JP2007335451A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】ブロードでありながら安定なパルセーション動作を確立することができる半導体レーザを提供する。
【解決手段】第１領域１０には一様な幅のナロウストライプ部１１を設け、第２領域２０には、ナロウストライプ部１１に光学的に接合されると共に主出射側端面Ｐｆに向かって幅が広くなるテーパ部２１を設ける。テーパ部２１を、ナロウストライプ部１１から延長された中央部２１Ａと、この中央部２１Ａの幅方向両側の拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとにより構成する。拡幅部２１Ｂ，２１Ｃと中央部２１Ａとの境界には、電流が注入されない分離領域２１Ｄを設ける。拡幅部２１Ｂ，２１Ｃを、分離領域２１Ｄを間にして中央部２１Ａに光学的に結合し、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおいて誘起されたパルセーション発振を拡幅部２１Ｂ，２１Ｃへと伝播させ、増幅させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にブロードエリア型のものに好適な半導体レーザに関する。

ブロードエリア型半導体レーザは、ストライプ状の電流注入領域の幅（ストライプ幅）を例えば１０μｍ以上に広くしたものであり、ワット（Ｗ）クラスの大出力を得られるレーザとして期待が強くなっている。
Ｒ．ディール（Roland Diehl）編，「ハイパワーダイオードレーザ：基礎，テクノロジー，応用（High-PowerDiode Lasers: Fundamentals, Technology, Applications）」，シュプリンガーフェアラーク（Springer-Verlag ），（独国），２０００年，ｐ．２７３ Ｄ．ボテ（D. Botez）およびＤ．Ｒ．シフレ（D.R. Scifres）編，「ダイオードレーザアレイ（Diode Laser Arrays）」，ケンブリッジユニバーシティプレス（Cambridge University Press），（英国），１９９４年，ｐ．１１０

ところが、このタイプのレーザは戻り光によって破壊が生じる可能性があり、応用上その安定性が課題となっていた。

戻り光によるレーザ動作の不安定さを解決する手段として、ストライプ幅が数μｍと狭いナロウストライプレーザでは、パルセーションレーザがよく用いられている。パルセーションレーザは、導波路近傍に可飽和吸収層または可飽和吸収領域を設け、その可飽和吸収層または可飽和吸収領域のロスが時間的に変動することを利用してパルセーション発振を起こさせるようにしたものである。このようなパルセーションレーザでは、数１００ＭＨｚ程度の周波数で強度変調が自律的に発生しているため、スペクトル幅が広くなり、コヒーレンスが低下して、戻り光に鈍感になっており、よって安定になっている。

そこで、ブロードエリア型レーザでもパルセーションを起こさせることができれば戻り光に対し安定な動作を期待できる。しかし、ブロードエリア型レーザでは導波路全体に可飽和吸収層または可飽和吸収領域を設けるとロスが強すぎて発振が止まってしまうという問題があった。逆に弱めにつけると、ゲインの強い領域でフィラメント発光をしてしまい、パルセーションを生じさせることができないという問題があった。

なお、従来より、図１７および図１８に示したようなテーパ型レーザが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。テーパ型レーザは、裏側端面に接する長さ５００μｍ程度のナロウストライプ部１１１と、このナロウストライプ部１１１に接し主出射側端面まで約６度程度の開き角θをもつ長さ１５００μｍ程度のテーパ部１２１とを有している。通常、ナロウストライプ部１１１はインデックスガイドで、テーパ部１２１はゲインガイドで形成されることが多い。ナロウストライプ部１１１およびテーパ部１２１の電極は共通である場合もあるが、両者を分離した電極としてそれぞれの注入電流値を最適化することでキンク特性やＦＦＰ（Far Field Pattern ）特性を向上させる場合もある。

