JP2005026611A - Semiconductor laser element - Google Patents

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Hirobumi Suga
博文 菅
Akiyoshi Watanabe
明佳 渡邉
Hidekuni Kitajima
秀訓 北島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element which can suppress a light emitting region to small width and which has a high output and a small radiation angle. <P>SOLUTION: The semiconductor laser element 10 includes a first conductivity type clad layer 11, a second conductivity type clad layer 15, and an active layer 13. The active layer 13 is formed with a refractive index waveguide 3, which has a reflecting end face 35 disposed on a beam reflecting surface 6, an emitting end face 37 disposed on a beam emitting surface 4 and formed discontinuously in a region opposed to the reflecting end face 35, and a pair of side faces 39a, 39b extended from the reflecting end face 35 to the emitting end face 37 to specify a region in the longitudinal direction of the refractive index waveguide 3. The side faces 39a, 39b are formed to totally reflect the beam incident from a direction perpendicular to the beam emitting surface 4 from the beam emitting surface 4 side toward the reflecting end face 35. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device.

半導体レーザ素子を各種光源等として用いる場合、半導体レーザ素子は高出力であることが好ましい。また、レーザ光の取り扱いを容易にするため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の放射角は小さいことが好ましい。高出力を得られる半導体レーザ素子としては、利得導波路構造を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−257417号公報
When the semiconductor laser element is used as various light sources, the semiconductor laser element preferably has a high output. In order to facilitate handling of the laser light, it is preferable that the radiation angle of the laser light emitted from the semiconductor laser element is small. As a semiconductor laser element capable of obtaining a high output, one having a gain waveguide structure is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-257417 A

上記利得導波路構造の半導体レーザ素子を用いた場合、高出力は得られるものの、マルチ空間横モードでレーザ発振するので出射されたレーザ光の放射パターンは乱れて、放射角も8〜10°程度の大きさを持つ。また、レンズによる取り扱いの容易な光品質の高いレーザ光を得るために光導波路幅を狭くしてレーザ発振の横モードを単一モードにすることは可能であるが、光導波路幅を狭くすれば発光領域幅も小さくなり、高出力を確保することは困難となってしまう。   When a semiconductor laser device having the above gain waveguide structure is used, a high output can be obtained, but since the laser oscillates in a multi-space transverse mode, the radiation pattern of the emitted laser light is disturbed, and the radiation angle is also about 8 to 10 °. With the size of In addition, in order to obtain laser light with high light quality that can be easily handled by a lens, it is possible to narrow the optical waveguide width and set the transverse mode of laser oscillation to a single mode, but if the optical waveguide width is narrowed, The width of the light emitting area is also reduced, and it is difficult to ensure a high output.

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、高出力を確保しつつ、高光品質で放射角が小さいレーザ光が得られる半導体レーザ素子を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser element capable of obtaining laser light having high light quality and a small radiation angle while ensuring high output.

上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ素子は、第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層と第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、活性層に屈折率導波路が形成される半導体レーザアレイであって、屈折率導波路は、光出射面と平行な光反射面上に位置する反射端面と、光出射面上に位置し、反射端面と対向する領域において不連続に形成される出射端面と、反射端面から出射端面まで伸びて当該屈折率導波路の長手方向での領域を規定する一対の側面と、を含み、側面は、光出射面側から当該光出射面に垂直な方向から入射する光を反射端面に向けてそれぞれ全反射させるように形成されることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a semiconductor laser device of the present invention is provided between a first conductivity type cladding layer, a second conductivity type cladding layer, and between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer. A semiconductor laser array having a refractive index waveguide formed in the active layer, wherein the refractive index waveguide includes a reflection end surface located on a light reflection surface parallel to the light emitting surface, and a light An exit end face that is located on the exit face and is discontinuously formed in a region facing the reflection end face; and a pair of side surfaces that extend from the reflection end face to the exit end face to define a region in the longitudinal direction of the refractive index waveguide; The side surfaces are formed so as to totally reflect light incident from a direction perpendicular to the light emission surface from the light emission surface side toward the reflection end surface.

上記半導体レーザ素子によれば、屈折率導波路の側面は光出射面側から当該光出射面に垂直な方向から入射する光を反射端面へ向かうように全反射させるようになっている。よって、屈折率導波路内で発生した光のうち、光出射面に垂直な方向から側面に入射する光は側面で全反射され、反射端面で反射され、もう一方の側面で全反射され、出射端面で反射された後、さらに、側面、反射端面、もう一方の側面、出射端面を順に結ぶ光路を往復し、共振させることができる。   According to the semiconductor laser device, the side surface of the refractive index waveguide totally reflects light incident from the light emitting surface side in a direction perpendicular to the light emitting surface toward the reflection end surface. Therefore, of the light generated in the refractive index waveguide, the light incident on the side surface from the direction perpendicular to the light exit surface is totally reflected on the side surface, reflected on the reflection end surface, and totally reflected on the other side surface and emitted. After being reflected at the end face, the optical path connecting the side face, the reflective end face, the other side face, and the exit end face can be reciprocated to resonate.

一方、出射端面は、反射端面に対向する位置において不連続であるので、反射端面及び出射端面を両端面に垂直な直線で結ぶような光路は存在せず、活性層の両端面を直接往復して共振する光は存在しない。   On the other hand, since the exit end face is discontinuous at the position facing the reflection end face, there is no optical path connecting the reflection end face and the exit end face with a straight line perpendicular to both end faces, and the both end faces of the active layer are directly reciprocated. There is no light that resonates.

このように、上記半導体レーザ素子によれば、屈折率導波路の構造上、共振が起こるレーザ光の光路を限定することができるため、レーザ発振の光の角度成分が制限され、高次横モードが抑制され単一横モードとなり、出射されるレーザ光の水平方向の放射角を小さくすることができる。   As described above, according to the semiconductor laser element, the optical path of the laser beam where resonance occurs can be limited due to the structure of the refractive index waveguide, so that the angular component of the laser oscillation light is limited, and the high-order transverse mode is limited. Is suppressed to a single transverse mode, and the horizontal radiation angle of the emitted laser light can be reduced.

また、上記半導体レーザ素子においては、第2の端面に対応する反射面に垂直に入射するレーザ光は、当該反射面のいずれの位置に入射しても、その多くが上述した光路で往復し、共振することができる。このように、上記半導体レーザ素子は、上記反射面に垂直に入射するレーザ光のうち、広い範囲のものを往復させる光路を有する構造を備えている。このため、上記半導体レーザ素子では、第2の端面の幅を広く設定することによって上記反射面を広く設定することができ、かかる設定によって、発光領域幅を大きくし、高い出力を得ることが可能となる。   Further, in the semiconductor laser element, even if the laser light incident perpendicularly to the reflecting surface corresponding to the second end face is incident on any position of the reflecting surface, most of the laser light reciprocates in the optical path described above, Can resonate. As described above, the semiconductor laser device has a structure having an optical path for reciprocating a wide range of laser beams perpendicularly incident on the reflecting surface. For this reason, in the semiconductor laser device, the reflection surface can be set wide by setting the width of the second end face wide, and the light emission region width can be increased and high output can be obtained by such setting. It becomes.

