JP2004296634A - 半導体レーザ装置および光ディスク装置 - Google Patents

半導体レーザ装置および光ディスク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高出力駆動状態において信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置およびそれを用いた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さい半導体レーザ装置であって、ｎ型のＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型の第１，第２下クラッド層１０３，１０４、下ガイド層１０５、量子井戸活性層１０７、上ガイド層１０９、ｐ型の上クラッド層１１０を順次積層する。上記量子井戸活性層１０７は、ＩｎＧａＡｓＰからなる２層の圧縮歪量子井戸層および２層の障壁層が交互に配置され、下ガイド層１０５側にｎ側障壁層を有するようにかつ上ガイド層１０９側にｐ側障壁層を有するように積層されており、ｎ側障壁層の厚さをホールがトンネルしにくい１３０Åとする。ｐ側障壁層の厚さをホールがトンネルしやすい５０Åとする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置および光ディスク装置に関するものであり、特に高出力・高信頼性を実現できる半導体レーザ装置およびそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ装置は、光通信装置や光記録装置などに用いられるが、近年、その高速化・大容量化といったニーズが高まってきており、それに応えるために半導体レーザ装置の様々な特性を向上させるための研究開発が進められている。
【０００３】
その中で、従来ＣＤやＣＤ−Ｒ／ＲＷといった光ディスク装置に用いられる７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置は、通常ＡｌＧａＡｓ系の材料により作製されている。ＣＤ−Ｒ／ＲＷにおいても高速書き込みに対する要求は益々高まってきているため、これに対応するために半導体レーザ装置の高出力化が要求されている。
【０００４】
従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置としては、図１１に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の構造を簡単に説明する。図１１に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板５０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層５０３、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ下ガイド層５０４、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ井戸層（層厚８０Å、２層）とＡｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ障壁層（層厚５０Å、３層）を交互に配置してなる多重量子井戸活性層５０５、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ上ガイド層５０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１上クラッド層５０７、ｐ−ＧａＡｓエッチストップ層５０８が順次積層されており、さらに上記エッチストップ層５０８上に、メサストライプ状のｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２上クラッド層５０９、その上部に庇状のｐ−ＧａＡｓキャップ層５１０が形成されている。また、上記第２上クラッド層５０９両側には、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層５１１およびｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層５１２が積層されて、上記メサストライプ以外の領域が電流狭窄部となっている。また、上記第２電流ブロック層５１３上にｐ−ＧａＡｓ平坦化層５１３が設けられ、更に全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層５１４が積層されている。
【０００５】
この半導体レーザ装置のしきい値電流はおよそ３５ｍＡであり、ＣＯＤ（光学損傷：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）レベルがおよそ１６０ｍＷ程度となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７４６４４号公報（段落００５３、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＡｌＧａＡｓ系の材料を用いた半導体レーザ装置では、活性なＡｌの影響により、高出力駆動時にレーザ光出射端面においてＣＯＤ（光学損傷）による端面破壊が起こりやすく、最高光出力も１６０ｍＷ程度でしかなかった。このＣＯＤによる端面破壊は、以下のようなメカニズムによって生じていると考えられている。共振器端面においては、Ａｌが容易に酸化されるためにそれにより表面準位が形成される。活性層に注入されたキャリアはこの準位を介して緩和し、その際に熱を放出するため、局所的に温度が上昇する。この温度上昇によって端面近傍の活性層のバンドギャップが縮小する。その結果、レーザ光の端面近傍における吸収が増大し、表面準位を介して緩和するキャリア数が増大するため更に発熱する。このような正帰還を繰り返すことにより最終的に端面が溶融して発振停止に至るわけである。従来の半導体レーザ装置では、活性領域にＡｌが含まれているため、上記原理に基づく端面破壊が大きな問題となる。
【０００８】