また、図１９に示したように、このようなテーパ型レーザにおいて、ナロウストライプ部１１１に内部グレーティング１１１Ａを形成してＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）レーザとしたものも開示されている（例えば、非特許文献２参照。）。この構造では、ナロウストライプ部１１１で波長安定なシングルモード発振を実現させ、テーパ部１２１でそのレーザ光を増幅させながらブロードエリア型レーザとしても縦シングルモード動作を得るようにしている。この従来構造では、ナロウストライプ部１１１およびテーパ部１２１の電極は分離され、それぞれ最適電流を注入することで動作させる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ブロードでありながら安定なパルセーション動作を確立することができる半導体レーザを提供することにある。

本発明による半導体レーザは、第１クラッド層，活性層および第２クラッド層を順に備えると共に共振器方向において対向する主出射側端面および裏側端面を有するものであって、一様な幅の帯状電流注入部を有すると共に裏側端面に接合する第１領域と、帯状電流注入部に光学的に接合されると共に主出射側端面に向かって幅が広くなる傾斜状電流注入部を有し、主出射側端面に接合する第２領域とを備え、第１領域は、帯状電流注入部においてパルセーション発振を誘起させる可飽和吸収層または可飽和吸収領域を有し、帯状電流注入部において誘起されたパルセーション発振を傾斜状電流注入部に伝播させるものである。傾斜状電流注入部は、帯状電流注入部から延長された中央部と、中央部の幅方向両側に設けられた拡幅部とを含むことが好ましい。

ここで、本明細書において「幅」とは第１クラッド層，活性層および第２クラッド層の積層方向（以下、単に積層方向という。）と共振器方向との両方に直交する方向における寸法をいい、「長さ」とは共振器方向における寸法をいい、「厚さ」とは積層方向における寸法をいう。

本発明の半導体レーザでは、帯状電流注入部において誘起されたパルセーション発振が傾斜状電流注入部に伝播し、幅の広い傾斜状電流注入部においてもパルセーション動作が生じる。これによりスペクトルが広がり、コヒーレンスが低下して、戻り光の影響が抑制される。

本発明の半導体レーザによれば、帯状電流注入部に可飽和吸収層または可飽和吸収領域を設けると共に、この帯状電流注入部において誘起されたパルセーション発振を傾斜状電流注入部に伝播させるようにしたので、幅を広くした傾斜状電流注入部においても安定したパルセーション動作を可能とすることができる。

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。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ１は、例えば加工あるいはディスプレイに用いられるものであり、共振器方向Ａにおいて対向する主出射側端面Ｐｆおよび裏側端面Ｐｒが一対の共振器端面となっている。これら主出射側端面Ｐｆおよび後方端面Ｐｒには反射鏡膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。主出射側端面Ｐｆの反射鏡膜は低反射率、例えば５％となるように調整され、後方端面Ｐｒの反射鏡膜は高反射率、例えば９９％となるように調整されている。これにより、後述する活性層において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、主出射側端面Ｐｆ側の反射鏡膜からレーザビームとして射出されるようになっている。

半導体レーザ１は、裏側端面Ｐｒに接合する第１領域１０と、主出射側端面Ｐｆに接合する第２領域２０とを備えている。第１領域１０は、一様な幅のナロウストライプ部１１を有している。第１領域１０の長さは例えば５００μｍ以下、ナロウストライプ部１１の幅Ｗ１は例えば５μｍ以下、具体的には４μｍである。第２領域２０は、ナロウストライプ部１１に光学的に接合されると共に主出射側端面Ｐｆに向かって幅が広くなるテーパ部２１を有している。第２領域２０の長さは例えば１．５ｍｍ以下である。ここで、ナロウストライプ部は本発明における「帯状電流注入部」の一例に対応し、テーパ部は本発明における「傾斜状電流注入部」の一例に対応している。

