各
実施形態の窒化物半導体レーザ素子１〜３のいずれかで
ある。フォトダイオード７５はレーザ素子７１の外部に
設けられており、ビームスプリッタ７３で分けられたレ
ーザ光Ｌの一部を受光する。レーザ光Ｌの出力強度はフ
ォトダイオード７５によって検出された強度に基づいて
調節される。なお、このように外部フォトダイオード７
５を設けることに代えて、強度検出用のフォトダイオー
ドをレーザ素子７１の内部に設けるようにしてもよい。
成を図１２に示す。光記録再生装置４は、半導体レーザ
素子７１、コリメートレンズ７２、ビームスプリッタ７
３、集光レンズ７４、フォトダイオード７５、および光
検出器７６を備えている。レーザ素子７１は、上述の各
実施形態の窒化物半導体レーザ素子１〜３のいずれかで
ある。フォトダイオード７５はレーザ素子７１の外部に
設けられており、ビームスプリッタ７３で分けられたレ
ーザ光Ｌの一部を受光する。レーザ光Ｌの出力強度はフ
ォトダイオード７５によって検出された強度に基づいて
調節される。なお、このように外部フォトダイオード７
５を設けることに代えて、強度検出用のフォトダイオー
ドをレーザ素子７１の内部に設けるようにしてもよい。
【００６４】情報の再生に際し、レーザ素子７１が発す
るレーザ光Ｌは、コリメートレンズ７２、ビームスプリ
ッタ７３および集光レンズ７４を順に経て、光ディスク
７７の記録面のピット内に集光し、ピットに記された信
号を反映した反射光となる。この反射光は、再び集光レ
ンズ７４を経てビームスプリッタ７３により光検出器７
６に導かれ、光検出器７６によって信号が再生される。
現状では、光ディスクの反射率や光検出器の検出効率が
低く、レーザ光Ｌの出力強度は、例えば、記録時には３
０ｍＷ、再生時には５ｍＷ程度であるが、今度の改善に
より、必要なレーザ光Ｌの強度は低下すると考えられ
る。
るレーザ光Ｌは、コリメートレンズ７２、ビームスプリ
ッタ７３および集光レンズ７４を順に経て、光ディスク
７７の記録面のピット内に集光し、ピットに記された信
号を反映した反射光となる。この反射光は、再び集光レ
ンズ７４を経てビームスプリッタ７３により光検出器７
６に導かれ、光検出器７６によって信号が再生される。
現状では、光ディスクの反射率や光検出器の検出効率が
低く、レーザ光Ｌの出力強度は、例えば、記録時には３
０ｍＷ、再生時には５ｍＷ程度であるが、今度の改善に
より、必要なレーザ光Ｌの強度は低下すると考えられ
る。
【００６５】光源であるレーザ素子７１として、吸収膜
２２、４２または吸収壁６２を有する窒化物半導体レー
ザ素子１、２または３を備えている光記録再生装置４で
は、レーザ光Ｌが光ディスク７７上に形成するスポット
の周囲に入射する自然放出光は少ない。このため、記録
に際しても再生に際しても誤りが生じ難い。また、自然
放出光によるノイズが少ないため、低出力で行う再生の
正確さが一層高くなり、しかも、フォトダイオード７５
によって検出される強度が正確になって、レーザ光の出
力強度を精度よく調節することが可能である。
２２、４２または吸収壁６２を有する窒化物半導体レー
ザ素子１、２または３を備えている光記録再生装置４で
は、レーザ光Ｌが光ディスク７７上に形成するスポット
の周囲に入射する自然放出光は少ない。このため、記録
に際しても再生に際しても誤りが生じ難い。また、自然
放出光によるノイズが少ないため、低出力で行う再生の
正確さが一層高くなり、しかも、フォトダイオード７５
によって検出される強度が正確になって、レーザ光の出
力強度を精度よく調節することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】窒化物半導体より成るレーザ素子であっ
て、素子内の電流路のうちレーザ光を生成する活性層に
達する一方の部分が、活性層における光の共振方向に対
して垂直な方向に狭窄しているものにおいて、本発明の
ように、活性層で生成されるレーザ光の波長を含む波長
範囲の光を吸収する特性を有し、電流路の狭窄した部分
から僅かに離間して活性層における光の共振方向に延び
る光吸収部を備えるようにすると、自然放出光の一部を
光吸収部によって吸収することが可能であり、自然放出
光に起因する雑音、制御の難しさ等の不都合を軽減する
ことができる。
て、素子内の電流路のうちレーザ光を生成する活性層に
達する一方の部分が、活性層における光の共振方向に対
して垂直な方向に狭窄しているものにおいて、本発明の
ように、活性層で生成されるレーザ光の波長を含む波長
範囲の光を吸収する特性を有し、電流路の狭窄した部分
から僅かに離間して活性層における光の共振方向に延び
る光吸収部を備えるようにすると、自然放出光の一部を
光吸収部によって吸収することが可能であり、自然放出
光に起因する雑音、制御の難しさ等の不都合を軽減する
ことができる。
【００６７】特に、電流路の狭窄した部分を形成するた
めに、活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造
と、リッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶
縁膜を備える構成では、絶縁膜と窒化物半導体層の界面
で反射されてレーザ光と共に出射端面から出射する自然
放出光を減少させることができて、その構成の特長を生
かしながら、レーザ光と共に出射する自然放出光に起因
する不都合を確実に軽減することができる。
めに、活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造