また、本発明の半導体レーザ素子は、屈折率導波路部が、第1の端面側から第2の端面側へ向かう途中で、第2の端面に対応して分岐するように設けられたことを特徴とするとしてもよい。   In the semiconductor laser device of the present invention, the refractive index waveguide portion is provided so as to branch corresponding to the second end face on the way from the first end face side to the second end face side. It may be a feature.

また、本発明の半導体レーザ素子は、第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層と第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、第1導電型クラッド層は長手方向に沿って並列に配列された複数のリッジ部を有しており、活性層にはリッジ部に対応して屈折率導波路が形成される半導体レーザ素子であって、当該リッジ部は、光出射面と平行な光反射面を含む平面上に位置する第1の端面と、光出射面を含む平面上に位置し、第1の端面と対向する領域において不連続に形成された第2の端面と、第1の端面から第2の端面まで伸びて当該リッジ部の長手方向での領域を規定する一対の側面と、を有し、リッジ部の側面は、当該側面に対応して形成される屈折率導波路の側面が、光出射面側から当該光出射面に垂直な方向から入射する光を第1の端面に対応して形成される屈折率導波路の反射面に向けてそれぞれ全反射させるように形成されたことを特徴とする。   The semiconductor laser device of the present invention includes a first conductivity type cladding layer, a second conductivity type cladding layer, an active layer provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer, The first conductivity type cladding layer has a plurality of ridges arranged in parallel along the longitudinal direction, and the active layer is formed with a refractive index waveguide corresponding to the ridges The element is a device, and the ridge portion is located on a plane including a light reflecting surface parallel to the light emitting surface, and on a plane including the light emitting surface, and is opposed to the first end surface. A second end surface formed discontinuously in the region, and a pair of side surfaces extending from the first end surface to the second end surface and defining the region in the longitudinal direction of the ridge portion, The side surface indicates whether the side surface of the refractive index waveguide formed corresponding to the side surface is the light exit surface side. Characterized in that it is formed so as to totally reflect respectively toward the light incident from the direction perpendicular to the light exit surface reflection surface of the refractive index waveguide is formed corresponding to the first end surface.

上記半導体レーザ素子によれば、第1クラッド層のリッジ部に電流が注入されることによりリッジ部に対応する活性層の領域が活性領域となる。このとき、リッジ部とその外部との屈折率差によって、活性層には実効的な屈折率差が生じているため、リッジ部の平面視形状(リッジ部を第1クラッド層の厚み方向から見た形状)に沿った形状の屈折率導波路が形成されている。この屈折率導波路はリッジ部の第1の端面に対応する位置に反射面を有することとなる。また、リッジ部の第2の端面に対応する位置に不連続な反射面を有することとなる。また、屈折率導波路は、リッジ部の側面に対応した形状の一対の側面を有することとなる。この側面は上記の実効的な屈折率差によって反射面として機能する。   According to the semiconductor laser device, when an electric current is injected into the ridge portion of the first cladding layer, the active layer region corresponding to the ridge portion becomes the active region. At this time, since the active layer has an effective refractive index difference due to the refractive index difference between the ridge portion and the outside thereof, the shape of the ridge portion in plan view (the ridge portion is viewed from the thickness direction of the first cladding layer). A refractive index waveguide having a shape along the shape) is formed. This refractive index waveguide has a reflecting surface at a position corresponding to the first end face of the ridge portion. In addition, a discontinuous reflection surface is provided at a position corresponding to the second end surface of the ridge portion. Further, the refractive index waveguide has a pair of side surfaces having a shape corresponding to the side surface of the ridge portion. This side surface functions as a reflecting surface due to the above effective refractive index difference.

屈折率導波路の側面は光出射面側から当該光出射面に垂直な方向から入射する光を屈折率導波路の第1の端面に対応する位置の反射面へ向かうように全反射させるようになっている。よって、屈折率導波路内で発生した光のうち、第2端面に対応する位置の反射面側から光出射面に垂直な方向から側面に入射する光は側面で全反射され、第1端面に対応する位置の反射面で反射され、もう一方の側面で全反射され、第2端面に対応する位置の反射面で反射された後、さらに、側面、第1端面に対応する位置の反射面、もう一方の側面、第2端面に対応する位置の反射面を順に結ぶ光路を往復し、共振させることができる。   The side surface of the refractive index waveguide totally reflects light incident from the light emitting surface side in a direction perpendicular to the light emitting surface toward the reflecting surface at a position corresponding to the first end surface of the refractive index waveguide. It has become. Therefore, among the light generated in the refractive index waveguide, light incident on the side surface from the direction perpendicular to the light emitting surface from the reflecting surface side at the position corresponding to the second end surface is totally reflected on the side surface, and is reflected on the first end surface. Reflected by the reflecting surface at the corresponding position, totally reflected by the other side surface, reflected by the reflecting surface at the position corresponding to the second end surface, and further reflected by the reflecting surface at the position corresponding to the first end surface, The optical path connecting the other side surface and the reflecting surface at the position corresponding to the second end surface can be reciprocated to resonate.

一方、リッジ部の第2の端面は、第1の端面に対向する位置において不連続であるので、第1端面に対応する位置の反射面及び第2端面に対応する位置の反射面を両反射面に垂直な直線で結ぶような光路は存在せず、活性層の両端面を直接往復して共振する光は存在しない。   On the other hand, since the second end face of the ridge portion is discontinuous at the position facing the first end face, the reflection surface at the position corresponding to the first end face and the reflection face at the position corresponding to the second end face are both reflected. There is no optical path connecting with a straight line perpendicular to the surface, and there is no light that resonates directly by reciprocating both end faces of the active layer.

このように、上記半導体レーザ素子によれば、屈折率導波路の構造上、共振が起こるレーザ光の光路を限定することができるため、レーザ発振の光の角度成分が制限され、高次横モードが抑制され単一モードに近くなり、出射されるレーザ光の水平方向の放射角を小さくすることができる。   As described above, according to the semiconductor laser element, the optical path of the laser beam where resonance occurs can be limited due to the structure of the refractive index waveguide, so that the angular component of the laser oscillation light is limited, and the high-order transverse mode is limited. Is suppressed to be close to a single mode, and the horizontal radiation angle of the emitted laser light can be reduced.

また、本発明の半導体レーザ素子は、リッジ部が、第1の端面側から第2の端面側へ向かう途中で、第2の端面に対応して分岐するように設けられたことを特徴とするとしてもよい。   Further, the semiconductor laser device of the present invention is characterized in that the ridge portion is provided so as to branch corresponding to the second end face in the middle from the first end face side to the second end face side. It is good.

また、本発明の半導体レーザ素子は、第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層と第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、屈折率導波路が形成される半導体レーザ素子であって、屈折率導波路は、活性層で発生したレーザ光を、光出射面上のスポットから当該光出射面と平行な光反射面上のスポットへの光路と、光出射面上の別のスポットから光反射面上のスポットへの光路とを交互に往復させて共振させることを特徴とする。   The semiconductor laser device of the present invention includes a first conductivity type cladding layer, a second conductivity type cladding layer, an active layer provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer, The refractive index waveguide is a light reflecting surface parallel to the light emitting surface from a spot on the light emitting surface. The optical path to the upper spot and the optical path from another spot on the light emitting surface to the spot on the light reflecting surface are reciprocated alternately to resonate.