そこで、本発明者は、活性領域にＡｌを含まない（Ａｌフリー）材料であるＩｎＧａＡｓＰ系による高出力半導体レーザ装置の研究を進めたところ、２５０ｍＷ近くまでの最高光出力をもつ半導体レーザ装置を実現したものの、十分な信頼性・温度特性は得られなかった。この半導体レーザ装置を調べたところ、活性領域に注入されるキャリアが、高温雰囲気下や高出力駆動時に、従来に比べ活性領域外へ漏れやすくなっている可能性があることがわかった。
【０００９】
本発明の目的は、高出力駆動状態において信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置およびその半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る半導体レーザ装置は、ｎ型のＧａＡｓ基板上に、ｎ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｐ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｎ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｐ側障壁層を有するように積層されており、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置に比べＣＯＤレベルの高い半導体レーザ装置を作製することができ、更に、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることにより、ＡｌＧａＡｓ系と比べ活性領域からキャリア（特にホール）の漏れを低減できるので、ＧａＡｓ基板上の高出力半導体レーザ装置（特にＣＤ−Ｒ／ＲＷ用７８０ｎｍ帯高出力半導体レーザ装置）の高出力駆動時において、良好な温度特性を有する半導体レーザ装置を得ることができる。また、上記ｎ側障壁層は、量子効果のある厚さまでであることが望ましい。
【００１１】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記ｐ側障壁層が、上記ｎ側障壁層よりも薄いことにより、ホールがｐ側障壁層をトンネルしやすくなって活性領域に注入されやすくなるので、高出力駆動時に良好な温度特性・信頼性・寿命を有する半導体レーザ装置を得ることができる。また、上記ｐ側障壁層の厚さが７０Å未満であることにより、好適に上記と同様の効果が得られる。
【００１２】
また、第２の発明に係る半導体レーザ装置は、ｐ型のＧａＡｓ基板上に、ｐ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｎ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｐ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｎ側障壁層を有するように積層されており、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置に比べＣＯＤレベルの高い半導体レーザ装置を作製することができ、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることにより、活性領域からキャリア（特にホール）の漏れを低減できるので、高出力駆動時において、良好な温度特性を有する半導体レーザ装置を得ることができる。また上記ｎ側障壁層は、量子効果のある厚さまでであることが望ましい。
【００１３】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記ｐ側障壁層が、上記ｎ側障壁層よりも薄いことにより、ホールがｐ側障壁層をトンネルしやすくなって活性領域に注入されやすくなるので、高出力駆動時に良好な温度特性・信頼性・寿命を有する半導体レーザ装置を得ることができる。また、上記ｐ側障壁層の厚さが７０Å以下であることにより、好適に上記と同様の効果が得られる。
【００１４】
上記第１，第２の発明における一実施形態の半導体レーザ装置は、上記上ガイド層，下ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることにより、発光再結合のおこる井戸層にはＡｌＧａＡｓは隣接させないことで信頼性を確保しながら、キャリア（特に電子）のオーバーフローはＡｌＧａＡｓのコンダクションバンド（伝導帯）下端のエネルギー準位（Ｅｃ）により十分に抑制できるので、高信頼性・長寿命な高出力半導体レーザ装置が実現できる効果がある。
【００１５】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記上ガイド層，下ガイド層を構成するＡｌＧａＡｓのＡｌ混晶比が０．２より大きいことから、より好適に上記効果が得られる。
【００１６】
一実施形態の半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪を有する量子井戸活性層が用いられているために発振しきい値電流が低減され、これにより特に７８０ｎｍ帯において高い信頼性を有し、長寿命の高出力半導体レーザ装置が実現できる効果がある。
【００１７】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記圧縮歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。
【００１８】
一実施形態の半導体レーザ装置は、ＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪を有する障壁層が用いられており、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安定した結晶をもつ歪量子井戸活性層を作製することができ、高信頼性の半導体レーザ装置が実現できる効果がある。
【００１９】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記引張歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。
【００２０】
