JP2005236147A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 リッジ幅すなわちストライプ幅および電流阻止層厚を規定することによってキンクの発生の抑制および所望の水平放射角のレーザ光を発射可能な半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】 化合物半導体多層構造においてストライプ部の幅を、レーザ光の水平放射角との相関関係に基づいて決定する。また電流阻止層の最小電流阻止層厚は、最小電流阻止層厚ｄとレーザ光のＩＬ特性の関係に基づいて決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザ素子に関する。
本発明において、「ＩＬ特性」とは、光出力と電流との特性と同義である。

近年、半導体レーザ素子は、デジタル多機能ディスク（Digital Versatile Disc；略称：ＤＶＤ）などの記録媒体への記録および記録媒体の再生が可能な装置の光源として用いられている。半導体レーザ素子が発するレーザ光を記録媒体に照射することによって、記録媒体に情報を記録、すなわち書き込みすることができ、光レーザの出力を高くすることによって記録媒体への情報の書き込み速度を大きくすることができる。このため高出力の半導体レーザ素子の需要が高まっている。このような高出力のレーザ光の発振を可能とするために、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子内で導波される光の積層および水平方向の閉じ込めを効率よく行うことができる実屈折率ガイド構造を導入している。これによって半導体レーザ素子は、閾値電流を低減するとともに光出力を向上することができ、光出射端面での光吸収を抑制することができる。これによって高出力のレーザ光を出射可能な半導体レーザを実現することができる。

第１の従来の技術である半導体レーザ装置では、実屈折率ガイド構造が導入される。半導体レーザ装置は、複数の層によって構成され、前記層のうちの第１クラッド層および第２クラッド層の厚みが規定される。半導体レーザ装置では、前記各層の厚みを規定することによって出射されるレーザ光の水平および垂直方向広がり角を制御しキンクの発生を抑制することができる。また半導体レーザ装置は、そのガイドの幅が２．５μｍ以上３．５μｍ以下に規定される。これによってレーザ光の広がり特性を良好にすることができる（たとえば特許文献１参照）。

第２の従来の技術である半導体レーザ装置の製造方法では、小さいリッジ幅を有するリッジを精度良く均一に形成することができる。これによって閾値電流をさらに低減することができ、低電流で動作可能な半導体レーザ装置を実現することができる（たとえば特許文献２参照）。

特開２００３−７８２０８号公報（第７−９頁、第１−６図） 特開平１０−１６３５６０号公報（第４−５頁、第１図）

実屈折率ガイド構造を有する半導体レーザ素子では、レーザ光の出力を高くすると、キンクが発生する。半導体レーザ素子は、キンクが発生すると、注入電流と光出力との間に線形性がなくなり、所望の光出力のレーザ光を得ることができない。また実屈折率ガイド構造では、リッジを設けることによって水平方向の広がり角が小さくなる。

第１の従来の技術である半導体レーザ装置では、前記半導体レーザ装置を構成する第１および第２クラッド層の層厚を規定することによって、レーザ光の高出力化にともなうキンク発生を抑制し、水平方向の広がり角を大きくすることができる。このように第１および第２クラッド層の層厚を規定することによってキンクの発生を抑制するけれども、リッジ幅および電流阻止層の層厚を規定することによってキンクの発生が抑制できるか否かについて言及されていない。またリッジ幅が２．５μｍ以上３．５μｍ以下の範囲では、拡がり角の増大を可能としているけれども、その範囲以外については言及されていない。

第２の従来の技術である半導体レーザ装置の製造方法については、リッジ幅が小さいリッジを精度良く均一に形成し、閾値電流の低減を可能としているけれども、キンク発生を抑制することについて言及されていない。

本発明の目的は、リッジ幅すなわちストライプ幅および電流阻止層厚を規定することによってキンクの発生の抑制および所望の水平放射角のレーザ光を発射可能な半導体レーザ素子を提供することである。

本発明は、一方向に順次積層される第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２導電型の第２クラッド層とを備えるとともに、前記第２クラッド層にストライプ状に形成されるストライプ部が含まれる化合物半導体多層構造であって、
前記化合物半導体多層構造のストライプ部の幅を、発せられるべきレーザ光の水平放射角との相関関係に基づいて決定することを特徴とする半導体レーザ素子である。

本発明に従えば、化合物半導体多層構造は、厚み方向一方に第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２クラッド層が順次積層される。第２クラッド層には、ストライプ形状に形成されるストライプ部が含まれる。このように形成される化合物半導体多層構造において、順方向のバイアスを印加すると、ストライプ部付近の活性層でレーザ光を発することができる。前記ストライプ部の幅は、前記レーザ光の水平放射角との相関関係に基づいて決定される。したがってストライプ部の幅を決定することによって、所望の水平放射角のレーザ光を発することができる。

また本発明は、一方向に順次積層される第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２導電型の第２クラッド層とを備えるとともに、前記第２クラッド層にストライプ状に形成されるストライプ部が含まれる化合物半導体多層構造であって、
前記化合物半導体多層構造に積層される電流阻止層をさらに備え、化合物半導体多層構造に対する最小電流阻止層厚であって、電流阻止層のうち化合物半導体多層構造に近接する部位の最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて、最小電流阻止層厚を決定することを特徴とする半導体レーザ素子である。

本発明に従えば、化合物半導体多層構造は、厚み方向一方に第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２クラッド層が順次積層される。第２クラッド層には、ストライプ形状に形成されるストライプ部が含まれる。このように形成される化合物半導体多層構造において、順方向のバイアスを印加すると、ストライプ部付近の活性層でレーザ光を発することができる。前記化合物半導体多層構造には、電流阻止層がさらに積層される。これによって化合物半導体多層構造の内部における水平方向の光の閉じ込めの効果を高めることができる。最小電流阻止層厚は、電流阻止層が化合物半導体多層構造に近接する部位の層厚である。前記最小電流阻止層厚は、発せられるレーザ光のＩＬ特性との関係に基づいて決定される。したがって最小電流阻止層厚を決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。

また本発明は、前記化合物半導体多層構造に積層される電流阻止層をさらに備え、化合物半導体多層構造に対する最小電流阻止層厚であって、電流阻止層のうち化合物半導体多層構造に近接する部位の最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて、最小電流阻止層厚を決定することを特徴とする。

本発明に従えば、ストライプ部の幅を決定することによって、所望の水平放射角のレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚は、電流阻止層が化合物半導体多層構造に近接する部位の層厚である。前記最小電流阻止層厚は、発せられるレーザ光のＩＬ特性との関係に基づいて決定される。つまり最小電流阻止層厚を決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。したがってストライプ部の幅および最小阻止層厚を決定することによって、所望の水平放射角であって所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。

