JP2009206256A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の増加による半導体レーザ素子のサイズの増大を抑制する
【解決手段】 半導体レーザ素子１は、正方形状に壁開された半導体層２と、半導体層２の上面２ａに形成された電極３と、半導体層２の下面２ｂに形成された電極４とを備える。電極３は、正方形状の４つの電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから構成され、上面２ａに縦２列・横２列に整列して配置される。また、半導体層２の４辺を構成する４つの端面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆにはそれぞれ反射層が形成されている。そして電極３ａ，３ｂ（電極３ｃ，３ｄ）と電極４との間に順バイアスを印加すると、端面領域Ｒ１（端面領域Ｒ２）からレーザ光が出射される（矢印Ｌ１（Ｌ２）参照）。また電極３ａ，３ｃ（電極３ｂ，３ｄ）と電極４との間に順バイアスを印加すると、端面領域Ｒ３（端面領域Ｒ４）からレーザ光が出射される（矢印Ｌ３（Ｌ４）参照）。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ素子に関する。

従来、１つの半導体レーザ素子内に複数の発光領域が並列に配置され更に各発光領域に対して独立に電流を注入するための電極が設けられたアレイ型半導体レーザが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このようなアレイ型半導体レーザでは、各発光領域を独立に発光させることが可能である。これにより、各発光領域を順次発光させて各発光領域から出射されたレーザ光の出射方向をプリズムやレンズなどにより変えることで、機械的な機構なくしてレーザ光を走査することができる。

そして近年、アレイ型半導体レーザと受光装置とを組み合わせることで、例えば人や障害物を検知するレーザセンサなどへの応用が図られている。
特開２００６−３５１９４０号公報

しかし、アレイ型半導体レーザを上記のようなセンサの光源に利用する場合には、検知領域の拡大や分解能の向上を図るために、レーザ光を増やす、つまり発光領域を増やす必要がある。

そして、発光領域を増やすためには発光領域の配列方向に沿って発光領域を配置する領域を設ける必要があるため、レーザ光の増加に応じて半導体レーザ素子のサイズが大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、レーザ光の増加による半導体レーザ素子のサイズの増大を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の半導体レーザ素子では、半導体層の上下に設けられる電流注入用電極を介して半導体層の発光層に電流が注入されると、発光層で光が発生する。また反射層は、発光層で発生した光の共振方向が複数設けられるように、半導体層の端面に配置されている。このため半導体レーザ素子は、複数の共振方向に向けてレーザ光を出射することができる。

そして、電流注入用電極のうち少なくとも発光層に近い電流注入用電極は、複数の共振方向のそれぞれについて、共振方向に沿って分割されて配置される。このため半導体レーザ素子は、ある共振方向に沿って配置されている電流注入用電極の全てに電圧が印加されることにより、この共振方向に向けてレーザ光を出射することができる。

また、共振方向に沿って延びて複数の電流注入用電極のうち少なくとも１つを通る直線を共振方向電極通過線とし、分割されている複数の電流注入用電極のうち少なくとも１つの電流注入用電極は、共振方向が異なる２つの共振方向電極通過線が交差する点と重なるように配置される。このため、この２つの共振方向電極通過線が交差する点と重なるように配置される電流注入用電極（以下、交差配置電極ともいう）は、交差する２つの共振方向電極通過線のうち一方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けてレーザ光を出射するときだけでなく、他方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けてレーザ光を出射するときも電圧が印加される。つまり上記の交差配置電極は、異なる２つの共振方向のレーザ発振で共用される。

なお、発光層に近い電流注入用電極は、複数の共振方向のそれぞれについて、共振方向に沿って分割されて配置されている。このため、一方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けてレーザ光を出射するために交差配置電極に電圧を印加しても、他方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に沿って配置されている電流注入用電極の全てに電圧が印加されることはない。即ち、一方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けてレーザ光を出射するときに、他方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けてレーザ光が出射されるということはない。

したがって、一方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けて出射するレーザ光に加えて、他方の共振方向電極通過線に平行な共振方向に向けて出射するレーザ光を追加するというようにしてレーザ光を増加させる場合に、上記の交差配置電極によって電流注入用電極が共用されている分、半導体レーザ素子のサイズの増大を抑制することができる。