上記半導体レーザ素子によれば、レーザ発振の空間横モードが単一モードとなり、光出射面から出射されるレーザ光の水平方向の発散角を小さくすることができる。   According to the semiconductor laser device, the spatial transverse mode of laser oscillation becomes a single mode, and the divergence angle in the horizontal direction of the laser light emitted from the light emitting surface can be reduced.

本発明によれば、高出力を確保しつつ、放射角が小さいレーザ光が得られる半導体レーザ素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor laser element from which a laser beam with a small radiation angle can be obtained, ensuring a high output can be provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1、図2を参照し説明する。図1は、実施形態に係る半導体レーザ素子10の概略斜視図、図2は、そのII-II断面図である。半導体レーザ素子10は活性層13でレーザ光を発生し、レーザ光を光出射面4に配列された発光領域5から出射する半導体デバイスである。半導体レーザ素子10には表面にV字型の凸部2が設けられている。凸部2に対応する位置に電流が注入されることにより、凸部2に対応した活性層13の領域が活性領域となり、凸部2に対応する活性層13内に屈折率導波路3が形成され、凸部2の光出射面4側の2つの端面にそれぞれ対応する光出射面4上に2つの発光領域5が配列されて形成される。
Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view of a semiconductor laser device 10 according to the embodiment, and FIG. 2 is a II-II cross-sectional view thereof. The semiconductor laser element 10 is a semiconductor device that generates laser light in the active layer 13 and emits the laser light from the light emitting region 5 arranged on the light emitting surface 4. The semiconductor laser element 10 has a V-shaped convex portion 2 on the surface. By injecting current into a position corresponding to the convex portion 2, the region of the active layer 13 corresponding to the convex portion 2 becomes an active region, and the refractive index waveguide 3 is formed in the active layer 13 corresponding to the convex portion 2. In addition, two light emitting regions 5 are arranged and formed on the light emitting surface 4 respectively corresponding to the two end surfaces of the convex portion 2 on the light emitting surface 4 side.

以下、レーザ光が出射される方向をz方向、2つの発光領域5の配列方向をx方向、z方向及びx方向の双方に垂直な方向をy方向として図のように座標軸(x軸、y軸、z軸)を設定し、以下の説明に用いる。   Hereinafter, the direction in which the laser beam is emitted is the z direction, the arrangement direction of the two light emitting regions 5 is the x direction, and the direction perpendicular to both the z direction and the x direction is the y direction. (Axis, z-axis) are set and used for the following description.

半導体レーザ素子10は、基板7上に、3層の半導体層がy方向に積層された積層体9を備えている。積層体9は、p型クラッド層(第1導電型クラッド層)11、活性層13、n型クラッド層(第2導電型クラッド層)15の3つの半導体層が積層されて構成されている。p型クラッド層11にはV字型のリッジ部23が設けられている。リッジ部23の外側の層にはp型クラッド層11と電気的に接続されるキャップ層17が設けられており、リッジ部23とキャップ層17とで凸部2を構成している。   The semiconductor laser device 10 includes a stacked body 9 in which three semiconductor layers are stacked in the y direction on a substrate 7. The stacked body 9 is formed by stacking three semiconductor layers, a p-type cladding layer (first conductivity type cladding layer) 11, an active layer 13, and an n-type cladding layer (second conductivity type cladding layer) 15. A V-shaped ridge portion 23 is provided in the p-type cladding layer 11. A cap layer 17 that is electrically connected to the p-type cladding layer 11 is provided on the outer layer of the ridge portion 23, and the ridge portion 23 and the cap layer 17 constitute the convex portion 2.

更に外側の層には外部からの電流を注入するp側電極層19が設けられている。p型クラッド層11及びキャップ層17とp側電極層19との間には絶縁層21が設けられており、絶縁層21はキャップ層17の凸部に対応する部分に開口部が設けられている。p側電極層19は開口部においてキャップ層17にのみ電気的に接触するようになっているので、外部からの電流注入はキャップ層17にのみ限定してなされる。また、基板7の積層体9と反対側にはn側電極層18が形成されている。基板7はn-GaAsからなる。p型クラッド層11はp-AlGaAsからなり、n型クラッド層15はn-AlGaAsからなり、活性層13はGaInAs/AlGaAsからなる。またキャップ層17はp-GaAsからなり、p側電極層19はTi/Pt/Auからなり、n側電極層18はAuGe/Auからなり、絶縁層21はSiNからなる。   Further, a p-side electrode layer 19 for injecting a current from the outside is provided on the outer layer. An insulating layer 21 is provided between the p-type cladding layer 11 and the cap layer 17 and the p-side electrode layer 19, and the insulating layer 21 has an opening at a portion corresponding to the convex portion of the cap layer 17. Yes. Since the p-side electrode layer 19 is in electrical contact only with the cap layer 17 at the opening, current injection from the outside is limited to the cap layer 17 only. An n-side electrode layer 18 is formed on the opposite side of the substrate 7 from the laminate 9. The substrate 7 is made of n-GaAs. The p-type cladding layer 11 is made of p-AlGaAs, the n-type cladding layer 15 is made of n-AlGaAs, and the active layer 13 is made of GaInAs / AlGaAs. The cap layer 17 is made of p-GaAs, the p-side electrode layer 19 is made of Ti / Pt / Au, the n-side electrode layer 18 is made of AuGe / Au, and the insulating layer 21 is made of SiN.

図3、図4を参照しp型クラッド層11について説明する。図3はp型クラッド層11を含む積層体9の斜視図、図4(a)は積層体9の平面図、図4(b)は積層体9のIVb−IVb断面図、図4(c)はそのIVc−IVc断面図である。上述のとおり、積層体9は、p型クラッド層11、活性層13、n型クラッド層15の3つの半導体層が積層されて構成されている。   The p-type cladding layer 11 will be described with reference to FIGS. 3 is a perspective view of the multilayer body 9 including the p-type cladding layer 11, FIG. 4A is a plan view of the multilayer body 9, FIG. 4B is a cross-sectional view of the multilayer body IVb-IVb, and FIG. ) Is a sectional view of the IVc-IVc. As described above, the stacked body 9 is configured by stacking three semiconductor layers, the p-type cladding layer 11, the active layer 13, and the n-type cladding layer 15.

p型クラッド層11には発光領域5に対応してリッジ部23が設けられており、半導体レーザ素子10はいわゆるリッジ構造を有している。p型クラッド層11のリッジ部23以外の領域は、層が薄化された薄肉領域24が形成されている。リッジ部23は、平面視形状が光反射面6から光出射面4へ向かう途中で、点G1の位置から二股に分岐したV字型となっている。換言すれば、光出射面4に平行で点G1よりも、光出射面4側にある平面(例えばIVb−IVb)におけるリッジ部23の断面は図4(b)に示すように不連続となっており、光反射面6側にある平面(例えばIVc−IVc)におけるリッジ部23の断面は図4(c)に示すように連続した形状となっている。   The p-type cladding layer 11 is provided with a ridge portion 23 corresponding to the light emitting region 5, and the semiconductor laser element 10 has a so-called ridge structure. In a region other than the ridge portion 23 of the p-type cladding layer 11, a thin region 24 in which the layer is thinned is formed. The ridge portion 23 has a V-shape that is bifurcated from the position of the point G1 in the middle of the plan view shape from the light reflecting surface 6 to the light emitting surface 4. In other words, the cross-section of the ridge portion 23 in a plane (for example, IVb-IVb) parallel to the light emission surface 4 and closer to the light emission surface 4 than the point G1 is discontinuous as shown in FIG. In addition, the cross section of the ridge portion 23 in a plane (for example, IVc-IVc) on the light reflecting surface 6 side has a continuous shape as shown in FIG.