また本発明は、前記ストライプ部の幅を１．７μｍ以上２．２μｍ以下にすることを特徴とする。

本発明に従えば、ストライプ部の幅は、１．７μｍ以上２．２μｍ以下に形成される。これによって所定の範囲の水平放射角を有するレーザ光を発することができる。

また本発明は、前記最小電流阻止層厚を０．４μｍ以上０．５５μｍ以下にすることを特徴とする。

本発明に従えば、最小電流阻止層厚は、０．４μｍ以上０．５５μｍ以下に形成される。これによって発せられるべきレーザ光のＩＬ特性において、キンクの発生が抑制される。

本発明によれば、ストライプ部の幅は、ストライプ部の幅と水平放射角との相関関係に基づいて決定される。前記関係に基づいてストライプ部の幅を決定することによって、所望の水平放射角のレーザ光を発することができる。またストライプ部の幅と発せられるべきレーザ光のキンク出力との間にも相関関係がある。このためストライプ部の幅を決定する場合、ストライプ部の幅と水平放射角との相関関係およびストライプ部の幅とキンク出力との相関関係に基づいて決定することができる。これによってストライプ幅を決定するだけで、所望の水平放射角のレーザ光を発することができるとともに、前記レーザ光のキンク出力の向上、すなわちキンクの発生を抑制可能な半導体レーザ素子を実現することができる。

本発明によれば、最小電流阻止層厚は、最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて決定される。前記関係に基づいて最小電流阻止層厚を決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。したがってキンクの発生が抑制されるレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚とレーザ光の水平放射角との間には、相関関係がある。このため最小電流阻止層厚を決定する場合、最小電流阻止層厚とＩＬ特性および水平放射角との関係に基づいて最小電流阻止層厚を決定することができる。したがって最小電流阻止層厚を決定するだけで、キンクの発生が抑制でき、所望の水平放射角のレーザ光を発することができる半導体レーザ素子を実現することができる。

本発明によれば、ストライプ幅を決定するだけで、所望の水平放射角のレーザ光を発することができるとともに前記レーザ光のキンク出力の向上、すなわちキンクの発生を抑制可能な半導体レーザ素子を実現することができる。また最小電流阻止層厚は、最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて決定される。前記関係に基づいて最小電流阻止層厚を決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。したがってキンクの発生が抑制されるレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚とレーザ光の水平放射角との間には、相関関係がある。このため最小電流阻止層厚を決定する場合、最小電流阻止層厚とＩＬ特性および水平放射角との関係に基づいて、最小電流阻止層厚を決定することができる。したがって最小電流阻止層厚を決定するだけで、キンクの発生が抑制でき、所望の水平放射角のレーザ光を発することができる半導体レーザ素子を実現することができる。このようにストライプ部の幅および最小電流阻止層厚を各相関関係に基づいて決定することによって、所望の水平放射角のレーザ光の発射およびキンク出力の向上、すなわちキンクの発生の抑制が可能な半導体レーザ素子を実現することができる。

本発明によれば、レーザ光の水平放射角の拡がりを抑制するとともに、キンクの発生を抑制することができる。

本発明によれば、キンクの発生を抑制することができるとともに、レーザ光の水平放射角の拡がりを抑制することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子１を示す斜視図である。図２は、半導体レーザ素子１を示す正面図である。図３は、半導体レーザ素子１によって発せられるレーザ光のＮＦＰ（Near Field Pattern）およびＦＦＰ（Far Field Pattern）を示す図である。半導体レーザ素子１は、順方向のバイアスが印加されて電流が流れる、すなわち電子が流れるとレーザ光を発することができる。半導体レーザ素子１は、たとえば光ピックアップ装置に設けられる。半導体レーザ素子１は、実屈折率導波構造によって構成される半導体であり、レーザ光が発せられるべき方向の両端面が端面窓構造によって形成される。半導体レーザ素子１には、ｎ電極２、ｐ電極３および半導体レーザ素子本体４が含まれる。半導体レーザ素子１は、略直方体に形成され、ｎ電極２に対してその厚み方向一方に半導体レーザ素子本体４およびｐ電極３を順次積層して構成される。ただし半導体レーザ素子１は、略直方体形状に限定されるものではない。

ｎ電極２は、電池などの電源に電気的に接続可能に構成される。ｎ電極２は、前記電源から電力が供給され、ｐ電極３とともに半導体レーザ素子本体４に順方向のバイアスを印加可能に構成される。ｎ電極２は、陰極であり、酸化しにくく電気伝導性の良い導電材料、たとえば金（Ａｕ）によって形成される。ｎ電極２は、略板状に形成される。ただしｎ電極２は、必ずしも略板形状のものに限定されない。

ｐ電極３は、電池などの電源に電気的に接続可能に構成される。ｐ電極３は、前記電源から電力が供給され、ｎ電極２とともに半導体レーザ素子本体４に順方向のバイアスが印加されるように構成される。ｐ電極３は、陽極であり、酸化しにくく電気伝導性の良い導電材料、たとえば金（Ａｕ）によって形成される。ｐ電極３は、板状に構成される。ただしｐ電極３は、略板形状に限定されるものではない。

半導体レーザ素子本体４には、ｎ型基板５、ｎ型電流阻止層６、ｐ型キャップ層７および化合物半導体多層構造８が含まれる。半導体レーザ素子本体４は、略直方体に形成され、ｎ型基板５に対して厚み方向に、化合物半導体多層構造８、ｎ型電流阻止層６およびｐ型キャップ層７を順次積層して構成される。ただし半導体レーザ素子本体４は、その形状が略直方体に限定されない。ここでｎ型基板５、化合物半導体多層構造８、電流阻止層 およびｐ型キャップ層７が積層される方向、すなわちｎ型基板５の厚み方向を積層方向とする。積層方向は、ｎ電極２の厚み方向と同義である。

基板であるｎ型基板５は、ｎ電極２と後述するｎ型クラッド層９とがオーミック接触できるように構成される。ｎ型基板５は、ｎ型半導体に不純物を添加することによって構成される。ｎ型基板５は、たとえばガリウム砒素（ＧａＡｓ）によって構成されるｎ型半導体に不純物である珪素（Ｓｉ）を添加することによって構成される。ｎ型基板５は、扁平形状に形成される。ｎ型基板５は、ｎ型コンタクト層と呼ばれることもあり、また不純物は、ドナーと呼ばれることがある。