図２は第１領域１０の断面構成の一例を表したものである。第１領域１０は、例えば、基板４１上に、ｎ型クラッド層４２、活性層４３、ｐ型クラッド層４４およびコンタクト層４５が順に積層されたものである。コンタクト層４５上にはｐ側電極５１が設けられ、基板４１の裏側にはｎ側電極５２が形成されている。ナロウストライプ部１１以外の領域のコンタクト層４５ないしｐ型クラッド層４４の厚さ方向一部はエッチング除去され、ナロウストライプ部１１は帯状の突条部となっている。ナロウストライプ部１１の両側には電流ブロック層４６が設けられている。

また、第１領域１０は、活性層４３内部に可飽和吸収域３１を設けることによりナロウストライプ部１１においてパルセーション発振を誘起させる、いわゆるＷＩ（Weakly Index guide）型の構造を有している。活性層４３からナロウストライプ部１１の下端までの距離ｄは例えば３００ｎｍである。

基板４１は、例えばシリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型クラッド層４２は、例えば、厚さが１．５μｍであり、シリコンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ_0.5 Ｇａ_0.5 Ａｓ混晶により構成されている。活性層４３は、例えば、厚さが１０ｎｍ程度であり、不純物を添加しないＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。ｐ型クラッド層４４は、例えば、突条部６０における厚さが１．５μｍであり、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ_0.5 Ｇａ_0.5 Ａｓ混晶により構成されている。コンタクト層４５は、例えば、厚さが０．５μｍであり、亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＧａＡｓにより構成されている。電流ブロック層４６は、例えばシリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。

ｐ側電極５１は、例えば、チタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層および金（Ａｕ）層をコンタクト層４５の側から順に積層した構造を有しており、コンタクト層４５と電気的に接続されている。ｎ側電極５２は、例えば、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板４１の側から順に積層した構造を有しており、基板４１を介してｎ型クラッド層４２と電気的に接続されている。

図１に示したテーパ部２１は、ナロウストライプ部１１から延長された中央部２１Ａと、この中央部２１Ａの幅方向両側の拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとを含んでいる。拡幅部２１Ｂ，２１Ｃと中央部２１Ａとの境界には、電流が注入されない分離領域２１Ｄが設けられている。拡幅部２１Ｂ，２１Ｃは分離領域２１Ｄを間にして中央部２１Ａに光学的に結合され、ナロウストライプ部１１において誘起されたパルセーション発振はテーパ部２１の中央部２１Ａを介して拡幅部２１Ｂ，２１Ｃへと伝播する。これにより、この半導体レーザ１では、幅の広いテーパ部２１において安定したパルセーション動作を確立することができるようになっている。

分離領域２１Ｄの幅Ｗ２は例えば１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。中央部２１Ａと拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとの間で、ｐ側電極５１を容易に分離することができるからである。また、幅Ｗ２をこの範囲内とすれば、横モードがコヒーレントな相互作用を有するフェーズドアレイ（phased array）効果によりナロウストライプ部１１および中央部２１Ａと、拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとで位相をそろえることができるからである。

なお、ｐ側電極５１は、例えば、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａと、拡幅部２１Ｂと、拡幅部２１Ｃとに分離され、３電極構成となっている。また、分離領域２１Ｄは、コンタクト層４５のみを除去してもよいし、あるいは、中央部２１Ａおよび拡幅部２１Ｂ，２１Ｃの各々に対応して三本の突条部６０を設けるようにしてもよい。

この半導体レーザ１は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、例えば、上述した材料よりなる基板４１の一面に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により、上述した厚さおよび材料よりなるｎ型クラッド層４２，活性層４３，ｐ型クラッド層４４およびコンタクト層４５を順次積層する。

次いで、コンタクト層４５の上にレジストよりなるマスク層（図示せず）を形成し、このマスク層を用いたドライエッチングにより、コンタクト層４５およびｐ型クラッド層４４の厚さ方向一部を選択的に除去し、裏側端面Ｐｒの形成位置の近傍に一様な幅の帯状の突条部であるナロウストライプ部１１を形成する。また、主出射側端面Ｐｆの形成位置の近傍には、ナロウストライプ部１１から延長した一様な幅の中央部２１Ａを形成すると共に、この中央部２１Ａの両側に分離領域２１Ｄを間にして拡幅部２１Ｂ，２１Ｃを形成し、テーパ部２１を形成する。

