JP2003224334A

JP2003224334A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2003224334A
Application number: JP2002023719A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukunaga; 敏明福永
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザ装置において、高出力発振時の
信頼性を損なわずにビーム放射角のアスペクト比を小さ
くする。【解決手段】第一導電型ＧａＡｓ基板１上に、少なく
とも第一導電型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層４、該クラ
ッド層４より屈折率が十分に低くてＧａＡｓと格子整合
する第一導電型ＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＡｌＰ低屈折
率層５、ＡｌＧａＡｓ下部光導波層６、ＧａＡｓまたは
ＡｌＧａＡｓ障壁層７、この障壁層７よりバンドギャッ
プの小さいＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸層８、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ障壁
層９、ＡｌＧａＡｓ上部光導波層10、第二導電型ＡｌＧ
ａＡｓ上部クラッド層11、および第二導電型ＧａＡｓコ
ンタクト層12をこの順に積層する。

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装置に
関し、特に詳細には、ビーム放射角を制御する構造を備
えた半導体レーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、光ファイバーを用いる光通
信の分野等においては、光ファイバーで伝搬させる光を
発生させる光源として、半導体レーザが多く用いられて
いる。例えば上記光通信の分野では、ファイバー増幅器
の励起用光源として半導体レーザが多く用いられてい
る。

【０００３】このように、半導体レーザが出射した光を
効率良くシングルモード光ファイバーと結合させる上で
は、遠視野像が真円に近いこと、つまりビーム放射角の
アスペクト比（水平方向ビーム放射角に対する垂直方向
ビーム放射角の比：以下、単にアスペクト比という）が
１に近いことが求められる。すなわちその場合は、半導
体レーザから出射した光の強度分布が、光ファイバー中
を伝搬する光のガウス型強度分布に近似するので、高い
結合効率が得られるようになる。

【０００４】従来、このアスペクト比を１に近付けるた
めの構造を備えた半導体レーザとして、特開２０００−
１５１０１８号に開示されたリッジ型半導体レーザが知
られている。この半導体レーザは、第１の導波路と第１
のＳＣＨ層の間に低屈折率層を挿入した構成、あるい
は、第２のＳＣＨ層と第２の導波路との間に高屈折率層
を挿入した構成、あるいは、第１の導波路と第１のＳＣ
Ｈ層の間に低屈折率層を挿入するとともに、第２のＳＣ
Ｈ層と第２の導波路との間に高屈折率層を挿入した構成
により、深さ方向の光強度分布を上部（リッジ方向）に
引き上げて、垂直方向のビーム放射角を小さく抑えよう
とするものである。ここでは具体的に、垂直方向のビー
ム放射角が半値幅で１４°程度に抑えられ、アスペクト
比も１．１程度が実現できることが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開２０
００−１５１０１８号に開示されたリッジ型半導体レー
ザでは、上記低屈折率層を形成する上で、Ａｌの含有量
が多い組成を適用する必要があり、そのために、クラッ
ド層や光導波層と低屈折率層との界面でスパイク状の障
壁が生じて素子抵抗が高くなるので、高出力発振下では
十分な信頼性が得られない、という問題が認められてい
る。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、高出力発振時の信頼性を損なわずに、ビーム放
射角のアスペクト比を小さくすることができる半導体レ
ーザ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ装置は、第一導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第
一導電型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層、ＡｌＧａＡｓク
ラッド層より屈折率が十分に低くてＧａＡｓと格子整合
する第一導電型ＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＡｌＰ低屈折
率層、ＡｌＧａＡｓ下部光導波層、ＧａＡｓまたはＡｌ
ＧａＡｓ下部障壁層、この下部障壁層よりバンドギャッ
プの小さいＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸層、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ上部障
壁層、ＡｌＧａＡｓ上部光導波層、第二導電型ＡｌＧａ
Ａｓ上部クラッド層、および、第二導電型ＧａＡｓコン
タクト層がこの順に積層されてなることを特徴とするも
のである。

【０００８】なお上記構成を有する本発明の半導体レー
ザ装置においては、前記第二導電型ＡｌＧａＡｓ上部ク
ラッド層が第一および第二クラッド層から形成され、該
上部クラッド層の一部領域において、前記第一クラッド
層と第二クラッド層との間に第一導電型電流狭窄層が設
けられて、屈折率導波構造が形成されていることが望ま
しい。そのようにする場合、上記電流狭窄層は、クラッ
ド層より屈折率の小さいＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、
またはＡｌＧａＡｓから形成されることが望ましい。

