JP2005302843A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】 高出力を得るために共振器を形成する２つの端面の反射率を非対称とした半導体レーザであって、空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和といった高出力特性の低下が防止された半導体レーザを提供する。
【解決手段】 端面反射率が非対称な半導体レーザにおいて、レーザ光が出射される共振器の前方端面１４１側でのリッジストライプ構造１１７下部の活性層１０４への光閉じ込め係数を、反対側に位置する後方端面１４０側でのリッジストライプ構造１１７下部の活性層１０４への光閉じ込め係数よりも小さくする。これにより、非対称な端面反射率によって生じる共振器の長さ方向の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスを低減でき、高出力特性の低下が防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザに関する。

半導体レーザは、エレクトロニクスやオプトエレクトロニクスの多くの分野で広く使用されており、光デバイスとして不可欠なものである。特に、III−Ｖ族窒化物系半導体材料（例えば、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）など）からなる半導体レーザは、光ディスク装置による超高密度記録を実現するためのキーデバイスであり、現在、実用レベルに達しつつある。この半導体レーザの高出力化は、光ディスクの高速書き込みを可能にするのみならず、レーザディスプレイへの応用など、新たな技術分野の開拓に必須の技術である。

図１４に、従来の半導体レーザの一例を示す。この半導体レーザは、絶縁層を用いて電流狭窄構造を形成したものである。図示のように、この半導体レーザでは、ｎ型ＧａＮ基板１４０１上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１４０２、ｎ型ＧａＮからなる光ガイド層１４０３、ＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層１４０４、アンドープＧａＮキャップ層１４０５、ｐ型ＧａＮからなる光ガイド層１４０６、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１４０７、絶縁層１４１０が順次積層されている。絶縁層１４１０は、前記ｐ型クラッド層１４０７に形成された台形状の凸部であるリッジストライプ構造１４１７の頂上部を除くｐ型クラッド層１４０７の上面およびリッジストライプ構造１４１７の側部を被覆している。リッジストライプ構造１４１７の頂上部の上面には、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１４０８およびｐメタル１４０９が配置されており、ｐ電極１４１５からリッジストライプ構造１４１７内へキャリア（ホール）を注入するようにしてある。ｎ型ＧａＮ基板１４０１の裏面には、ｎ電極１４１６が形成されている。前記ｐ型クラッド層１４０７に形成されたリッジストライプ構造１４１７が、電流狭窄構造として機能する。すなわち、リッジストライプ構造１４１７により電流が狭窄され、これによって生じる利得分布により導波モードが形成される。ｐ電極１４１５およびｎ電極１４１６から注入される電流の増加に伴って量子井戸活性層１４０４内のキャリア密度が上昇し、その値がしきい値に達するとレーザ発振（誘導放出）が得られる。レーザの光出力は、活性層１４０４内に注入されるキャリア密度の増大に伴い増加する。しかしながら、従来の半導体レーザでは、高出力を得ようと注入電流を増加し、活性層１４０４内部のキャリア密度を高くしようとした場合、活性層１４０４内部で横方向（リッジストライプ構造１４１７に直交する方向）にキャリア密度のばらつきが生じ、キャリアの空間的なホールバーニングや利得飽和によりキンク（電流−光出力特性の折れ曲がり、非線形性）が発生し、光出力増大が抑制され、高出力動作が阻害されるという問題があった。

キンクの発生を抑制する有効な対策のひとつとして、前記リッジストライプ構造の幅を狭くすることが知られている。リッジストライプ構造の幅が狭くなるにつれて、活性層に注入されるキャリアの分布、および活性層で誘起される光の強度分布の横方向（リッジストライプ構造１４１７に直交する方向）への拡がりが相対的に狭められ、空間的なホールバーニングに起因するキンクの発生が抑制される。

しかしながら、リッジストライプ構造の幅を、共振器全体で一様に狭くすることは、電流経路を狭くし、共振器の直列抵抗を増加させ、駆動電圧を上昇させる。特に、窒化物系半導体レーザの信頼性は、駆動電圧に大きく依存することが知られており、駆動電圧の上昇は、できる限り抑制されなければならない。また、光ディスク装置の書き込みに用いられる半導体レーザなどにとって重要なパラメータである水平方向遠視野角も、リッジストライプ構造の幅によって決定される。よって、リッジストライプ構造の幅は、単に狭くすればよいというものではなく、共振器の電流−光出力特性、直列抵抗、および水平方向遠視野角のそれぞれを最適とする値とする必要がある。

これらの課題に対して、共振器の中央部から共振器の両端面方向に向かってリッジストライプ構造の幅が減少するテーパ領域を形成するレーザ構造が提案されている（特許文献１参照。）。この構造では、リッジストライプ構造の幅を一様に狭くする従来のレーザ構造と比べて、共振器の駆動電圧を過度に上昇させることなく、安定なレーザ発振を提供できる。

また、共振器の長さ方向に電極を分割し、光の強度分布に比例した形状に注入電流分布形状を制御することにより、安定した単一モード動作と製作歩留まりの向上を図ったレーザ構造が提案されている（特許文献２参照。）。この構造では、光の強度分布が最も高くなるレーザの中央部分での電流密度を、他の部分より高くすることで、安定な単一モード発振のレーザを提供できる。