また、第３の発明の光ディスク装置は、本発明に記載の半導体レーザ装置を用いており、光ディスク装置に対して、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置であるため、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供できる効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の半導体レーザ装置および光ディスク装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の構造を示したものである。この半導体レーザ装置は、図１に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−Ａｌ０．４５３Ｇａ０．５４７Ａｓ第１下クラッド層１０３、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２下クラッド層１０４、Ａｌ０．４２７８Ｇａ０．５７２２Ａｓ下ガイド層１０５、多重歪量子井戸活性層１０７、Ａｌ０．４２７８Ｇａ０．５７２２Ａｓ上ガイド層１０９、ｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第１上クラッド層１１０およびｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１１１を順次積層している。このエッチングストップ層１１１上に、メサストライプ形状のｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上クラッド層１１２およびＧａＡｓキャップ層１１３を設けると共に、上記メサストライプ形状のｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上クラッド層１１２およびＧａＡｓキャップ層１１３の両側を、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層１１５、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１６およびｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１７からなる光・電流狭窄領域で埋め込み、さらに、全面にｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９を設けている。この半導体レーザ装置は、メサストライプ部１２１ａと、そのメサストライプ部１２１ａの両側方のメサストライプ部側方部１２１ｂとを有する。
【００２３】
次に図２〜図４を参照しながら、上記半導体レーザ構造の作製方法を説明する。図２に示すように、（１００）面を持つｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（層厚０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ０．４５３Ｇａ０．５４７Ａｓ第１下クラッド層１０３（層厚３．０μｍ）、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２下クラッド層１０４（層厚０．２４μｍ）、Ａｌ０．４２７８Ｇａ０．５７２２Ａｓ下ガイド層１０５（層厚１８５０Å）、Ｉｎ０．１８６３Ｇａ０．８１３７Ａｓ０．６９６５Ｐ０．３０３５圧縮歪量子井戸層（歪０．３９％、層厚６０Å、２層）とＩｎ０．０７１７Ｇａ０．９２８３Ａｓ０．６２３８Ｐ０．３７６２障壁層（歪−１．３２％、基板側から層厚１３０Å・５０Å・５０Åの３層であり、基板に最も近いものがｎ側障壁層、最も遠いものがｐ側障壁層となる）を交互に配置してなる多重歪量子井戸活性層１０７、Ａｌ０．４２７８Ｇａ０．５７２２Ａｓ上ガイド層１０９（層厚９５０Å）、ｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第１上クラッド層１１０（層厚０．１６５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１１１（層厚３０Å）、ｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上クラッド層１１２（層厚１．２８μｍ）、ＧａＡｓキャップ層１１３（層厚０．７５μｍ）を順次有機金属化学気相成長法にて結晶成長させる。
【００２４】
さらに図２において、メサストライプ部を形成する部分に、レジストマスク１１４（マスク幅５．５μｍ）をストライプ方向が（０１１）方向を持つように写真工程により作製する。
【００２５】
次に、図３に示すように、上記レジストマスク１１４（図２に示す）以外の部分をエッチングし、メサストライプ部１２１ａを形成する。このエッチングは、硫酸と過酸化水素水の混合水溶液およびフッ酸を用いて二段階で行い、エッチングストップ層１１１直上まで行う。ＧａＡｓはフッ酸によるエッチングレートが非常に遅いということを利用し、エッチング面の平坦化およびメサストライプの幅制御を可能にしている。また、エッチングの深さは１．９５μｍ、メサストライプの最下部の幅は約２．５μｍである。エッチング後、上記レジストマスク１１４を除去する。
【００２６】
続いて、図４に示すように、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層１１５（層厚１．０μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１６（層厚０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１７（層厚０．６５μｍ）を順次有機金属結晶成長させ、光・電流狭窄領域を形成する。
【００２７】
その後、図４に示すように、写真工程により、上記メサストライプ部両側１２１ｂ上にのみレジストマスク１１８を形成する。続いて、上記メサストライプ部１２１ａ上のブロック層をエッチングにより除去する。このエッチングには、アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液および硫酸と過酸化水素水の混合水溶液を用いて二段階でエッチングを行う。
【００２８】
その後、上記レジストマスク１１８を除去し、図１に示すｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９（層厚２．０μｍ）を積層する。このようにして、図１に示す構造の半導体レーザ装置を作製することができる。