と、リッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶
縁膜を備える構成では、絶縁膜と窒化物半導体層の界面
で反射されてレーザ光と共に出射端面から出射する自然
放出光を減少させることができて、その構成の特長を生
かしながら、レーザ光と共に出射する自然放出光に起因
する不都合を確実に軽減することができる。
【００６８】活性層で生成されるレーザ光の波長の光に
対する光吸収部の吸収係数κを０．１以上とすると、光
吸収部をあまり厚くする必要がなく、製造が容易であ
る。
対する光吸収部の吸収係数κを０．１以上とすると、光
吸収部をあまり厚くする必要がなく、製造が容易であ
る。
【００６９】電流路の狭窄した部分と光吸収部との離間
距離を０．３μｍ以上とすると、レーザ発振の閾値の上
昇を低く抑えることができて、駆動電力の増大が避けら
れ、素子の劣化も抑えられる。
距離を０．３μｍ以上とすると、レーザ発振の閾値の上
昇を低く抑えることができて、駆動電力の増大が避けら
れ、素子の劣化も抑えられる。
【００７０】本発明のレーザ素子を光源として備える光
記録再生装置では、レーザ光が短波長であって微小なス
ポットを形成することが可能であるから、記録密度が高
い上、自然放出光による雑音が少ないため、情報の記録
と再生を正確に行うことができ、レーザ光の強度の微調
節も容易になる。
記録再生装置では、レーザ光が短波長であって微小なス
ポットを形成することが可能であるから、記録密度が高
い上、自然放出光による雑音が少ないため、情報の記録
と再生を正確に行うことができ、レーザ光の強度の微調
節も容易になる。
【図１】 第１の実施形態のレーザ素子の構成を模式的
に示す縦断面図。
に示す縦断面図。
【図２】 第１の実施形態のレーザ素子のリッジ構造の
周辺を拡大して示す縦断面図。
周辺を拡大して示す縦断面図。
【図３】 第１の実施形態のレーザ素子および比較例に
おける注入電流とレーザ光出力の関係を示す図。
おける注入電流とレーザ光出力の関係を示す図。
【図４】 第１の実施形態のレーザ素子における吸収膜
とリッジ構造の離間距離と自然放出光の強度との関係を
示す図。
とリッジ構造の離間距離と自然放出光の強度との関係を
示す図。
【図５】 第１の実施形態のレーザ素子における吸収膜
とリッジ構造の離間距離とレーザ発振の閾値電流との関
係を示す図。
とリッジ構造の離間距離とレーザ発振の閾値電流との関
係を示す図。
【図６】 第１の実施形態のレーザ素子の変形例の構成
を模式的に示す縦断面図。
を模式的に示す縦断面図。
【図７】 第２の実施形態のレーザ素子の構成を模式的
に示す縦断面図。
に示す縦断面図。
【図８】 第２の実施形態のレーザ素子の変形例の構成
を模式的に示す縦断面図。
を模式的に示す縦断面図。
【図９】 第３の実施形態のレーザ素子の構成を模式的
に示す縦断面図。
に示す縦断面図。
【図１０】 第３の実施形態のレーザ素子の変形例の構
成を模式的に示す縦断面図。
成を模式的に示す縦断面図。
【図１１】 第３の実施形態のレーザ素子の別の変形例
の構成を模式的に示す縦断面図。
の構成を模式的に示す縦断面図。
【図１２】 第４の実施形態の光記録再生装置の概略構
成を模式的に示すブロック図。
成を模式的に示すブロック図。
【図１３】 従来のレーザ素子の構成を模式的に示す縦
断面図。
断面図。
１、２、３ レーザ素子
１０、３０、５０ Ｎ電極
１１、３１、５１ ｎ−ＧａＮ基板
１２、３２、５２ ｎ−ＧａＮ層
１３、３３、５３ ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層
１４、３４、５４ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
１５、３５、５５ ｎ−ＧａＮガイド層
１６、３６、５６ ｎ−ＩｎＧａＮ活性層
１７、３７、５７ ｐ−ＡｌＧａＮバリア層
１８、３８、５８ ｐ−ＧａＮガイド層
１９、３９、５９ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２０、４０、６０ ｐ−ＧａＮコンタクト層
２１、４１、６１ 絶縁膜
２２、４２ 吸収膜
６２ 吸収壁
２３、４３、６３ Ｐ電極
４ 光記録再生装置
７１ レーザ素子
７２ コリメートレンズ
７３ ビームスプリッタ
７４ 集光レンズ
７５ フォトダイオード
７６ 光検出器
７７ 光ディスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5D119 AA11 AA20 AA22 BA01 BB01
BB02 BB03 DA01 DA05 EB02
FA05 FA17 NA04
5D789 AA11 AA20 AA22 BA01 BB01
BB02 BB03 DA01 DA05 EB02
FA05 FA17 NA04
5F073 AA11 AA13 AA45 AA51 AA74
BA04 CA07 DA05 DA23 DA35
EA27 EA29
Claims (7)
- 【請求項１】 窒化物半導体より成るレーザ素子であっ
て、素子内の電流路のうちレーザ光を生成する活性層に
達する一方の部分が、活性層における光の共振方向に対
して垂直な方向に狭窄しているものにおいて、 活性層で生成されるレーザ光の波長を含む波長範囲の光
を吸収する特性を有し、電流路の狭窄した部分から僅か
に離間して活性層における光の共振方向に延びる光吸収
部を備えることを特徴とするレーザ素子。 - 【請求項２】 電流路の狭窄した部分を形成するため