一方、高出力化の有効な手段のひとつとして、半導体レーザの共振器を形成する２つの端面の反射率を非対称とする方法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。これは、光ディスク装置の書き込みに用いられる半導体レーザでは一般的な方法である。この方法は、共振器を形成する２つの端面を、屈折率の異なる誘電体多層膜でそれぞれコーティングすることで、共振器端面の反射率を非対称にする方法であり、具体的には、共振器を形成する端面のうち、レーザ光が出射する側の端面（以下、前方端面という。）の反射率を低く（例えば、１０％）、また、その反対側の端面（以下、後方端面という。）の反射率を高く（例えば、９０％）する。なお、誘電体多層膜の反射率は、用いる誘電体の屈折率、層厚、および積層する総数によって制御することができる。この方法を用いれば、前記リッジストライプ構造の幅が共振器全体で一様である従来の半導体レーザや、特許文献１や特許文献２に開示されている半導体レーザの出力を、高めることができる。

しかしながら、共振器を形成する前方端面と後方端面の反射率が非対称である場合（いわゆる非対称コーティングの場合）、共振器内部では、共振器の長さ方向の光強度分布に大きな偏りを生じる。図１５は、図１４に示した従来の半導体レーザにおける共振器の長さ方向の光強度分布を示すグラフである。図示のように、前方端面の反射率と後方端面の反射率とがともに２０％である場合（すなわち対称コーティングの場合）、前方端面と後方端面の光強度は、ほぼ同じである。一方、前方端面の反射率が１０％、後方端面の反射率が９０％である場合（いわゆる非対称コーティングの場合）、前方端面の光強度は、後方端面の光強度と比べて約２倍高い。

図１４に示したリッジストライプ構造１４１７の幅が共振器全体で一様である従来のレーザ構造では、活性層１４０４内に注入されるキャリア密度は、共振器の長さ方向で一様となる。したがって、高出力を得ようと、前方端面と後方端面の反射率が非対称となるようにコーティングした場合、前方端面と後方端面で、光強度分布には大きな差があるにもかかわらず、活性層１４０４内に注入されるキャリア密度は一様という状態が発生する。すなわち、高出力を得るために注入電流を大きくすると、誘導放出による前方端面１４４１付近でのキャリアの消費が大きくなる一方、後方端面１４４０付近では活性層１４０４内のキャリア密度が過剰な状態となり、共振器の長さ方向の空間的ホールバーニングが生じやすくなる。そのため、利得飽和やキンクの発生を引き起こし、出力の低下や不安定性の原因となる。この現象は、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ただし、０≦ｘ≦１））からなる赤外半導体レーザや、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料（Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））からなる赤色半導体レーザと比べて、しきい値が極めて高く、なおかつ微分利得が高い窒化物系半導体レーザで特に顕著となる。

特許文献１や特許文献２に開示されている半導体レーザ構造でも、高出力を得ようと、非対称コーティングを施した場合、前方端面と後方端面での光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスな状態は十分には解消されず、キャリア密度が過剰な領域の形成は避け難い。
特開２０００−３５７８４２号公報 特許第１８６２５４４号公報 伊賀健一編著、「半導体レーザ」、第１版、株式会社オーム社、平成６年１０月２５日、ｐ．２３８

そこで、本発明の目的は、高出力を得るために共振器を形成する２つの端面の反射率を非対称とした半導体レーザであって、空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和などの高出力特性の低下が防止された半導体レーザを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の半導体レーザは、基板と、前記基板上の第１の導電型のクラッド層と、前記第１の導電型のクラッド層上の活性層と、前記活性層上の第２の導電型のクラッド層とを含み、前記第２の導電型のクラッド層は、キャリアを注入するためのリッジストライプ構造を有し、前記リッジストライプ構造に直交する方向の２つの端面を有する半導体レーザであって、前記半導体レーザの共振器において、レーザ光が出射される出射面（前方端面）の反射率が、反対側に位置する後方端面の反射率よりも低く、前記前方端面側での前記リッジストライプ構造下部の前記活性層への光閉じ込め係数が、前記後方端面側での前記リッジストライプ構造下部の前記活性層への光閉じ込め係数より小さい半導体レーザである。

このように、本発明の半導体レーザは、非対称な端面反射率を構成することで半導体レーザの高出力化が図れ、それによって生じる共振器の長さ方向の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスは、リッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数を、光強度が高くなる前方端面側では小さく、光強度が低くなる後方端面側では大きくすることで低減することができる。これにより、本発明の半導体レーザでは、空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和などの高出力特性の低下が防止され、この結果、安定な高出力動作を有する。

本発明の半導体レーザでは、前記第１の導電型のクラッド層または前記第２の導電型のクラッド層の少なくとも一方が、前記共振器の長さ方向に、複数個の屈折率の異なる材料を配置することで形成され、前記材料が、前記前方端面側から、屈折率の低い順に配列されていることが好ましい。

本発明の半導体レーザは、さらに、光ガイド層を含み、前記光ガイド層が、前記共振器の長さ方向に、複数個の膜厚の異なる厚を配置することで形成され、前記膜厚の異なる層が、前記前方端面側から、膜厚の薄い順に配列されていることが好ましい。

本発明の半導体レーザは、さらに、屈折率調整層を含み、前記屈折率調整層が、前記共振器の長さ方向に、複数個の屈折率の異なる層を配置することで形成され、前記屈折率の異なる層が、前記前方端面側から、屈折率の低い順に配列されていることが好ましい。

本発明の半導体レーザでは、前記リッジストライプ構造の幅は、１〜５μｍの範囲であってもよいし、５〜２００μｍの範囲であってもよい。

本発明の半導体レーザは、前記リッジストライプ構造を、複数個有してもよい。

本発明の半導体レーザでは、前記前方端面の反射率は、例えば、０．０１〜５０％の範囲、好ましくは、０．１〜３０％の範囲であり、前記後方端面の反射率は、例えば、３０〜１００％の範囲、好ましくは、５０〜１００％の範囲である。また、前記前方端面の反射率が前記後方端面の反射率よりも１５％以上低いことが好ましい。