リッジ部23は第1端面25、不連続な第2端面27、及び側面29a、29b、内側面31a、31b、33a、33bを有しており、側面29a、29b、内側面31a、31b、33a、33bはリッジ部23と薄肉領域24との境界面となっている。リッジ部23は、zy平面に平行な仮想面Gについて面対照の形状をなしている。第1端面25は光出射面4と平行に対向する光反射面6上にある。第2端面27は光出射面4上にあり、第1端面25と対向する位置26において途切れた不連続な形状に形成されており、第2端面27a、27bに分かれている。このとき、第2端面は少なくとも第1端面25と対向する位置26において途切れていればよく、途切れている範囲が位置26の範囲を含んでいれば、当該範囲よりも広い範囲であってもよい。第2端面27aと第2端面27bとが途切れた領域は薄肉領域24となっている。   The ridge portion 23 has a first end face 25, a discontinuous second end face 27, side faces 29a and 29b, inner side faces 31a, 31b, 33a and 33b, and the side faces 29a and 29b and inner side faces 31a, 31b and 33a. , 33b serve as a boundary surface between the ridge portion 23 and the thin region 24. The ridge portion 23 has a surface-contrast shape with respect to a virtual plane G parallel to the zy plane. The first end surface 25 is on the light reflecting surface 6 facing the light emitting surface 4 in parallel. The second end surface 27 is on the light emitting surface 4, is formed in a discontinuous shape interrupted at a position 26 facing the first end surface 25, and is divided into second end surfaces 27 a and 27 b. At this time, the second end face only needs to be interrupted at least at the position 26 facing the first end face 25, and may be wider than the range as long as the interrupted range includes the range of the position 26. . A region where the second end surface 27 a and the second end surface 27 b are interrupted is a thin region 24.

側面29aは第1端面25の一端から第2端面27aの一端まで伸び、側面29bは第1端面25の他の一端から第2端面27bの一端まで伸びている。側面29a及び29bは、それぞれリッジ部23のy方向での領域を規定しており、リッジ部23と薄肉領域24との境界となっている。側面29a、29bはy方向から見た平面図において光出射面4と角度θをなすように設けられている。   The side surface 29a extends from one end of the first end surface 25 to one end of the second end surface 27a, and the side surface 29b extends from the other end of the first end surface 25 to one end of the second end surface 27b. The side surfaces 29 a and 29 b each define a region in the y direction of the ridge portion 23 and serve as a boundary between the ridge portion 23 and the thin region 24. The side surfaces 29a and 29b are provided so as to form an angle θ with the light emitting surface 4 in a plan view seen from the y direction.

後述するように、活性層13にはリッジ部23の形状に対応した屈折率導波路3が形成され、屈折率導波路3にはリッジ部23の第1端面25に対応して反射面35が形成され、側面29a、29bそれぞれに対応して反射面39a、39bが形成される。リッジ部23における角度θは、リッジ部23に対応して形成される屈折率導波路3の反射面39a、39bが、光出射面4側からz方向に垂直な方向から入射する光を反射面35へ向けて全反射させるように設定される。換言すると、屈折率導波路3においてこのような反射面39a、39bを形成するようにリッジ部23の側面29a、29bが形成される。   As will be described later, a refractive index waveguide 3 corresponding to the shape of the ridge portion 23 is formed in the active layer 13, and a reflective surface 35 corresponding to the first end face 25 of the ridge portion 23 is formed in the refractive index waveguide 3. The reflection surfaces 39a and 39b are formed corresponding to the side surfaces 29a and 29b, respectively. The angle θ in the ridge portion 23 is such that the reflecting surfaces 39a and 39b of the refractive index waveguide 3 formed corresponding to the ridge portion 23 reflect light incident from the direction perpendicular to the z direction from the light emitting surface 4 side. It is set so as to be totally reflected toward 35. In other words, the side surfaces 29 a and 29 b of the ridge portion 23 are formed so as to form such reflecting surfaces 39 a and 39 b in the refractive index waveguide 3.

内側面31a、31b、33a、33bは、リッジ部23の領域を規定している。内側面31a、31b、33a、33b、及び光出射面4で囲まれた薄肉領域24は第1端面25と、当該第1端面25に対向する光出射面4上の位置との間に挟まれる位置に設けられている。この薄肉領域24はリッジ部23の点G1よりも光出射面4に近い側を不連続に分割している。   The inner side surfaces 31a, 31b, 33a, 33b define the region of the ridge portion 23. The thin region 24 surrounded by the inner side surfaces 31a, 31b, 33a, 33b and the light emitting surface 4 is sandwiched between the first end surface 25 and a position on the light emitting surface 4 facing the first end surface 25. In the position. The thin region 24 discontinuously divides the side closer to the light emitting surface 4 than the point G1 of the ridge portion 23.

例えば半導体レーザ素子10の場合、第1端面25のx方向の長さは40μm、第2端面27a、27bのx方向の長さはそれぞれ40μm、第2端面27aと27bとの間の不連続部分のx方向の長さは50μm、角度θは85°に形成される。   For example, in the case of the semiconductor laser element 10, the length in the x direction of the first end face 25 is 40 μm, the length in the x direction of the second end faces 27a and 27b is 40 μm, respectively, and a discontinuous portion between the second end faces 27a and 27b. The length in the x direction is 50 μm and the angle θ is 85 °.

半導体レーザ素子10の製造方法について図5を参照し説明する。図5は各製造工程における半導体レーザ素子10の断面図を示している。まず、n型GaAsの基板7を準備しその上に順に、n型AlGaAsを2.0μm、GaInAs/AlGaAsを0.3μm、p型AlGaAsを2.0μm、p型GaAsを0.1μmエピタキシャル成長させ、それぞれn型クラッド層15、量子井戸活性層13、p型クラッド層11、キャップ層17を形成する(図5(a)参照)。次に、キャップ層17側にフォトワークによりリッジ部23に対応する形状に保護マスクをし、キャップ層17及びp型クラッド層11をエッチングする。エッチングは活性層13に達しない深さで停止する(図5(b)参照)。次に、SiN膜を結晶表面全体に堆積し、フォトワークによりリッジ部23に対応する位置のSiN膜を除去し、絶縁層21を形成する(図5(c)参照)。さらに上層にTi/Pt/Au膜でp側電極層を形成する。次に基板7側の表面の研磨、化学処理を行い、AuGe/Auによりn側電極層18を形成する(図5(d)参照)。   A method for manufacturing the semiconductor laser element 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device 10 in each manufacturing process. First, an n-type GaAs substrate 7 is prepared, and n-type AlGaAs is grown to 2.0 μm, GaInAs / AlGaAs is 0.3 μm, p-type AlGaAs is 2.0 μm, and p-type GaAs is 0.1 μm. An n-type cladding layer 15, a quantum well active layer 13, a p-type cladding layer 11, and a cap layer 17 are formed (see FIG. 5A). Next, a protective mask is formed on the cap layer 17 side in a shape corresponding to the ridge portion 23 by a photowork, and the cap layer 17 and the p-type cladding layer 11 are etched. Etching stops at a depth that does not reach the active layer 13 (see FIG. 5B). Next, an SiN film is deposited on the entire crystal surface, and the SiN film at a position corresponding to the ridge portion 23 is removed by photowork to form an insulating layer 21 (see FIG. 5C). Further, a p-side electrode layer is formed as an upper layer with a Ti / Pt / Au film. Next, the surface on the substrate 7 side is polished and chemically treated to form an n-side electrode layer 18 of AuGe / Au (see FIG. 5D).