続いて、ナロウストライプ部１１およびテーパ部２１の両側に電流ブロック層４６を形成する。そののち、基板４１の裏面側をラッピングして薄膜化し、その面に金とゲルマニウムとの合金層，ニッケル層および金層を順次蒸着することによりｎ側電極５２を形成する。また、ナロウストライプ部１１およびテーパ部２１の上面に、例えばチタン層，白金層および金層を順次蒸着することによりｐ側電極５１を形成する。

ｎ側電極５２およびｐ側電極５１を形成したのち、基板４１を所定の大きさに整え、主出射側端面Ｐｆおよび裏側端面Ｐｒに反射鏡膜（図示せず）を形成する。これにより、図１に示した半導体レーザ１が形成される。

この半導体レーザ１では、ｎ側電極５２とｐ側電極５１との間に所定の電圧が印加されると、活性層４３に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、第１領域１０に可飽和吸収域３１が設けられ、かつ拡幅部２１Ｂ，２１Ｃが分離領域２１Ｄを間にして中央部２１Ａに光学的に結合されているので、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおいて発生したパルセーション発振は、分離領域２１Ｄから拡幅部２１Ｂ，２１Ｃにかけて染み出し、この染み出し成分が拡幅部２１Ｂ，２１Ｃに伝播して増幅される。よって、幅の広いテーパ部２１においても、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａで発生したパルセーション発振と同一位相のパルセーション発振が生じる。これにより、スペクトルが広くなり、コヒーレンスが低下して、戻り光の影響が抑制される。

なお、ｐ側電極５１は、上述したように、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａと、拡幅部２１Ｂと、拡幅部２１Ｃとの三つに分離されているので、これら三つのｐ側電極５１に対してそれぞれ適正な電流を流すことにより、テーパ部２１において十分な光増幅が生じブロードエリア発振を行うことが可能となる。

このように本実施の形態では、第１領域１０に可飽和吸収域３１を設けると共に、拡幅部２１Ｂ，２１Ｃを分離領域２１Ｄを間にして中央部２１Ａに光学的に結合させ、ナロウストライプ部１１で発生したパルセーション発振を伝播させるようにしたので、幅を広くしたテーパ部２１においてもパルセーション発振を可能とすることができる。

また、パルセーションによりスペクトルが広がりコヒーレンスを低下させることができるので、戻り光の影響を抑えることができる。特に、戻り光による破壊などが生じるのを抑制することができる。

更に、戻り光により波長が不安定化することを抑え、安定つまり戻り光に鈍感にすることができる。

加えて、本実施の形態の半導体レーザ１はコヒーレンスが低下しているので、この半導体レーザ１により、やや中心波長を異ならせたアレイレーザを構成するようにすれば、スペックル（干渉により生じるぎらつき）の少ない光源を実現することができ、この光源は例えばディスプレイに好適に利用可能である。

更にまた、ビーム品質（Ｍ² ）を１に近い良好な値に保ったまま、大出力のパルセーション出力を得ることができるので、レーザ加工などの用途に極めて有効である。

加えてまた、通常はアレイ化することでお互いの光の注入が影響を及ぼす場合もあるが、本実施の形態の半導体レーザ１によりアレイを構成すれば、パルセーション動作のためコヒーレンスが低下しているので、相互の悪影響を少なくすることができる。このことはスタック構成にしても有効な効果である。

以下、本発明の変形例および他の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態の半導体レーザ１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。

