JP2007214300A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザを提供する。
【解決手段】ストライプ状の発光領域１２−１〜１２−６をなす発光部を複数備える。発光領域１２−１〜１２−３はストライプ幅の平均値がＷ_A のグループ１６Ａに、発光領域１２−４，１２−５はストライプ幅の平均値がＷ_B のグループ１６Ｂに、発光領域１２−６はストライプ幅の平均値がＷ_C のグループ１６Ｃにそれぞれ属する。各グループ１６Ａ〜１６Ｃにおいて、平均値の小さなグループに属する発光領域の数は、平均値の大きなグループに属する発光領域の数よりも多い。各グループ１６Ａ〜１６Ｃは、一の平均値のグループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域幅と、一の平均値に最も近い平均値のグループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域幅とが互いに一部重なり合うような平均値Ｗ_A 〜Ｗ_C を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイの光源などに好適に用いられる半導体レーザに関する。

半導体レーザは、出射光の単色性が良好である他に、他の光源と比べて小型で高効率であることから、それを投影型ディスプレイなどの光源として用いることが期待されている。しかし、レーザ光を被照射面に照射するとスペックルノイズと呼ばれる斑点模様が現れ、画像がちらついて見える。これは、レーザ光が、波長が単一で位相の揃った光であり、コヒーレンスが非常に高いために生じる独特の現象である。

このスペックルノイズを低減するためには、例えば、被照射面や、半導体レーザと被照射面との間の光路中に配置された光学素子を振動させる方法がある。他に、例えば、特許文献１のように発光領域をアレイ状に配置し、さらに半導体レーザと被照射面との間に位相板を配置して個々の発光領域から出力されるレーザ光を空間的に位相の異なる光に変換する方法がある。

特開２００４−３０３９０１号公報

しかし、これらの方法では、振動させるための機構や位相板などが新たに必要となり、構成が複雑となるので、コストや信頼性の面で好ましくない。また後者の場合には、例えば高輝度化しようとして発光領域の数を増やすと、発光領域から出力されるレーザ光の各々の位相を大きくずらすことが極めて困難となり、その結果、スペックルノイズが現れてしまう。このように従来の方法では、簡易な構成でスペックルノイズを低減することが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成でスペックルノイズを低減することの可能な半導体レーザを提供することにある。

本発明の半導体レーザは、各々ストライプ状の発光領域を有する複数の発光部からなる第１グループと、第１グループの発光領域とは異なる幅のストライプ状の発光領域を有する１または複数の発光部からなる第２グループとを含んで構成されたものである。第１グループの発光領域のストライプ幅の平均値が第２グループの発光領域のストライプ幅の平均値よりも小さく、第１グループの発光領域の数が第２グループの発光領域の数よりも多い。

本発明の半導体レーザでは、様々なストライプ幅を有する複数の発光領域が設けられているので、ストライプ幅に応じた波長のレーザ光が各発光領域から出力される。このとき、各発光領域に注入される電流密度がほぼ等しい場合には、ストライプ幅が小さいほど、レーザ光の光出力が小さくなるので、ストライプ幅の小さな発光領域から出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値が小さくなる。しかし、一の発光領域から射出されるレーザ光の光出力が小さい場合であっても、ストライプ幅の小さな複数の発光領域から出力されるレーザ光を束ねることにより、光出力を大きくすることが可能である。そこで、本発明の半導体レーザでは、平均値の小さなストライプ幅の発光領域を含む第１グループの発光領域の数を、平均値の大きなストライプ幅の発光領域を含む第２グループの発光領域の数よりも多くすることにより、第１グループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を、第２グループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値に近づけている。ただし、第１グループの発光領域に注入される電流密度が第２グループの発光領域に注入される電流密度よりも大きい場合には、第１グループの発光領域の数を、第２グループの発光領域の数より少し多くすることにより、第１グループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を、第２グループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値に近づけることが可能である。