本発明の半導体レーザは、III−Ｖ族窒化物系半導体材料からなることが好ましい。

本発明の半導体レーザは、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料からなるものであってもよいし、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料からなるものであってもよい。

以下、図面に基き本発明の半導体レーザの一例について詳細に説明する。この例は、III族窒化物系半導体レーザの場合の例である。

図１に、本発明の半導体レーザの共振器の一例の上方斜視図を示す。図示のように、この半導体レーザでは、基板１０１上に、第１の導電型のクラッド層１０２、活性層１０４、第２の導電型のクラッド層１０７、コンタクト層１０８、絶縁層１１０が順次積層されている。絶縁層１１０は、前記第２の導電型のクラッド層１０７に形成された台形状の凸部であるリッジストライプ構造１１７の上面を除く第２の導電型のクラッド層１０７の上面およびリッジストライプ構造１１７の側部を被覆している。なお、前記リッジストライプ構造の形状は、台形状に限られず、例えば、側辺を斜めではなく略垂直に立ち上げた長方形状（直方体状）としてもよい。リッジストライプ構造１１７の上面には、第２の電極１１５が配置されており、リッジストライプ構造１１７内へキャリア（ホール）を注入するようにしてある。基板１０１の裏面には、第１の電極１１６が配置されている。前記リッジストライプ構造１１７に直交する方向でへき開した２つの端面は、それぞれ、誘電体多層膜１３１、１３０でコーティングされ、レーザ光が出射される出射面（前方端面１４１）およびその反対側に位置する後方端面１４０が形成されている。また、前記前方端面１４１側でのリッジストライプ構造１１７下部の活性層１０４への光閉じ込め係数は、前記後方端面１４０側でのリッジストライプ構造１１７下部の活性層１０４への光閉じ込め係数よりも小さくなるように設計されている。

前記基板１０１としては、III−Ｖ族窒化物系半導体材料がその上にエピタキシャル成長できる基板、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ｎ型ＧａＮ基板などを用いることができる。前記基板１０１の大きさとしては、その幅が、例えば、１００〜２０００μｍの範囲、好ましくは、１５０〜１０００μｍの範囲、より好ましくは、２００〜７００μｍの範囲であり、その長さが、例えば、１００〜３０００μｍの範囲、好ましくは、１５０〜２０００μｍの範囲、より好ましくは、２００〜１０００μｍの範囲であり、その厚さが、例えば、１００〜４０００μｍの範囲、好ましくは、５０〜１０００μｍの範囲、より好ましくは、５０〜２００μｍの範囲である。

前記第１の導電型のクラッド層１０２としては、例えば、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層などを用いることができる。前記第１の導電型のクラッド層１０２の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０．２〜５μｍの範囲であり、好ましくは、０．３〜４μｍの範囲であり、より好ましくは、０．４〜３μｍの範囲である。

前記活性層１０４としては、例えば、ＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層などを用いることができる。前記活性層１０４の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、そのトータルの厚さは、例えば、０．００２〜０．２μｍの範囲であり、好ましくは、０．００３〜０．１μｍの範囲であり、より好ましくは、０．００５〜０．０５μｍの範囲である。

前記第２の導電型のクラッド層１０７としては、例えば、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層などを用いることができる。前記第２の導電型のクラッド層１０７の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、後述のリッジストライプ構造の高さを含めて、例えば、０．２〜５μｍの範囲であり、好ましくは、０．３〜４μｍの範囲であり、より好ましくは、０．４〜３μｍの範囲である。

前記第２の導電型のクラッド層１０７には、キャリア（ホール）を注入するためのリッジストライプ構造１１７が形成される。前記第２の導電型のクラッド層１０７にリッジストライプ構造１１７を形成する方法は、特に制限されないが、例えば、塩素ガス等を用いたドライエッチングなどの方法で形成することができる。前記リッジストライプ構造１１７の幅は、例えば、１〜５μｍの範囲、好ましくは、１〜４μｍの範囲、より好ましくは、１〜３μｍの範囲であり、高さは、例えば、０〜４μｍの範囲、好ましくは、０．１〜３μｍの範囲、より好ましくは、０．２〜２μｍの範囲である。なお、後述のワイドストライプ構造の本発明の半導体レーザにおいては、前記リッジストライプ構造１１７の幅は、例えば、５〜２００μｍの範囲であり、好ましくは、１０〜１５０μｍの範囲であり、より好ましくは、１０〜１００μｍの範囲である。

前記絶縁層１１０は、前述のとおり、前記リッジストライプ構造１１７の上面を除く第２の導電型のクラッド層１０７の上面およびリッジストライプ構造１１７の側部を被覆するように形成する。前記絶縁層の材質は、特に制限されないが、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＯＮ，ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５などを用いることができる。

前記コンタクト層１０８としては、例えば、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層などを用いることができる。前記コンタクト層１０８の大きさとしては、その幅は、前記リッジストライプ構造１１７と同様であり、その長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０〜２μｍの範囲であり、好ましくは、０．０５〜１μｍの範囲であり、より好ましくは、０．１〜０．５μｍの範囲である。