（変形例１）
図３は、本発明の変形例１に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ１Ａは、拡幅部２１Ｂ，２１Ｃを電気的に接合させることにより実質２電極構成としたことを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成、作用および効果を有しており、同様にして製造することができる。左右の拡幅部２１Ｂ，２１Ｃのバランスがこれでも十分とれる場合には、よりシンプルな本変形例の構成が有効である。

（変形例２）
図４は、本発明の変形例２に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ１Ｂは、分離領域２１Ｄを、中央部２１Ａと拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとの境界の一部に設けたものである。分離領域２１Ｄの長さは、例えば１ｍｍ以下とすることができる。このことを除いては、半導体レーザ１Ｂは、上記第１の実施の形態と同様の構成、作用および効果を有しており、同様にして製造することができる。

（変形例３）
図５は、本発明の変形例３に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ１Ｃは、中央部２１Ａの少なくとも一部を、主出射側端面Ｐｆに向かって幅が狭くなるようにし、中央部２１Ａの先端部を楔形状としたものである。このように中央部２１Ａの先端部を楔状に細くすることにより、中央部２１Ａ内の光は両側の分離領域２１Ｄのロスの影響を強く受けるようになり、パルセーション発振がより生じやすくなる。中央部２１Ａの先端部の角度αは例えば１度以上４度以下が好ましい。

更に、拡幅部２１Ｂ，２１Ｃは主出射側端面Ｐｆ付近において繋がって広くなっている。これにより、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａから広い拡幅部２１Ｂ，２１Ｃへの光の染み出しを利用して、パルセーション発振を広範囲に伝播・増幅させ、ブロードエリアでのパルセーション発振をより発生しやすくすることができる。

なお、拡幅部２１Ｂ，２１Ｃの繋がった部分のうち、中央部２１Ａの先端に対向する部分は、主出射側端面Ｐｆに平行でもよいし、斜めでもよく、また、中央部２１Ａと同様な楔状でもよい。

このことを除いては、半導体レーザ１Ｃは、上記第１の実施の形態と同様の構成、作用および効果を有しており、同様にして製造することができる。

（変形例４）
図６は、本発明の変形例４に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ１Ｄは、中央部２１Ａの楔状の先端を主出射側端面Ｐｆまで伸ばしたことを除いては変形例３と同様の構成、作用および効果を有し、同様にして製造することができる。

なお、本変形例においても、図示しないが、変形例１と同様に拡幅部２１Ｂ，２１Ｃを電気的に接合させることにより実質２電極構成とすることが可能である。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ２は、テーパ部２１の中央部２１Ａと拡幅部２１Ｂ，２１Ｃとが連続していて分離領域２１Ｄが設けられておらず、また、中央部２１Ａには少なくとも一つの電流非注入域２２が設けられている。電流非注入域２２は、例えば、コンタクト層４５およびｐ側電極５１を除去することにより形成されたものである。これにより、この半導体レーザ２では、共振器方向Ａに局所的に可飽和吸収領域としての電流非注入域２２が分布または存在し、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおけるパルセーション動作を安定に保つことができるようになっている。

なお、ｐ側電極５１はナロウストライプ部１１とテーパ部２１とに共通の一体型電極であってもよいし、図示しないがナロウストライプ部１１とテーパ部２１との境界線で分離されていてもよい。

この半導体レーザ２では、ｎ側電極５２とｐ側電極５１との間に所定の電圧が印加されると、活性層４３に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、中央部２１Ａに少なくとも一つの電流非注入域２２が設けられているので、共振器方向Ａに局所的に可飽和吸収領域としての電流非注入域２２が分布または存在し、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおけるパルセーション動作が安定に保たれる。このパルセーション発振が拡幅部２１Ｂ，２１Ｃに伝播し、幅の広いテーパ部２１においてもパルセーション発振が生じる。

このように本実施の形態では、中央部２１Ａには少なくとも一つの電流非注入域２２を設けるようにしたので、共振器方向Ａに局所的に可飽和吸収領域としての電流非注入域２２が分布または存在し、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおけるパルセーション動作を安定に保つことができる。