このように、第１グループおよび第２グループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を互いに近づけることにより、第１グループおよび第２グループから出力されるレーザ光の合成光の３ｄＢ帯域幅、すなわち、半導体レーザの３ｄＢ帯域幅を広げることが可能となる。また、第１グループおよび第２グループのそれぞれの発光領域のストライプ幅の平均値を適宜調節することにより、半導体レーザのスペクトル分布を単一の山に合成することも可能となる。なお、「３ｄＢ帯域幅」とは、レーザ光のスペクトルのピーク値から３ｄＢ下がったレベルの帯域幅を意味する。また、「ほぼ平坦」とは、全体が完全に平らになる場合だけでなく、ピーク値から３ｄＢ下がったレベルを下回らない程度のうねりを有する場合も含む概念である。

また、本発明の半導体レーザでは、様々なストライプ幅を有する発光領域が設けられているだけであり、新たな構成や、特殊な構成などを必要としない。

ここで、第２グループが各々ストライプ状の発光領域を有する１または複数の発光部からなるサブグループを複数含む場合で、各サブグループの発光領域のストライプ幅の平均値を互いに異なるようにすると共に、平均値の相対的に小さな発光領域を含むサブグループの発光領域の数を、平均値の相対的に大きな発光領域を含むサブグループの発光領域の数よりも多くしたときには、各サブグループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を互いに近づけることが可能である。このように、各サブグループから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を互いに近づけることにより、第１グループおよび各サブグループから出力されるレーザ光の合成光の３ｄＢ帯域幅、すなわち、半導体レーザの３ｄＢ帯域幅をさらに広げることが可能となる。

また、第１グループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域と、第２グループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域とが互いに一部重なり合うようにした場合には、半導体レーザのスペクトル分布が単一の山に合成されるだけでなく、半導体レーザのスペクトルのピーク値およびその近傍の分布がほぼ平坦になる。

本発明の半導体レーザによれば、様々なストライプ幅を有する発光領域を設けると共に発光領域の幅およびその幅ごとの数を所定の条件に従って適切に設定するようにしたので、半導体レーザの３ｄＢ帯域幅が一の発光領域から出力されるレーザ光の３ｄＢ帯域幅よりも広がると共に、半導体レーザのスペクトル分布が単一の山に合成される。これにより、コヒーレンスを低減することができる。また、新たな構成や、特殊な構成などが必要ない。従って、簡易な構成でスペックルノイズを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を斜視的に表すものである。この半導体レーザ装置は、ヒートシンクＨ上に配置された端面発光型の半導体レーザ１と、この半導体レーザ１を駆動するための駆動回路２とを備えたものである。

この半導体レーザ１は、ストライプ状の発光領域をなす発光部（後述）を複数備えたブロードエリア型の半導体レーザアレイであり、様々なストライプ幅の発光領域１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６（後述）を含んで構成されている。

半導体レーザ１は、基板１０の一面側に、例えばＡｌＧａＩｎＰ系半導体からなる半導体層を成長させたものである。なお、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体とは、長周期型周期表における３Ｂ族元素のアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）と、５Ｂ族元素のリン（Ｐ）とを含む化合物半導体のことをいう。

この半導体層は、ｎ型クラッド層１１，活性層１２、ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４をこの順に積層すると共に、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４を選択的にエッチングすることにより複数のリッジ部１５−１，１５−２，１５−３，１５−４，１５−５，１５−６を形成してなる複数の発光部を有する。ここで、リッジ部１５−１〜１５−６は、レーザ光の射出方向（軸方向）に延在するストライプ状の形状を有しており、各発光部は半導体層のうちリッジ部１５−１〜１５−６に対応した領域にストライプ状に形成されている。すなわち、各発光部は共通の半導体層内に形成されている。なお、以下、上記半導体層を積層した方向を縦方向と称し、軸方向および縦方向に垂直な方向を横方向と称する。