電流阻止層であるｎ型電流阻止層６は、ｎ型および後述するｐ型クラッド層１０より実屈折率の小さいｎ型半導体によって構成される。ｎ型電流阻止層６は、ｐ型半導体と接合させて電子の流れを阻止可能に構成される。ｎ型電流阻止層６は、たとえばアルミニウムインジウムリン（ＡｌＩｎＰ）によって構成される。

ｐ型キャップ層７は、ｐ電極３とｐ型クラッド層１０とがオーミック接触できるように構成される。ｐ型キャップ層７は、ｐ型半導体に不純物を添加することによって構成される。ｐ型キャップ層７は、たとえばガリウム砒素（ＧａＡｓ）によって構成されるｐ型半導体に不純物である亜鉛（Ｚｎ）を添加することによって構成される。ｐ型キャップ層７は、扁平形状に形成される。ｐ型キャップ層７は、ｐ型コンタクト層と呼ばれることもある。

化合物半導体多層構造８には、ｎ型クラッド層９、ｐ型クラッド層１０および活性層１１が含まれる。化合物半導体多層構造８は、ｎ型クラッド層９に対して積層方向に活性層１１およびｎ型クラッド層９を順次積層することによって構成される。化合物半導体多層構造８は、誘電放出するレーザ光を化合物半導体多層構造８端部で吸収しないように、レーザ光が発せられるべき方向の両端部が端面窓構造によって形成される。また前記両端面部において、レーザ光が出射される側の端面部の反射率が略８％であり、レーザ光が出射れる側と反対側の端面部の反射率が略９０％となるように形成される。ただし化合物半導体多層構造８は、このような反射率で形成されるものに限定されない。第１導電型の第１クラッド層であるｎ型クラッド層９は、電子のキャリアを注入および光の閉じ込めを可能に構成される。ｎ型クラッド層９は、活性層１１より禁制帯幅が大きく、実屈折率が小さい結晶によって形成されるｎ型半導体である。ｎ型クラッド層９は、たとえばアルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）によって形成される。

第２導電型の第２クラッド層であるｐ型クラッド層１０は、キャリアである正孔を注入および光の閉じ込めが可能に構成される。ｐ型クラッド層１０は、活性層１１より禁制帯幅が大きく、実屈折率が小さい結晶によって形成されるｎ型半導体である。ｐ型クラッド層１０には、板状に形成される板状部１２とストライプ部１３とが含まれる。ストライプ部１３は、板状部１２の厚み方向の一表面部にであって、幅方向中央部に長手方向に伸びるように形成される。ストライプ部１３は、その長手方向に直交する仮想平面で切断して見た断面が板状部１２の厚み方向一方、図１に矢符Ｚ１に示す方向に向かうに従って末広がりになるようなテーパ状になるように形成される。ストライプ部１３の板状部１２に対向する一端部と厚み方向反対側の他端部の幅、すなわち短尺の方の端部である他端部の幅をストライプ部１３の幅ａとする。ｐ型クラッド層１０は、たとえばアルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）によって形成される。

活性層１１は、電子および正孔のキャリアを注入可能に構成される。活性層１１は、電子と正孔とを再結合してレーザ光を誘導放出し、前記レーザ光を半導体レーザ素子１の外方に放出可能に構成される。活性層１１は、誘電放出するレーザ光を活性層１１端部で吸収しないように前記端部が窓構造によって形成される。本実施の形態では、活性層１１は、異なる禁制帯幅の井戸層および障壁層を交互に積層して形成される多層量子井戸構造によって構成される。活性層１１は、たとえばガリウムインジウムリン（ＧａＩｎＰ）によって形成される井戸層とＡｌＧａＩｎＰによって形成される障壁層とを交互に積層することによって形成される。本実施の形態では、井戸層および障壁層を交互に４層ずつ積層して構成される。ただし活性層１１は、４層に限定されるものではない。

このように複数の層を有する半導体レーザ素子１は、具体的には、以下のように積層されて構成される。半導体レーザ素子１は、ｎ電極２に対して厚み方向、すなわち積層方向一方にｎ型基板５を積層する。ｎ型基板５に対して積層方向一方にｎ型クラッド層９、活性層１１およびｐ型クラッド層１０を順次積層する。これによってｎ型基板５に対して積層方向一方に化合物半導体多層構造８を積層することができる。また化合物半導体多層構造８に含まれるｐ型クラッド層１０に対して積層方向一方にｎ型電流阻止層６が積層される。具体的には、ｎ型電流阻止層６は、ストライプ部１３の側面部を覆うようにｐ型クラッド層１０の板状部１２の積層方向一方に積層される。またｎ型電流阻止層６は、ストライプ部１３の他端部が積層方向一方に露出するように積層される。これによって、ｎ型電流阻止層６の幅方向中央部には、長手方向に伸びるストライプ状の溝が形成される。前記溝には、ストライプ部１３を形成される。このようにして積層されるストライプ部１３およびｎ型電流阻止層６に対して積層方向一方には、ｐ型キャップ層７が積層される。ストライプ部１３が積層方向一方に露出するので、ｐ型キャップ層７は、ストライプ部１３と接触可能に積層される。さらにｐ型キャップ層７には、ｐ電極３が積層される。このように各層を積層することによってｎ電極２とｎ型クラッド層９とがオーミック接触し、ｐ電極３とｐ型クラッド層１０とがオーミック接触し、活性層１１がｎ型クラッド層９とｐ型クラッド層１０とによって挟まれる半導体レーザ素子１を形成することができる。

このように積層して構成される半導体レーザ素子１は、以下のように作製される。まず板状のｎ電極２を形成し、前記ｎ電極２に対して積層方向一方に半導体結晶を結晶成長させ不純物を添加、すなわちドーピングする。これによってｎ電極２に対して積層方向一方にｎ型基板５を積層することができる。本実施の形態では、ｎ型基板５は、ＧａＡｓを結晶成長させて不純物であるＳｉをドーピングして形成される。次にｎ型基板５の積層方向一方に半導体結晶を結晶成長させてｎ型半導体を積層する。これによってｎ型基板５に対して積層方向一方にｎ型クラッド層９を積層することができる。本実施の形態では、ｎ型クラッド層９は、ＧａＡｓを結晶成長させることによって形成される。さらにｎ型クラッド層９に対して積層方向一方に禁制帯幅の異なる半導体結晶を交互に積層する。このように積層することによって、活性層１１を量子井戸構造にすることができる。これによってｎ型クラッド層９に対して積層方向一方に量子井戸構造の活性層１１を積層することができる。本実施の形態では、ＧａＩｎＰによって形成される井戸層およびＡｌＧａＩｎＰによって形成される障壁層を交互に結晶成長させて、ｎ型クラッド層９に対して積層方向一方に活性層１１を積層する。

