JP2006165513A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を出射する半導体レーザを提供する。
【解決手段】リッジ６中央部の電界の大きさＥ１と、溝部１５の端における電界の大きさＥ２の比率Ｅ１／Ｅ２が、０．０００１より大きく、０．０１より小さくなるように、溝部１５の幅を設定する。ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザでは、溝部１５の外側に溝部１５の等価屈折率より大きい等価屈折率を有する層が存在する。そのため、溝部１５より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ディスクシステム又は光通信等に用いられる半導体レーザに関し、特に、リッジ構造型のディスクリート及びモノリシック半導体レーザに関する。

ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザは、リッジを等価屈折率の小さいチャンネル（溝）部で挟み、さらにチャンネル部を等価屈折率の大きな層で挟んだ構成を備えている。

そして、従来のダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザは、リッジ脇の溝部を１０μｍ幅で構成しており、その溝部はドライエッチング及びウエットエッチングにより半導体膜を除去することで形成している。

以上の構成を備える半導体レーザから出射されるレーザ光の遠視野像（ファーフィールド・パターン）は、楕円形であり、活性層に垂直方向の遠視野像の広がりが大きく、活性層に水平方向の遠視野像の広がりが小さい。

従来のダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザでは、水平方向の遠視野像の強度中心及び形状が光出力の変化に伴い変動するものが発生し、安定した歩留が得られないという問題があった。

そこで本発明の目的は、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を出射する半導体レーザを提供することである。

請求項１に記載の発明は、リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
前記チャンネル部の幅は、
Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕｘ）（ｘ≦Ｔ／２）・・・（１）
Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕＴ／２）ｅｘｐ（−ｗ（｜ｘ｜−Ｔ／２）） （ｘ≧Ｔ／２） ・・・ （２）
ｕ²＋ｗ²＝（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）（２π／λ）²Ｔ² ・・・（３）
ｗ＝ｕ・ｔａｎ（ｕ） ・・・（４）
ただし、Ｅは電界、
Ａは所定の係数、
ｘは前記リッジの中心からの距離、
Ｔは前記リッジの幅、
ｎ₁は前記リッジの等価屈折率、
ｎ₂は前記チャンネル部の等価屈折率、
λは前記半導体レーザの発振波長、
Ｗｃは前記チャンネル部の幅、
とした場合に、
式（１）から（４）によって算出されるｘ＝０における電界Ｅ１と、ｘ＝Ｔ／２＋Ｗｃ における電界Ｅ２の比であるＥ２／Ｅ１が、
０．０００１ ≦ Ｅ２／Ｅ１ ≦ ０．０１ ・・・ （５）
を満たすように決定されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟んで構成するリッジ構造型の半導体レーザであって、前記リッジの両脇に、前記リッジの端から所定間隔を隔てて、レーザ光を吸収するレーザ光吸収領域を配置したことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、前記半導体レーザの発振波長は、６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、前記半導体レーザの発振波長は、７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にあり、前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、前記半導体レーザの発振波長は、３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にあり、前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、０．７μｍ以上、５．０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、式（５）が成立するように、チャンネル部の幅が決定されている。そして、チャンネル部の外側には、チャンネル部の等価屈折率より大きい等価屈折率を有する層が存在する。そのため、式（５）が成立している状態で、チャンネル部より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、レーザ光吸収領域がリッジの端から所定間隔を隔てて配置されている。そのため、チャンネル部より外側に分布する光のレーザ光吸収領域による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

請求項１４に記載の発明によれば、発振波長が６０１ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザに対して、チャンネル部より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

請求項１５に記載の発明によれば、発振波長が７０１ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザに対して、チャンネル部より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

請求項１６に記載の発明によれば、発振波長が３３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザに対して、チャンネル部より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザ１３の構造を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

本実施の形態に係る半導体レーザは、２本の溝（チャンネル）部１５をリッジ６を挟んで形成するダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザである。

図１において、ｎ型（ｎ‐）ＧａＡｓ基板１の上方に、ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２が形成されている。ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２上には、ＧａＩｎＰを井戸層、ＡｌＧａＩｎＰをバリア層とする多重量子井戸構造の活性層３（以下、ＭＱＷ活性層と称する。）が形成されている。

活性層３上には、ｐ型（ｐ‐）ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層４、エッチングストッパ層５が順に形成されている。エッチングストッパ層５上には、線状にリッジ６が形成されている。そして、リッジ６の両脇に形成された２本の溝部１５を隔てて、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７がリッジ６に沿って線状に形成されている。