基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。なお、ｎ型不純物は、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などである。ｎ型クラッド層１１は、例えばｎ型Ａｌ_a Ｇａ_1-a-b Ｉｎ_b Ｐ（０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）により構成されている。活性層１２は、例えば不純物が含まれていないＧａ_c Ｉｎ_1-c Ｐ（０＜ｃ＜１）により構成されている。この活性層１３は、リッジ部１５−１〜１５−６に対向する領域に発光領域１２−１〜１２−６を有している。これら発光領域１２−１〜１２−６は、対向するリッジ部１５−１〜１５−６の底部（ｐ型クラッド層１３の部分）と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部１５−１〜１５−６で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。

ここで、発光領域１２−１〜１２−３は、ストライプ幅の平均値が最も小さなグループ１６Ａに属している。これらのストライプ幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が、例えば、共に３０μｍである場合や、２９μｍ，３０μｍ，３１μｍである場合には、これらのストライプ幅の平均値Ｗ_A は３０μｍとなる。また、発光領域１２−４，１２−５は、ストライプ幅の平均値が中間のグループ１６Ｂに属している。これらのストライプ幅Ｗ４，Ｗ５が、例えば、共に６０μｍである場合や、５９μｍ，６１μｍである場合には、これらのストライプ幅の平均値Ｗ_B は６０μｍとなる。また、発光領域１２−６は、ストライプ幅の平均値が最も大きなグループ１６Ｃに属しており、このストライプ幅Ｗ６が、例えば１００μｍである場合には、このストライプ幅の平均値Ｗ_C も１００μｍとなる。なお、グループ１６Ａが本発明の「第１グループ」の一例に、グループ１６Ｂおよびグループ１６Ｃが本発明の「第２グループのサブグループ」の一例にそれぞれ相当する。

このように、各発光領域１２−１〜１２−６は、グループ１６Ａ〜１６Ｃのいずれか１つに属している。また、ストライプ幅の平均値Ｗ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C が大きくなるにつれて、グループ１６Ａ〜１６Ｃに含まれる発光領域の数が少なくなっている。なお、図１では、各発光領域１２−１〜１２−６は、連続する領域内にグループごとに集約して配置されているが、グループとは関係なく任意の領域に配置されていてもよい。また、各グループ１６Ａ〜１６Ｃのストライプ幅の平均値Ｗ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C は、互いに等間隔で離れていなくてもよい。

ｐ型クラッド層１３は、例えばｐ型Ａｌ_d Ｇａ_1-d-e Ｉｎ_e Ｐ（０＜ｄ＜１，０＜ｅ＜１）により構成されている。ｐ型コンタクト層１４は、例えばｐ型Ａｌ_f Ｇａ_1-f-g Ｉｎ_g Ｐ（０＜ｆ＜１，０＜ｇ＜１）により構成されている。なお、ｐ型不純物は、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などである。ここで、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４には、上記したように、軸方向に延在するストライプ状のリッジ部１５−１〜１５−６が形成されている。これらリッジ部１５−１〜１５−６は、活性層１２の電流注入領域を制限すると共に、横方向の光モードを基本（０次）モードに安定に制御し、軸方向に導波させるようになっている。

また、この半導体レーザ１は、リッジ部１５−１〜１５−６の表面を含む領域に、ストライプ状に分割されたｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを有している。これらｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をｐ型クラッド層１３上にこの順に積層したものであり、ｐ型コンタクト層１４と電気的に接続されている。また、ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、溝１８を介して互いに電気的に分離されており、それぞれ軸方向に延在するストライプ状の形状となっている。

ここで、ｐ側電極１７Ａは、グループ１６Ａに属する発光領域１２−１〜１２−３と対向配置されたリッジ部１５−１〜１５−３の表面を含む領域に形成されており、ｐ側電極１７Ｂは、グループ１６Ｂに属する発光領域１２−４，１２−５と対向配置されたリッジ部１５−４，１５−５の表面を含む領域に形成されており、ｐ側電極１７Ｃは、グループ１６Ｃに属する発光領域１２−６と対向配置されたリッジ部１５−６の表面を含む領域に形成されている。なお、図１では、ｐ側電極１７Ａはリッジ部１５−１〜１５−３の全てを覆う１つの電極となっているが、リッジ部１５−１〜１５−３ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された３つの電極としてもよい。ｐ側電極１７Ｂについても同様に、リッジ部１５−１，１５−２ごとにストライプ状に分割されると共に互いに電気的に分離された２つの電極としてもよい。