さらに活性層１１には、活性層１１に対して積層方向一方に半導体結晶を結晶成長させて扁平形状のｐ型のクラッド層を形成する。前記ｐ型のクラッド層の幅方向略中央部以外の部分を積層方向他方に向かって一部エッチングで除去する。これによって活性層１１に対して積層方向一方に板状部１２を形成し、前記板状部１２に積層方向一方にテーパ状に突出するストライプ部１３を形成することができる。このようにして活性層１１に対して積層方向一方にｐ型クラッド層１０を積層する。本実施の形態では、ｐ型クラッド層１０は、ＧａＡｓを結晶成長させることによって形成される。ｐ型クラッド層１０の板状部１２には、板状部１２に対して積層方向一方にストライプ部１３を埋め込むように半導体結晶を結晶成長させて、ｎ型電流阻止層６を形成する。このときｎ型電流阻止層６は、テーパ状に形成されるストライプ部１３に半導体結晶を結晶成長させるため、その表面部に凹凸が生じる。このためｎ型電流阻止層６の層厚は、前記ｎ型電流阻止層６の部位によって異なる。ｎ型電流阻止層６のｐ型クラッド層１０に対する積層方向の最小の層厚を最小電流阻止層厚ｄとする。前記最小電流阻止層厚ｄは、ストライプ部１３の幅ａによって異なり、ストライプ部１３の幅ａとの間に線形性を示す相関関係がある。本実施の形態では、ｎ型電流阻止層６は、ｐ型クラッド層１０に対して積層方向一方にＡｌＩｎＰを結晶成長することによって形成される。

ｎ型電流阻止層６およびストライプ部１３には、これらに対して積層方向一方に半導体結晶を結晶成長させ不純物を添加、すなわちドーピングしてｐ型キャップ層７が形成される。これによってｎ型電流阻止層６に対して積層方向一方にｐ型キャップ層７を積層することができる。本実施の形態では、ｐ型キャップ層７は、ＧａＡｓを結晶成長させて不純物であるＺｎをドーピングして形成される。最後にｐ型キャップ層７の積層方向一方に板状に形成されるｐ電極３を積層する。このようにしてｎ電極２とｎ型クラッド層９とがオーミック接触し、ｐ電極３とｐ型クラッド層１０とがオーミック接触し、活性層１１がｎ型クラッド層９とｐ型クラッド層１０とによって挟まれる半導体レーザ素子１は、半導体結晶を結晶成長させることによって作製される。結晶成長は、たとえば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapour Deposition：略称ＭＯＣＶＤ）または分子線成長（
Molecular Beam Epitaxy：略称ＭＢＥ）によって実現することができる。このように形成される半導体レーザ素子１は、必ずしも前述のような半導体結晶によって形成されることに限定されず、前述とは異なる半導体結晶によって形成されてもよい。

このように各層を積層して形成される半導体レーザ素子１は、以下のような効果を奏する。半導体レーザ素子１に順方向のバイアスを印加すると、レーザ光を発することができる。具体的に説明すると、ｎ電極２およびｐ電極３に順方向のバイアスを印加する。ｎ電極２は、ｎ型基板５によってｎ型クラッド層９とオーミック接触しているので、順方向バイアスが印加されると、ｎ型基板５を介してｎ型クラッド層９に電流を流すことができる。換言すると、ｎ電極２からｎ型クラッド層９にキャリアである電子を注入することができる。

またｐ電極３は、ｐ型キャップ層７によってｐ型クラッド層１０とオーミック接触しているので、順方向にバイアスが印加されると、ｐ型キャップ層７を介してｐ型クラッド層１０に電流を流すことができる。換言すると、ｐ電極３からｐ型クラッド層１０にキャリアである正孔を注入することができる。ｐ型キャップ層７とｐ型クラッド層１０の板状部１２との間には、ｎ型電流阻止層６が介在する。ｐ型キャップ層７には、正のバイアス電圧が印加されるため、ｐ型キャップ層７からｎ型電流阻止層６は、逆方向となる。したがってｐ型キャップ層７からｎ型電流阻止層６への電流を阻止することができる、すなわち正孔が移動することを阻止できる。したがってｐ型キャップ層７から注入される正孔をストライプ部１３に集中させることができる。これによってストライプ部１３付近に正孔を閉じ込めることができる。

ｎ型クラッド層９に注入される電子およびｐ型クラッド層１０のストライプ部１３付近に注入される正孔は、ｎ型およびｐ型クラッド層９，１０より禁制帯幅が小さい活性層１１に流入する。活性層１１は、禁制帯幅が小さい井戸層および禁制帯幅が大きい障壁層が含まれ、前記流入する電子および正孔は、禁制帯幅が小さい井戸層に流入し閉じ込められる。井戸層に閉じ込められる電子および正孔が再結合などすることによって誘電放出される。このとき半導体レーザ素子１のストライプ部１３が形成される幅方向中央部では、内部における積層方向のレーザ光の分布が均一である。これに対してストライプ部１３が形成されていない半導体レーザ素子１の幅方向中央部以外の部分である両横部では、実屈折率の小さいｎ型電流阻止層６を形成することによって、内部における積層方向のレーザ光の分布が積層方向他方、すなわちｎ型クラッド層９側に裾が拡がり、不均一となる。これによって半導体レーザ素子１の中央部の中央部実屈折率ｎ_ｃに比べて、半導体レーザ素子１の両横部の横部実屈折率ｎ_ｓは、小さくなる。また横部実屈折ｎ_ｓは、ｎ型クラッド層９を厚くすることによっても小さくすることができる。これによって半導体レーザ素子１の内部を導波するレーザ光を中央部に閉じ込めることができる。このようにして閉じ込められるレーザ光は、半導体レーザ素子１の一部がへき開面部を透過して外方に発射され、残りがへき開面部で反射されて増幅される。このようにレーザ光の増幅および透過を繰り返して、半導体レーザ素子１は、連続的にレーザ光を発することができる。ここでへき開面部とは、へき開されることによって形成される端部であって、半導体レーザ素子１のレーザ光が発せられるべき方向の端部である。このようにして半導体レーザ素子１は、レーザ光を発することができる。このとき化合物半導体多層構造８のレーザ光が発せられるべき方向の両端部が端面窓構造によって形成されているので、前記両端部では、誘電放出されるレーザ光を吸収することがなく、高出力のレーザ光を出力することができる。

