JP2010177528A - Semiconductor laser element, and semiconductor laser device with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置に関し、特に、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser element and a semiconductor laser device including the same, and more particularly to a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element units and a semiconductor laser device including the semiconductor laser element.
従来、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置が知られている。図８は、従来の一例による半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置の構造を概略的に示した断面図である。図９は、図８に示した従来の一例による半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。 Conventionally, a semiconductor laser device including a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element portions is known. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a semiconductor laser device including a conventional semiconductor laser element. FIG. 9 is a plan view showing the structure of the conventional semiconductor laser device shown in FIG.
図８に示すように、従来の一例による半導体レーザ素子３１０を備えた半導体レーザ装置３０１は、半導体レーザ素子３１０と、半導体レーザ素子３１０が取り付けられたサブマウント３０２とを備えている。
As shown in FIG. 8, a
半導体レーザ素子３１０は、図８および図９に示すように、ＧａＡｓなどからなる半導体基板３１１と、半導体基板３１１の主面３１１ａ上に配置された赤色半導体レーザ素子部３２０および赤外半導体レーザ素子部３３０とを含んでいる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
半導体基板３１１の主面３１１ａは、［０１１］方向（図９参照）に沿った方向にオフ角度を有する（１００）面である。また、半導体基板３１１の主面３１１ａは、［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している。
The
赤色半導体レーザ素子部３２０および赤外半導体レーザ素子部３３０は、［０１１］方向に沿った方向に互いに所定の間隔を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部３２０は、図８に示すように、半導体層３２１と、半導体層３２１上に形成された電極層３２２とを含んでいる。
The red semiconductor
半導体層３２１は、半導体基板３１１の主面３１１ａと平行に延びる活性層３２１ａを含んでいる。また、半導体層３２１には、図８および図９に示すように、［０１−１］方向に沿った方向に延びるリッジ部３２１ｂと、リッジ部３２１ｂの［０１１］方向側に配置された外側支持部３２１ｃと、リッジ部３２１ｂの［０−１−１］方向側に配置された内側支持部３２１ｄとが形成されている。この外側支持部３２１ｃおよび内側支持部３２１ｄは、互いに約１０μｍの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部３２１ｂよりも大きい高さ（厚み）を有する。また、図８に示すように、リッジ部３２１ｂの半導体基板３１１側の部分には、［０１−１］方向に沿った方向に延びる光導波路３２１ｅが形成されている。電極層３２２は、半田層３０３を介してサブマウント３０２に取り付けられている。
The
また、赤外半導体レーザ素子部３３０は、半導体層３３１と、半導体層３３１上に形成された電極層３３２とを含んでいる。
Further, the infrared semiconductor
半導体層３３１は、半導体基板３１１の主面３１１ａと平行に延びる活性層３３１ａを含んでいる。また、半導体層３３１には、図８および図９に示すように、［０１−１］方向（図９参照）に沿った方向に延びるリッジ部３３１ｂと、リッジ部３３１ｂの［０１１］方向側に配置された内側支持部３３１ｃと、リッジ部３３１ｂの［０−１−１］方向側に配置された外側支持部３３１ｄとが形成されている。この内側支持部３３１ｃおよび外側支持部３３１ｄは、互いに約１０μｍの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部３３１ｂよりも大きい高さ（厚み）を有する。また、図８に示すように、リッジ部３３１ｂの半導体基板３１１側の部分には、［０１−１］方向に沿った方向に延びる光導波路３３１ｅが形成されている。電極層３３２は、半田層３０３を介してサブマウント３０２に取り付けられている。
The
また、図９に示すように、［０１１］方向に沿った方向の半導体基板３１１の主面３１１ａの長さ（Ｗ３０１）は、約２５０μｍであるとともに、リッジ部３２１ｂとリッジ部３３１ｂとの間隔（Ｗ３０２）は、約１１０μｍに設定されている。また、［０１１］方向に沿った方向において、リッジ部３２１ｂとリッジ部３３１ｂとの中心線Ｌ３２は、半導体基板３１１の主面３１１ａの中心線Ｌ３１上に位置している。
As shown in FIG. 9, the length (W301) of the
また、電極層３２２の外側支持部３２１ｃ上に配置される部分３２２ａの長さ（Ｗ３２１）は、例えば３２μｍであるとともに、電極層３２２の内側支持部３２１ｄ上に配置される部分３２２ｂの長さ（Ｗ３２２）は、例えば２２μｍである。また、電極層３３２の内側支持部３３１ｃ上に配置される部分３３２ａの長さ（Ｗ３３１）は、例えば２２μｍであるとともに、電極層３３２の外側支持部３３１ｄ上に配置される部分３３２ｂの長さ（Ｗ３３２）は、例えば３２μｍである。
In addition, the length (W321) of the
なお、上記のように、複数の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子は、例えば、特許文献１に開示されている。 As described above, a semiconductor laser element including a plurality of semiconductor laser element units is disclosed in, for example, Patent Document 1.