ｎ側電極１９は、例えば、Ｔｉ，ＰｔおよびＡｕをこの順に積層したものであり、基板１０と電気的に接続されている。このｎ側電極１９は、活性層１２側からの熱を放散するためのヒートシンクＨと接続されている。

さらに、ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃは、抵抗器Ｒ_A ，Ｒ_B ，Ｒ_C を介して駆動回路２に接続されている。ここで、ｐ側電極１７Ａは抵抗器Ｒ_A に、ｐ側電極１７Ｂは抵抗器Ｒ_B に、ｐ側電極１７Ａは抵抗器Ｒ_C にそれぞれ接続されている。これら抵抗器Ｒ_A ，Ｒ_B ，Ｒ_C は、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧のバランスを調節するためのものである。

ここで、仮にこれら抵抗器Ｒ_A ，Ｒ_B ，Ｒ_C を用いずにｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃと駆動回路２とを直接接続した場合には、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧は全て等しくなるので、各発光領域１２−１〜１２−６に流れる電流の密度も全て等しくなる。そのため、ストライプ幅Ｗ₁ 〜Ｗ₆ に応じた量の電流が各発光領域１２−１〜１２−６に流れるので、各発光領域１２−１〜１２−６の光出力はストライプ幅Ｗ₁ 〜Ｗ₆ の小さなものほど小さくなり、ストライプ幅Ｗ₁ 〜Ｗ₆ の大きなものほど大きくなる。しかし、各グループ１６Ａ〜１６Ｃにおけるストライプ幅の平均値Ｗ_A 〜Ｗ_C と発光領域の数とを乗算した値がなるべく近く（例えば標準偏差が平均値の１０％以下）なるように、各発光領域１２−１〜１２−６のストライプ幅Ｗ₁ 〜Ｗ₆ と、各グループ１６Ａ〜１６Ｃに属する発光領域の数とを適切に設定したときは、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値をほぼ同等にすることが可能である。ここで、「同等」とは、対象となる複数のピーク値が互いに完全に等しい場合だけでなく、所定の範囲内にある場合も含む概念である。

一方、本実施の形態のように、抵抗器Ｒ_A 〜Ｒ_C を介してｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃと駆動回路２とを接続した場合には、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間に印加される電圧は、駆動回路２から出力された電圧を抵抗器Ｒ_A 〜Ｒ_C と、各ｐ側電極１７Ａ〜１７Ｃとｎ側電極１９との間の抵抗値とで分圧した値となる。これにより、抵抗器Ｒ_A 〜Ｒ_C を調節することにより、各発光領域１２−１〜１２−６に流れる電流の大きさを調節することができるので、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値を上記の場合よりもより緻密に調整でき、その結果、ほとんど同等にすることが可能である。また、例えば、ストライプ幅の平均値Ｗ_A 〜Ｗ_C の小さなグループ１６Ａにより多くの電流が流れるように調節することもできるので、これにより、例えばストライプ幅Ｗ_A の小さなグループ１６Ａに属する発光領域の数をあまり増やさなくても、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光のスペクトルのピーク値をほぼ同等にすることも可能である。

このような構成の半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。

上記の構成で例示したＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体で半導体レーザ１を製造するためには、基板１０上の化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により形成する。この際、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ₃ ）を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ₂ Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。

具体的には、まず、基板１０上に、ｎ型クラッド層１１，活性層１２，ｐ型クラッド層１３およびｐ型コンタクト層１４をこの順に積層したのち、ｐ型コンタクト層１４上にマスク層（図示せず）を形成し、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４を選択的に除去する。これにより、ｐ型クラッド層１３の上部およびｐ型コンタクト層１４に、様々なストライプ幅を有するリッジ部１５−１〜１５−６が形成される。その後、上記マスク層を除去する。