また半導体レーザ素子１は、ストライプ部１３の幅ａを小さくすることによって、活性層１１にキャリアである電子の注入可能な範囲を小さくし、注入される電子を集中させる。このように注入される電子を集中させて多くのキャリアを活性層１１の幅方向中央部に閉じ込めることによって、電子と正孔の再結合を割合を多くすることができる。これによってキャリアが部分的に、特に活性層１１の幅方向中央部で欠乏することによって生じるホールバーニングを抑制することができる。これによってホールバーニングが原因の１つであるキンクの発生を抑制することができる。またキンクの発生は、レーザ光の高次モードの発生も起因している。したがって高次モードの発生を抑制することによって、キンクの発生を抑制することができる。レーザ光の高次モードのカットオフの条件は、数式（１）で与えられる。ここでλは、レーザ光の波長である。

数式（１）に示されるように、ストライプ部１３の幅ａを小さくすることによって、高次モードの発生を抑制することができる。したがってストライプ部１３の幅ａを小さくすることによって、レーザ光の高次モードの発生を抑制し、キンクの発生を抑制することができる、すなわちキンク出力を向上させることができる。

またストライプ部１３の幅ａを小さくすると、光の閉じ込めが強くなり、レーザ光が導波する導波路の幅が小さくなる。このためＮＦＰ１４の水平方向の半値全角が小さくなる。ＮＦＰ１４とは、へき開面部付近でのレーザ光によって形成される光スポットの形状のことである。半値全角は、光強度の最も高い点を中心として角度間隔を示す値である。ＦＦＰ１５の水平方向の半値全角すなわち、水平放射角θは、ＮＦＰ１４の水平方向の半値全角とレーザ光の波長λによって決まる。ＦＦＰ１５とは、へき開面部から離れた地点でのレーザ光によって形成される光スポットの形状であり、半導体レーザがどのような広がり角で光が放射されているかという状態を示す特性である。光の波長λよりＮＦＰ１４の水平方向の幅が小さくなる、すなわち水平方向の半値全角が小さくなると、レーザ光は、光の波の性質としての回折効果が現れて水平放射角θが大きくなる。これは、ＮＦＰとＦＦＰとがフーリエ変換の関係にあるために生じる現象である。したがってストライプ部１３の幅ａを小さくすると、ＮＦＰの水平方向の半値全角が小さくなり、水平放射角θが大きくなる。このようにストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの間には、前述のような相関関係がある。このような相関関係に基づいて所望の水平放射角θを得るためにストライプ部１３の幅ａを決定することができる。

さらに最小電流阻止層厚ｄを小さくすると、ｎ型電流阻止層６によって屈折されるレーザ光が少なくなる。このため半導体レーザ素子１の両横部での積層方向のレーザ光の分布は、ｎ型クラッド層９側に分布するレーザ光が少なくなり、ｎ型クラッド層９の方へのレーザ光の裾の拡がりが小さくなる。これによって半導体レーザ素子１の両横部では、横部実屈折率ｎ_ｓが大きくなる。したがってｎ型電流阻止層６が形成される半導体レーザ素子１の両横部では、最小電流阻止層厚ｄが小さくなることによって横部実屈折率ｎ_ｓが大きくなる。これによって半導体レーザ素子１中央部の中央部実屈折率ｎ_ｃと横部実屈折率ｎ_ｓとの差である実屈折率差ｎ_ｃ−ｎ_ｓが小さくなる。これによって光の閉じ込めを強めることができ、発せられるレーザ光の出力を向上させることができる。また数式（１）の右辺の分母が小さくなる。したがって右辺の値が大きくなり、レーザ光の高次モードが発生を抑制することができる。これによってキンクの発生を抑制することができる。すなわちレーザ光のキンク出力を向上させることができる。またｎ型電流阻止層６の表面部がストライプ部１３付近で凹凸が生じるので、ストライプ部１３が露出し、ｐ型キャップ層７に接触する部分が多くなる。これによってｐ型キャップ層７からストライプ部１３へ注入される正孔の量が多くなる。これによってホールバーニングが発生することを抑制することができる。

また最小電流阻止層厚ｄを小さくすると、光の閉じ込めが強くなり、レーザ光が導波する導波路の幅が小さくなる。このためＮＦＰ１４の水平方向の半値全角が小さくなる。以下ストライプ部１３の幅ａを小さくする場合と同様に、最小電流阻止層厚ｄを小さくすることによって水平放射角θを小さくすることができる。最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとの間には、ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θと同様に相関関係がある。このような相関関係に基づいて所望の水平放射角θを得るために最小電流阻止層厚ｄを決定することができる。またｎ型クラッド層９を積層方向に厚くすることによって、活性層１１とｎ型電流阻止層６との距離ｄ１を小さくすることができる。前記距離ｄ１を小さくすることによって中央部実屈折率と横部実屈折率との差ｎ_ｃ−ｎ_ｓが小さくなり、光の閉じ込めを強くすることができる。これによってＮＦＰ１４の水平方向の半値全角を小さくすることができ、水平放射角θを大きくすることができる。

このようにストライプ部１３の幅ａとキンクの発生との間、ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの間、最小電流阻止層厚ｄとキンクの発生との間および最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとの間には、前述のような相関関係がある。これらの相関関係に基づいてストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄを決定することによって、キンクの発生を抑制し所望の水平放射角θを有するレーザ光を発することができる半導体レーザ素子１を作製することができる。換言すると、ストライプ部１３の幅ａとＩＬ特性との相関関係および最小電流阻止層厚ｄとＩＬ特性との相関関係に基づいてストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄを決定しキンクの発生を抑制することができる。ここでキンクの発生は、半導体レーザ素子１のＩＬ特性に基づいて発生しているか否かを判定する。本実施の形態では、その評価基準としてキンク率を用いる。キンク率は、パルス駆動時でのキンクを示すものであり、所定の電流範囲でのＩＬ特性に基づく効率波形を用いて定義される。効率波形とは、半導体レーザ素子１から発せられるレーザ光の光出力Ｌを注入電流Ｉｆで除した値である。注入電流とは、半導体レーザ素子１に順方向のバイアスが印加される場合に半導体レーザ素子１に流れる電流と同義である。具体的には、前記所定の範囲の効率波形η（Ｉｆ）に基づいて２次近似曲線η０（Ｉｆ）を取得する。２次近似曲線η０（Ｉｆ）は、たとえば最小２乗法に基づいて与えられ得る２次近似曲線である。つぎに効率波形η（Ｉｆ）と前記２次近似曲線η０（Ｉｆ）との差に、所定の注入電流に基づく効率η１を加えて得られる効率差ηＨ（Ｉｆ）を算出する。効率差ηＨ（Ｉｆ）は、具体的には数式（２）によって与えられる。
ηＨ（Ｉｆ）＝η（Ｉｆ）−η０（Ｉｆ）＋η１ …（２）