ところで、半導体基板の主面がオフ角度を有しない場合、通常、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の偏光方向は、活性層と略平行になる。すなわち、活性層に垂直な方向を０°とすると、レーザ光の偏光角は、約９０°になる。 By the way, when the main surface of the semiconductor substrate does not have an off angle, the polarization direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element is generally substantially parallel to the active layer. That is, when the direction perpendicular to the active layer is 0 °, the polarization angle of the laser light is about 90 °.
しかしながら、図８および図９に示した従来の一例による半導体レーザ素子３１０では、半導体基板３１１の主面３１１ａがオフ角度を有しているので、半導体基板３１１の主面３１１ａ上に形成された赤色半導体レーザ素子部３２０の活性層３２１ａおよびリッジ部３２１ｂ周辺や、赤外半導体レーザ素子部３３０の活性層３３１ａおよびリッジ部３３１ｂ周辺に歪が生じる。このため、赤色半導体レーザ素子部３２０および赤外半導体レーザ素子部３３０から出射するレーザ光の偏光角は、９０°からずれた値になる。これにより、半導体レーザ素子３１０の偏光特性が低下する。
However, in the
また、半導体レーザ素子３１０を小型化するために、半導体基板３１１の主面３１１ａの［０１１］方向に沿った方向の長さ（Ｗ３０１）を、例えば約２００μｍにした場合、リッジ部３２１ｂとリッジ部３３１ｂとの間隔（Ｗ３０２）は約１１０μｍに設定する必要があるので、電極層３２２の部分３２２ａの長さ（Ｗ３２１）は、例えば１２μｍになるとともに、部分３２２ｂの長さ（Ｗ３２２）は、例えば２２μｍになる。また、電極層３３２の部分３３２ａの長さ（Ｗ３３１）は、例えば２２μｍになるとともに、部分３３２ｂの長さ（Ｗ３３２）は、例えば１２μｍになる。
Further, in order to reduce the size of the
このように、半導体基板３１１の主面３１１ａの［０１１］方向に沿った方向の長さ（Ｗ３０１）を例えば約２００μｍにした構造では、赤色半導体レーザ素子部３２０および赤外半導体レーザ素子部３３０から出射するレーザ光の偏光角は、９０°からさらにずれた値になる。
Thus, in the structure in which the length (W301) in the direction along the [011] direction of the
この点に関して、本願発明者が鋭意検討した結果、以下のことを見出した。具体的には、赤色半導体レーザ素子部３２０から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部３３０から出射するレーザ光の偏光角に比べて、９０°からのずれ量が大きくなることを見出した。
With respect to this point, as a result of intensive studies by the present inventor, the following has been found. Specifically, the amount of deviation from 90 ° of the polarization angle of the laser beam emitted from the red semiconductor
また、電極層３２２のリッジ部３２１ｂに対する［０１１］方向側および［０−１−１］方向側の長さは、赤色半導体レーザ素子部３２０から出射するレーザ光の偏光角に影響するとともに、電極層３３２のリッジ部３３１ｂに対する［０１１］方向側および［０−１−１］方向側の長さは、赤外半導体レーザ素子部３３０から出射するレーザ光の偏光角に影響するということを見出した。そして、これらの影響により、レーザ光の偏光角の９０°からのずれ量が大きくなるということを見出した。
Further, the lengths of the [011] direction side and the [0-1-1] direction side of the
すなわち、本願発明者は、半導体基板３１１の主面３１１ａの［０１１］方向に沿った方向の長さ（Ｗ３０１）を例えば約２００μｍにした場合、赤色半導体レーザ素子部３２０および赤外半導体レーザ素子部３３０（特に、赤色半導体レーザ素子部３２０）から出射するレーザ光の偏光特性が低下するのを抑制するのが困難であるという問題点があることを見出した。
That is, when the length (W301) in the direction along the [011] direction of the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子およびそれを備えた半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of suppressing a decrease in polarization characteristics and a semiconductor laser device including the same. Is to provide.
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板の主面上に配置され、第１リッジ部を有する第１半導体レーザ素子部と、半導体基板の主面上に配置され、第２リッジ部を有する第２半導体レーザ素子部とを備え、半導体基板の主面は、［０１１］方向に沿った方向にオフ角度を有する（１００）面であり、第１リッジ部および第２リッジ部は、［０１−１］方向に沿った方向に延びるように形成され、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、［０１１］方向に沿った方向において、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置よりも［０−１−１］方向側に位置し、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合、［０１１］方向に沿った方向において、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置よりも［０１１］方向側に位置する。 To achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a first semiconductor laser device portion disposed on a main surface of the semiconductor substrate and having a first ridge portion, and a semiconductor. A second semiconductor laser element portion having a second ridge portion, the main surface of the semiconductor substrate being a (100) plane having an off angle in a direction along the [011] direction. The first ridge portion and the second ridge portion are formed so as to extend in the direction along the [01-1] direction, and the main surface of the semiconductor substrate faces the [011] direction from the (100) plane to the [− In the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge part and the second ridge part is [0-1] more than the center position of the main surface of the semiconductor substrate. -1] located on the direction side, the main surface of the semiconductor substrate When tilted from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion in the direction along the [011] direction is the semiconductor. It is located on the [011] direction side of the center position of the main surface of the substrate.