次に、リッジ部１５−１〜１５−６側の表面のうち溝１８を形成することとなる部分にマスク層（図示せず）を形成したのち、金属材料を成膜して、リッジ部１５−１〜１５−３を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ａを、リッジ部１５−４および１５−５を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ｂを、リッジ部１５−６を含む領域と対向する領域にｐ側電極１７Ｃをそれぞれ形成する。その後、上記マスク層を除去する。同様にして、基板１０の裏面にｎ側電極１９を形成したのち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜（図示せず）を形成する。このようにして半導体レーザ１が形成される。

次に、本実施の形態の半導体レーザ１の作用について説明する。半導体レーザ１では、ｎ側電極１９と、ｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃとの間に駆動回路２によって所定の電圧が印加されると、リッジ部１５−１〜１５−６により電流狭窄され、活性層１２の電流注入領域（発光領域１２−１〜１２−６）に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、素子内を一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。

ところで、一般に半導体レーザ素子は、リッジ部のストライプ幅を大きくすると、リッジ部内部に熱が溜まり、リッジ部内部の温度が上昇し易くなるが、逆に、リッジ部のストライプ幅を小さくすると、リッジ部内部の熱がリッジ部の側壁から放散され易くなり、リッジ部内部の温度が上昇しにくくなる、という性質を有する。また、リッジ部内部の温度が上昇するにつれて発振波長が長波長側に変化し、逆に、リッジ部内部の温度が低下するにつれて発振波長が短波長側に変化する、という性質も有する。そのため、ストライプ幅の相対的に大きなリッジ部からは相対的に長波長のレーザ光が出力され、他方、ストライプ幅の相対的に小さなリッジ部からは相対的に短波長のレーザ光が出力されることとなる。そこで、本実施の形態では、リッジ部のストライプ幅の波長依存性を積極的に利用して、図２に示したように、ストライプ幅の平均値Ｗ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C が互いに異なる３つのグループ１６Ａ〜１６Ｃを用意し、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから少なくとも３つの波長λ_A ，λ_B ，λ_C のレーザ光を出力させるようにした。

なお、半導体レーザ１から出力されるレーザ光の合成光に含まれる波長の数を増やしたり、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を広げたい場合には、ストライプ幅の平均値が上記したＷ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C とは異なるグループをさらに設けたり、一のグループに複数の発光領域が属している場合には、一のグループに属する発光領域の各ストライプ幅を互いに異なる値に設定すればよい。ここで、後述するスペクトルの平坦性を考慮すると、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を３ｎｍ程度にしたい場合には、グループを３つ以上設けることが好ましく、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を５ｎｍ程度にしたい場合には、グループを５つ以上設けることが好ましい。ここで、「半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅」とは、全てのグループから出力されるレーザ光の合成光（半導体レーザ１の出力光）のスペクトルのうち出力の最も大きな波長を含む主たる山の３ｄＢ帯域幅のことを指す。また、「３ｄＢ帯域幅」とは、レーザ光のスペクトルのピーク値から３ｄＢ下がったレベルの帯域幅を意味する。

また、グループ１６Ａおよび１６Ｂからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λ_A ，λ_B の差分Δλａや、グループ１６Ｂおよび１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光の波長λ_B ，λ_C の差分Δλｂは、ストライプ幅の平均値Ｗ_A とＷ_B との差分ΔＷａや、ストライプ幅の平均値Ｗ_B とＷ_C との差分ΔＷｂの大きさに応じて変化する性質を有する。そのため、差分ΔＷａ，ΔＷｂが大きい場合には、図３に示したように、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の３つの山として認識される。他方、差分ΔＷａ，ΔＷｂが小さい場合には、図４に示したように、これらのスペクトルが一部重なり合って１つの山として認識される。