半導体レーザ素子10の、電流注入時の動作について説明する。電流は各リッジ部23にキャップ層17(図2参照)を介して注入される。半導体レーザ素子10のリッジ構造によって、リッジ部23と、当該リッジ部23と側面29a、29b、内側面31a、31b、33a、33bで仕切られたそれ以外の領域との屈折率の相違により、活性層13に屈折率導波路3が形成される。屈折率導波路3は、上記屈折率の相違のため、各リッジ部23に対応する活性層13の領域に形成され、当該リッジ部23の形状に沿った形状に形成される。その結果、半導体レーザ素子10の屈折率導波路3は、平面視形状(y方向から見た形状)が二股に分岐したV字型となった構造を有し、活性層13で発生したレーザ光はこの屈折率導波路3内に閉じ込められる。   The operation of the semiconductor laser element 10 during current injection will be described. The current is injected into each ridge portion 23 through the cap layer 17 (see FIG. 2). Depending on the ridge structure of the semiconductor laser element 10, the ridge portion 23 and the ridge portion 23 and the other regions partitioned by the side surfaces 29a, 29b and the inner side surfaces 31a, 31b, 33a, 33b are activated due to the difference in refractive index. The refractive index waveguide 3 is formed in the layer 13. The refractive index waveguide 3 is formed in a region of the active layer 13 corresponding to each ridge portion 23 due to the difference in refractive index, and is formed in a shape along the shape of the ridge portion 23. As a result, the refractive index waveguide 3 of the semiconductor laser element 10 has a V-shaped structure in which the shape in plan view (the shape viewed from the y direction) is bifurcated, and the laser light generated in the active layer 13 Is confined in the refractive index waveguide 3.

図6は、リッジ部23に対応して形成される屈折率導波路3の形状を示す斜視図である。屈折率導波路3は、平面視形状がリッジ部23と同じ形状となる。屈折率導波路3は、y方向には活性層13とp型クラッド層11の境界面、及び活性層13とn型クラッド層15の境界面で規定される。屈折率導波路3は、リッジ部23の第2端面27a、27bに対応する位置に反射面37a、37b、を有している。また、屈折率導波路3は、リッジ部23の側面29a、29bに対応する位置に反射面39a、39b、及び第1端面25に対応する位置に反射面35を有している。また、屈折率導波路3は、リッジ部23の内側面31a、31b、33a、33bに対応する位置に内側面41a、41b、43a、43bを有している。これらの面は屈折率導波路3内で発生したレーザ光を当該反射面への入射角度によって選択的に透過又は反射させる反射面として機能する。   FIG. 6 is a perspective view showing the shape of the refractive index waveguide 3 formed corresponding to the ridge portion 23. The refractive index waveguide 3 has the same shape as the ridge portion 23 in plan view. The refractive index waveguide 3 is defined by a boundary surface between the active layer 13 and the p-type cladding layer 11 and a boundary surface between the active layer 13 and the n-type cladding layer 15 in the y direction. The refractive index waveguide 3 has reflection surfaces 37 a and 37 b at positions corresponding to the second end surfaces 27 a and 27 b of the ridge portion 23. The refractive index waveguide 3 has reflection surfaces 39 a and 39 b at positions corresponding to the side surfaces 29 a and 29 b of the ridge portion 23 and a reflection surface 35 at a position corresponding to the first end face 25. The refractive index waveguide 3 has inner side surfaces 41a, 41b, 43a, and 43b at positions corresponding to the inner side surfaces 31a, 31b, 33a, and 33b of the ridge portion 23. These surfaces function as reflection surfaces that selectively transmit or reflect the laser light generated in the refractive index waveguide 3 depending on the incident angle to the reflection surface.

図7は、屈折率導波路3をy方向から見た平面図である。反射面37a、37bは活性層13のへき開面の一部であり、リッジ部23における第2端面27a、27bに対応する位置に形成され、レーザ光の一部を反射する反射面、及びレーザ光の他の一部を外部へ出射する発光領域5として機能する。   FIG. 7 is a plan view of the refractive index waveguide 3 as seen from the y direction. The reflection surfaces 37a and 37b are a part of the cleavage surface of the active layer 13, and are formed at positions corresponding to the second end surfaces 27a and 27b in the ridge portion 23, a reflection surface that reflects a part of the laser light, and the laser light The other part functions as the light emitting region 5 that emits the light to the outside.

半導体レーザ素子10のリッジ構造によって、屈折率導波路3の反射面39a、39bの外側と内側では実効的な屈折率差が生じる。前述のとおり、反射面39a、39bは、リッジ部23の側面29a、29bに対応した位置に形成され、屈折率導波路3内からz方向に平行な向きで入射するレーザ光を反射面35へ向けて全反射する角度に形成される。   Due to the ridge structure of the semiconductor laser element 10, an effective refractive index difference is generated between the outside and the inside of the reflecting surfaces 39 a and 39 b of the refractive index waveguide 3. As described above, the reflecting surfaces 39 a and 39 b are formed at positions corresponding to the side surfaces 29 a and 29 b of the ridge portion 23, and laser light incident in the direction parallel to the z direction from the refractive index waveguide 3 is applied to the reflecting surface 35. It is formed at an angle for total reflection.

図7に示すように、z軸に平行な向きで反射面39aに入射するレーザ光L1はレーザ光L2として全反射される。レーザ光L2は反射面35でL3として反射されるとともに、一部は反射面35を透過してレーザ光L11として外部へ出射される。屈折率導波路3の形状の対称性から、レーザ光L3はL1と同じ入射角度で反射面39bへ入射するので、反射面37bへ向けてレーザ光L4として全反射される。レーザ光L4は反射面37bへ垂直に入射するので、反射面37bでレーザ光L5として正反対に反射される。レーザ光L5のうち一部は反射面37bを透過してレーザ光L12として外部へ出射される。レーザ光L5は、レーザ光L4の光路を全く正反対に進み、レーザ光L6として反射面39bで全反射され、レーザ光L6は反射面35でレーザ光L7として反射されるとともに、一部は反射面35を透過してレーザ光L13として外部へ出射される。レーザ光L7は反射面39aによって全反射されてレーザ光L8となる。レーザ光L8は反射面37aによって正反対に反射されレーザ光L9となるとともに、一部は反射面37aを透過してレーザ光L14として外部へ出射される。レーザ光L9はレーザ光L1と同一の光路上にあるので、レーザ光L9は再び上記レーザ光L1〜L9の光路を進み、その後結局、反射面37a、反射面35、反射面37b、反射面35、反射面37aの順に同一光路を往復し、共振することとなる。   As shown in FIG. 7, the laser beam L1 incident on the reflecting surface 39a in a direction parallel to the z axis is totally reflected as the laser beam L2. The laser beam L2 is reflected as L3 on the reflecting surface 35, and part of the laser beam L2 is transmitted through the reflecting surface 35 and emitted to the outside as the laser beam L11. Because of the symmetry of the shape of the refractive index waveguide 3, the laser beam L3 is incident on the reflecting surface 39b at the same incident angle as L1, and is totally reflected as the laser beam L4 toward the reflecting surface 37b. Since the laser beam L4 is perpendicularly incident on the reflecting surface 37b, it is reflected in the opposite direction as the laser beam L5 by the reflecting surface 37b. A part of the laser beam L5 passes through the reflecting surface 37b and is emitted to the outside as the laser beam L12. The laser beam L5 travels in exactly the opposite direction along the optical path of the laser beam L4, and is totally reflected by the reflecting surface 39b as the laser beam L6. The laser beam L6 is reflected by the reflecting surface 35 as the laser beam L7, and part of the reflecting surface. 35 is emitted to the outside as laser light L13. The laser beam L7 is totally reflected by the reflecting surface 39a to become a laser beam L8. The laser beam L8 is reflected in the opposite direction by the reflecting surface 37a to become the laser beam L9, and part of the laser beam L8 passes through the reflecting surface 37a and is emitted to the outside as the laser beam L14. Since the laser beam L9 is on the same optical path as the laser beam L1, the laser beam L9 travels again through the optical paths of the laser beams L1 to L9, and then, eventually, the reflecting surface 37a, the reflecting surface 35, the reflecting surface 37b, and the reflecting surface 35. Then, the light travels back and forth along the same optical path in the order of the reflection surface 37a.