そして、リッジ６及びｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７の上面にはｐ‐ＧａＡｓコンタクト層８が形成され、その上部には絶縁膜９が形成されている。絶縁膜９上に金属薄膜と金メッキからなるｐ電極１０が形成されている。そしてリッジ６上の絶縁膜９は開口され、ｐ電極１０とｐ‐ＧａＡｓコンタクト層８は電気的に接続されている。

半導体レーザ１３の端面近傍には、窓領域１１が設けられている。そして、ｎ‐ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ電極１２が形成されている。また、１４はレーザ光を示している。

上記の例において、ＡｌＧａＩｎＰの組成は、正確には、（Ａｌ_xＧａ_1-x）０．５Ｉｎ０．５Ｐによって表される。そして、ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２の組成比ｘは０．５〜０．７、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層４の組成比ｘは０．５〜０．７、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７の組成比ｘは０．５〜０．７である。

各層の厚さは、ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２が１．５〜４μｍ、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層４が０．１〜１μｍ、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７が０．５〜２μｍである。そして、各層のキャリア濃度は、ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２が０．３〜２．０×１０¹⁸ｃｍ^-3、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層４が０．３〜２．０×１０¹⁸ｃｍ^-3、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７が０．３〜２．０×１０¹⁸ｃｍ^-3である。

次に、本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、ＭＯＣＶＤ法等の結晶成長法により、ｎ‐ＧａＡｓ基板１上にｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２、ＭＱＷ活性層３、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層４、エッチングストッパ層５、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７、ｐ‐ＧａＡｓコンタクト層８を順次形成する。

次に、端面近傍にＺｎ拡散等によりＭＱＷ活性層３を無秩序化することにより、窓領域１１を形成する。続いて、レジスト又は絶縁膜をマスクとして、ドライエッチングと、硫酸又は塩酸系エッチング液を用いて、ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７を選択的にエッチングすることでリッジ６と溝部１５を形成する。このとき硫酸などの適切なエッチング液を用いることにより、エッチングはエッチングストッパ層５で自動的に止まる。

次に窒化膜などの絶縁膜９を全面に形成し、フォトリソグラフィによりリッジ６の上面に開口部を形成し、金属薄膜と金メッキからなるｐ電極１０を形成する。

図３は、図２に対応する構成の略図と、その構成における屈折率分布及び電界分布を表したものである。図３の上段の図は、図２に示した構造の略図である。そして下段に示す図は、上段の略図に対応する屈折率分布及び電界分布を表している。

ここで、横軸ｘはリッジ６の中心からの距離である。そして、ｎ₁はリッジ６の等価屈折率であり、ｎ₂は溝１５の等価屈折率である。また、Ｔはリッジ６の幅であり、Ｗｃは溝部１５の幅である。

図３に示されている屈折率分布を損失の無い３層導波路として近似した場合、基本モードの電界分布（Ｅ）は、一般的に、下記の式（１），（２）で与えられる（末松安晴編著「半導体レーザと光集積回路」，オーム社，３．２章，ｐ５４−５５参照）。

Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕｘ） （ｘ≦Ｔ／２） ・・・（１）
Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕＴ／２）ｅｘｐ（−ｗ（｜ｘ｜−Ｔ／２）） （ｘ≧Ｔ／２） ・・・（２）
ここで、ｕとｗは以下の式（３），（４）で定義される値である。

ｕ²＋ｗ²＝（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）（２π／λ）²Ｔ² ・・・ （３）
ｗ ＝ ｕ・ｔａｎ（ｕ） ・・・ （４）
また、Ａは所定の係数、λはレーザ光の発振波長である。

本実施の形態に係る半導体レーザでは、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザに無損失の３層導波路近似を適用した場合に得られる、リッジ６中央の電界の大きさ（Ｅ１）とリッジ６の中心より距離Ｔ／２＋Ｗｃ離れた溝部１５の端における電界の大きさ（Ｅ２）が下記式（５）を満たすように構造パラメータを設定する。

０．０００１ ≦ Ｅ２／Ｅ１ ≦ ０．０１ ・・・（５）
図４は、式（５）に示した範囲の電界の比率が成り立つリッジ６の中央からの距離 x を計算した結果を示している。Ｅ２／Ｅ１が式（５）を満足する場合には、光出力変化に伴なう水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光が得られる。なお、図４中のΔｎは、ｎ₁−ｎ₂の値を表す。