前記第２の電極１１５としては、例えば、ｐ電極を用いることができる。前記第２の電極１１５は、少なくとも、前記コンタクト層１０８の上面を覆うように形成する。なお、前述のとおり、前記リッジストライプ構造１１７の上面を除く第２の導電型のクラッド層１０７の上面およびリッジストライプ構造１１７の側部は、絶縁層１１０で覆われているので、図１に示すように、絶縁層１１０の上面まで覆うように、第２の電極１１５を形成しても、前記リッジストライプ構造１１７の上面のみからキャリアを注入することができるので問題はない。

前記第１の電極１１６としては、例えば、ｎ電極を用いることができる。前記第１の電極１１６は、前記基板１０１の裏面に、少なくとも、前記リッジストライプ構造１１７の下部にあたる部分を覆うように配置する。

前記誘電体多層膜１３１、１３０は、前記前方端面１４１および後方端面１４０が、所望の反射率となるように形成する。前記前方端面１４１および後方端面１４０の反射率については、前述のとおりである。前記反射率は、前記誘電体多層膜１３１、１３０に用いる誘電体の屈折率、層厚および積層する層の数によって制御することができる。前記誘電体としては、特に制限されないが、例えば、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＯＮ，ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５などを用いることができる。また、前記誘電体多層膜１３０、１３１の厚さは、それぞれ、例えば、０．００１〜３μｍの範囲であり、好ましくは、０．００２〜２μｍの範囲であり、より好ましくは、０．００３〜１μｍの範囲である。

本発明の半導体レーザの構造は、上述の層構造に限られるものでなく、例えば、前記第１の導電型のクラッド層１０２と活性層１０４との間に、第１の導電型の光ガイド層を設けてもよく、前記活性層１０４と第２の導電型のクラッド層１０７との間に、キャップ層や第２の導電型の光ガイド層を設けてもよい。また、前記リッジストライプ構造１１７の直下にエッチングストップ層を設けてもよい。

前記第１の導電型の光ガイド層としては、例えば、ｎ型ＧａＮからなる光ガイド層を用いることができる。前記第１の導電型の光ガイド層の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０．００１〜３μｍの範囲であり、好ましくは、０．０１〜２μｍの範囲であり、より好ましくは、０．１〜１μｍの範囲である。

前記キャップ層としては、例えば、アンドープＧａＮキャップ層を用いることができる。前記キャップ層の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０．００１〜３μｍの範囲であり、好ましくは、０．０１〜２μｍの範囲であり、より好ましくは、０．１〜１μｍの範囲である。

前記第２の導電型の光ガイド層としては、例えば、ｎ型ＧａＮからなる光ガイド層を用いることができる。前記第２の導電型の光ガイド層の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０．００１〜３μｍの範囲であり、好ましくは、０．０１〜２μｍの範囲であり、より好ましくは、０．１〜１μｍの範囲である。

前記エッチングストップ層の材質としては、例えば、Ａｌ_ｕＧａ_ｖＩｎ_{１−ｕ−ｖ}Ｎ（ただし、０．０５≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｕ＋ｖ≦１）などを用いることができる。前記エッチングストップ層の大きさとしては、その幅およびその長さは、前記基板と同様であり、その厚さは、例えば、０．００１〜０．５μｍの範囲であり、好ましくは、０．００１〜０．２μｍの範囲である。

以下、本発明について、III−Ｖ族窒化物系半導体材料（Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））からなる半導体レーザを例にとり、図面に基き説明する。

この例は、前記第２の導電型のクラッド層を、共振器の長さ方向で２分割することで、前方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数を、後方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数よりも小さくなるようにした例である。図２に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の上方斜視図（（ａ））およびリッジストライプ構造に直交する方向における断面図（（ｂ）、（ｃ））の一例を示す。また、図３に、共振器の長さ方向（図２（ａ）のＺ−Ｚ’）における断面図の一例を示す。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。

ｎ型ＧａＮ基板２０１（厚さ４００μｍ）上に、ｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層２０２（厚さ１．２μｍ）、ｎ型ＧａＮからなる光ガイド層２０３（厚さ０．０５μｍ）、ＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層２０４（井戸層３ｎｍ、障壁層７ｎｍであり３つの井戸層からなる。トータルの厚さ２３ｎｍ）、アンドープＧａＮキャップ層２０５（厚さ０．０１μｍ）、ｐ型ＧａＮからなる光ガイド層２０６（厚さ０．０５μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層（厚さ０．５μｍ、後述のように、共振器の長さ方向で２分割されている）、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層２０８（厚さ０．１５μｍ）、絶縁層２１０（材料Ｔａ_２Ｏ_５、厚さ０．１μｍ）が順次積層されている。絶縁層２１０は、前記ｐ型クラッド層に形成された台形状の凸部であるリッジストライプ構造２１７の上面を除くｐ型クラッド層の上面およびリッジストライプ構造２１７の側部を被覆している。リッジストライプ構造２１７の上面には、ｐメタル２０９（材料Ｐｄ、厚さ０．０５μｍ）およびｐ電極２１５（材料Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、厚さ０．３μｍ）が形成されており、リッジストライプ構造２１７内へキャリア（ホール）を注入するようにしてある。ｎ型ＧａＮ基板２０１の裏面には、ｎ電極２１６（材料Ｍｏ／Ｔｉ／Ａｕ、厚さ０．３μｍ）が形成されている。この例では、共振器の長さ、幅、および厚さは、それぞれ、６００μｍ、３００μｍ、および８０μｍである。また、リッジストライプ構造２１７の幅は、約１．５μｍ、高さは、０．５μｍである。