（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの平面構成を表したものであり、図９は、図８に示した第１領域１０の断面構成の一例を表したものである。この半導体レーザ３は、ナロウストライプ部１１においてパルセーション発振を誘起させるため可飽和吸収層３２が導入されたいわゆるＳＡＬ（Saturable Absorbing Layer ）型のものである。可飽和吸収層３２は、第１ｐ型クラッド層４４Ａと第２ｐ型クラッド層４４Ｂとの間に設けられ、例えば亜鉛（Ｚｎ）などのｐ型不純物を高濃度に添加したＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。活性層４３からナロウストライプ部１１の下端までの距離ｄは例えば２００ｎｍである。

ＳＡＬ型は比較的安定なパルセーションを実現することができる反面、可飽和吸収層３２でのキャリア寿命および光の導波ロスの程度に敏感である。具体的には、可飽和吸収層３２の不純物濃度を１０⁹ 程度以上にしてキャリア寿命はできるだけ短くたもち、常に可飽和吸収層３２の吸収能力をなくさないことと同時に、あまり活性層４３の光の吸収を強くしすぎて発振停止に至ってしまわないようなバランスが重要となる。よって、可飽和吸収層３２は、例えば、第１領域１０のみに形成されていることが好ましい。テーパ部２１全体に広い可飽和吸収層３２を形成してしまうと、発振できなくなってしまうおそれがあるからである。

また、この半導体レーザ３は、第１領域１０においてナロウストライプ部１１の幅方向両側に帯状の凹溝６１が設けられたダブルリッジ（W-Ridge ）構造を有しており、これにより容易かつ安定した形成が可能となっている。

第２領域２０は、テーパ部２１のみにｐ側電極５１が設けられたゲインガイド構造を有している。

この半導体レーザ３は、例えば、次のようにして製造することができる。

図１０ないし図１２は、この半導体レーザ３の製造方法を工程順に表す平面図である。まず、図１０に示したように、例えば、第１の実施の形態と同様にして、基板４１の一面に、ｎ型クラッド層４２，活性層４３，第１ｐ型クラッド層４４Ａ，可飽和吸収層３２，第２ｐ型クラッド層４４Ｂおよびコンタクト層４５を順次積層したのち、例えばエッチングにより、第２領域２０のコンタクト層４５および第２ｐ型クラッド層４４Ｂを選択的に除去すると共に、第１領域１０に凹溝６１およびナロウストライプ部１１を設けてダブルリッジ構造とする。このとき、第２の実施の形態と同様に、可飽和吸収層３２をエッチングストップ層として利用することができる。

次いで、図１１に示したように、第１領域１０をＳｉＯ２等のマスク層７１で覆い、第２領域２０に第２ｐ型クラッド層４４Ｂおよびコンタクト層４５を再び選択成長させる。

続いて、図１２に示したように、第１領域１０のマスク層７１を除去し、ナロウストライプ部１１以外の領域のコンタクト層４５を除去したのち、ナロウストライプ部１１上にｐ側電極５１を形成し、インデクスガイドとする。一方、第２領域２０では、同じく図１２に示したように、テーパ部２１の形状に合わせてｐ側電極５１を形成し、このｐ側電極５１をマスクとしたエッチングにより、テーパ部２１以外のコンタクト層４５を除去し、ゲインガイドとする。

そののち、第１の実施の形態と同様にしてｎ側電極５２を形成し、基板４１を所定の大きさに整え、主出射側端面Ｐｆおよび裏側端面Ｐｒに反射鏡膜（図示せず）を形成する。これにより、図８および図９に示した半導体レーザ３が形成される。

このように本実施の形態では、第１領域１０に可飽和吸収層３２を設けたＳＡＬ型においてダブルリッジ構造を有するようにしたので、幅の広いテーパ部２１でパルセーション発振可能なＳＡＬ型パルセーションレーザを、容易かつ安定して形成することができる。

