JP2010050412A - 面発光型半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】高次横モードの発振を抑えつつ、基本横モードを高出力で射出することの可能な面発光型半導体レーザを提供する。
【解決手段】基板１０側、すなわち光射出側とは反対側に横モード調整層２０が設けられている。この横モード調整層２０では、発光領域１３Ａの中央領域との対向領域の、発振波長λにおける反射率が、発光領域１３Ａの外縁領域との対向領域の、発振波長λにおける反射率よりも高くなっている。これにより、基本横モードの光出力が横モード調整層２０によって妨げられる虞がなく、基本横モードのスロープ効率を高く維持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上面からレーザ光を射出する面発光型半導体レーザに係り、特に、真円形のビームプロファイルが要求される用途に好適に適用可能な面発光型半導体レーザに関する。

面発光型半導体レーザは、従来の端面射出型のものとは異なり、基板に対して直交する方向に光を射出するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の素子を配列することが可能であることから、近年、デジタルコピー機やプリンタ機用の光源として注目されている。

従来、この種の半導体レーザは、基板上に一対の多層膜反射鏡が形成されており、その対の多層膜反射鏡の間に発光領域となる活性層を有している。そして、一方の多層膜反射鏡には、活性層への電流注入効率を高め、しきい値電流を下げるために、電流注入領域を狭めた構造を有する電流狭窄層が設けられている。また、下面側には下部電極、上面側には上部電極がそれぞれ設けられ、上部電極にはレーザ光を射出するために光射出口が設けられている。この半導体レーザでは、電流は電流狭窄層により狭窄されたのち活性層に注入され、ここで発光し、これが一対の多層膜反射鏡で反射を繰り返しながらレーザ光として上部電極の光射出口から射出される。

ところで、上記した面発光型半導体レーザでは、レーザ光を射出する方向（積層方向）と垂直な面内（積層面内）における構造上の対称性が良いので、真円に近いビーム形状を得ることが可能である。しかし、レーザ光の射出領域のうち中央領域において主に基本横モード発振が生じる一方、外縁領域において主に高次横モード発振が生じることが知られている。そのため、高出力化のために、電流狭窄層の電流注入領域を広くし過ぎたり、注入電流量を大きくし過ぎたりすると、高次横モードのレーザ光までもが高出力で出力されてしまい、真円に近いビーム形状を得ることができないというという問題があった。

そこで、そのような問題に対して、従来から、基本横モードと、高次横モードとの間で利得差を生じさせる方法が多数提案されている。例えば、特許文献１，２では、電流狭窄径と、上部電極の光射出口の径とをそれぞれ調整することにより、基本横モードの利得を大きくすることが提案されている。また、例えば、他の文献では、レーザ光の射出領域のうち中央領域に、半導体または絶縁体の積層構造を形成し、反射率を高くすることにより、基本横モードの利得を大きくすることが提案されている。

特開２００１−２１０９０８号公報 特開２００４−２８８６７４号公報

しかし、これらの方法は、光射出側で反射率や損失に差を設けているので、高利得と高出力を両立することが難しい。例えば、あるモードに対して反射率を高くすると、そのモードにおいて利得が増大しレーザが発振し易くなるが、そのモードの光出力は低下してしまう。

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、高次横モードの発振を抑えつつ、基本横モードを高出力で射出することの可能な面発光型半導体レーザを提供することにある。

本発明の面発光型半導体レーザは、基板上に、横モード調整層、第一多層膜反射鏡、発光領域を有する活性層および第二多層膜反射鏡を基板側からこの順に含む積層構造を備えている。この積層構造は、第一多層膜反射鏡内、第一多層膜反射鏡と活性層との間、活性層と第二多層膜反射鏡との間、または第二多層膜反射鏡内に、発光領域との対応領域に電流注入領域が形成された電流狭窄層を有している。横モード調整層では、発光領域の中央との対向領域の、発振波長における反射率が、発光領域の外縁との対向領域の、発振波長における反射率よりも高くなっている。