誘電体多層膜２３１、２３０は、前方端面２４１の反射率が１０％、後方端面２４０の反射率が９０％となるように形成されている。

この例の特徴は、共振器の長さ方向でｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層の屈折率を変調させていることである。図２（ｂ）、（ｃ）および図３に示すように、共振器の長さ方向で２種類の組成からなるクラッド層を採用している。前方端面２４１側から順に、ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層２２１（Ｘ２−Ｘ２’断面）、ｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラッド層２２０（Ｘ１−Ｘ１’断面）としてある。屈折率は、Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ、Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎの順に小さくなる。そのため、リッジストライプ構造２１７下部の活性層２０４への光閉じ込め係数Γは、Γ（Ｘ２−Ｘ２’断面）＜Γ（Ｘ１−Ｘ１’断面）となる。ｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層２２１の領域の長さは２４０μｍ、ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層２２０の領域の長さは３６０μｍとしてある。

このような構造を採ることで、従来の半導体レーザに見られた共振器の長さ方向の活性層内の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスを改善することができる。図９は、この例の半導体レーザの共振器の長さ方向の光強度分布を示すグラフである。図示のように、従来の半導体レーザでは、非対称コーティング（前方端面の反射率は１０％、後方端面の反射率は９０％）によって、共振器の長さ方向の光強度分布は、前方端面（図の左側）に向かって急激に上昇する。高出力を得るために注入電流を大きくすると、誘導放出による前方端面付近でのキャリアの消費が大きくなる一方、後方端面付近では活性層内のキャリア密度が過剰な状態となり、共振器の長さ方向の空間的ホールバーニングが生じやすくなる。そのため、利得飽和やキンクの発生を引き起こし、出力の低下や不安定性の原因となる。この例の図３に示すような構造とすることで、活性層内の共振器の長さ方向の光強度分布を平坦化でき、結果として、共振器の長さ方向の空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和といった高出力特性の低下が防止される。

なお、この例では、第２の導電型のクラッド層であるｐ型クラッド層を共振器の長さ方向で２分割したが、第１の導電型のクラッド層であるｎ型クラッド層を２分割しても同様の効果が得られる。

また、その他のレーザ、例えば、ＡｌＧａＡｓ系半導体材料やＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料からなる半導体レーザであっても、共振器の長さ方向に分割したクラッド層を形成することによって、安定した基本横モードでレーザ発振する高出力半導体が得ることが可能である。

この例は、前記実施例１のｐ型クラッド層の形を変えた一例である。図５に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の長さ方向の断面図の一例を示す。

前記実施例１では、図３に示すように、ｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層２２１およびｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層２２０の上部に、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層２０８が存在するような構造としたが、図５に示すような構造としても構わない。すなわち、後方端面側にｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層５２０を形成し、前方端面側および前記ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層５２０の上部にｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層５２１を形成し、さらにその上部にｐ型ＧａＮからなるコンタクト層５０８を形成する。ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層５２０の厚さは、例えば、０．４〜３μｍの範囲とすればよい。ｐ型クラッド層の形を変えたこと以外は、実施例１と同じ構造とする。このような構造を採っても、本発明の効果は大きい。なお、図５において、５０１はｎ型ＧａＮ基板、５０２はｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層、５０３はｎ型ＧａＮからなる光ガイド層、５０４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層、５０５はアンドープＧａＮキャップ層、５０６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、５０８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、５０９はｐメタル、５１５はｐ電極、５１６はｎ電極、５３０、５３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

この例は、前記実施例１の第２の導電型のクラッド層の形を変えたその他の例である。図６に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の長さ方向の断面図の一例を示す。

活性層内で発光再結合により生じた光は、活性層内に閉じ込められるわけではなく、クラッド層内にまで広がっている。実施例１、２では、活性層上部の各クラッド層が、共振器の長さ方向で完全に分離された形態としたが、図６に示すように、ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層６２０の一部（前方端面６４１側）をエッチング等により薄くし、その上部に屈折率の大きなｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層６２１を形成するような構造をとってもよい。ｐ型クラッド層の形を変えたこと以外は、実施例１と同じ構造とする。このような構造を採っても、本発明の効果は大きい。なお、図６において、６０１はｎ型ＧａＮ基板、６０２はｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層、６０３はｎ型ＧａＮからなる光ガイド層、６０４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層、６０５はアンドープＧａＮキャップ層、６０６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、６０８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、６０９はｐメタル、６１５はｐ電極、６１６はｎ電極、６３０、６３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

また、前記実施例１〜３では、クラッド層の分割数を２としたが、分割数は２以上であればいくつであってもよい。分割数３の場合の例を次に述べる。

この例は、前記のとおり、ｐ型クラッド層を、共振器の長さ方向で３分割することで、前方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数を、後方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数よりも小さくなるようにした例である。図７に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の上方斜視図（（ａ））およびリッジストライプ構造に直交する方向における断面図（（ｂ）〜（ｄ））の一例を示す。また、図８に、共振器の長さ方向（図７（ａ）のＺ−Ｚ’）における断面図の一例を示す。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図であり、図７（ｄ）は、図７（ａ）のＸ３−Ｘ３’における断面図である。