さらに効率差ηＨ（Ｉｆ）に基づいて、所定の範囲における効率差ηＨ（Ｉｆ）の最大値ηＨmaxおよび最小値ηＨminを取得する。キンク率P-kinkは、前記最大値ηＨmaxから最小値ηＨminを減じて、所定の効率差ηＨ１で除したものの百分率である。キンク率P-kinkは、具体的には数式（３）によって与えられる。

以下では図を用いて説明する。
図４は、半導体レーザ素子１の効率波形１６と２次近似曲線１７を示すグラフである。図５は、効率波形１６と２次近似曲線１７との効率差１８を示すグラフである。図４では、縦軸が半導体レーザ素子１から発せられるレーザ光の効率η（Ｗ／Ａ）示し、横軸が半導体レーザ素子１に注入される注入電流Ｉｆ（ｍＡ）を示す。図５では、縦軸が効率差ηＨ（Ｗ／Ａ）を示し、横軸が半導体レーザ素子１に注入される注入電流Ｉｆ（ｍＡ）を示す。ここで効率波形η（Ｉｆ）は、効率波形１６の関数を示し、２次近似曲線η０（Ｉｆ）は、２次近似曲線１７の関数を示し、効率差ηＨ（Ｉｆ）は、効率差１８の関数を示す。キンク率P-kinkは、図４に示す注入電流の電流値がＩ１以上Ｉ２以下の範囲についてのＩＬ特性の効率波形η（Ｉｆ）に基づいて定義される。電流値Ｉ１およびＩ２は、半導体レーザ素子１が発するレーザ光の仕様に基づいて決定される電流値である。具体的には、まず電流値Ｉ１以上Ｉ２以下の範囲についての効率波形η（Ｉｆ）に基づいて２次近似曲線η０（Ｉｆ）を算出する。次に効率波形η（Ｉｆ）と前記算出される２次近似曲線η０（Ｉｆ）と差に注入電流Ｉ１に基づく効率η１を加えて得られる効率差ηＨ（Ｉｆ）を算出する。このようにして算出される式は、数式（２）で与えられる。さらに図５に示されるような数式（２）で与えられる効率差ηＨ（Ｉｆ）に基づいて、注入電流Ｉ１以上Ｉ２以下における効率差ηＨ（Ｉｆ）の最大値ηＨmaxおよび最小値ηＨminを取得する。キンク率P-kinkは、前記最大値ηmaxから最小値ηminを減じて、注入電流Ｉ１での効率差ηＨ（Ｉｆ）１で除したものの百分率である。キンク率P-kinkは、具体的には数式（３）によって与えられる。このようにしてキンクの発生を評価基準であるキンク率P-kinkを定義する。

図６は、キンクが発生していない場合の注入電流に対するＩＬ特性および効率を示すグラフである。図７は、キンクが発生する場合の注入電流に対するＩＬ特性および効率を示すグラフである。図６および図７は、紙面左側の縦軸が光出力（ｍＷ）を示し、紙面右側の縦軸が効率（Ｗ／Ａ）を示す。また図６および図７は、横軸が注入電流（ｍＡ）を示す。

図６のグラフにおいて線形性を有する関数がＩＬ特性を示す第１ＩＬ特性関数１９である。また他の関数は、前記ＩＬ特性の効率を示す関数である第１効率波形２０である。第１ＩＬ特性関数１９は、線形性がよく、図６に示す注入電流の範囲では折れ曲がっていない。このように線形性がよく途中で折れ曲がっていない場合、レーザ光は、図６に示す注入電流の範囲では、キンクが発生していないと評価することができる。このとき第１効率波形２０は、図６に示すようにステップ関数のような波形を示す。このような第１ＩＬ特性関数１９によってレーザ光のＩＬ特性が示される場合、半導体レーザ素子１のキンク率P-kinkは、略５％となる。

図７のグラフにおいて折れ曲がり傾きが変化するような関数が、レーザ光のＩＬ特性を示す第２ＩＬ特性関数２１である。また他の関数は、前記ＩＬ特性の効率を示す関数である第２効率波形２２である。第２ＩＬ特性関数２１は、線形性がわるく、所々で折れ曲がっている。このように線形性が悪く途中で折れ曲がっている場合、レーザ光の光出力は、使用者が意図する出力と異なったものが生じる。このように第２ＩＬ特性関数２１の線形性が悪く途中で折れ曲がっている場合、図６に示す注入電流の範囲では、キンクが発生していると評価することができる。このとき第２効率波形２２は、図６に示すようにキンクが発生していない、すなわち第２ＩＬ特性関数２１の線形性が良い範囲の第２効率波形２２に対してそれ以外の部分が大きく振幅し、２次近似曲線との効率差ηＨ（Ｉｆ）が大きくなる。これによってキンク率P-kinkが大きくなる。このようなキンクが発生するような第２ＩＬ特性関数２１によってレーザ光のＩＬ特性が示される場合、半導体レーザ素子１のキンク率P-kinkは、略１３０％となる。このようにキンク率P-kinkを用いてキンクの発生の度合いを評価することができる。以下では、このような評価基準であるキンク率P-kinkを用いて、実験に基づくストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄとキンク率P-kinkとの相関関係を示す。

図８は、ストライプ部１３の幅ａとキンク率P-kinkとの相関関係を示すグラフである。図８は、ストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上２．５μｍ以下の範囲におけるストライプ部１３の幅ａとキンク率P-kinkとの相関関係を示す。図８は、縦軸がキンク率P-kink（％）を示し、横軸がストライプ部１３の幅ａ（μｍ）を示す。各プロットは、ストライプ部１３の幅ａを変化させて得られるキンク率P-kinkの値を示す。図８に示すように、ストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上２．２μｍ以下では、その大部分のキンク率P-kinkが２０％以下で分布する。したがってストライプ部１３の幅ａがこの範囲では、キンクの発生が抑制されていることが確認できる。特にストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上１．９μｍ以下では、キンク率P-kinkが略２０％以下である。このようにストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上１．９μｍ以下では、特にキンクの発生が抑制されていることが確認できる。ストライプ部１３の幅ａが１．９μｍ以上２．２μｍ以下では、そのほとんどがキンク率P-kinkが２０％以下で分布する。したがってこの範囲であっても、キンクの発生が抑制されていることが確認できる。ストライプ部１３の幅ａが２．２μｍ以上である場合、キンク率P-kinkの値が１０％から１００％の間で散在しており、キンクの抑制することが困難であることが確認できる。このようにストライプ部１３の幅ａを１．６μｍ以上２．２μｍ以下の範囲で決定すると、キンクの発生を抑制することが可能であり、特にストライプ部１３の幅ａを１．６μｍ以上１．９μｍ以下の範囲にすると、特にキンクの発生を抑制することができる。