【００２９】
本第１実施形態において、発振波長は７８０ｎｍであり、多重歪量子井戸活性層１０７の障壁層の厚さをＧａＡｓ基板１０１側から層厚１３０Å・５０Å・５０Åの３層とすることにより、図６に示すように、７０℃、２６０ｍＷパルスの信頼性試験において５０００時間以上の安定な動作を確認した。これまで本発明者は、ＧａＡｓ基板上にてＩｎＧａＡｓＰ系の量子井戸活性層を用いた半導体レーザ装置の研究を進めており、今回、ＡｌＧａＡｓ系に比べＣＯＤレベルの高い半導体レーザ装置を作製することができた。なお、図６においてＩｏｐとは、半導体レーザ装置の出力が２６０ｍＷのときの電流値である。また、比較例として多重歪量子井戸活性層の障壁層の厚さを基板側から層厚９０Å・５０Å・９０Åの３層として同じ条件で信頼性試験を行った結果、図６の上側に示すように短時間で端面破壊が生じた。
【００３０】
そして、更に高出力駆動時の半導体レーザ装置の温度特性を向上すべく、ｎ側障壁層の厚さを１３０Åとすることで、特性温度Ｔｏが２１０Ｋに向上した。詳しくは、本実施の形態のように、上記ｎ側障壁層の厚さを１３０Åと厚くすることで、活性領域からキャリア（特にホール）の漏れを低減することで、特性の向上につながったと考えられる。
【００３１】
図５に本実施の形態の半導体レーザ装置の、エネルギーバンドプロファイルを模式的に示す。ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系の７８０ｎｍ帯量子井戸活性層では、障壁層のＥｖ（価電子帯上端のエネルギー準位）が下ガイド層のＥｖよりも低い位置にある。すなわち、下ガイド層−障壁層の界面では、ホールにとってトンネルにより活性領域から漏れやすい構造であり、これが特性低下に寄与していると考えられる。そのため、上記ｎ側障壁層の厚さを１３０Åと厚くしてホールがトンネルしにくくすることで、ホールの漏れを低減する効果が得られる。このｎ側障壁層の厚さは７０Å以上であればよいが、１００Å以上であればより好適に上記効果が得られる。ここでいうｎ側障壁層とは、量子井戸活性層の複数ある障壁層のうち、もっとも基板に近いもの（図５では左側）のことを示す。
【００３２】
また、本実施の形態において、ｐ側障壁層の厚さを５０Åとすることで、高出力駆動時に良好な信頼性を有する半導体レーザ装置を作製することができる。前述と同様、本実施形態のようなＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系の７８０ｎｍ帯量子井戸活性層では、障壁層のＥｖ（価電子帯上端のエネルギー準位）が上ガイド層のＥｖよりも低い位置にあるため、上ガイド層と障壁層との間の界面ではホールにとってはエネルギー障壁の高い構造である。その結果、活性領域への注入効率が低下し、特性温度や信頼性・寿命の低下を招いていたと考えられる。そこで、上記ｐ側障壁層を５０Åと薄くしてホールがトンネルしやすくすることで、図６に示すごとく、高出力駆動時に良好な信頼性を有する半導体レーザ装置を作製することができる。この厚さは７０Å以下であればよいが、５０Å以下であればより好適に上記効果が得られる。ここでいうｐ側障壁層とは、複数ある障壁層のうち、もっとも基板から遠いもの（図５では右側）のことを示す。ｎ側障壁層、ｐ側障壁層のそれぞれの厚さに対する温度特性ならびに注入効率の関係を図９に示す。図９に示すように、ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上でかつｐ側障壁層の厚さがｎ側障壁層よりも薄い領域では、上記効果が得られ、さらにその領域のうちのｐ側障壁層の厚さが７０Åの領域では、より好適に上記効果が得られる。
【００３３】
また、本実施の形態において、上記ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることにより、発光再結合のおこる井戸層にＡｌＧａＡｓを隣接させないことで信頼性を確保しながら、キャリア（特に電子）のオーバーフローをＡｌＧａＡｓのコンダクションバンド（伝導帯）下端のエネルギー準位Ｅｃにより十分に抑制する効果を得ることができる。通常高信頼性を得るためにＡｌフリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド層、クラッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーとする。しかし、本第１実施形態では、発振波長７８０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰからなる井戸層に対するコンダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）がバランスよく得られるＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓを、ガイド層として設けている。
【００３４】
図８にガイド層のＡｌ混晶比に対する特性温度（Ｔｏ）の関係を示すグラフを示す。図８に示すように、ガイド層のＡｌ混晶比が０．２よりも大きいＡｌＧａＡｓの場合に温度特性が向上していることが確認されており、十分高い信頼性を得ることができた。
【００３５】
また、本実施の形態において、上述の通りＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層が用いられているために発振しきい値電流が低減され、これにより特に７８０ｎｍ帯において、高出力駆動時に高い信頼性を有する長寿命の半導体レーザ装置を実現できる。また、上記圧縮歪量子井戸層の圧縮歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。ここでいう歪量とは、ＧａＡｓ基板の格子定数をａＧａＡｓ、井戸層の格子定数をａ１とすると、
（ａ１−ａＧａＡｓ）／ａＧａＡｓ
で表される。この値が正であれば圧縮歪、負であれば引っ張り歪と呼ばれる。
【００３６】
図７に井戸層の圧縮歪量の違いによる半導体レーザ装置の信頼性（７０℃、２６０ｍＷ）を示すグラフを示す。圧縮歪量が３．５％を越えると信頼性が悪化しているのが分かる。これは、井戸層の圧縮歪量が大き過ぎて結晶性が悪くなっているためと考えられる。