また、波長帯別に式（５）を満たす溝部１５の幅Ｗｃは、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の半導体レーザでは、５μｍ＜Ｗｃ＜１０μｍが好適であるが、４．３μｍ≦Ｗｃ≦９．０μｍの範囲であれば、さらに好適であり、４．７μｍ≦Ｗｃ≦８．０μｍの範囲であれば、一層好適である。発振波長が７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の半導体レーザでは、５μｍ＜Ｗｃ＜１０μｍが好適であるが、５．２μｍ≦Ｗｃ≦９．８μｍであれば、さらに好適である。そして、発振波長が３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の半導体レーザでは、０．７μｍ≦Ｗｃ≦５．０μｍが好適であるが、１．７μｍ≦Ｗｃ≦５．０μｍがさらに好適であり、２．２μｍ≦Ｗｃ≦４．２μｍの範囲があれば、一層好適である。

発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下で、溝部１５の幅Ｗｃを７μｍとした半導体レーザにおいて、水平方向の遠視野像（ＦＦＰｘ）のシミュレーションの計算結果を図５に示す。そして、実際に作製された半導体レーザの水平方向の遠視野像の例を図６に示す。また、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下で、溝部１５の幅Ｗｃを１０μｍとした従来技術の半導体レーザの遠視野像の例を図７に示す。

図５から図７により、溝部１５の幅を本実施の形態に示した範囲内で設計することで、水平方向の遠視野像の形状が従来技術のものより明らかに改善され、且つ遠視野像の中心が非常に安定することがわかる。

以上説明したように、本実施の形態に係る半導体レーザは、式（５）を満たすように溝部１５の幅が設定されている。そして本実施の形態に係る半導体レーザのように、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザでは、溝部１５の外側に溝部１５の等価屈折率より大きい等価屈折率を有する層が存在する。

そのため、式（５）が成立している状態で、溝部１５より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

また、溝部１５より外側に分布する光の吸収量は少ないため、他のレーザ特性が悪くなることは無い。

なお、本実施の形態では、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザについて示したが、他の発振波長の半導体レーザについても光分布が式（５）を満たしていればよく、また、リッジ６及び溝部１５の形状は限定せず、垂直形状又は傾斜形状のどちらでも構わない。

このような場合であっても、溝部１５より外側に分布する光の半導体による吸収により、光出力変化に伴う水平方向の遠視野像の強度中心が変動せず、且つ形状が安定したレーザ光を得ることができる。

＜実施の形態２＞
図８は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１示した半導体レーザと異なり、ダブルチャンネルを有しないリッジ構造の半導体レーザである。図１〜図２に付した符号と同一符号の個所は、同一又はそれに相当部分である。また、図８において、ｐ電極１０等、本実施の形態の説明と関係が薄い構成は省略している。

本実施の形態に係る半導体レーザは、レーザ光吸収領域１６としてアモルファスシリコン層をリッジ６の端から５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔てて配置している。

レーザ光吸収領域に分布する光をアモルファスシリコンで吸収することにより、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い素子を作製できる。

＜実施の形態３＞
図９は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１に示した半導体レーザと異なり、ダブルチャンネルを有しないリッジ構造の半導体レーザである。

リッジ６の両脇に、５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔てて、レーザ光吸収領域１６としてプロトン（イオン）注入領域が配置されている。プロトン注入領域は、非利得領域となるため、レーザ光吸収領域として機能する。

そのため、レーザ光吸収領域に分布する光を吸収させることにより、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い素子を作製できる。

＜実施の形態４＞
図１０は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が６０１ｎｍ以上，７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１に示した半導体レーザと異なり、ダブルチャンネルを有しないリッジ構造の半導体レーザである。

本実施の形態に係る半導体レーザでは、レーザ光吸収領域１６として、Ｚｎ拡散により１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上の高濃度不純物領域を、５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔ててリッジ６の両脇に配置している。

レーザ光吸収領域に分布する光を高濃度不純物領域のフリーキャリアにより吸収させることで、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い素子を作製できる。

＜実施の形態５＞
本実施の形態に係る半導体レーザでは、実施の形態２から４と類似構造を備える発振波長が７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の半導体レーザにおいて、レーザ光吸収領域１６をリッジ６の端より５μｍ長く、１０μｍ短い間隔ｄを隔てて配置している。