なお、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに別個の山と認識されるか、１つの山と認識されるかの判断基準を客観的に示すことは容易ではないが、その判断基準として、例えば、この半導体レーザ１をディスプレイの光源に用いた場合に被照射面に現れるスペックルノイズが許容できる範囲内にあるときには１つの山と認識し、許容できない範囲内にあるときには別個の３つの山と認識するとしてもよい。

図３に示したように、それらのスペクトルが互いに別個の３つの山として認識される場合には、それらのスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうちのいずれかが「半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅」となるが、このときの半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅は例えば１ｎｍ程度とかなり小さく、コヒーレンスが極めて高いので、スペックルノイズが発生してしまう。

一方、本実施の形態では、図４に示したように、それらのスペクトルが互いに一部重なり合って１つの山として認識される。このような場合には、この１つの山の３ｄＢ帯域幅Ｄ４が「半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅」となり、３ｄＢ帯域幅Ｄ４は例えば４ｎｍ程度とかなり広くなる。これにより、図３の場合と比べて、スペクトルノイズを大幅に低減することができる。ただし、この場合には、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光の３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に対応する波長帯域が互いに一部重なり合っていないので、全てのグループから出力されるレーザ光の合成光のスペクトルのうち最も大きな出力値（ピーク値）から３ｄＢ下がったレベル（半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を決定するレベル）を下回るうねりが３ｄＢ帯域幅Ｄ４に対応する波長帯域にできてしまう。そのため、スペックルノイズが若干残ってしまう。

さらに、本実施の形態では、図５に示したように、グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルが互いに一部重なり合うだけでなく、それらのスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が互いに一部重なり合うようにすることも可能である。このようにした場合には、この１つの山の３ｄＢ帯域幅Ｄ５が「半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅」となり、３ｄＢ帯域幅Ｄ５は例えば３．５ｎｍ程度と一の発光領域から出力されるレーザ光の帯域幅よりもかなり広くなるだけでなく、さらに、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を決定するレベルを下回るうねりがなくなり、３ｄＢ帯域幅Ｄ５におけるスペクトルがほぼ平坦になる。

本実施の形態の半導体レーザ１では、ストライプ幅の平均値Ｗ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C が互いに異なる３つのグループ１６Ａ〜１６Ｃを設けるようにしたので、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから少なくとも３つの波長λ_A ，λ_B ，λ_C のレーザ光を出力させることができる。このとき、ストライプ幅の平均値Ｗ_A ，Ｗ_B ，Ｗ_C を適切に設定することにより、各グループ１６Ａ〜１６Ｃからそれぞれ出力されるレーザ光のスペクトルを互いに一部重なり合わせることができ、さらに、各グループ１６Ａ〜１６Ｃから出力されるレーザ光のスペクトルの３ｄＢ帯域幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を互いに一部重なり合わせることもできる。これにより、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を一の発光領域から出力されるレーザ光の帯域幅よりも広げることができ、さらに、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅におけるスペクトルをほぼ平坦にすることもできるので、コヒーレンスが極めて低くなり、その結果、スペックルノイズを低減することができる。

また、本実施の形態の半導体レーザ１では、様々なストライプ幅Ｗ₁ 〜Ｗ₆ を有する発光領域１２−１〜１２−６を設けているだけであり、新たな構成や、特殊な構成などを必要としていない。

従って、本実施の形態の半導体レーザ１では、簡易な構成でスペックルノイズを低減することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。

例えば、上記実施の形態では、全ての発光領域１２−１〜１２−６から射出されたレーザ光の光出力が半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅を広げたり、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅に対応する波長帯域のスペクトル分布をほぼ平坦にする役割を担っているが、本発明は、半導体レーザ１の３ｄＢ帯域幅に対応する波長帯域のスペクトル分布の平坦性を損なわないようなレーザ光を出力する発光領域やグループが含まれることを排除するものではない。