また請求項１に記載の半導体レーザ素子では、請求項２に記載のように、共振方向の数が２つであるようにしてもよい。このように構成された半導体レーザ素子では、共振方向が１つである半導体レーザ素子のレーザ光を増加させる場合に、増加させるレーザ光が１つのみであるので、レーザ光を増加させるための製造プロセスを、レーザ光を２つ以上増加させる場合と比較して簡単にすることができる。

なお、半導体レーザ素子の半導体層は一般に略矩形状に形成されているので、請求項２に記載の半導体レーザ素子のように、共振方向の数が２つである場合には、請求項３に記載のように、反射層は、半導体層の矩形状の４辺を構成する４つの端面の全てに配置されるようにするとよい。これにより、半導体層の矩形状の４辺に平行な２つの方向を共振方向とすることができる。

また請求項１〜請求項３の何れかに記載の半導体レーザ素子では、請求項４に記載のように、半導体層は、複数の発光層を積層して構成されるようにしてもよい。このように構成された半導体レーザ素子によれば、発光層を増やすために発光層を１層とする場合と比較して、同一電流でより大きな光出力を得ることができる。

また請求項４に記載の半導体レーザ素子では、請求項５に記載のように、複数の発光層はそれぞれ、発生する光の波長が、他の発光層から発生する光の波長と異なるようにしてもよい。このように構成された半導体レーザ素子によれば、１つの半導体レーザ素子から複数の波長の光を出射させることができる。

また、請求項４または請求項５に記載の半導体レーザ素子では、請求項６に記載のように、複数の発光層から発生する光はそれぞれ、異なる端部から出射されるようにするとよい。このように構成された半導体レーザ素子によれば、１つの端面からは１つの波長の光しか出射されないようにすることができる。したがって、半導体レーザ素子の使用者は、どの端面からどのような波長の光が出射されるかを容易に判断することができ、半導体レーザ素子の使い勝手が向上する。

そして請求項６に記載の半導体レーザ素子において、複数の発光層から発生する光がそれぞれ異なる端部から出射されるようにするには、請求項７に記載のように、複数の共振方向のそれぞれについて、共振方向に沿って対向している１対の反射層は、一方の反射層が、複数の発光層から発生する光のうちの１つの光の波長に対してのみ低反射率であるとともに他方の反射層が、一方の反射層が低反射率である波長に対して高反射率であり、さらに、他の一対の反射層とは、一方の反射層で低反射率とし他方の反射層で高反射率とする光の波長が異なるようにするとよい。

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は本発明が適用された第１実施形態の半導体レーザ素子１の斜視図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面部を示す図、図２（ｂ）は半導体レーザ素子１の平面図である。

半導体レーザ素子１は、図１に示すように、矩形状（本実施形態では、正方形状）に壁開された半導体層２と、半導体層２の上面２ａに形成された電極３と、半導体層２の下面２ｂに形成された電極４とを備える。

半導体層２は、図２（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層１２、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型光ガイド層１３、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの積層構造からなる多重量子井戸層１４、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型光ガイド層１５、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層１７が順次積層されて構成されている。なお上記の各層１２〜１７は、ＭＯＶＰＥ法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）等により形成される。

また電極３は、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型電極であり、コンタクト層１７上に形成される。そして電極３は、図２（ｂ）に示すように、矩形状（本実施形態では、正方形状）の４つの電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから構成されている。さらに、これら４つの電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、正方形状の半導体層２の上面２ａに縦２列・横２列に整列して配置される。

また電極４は、Ａｕ―Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ型電極であり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面、すなわち半導体層２の下面２ｂの全面にわたって形成される。
また、正方形状の半導体層２の４辺を構成する４つの端面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆにはそれぞれ、反射層５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが形成されている。なお、電極３ａ，３ｃが近接している端面が端面２ｃ、電極３ａ，３ｂが近接している端面が端面２ｄ、電極３ｂ，３ｄが近接している端面が端面２ｅ、電極３ｃ，３ｄが近接している端面が端面２ｆである。

そして、反射層５ｃ，５ｄはＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）で形成され、反射層５ｅ，５ｆはＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）とａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）が積層されて形成されている。これにより反射層５ｃ，５ｄは、半導体層２から発生するレーザ光の波長に対して反射率が低い層を形成する。また反射層５ｅ，５ｆは、半導体層２から発生するレーザ光の波長に対して反射率が高い層を形成する。