本発明の面発光型半導体レーザでは、横モード調整層において、発光領域の中央との対向領域の発振波長における反射率が、発光領域の外縁との対向領域の発振波長における反射率よりも高くなっている。ここで、発光領域の中央との対向領域は主に基本横モード発振が生じる領域に対応しており、発光領域の外縁との対向領域は主に高次横モード発振が生じる領域に対応している。これにより、基本横モードにおいて利得が増大しレーザが発振し易くなる一方で、高次横モードにおいて利得が低下しレーザが発振し難くなる。また、横モード調整層は、基板側、すなわち光射出側とは反対側に設けられている。これにより、基本横モードの光出力が横モード調整層によって妨げられる虞がないので、基本横モードのスロープ効率を高くすることができる。その結果、例えば、注入電流量を増やしたり、温度が上昇したりした場合であっても、半導体レーザの光出力には高次横モードがほとんど含まれなくなる。

本発明の面発光型半導体レーザによれば、基板側、すなわち光射出側とは反対側に横モード調整層を設け、発光領域の中央との対向領域の、発振波長λにおける反射率が、発光領域の外縁との対向領域の、発振波長における反射率よりも高くなるようにしたので、高次横モードの発振を抑えつつ、基本横モードを高出力で射出することができる。

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面発光型の半導体レーザ１の断面構成を表したものである。なお、図１は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。この半導体レーザ１は、基板１０の一面側に、横モード調整層２０、下部ＤＢＲ層１１（第１多層膜反射鏡）、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４および上部ＤＢＲ層１５（第２多層膜反射鏡）をこの順に積層してなる積層構造３０を備えている。この積層構造３０の上部、具体的には、下部ＤＢＲ層１１の一部、下部スペーサ層１２、活性層１３、上部スペーサ層１４および上部ＤＢＲ層１５が、例えば幅２０μｍ程度の円柱状のメサ部１６となっている。また、この半導体レーザ１は、メサ部１６内、例えば、下部ＤＢＲ層１１内、下部ＤＢＲ層１１と下部スペーサ層１２との間、上部スペーサ層１４と上部ＤＢＲ層１５との間、または上部ＤＢＲ層１５内に、電流狭窄層１７を備えている。なお、図１には、下部ＤＢＲ層１１内に電流狭窄層１７が設けられている場合が例示されている。

基板１０は、積層構造１６を支持するものであり、下部ＤＢＲ層１１などの結晶成長に用いられた基板とは異なる基板である。この基板１０は、活性層から発せられた光を吸収する材料によって構成されていることが好ましい。例えば、活性層から発せられる光の波長が７８０ｎｍや８５０ｎｍである場合には、基板１０を、それらの波長帯の光を吸収するＧａＡｓ基板によって構成することが可能である。また、例えば、活性層から発せられる光の波長が９８０ｎｍである場合には、基板１０を、その波長帯の光を吸収するＳｉ基板によって構成することが可能である。この基板１０は、基板１０の裏面からの電流注入が必要な場合には、ｎ型またはｐ型の導電性を有していることが好ましい。

下部ＤＢＲ層１１は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して構成されている。下部ＤＢＲ層１１における低屈折率層および高屈折率層のペア数は、例えば、上部ＤＢＲ層１５における低屈折率層および高屈折率層のペア数とおおむね等しくなっている。ここで、低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４（λは発振波長）のｐ型Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ａｓ（０＜ｘ１＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｐ型Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａｓ（０＜ｘ２＜ｘ１）からなる。ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

下部スペーサ層１２は、例えばＡｌ_ｘ３Ｇａ_１−ｘ３Ａｓ（０＜ｘ３＜１）からなる。活性層１３は、例えばＧａＡｓ系材料からなる。この活性層１３では、後述の電流注入領域１７Ｂと対向する領域が発光領域１３Ａとなる。また、発光領域１３Ａの中心が主に基本横モード発振が生じる領域に対応しており、発光領域１３Ａの外縁、すなわち、発光領域１３Ａのうち中心を取り囲む領域が主に高次横モード発振が生じる領域に対応している。上部スペーサ層１４は、例えばＡｌ_ｘ４Ｇａ_１−ｘ４Ａｓ（０＜ｘ４＜１）からなる。これら下部スペーサ層１２、活性層１３および上部スペーサ層１４は、不純物が含まれていないことが望ましいが、ｐ型またはｎ型の不純物が含まれていてもよい。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