【０００９】また、本発明の半導体レーザ装置において
は、ＧａＡｓコンタクト層側から前記ＡｌＧａＡｓ上部
クラッド層の途中までが一部領域を残してエッチングさ
れることにより、該領域が電流の通路となるリッジ構造
をなし、このリッジ構造によって屈折率導波構造が形成
されていることが望ましい。

【００１０】さらに本発明の半導体レーザ装置において
は、ストライプ幅が１μｍ以上であることが望ましい。

【００１１】

【発明の効果】本発明による半導体レーザ装置は、Ａｌ
ＧａＡｓ下部クラッド層とＡｌＧａＡｓ下部光導波層と
の間に低屈折率層を設けたことにより、深さ方向の光強
度分布を上方側に引き上げて、垂直方向のビーム放射角
を小さく抑え、ひいてはビーム放射角のアスペクト比を
小さくすることができる。

【００１２】そして上記のようにＡｌＧａＡｓ下部クラ
ッド層とＡｌＧａＡｓ下部光導波層との間に設ける低屈
折率層を、ＧａＡｓ系ではないＩｎＧａＰ系材料（Ｉｎ
ＧａＰまたはＩｎＧａＡｌＰ）から形成したことによ
り、クラッド層や光導波層と低屈折率層との界面におけ
る障壁を低減して、素子抵抗を小さく抑えることが可能
になる。それにより本発明による半導体レーザ装置は、
高出力発振下でも十分な信頼性を確保できるものとな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施の形態による
半導体レーザ装置の概略正面形状を示すものである。以
下この半導体レーザ装置を、その作製方法とともに説明
する。まず有機金属気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ
（１００）基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ
型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層（ｘ＝０→０．３）
３、ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層４、
ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０ _．５１Ｐ低屈折率層５、ｎ型あ
るいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ下部光
導波層６、ＧａＡｓ下部障壁層７、ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸層８、ＧａＡｓ上部障壁層９、ｐ型あるいはノンド
ープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ上部光導波層10、ｐ
型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部クラッド層11、および
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層12をこの順に積層する。

【００１５】なおクラッド層４、11、光導波層６、10お
よび障壁層７、９は、クラッド層４、11より光導波層
６、10の方が高屈折率で、さらに光導波層６、10より障
壁層７、９の方が高屈折率となる組成とする。またＩｎ
_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層５は、Ａｌ_０．３Ｇ
ａ_０．７Ａｓ下部クラッド層４より十分に屈折率が低く
て、ＧａＡｓと格子整合する組成とする。他方ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸層８は、障壁層７、９よりバンドギャッ
プが小さい組成とする。下部クラッド層４と低屈折率層
５の屈折率は、具体的に例示すると、後述の発振波長１
０６０ｎｍにおいて前者の３．３４に対して後者が３．
２２である。

【００１６】引き続きＳｉＯ_２絶縁膜13を形成し、その
上にレジストを塗布した後、通常のリソグラフィーを適
用して、フッ酸系のエッチング液によりこのＳｉＯ_２絶
縁膜13を＜０１１＞方向に５０μｍ程度に亘って延びる
ストライプ状に除去する。次いで上記レジストを除去し
て、ｐ側電極14を形成し、その後ｎ型ＧａＡｓ基板１の
裏面を研磨し、そこにｎ側電極15を形成する。

【００１７】次いで基板１およびその上の積層構造を、
上記ストライプに垂直な方向にバー状にへき開して共振
器面を形成する。この共振器面の一方に反射率５％のＬ
Ｒ（低反射）コートを施し、他方には反射率９５％のＨ
Ｒ（高反射）コートを施す。その後基板１およびその上
の積層構造を、上記ストライプと平行な方向にバー状に
へき開してチップ化し、本実施の形態による半導体レー
ザ装置を得る。

【００１８】以上の説明から明らかな通り、本実施の形
態による半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ
Ａｓ組成傾斜層（ｘ＝０→０．３）３、ｎ型Ａｌ_０．３
Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層４、この下部クラッド層
４より十分に屈折率が低いｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５
_１Ｐ低屈折率層５、ｎ型あるいはノンドープＡｌ
_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ下部光導波層６、ＧａＡｓ下
部障壁層７、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層８、ＧａＡｓ上
部障壁層９、ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層10、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ上部クラッド層11、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層12、およびＳｉＯ_２絶縁膜13がこの順に積層されてな
るものである。