この例の半導体レーザの共振器は、前記実施例１の半導体レーザの共振器のｐ型クラッド層の分割数を２から３に変更した以外は、図２、３に示す半導体レーザの共振器と同じ構造である。この例の特徴は、前記実施例１と同じく、共振器の長さ方向でｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層の屈折率を変調させていることである。図７（ｂ）〜（ｄ）および図８に示すように、共振器の長さ方向で３種類の組成からなるクラッド層を採用している。前方端面４４１側から順に、ｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層７２２（Ｘ３−Ｘ３’断面）、ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層７２１（Ｘ２−Ｘ２’断面）、ｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラッド層７２０（Ｘ１−Ｘ１’断面）としてある。屈折率は、Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎ、Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ、Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎの順に小さくなる。そのため、リッジストライプ構造７１７下部の活性層７０４への光閉じ込め係数Γは、Γ（Ｘ３−Ｘ３’断面）＜Γ（Ｘ２−Ｘ２’断面）＜Γ（Ｘ１−Ｘ１’断面）となる。ｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層７２２の領域の長さは１８０μｍ、ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層７２１の領域の長さは１２０μｍ、ｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラッド層７２０の領域の長さは３００μｍとしてある。なお、図７、８において、７０１はｎ型ＧａＮ基板７０１、７０２はｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層７０２、７０３はｎ型ＧａＮからなる光ガイド層７０３、７０４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層、７０５はアンドープＧａＮキャップ層、７０６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、７０８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、７１０は絶縁層７１０、７１７はリッジストライプ構造、７０９はｐメタル７０９、７１５はｐ電極７１５、７１６はｎ電極、７３０、７３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

図９は、この例の半導体レーザの共振器の長さ方向の光強度分布を示すグラフである。図示のとおり、実施例１と同様に、この例の構造を採ることでも、従来の半導体レーザに見られた共振器の長さ方向の活性層内の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスを改善することができることがわかる。なお、図９のグラフにおける従来例の曲線は、前記実施例１における図４のグラフに示した従来例の曲線と同じである。

また、前述のとおり、クラッド層の分割数は２以上であればいくつであってもよく、例えば、分割数を４以上とすることも可能である。前記分割数は、例えば、２〜１０の範囲であり、好ましくは、２〜６の範囲である。以下の例における分割数についても、同様である。

また、上記の実施例１〜４では、クラッド層が複数に分割された構造で説明したが、共振器の長さ方向に異なる屈折率を有するクラッド層が形成されておればよく、クラッド層の組成（または屈折率）が徐々に変化するような構造でも同様の効果が得られる。

この例は、光ガイド層を、共振器の長さ方向で２分割することで、前方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数を、後方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数よりも小さくなるようにした例である。図１０に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の上方斜視図（（ａ））およびリッジストライプ構造に直交する方向における断面図（（ｂ）、（ｃ））を示す。なお、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。

この例の半導体レーザの共振器は、前記実施例１の半導体レーザの共振器のｐ型クラッド層に代えて、光ガイド層を分割した以外は、図２、３に示す半導体レーザの共振器と同じ構造である。ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層１００７（厚さ０．５μｍ）は分割せず、代わりにｐ型ＧａＮからなる光ガイド層を共振器の長さ方向で２分割した。前記２分割された光ガイド層は、前方端面１０４１側（図１０（ｃ））の厚さを、後方端面１０４０側（図１０（ｂ））の厚さより薄くしてある。具体的には、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５１（前方端面１０４１側）の厚さは０．０５μｍ、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５０（後方端面１０４０側）の厚さは０．１μｍとしている。なお、この例では、前記ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５１の長さは２４０μｍ、前記ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５０の長さは３６０μｍである。また、図１０において、１００１はｎ型ＧａＮ基板、１００２はｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層、１００３はｎ型ＧａＮからなる光ガイド層１００３、１００４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層１００４、１００５はアンドープＧａＮキャップ層、１００６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、１００８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、１０１０は絶縁層、１０１７はリッジストライプ構造、１００９はｐメタル１００９、１０１５はｐ電極、１０１６はｎ電極、１０３０、１０３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

このような構造を採ることでも、従来の半導体レーザに見られた共振器の長さ方向の活性層内の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスを改善することができる。すなわち、前方端面側の光ガイド層を薄くすることで、前方端面側の活性層への光閉じ込め係数を後方端面側と比べて低下させることができ、活性層内の共振器の長さ方向の光強度分布を平坦化できる。その結果、共振器の長さ方向の空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和といった高出力特性の低下が防止される。

また、この例では、共振器の長さ方向に光ガイド層が複数に分割された構造で説明したが、共振器の長さ方向に異なる厚さを有する光ガイド層で構成されておればよく、光ガイド層の厚さが徐々に変化するような構造でも同様の効果が得られる。

この例は、屈折率調整層を設けることで、前方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数を、前記後方端面側でのリッジストライプ構造下部の活性層への光閉じ込め係数よりも小さくなるようにした例である。図１１に、この例の窒化物系半導体レーザの共振器の上方斜視図（（ａ））およびリッジストライプ構造に直行する方向における断面図（（ｂ）、（ｃ））の一例を示す。なお、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。

この例の半導体レーザの共振器は、前記実施例１の半導体レーザの共振器のｐ型クラッド層を分割せず、ｎ型クラッド層とｎ型光ガイド層との間に、共振器の長さ方向に２分割された屈折率調整層を設けた以外は、図２、３に示す半導体レーザの共振器と同じ構造である。ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層１１０７（厚さ０．５μｍ）は分割せず、ｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層１１０２とｎ型ＧａＮからなる光ガイド層１１０３との間に、共振器の長さ方向に２分割された屈折率調整層を設けている。前記２分割された屈折率調整層において、前方端面１１４１側の屈折率調整層１１６１のＡｌ組成は、後方端面１１４０側の屈折率調整層１１６０のＡｌ組成よりも大きくしてある。具体的には、前方端面１１４１側にｎ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層１１６１、後方端面１１４０側にｎ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ層１１６０を使用している。屈折率は、Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ、Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎの順に小さくなる。そのため、リッジストライプ構造２１７下部の活性層２０４への光閉じ込め係数Γは、前方端面１１４１側で小さく、後方端面１１４０側で大きくなる。なお、この例では、前記ｎ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層１１６１の長さは２４０μｍ、前記ｎ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ層１１６０の長さは３６０μｍである。また、図１１において、１１０１はｎ型ＧａＮ基板、１１０４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層１１０４、１１０５はアンドープＧａＮキャップ層、１１０６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、１１０７はｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層、１１０８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、１１１０は絶縁層、１１１７はリッジストライプ構造、１１０９はｐメタル、１１１５はｐ電極、１１１６はｎ電極、１１３０、１１３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