上部ＤＢＲ層１５は、例えば、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を交互に積層して構成されている。ここで、低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４（λは発振波長）のｎ型Ａｌ_ｘ５Ｇａ_１−ｘ５Ａｓ（０＜ｘ５＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌ_ｘ６Ｇａ_１−ｘ６Ａｓ（０＜ｘ６＜ｘ５）からなる。

電流狭窄層１７では、メサ部１６の側面から所定の深さまでの領域が電流狭窄領域１７Ａとなっており、それ以外の領域（メサ部１６の中央領域）が電流注入領域１７Ｂとなっている。電流注入領域１７Ｂの幅（径）Ｗ１は、例えば、１０μｍ程度であり、上部電極１８の開口１８Ａの幅（径）Ｗ２よりも狭くなっていることが好ましい。電流注入領域１７Ｂは、例えばｐ型Ａｌ_ｘ８Ｇａ_１−ｘ８Ａｓ（０＜ｘ８≦１）からなる。電流狭窄領域１７Ａは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、側面から被酸化層１７Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより形成されるものである。従って、電流狭窄層１７は電流を狭窄する機能を有している。なお、電流狭窄層１７が、図１に示したように、下部ＤＢＲ層１１内に設けられている場合には、活性層１３側から所定の距離だけ離れた低屈折率層の部位に、低屈折率層の代わりに設けられている。

メサ部１６の上面（上部ＤＢＲ層１５の上面）には、電流注入領域１７Ｂとの対向領域を含む領域に開口（光射出口）１８Ａを有する環状の上部電極１８が形成されており、メサ部１６の側面および周辺の表面には、保護膜（図示せず）が形成されている。また、基板１０の裏面には、下部電極１９が設けられている。

ここで、上部電極１８は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成されたものであり、メサ部１６の上面と電気的に接続されている。また、下部電極１９は、例えば、ＡｕとＧｅとの合金、ＮｉおよびＡｕとを基板１０側から順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。保護膜は、例えば酸化物または窒化物などの絶縁材料からなる。

ところで、本実施の形態では、上述したように、基板１０側、すなわち光射出側とは反対側に横モード調整層２０が設けられている。この横モード調整層２０は、メサ部１６との対向領域内に、高反射率層２１、低反射率層２２，２３、空隙２４を有しており、これらと同一面内であって、かつこれらの周囲に、金属層２５，２６を有している。

高反射率層２１は、例えば、円板形状となっており、発光領域１３Ａの中央との対向領域であって、かつ下部ＤＢＲ層１１のうち横モード調整層２０側の表面に接して設けられている。高反射率層２１の幅（径）Ｗ３は、電流注入領域１７Ｂの幅（径）Ｗ１よりも狭くなっている。この高反射率層２１は、高反射率部材、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成された金属によって構成されている。なお、高反射率層２１は、金属以外の材料によって構成されていてもよい。高反射率層２１の、発振波長λにおける反射率は、例えば９０％以上となっており、横モード調整層２０のうち発光領域１３Ａの外縁との対向領域の、発振波長における反射率よりも極めて高くなっている。これにより、下部ＤＢＲ層１１において基本横モードの反射が不足している場合であっても、その不足分を高反射率層２１で補うことが可能である。