レーザ光吸収領域１６を以上のように配置することで、発振波長が７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザにおいても、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い半導体レーザを得ることができる。

＜実施の形態６＞
本実施の形態に係る半導体レーザは、実施の形態２から４と類似構造を備える、発振波長が３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザにおいて、レーザ光吸収領域１６をリッジ６の端より０.７μｍ以上、５．０μｍ以下の間隔ｄを隔てて配置している。

なお、本実施の形態に係る半導体レーザは、基板１がｎ型ＧａＮ、下クラッド層２がｎ型ＡｌＧａＮ、活性層３が、ＩｎＧａＮ多重量子井戸層、第１上クラッド層がｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＮ、第２上クラッド層がｐ型Ａｌ_YＧａ_1-YＮ、コンタクト層がｐ型ＧａＮでそれぞれ構成されている。

レーザ光吸収領域を以上のように配置することで、発振波長が３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にある半導体レーザにおいても、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い半導体レーザを得ることができる。

＜実施の形態７＞
本実施の形態に係る半導体レーザは、実施の形態２〜６のそれぞれの半導体レーザにおいて、レーザ光吸収領域１６を窓領域１１（図１参照）等のチップ端面部にのみ形成する。

その結果、レーザ光吸収領域１６を形成するためのコストを削減することができる。

＜実施の形態８＞
図１１は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。発振波長が６０１ｎｍ以上，７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１と同じダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザの場合である。

図１１において、図１〜図２と同一符号の個所は、同一又はそれに相当する部分である。溝部１５の幅Ｗｃが１０μｍ以上のリッジ構造の半導体レーザに対し、レーザ光吸収領域１６としてアモルファスシリコン層をリッジ６の両脇に５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔てて配置している。

そのため、レーザ光吸収領域１６に分布する光を吸収させることにより、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い半導体レーザを作製できる。

＜実施の形態９＞
図１２は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。発振波長が６０１ｎｍ以上，７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１と同じダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザの場合である。

レーザ光吸収領域１６として、プロトン注入領域が、溝部１５の幅Ｗｃが１０μｍ以上のリッジ構造の半導体レーザに対し、リッジ６の両脇に５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔てて形成されている。プロトン注入領域は非利得領域となるため、レーザ光吸収領域１６として機能する。

そのため、レーザ光吸収領域１６に分布する光を吸収させることにより、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い素子を作製できる。

＜実施の形態１０＞
図１３は、本実施の形態に係る半導体レーザの断面の斜視図である。本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、図１と同じダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザの場合である。

本実施の形態に係る半導体レーザは、溝部１５の幅Ｗｃが１０μｍ以上のリッジ構造の半導体レーザに対し、レーザ光吸収領域１６として、Ｚｎ拡散により１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上の高濃度不純物領域をリッジ６の両脇に５μｍより長く１０μｍより短い間隔ｄを隔てて形成している。

その結果、レーザ光吸収領域１６に分布する光をＺｎ拡散領域のフリーキャリアにより吸収させることで、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い半導体レーザを得ることできる。

＜実施の形態１１＞
本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にある、実施の形態８から１０と類似構造の半導体レーザにおいて、リッジ６の端から、５μｍより長く、１０μｍより短い間隔ｄを隔ててレーザ光吸収領域１６を配置している。

以上の構成を備えているので、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い素子を作製できる。

＜実施の形態１２＞
本実施の形態に係る半導体レーザは、発振波長が３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にある、実施の形態８から１０と類似構造の半導体レーザにおいて、レーザ光吸収領域１６をリッジ６の端より０．７μｍ以上、５．０μｍ以下の間隔ｄを隔てて配置している。

その結果、光出力変化に伴う水平方向の放射ビーム形状を安定化させ、且つ光出力変化に対し水平方向のビーム中心変動の無い半導体レーザを得ることができる。

＜実施の形態１３＞
本実施の形態に係る半導体レーザは、実施の形態８から１２に係る半導体レーザにおいて、レーザ光吸収領域１６を窓領域１１（図１参照）等が形成されたチップ端面部にのみ形成する。