図９は、ストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上２．２μｍ以下の場合のキンク率P-kinkに対する各プロットの頻度を示す棒グラフである。図１０は、ストライプ部１３の幅ａが２．２μｍ以上の場合のキンク率P-kinkに対する各プロットの頻度を示す棒グラフである。図９および図１０は、それぞれ縦軸が図８における各プロットの頻度を示し、横軸がキンク率P-kinkを１０％毎に分けられる階級を階級別に示す。具体的な各階級の範囲は、０％以上１０％未満、１０％以上１５％未満、１５％以上２０％未満、２５％以上３０％未満、３０％以上３５％未満、３５％以上４０％未満、４０％以上４５％未満、４５％以上５０％未満、５０％以上５５％未満、５５％以上６０％未満、６０％以上６５％未満、６５％以上７０％未満および７０％以上である。図９では、各プロットの頻度は、キンク率P-kinkが０％以上１５％未満であるものが多く、２５％以上のものが少ない。このようにストライプ部１３の幅ａを１．６μｍ以上２．２μｍ以下に決定すると、キンク率P-k inkを０％以上１５％未満にすることができ、キンクの発生を抑制できることが確認できる。図１０では、プロットの頻度がキンク率P-kinkが０％以上１５％未満であるものも多いけれども、４５％以上の頻度も確認される。このように４５％以上のキンク率P-kinkが確認されることから、キンクの発生を充分に抑制できないことが確認できる。したがってストライプ部１３の幅ａを２．２μｍ以上にすると、キンクの発生を抑制できないことが確認できる。したがってキンクの発生を抑制するために、ストライプ部１３の幅ａを１．６μｍ以上２．２μｍ以下に決定することが望ましい。

図１１は、最小電流阻止層厚ｄとキンク率P-kinkとの相関関係を示すグラフである。図１１は、最小電流阻止層厚ｄが０．３５μｍ以上０．６μｍ以下の範囲における最小電流阻止層厚ｄとキンク率P-kinkとの相関関係を示す。図１１は、縦軸がキンク率P-kink（％）を示し、横軸が最小電流阻止層厚ｄ（μｍ）を示す。各プロットは、最小電流阻止層厚ｄを変化させて得られるキンク率P-kinkの値を示す。図１１に示すように、最小電流阻止層厚ｄが０．３５μｍ以上０．５５μｍ以下では、キンク率P-kinkが略２０％以下で分布する。したがって最小電流阻止層厚ｄがこの範囲では、キンクの発生が抑制されていることが確認できる。最小電流阻止層厚ｄが０．５５μｍを越える場合、キンク率P-kinkの値が略８０％となり、キンクの発生が確認できる。このように最小電流阻止層厚ｄを０．３５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲で決定すると、キンクの発生を抑制できることが確認できる。

図１２は、ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの相関関係を示すグラフである。図１２では、ストライプ部１３の幅ａが１．７μｍ以上２．５μｍ以下の範囲におけるストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの相関関係を示す。図１２のグラグにおいて縦軸が水平放射角θ（度）を示し、横軸がストライプ部１３の幅ａ（μｍ）を示す。各プロットは、ストライプ部１３の幅ａを変化させて得られる水平放射角θの値を示す。図１２に示すように、ストライプ部１３の幅ａが１．７μｍ以上２．５μｍ以下の範囲で変化しても、水平放射角θが９度以上１３度以下の範囲にある。このようにストライプ部１３の幅ａを変化させても略一定の水平放射角θのレーザ光を発することができる。またストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとは、図１２に示すように第１近似直線２３のような線形性を有する関係である。このようにストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとは、線形性を有する相関関係にある。この相関関係に基づいてストライプ部１３の幅ａを決定することによって、一義的に水平放射角θを決定することができる。したがってストライプ部１３の幅ａを決定して、半導体レーザ素子１を作製することによって、所望の水平放射角θのレーザ光を発射させることができる。

図１３は、最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとの相関関係を示すグラフである。図１２では、最小電流阻止層厚ｄが０．３５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲における最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとの相関関係を示す。図１３のグラグにおいて縦軸が水平放射角θ（度）を示し、横軸が最小電流阻止層厚ｄ（μｍ）を示す。各プロットは、最小電流阻止層厚ｄを変化させて得られる水平放射角θの値を示す。図１３に示すように、ストライプ部１３の幅ａが０．３５μｍ以上０．５５μｍ以下の範囲で変化しても、水平放射角θが略９度以上１３度以下の範囲にある。このように最小電流阻止層厚ｄを変化させても略一定の水平放射角θのレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとは、図１３に示すように第２近似直線２４のような線形性を有する関係である。このように最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとは、線形性を有する相関関係にある。この相関関係に基づいて最小電流阻止層厚ｄを決定することによって、一義的に水平放射角θを決定することができる。したがって最小電流阻止層厚ｄを決定して、半導体レーザ素子１を作製することによって、所望の水平放射角θのレーザ光を発射させることができる。

図１４は、半導体レーザ素子１を作製する場合のストライプ部１３の幅ａと最小電流阻止層厚ｄと関係を示すグラフである。図１４は、ストライプ部１３の幅ａを１．５μｍ以上２．３μｍ以下の範で作製する際のストライプ部１３の幅ａと最小電流阻止層厚ｄとの相関関係を示す。各プロットは、ストライプ部１３の幅ａを変化させて作製される場合の最小電流阻止層厚ｄを示す。前記グラフは、縦軸が最小電流阻止層厚ｄ（μｍ）を示し、横軸はストライプ部１３の幅ａ（μｍ）を示す。図１４に示すように各プロットは、ストライプ部１３の幅ａが大きくなるとともに最小電流阻止層厚ｄが大きくなる。このようにストライプ部１３の幅ａが１．５μｍ以上２．３μｍ以下の範囲では、ストライプ部１３の幅ａと最小電流阻止層厚ｄとは、線形性の相関関係を示す。ストライプ部１３の幅ａと最小電流阻止層厚ｄとの間の相関関係は、図１４で示す第３近似直線のような線形性を示す。したがって前記相関関係に基づいてストライプ部１３の幅ａを決定して、所望の最小電流阻止層厚ｄを有するｎ型電流阻止層６を形成することができる。これによってストライプ部１３の幅ａを決定することによって所望の最小電流阻止層厚ｄに形成し、キンクの発生を抑制し所望の水平放射角θのレーザ光を発することができる半導体レーザ素子１を作製することができる。

このようにしてストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄを決定することで、キンクの発生を抑制し、光出力が不安定となることを抑制できる。これによって意図した光出力が得られず、記録媒体への書き込みが不可能になるなどの不具合を発生を解消できる。換言すれば、ストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄを決定することで、キンクの発生を抑制し、光出力を安定化することができる。これによって所望の光出力であって，従来よりも出力を高めた光出力を得ることができる。したがって記録媒体に情報を確実に書き込むことができるだけでなく、その書き込み速度を大きくすることができる。それ故、記録密度の高い種々の記録媒体に対し、本半導体レーザ素子１を適用し得る。このようにして半導体レーザ素子１の汎用性を高めることが可能になる。

以上説明した半導体レーザ素子１によれば、ストライプ部１３の幅ａは、ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの相関関係に基づいて決定される。前記関係に基づいてストライプ部１３の幅ａを決定することによって、所望の水平放射角θのレーザ光を発することができる。またストライプ部１３の幅ａと発せられるべきレーザ光のキンク出力との間にも相関関係がある。このためストライプ部１３の幅ａを決定する場合、ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとおよびストライプ部１３の幅ａとキンク出力との相関関係に基づいて決定することができる。これによってストライプ部１３の幅ａを決定するだけで、所望の水平放射角θのレーザ光を発することができるとともに、前記レーザ光のキンク出力の向上、すなわちキンクの発生を抑制可能な半導体レーザ素子１を実現することができる。

また最小電流阻止層厚ｄは、最小電流阻止層厚ｄとＩＬ特性との関係に基づいて決定される。前記関係に基づいて最小電流阻止層厚ｄを決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。したがってキンクの発生が抑制されるレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚ｄとレーザ光の水平放射角θとの間には、相関関係がある。このため最小電流阻止層厚ｄを決定する場合、最小電流阻止層厚ｄとＩＬ特性および水平放射角θとの関係に基づいて最小電流阻止層厚ｄを決定することができる。したがって最小電流阻止層厚ｄを決定するだけで、キンクの発生が抑制でき、所望の水平放射角θのレーザ光を発することができる半導体レーザ素子１を実現することができる。

また本実施形態に係る半導体レーザ素子１によれば、ストライプ幅を決定するだけで、所望の水平放射角θのレーザ光を発することができるとともに前記レーザ光のキンク出力の向上、すなわちキンクの発生を抑制することができる。また最小電流阻止層厚ｄは、最小電流阻止層厚ｄとＩＬ特性との関係に基づいて決定される。前記関係に基づいて最小電流阻止層厚ｄを決定することによって、所望のＩＬ特性を示すレーザ光を発することができる。したがって、キンクの発生を抑制されるレーザ光を発することができる。また最小電流阻止層厚ｄとレーザ光の水平放射角θとの間には、相関関係がある。このため最小電流阻止層厚ｄを決定する場合、最小電流阻止層厚ｄとＩＬ特性および水平放射角θとの関係に基づいて最小電流阻止層厚ｄを決定することができる。したがって最小電流阻止層厚ｄを決定するだけで、キンクの発生が抑制でき、所望の水平放射角θのレーザ光を発することができる半導体レーザ素子を実現することができる。このようにストライプ部１３の幅ａおよび最小電流阻止層厚ｄを各相関関係に基づいて決定することによって、所望の水平放射角θのレーザ光の発射およびキンク出力の向上、すなわちキンクの発生の抑制が可能な半導体レーザ素子１を実現することができる。

本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子１を示す斜視図である。 半導体レーザ素子１を示す正面図である。 半導体レーザ素子１によって発せられるレーザ光のＮＦＰ（Near Field Pattern）およびＦＦＰ（Far Field Pattern）を示す図である。 半導体レーザ素子１の効率波形１６と所定の範囲における２次近似曲線１７を示すグラフである。 効率波形１６と２次近似曲線１７との効率差１８を示すグラフである。 キンクが発生していない場合のＩＬ特性および注入電流に対する効率を示すグラフである。 キンクが発生する場合のＩＬ特性および注入電流に対する効率を示すグラフである。 ストライプ部１３の幅ａとキンク率P-kinkとの相関関係を示すグラフである。 ストライプ部１３の幅ａが１．６μｍ以上２．２μｍ以下の場合のキンク率P-kinkに対する各プロットの頻度を示す棒グラフである。 ストライプ部１３の幅ａが２．２μｍ以上の場合のキンク率P-kinkに対する各プロットの頻度を示す棒グラフである。 最小電流阻止層厚ｄとキンク率P-kinkとの相関関係を示すグラフである。 ストライプ部１３の幅ａと水平放射角θとの相関関係を示すグラフである。 最小電流阻止層厚ｄと水平放射角θとの相関関係を示すグラフである。 半導体レーザ素子１を作製する場合のストライプ部１３の幅ａと最小電流阻止層厚ｄと関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 半導体レーザ素子
６ ｎ型電流阻止層
８ 化合物半導体多層構造
９ ｎ型クラッド層
１０ ｐ型クラッド層
１１ 活性層
１３ ストライプ部

Claims (5)

1. 一方向に順次積層される第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２導電型の第２クラッド層とを備えるとともに、前記第２クラッド層にストライプ状に形成されるストライプ部が含まれる化合物半導体多層構造であって、
   前記化合物半導体多層構造のストライプ部の幅を、発せられるべきレーザ光の水平放射角との相関関係に基づいて決定することを特徴とする半導体レーザ素子。
2. 一方向に順次積層される第１導電型の第１クラッド層、活性層および第２導電型の第２クラッド層とを備えるとともに、前記第２クラッド層にストライプ状に形成されるストライプ部が含まれる化合物半導体多層構造であって、
   前記化合物半導体多層構造に積層される電流阻止層をさらに備え、化合物半導体多層構造に対する最小電流阻止層厚であって、電流阻止層のうち化合物半導体多層構造に近接する部位の最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて、最小電流阻止層厚を決定することを特徴とする半導体レーザ素子。
3. 前記化合物半導体多層構造に積層される電流阻止層をさらに備え、化合物半導体多層構造に対する最小電流阻止層厚であって、電流阻止層のうち化合物半導体多層構造に近接する部位の最小電流阻止層厚とＩＬ特性との関係に基づいて、最小電流阻止層厚を決定することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
4. 前記ストライプ部の幅を１．７μｍ以上２．２μｍ以下にすることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体レーザ素子。
5. 前記最小電流阻止層厚を０．４μｍ以上０．５５μｍ以下にすることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ素子。

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