上記のように、反射面37a、37bはそれぞれレーザ光L14、L12を出射しており、反射面37a、37bは発光領域5に対応する。すなわち、1つのリッジ部23に対応して1つの屈折率導波路3が形成され、1つの屈折率導波路3に対応してレーザ光を出射する2つの発光領域5が形成される。なお、反射面35もレーザ光L11、L13をそれぞれ違う出射方向へ出射している。   As described above, the reflection surfaces 37 a and 37 b emit the laser beams L 14 and L 12, respectively, and the reflection surfaces 37 a and 37 b correspond to the light emitting region 5. That is, one refractive index waveguide 3 is formed corresponding to one ridge portion 23, and two light emitting regions 5 that emit laser light are formed corresponding to one refractive index waveguide 3. The reflecting surface 35 also emits the laser beams L11 and L13 in different emission directions.

上記のように、半導体レーザ素子10は、屈折率導波路3内で発生した光のうちz軸に垂直に反射面39aに入射するレーザ光を、反射面37a(光出射面上のスポット)から反射面35(光反射面上のスポット)への光路と、反射面37b(光出射面上の別のスポット)から反射面35(光反射面上のスポット)への光路とを交互に往復させて共振させる共振器構造を有している。   As described above, the semiconductor laser element 10 transmits laser light incident on the reflecting surface 39a perpendicular to the z axis from the light generated in the refractive index waveguide 3 from the reflecting surface 37a (spot on the light emitting surface). The optical path to the reflecting surface 35 (spot on the light reflecting surface) and the optical path from the reflecting surface 37b (another spot on the light emitting surface) to the reflecting surface 35 (spot on the light reflecting surface) are alternately reciprocated. And a resonator structure for resonating.

一方、z軸方向と大きくずれた角度で反射面39aに入射するレーザ光の例について図8(a)、(b)、(c)に示す。図8(a)におけるレーザ光L22は反射面39aに全反射角度よりも深い角度で入射し、反射面39aを透過してしまう例を示したものである。図8(b)におけるレーザ光L21は図7のレーザ光L1よりも浅い角度で反射面39aに入射し、結局、反射面39bに全反射角度よりも深い角度で入射することとなり、反射面39bを透過してしまう例を示したものである。図8(c)におけるレーザ光L23は図7のレーザ光L1よりも深い角度、かつ全反射角度の範囲内で入射し、結局、反射面39bを透過してしまう例を示したものである。上記のように、z軸方向と大きくずれた角度で反射面39aに入射するレーザ光については、往復光路を構成することができず、共振することができない。   On the other hand, FIGS. 8A, 8B, and 8C show examples of laser light incident on the reflecting surface 39a at an angle greatly deviated from the z-axis direction. 8A shows an example in which the laser beam L22 is incident on the reflecting surface 39a at an angle deeper than the total reflection angle and is transmitted through the reflecting surface 39a. The laser beam L21 in FIG. 8B is incident on the reflecting surface 39a at a shallower angle than the laser beam L1 in FIG. 7, and eventually enters the reflecting surface 39b at an angle deeper than the total reflection angle. The example which permeate | transmits is shown. 8C shows an example in which the laser beam L23 is incident at an angle deeper than the laser beam L1 in FIG. 7 and within the range of the total reflection angle, and eventually passes through the reflecting surface 39b. As described above, a laser beam incident on the reflecting surface 39a at an angle greatly deviated from the z-axis direction cannot form a reciprocal optical path and cannot resonate.

また、反射面37a、37bは反射面35に対向する位置において途切れているので、反射面37a又は37bと反射面35との間を両反射面に垂直な直線で結ぶような光路は存在せず、反射面37a又は37bと反射面35の間を直接往復して共振する光は存在しない。   Further, since the reflecting surfaces 37a and 37b are interrupted at a position facing the reflecting surface 35, there is no optical path connecting the reflecting surface 37a or 37b and the reflecting surface 35 with a straight line perpendicular to both reflecting surfaces. There is no light that resonates directly between the reflecting surface 37a or 37b and the reflecting surface 35.

上述のように、半導体レーザ素子10においては、屈折率導波路3内で発生したレーザ光が往復して共振するための光路が、反射面37aから反射面35への光路と、反射面37bから反射面35への光路とを交互に往復する光路に構造上限定されている。よって、z軸とほぼ平行な方向から反射面39a、39bに入射し、上記の限定された光路で共振するレーザ光のみがレーザ発振に寄与することとなる。よって、空間横モードが単一であるレーザ発振(空間横シングルモード)が得られ、発光領域5から出射されるレーザ光の強度分布はz軸に平行な方向付近に偏ることとなり、方向拡散角が小さいレーザ光を得ることができる。   As described above, in the semiconductor laser element 10, the optical path for the laser light generated in the refractive index waveguide 3 to reciprocate and resonate is from the optical path from the reflective surface 37a to the reflective surface 35 and from the reflective surface 37b. The structure is limited to an optical path that alternately reciprocates with the optical path to the reflecting surface 35. Therefore, only laser light that enters the reflecting surfaces 39a and 39b from a direction substantially parallel to the z-axis and resonates in the limited optical path described above contributes to laser oscillation. Therefore, laser oscillation with a single spatial transverse mode (spatial transverse single mode) is obtained, and the intensity distribution of the laser light emitted from the light emitting region 5 is biased in the vicinity of the direction parallel to the z-axis. Can be obtained.