低反射率層２２は、例えば、円環形状となっており、発光領域１３Ａの外縁との対向領域であって、かつ下部ＤＢＲ層１１のうち横モード調整層２０側の表面に接して設けられている。この低反射率層２２は、低反射率部材によって構成されている。ここで、低反射率部材とは、例えば、屈折率が１（空気）より大きく、かつ下部ＤＢＲ層１１のうち横モード調整層２０側の表面の屈折率（例えば３．５程度）よりも小さい材料、例えば、ＳｉＮ（屈折率＝２．０）などの光透過性材料を指している。この低反射率層２２の光学膜厚は、（２ｋ−１）×λ／４（ｋは正数）となっていることが好ましい。これにより、活性層１３側から入射した波長λの光のうち、低反射率層２２と空隙２４との界面で反射した光の位相が、活性層１３側から入射した波長λの光のうち、下部ＤＢＲ層１１と低反射率層２２との界面で反射した光の位相と１８０度ずれる。その結果、低反射率層２２での反射率を実質的にゼロ％にすることが可能となる。つまり、この場合には、低反射率層２２は、無反射層として機能する。

低反射率層２３は、例えば、円環形状または円板形状となっており、基板１０のうち横モード調整層２０側の表面に接して設けられている。この低反射率層２３は、少なくとも、発光領域１３Ａの外縁との対向領域に形成されており、好ましくは、高反射率層２１および低反射率層２２との対向領域に形成されている。この低反射率層２３は、例えば、低反射率層２２と同様の低反射率部材によって構成されている。ここでの低反射率部材とは、例えば、屈折率が１（空気）より大きく、かつ基板１０の屈折率（例えば３．５程度）、または下部ＤＢＲ層１１のうち横モード調整層２０側の表面の屈折率（例えば３．５程度）よりも小さい材料、例えば、ＳｉＮ（屈折率＝２．０）などの光透過性材料を指している。この低反射率層２３の光学膜厚は、（２ｍ−１）×λ／４（ｍは正数）となっていることが好ましい。これにより、活性層１３側から入射した波長λの光のうち、低反射率層２３と基板１０との界面で反射した光の位相が、活性層１３側から入射した波長λの光のうち、空隙２４と低反射率層２３との界面で反射した光の位相と１８０度ずれる。その結果、低反射率層２３での反射率を実質的にゼロ％にすることが可能となるつまり、この場合には、低反射率層２３は、無反射層として機能する。

この横モード調整層２０において、高反射率層２１および低反射率層２２と、低反射率層２３との間、つまり、少なくとも発光領域１３Ａとの対向領域は、間隙２４となっており、高反射率層２１および低反射率層２２と、低反射率層２３とは互いに接していない。ここで、低反射率層２２，２３が無反射層として機能する場合には、間隙２４のうち低反射率層２２と低反射率層２３との距離Ｄ１の変動は、低反射率層２２、間隙２４および低反射率層２３を通過する光に対して何ら影響を与えない。つまり、個々の半導体レーザ１において、距離Ｄ１が、金属層２５，２６の厚さや、低反射率層２２，２３の厚さによってばらついた場合であっても、横モード調整層２０のうち発光領域１３Ａの外縁との対向領域の、波長λの光に対する光学特性のばらつきは生じない。また、高反射率層２１との対向領域にも低反射率層２３が設けられている場合には、個々の半導体レーザ１において、間隙２４のうち高反射率層２１と低反射率層２３との距離Ｄ２の変動は、高反射率層２１、間隙２４および低反射率層２３を通過する光に対して何ら影響を与えない。つまり、個々の半導体レーザ１において、距離Ｄ２が、金属層２５，２６の厚さや、低反射率層２２，２３の厚さによってばらついた場合であっても、横モード調整層２０のうち発光領域１３Ａの中央との対向領域の、波長λの光に対する光学特性のばらつきは生じない。

金属層２５，２６は、メサ部１６との対向領域内に開口２５Ａ，２６Ａを有している。開口２５Ａ，２６Ａは、例えば、円板形状となっており、開口２５Ａ，２６Ａ内には、高反射率層２１、低反射率層２２，２３および空隙２４が設けられている。金属層２５は、例えば、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕを下部ＤＢＲ層１１側からこの順に積層した金属によって構成されている。他方、金属層２６は、例えば、ＡｕとＧｅとの合金、ＮｉおよびＡｕとを基板１０側からこの順に積層した金属によって構成されている。これら金属層２５，２６は、後述するように、製造過程における貼り合わせによって接合されている。