（第４の実施の形態）
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体レーザの平面構成を表したものである。この半導体レーザ４は、可飽和吸収層３２が第１領域１０を超えて中央部２１Ａの少なくとも一部に延在しており、これによりナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおいてパルセーション発振がより発生しやすくなっていることを除いては、第３の実施の形態と同一の構成を有している。なお、可飽和吸収層３２は中央部２１Ａの一部のみに延在していてもよいし、中央部２１Ａ全体に延在していてもよい。

この半導体レーザ４は、例えば、次のようにして製造することができる。

図１４ないし図１６は、半導体レーザ４の製造方法を工程順に表す平面図である。まず、図１４に示したように、例えば、第１の実施の形態と同様にして、基板４１の一面に、ｎ型クラッド層４２，活性層４３，第１ｐ型クラッド層４４Ａ，可飽和吸収層３２，第２ｐ型クラッド層４４Ｂおよびコンタクト層４５を順次積層したのち、例えばエッチングにより、第２領域２０においては中央部２１Ａの一部を残してコンタクト層４５および第２ｐ型クラッド層４４Ｂを選択的に除去すると共に、第１領域１０にナロウストライプ部１１および凹溝６１を設け、ダブルリッジ構造を形成する。このとき、第２の実施の形態と同様に、可飽和吸収層３２をエッチングストップ層として利用することができる。

次いで、図１５に示したように、第１領域１０と、中央部２１Ａのうちコンタクト層４５および第２ｐ型クラッド層４４Ｂを残した部分とをマスク層７１で覆い、第２領域２０に第２ｐ型クラッド層４４Ｂおよびコンタクト層４５を選択成長させる。

続いて、図１６に示したように、マスク層７１を除去し、第１領域１０においては、ナロウストライプ部１１以外の領域のコンタクト層４５を除去したのち、ナロウストライプ部１１上にｐ側電極５１を形成し、インデックスガイドとする。一方、第２領域２０では、同じく図１６に示したように、テーパ部２１の形状に合わせてｐ側電極５１を形成し、このｐ側電極５１をマスクとしたエッチングにより、テーパ部２１以外のコンタクト層４５を除去し、ゲインガイドとする。

そののち、第１の実施の形態と同様にしてｎ側電極５２を形成し、基板４１を所定の大きさに整え、主出射側端面Ｐｆおよび裏側端面Ｐｒに反射鏡膜（図示せず）を形成する。これにより、図１３に示した半導体レーザ４が形成される。

この半導体レーザ４では、ｎ側電極５２とｐ側電極５１との間に所定の電圧が印加されると、活性層４３に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、一対の反射鏡膜（図示せず）により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、可飽和吸収層３２が第１領域１０を超えて中央部２１Ａの一部に延在しているので、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおいてパルセーション発振がより発生しやすくなる。このパルセーション発振は拡幅部２１Ｂ，２１Ｃに伝播し、幅の広いテーパ部２１においてもパルセーション発振が生じる。

このように本実施の形態では、可飽和吸収層３２を、第１領域１０を超えて中央部２１Ａの一部に延在させるようにしたので、ナロウストライプ部１１および中央部２１Ａにおいてパルセーション発振をより発生しやすくすることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態はＷＩ型だけでなくＳＡＬ型にも適用可能である。

また、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態においては、ｎ型不純物としてシリコンを用いたが、セレン（Ｓｅ）など他のｎ型不純物を用いてもよい。

更に、例えば、上記実施の形態では、半導体レーザを構成する材料について具体的に例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態で説明したＡｌＧａＡｓ系素子以外にも、ＩｎＧａＡｓＰ系，ＩｎＧａＡｓ系，ＡｌＧａＩｎＰ系，ＡｌＧａＩｎＮ系あるいはＧａＩｎＮＡｓ系など、半導体レーザを構成できる材料系であればすべて適用可能である。