半導体レーザ素子10によって得られた遠視野像を図9に示す。図9(a)は光出射面4側から出射されたレーザ光のx方向についての遠視野像を示したものである。図9(a)に示すとおり、光出射面4側から出射されたレーザ光は強度分布がz軸に平行な方向(0°)に偏っており、x方向についての放射角が小さいことがわかる。図9(a)によれば、ピークの半値幅は2°程度となっている。また、半導体レーザ素子10の電流−光出力特性を図10に示す。図10によれば、半導体レーザ素子10に供給した電流と光出力とが直線的な相関関係を示しているので、半導体レーザ素子10においては安定した空間横シングルモードが得られていることがわかる。また、光反射面6側から得られたレーザ光の遠視野像を図9(b)に示す。図に見られるように2つの細いピークが偏角をもってz軸に対称に出射していることが分かる。このことは導波路内の光路が図7に示した経路をたどっていることを表している。   A far-field image obtained by the semiconductor laser element 10 is shown in FIG. FIG. 9A shows a far-field image in the x direction of laser light emitted from the light emitting surface 4 side. As shown in FIG. 9A, the laser light emitted from the light emitting surface 4 side has an intensity distribution biased in a direction parallel to the z-axis (0 °), and the radiation angle in the x direction is small. . According to FIG. 9A, the half width of the peak is about 2 °. Further, the current-light output characteristics of the semiconductor laser element 10 are shown in FIG. According to FIG. 10, since the current supplied to the semiconductor laser element 10 and the optical output have a linear correlation, it can be seen that the semiconductor laser element 10 has a stable spatial transverse single mode. . Further, FIG. 9B shows a far-field image of the laser light obtained from the light reflecting surface 6 side. As can be seen from the figure, two narrow peaks are emitted symmetrically with respect to the z axis with a declination. This indicates that the optical path in the waveguide follows the path shown in FIG.

上記半導体レーザ素子10によれば、x方向の放射角が小さいレーザ光を得ることができる。   According to the semiconductor laser element 10, it is possible to obtain laser light having a small emission angle in the x direction.

また、半導体レーザ素子10においては、図11に示すように、z軸に平行な方向から反射面37a又は37bに入射するレーザ光(例えばL21〜L23)は、反射面37a、37bのいずれの位置に入射しても、その多くが上述した光路で往復し、共振することができる。このように、上記半導体レーザ素子10は、反射面37a又は37bに垂直に入射するレーザ光のうち、広い範囲のものを往復させる光路を有する構造を備えている。よって、半導体レーザ素子10では、第2端面27a、27bの幅が広く、発光領域5のx方向の長さが従来の屈折率型導波路構造の横単一モード半導体レーザ素子よりも大きく設定され、高い出力を得ることが可能となっている。
(第2実施形態)
本発明の第2の実施形態について図12、図13、図14を参照し説明する。図12は本実施形態に係る半導体レーザ素子61の構造を示す斜視図である。図13は半導体レーザアレイ61を図12における線XIII―XIIIに沿ってxy平面に平行に切断した断面図である。また、図14は半導体レーザ素子61を図12における線XIV-XIVに沿ってxz平面に平行に切断した断面図である。
Further, in the semiconductor laser element 10, as shown in FIG. 11, laser light (for example, L21 to L23) incident on the reflecting surface 37a or 37b from the direction parallel to the z-axis is positioned on any of the reflecting surfaces 37a and 37b. Many of them can reciprocate in the optical path described above and resonate. As described above, the semiconductor laser element 10 has a structure having an optical path for reciprocating a wide range of laser beams incident perpendicularly to the reflecting surface 37a or 37b. Therefore, in the semiconductor laser device 10, the widths of the second end faces 27a and 27b are wide, and the length of the light emitting region 5 in the x direction is set to be larger than that of the lateral single mode semiconductor laser device having the conventional refractive index type waveguide structure. High output can be obtained.
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12, 13, and 14. FIG. FIG. 12 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser device 61 according to this embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor laser array 61 cut along the line XIII-XIII in FIG. 12 in parallel to the xy plane. FIG. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device 61 taken along the line XIV-XIV in FIG. 12 in parallel to the xz plane.

半導体レーザ素子61のp型クラッド層11には図12に示すようにn型の半導体AlGaAsからなるn型ブロック層65が埋め込まれている。n型ブロック層65はp型クラッド層11よりも低い屈折率を有している。p型クラッド層11のうちn型ブロック層65が埋め込まれた領域以外の領域(以下「非埋め込み領域」という)67は、半導体レーザ素子10のリッジ部23と同じ平面視形状をなしている(図14参照)。換言すると、n型ブロック層65はp型クラッド層11内に、非埋め込み領域67がリッジ部23と同じ平面視形状となるように埋め込まれている。   An n-type block layer 65 made of an n-type semiconductor AlGaAs is buried in the p-type cladding layer 11 of the semiconductor laser element 61 as shown in FIG. The n-type block layer 65 has a lower refractive index than the p-type cladding layer 11. A region (hereinafter referred to as “non-embedded region”) 67 other than the region where the n-type block layer 65 is embedded in the p-type cladding layer 11 has the same planar view shape as the ridge portion 23 of the semiconductor laser element 10 ( (See FIG. 14). In other words, the n-type block layer 65 is embedded in the p-type cladding layer 11 so that the non-embedded region 67 has the same planar view shape as the ridge portion 23.

半導体レーザ素子61においては、n型ブロック層65とp型クラッド層11との屈折率差によって、活性層13には非埋め込み領域67と同様の平面視形状を有する屈折率導波路63が形成される。但し、形成される屈折率導波路3の反射面39a、39bがz軸方向から入射するレーザ光を全反射するように、導波路内外の活性層部の屈折率に応じて改めて角度θの値を設定することが必要である。よって、半導体レーザ素子61によれば、半導体レーザ素子10の屈折率導波路3と同様の構成を有する屈折率導波路63が形成され、上述した半導体レーザ素子10と同様の作用、効果を得ることができる。   In the semiconductor laser element 61, a refractive index waveguide 63 having a shape in plan view similar to that of the non-embedded region 67 is formed in the active layer 13 due to the refractive index difference between the n-type block layer 65 and the p-type cladding layer 11. The However, the value of the angle θ is changed again according to the refractive index of the active layer inside and outside the waveguide so that the reflection surfaces 39a and 39b of the refractive index waveguide 3 to be formed totally reflect the laser light incident from the z-axis direction. It is necessary to set. Therefore, according to the semiconductor laser element 61, the refractive index waveguide 63 having the same configuration as the refractive index waveguide 3 of the semiconductor laser element 10 is formed, and the same operations and effects as those of the semiconductor laser element 10 described above are obtained. Can do.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記した半導体レーザ素子10では、薄肉領域24に対応する部分には層を設けないこととしたが、図15に断面図を示す半導体レーザ素子51のように、薄肉領域24に対応する部分にp型クラッド層11よりも屈折率が低い埋込層53を埋め込み、いわゆる埋込みリッジ構造としてもよい。但しこの場合、形成される屈折率導波路3の反射面39a、39bがz軸方向から入射するレーザ光を全反射するように、埋込層53の屈折率に応じて改めて角度θの値を設定することが必要である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the semiconductor laser device 10 described above, no layer is provided in a portion corresponding to the thin region 24. However, a portion corresponding to the thin region 24, such as the semiconductor laser device 51 whose cross-sectional view is shown in FIG. Alternatively, a buried layer 53 having a refractive index lower than that of the p-type cladding layer 11 may be buried to form a so-called buried ridge structure. However, in this case, the angle θ is set again according to the refractive index of the buried layer 53 so that the reflection surfaces 39a and 39b of the refractive index waveguide 3 to be formed totally reflect the laser light incident from the z-axis direction. It is necessary to set.