このような構造を採ることでも、従来の半導体レーザに見られた共振器の長さ方向の活性層内の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスを改善することができる。すなわち、前方端面側の屈折率調整層のＡｌ組成を高くすることで、前方端面側の活性層への光閉じ込め係数を後方端面側に比べて低下させることができ、活性層内の共振器の長さ方向の光強度分布を平坦化できる。その結果、共振器の長さ方向の空間的ホールバーニングによるキンクの発生および利得飽和といった高出力特性の低下が防止される。

また、この例では、共振器の長さ方向に屈折率調整層が複数に分割された構造で説明したが、共振器の長さ方向に異なる屈折率を有する屈折率調整層で構成されておればよく、屈折率調整層の組成（または屈折率）が徐々に変化するような構造でも同様の効果が得られる。

そして、この例では、屈折率調整層のＡｌ組成を共振器の長さ方向で変えることで活性層内の光強度分布を調整する手法について述べたが、屈折率調整層の組成を同じにし、共振器の長さ方向でその厚さを変化させても同様の効果が得られる。すなわち、前方端面側の屈折率調整層の厚さを後方端面側に比べて相対的に薄くしてもよい。

さらに、この例では、屈折率調整層をクラッド層に接した構成で説明したが、屈折率調整層をクラッド層中や光ガイド層中に配置しても同様の効果が得られる。

この例は、レーザ（発光ダイオード（ＬＥＤ））ディスプレイに応用する場合の本発明の半導体レーザの構造の一例である。レーザディスプレイは、ＲＧＢ発光レーザ（ＬＥＤ）を用いたディスプレイ装置であり、レーザ出力としては数百ｍＷ以上の高出力が必要とされる。本発明の半導体レーザを、レーザディスプレイに用いる場合、光に回折限界の集光特性は要求されない。従って、半導体レーザの横モードは単一モードで有る必要がない。そこで、リッジストライプ構造の幅を広げたワイドストライプ構造の高出力半導体レーザを用いることができ、図１２に示すこの例の半導体レーザの共振器のリッジストライプ構造１２１７の幅を、例えば、５０μｍと広くしても構わない。この例の半導体レーザの共振器は、リッジストライプ構造の幅を変更した以外は、実施例１〜６のいずれかに示した構造をとっている。なお、図１２において、１２０１はｎ型ＧａＮ基板、１２０２はｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｎ型クラッド層、１２０３はｎ型ＧａＮからなる光ガイド層、１２０４はＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる量子井戸活性層、１２０５はアンドープＧａＮキャップ層、１２０６はｐ型ＧａＮからなる光ガイド層、１２０７はｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎからなるｐ型クラッド層、１２０８はｐ型ＧａＮからなるコンタクト層、１２１０は絶縁層、１２０９はｐメタル、１２１５はｐ電極、１２１６はｎ電極、１２３０、１２３１は誘電体多層膜を、それぞれ示す。

ワイドストライプ構造においても、共振器の長さ方向の光強度分布と注入キャリア密度分布のアンバランスにより利得飽和が生じ、高出力特性が低下する問題は同様に存在する。したがって、前記ワイドストライプ構造の半導体レーザに、実施例１〜６に記載のいずれかの方法を用いることで、共振器の長さ方向で発生する利得飽和を改善でき、高出力特性の低下が防止される。

この例は、レーザディスプレイに応用する場合の本発明の半導体レーザの構造のその他の例である。１００インチクラスの大画面をレーザの照射により実現するには、光源特性として数Ｗの出力が必要となる。フルカラー出力を得るためには、数Ｗクラスの赤、青、緑の波長領域のレーザを、それぞれそろえる必要がある。しかしながら、リッジストライプ構造が１つの半導体レーザにおいて、数Ｗクラスの出力を得るのは難しい。そこで、リッジストライプ構造を複数個有するマルチストライプ構造の半導体レーザを利用して数Ｗの出力を得る構造を提案する。図１３に、この例における半導体レーザの共振器の上方斜視図を示す。図示のように、ｎ個のリッジストライプ構造が集積化されている。ここで、例えば、１≦ｎ≦１００であり、好ましくは、１≦ｎ≦５０である。この例では、リッジストライプ構造の幅は５０μｍ、リッジストライプ構造の間隔は３００μｍで、ｎ＝４０とした場合、共振器の幅は１２ｍｍ、リッジストライプ構造１つあたりの出力は４００ｍＷ程度で、共振器全体で１６Ｗの出力が可能である。各リッジストライプ構造などの基本的な構造は、実施例１〜７のいずれかに示した構造をとっている。この構造を用いることで各リッジストライプ構造における高出力特性の低下が防止される。

本発明の半導体レーザは、例えば、安定な高出力半導体レーザを必要とする光記録装置、光ディスプレイ（レーザディスプレイ）装置等の光源として有用であり、また、その他、レーザ加工、医用等への応用にも有用である。

