JP2007157906A - 半導体レーザ素子および応用システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の半導体レーザ素子は、上クラッド層と、下クラッド層と、上クラッド層および下クラッド層との間に活性層と、ストライプ状の電流狭窄構造とを基板上に備え、ストライプの長手方向に直交する一対の端面反射鏡を有し、1次以上の高次の水平横モードでレーザ発振を生じる半導体レーザ素子であって、半導体レーザ素子内部におけるレーザ光が存在する領域に、ストライプの長手方向と直交する方向であって、基板と平行な方向での屈折率が変動する構造を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
S. Goto et al., ゛Super high-power AlGaInN-based laser diodes with a single broad-area stripe emitter fabricated on a GaN substrate", phys. stat. sol. (a) 200, No.1 (2003), p.122-125 M. TAKEYA et al., ゛High-power AlGaInN lasers", phys. stat. sol. (a) 192, No.2 (2002), p.269-276
図1に、本発明の実施の形態1における半導体レーザ素子の斜視図を例示する。図1(a)は、半導体レーザ素子の全体図であり、一部を削除し内部構造を明らかにしている。また、図1(b)は部分拡大図である。実施の形態1の半導体レーザ素子100は、1次以上の高次の水平横モードのレーザ光を出射する電極ストライプ型のブロードエリアレーザ素子である。このレーザ素子は、活性層よりも上部にあるp型の光導波層110とp型の上クラッド層111との境界部分に、周期的な凹凸構造Kを有する。凹凸構造は、ストライプ状の電流狭窄構造の長手方向(Z方向)と直交し、かつ基板と平行な方向(X方向)に設けられている点に特徴がある。
図2に、本発明の実施の形態2における半導体レーザ素子の斜視図を例示する。図2(a)は、半導体レーザ素子の全体図であり、一部を削除し、内部構造を明らかにしている。また、図2(b)は部分拡大図である。実施の形態2の半導体レーザ素子200は、1次以上の高次の水平横モードのレーザ光を出射するワイドリッジストライプ型のブロードエリアレーザ素子である。このレーザ素子は、活性層よりも上部にあるp型の上クラッド層210に、周期的な異屈折率部211を形成し、異屈折率部211の形成により、ストライプ状の電流狭窄部分の長手方向(Z方向)と直交し、かつ基板201と平行な方向(X方向)での屈折率が変動する点に特徴がある。
図3に、実施の形態3における半導体レーザ素子の斜視図を例示する。図3(a)は、半導体レーザ素子の全体図であり、図3(b)は部分拡大図である。実施の形態3の半導体レーザ素子300は、1次以上の高次の水平横モードのレーザ光を出射する幅の広いリッジストライプ型のブロードエリアレーザ素子である。このレーザ素子は、活性層よりも上部にあるp型コンタクト層とp型の上部クラッド層とに、周期的なスリット状の溝が設けられている。このスリットは、ストライプ状の電流狭窄部分の長手方向(Z方向)に平行に配置しているため、ストライプの長手方向(Z方向)と直交する方向であって、基板と平行な方向(X方向)において、屈折率が周期的に変動する点に特徴がある。
本発明の応用システムは、上述の半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の少なくとも一部を吸収し、吸収したレーザ光と異なる波長の光を発する蛍光体とを含む。たとえば、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射された波長が420nmよりも短いレーザ光を吸収し、白色の光を発する蛍光体とを含む白色照明装置が例示される。図4に、本発明の応用システムの好ましい一例として、白色照明装置の模式的な原理図を示す。図4に示すように、照明装置400の基本的な構成は、発振波長405nmの半導体レーザ素子401と、レンズ系402と、波長405nmのレーザ光を白色光に変換する蛍光体403から成る。半導体レーザ素子401は、たとえば、実施の形態1の半導体レーザ素子100と同一の構成の半導体レーザ素子とすることができる。蛍光体403は、赤色(Y2O2S:Eu3+)、緑色(ZnS:Cu,Al)および青色((Sr、Ca、Ba、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+)の蛍光体を混合したものである。この照明装置において、半導体レーザ素子401からレーザ光を出射すると、発振波長405nmのレーザ光が蛍光体403に集光され、白色蛍光404が放出される。
Claims (14)
- 上クラッド層と、下クラッド層と、前記上クラッド層および前記下クラッド層との間に活性層と、ストライプ状の電流狭窄構造とを基板上に備え、前記ストライプの長手方向に直交する一対の端面反射鏡を有し、1次以上の高次の水平横モードでレーザ発振を生じる半導体レーザ素子であって、半導体レーザ素子内部におけるレーザ光が存在する領域に、前記ストライプの長手方向と直交する方向であって、前記基板と平行な方向での屈折率が変動する構造を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
- 前記屈折率が変動する構造は、形状が周期的に変動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。
- 前記形状の周期的な変動は、変動のピッチが、0.5μm以上6μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体レーザ素子。
- 前記屈折率が変動する構造は、活性層以外の層に設けられ、前記構造は、凹凸形状を有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。
- 前記凹凸形状が、上クラッド層、または、活性層と上クラッド層の間、または、下クラッド層、または、活性層と下クラッド層の間、または、基板の表面に設けられたことを特徴とする請求項4に記載の半導体レーザ素子。
- 前記屈折率が変動する構造は、活性層以外の層に設け、屈折率が変動する構造を設けた層は、該層の中に、該層の材料と異なる屈折率の材料からなる層を離散的に埋め込まれた構造を有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。
- 異なる屈折率の材料からなる層が離散的に埋め込まれた前記構造は、上クラッド層、または、活性層と上クラッド層の間、または、下クラッド層、または、活性層と下クラッド層の間に設けられたことを特徴とする請求項6に記載の半導体レーザ素子。
- 前記屈折率が変動する構造は、上クラッド層に設けられたスリット状の溝を有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。
- 前記屈折率が変動する構造は、少なくとも半導体レーザ素子前面の出射端面反射鏡近傍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。
- 前記屈折率が変動する構造は、ストライプ状の電流狭窄構造の長手方向から見たとき、電流狭窄構造を2等分する線であって、基板に直交する線を対称の軸として線対称であ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。
- 前記半導体レーザ素子は、AlxGa1-x-yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)を材料と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。
- 請求項1に記載の半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の少なくとも一部を吸収して、前記レーザ光と異なる波長の光を発する蛍光体とを含む応用システム。
- 前記半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射された波長が420nmよりも短いレーザ光を吸収し、白色の光を発する蛍光体とを含む白色照明装置であることを特徴とする請求項12に記載の応用システム。
- 前記半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から出射された青色のレーザ光の一部を吸収し、少なくとも赤色および緑色のスペクトル成分を有する光を発する蛍光体とを含む白色照明装置であることを特徴とする請求項12に記載の応用システム。
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