このように構成された半導体レーザ素子１において、電極３ａ，３ｂと電極４との間に順バイアスを印加して半導体層２に電流を注入すると、電極３ａ，３ｂの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｃ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。このため、電極３ａ，３ｂの直下の多重量子井戸層１４内で共振方向Ｄ１（図２（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ１（図１及び図２（ｂ）を参照）からレーザ光が出射される（図１の矢印Ｌ１を参照）。同様に、電極３ｃ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には端面領域Ｒ２（図１及び図２（ｂ）を参照）からレーザ光が出射される（図１の矢印Ｌ２を参照）。

また、電極３ａ，３ｃと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、電極３ａ，３ｃの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｂ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。このため、電極３ａ，３ｃの直下の多重量子井戸層１４内で共振方向Ｄ２（図２（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ３（図１及び図２（ｂ）を参照）からレーザ光が出射される（図１の矢印Ｌ３を参照）。同様に、電極３ｂ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には端面領域Ｒ４（図１及び図２（ｂ）を参照）からレーザ光が出射される（図１の矢印Ｌ４を参照）。

このため半導体レーザ素子１は、図３に示すように、例えば、入射光を所望の角度に偏向するマイクロプリズムＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３，ＭＰ４をそれぞれ端面領域Ｒ１，２，３，４と対向するように配置することにより、半導体レーザ素子１と光学系とを組み合わせ、端面領域Ｒ１，２，３，４から順次レーザ光を出射させることによって、レーザ光を走査することが可能となる。

このように構成された半導体レーザ素子１では、半導体層２の上下に設けられる電極３，４を介して半導体層２の多重量子井戸層１４に電流が注入されると、多重量子井戸層１４で光が発生する。また反射層５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆは、多重量子井戸層１４で発生した光の共振方向が２つ設けられるように、半導体層２の端面２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆに配置されている。このため半導体レーザ素子１は、２つの共振方向Ｄ１，Ｄ２に向けてレーザ光を出射することができる。

そして、電極３，４のうち少なくとも多重量子井戸層１４に近い電極３は、２つの共振方向Ｄ１，Ｄ２のそれぞれについて、共振方向に沿って分割されて配置される。このため半導体レーザ素子１は、共振方向Ｄ１に沿って配置されている電流注入用電極の全て（本実施形態では電極３ａ，３ｂまたは電極３ｃ，３ｄ）に電圧が印加されることにより、この共振方向Ｄ１に向けてレーザ光を出射することができる。また、共振方向Ｄ２に沿って配置されている電流注入用電極の全て（本実施形態では電極３ａ，３ｃまたは電極３ｂ，３ｄ）に電圧が印加されることにより、この共振方向Ｄ２に向けてレーザ光を出射することができる。

また電極３ａは、図２（ｂ）に示すように、共振方向Ｄ１に沿って延びて電極３ｂを通る直線ＰＬ１（以下、共振方向電極通過線ＰＬ１という）と、共振方向Ｄ２に沿って延びて電極３ｃを通る直線ＰＬ２（以下、共振方向電極通過線ＰＬ２という）とが交差する点（以下、交差点Ｐ１という）と重なるように配置される。このため、この２つの共振方向電極通過線ＰＬ１，ＰＬ２が交差する交差点Ｐ１と重なるように配置される電極３ａは、共振方向Ｄ１に向けてレーザ光を出射するときだけでなく、共振方向Ｄ２に向けてレーザ光を出射するときも電圧が印加される。つまり電極３ａは、異なる２つの共振方向のレーザ発振で共用される。同様に、電極３ｂ，３ｃ，３ｄも、異なる２つの共振方向のレーザ発振で共用される。

なお、電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、共振方向Ｄ１，Ｄ２のそれぞれについて、共振方向に沿って分割されて配置されている。このため、共振方向Ｄ１に向けてレーザ光を出射するために電極３ａ，３ｂ（電極３ｃ，３ｄ）に電圧を印加しても、電極３ｃ，３ｄ（電極３ａ，３ｂ）に電圧が印加されることはない。また、共振方向Ｄ２に向けてレーザ光を出射するために電極３ａ，３ｃ（電極３ｂ，３ｄ）に電圧を印加しても、電極３ｂ，３ｄ（電極３ａ，３ｃ）に電圧が印加されることはない。