また、上記実施の形態では、半導体レーザ１をｐサイドアップでヒートシンクＨ上に配置していたが、逆に、半導体レーザ１をｐサイドダウンでヒートシンクＨ上に配置してもよい。ただし、この場合には、図１に示したような、ｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ上に抵抗器Ｒ_A 〜Ｒ_C を半田付けなどにより接続することが困難となるので、例えば、図６（横方向断面図）に示したように、ｐ側電極１７Ａを金属層１７Ａ１，１７Ａ２，１７Ａ３をこの順に積層してなる多層構造にすると共に、金属層１７Ａ２の外周部分に絶縁層３０を配置して、金属層１７Ａ２の断面積を調整することにより、金属層１７Ａ２および絶縁層３０からなる層の抵抗値を適切に設定するようにしてもよい。また、例えば、図７（軸方向断面図）に示したように、絶縁層３１内に軸方向に延在するｐ側電極１７Ａを設け、ｐ側電極１７Ａの軸方向の長さを調整することにより抵抗値を適切に設定するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、各ｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに共通の駆動回路２を接続するようにしていたが、駆動回路をｐ側電極１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃごとに別個に接続するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばＡｌＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＰ系などの赤色半導体レーザ、ＧａＩｎＮ系およびＡｌＧａＩｎＮ系などの窒化ガリウム系の半導体レーザ、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族の半導体レーザにも適用可能である。また、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザにも適用可能である。

また、上記実施の形態では、インデックスガイド構造の半導体レーザを例に挙げて、本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造、例えば、ゲインガイド構造の半導体レーザに対しても適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の斜視図である。 ストライプ幅と発振波長との関係を説明するための関係図である。 発光領域の構成とスペクトルとの関係を説明するための関係図である。 発光領域の構成とスペクトルとの関係を説明するための関係図である。 発光領域の構成とスペクトルとの関係を説明するための関係図である。 一変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成図である。

符号の説明

１…半導体レーザ、２…駆動回路、１０…基板、１１…ｎ型クラッド層、１２…活性層、１２−１〜１２−６…発光領域、１３…ｐ型クラッド層、１４…ｐ型コンタクト層、１５−１〜１５−６…リッジ部、１６Ａ〜１６Ｃ…グループ、１７Ａ〜１７Ｃ…ｐ側電極、１８…溝、１９…ｎ側電極、ｄ１〜ｄ５…３ｄＢ帯域幅、Ｈ…ヒートシンク、Ｒ_A 〜Ｒ_C …抵抗器、Ｗ₁ 〜Ｗ₆ …ストライプ幅、Ｗ_A 〜Ｗ_C …ストライプ幅の平均値。

Claims (7)

1. 各々ストライプ状の発光領域を有する複数の発光部からなる第１グループと、
   前記第１グループの発光領域とは異なる幅のストライプ状の発光領域を有する１または複数の発光部からなる第２グループとを含み、
   前記第１グループの発光領域のストライプ幅の平均値が前記第２グループの発光領域のストライプ幅の平均値よりも小さく、
   前記第１グループの発光領域の数が前記第２グループの発光領域の数よりも多い
   ことを特徴とする半導体レーザ。
2. 前記第２グループは、各々ストライプ状の発光領域を有する１または複数の発光部からなるサブグループを複数含み、
   各サブグループの発光領域のストライプ幅の平均値は互いに異なり、
   前記平均値の相対的に小さな発光領域を含むサブグループの発光領域の数が前記平均値の相対的に大きな発光領域を含むサブグループの発光領域の数よりも多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
3. 前記第１グループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域と、前記第２グループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域とが互いに一部重なり合う
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
4. 各サブグループは、一の平均値のサブグループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域と、前記一の平均値に最も近い平均値のサブグループから出力されるレーザ光のスペクトルの帯域とが互いに一部重なり合うような平均値のストライプ幅の発光領域を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ。
5. 各発光部は、共通基板上に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
6. 各発光領域は各グループごとに、連続する領域内に集約して配置され、
   共通電極が各グループに別個に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
7. 前記各グループの発光領域のストライプ幅の平均値に応じた抵抗値を有する抵抗器が、各グループの前記共通電極にそれぞれ接続されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ。

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