図１は、本発明の半導体レーザの共振器の一例の上方斜視図である。 図２（ａ）は、本発明の半導体レーザの共振器のその他の例の上方斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。 図３は、図２（ａ）のＺ−Ｚ’における断面図である。 図４は、本発明の半導体レーザの共振器のその他の例における共振器の長さ方向の光強度分布を示すグラフである。 図５は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例における共振器の長さ方向の断面図である。 図６は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例における共振器の長さ方向の断面図である。 図７（ａ）は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例の上方斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図であり、図７（ｄ）は、図７（ａ）のＸ３−Ｘ３’における断面図である。 図８は、図７（ａ）のＺ−Ｚ’における断面図である。 図９は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例における共振器の長さ方向の光強度分布を示すグラフである。 図１０（ａ）は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例の上方斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。 図１１（ａ）は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例の上方斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸ１−Ｘ１’における断面図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＸ２−Ｘ２’における断面図である。 図１２は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例の上方斜視図である。 図１３は、本発明の半導体レーザの共振器のさらにその他の例の上方斜視図である 図１４は、従来の半導体レーザの共振器の一例を示す上方斜視図である。 図１５は、従来の半導体レーザの共振器における共振器の長さ方向の光強度分布の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０１、２０１、５０１、６０１、７０１、１００１、１１０１、１２０１、１４０１ ｎ型ＧａＮ基板
１０２、２０２、５０２、６０２、７０２、１００２、１１０２、１２０２、１４０２ ｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層
１０４、２０４、５０４、６０４、７０４、１００４、１１０４、１２０４、１４０４ ＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造からなる活性層
１０７、１００７、１１０７、１２０７、１４０７ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０８、２０８、５０８、６０８、７０８、１００８、１１０８、１２０８、１４０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層
１１０、２１０、５１０、６１０、７１０、１０１０、１１１０、１２１０、１４１０ 絶縁層
１１５、２１５、５１５、６１５、７１５、１０１５、１１１５、１２１５、１４１５ ｐ電極
１１６、２１６、５１６、６１６、７１６、１０１６、１１１６、１２１６、１４１６ ｎ電極
１１７、２１７、５１７、６１７、７１７、１０１７、１１１７、１２１７、１４１７ リッジストライプ構造
１３０、１３１、２３０、２３１、５３０、５３１、６３０、６３１、７３０、７３１、１０３０、１０３１、１１３０、１１３１、１２３０、１２３１ 誘電体多層膜
２０３、５０３、６０３、７０３、１００３、１１０３、１２０３、１４０３ ｎ型ＧａＮ光ガイド層
２０５、５０５、６０５、７０５、１００５、１１０５、１２０５、１４０５ アンドープＧａＮキャップ層
２０６、５０６、６０６、７０６、１０５０、１０５１、１１０６、１２０６、１４０６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層
２０９、５０９、６０９、７０９、１００９、１１０９、１２０９、１４０９ ｐメタル層
２２０、５２０、６２０、７２０ ｐ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎクラッド層
２２１、５２１、６２１、７２１ ｐ型Ａｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎクラッド層
７２２ ｐ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎクラッド層
１１６０ ｎ型Ａｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ層
１１６１ ｎ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎ層

Claims (12)

1. 基板と、前記基板上の第１の導電型のクラッド層と、前記第１の導電型のクラッド層上の活性層と、前記活性層上の第２の導電型のクラッド層とを含み、前記第２の導電型のクラッド層は、キャリアを注入するためのリッジストライプ構造を有し、前記リッジストライプ構造に直交する方向の２つの端面を有する半導体レーザであって、前記半導体レーザの共振器において、レーザ光が出射される出射面（前方端面）の反射率が、反対側に位置する後方端面の反射率よりも低く、前記前方端面側での前記リッジストライプ構造下部の前記活性層への光閉じ込め係数が、前記後方端面側での前記リッジストライプ構造下部の前記活性層への光閉じ込め係数より小さい半導体レーザ。
2. 前記第１の導電型のクラッド層または前記第２の導電型のクラッド層の少なくとも一方が、前記共振器の長さ方向に、複数個の屈折率の異なる材料を配置することで形成され、前記材料が、前記前方端面側から、屈折率の低い順に配列されている請求項１記載の半導体レーザ。
3. さらに、光ガイド層を含み、前記光ガイド層が、前記共振器の長さ方向に、複数個の膜厚の異なる層を配置することで形成され、前記膜厚の異なる層が、前記前方端面側から、膜厚の薄い順に配列されている請求項１記載の半導体レーザ。
4. さらに、屈折率調整層を含み、前記屈折率調整層が、前記共振器の長さ方向に、複数個の屈折率の異なる層を配置することで形成され、前記屈折率の異なる層が、前記前方端面側から、屈折率の低い順に配列されている請求項１記載の半導体レーザ。
5. 前記リッジストライプ構造の幅が、１〜５μｍの範囲である請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ。
6. 前記リッジストライプ構造の幅が、１〜５μｍの範囲に代えて、５〜２００μｍの範囲である請求項５記載の半導体レーザ。
7. 前記リッジストライプ構造を、複数個有する請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ。
8. 前記前方端面の反射率が、０．０１〜５０％の範囲であり、前記後方端面の反射率が、３０〜１００％の範囲である請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ。
9. 前記前方端面の反射率が前記後方端面の反射率よりも１５％以上低い請求項１から８のいずれかに記載の半導体レーザ。
10. III−Ｖ族窒化物系半導体材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の半導体レーザ。
11. ＡｌＧａＡｓ系半導体材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の半導体レーザ。
12. ＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の半導体レーザ。
    

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