したがって、共振方向Ｄ１に加えて、共振方向Ｄ２に向けて出射するレーザ光を追加するというようにしてレーザ光を増加させる場合に、電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄそれぞれが、共振方向Ｄ１および共振方向Ｄ２に向けてレーザ光を出射するときの電極として共用されている分、半導体レーザ素子１のサイズの増大を抑制することができる。

また半導体レーザ素子１では共振方向の数が２つである。このため、共振方向が１つである半導体レーザ素子のレーザ光を増加させる場合に、増加させるレーザ光が１つのみであるので、レーザ光を増加させるための製造プロセスを、レーザ光を２つ以上増加させる場合と比較して簡単にすることができる。

以上説明した実施形態において、多重量子井戸層１４は本発明における発光層、電極３，４は本発明における電流注入用電極である。
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。尚、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第２実施形態の半導体レーザ素子１は、半導体層２の構成が変更された点と、反射層５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの代わりに反射層６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆが形成される点以外は第１実施形態と同じである。

図４（ａ）は本発明が適用された第２実施形態の半導体レーザ素子１における図１のＡ−Ａ断面部を示す図、図４（ｂ）は半導体レーザ素子１の平面図、図５（ａ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面部を示す図、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面部を示す図である。

半導体層２は、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板２１と、ある波長（本実施形態では７８０ｎｍ）のレーザ光を発生する第１半導体レーザ層２２と、第１半導体レーザ層２２が発生させるレーザ光と異なる波長（本実施形態では６５８ｎｍ）のレーザ光を発生する第２半導体レーザ層２３と、第１半導体レーザ層２２と第２半導体レーザ層２３との間に積層されて両者間の電流注入を可能とするトンネル層２４とから構成される。

第１半導体レーザ層２２は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３１、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型光ガイド層３２、組成の異なる２つのＩｎＧａＡｓＰの積層構造からなる多重量子井戸層３３、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型光ガイド層３４、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３５が順次積層されて構成されている。

第２半導体レーザ層２３は、トンネル層２４上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層４１、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型光ガイド層４２、ＩｎＧａＰとＡｌＧａＩｎＰの積層構造からなる多重量子井戸層４３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型光ガイド層４４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４５、ｐ−ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４６が順次積層されて構成されている。

トンネル層２４は、ｐ⁺−ＧａＡｓとｎ⁺−ＧａＡｓが積層されて構成されている。
次に反射層６ｃは、図５（ａ）に示すように、端面２ｃ上に、膜厚１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層５１、膜厚１２０ｎｍのａ−Ｓｉ層５２、膜厚１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層５３、膜厚１２０ｎｍのａ−Ｓｉ層５４が順次積層されて構成されている。これにより反射層６ｃは、波長７８０ｎｍの光に対して低反射率（反射率６％）で波長６５８ｎｍの光に対して高反射率（反射率９４％）となる。

また反射層６ｅは、端面２ｅ上に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層５６、膜厚１５２ｎｍのａ−Ｓｉ層５７、膜厚１５０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層５８、膜厚１５２ｎｍのａ−Ｓｉ層５９が順次積層されて構成されている。これにより反射層６ｅは、波長７８０ｎｍの光に対して高反射率（反射率９５％）となる。

さらに反射層６ｄは、図５（ｂ）に示すように、端面２ｄ上に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層６１、膜厚１５２ｎｍのａ−Ｓｉ層６２、膜厚１５０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層６３、膜厚１５２ｎｍのａ−Ｓｉ層６４が順次積層されて構成されている。これにより反射層６ｄは、波長６５８ｎｍの光に対して低反射率（反射率６％）で波長７８０ｎｍの光に対して高反射率（反射率９５％）となる。

また反射層６ｆは、端面２ｆ上に、膜厚１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層６６、膜厚１２０ｎｍのａ−Ｓｉ層６７、膜厚１１７ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層６８、膜厚１２０ｎｍのａ−Ｓｉ層６９が順次積層されて構成されている。これにより反射層６ｆは、波長６５８ｎｍの光に対して高反射率（反射率９４％）となる。