本実施の形態に係る半導体レーザ１は、例えば次のようにして製造することができる。

図２（Ａ），（Ｂ）〜図４（Ａ），（Ｂ）は、その製造方法を工程順に表したものである。なお、図２（Ａ），（Ｂ）〜図４（Ａ），（Ｂ）は、製造過程の素子の断面構成を表したものである。

ここでは、ｎ型ＧａＡｓ基板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、ＩＩＩ−Ｖ族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）、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、Ｈ_２Ｓｅ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。

まず、例えばｎ型ＧａＡｓからなる基板４０上に、例えばＧａＩｎＰなどからなるエッチングストップ層４１、上部ＤＢＲ層１５、上部スペーサ層１４、活性層１３、下部スペーサ層１４、および、例えばＡｌＡｓからなる被酸化層１７Ｄを含む下部ＤＢＲ層１１をこの順に積層する（図２（Ａ）参照）。次に、下部ＤＢＲ層１１の表面に、例えば、開口２５Ａを有する金属層２５を形成すると共に、開口２５Ａ内に高反射率層２１を形成する（図２（Ａ）参照）。なお、金属層２５および高反射率層２１が同一材料からなり、かつ同一厚さを有する場合には、これらを同時に形成してもよい。続いて、開口２５Ａのうち金属層２５の非形成領域（下部ＤＢＲ層１１の露出面）に低反射率層２２を形成する。次に、基板１０の表面に、例えば、開口２６Ａを有する金属層２６を形成すると共に、開口２６Ａ内に低反射率層２３を形成する（図２（Ｂ）参照）。

次に、金属層２５と金属層２６とを互いに貼り合わせることにより接合する（図３（Ａ）参照）。このとき、高反射率層２１および低反射率層２２と低反射率層２３との間に、空隙２４が形成される。続いて、基板４０およびエッチングストップ層４１を除去する（図３（Ｂ）参照）。なお、上部ＤＢＲ層１５として必要なペア数を確保できるのであれば、エッチングストップ層４１を設けなくてもよい。

次に、例えば反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、上部ＤＢＲ層１５側から選択的にエッチングして、柱状のメサ部１６Ｄを形成すると共に、メサ部１６Ｄの側面に非酸化層１７Ｄを露出させる（図４（Ａ）参照）。次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、メサ部１６の側面から被酸化層１７ＤのＡｌを選択的に酸化する。これにより被酸化層１７Ｄの外縁領域が絶縁層（酸化アルミニウム）となり、電流狭窄層１７およびメサ部１６が形成される（図４（Ｂ）参照）。

次に、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法により、メサ部１６の表面を含む表面全体に前述の絶縁材料を堆積させたのち、堆積させた絶縁材料のうちメサ部１６の上面との対向部分を除去して保護膜（図示せず）を形成する。

次に、例えば真空蒸着法により、表面全体に前述の金属材料を積層させたのち、例えば選択エッチングによりメサ部１６上面の中央領域に開口１８Ａを有する上部電極１８を形成する（図１参照）。次に、例えば真空蒸着法により、基板１０の裏面に下部電極１９を形成する（図１参照）。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ１が製造される。

次に、本実施の形態の半導体レーザ１の作用および効果について説明する。

本実施の形態の半導体レーザ１では、上部電極１８と下部電極１９との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１７における電流注入領域１７Ｂを通して活性層１３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、下部ＤＢＲ層１１および上部ＤＢＲ層１５により反射され、所定の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。

一般に、面発光型半導体レーザでは、基本横モードの光出力は、発光領域１３Ａの中央領域α（図５参照）で最も大きく、発光領域１３Ａの中央領域αから離れるにつれて小さくなる傾向がある。このため、面発光型半導体レーザを高出力の用途に用いる場合には、基本横モードのレーザ光をなるべく沢山取り出せるように電流注入領域１７Ａおよび光射出口（開口１８Ａ）を大きくすることが好ましい。しかし、高次横モードの光出力は、一般的に、発光領域１３Ａの中央領域αから所定の距離だけ離れた外縁領域β（図５参照）において最も大きく、発光領域１３Ａの中央領域αに向かうにつれて小さくなる傾向がある。そのため、電流注入領域１７Ａおよび光射出口（開口１８Ａ）をあまり大きくすると高次横モードのレーザ光までもが高出力で出力されてしまう虞がある。