【００１９】この第１の実施の形態においては、発振波
長１０６０ｎｍで、上下各光導波層６、10の厚みを０．
２μｍ、上下各障壁層７、９の厚みを２５ｎｍとし、ｎ
型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層５の厚みを
０．２μｍ程度とすることにより、垂直方向のビーム放
射角は半値幅で１６°に抑えられた。ｎ型Ｉｎ_０．４９
Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層５は設けず、その他の構成は
基本的に本実施の形態と同様とした半導体レーザ装置に
おいて、垂直方向のビーム放射角は半値幅で２３°であ
るので、本発明の適用により垂直方向のビーム放射角が
７°減少していることになる。

【００２０】また、アスペクト比も１．６と小さい値に
なった。その一方素子抵抗は、共振器長が１ｍｍの場
合、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層５が有
る場合も無い場合も共に０．２Ωであって、有意差は認
められなかった。

【００２１】なお、ビーム放射角をさらに低減するため
に、低屈折率層の材料としてＧａＡｓに格子整合するＩ
ｎＧａＡｌＰを用いてもよい。また、ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層、ＡｌＧａＡｓ光導波層、ＡｌＧａＡｓ障壁層の
組み合わせとして、それらにおいてＡｌの組成を変える
とともに、量子井戸層はＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓま
たはＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層としてその組成を変える
ことにより、７６０ｎｍから１２００ｎｍ程度の波長領
域で発振させることが可能である。

【００２２】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態による半
導体レーザ装置の概略正面形状を示すものである。以下
この半導体レーザ装置を、その作製方法とともに説明す
る。

【００２３】まず有機金属気相成長法により、ｎ型Ｇａ
Ａｓ（１００）基板21上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層2
2、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層（ｘ＝０→
０．３）23、ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッ
ド層24、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０ _．５１Ｐ低屈折率層2
5、ｎ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５
Ａｓ下部光導波層26、ＧａＡｓ下部障壁層27、ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸層28、ＧａＡｓ上部障壁層29、ｐ型ある
いはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ上部光導
波層30、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第一クラッ
ド層31、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング阻止層32（厚み１０
ｎｍ程度）、ＧａＡｓエッチング阻止層33（厚み１０ｎ
ｍ程度）、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭窄層
34、ＧａＡｓキャップ層（図示せず）をこの順に積層す
る。

【００２４】そして上記ＧａＡｓキャップ層の上にレジ
ストを塗布した後、通常のリソグラフィーを適用してこ
のレジストに、幅１〜３μｍ程度で＜０１１＞方向に延
びてＧａＡｓキャップ層を露出させる、ストライプ状の
溝パターンを形成する。引き続きこのレジストをマスク
として、硫酸、過酸化水素水および水の混合エッチング
液で上記ＧａＡｓキャップ層をエッチングする。このと
き、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭窄層34で自
動的にエッチングが停止する。

【００２５】次に上記レジストを除去した後、ＧａＡｓ
キャップ層をマスクとして、塩酸と水の混合エッチング
液でｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭窄層34をエ
ッチングする。このとき、ＧａＡｓエッチング阻止層33
で自動的にエッチングが停止する。引き続き、硫酸、過
酸化水素水および水の混合エッチング液でＧａＡｓキャ
ップ層およびＧａＡｓエッチング阻止層33をエッチング
する。このとき、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング阻止層32で
自動的にエッチングが停止し、またｎ型Ｉｎ_０ _．４９Ｇ
ａ_０．５１Ｐ電流狭窄層34がエッチングされることもな
い。

【００２６】その後、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上
部第二クラッド層35、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層36を積
層し、その上にｐ側電極37を形成する。次いでｎ型Ｇａ
Ａｓ基板21の裏面を研磨し、そこにｎ側電極38を形成す
る。

【００２７】なおクラッド層24、31、35、光導波層26、
30および障壁層27、29は、クラッド層24、31、35より光
導波層26、30の方が高屈折率で、さらに光導波層26、30
より障壁層27、29の方が高屈折率となる組成とする。ま
たＩｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層25は、Ａｌ
_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層24より十分に屈折
率が低くて、ＧａＡｓと格子整合する組成とする。他方
ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層28は、障壁層27、29よりバン
ドギャップが小さい組成とする。下部クラッド層24と低
屈折率層25の屈折率は、具体的に例示すると、発振波長
１０６０ｎｍにおいて前者の３．３４に対して後者が
３．２２である。