に、活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造
と、リッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶
縁膜を備え、 光吸収部が絶縁膜と活性層との間に位置することを特徴
とする請求項１に記載のレーザ素子。 - 【請求項３】 電流路の狭窄した部分を形成するため
に、活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造
と、リッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶
縁膜を備え、 絶縁膜と活性層との間の層が溝を有し、 光吸収部が絶縁膜と活性層との間の層の溝を埋めている
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ素子。 - 【請求項４】 電流路の狭窄した部分を形成するため
に、活性層における光の共振方向に延びるリッジ構造
と、リッジ構造の側方に位置してリッジ構造に接する絶
縁膜を備え、 光吸収部が絶縁体より成り、絶縁膜の側方に位置して絶
縁膜に接していることを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザ素子。 - 【請求項５】 活性層で生成されるレーザ光の波長の光
に対する光吸収部の吸収係数κが０．１以上であること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項
に記載のレーザ素子。 - 【請求項６】 電流路の狭窄した部分と光吸収部との離
間距離が０．３μｍ以上であることを特徴とする請求項
１から請求項４までのいずれか１項に記載のレーザ素
子。 - 【請求項７】 光源からの光を光記録媒体に導いて情報
の記録と再生を行う光記録再生装置において、 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレー
ザ素子を光源として備えることを特徴とする光記録再生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2005051137A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2005340259A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
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| WO2008013388A1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Laser diode having an abrupt turn-on, optical transmitter device using the same laser diode and optical communication apparatus |
| WO2009066428A1 (ja) * | 2007-11-19 | 2009-05-28 | Panasonic Corporation | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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| JP2011507289A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | レーザー光源及び該レーザー光源の製造方法 |
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Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4635418B2 (ja) * | 2003-07-31 | 2011-02-23 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2005051137A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
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| JP2005340259A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
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| KR100819029B1 (ko) * | 2006-07-28 | 2008-04-02 | 한국전자통신연구원 | 급격한 턴온 특성을 갖는 레이저 다이오드, 그 레이저다이오드를 이용한 광송신 장치, 및 그 광송신 장치를포함한 광통신 장치 |
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| JP2009212521A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Sharp Corp | 放熱特性が改善された半導体レーザ |
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