このため、従来の面発光型半導体レーザでは、電流注入領域１７Ａや、光射出口（開口１８Ａ）を小さくしたり、光射出口（開口１８Ａ）内に複雑な形状の構造物を設けたりするなどの対策を施して、高次横モードのレーザ光が射出されるのを抑制していた。また、面発光型半導体レーザを低出力の用途に用いる場合であっても、高次横モードのレーザ光を極力排除しようとすると、上記と同様の対策を施すことが必要であった。しかし、これらの方法は、光射出側で反射率や損失に差を設けているので、高利得と高出力を両立することが難しい。例えば、基本モードに対して反射率を高くすると、基本モードにおいて利得が増大しレーザが発振し易くなるが、基本モードの光出力は低下してしまう。これにより、例えば、図６に示したように、基本モードのスロープ効率が破線から実線に低下し、高次横モードのスロープ効率（図中の一点鎖線）よりも悪くなる。そのため、注入電流量を増やしたり、温度が上昇したりすると、半導体レーザの光出力に高次横モードが多く含まれ、ビームプロファイルが歪んでしまう場合がある。

一方、本実施の形態では、基板１０側、すなわち光射出側とは反対側に横モード調整層２０を設け、その横モード調整層２０において、発光領域１３Ａの中央領域αとの対向領域の、発振波長λにおける反射率が、発光領域１３Ａの外縁領域βとの対向領域の、発振波長λにおける反射率よりも高くなるようにした。これにより、基本横モードの光Ｌ１（図５参照）が横モード調整層２０の高反射率層２１において高反射率で反射され、共振器内に戻されるので、基本横モードにおいて利得が増大しレーザが発振し易くなる。その一方で、高次横モードの光Ｌ２（図５参照）の多くが横モード調整層２０の低反射率層２２、空隙２４および低反射率層２３を透過して、共振器の外へ漏れ出てしまうので、高次横モードにおいて利得が低下しレーザが発振し難くなる。さらに、横モード調整層２０が光射出側とは反対側に設けられていることから、基本横モードの光出力が横モード調整層２０によって妨げられる虞がなく、例えば、図７の実線に示したように、基本横モードのスロープ効率を高く維持することができる。これにより、注入電流量を増やしたり、温度が上昇したりした場合であっても、半導体レーザ１の光出力には高次横モードがほとんど含まれなくなる。その結果、真円に近いビーム形状を得ることができる。従って、真円状のビームを高出力で出力することが可能である。

また、本実施の形態において、横モード調整層２０のうち、少なくとも発光領域１３Ａの外縁との対向領域に設けた低反射率層２２，２３が無反射層として機能すると共に、基板１０が活性層１３から発せられた光を吸収する材料によって構成されている場合には、
高次横モードの光Ｌ２が低反射率層２２，２３や基板１０で反射されて、戻り光となる虞がなくなる。これにより、高次横モードのＩ−Ｌ特性（特に閾値電流）が戻り光によって変動し、ビームプロファイルが変動する虞をなくすることができる。

また、本実施の形態では、距離Ｄ１，Ｄ２の変動は横モード調整層２０を通過する光に対して何ら影響を与えないことから、高反射率層２１、低反射率層２２，２２、金属層２５，２６、間隙２４のそれぞれの厚さを厳密に制御する必要がない。従って、高反射率層２１、金属層２５，２６を作製する際や、横モード調整層２０を貼り合わせによって形成する際に、それらの層厚や、貼り合わせ圧力などを厳密に制御する必要がないので、横モード調整層２０は量産性の高い構造を有しているといえる。