【００３７】
また、本第１実施形態において、ＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪を有する障壁層が用いられており、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安定した結晶をもつ歪量子井戸活性層を作製することができ、高信頼性の半導体レーザ装置を実現できる。また、上記引張歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。
【００３８】
また、上記第１実施形態では、埋込リッジ構造としたが、これに限るものではない。リッジ構造、内部ストライプ構造、埋込ヘテロ構造などのあらゆる構造に対して同様の効果が得られる。
【００３９】
また、本実施の形態では、ｎ型基板を用いたが、ｐ型基板を用い、上記実施の形態のｎ型、ｐ型を入れ替えても、すなわち量子井戸活性層にホールが注入される側の障壁層を薄く、量子井戸活性層に電子が注入される側の障壁層を厚くすれば、同様の効果は得られる。
【００４０】
また、発振波長は７８０ｎｍとしたが、これに限るものではない。７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さいいわゆる７８０ｎｍ帯であれば同様の効果が得られる。また、材料系の異なる半導体層間の界面、すなわち上ガイド層と障壁層との間、下ガイド層と障壁層との間に、たとえばＧａＡｓからなる界面保護層を設けてもよい。また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９および２１９の厚さをおよそ２．０μｍとしているが、およそ５０μｍと厚く積層してもよい。
【００４１】
（第２実施形態）
図１０は、本発明に係る半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置の構造の一例を示したものである。これは光ディスク４０１にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを再生するためのものであり、そのときに用いられる発光素子として、先に説明した本発明第１実施形態の半導体レーザ装置４０２を備えている。
【００４２】
この光ディスク装置についてさらに詳しく説明する。書き込みのときは、半導体レーザ装置４０２から出射された信号光がコリメートレンズ４０３により平行光とされ、ビームスプリッタ４０４を透過してλ／４偏光板４０５で偏光状態が調節された後、対物レンズ４０６で集光され光ディスク４０１に照射される。読み出し時には、データ信号がのっていないレーザ光が書き込み時と同じ経路をたどって光ディスク４０１に照射される。このレーザ光がデータの記録された光ディスク４０１の表面で反射され、レーザ光照射用対物レンズ４０６、λ／４偏光板４０５を経た後、ビームスプリッタ４０４で反射されて９０°角度を変えた後、光用対物レンズ４０７で集光され、信号検出用受光素子４０８に入射する。信号検出用受光素子４０８内で入射したレーザ光の強弱によって記録されたデータ信号が電気信号に変換され、信号光再生回路４０９において元の信号に再生される。
【００４３】
本実施の形態の光ディスク装置は、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置を用いているため、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供することができる。
【００４４】
なお、ここでは、本発明の半導体レーザ装置を記録再生型の光ディスク装置に適用した例について説明したが、同じ波長７８０ｎｍ帯を用いる光ディスク記録装置、光ディスク再生装置にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４５】
なお、本発明の半導体レーザ装置および光ディスク装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、たとえば井戸層・障壁層の層厚や層数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の半導体レーザ装置によれば、ｎ型のＧａＡｓ基板上に、ｎ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｐ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｎ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｐ側障壁層を有するように積層されており、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることにより、活性領域からキャリア（特にホール）の漏れを低減できるので、高出力駆動時において、良好な温度特性を有する半導体レーザ装置を実現することができる。
【００４７】
また、第２の発明の半導体レーザ装置によれば、ｐ型のＧａＡｓ基板上に、ｐ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｎ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｐ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｎ側障壁層を有するように積層されており、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることにより、活性領域からキャリア（特にホール）の漏れを低減できるので、高出力駆動時において、良好な温度特性を有する半導体レーザ装置を実現することができる。
【００４８】
また、第３の発明の光ディスク装置によれば、従来よりも高い光出力で動作する第１，第２の発明の半導体レーザ装置を光ディスク装置に用いることによって、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図２】上記半導体レーザ装置の第一回結晶成長マスクプロセス終了後の、ストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図３】上記半導体レーザ装置のメサストライプ形成エッチングプロセス終了後のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図４】上記半導体レーザ装置の電流ブロック層埋め込み結晶成長プロセス終了後のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図５】上記半導体レーザ装置のエネルギーバンドプロファイルの簡易図である。