加えて、例えば、上記実施の形態では、ｎ型クラッド層４２ないしコンタクト層４５をＭＯＣＶＤ法により形成する場合について説明したが、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシー）法等を用いてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態においては、ｎ型の基板４１上に、ｎ型クラッド層４２，活性層４３，ｐ型クラッド層４４およびコンタクト層４５を順に積層した構成を有する半導体レーザについて説明したが、ｐ型の基板を用い、ｐ型の基板上に、ｐ型半導体層、活性層およびｎ型半導体層を積層した逆導電型の構造としてもよい。

加えてまた、例えば、上記実施の形態では、半導体レーザ素子の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また他の層を更に備えていてもよい。例えば、テーパ部２１の輪郭は直線に限らず、多少湾曲していてもよい。また、活性層４３とｎ型クラッド層４２またはｐ型クラッド層４４との間に、光ガイド層が設けられていてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 図１に示した第１領域の構成例を表す断面図である。 本発明の変形例１に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 本発明の変形例２に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 本発明の変形例３に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 本発明の変形例４に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 図８に示した第１領域の構成例を表す断面図である。 図９に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す平面図である。 図１０に続く工程を表す平面図である。 図１１に続く工程を表す平面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す平面図である。 図１３に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す平面図である。 図１４に続く工程を表す平面図である。 図１５に続く工程を表す平面図である。 従来のテーパー型レーザの一例を表す斜視図である。 図１７に示した従来のテーパー型レーザの上面図である。 従来のテーパー型レーザの他の例を表す斜視図である。

符号の説明

１０…第１領域、１１…ナロウストライプ部、２０…第２領域、２１…テーパ部、２１Ａ…中央部、２１Ｂ，２１Ｃ…拡幅部、２１Ｄ…分離領域、３１…可飽和吸収領域、３２…可飽和吸収層、４１…基板、４２…ｎ型クラッド層、４３…活性層、４４…ｐ型クラッド層、４４Ａ…第１ｐ型クラッド層、４４Ｂ…第２ｐ型クラッド層、４５…コンタクト層、４６…電流ブロック層、５１…ｐ側電極、５２…ｎ側電極、６１…凹溝

Claims (7)

1. 第１クラッド層，活性層および第２クラッド層を順に備えると共に共振器方向において対向する主出射側端面および裏側端面を有する半導体レーザであって、
   一様な幅の帯状電流注入部を有すると共に前記裏側端面に接合する第１領域と、前記帯状電流注入部に光学的に接合されると共に前記主出射側端面に向かって幅が広くなる傾斜状電流注入部を有し、前記主出射側端面に接合する第２領域とを備え、
   前記第１領域は、前記帯状電流注入部においてパルセーション発振を誘起させる可飽和吸収層または可飽和吸収領域を有し、前記帯状電流注入部において誘起されたパルセーション発振を前記傾斜状電流注入部に伝播させる
   ことを特徴とする半導体レーザ。
2. 前記傾斜状電流注入部は、前記帯状電流注入部から延長された中央部と、前記中央部の幅方向両側に設けられた拡幅部とを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
3. 前記拡幅部と前記中央部との境界の少なくとも一部に、電流が注入されない分離領域が設けられており、前記拡幅部は前記分離領域を間にして前記中央部に光学的に結合されている
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
4. 前記中央部の少なくとも一部は、前記主出射側端面に向かって幅が狭くなっている
   ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ。
5. 前記中央部は、少なくとも一つの電流非注入域を有する
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
6. 前記第１領域は前記可飽和吸収層を有し、前記帯状電流注入部の幅方向両側に前記第２クラッド層の厚み方向一部を除去した凹溝が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
7. 前記第１領域は前記可飽和吸収層を有し、前記可飽和吸収層は前記第１領域を超えて前記中央部の一部に延在している
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
   

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