【００２８】次いで基板21およびその上の積層構造を、
上記ストライプ状の溝パターンに垂直な方向にバー状に
へき開して共振器面を形成する。この共振器面の一方に
反射率５％のＬＲ（低反射）コートを施し、他方には反
射率９５％のＨＲ（高反射）コートを施す。その後基板
21およびその上の積層構造を、上記ストライプ状の溝パ
ターンと平行な方向にバー状にへき開してチップ化し、
本実施の形態による半導体レーザ装置を得る。

【００２９】以上の説明から明らかな通り、本実施の形
態による半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板21上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層22、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ
Ａｓ組成傾斜層（ｘ＝０→０．３）23、ｎ型Ａｌ_０．３
Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層24、この下部クラッド層
24より十分に屈折率が低いｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５
_１Ｐ低屈折率層25、ｎ型あるいはノンドープＡｌ
_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ下部光導波層26、ＧａＡｓ下
部障壁層27、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層28、ＧａＡｓ上
部障壁層29、ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層30、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ上部第一クラッド層31、ｐ型ＩｎＧａＰエッ
チング阻止層32、ＧａＡｓエッチング阻止層33（厚み１
０ｎｍ程度）、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭
窄層34、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第二クラッ
ド層35、およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層36が積層され
てなるものである。

【００３０】また本実施の形態では、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇ
ａ_０．７Ａｓ上部第一クラッド層31とｐ型Ａｌ_０．３Ｇ
ａ_０．７Ａｓ上部第二クラッド層35とからなる上部クラ
ッド層の一部領域において、該第一クラッド層31と第二
クラッド層35との間に、それらよりも低屈折率のｎ型Ｉ
ｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭窄層34が形成されて、
屈折率導波構造が形成されている。

【００３１】この第２の実施の形態においては、発振波
長１０６０ｎｍで、上下各光導波層26，30の厚みを０．
２μｍ、上下各障壁層27、29の厚みを２５ｎｍとし、ｎ
型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層25の厚みを
０．２μｍ程度とすることにより、ストライプ幅２μｍ
で、アスペクト比１．３と、真円に近い遠視野像が得ら
れた。

【００３２】なお、ビーム放射角をさらに低減するため
に、低屈折率層の材料としてＧａＡｓに格子整合するＩ
ｎＧａＡｌＰを用いてもよい。また電流狭窄層も、Ｇａ
Ａｓに格子整合するＩｎＧａＡｌＰから形成することが
できる。

【００３３】この第２の実施の形態における基本構成
は、幅広ストライプの半導体レーザ装置の作製において
も、低雑音の観点から適用することができる。本実施の
形態の半導体レーザ装置は、アスペクト比が小さくなる
ことから、固体レーザの励起用光源や、光通信用ファイ
バー増幅器の励起用光源に適したものとなる。

【００３４】そして特に本実施の形態の半導体レーザ装
置は、電流狭窄層による屈折率導波構造を採用したの
で、リッジ構造を形成する際には必要になる高精度のリ
ソグラフィーや、高精度にエッチング深さを制御するた
めのドライエッチングが不要で、再現性良く作製され得
るものとなっている。

【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図３は、本発明の第３の実施の形態による半
導体レーザ装置の概略正面形状を示すものである。以下
この半導体レーザ装置を、その作製方法とともに説明す
る。

【００３６】まず有機金属気相成長法により、ｎ型Ｇａ
Ａｓ（１００）基板41上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層4
2、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層（ｘ＝０→
０．３）43、ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッ
ド層44、ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０ _．５１Ｐ低屈折率層4
5、ｎ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５
Ａｓ下部光導波層46、ＧａＡｓ下部障壁層47、ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸層48、ＧａＡｓ上部障壁層49、ｐ型ある
いはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ上部光導
波層50、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第一クラッ
ド層51、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング阻止層52（厚み１０
ｎｍ程度）、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第二ク
ラッド層53、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層54をこの順に積
層する。