このように構成された半導体レーザ素子１において、電極３ａ，３ｂと電極４との間に順バイアスを印加して半導体層２に電流を注入すると、電極３ａ，３ｂの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｃ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。さらに、反射層６ｃは波長７８０ｎｍの光に対して低反射率で、反射層６ｅは波長７８０ｎｍの光に対して高反射率であるので、共振方向Ｄ１（図４（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ１（図４（ｂ）を参照）から波長７８０ｎｍのレーザ光が出射される。同様に、電極３ｃ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、端面領域Ｒ２（図４（ｂ）を参照）から波長７８０ｎｍのレーザ光が出射される。

また、電極３ａ，３ｃと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、電極３ａ，３ｃの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｂ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。さらに、反射層６ｄは波長６５８ｎｍの光に対して低反射率で、反射層６ｆは波長６５８ｍの光に対して高反射率であるので、共振方向Ｄ２（図４（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ３（図４（ｂ）を参照）から波長６５８ｎｍのレーザ光が出射される。同様に、電極３ｂ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、端面領域Ｒ４（図４（ｂ）を参照）から波長６５８ｎｍのレーザ光が出射される。

このように構成された半導体レーザ素子１では、半導体層２は多重量子井戸層３３及び多重量子井戸層４３を積層して構成されており、さらに、発生する光の波長が異なる。このため、１つの半導体レーザ素子１から２つの波長の光を出射させることができ、１つの半導体レーザ素子から２つの波長の光を出射させるために複数の多重量子井戸構造を横方向に並べて形成する場合と比較して、製造プロセスを容易にすることができる。

また、端面２ｃからは波長７８０ｎｍのレーザ光のみが出射され、端面２ｄからは波長６５８ｎｍのレーザ光のみが出射される。即ち、１つの端面からは１つの波長の光しか出射されない。このため、半導体レーザ素子の使用者は、どの端面からどのような波長の光が出射されるかを容易に判断することができ、半導体レーザ素子１の使い勝手が向上する。

以上説明した実施形態において、多重量子井戸層３３及び多重量子井戸層４３は本発明における発光層である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。尚、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第３実施形態の半導体レーザ素子１は、半導体層２の構成が変更された点と、反射層５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの代わりに反射層７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが形成される点以外は第１実施形態と同じである。

図６（ａ）は本発明が適用された第３実施形態の半導体レーザ素子１における図１のＡ−Ａ断面部を示す図、図６（ｂ）は半導体レーザ素子１の平面図、図７（ａ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ断面部を示す図、図７（ｂ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ断面部を示す図である。

半導体層２は、図６（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板７１と、ある波長（本実施形態では８０８ｎｍ）のレーザ光を発生する第１半導体レーザ層７２と、第１半導体レーザ層７２が発生させるレーザ光と異なる波長（本実施形態では９８０ｎｍ）のレーザ光を発生する第２半導体レーザ層７３と、第１半導体レーザ層７２と第２半導体レーザ層７３との間に積層されて両者間の電流注入を可能とするトンネル層７４とから構成される。

第１半導体レーザ層７２は、ｎ−ＧａＡｓ基板７１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層８１、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型光ガイド層８２、組成の異なる２つのＩｎＧａＡｓＰの積層構造からなる多重量子井戸層８３、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型光ガイド層８４、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層８５が順次積層されて構成されている。

第２半導体レーザ層７３は、トンネル層７４上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層９１、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるｎ型光ガイド層９２、ＩｎＧａＡｓとＡｌＧａＡｓの積層構造からなる多重量子井戸層９３、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型光ガイド層９４、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層９５、ｐ−ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層９６が順次積層されて構成されている。

トンネル層７４は、ｐ⁺−ＧａＡｓとｎ⁺−ＧａＡｓが積層されて構成されている。
次に反射層７ｃは、図７（ａ）に示すように、端面２ｃ上に、膜厚１７０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１０１、膜厚１４０ｎｍのａ−Ｓｉ層１０２、膜厚１７０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１０３、膜厚１４０ｎｍのａ−Ｓｉ層１０４が順次積層されて構成されている。これにより反射層７ｃは、波長８０８ｎｍの光に対して高反射率（反射率９１％）で波長９８０ｎｍの光に対して低反射率（反射率８％）となる。