また、上記した半導体レーザ素子10では、p型クラッド層11にリッジ部23を設けリッジ構造とすることでいわゆるリッジ型屈折率導波路を形成している。半導体レーザ素子61では、p型クラッド層に屈折率の低いn型ブロック層を埋め込むことによっていわゆるプレーナ型屈折率導波路を形成している。しかし本発明はこれらに限られず、屈折率導波路構造を有する半導体レーザ素子全般に適用することが可能である。   In the semiconductor laser device 10 described above, a ridge type refractive index waveguide is formed by providing a ridge portion 23 in the p-type cladding layer 11 to form a ridge structure. In the semiconductor laser element 61, a so-called planar refractive index waveguide is formed by embedding an n-type block layer having a low refractive index in a p-type cladding layer. However, the present invention is not limited to these, and can be applied to all semiconductor laser devices having a refractive index waveguide structure.

実施形態に係る半導体レーザ素子の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a semiconductor laser device according to an embodiment. 実施形態に係る半導体レーザ素子のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of the semiconductor laser element which concerns on embodiment. p型クラッド層を含む積層体の斜視図である。It is a perspective view of the laminated body containing a p-type cladding layer. (a)は積層体の平面図、(b)は積層体のIVb−IVb断面図、(c)は積層体のIVc−IVc断面図である(A) is a top view of a laminated body, (b) is IVb-IVb sectional drawing of a laminated body, (c) is IVc-IVc sectional drawing of a laminated body. 半導体レーザ素子の製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of a semiconductor laser element. 屈折率導波路の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of a refractive index waveguide. 屈折率導波路の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of a refractive index waveguide. (a)、(b)、(c)は屈折率導波路内で発生したレーザ光の光路を説明する図である。(A), (b), (c) is a figure explaining the optical path of the laser beam generate | occur | produced in the refractive index waveguide. (a)は光出射面側から出射されたレーザ光のx方向についての遠視野像を示したものである。(b)は光反射面側から出射されたレーザ光のx方向についての遠視野像を示したものである。(A) shows the far field image about the x direction of the laser beam radiate | emitted from the light-projection surface side. (B) shows the far field image about the x direction of the laser beam radiate | emitted from the light reflection surface side. 半導体レーザ素子の電流−光出力特性を示したグラフである。It is the graph which showed the electric current-light output characteristic of a semiconductor laser element. 屈折率導波路内で発生したレーザ光の光路を説明する図である。It is a figure explaining the optical path of the laser beam generated in the refractive index waveguide. 実施形態に係る半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the semiconductor laser element which concerns on embodiment. 半導体レーザ素子を線XIII―XIIIに沿ってxy平面に平行に切断した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device cut along a line XIII-XIII parallel to the xy plane. 半導体レーザ素子を線XIV-XIVに沿ってxz平面に平行に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the semiconductor laser element in parallel with xz plane along line XIV-XIV. 半導体レーザ素子の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a semiconductor laser element.

符号の説明Explanation of symbols

10…半導体レーザ素子、3…屈折率導波路、4…光出射面、5…発光領域、6…光反射面、11…p型クラッド層、13…活性層、15…n型クラッド層、23…リッジ部、25…第1端面、27…第2端面、29…側面。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor laser element, 3 ... Refractive index waveguide, 4 ... Light emission surface, 5 ... Light emission area, 6 ... Light reflection surface, 11 ... p-type cladding layer, 13 ... Active layer, 15 ... n-type cladding layer, 23 ... Ridge part, 25 ... First end face, 27 ... Second end face, 29 ... Side face.

Claims (5)

第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、前記第1導電型クラッド層と前記第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、前記活性層に屈折率型導波路が形成される半導体レーザ素子であって、
前記屈折率型導波路は、
光出射面と平行な光反射面上に位置する反射端面と、
前記光出射面上に位置し、前記反射端面と対向する領域において不連続に形成される出射端面と、
前記反射端面から前記出射端面まで伸びて当該屈折率型導波路の前記長手方向での領域を規定する一対の側面と、を含み、
前記側面は、
前記光出射面側から当該光出射面に垂直な方向から入射する光を前記反射端面に向けてそれぞれ全反射させるように形成される
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
A first conductivity type cladding layer; a second conductivity type cladding layer; and an active layer provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer. A semiconductor laser device in which a rate-type waveguide is formed,
The refractive index type waveguide is
A reflection end surface located on a light reflection surface parallel to the light emission surface;
An exit end face located on the light exit face and formed discontinuously in a region facing the reflection end face;
A pair of side surfaces extending from the reflection end surface to the emission end surface and defining a region in the longitudinal direction of the refractive index waveguide,
The side surface
A semiconductor laser device, wherein light incident from a direction perpendicular to the light emitting surface from the light emitting surface side is totally reflected toward the reflection end surface.
前記屈折率型導波路は、
前記反射端面側から前記出射端面側へ向かう途中で、前記出射端面に対応して分岐するように設けられたことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
The refractive index type waveguide is
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser element is provided so as to branch corresponding to the emission end face on the way from the reflection end face side to the emission end face side.
リッジ部を有する第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、前記第1導電型クラッド層と前記第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、前記活性層には前記リッジ部に対応して屈折率導波路が形成される半導体レーザ素子であって、
前記屈折率導波路は、前記活性層で発生したレーザ光を、光出射面上のスポットから当該光出射面と平行な光反射面上のスポットへの光路と、前記光出射面上の別のスポットから前記光反射面上のスポットへの光路とを交互に往復させて共振させることを特徴とする半導体レーザ素子。
A first conductivity type cladding layer having a ridge portion; a second conductivity type cladding layer; and an active layer provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer, The active layer is a semiconductor laser device in which a refractive index waveguide is formed corresponding to the ridge portion,
The refractive index waveguide is configured to cause the laser beam generated in the active layer to pass from a spot on the light emitting surface to a spot on a light reflecting surface parallel to the light emitting surface, and another light beam on the light emitting surface. A semiconductor laser device, wherein a light path from a spot to a spot on the light reflecting surface is reciprocated alternately to resonate.
前記リッジ部は、
前記第1の端面側から前記第2の端面側へ向かう途中で、前記第2の端面に対応して分岐するように設けられたことを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ素子。
The ridge portion is
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the semiconductor laser element is provided so as to branch corresponding to the second end face in the middle from the first end face side to the second end face side.
第1導電型クラッド層と、第2導電型クラッド層と、前記第1導電型クラッド層と前記第2導電型クラッド層との間に設けられた活性層と、を備え、前記活性層に屈折率導波路が形成される半導体レーザ素子であって、
前記屈折率導波路は、前記活性層で発生したレーザ光を、光出射面上のスポットから当該光出射面と平行な光反射面上のスポットへの光路と、前記光出射面上の別のスポットから前記光反射面上のスポットへの光路とを交互に往復させて共振させることを特徴とする半導体レーザ素子。

A first conductivity type cladding layer; a second conductivity type cladding layer; and an active layer provided between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer. A semiconductor laser device in which a refractive index waveguide is formed,
The refractive index waveguide is configured to transmit laser light generated in the active layer from a spot on a light exit surface to a spot on a light reflection surface parallel to the light exit surface, and another on the light exit surface. A semiconductor laser device, wherein a light path from a spot to a spot on the light reflecting surface is reciprocated alternately to resonate.

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