【図６】上記半導体レーザ装置の障壁層の構造の違いによる半導体レーザ装置の信頼性を示すグラフである。
【図７】上記半導体レーザ装置の井戸層の圧縮歪量の違いによる半導体レーザ装置の信頼性を示すグラフである。
【図８】上記半導体レーザ装置のガイド層のＡｌ混晶比に対する温度特性（Ｔｏ）の関係を示すグラフである。
【図９】上記半導体レーザ装置のｎ側障壁層，ｐ側障壁層のそれぞれの厚さに対する温度特性ならびに注入効率の関係を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の概略図である。
【図１１】従来の半導体レーザ装置のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ バッファ層
１０３ 第１下クラッド層
１０４ 第２下クラッド層
１０５ 下ガイド層
１０７ 多重歪量子井戸活性層
１０９ 上ガイド層
１１０ 第１上クラッド層
１１１ エッチングストップ層
１１２ 第２上クラッド層
１１３ キャップ層
１１４ レジストマスク
１１５ 第１電流ブロック層
１１６ 第２電流ブロック層
１１７ 平坦化層
１１８ レジストマスク
１１９ キャップ層
１２１ａ メサストライプ部
１２１ｂ メサストライプ部側方部
４０１ 光ディスク
４０２ 半導体レーザ装置
４０３ コリメートレンズ
４０４ ビームスプリッタ
４０５ 偏光板
４０６ レーザ光照射用対物レンズ
４０７ 再生光用対物レンズ
４０８ 信号検出用受光素子
４０９ 信号光再生回路
５０１ 基板
５０２ バッファ層
５０３ 下クラッド層
５０４ 下ガイド層
５０５ 多重量子井戸活性層
５０６ 上ガイド層
５０７ 第１上クラッド層
５０８ エッチストップ層
５０９ 第２上クラッド層
５１０ キャップ層
５１１ 第１電流ブロック層
５１２ 第２電流ブロック層
５１３ 平坦化層
５１４ コンタクト層

Claims (13)

  1. ｎ型のＧａＡｓ基板上に、ｎ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｐ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、
    上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｎ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｐ側障壁層を有するように積層されており、
    発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
    上記ｐ側障壁層が、上記ｎ側障壁層よりも薄いことを特徴とする半導体レーザ装置。
  3. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
    上記ｐ側障壁層の厚さが７０Å未満であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  4. ｐ型のＧａＡｓ基板上に、ｐ型の下クラッド層、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数層の障壁層が交互に配置された量子井戸活性層、上ガイド層、ｎ型の上クラッド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、
    上記量子井戸活性層は、上記下ガイド層側にｐ側障壁層を有するようにかつ上記上ガイド層側にｎ側障壁層を有するように積層されており、
    発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記ｎ側障壁層の厚さが７０Å以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  5. 請求項４に記載の半導体レーザ装置において、
    上記ｐ側障壁層が、上記ｎ側障壁層よりも薄いことを特徴とする半導体レーザ装置。
  6. 請求項４に記載の半導体レーザ装置において、
    上記ｐ側障壁層の厚さが７０Å未満であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  7. 請求項１または４に記載の半導体レーザ装置において、
    上記上ガイド層および上記下ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
  8. 請求項７に記載の半導体レーザ装置において、
    上記上ガイド層および上記下ガイド層のＡｌ混晶比が０．２以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  9. 請求項１または４に記載の半導体レーザ装置において、
    上記井戸層が圧縮歪を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
  10. 請求項９に記載の半導体レーザ装置において、
    上記圧縮歪の量が３．５％以内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  11. 請求項１または４に記載の半導体レーザ装置において、
    上記障壁層が引張歪を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
  12. 請求項１１に記載の半導体レーザ装置において、
    上記引張歪の量が３．５％以内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置を用いていることを特徴とする光ディスク装置
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