【００３７】なおクラッド層44、51、53、光導波層46、
50および障壁層47、49は、クラッド層44、51、53より光
導波層46、50の方が高屈折率で、さらに光導波層46、50
より障壁層47、49の方が高屈折率となる組成とする。ま
たＩｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層45は、Ａｌ
_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層44より十分に屈折
率が低くて、ＧａＡｓと格子整合する組成とする。他方
ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層48は、障壁層47、49よりバン
ドギャップが小さい組成とする。下部クラッド層44と低
屈折率層45の屈折率は、具体的に例示すると、発振波長
１０６０ｎｍにおいて前者の３．３４に対して後者が
３．２２である。

【００３８】そして上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層54の
上にレジストを塗布した後、通常のリソグラフィーを適
用してこのレジストを、幅２〜３μｍ程度で＜０１１＞
方向に延びるストライプ状のパターンに残す。引き続き
このレジストをマスクとして、硫酸、過酸化水素水およ
び水の混合エッチング液でｐ型ＧａＡｓコンタクト層54
およびｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第二クラッド
層53の左右両側部を除去し、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング
阻止層52を露出させる。このとき、ｐ型ＩｎＧａＰエッ
チング阻止層52で自動的にエッチングが停止する。

【００３９】次に上記レジストを除去した後、ＳｉＯ_２
絶縁膜55を形成し、その上にレジストを塗布する。次い
でリッジ上部に有る部分のレジストを除去し、そこにお
いてＳｉＯ_２絶縁膜55を露出させる。引き続き、フッ酸
系のエッチング液によりリッジ上部に有るＳｉＯ_２絶縁
膜55を除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層54を露出させ
る。その後、ＳｉＯ_２絶縁膜55の上のレジストを除去
し、その上にｐ側電極56を形成する。次いでｎ型ＧａＡ
ｓ基板41の裏面を研磨し、そこにｎ側電極57を形成す
る。

【００４０】次いで基板41およびその上の積層構造を、
上記ストライプに垂直な方向にバー状にへき開して共振
器面を形成する。この共振器面の一方に反射率５％のＬ
Ｒ（低反射）コートを施し、他方には反射率９５％のＨ
Ｒ（高反射）コートを施す。その後基板41およびその上
の積層構造を、上記ストライプと平行な方向にバー状に
へき開してチップ化し、本実施の形態による半導体レー
ザ装置を得る。

【００４１】以上の説明から明らかな通り、本実施の形
態による半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板41上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層42、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ
Ａｓ組成傾斜層（ｘ＝０→０．３）43、ｎ型Ａｌ_０．３
Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層44、この下部クラッド層
44より十分に屈折率が低いｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５
_１Ｐ低屈折率層45、ｎ型あるいはノンドープＡｌ
_０．２５Ｇａ_０．７５Ａｓ下部光導波層46、ＧａＡｓ下
部障壁層47、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層48、ＧａＡｓ上
部障壁層49、ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層50、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ上部第一クラッド層51、ｐ型ＩｎＧａＰエッ
チング阻止層52、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第
二クラッド層53、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層54、および
ＳｉＯ_２絶縁膜55が積層され、そしてｐ型Ａｌ _０．３Ｇ
ａ_０．７Ａｓ上部第二クラッド層53の左右側部が除去さ
れてなるものである。

【００４２】ここでは、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ
上部第二クラッド層53の残された領域が電流の通路とな
るリッジ構造をなし、このリッジ構造によって屈折率導
波構造が形成されている。なおｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ上部第二クラッド層53の厚みは、基本横モー
ド発振が達成できる厚みとする。

【００４３】この第３の実施の形態においては、発振波
長１０６０ｎｍで、上下各光導波層46，50の厚みを０．
２μｍ、上下各障壁層47、49の厚みを２５ｎｍとし、ｎ
型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層45の厚みを
０．２μｍ程度とすることにより、ストライプ幅３μｍ
で、アスペクト比１．３と、真円に近い遠視野像が得ら
れた。

【００４４】本実施の形態の半導体レーザ装置は、スト
ライプ幅が２〜３μｍで基本横モード発振するものであ
るが、このリッジ構造を有する構成はストライプ幅が３
μｍを超える半導体レーザに対しても適用可能であり、
そうして得られる半導体レーザは、低雑音で高出力とい
う点から固体レーザの励起用光源や、光通信用ファイバ
ー増幅器の励起用光源等として好適なものとなる。特
に、この場合はアスペクト比が極めて小さくなることか
ら、固体レーザの励起用光源に非常に適したものとな
る。