また反射層７ｅは、端面２ｅ上に、膜厚１４０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１０６、膜厚９０ｎｍのａ−Ｓｉ層１０７、膜厚１４０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１０８、膜厚９０ｎｍのａ−Ｓｉ層１０９が順次積層されて構成されている。これにより反射層７ｅは、波長８０８ｎｍの光に対して低反射率（反射率７％）で波長９８０ｎｍの光に対して高反射率（反射率９２％）となる。

さらに反射層７ｄは、図７（ｂ）に示すように、端面２ｄ上に、膜厚１４０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１１１、膜厚９０ｎｍのａ−Ｓｉ層１１２、膜厚１４０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１１３、膜厚９０ｎｍのａ−Ｓｉ層１１４が順次積層されて構成されている。これにより反射層７ｄは、波長８０８ｎｍの光に対して低反射率（反射率７％）で波長９８０ｎｍの光に対して高反射率（反射率９２％）となる。

また反射層７ｆは、端面２ｆ上に、膜厚１７０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１１６、膜厚１４０ｎｍのａ−Ｓｉ層１１７、膜厚１７０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層１１８、膜厚１４０ｎｍのａ−Ｓｉ層１１９が順次積層されて構成されている。これにより反射層７ｆは、波長８０８ｎｍの光に対して高反射率（反射率９１％）で波長９８０ｎｍの光に対して低反射率（反射率８％）となる。

このように構成された半導体レーザ素子１において、電極３ａ，３ｂと電極４との間に順バイアスを印加して半導体層２に電流を注入すると、電極３ａ，３ｂの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｃ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。そして、反射層７ｃは波長９８０ｎｍの光に対して低反射率で、反射層７ｅは波長９８０ｎｍの光に対して高反射率であるので、共振方向Ｄ１（図６（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ１（図６（ｂ）を参照）から波長９８０ｎｍのレーザ光が出射される。さらに、反射層７ｃは波長８０８ｎｍの光に対して高反射率で、反射層７ｅは波長８０８ｎｍの光に対して低反射率であるので、共振方向Ｄ１にレーザ発振し、端面領域Ｒ５（図６（ｂ）を参照）から波長８０８ｎｍのレーザ光が出射される。同様に、電極３ｃ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、端面領域Ｒ２から波長９８０ｎｍのレーザ光が出射され、端面領域Ｒ６から波長８０８ｎｍのレーザ光が出射される。

また、電極３ａ，３ｃと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、電極３ａ，３ｃの直下の半導体層２が利得領域となるとともに電極３ｂ，３ｄの直下の半導体層２が吸収領域となる。そして、反射層７ｄは波長８０８ｎｍの光に対して低反射率で、反射層７ｆは、波長８０８ｎｍの光に対して高反射率であるので、共振方向Ｄ２（図６（ｂ）を参照）にレーザ発振し、端面領域Ｒ３（図６（ｂ）を参照）から波長８０８ｎｍのレーザ光が出射される。さらに、反射層７ｄは波長９８０ｎｍの光に対して高反射率で、反射層７ｆは、波長９８０ｎｍの光に対して低反射率であるので、共振方向Ｄ２にレーザ発振し、端面領域Ｒ７（図６（ｂ）を参照）から波長９８０ｎｍのレーザ光が出射される。同様に、電極３ｂ，３ｄと電極４との間に順バイアスを印加した場合には、端面領域Ｒ４から波長８０８ｎｍのレーザ光が出射され、端面領域Ｒ８から波長９８０ｎｍのレーザ光が出射される。

つまり第３実施形態の半導体レーザ素子１は、共振方向が同じで且つ波長が異なるレーザ光を同時に出射させることができる。
以上説明した実施形態において、多重量子井戸層８３及び多重量子井戸層９３は本発明における発光層である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態においては、半導体レーザ素子１及び電極３の形状が正方形であり、電極３を縦２列・横２列に整列して配置したものを示した。しかし、電流注入領域を変化させることで共振方向を変化させることができるものであれば、半導体レーザ素子１及び電極３の形状や電極３の配列は、上記のものに限定されない。

また上記実施形態においては、多重量子井戸層３３及び多重量子井戸層４３、または多重量子井戸層８３及び多重量子井戸層９３から発生する光の波長が異なるものを示したが、両者から発生する光の波長が同じであるようにしてもよい。これにより、１つの端面から出射されるレーザ光の光量を増加させることができる。