その結果、製造コストを抑えることができる。

実施の形態１に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体レーザのＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの断面における電界分布を示す図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの異なる構造パラメータの組に対する、リッジ中央部の電界の大きさと、溝部の端における電界の大きさとが所定の比率となる距離を示す図である。 実施の形態１に係る半導体レーザにおいて、水平方向の遠視野像の計算結果を示す図である。 実施の形態１に係る半導体レーザにおいて、水平方向の遠視野像の実測値を示す図である。 従来技術の半導体レーザにおいて、水平方向の遠視野像の実測値を示す図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態３に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態８に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態９に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。 実施の形態１０に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ ｎ‐ＧａＡｓ基板、２ ｎ‐ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層、３ 活性層、４ ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層、５ エッチングストッパ層、６ リッジ、７ ｐ‐ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層、９ 絶縁膜、１０ ｐ電極、１１ 窓領域、１２ ｎ電極、１３ 半導体レーザ、１４ レーザ光、１５ 溝部。

Claims (16)

1. リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
   前記チャンネル部の幅は、
   Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕｘ） （ｘ≦Ｔ／２） ・・・（１）
   Ｅ＝Ａｃｏｓ（ｕＴ／２）ｅｘｐ（−ｗ（｜ｘ｜−Ｔ／２）） （ｘ≧Ｔ／２） ・・・ （２）
   ｕ²＋ｗ²＝（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）（２π／λ）²Ｔ² ・・・（３）
   ｗ＝ｕ・ｔａｎ（ｕ） ・・・（４）
   ただし、Ｅは電界、
   Ａは所定の係数、
   ｘは前記リッジの中心からの距離、
   Ｔは前記リッジの幅、
   ｎ₁は前記リッジの等価屈折率、
   ｎ₂は前記チャンネル部の等価屈折率、
   λは前記半導体レーザの発振波長、
   Ｗｃは前記チャンネル部の幅、
   とした場合に、
   式（１）から（４）によって算出されるｘ＝０における電界Ｅ１と、ｘ＝Ｔ／２＋Ｗｃ における電界Ｅ２の比であるＥ２／Ｅ１が、
   ０．０００１ ≦ Ｅ２／Ｅ１ ≦ ０．０１ ・・・ （５）
   を満たすように決定されることを特徴とする半導体レーザ。
2. 前記発振波長は、６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記チャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
3. 前記発振波長は、７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記チャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
4. 前記発振波長は、３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記チャンネル部の幅は、０．７μｍ以上、５．０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
5. リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟んで構成するリッジ構造の半導体レーザであって、
   前記リッジの両脇に、前記リッジの端から所定間隔を隔てて、レーザ光を吸収するレーザ光吸収領域を配置したことを特徴とする半導体レーザ。
6. 前記半導体レーザの発振波長は、６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記所定間隔は、５μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
7. 前記半導体レーザの発振波長は、７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記所定間隔は、５μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
8. 前記半導体レーザの発振波長は、３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にあり、
   前記所定間隔は、０．７μｍ以上、５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
9. 前記半導体レーザは、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
   前記チャンネル部の幅は、１０μｍ以上であること特徴とする請求項５から８の何れかに記載の半導体レーザ。
10. 請求項５から９の何れかに記載の半導体レーザであって、
    前記レーザ光吸収領域をチップ端面部にのみ形成したことを特徴とする半導体レーザ。
11. 請求項５から１０の何れかに記載の半導体レーザであって、
    前記レーザ光吸収領域は、アモルファスシリコン層であることを特徴とする半導体レーザ。
12. 請求項５から１０の何れかに記載の半導体レーザであって、
    前記レーザ光吸収領域は、イオン注入により形成したことを特徴とする半導体レーザ。
13. 請求項５から１０の何れかに記載の半導体レーザであって、
    前記レーザ光吸収領域は、Ｚｎ拡散により形成したことを特徴とする半導体レーザ。
14. リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
    前記半導体レーザの発振波長は、６０１ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲にあり、
    前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする半導体レーザ。
15. リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
    前記半導体レーザの発振波長は、７０１ｎｍ以上、９００ｎｍ以下の範囲にあり、
    前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、５μｍより広く、１０μｍより狭い範囲にあることを特徴とする半導体レーザ。
16. リッジを前記リッジより等価屈折率の小さいチャンネル部で挟み、前記チャンネル部を前記チャンネル部より等価屈折率の大きい層で挟むことで構成する、ダブルチャンネル型リッジ構造の半導体レーザであって、
    前記半導体レーザの発振波長は、３３０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲にあり、
    前記ダブルチャンネル型リッジ構造のチャンネル部の幅は、０．７μｍ以上、５．０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする半導体レーザ。
    

Images