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、種々変形可能である。

例えば、上記実施の形態では、横モード調整層２０は低反射率層２２，２３を備えていたが、必要に応じて、これらをなくしてもよい。例えば、図８に示したように、低反射率層２２，２３双方をなくしてもよいし、例えば、図９に示したように、低反射率層２３だけなくしてもよいし、例えば、図１０に示したように、低反射率層２２だけなくしてもよい。

また、例えば、上記実施の形態において例示した導電型を逆の導電型にすることはもちろん可能である。また、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ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ＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＮ系、ＧａＩｎＮ系、ＧａＩｎＮＡｓ系などの化合物半導体レーザにも適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの断面図である。 図１の半導体レーザの製造過程を説明するための断面図である。 図２に続く過程を説明するための断面図である。 図３に続く過程を説明するための断面図である。 図１の半導体レーザの作用について説明するための断面図である。 従来の半導体レーザのＩ−Ｌ特性について説明するための特性図である。 図１の半導体レーザのＩ−Ｌ特性について説明するための特性図である。 一変形例に係る半導体レーザの断面図である。 他の変形例に係る半導体レーザの断面図である。 その他の変形例に係る半導体レーザの断面図である。

符号の説明

１…半導体レーザ、１０，４０…基板、１１…下部ＤＢＲ層、１２…下部スペーサ層、１３…活性層、１３Ａ…発光領域、１４…上部スペーサ層、１５…上部ＤＢＲ層、１６，１６Ｄ…メサ部、１７…電流狭窄層、１７Ａ…電流狭窄領域、１７Ｂ…電流注入領域、１７Ｄ…被酸化層、１８上部電極、１９…下部電極、２０…横モード調整層、２１…高反射率層、２２，２３低反射率層、２４…空隙、２５，２６…金属層、２５Ａ，２６Ａ…開口、３０…積層構造、４１…エッチングストップ層。

Claims (10)

1. 基板上に、横モード調整層、第一多層膜反射鏡、発光領域を有する活性層および第二多層膜反射鏡を前記基板側からこの順に含むと共に、前記第一多層膜反射鏡内、前記第一多層膜反射鏡と前記活性層との間、前記活性層と前記第二多層膜反射鏡との間、または前記第二多層膜反射鏡内に、前記発光領域との対応領域に電流注入領域が形成された電流狭窄層を含む積層構造を備え、
   前記横モード調整層において、前記発光領域の中央との対向領域の発振波長における反射率が、前記発光領域の外縁との対向領域の発振波長における反射率よりも高くなっている面発光型半導体レーザ。
2. 前記横モード調整層は、前記発光領域の中央との対向領域に高反射率部材を有する請求項１に記載の面発光型半導体レーザ。
3. 前記高反射率部材は金属からなる請求項２に記載の面発光型半導体レーザ。
4. 前記横モード調整層は、前記発光領域の外縁との対向領域に低反射率部材を有する請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の面発光型半導体レーザ。
5. 前記低反射率部材は、前記第二多層膜反射鏡のうち前記横モード調整層側の表面および前記基板のうち前記横モード調整層側の表面のうち少なくとも前記第二多層膜反射鏡のうち前記横モード調整層側の表面に設けられている請求項４に記載の面発光型半導体レーザ。
6. 前記低反射率部材の光学膜厚はλ／４（λは発振波長）である請求項４に記載の面発光型半導体レーザ。
7. 前記低反射率部材の屈折率は１より大きく、前記第一多層膜反射鏡の屈折率よりも小さい請求項４に記載の面発光型半導体レーザ。
8. 前記基板は、前記発振波長λの光を吸収する材料からなる請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の面発光型半導体レーザ。
9. 前記横モード調整層は、少なくとも前記発光領域との対向領域に空隙を有する請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の面発光型半導体レーザ。
10. 前記横モード調整層は、前記発光領域との非対向領域に、前記基板に接する第一金属層と、前記第一多層膜反射鏡に接する第二金属層とを有し、
    前記第一金属層と前記第二金属層とは貼り合わせによって接合されている請求項９に記載の面発光型半導体レーザ。

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