【００４５】また本実施の形態のようなリッジ構造を形
成する場合も、ビーム放射角をさらに低減するために、
低屈折率層の材料としてＧａＡｓに格子整合するＩｎＧ
ａＡｌＰを用いることができる。また、ＡｌＧａＡｓク
ラッド層、ＡｌＧａＡｓ光導波層、ＡｌＧａＡｓ障壁層
の組み合わせとして、それらにおいてＡｌの組成を変え
るとともに、量子井戸層はＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ
またはＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層としてその組成を変え
ることにより、７６０ｎｍから１２００ｎｍ程度の波長
領域で発振させることが可能である。

【００４６】また以上説明した３つの実施の形態による
半導体レーザ装置は、特に上部に高屈折率層や低屈折率
層を設ける必要がないので、素子抵抗を高くするヘテロ
界面の形成を少なく抑えることができ、この点からも素
子抵抗を小さく抑えて、高出力発振下での信頼性を確保
できるものとなる。

【００４７】なお、以上説明した３つの実施の形態にお
いてはｎ型ＧａＡｓ基板を用いているが、ｐ型ＧａＡｓ
基板を用いることも可能であり、その場合は基本的に、
基板上に積層する各層の導電型を上述の実施の形態にお
けるのとは全て逆にすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による半導体レーザ装
置の概略正面図

【図２】本発明の第２の実施形態による半導体レーザ装
置の概略正面図

【図３】本発明の第３の実施形態による半導体レーザ装
置の概略正面図

【符号の説明】

１ｎ型ＧａＡｓ基板２ｎ型ＧａＡｓバッファ層３ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層４ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層５ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層６ｎ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ下部光導波層７ＧａＡｓ下部障壁層８ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層９ＧａＡｓ上部障壁層 10 ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層 11 ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部クラッド層 12 ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 13 ＳｉＯ_２絶縁膜 21 ｎ型ＧａＡｓ基板 22 ｎ型ＧａＡｓバッファ層 23 ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層 24 ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層 25 ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層 26 ｎ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ下部光導波層 27 ＧａＡｓ下部障壁層 28 ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層 29 ＧａＡｓ上部障壁層 30 ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層 31 ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第一クラッド
層 32 ｐ型ＩｎＧａＰエッチング阻止層 33 ＧａＡｓエッチング阻止層 34 ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ電流狭窄層 35 ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第二クラッド
層 41 ｎ型ＧａＡｓ基板 42 ｎ型ＧａＡｓバッファ層 43 ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ組成傾斜層 44 ｎ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ下部クラッド層 45 ｎ型Ｉｎ_０．４９Ｇａ_０．５１Ｐ低屈折率層 46 ｎ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ下部光導波層 47 ＧａＡｓ下部障壁層 48 ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層 49 ＧａＡｓ上部障壁層 50 ｐ型あるいはノンドープＡｌ_０．２５Ｇａ
_０．７５Ａｓ上部光導波層 51 ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第一クラッド
層 52 ｐ型ＩｎＧａＰエッチング阻止層 53 ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ上部第二クラッド
層 54 ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 55 ＳｉＯ_２絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくと
も第一導電型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層、ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層より屈折率が十分に低くてＧａＡｓと格子
整合する第一導電型ＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＡｌＰ低
屈折率層、ＡｌＧａＡｓ下部光導波層、ＧａＡｓまたは
ＡｌＧａＡｓ下部障壁層、この下部障壁層よりバンドギ
ャップの小さいＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎ
ＧａＡｓＰ量子井戸層、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ上
部障壁層、ＡｌＧａＡｓ上部光導波層、第二導電型Ａｌ
ＧａＡｓ上部クラッド層、および第二導電型ＧａＡｓコ
ンタクト層がこの順に積層されてなる半導体レーザ装
置。
【請求項２】前記第二導電型ＡｌＧａＡｓ上部クラッ
ド層が第一および第二クラッド層から形成され、該上部
クラッド層の一部領域において、前記第一クラッド層と
第二クラッド層との間に第一導電型電流狭窄層が設けら
れて、屈折率導波構造が形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】前記電流狭窄層が、クラッド層より屈折
率の小さいＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、またはＡｌＧ
ａＡｓから形成されていることを特徴とする請求項２記
載の半導体レーザ装置。
【請求項４】前記ＧａＡｓコンタクト層側から前記Ａ
ｌＧａＡｓ上部クラッド層の途中までが一部領域を残し
てエッチングされることにより、該領域が電流の通路と
なるリッジ構造をなし、このリッジ構造によって屈折率
導波構造が形成されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ装置。