また上記第１実施形態においては、基板にＧａＡｓ、結晶層にＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓを材料として構成されたものを示したが、これに限定されるものではなく、基板にＩｎＰやＧａＮ、結晶層にＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＡｌＧａＩｎＰなどを材料として構成されたものでもよい。

また上記第２実施形態においては、基板にＧａＡｓ、結晶層にＡｌＧａＡｓ及びＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ及びＩｎＧａＰを材料として構成されたものを示したが、これに限定されるものではなく、基板にＩｎＰやＧａＮ、結晶層にＩｎＧａＡｓ，ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓなどを材料として構成されたものでもよい。

また上記第３実施形態においては、基板にＧａＡｓ、結晶層にＡｌＧａＡｓ及びＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓ及びＩｎＧａＡｓを材料として構成されたものを示したが、これに限定されるものではなく、基板にＩｎＰやＧａＮ、結晶層にＩｎＧａＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓなどを材料として構成されたものでもよい。

第１実施形態の半導体レーザ素子１の斜視図である。 第１実施形態の半導体レーザ素子１の断面図および平面図である。 半導体レーザ素子１及びマイクロプリズムＭＰ１〜４の平面図である。 第２実施形態の半導体レーザ素子１の断面図および平面図である。 第２実施形態の反射層の構成を示す半導体レーザ素子１の断面図である。 第３実施形態の半導体レーザ素子１の断面図および平面図である。 第３実施形態の反射層の構成を示す半導体レーザ素子１の断面図である。

符号の説明

１…半導体レーザ素子、２…半導体層、２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ…端面、３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ），４…電極、５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…反射層、１１，２１，７１…ｎ−ＧａＡｓ基板、１２，３１，４１，８１，９１…ｎ型クラッド層、１３，３２，４２，８２，９２…ｎ型光ガイド層、１４，３３，４３，８３，９３…多重量子井戸層、１５，３４，４４，８４，９４…ｐ型光ガイド層、１６，３５，４５，８５，９５…ｐ型クラッド層、１７，４６，９６…ｐ型コンタクト層、２２，７２…第１半導体レーザ層、２３，７３…第２半導体レーザ層、２４，７４…トンネル層

Claims (7)

1. 電流が注入されることにより光を発生する発光層を含む半導体層と、
   前記発光層に電流を注入するために前記半導体層の上下に設けられる電流注入用電極と、
   前記発光層で発生した光を共振させるために前記半導体層の端部に配置される反射層と
   を有する半導体レーザ素子であって、
   前記反射層は、前記発光層で発生した光の共振方向が複数設けられるように、前記半導体層の端面に配置され、
   前記半導体層の上方および下方に設けられる前記電流注入用電極のうち少なくとも前記発光層に近い前記電流注入用電極は、前記複数の共振方向のそれぞれについて、該共振方向に沿って分割されて配置されるとともに、
   前記共振方向に沿って延びて前記複数の電流注入用電極のうち少なくとも１つを通る直線を共振方向電極通過線とし、
   分割されている前記複数の電流注入用電極のうち少なくとも１つの前記電流注入用電極は、前記共振方向が異なる２つの前記共振方向電極通過線が交差する点と重なるように配置される
   ことを特徴とする半導体レーザ素子。
2. 前記共振方向の数が２つ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。
3. 前記半導体層は略矩形状であり、
   前記反射層は、前記半導体層の矩形状の４辺を構成する４つの端面の全てに配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
4. 前記半導体層は、複数の前記発光層を積層して構成される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の半導体レーザ素子。
5. 前記複数の発光層はそれぞれ、
   発生する光の波長が、他の前記発光層から発生する光の波長と異なる
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
6. 複数の前記発光層から発生する光はそれぞれ、異なる前記端部から出射される
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体レーザ素子。
7. 前記複数の共振方向のそれぞれについて、該共振方向に沿って対向している１対の前記反射層は、
   一方の反射層が、複数の前記発光層から発生する光のうちの１つの光の波長に対してのみ低反射率であるとともに他方の反射層が、前記一方の反射層が低反射率である波長に対して高反射率であり、
   さらに、他の一対の反射層とは、一方の反射層で低反射率とし他方の反射層で高反射率とする光の波長が異なる
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子。