この第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の中心位置よりも［０−１−１］方向側に位置し、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の中心位置よりも［０１１］方向側に位置する。これにより、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合に、第１リッジ部上に形成される電極層の第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅（長さ）が［０−１−１］方向側の部分の幅（長さ）に比べて小さくなるのを抑制することができる。同様に、第２リッジ部上に形成される電極層の第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅（長さ）が［０−１−１］方向側の部分の幅（長さ）に比べて小さくなるのを抑制することができる。また、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合に、第１リッジ部上に形成される電極層の第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅（長さ）が［０−１−１］方向側の部分の幅（長さ）に比べて大きくなるのを抑制することができる。同様に、第２リッジ部上に形成される電極層の第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅（長さ）が［０−１−１］方向側の部分の幅（長さ）に比べて大きくなるのを抑制することができる。このため、半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部）の電極層を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第１半導体レーザ素子部の第１リッジ部および活性層周辺や、第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができる。これにより、半導体基板の主面に垂直な方向を０°とした場合に、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、９０°からずれるのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, as described above, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge is formed. The center position of the first and second ridges is located on the [0-1-1] direction side of the center position of the semiconductor substrate, and the main surface of the semiconductor substrate faces the [011] direction from the (100) plane. When tilted toward the [100] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is located on the [011] direction side of the center position of the semiconductor substrate. Accordingly, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge of the electrode layer formed on the first ridge portion. It can be suppressed that the width (length) of the portion on the [011] direction side of the portion is smaller than the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. Similarly, the width (length) of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion of the electrode layer formed on the second ridge portion is the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. It is possible to suppress a decrease in size compared to (a). Further, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion of the electrode layer formed on the first ridge portion. Also, it is possible to suppress the width (length) of the portion on the [011] direction side from becoming larger than the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. Similarly, the width (length) of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion of the electrode layer formed on the second ridge portion is the width (length) of the portion on the [0-1-1] direction side. It is possible to suppress an increase in comparison with (a). For this reason, when the electrode layers of the semiconductor laser elements (the first semiconductor laser element part and the second semiconductor laser element part) are attached to the submount using, for example, a solder layer, the first ridge part of the first semiconductor laser element part and It is possible to suppress an increase in strain generated around the active layer and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. As a result, the polarization angle of the laser light emitted from the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion is prevented from deviating from 90 ° when the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate is 0 °. can do. As a result, it is possible to suppress a decrease in the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
なお、本明細書中において、レーザ光の偏光角は、半導体基板の主面に垂直な方向（活性層に垂直な方向）を０°とし、半導体基板の主面と平行な方向（活性層と平行な方向）を９０°としている。 Note that in this specification, the polarization angle of the laser light is 0 ° in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate (direction perpendicular to the active layer) and parallel to the main surface of the semiconductor substrate (with the active layer). The parallel direction is 90 °.
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１半導体レーザ素子部は、第１リッジ部上に配置される第１電極層を含み、第２半導体レーザ素子部は、第２リッジ部上に配置される第２電極層を含み、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、第１電極層の第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、第１電極層の第１リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きく、かつ、第２電極層の第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、第２電極層の第２リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きく、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合、第１電極層の第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、第１電極層の第１リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さく、かつ、第２電極層の第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、第２電極層の第２リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さい。このように構成すれば、半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部）の電極層（第１電極層および第２電極層）を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第１半導体レーザ素子部の第１リッジ部および活性層周辺や、第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを、容易に抑制することができる。これにより、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、９０°からずれるのを容易に抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを容易に抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the first semiconductor laser element portion includes a first electrode layer disposed on the first ridge portion, and the second semiconductor laser element portion is a second ridge portion. When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction including the second electrode layer disposed on the first electrode layer, the first surface of the first electrode layer The width of the portion on the [011] direction side of the ridge portion is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, and the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side of the second ridge portion is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the second electrode layer than the second ridge portion. When the main surface is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, The width of the portion on the [011] direction side of the first ridge portion of one electrode layer is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, In addition, the width of the portion on the [011] direction side of the second electrode layer from the second ridge portion is larger than the width of the portion of the second electrode layer on the [0-1-1] direction side of the second ridge portion. Small. If comprised in this way, the electrode layer (1st electrode layer and 2nd electrode layer) of a semiconductor laser element (a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part) will be attached to a submount using a solder layer, for example At this time, it is possible to easily suppress an increase in distortion generated around the first ridge portion and the active layer of the first semiconductor laser element portion and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. it can. Thereby, it is possible to easily suppress the polarization angle of the laser light emitted from the first semiconductor laser element portion and the second semiconductor laser element portion from deviating from 90 °. As a result, it is possible to easily suppress the deterioration of the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、［０１１］方向に沿った方向において、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置から１０μｍ以上離れた位置に位置している。このように構成すれば、半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部）の電極層（第１電極層および第２電極層）を例えば半田層を用いてサブマウントに取り付ける際に、第１半導体レーザ素子部の第１リッジ部および活性層周辺や、第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部および活性層周辺に生じる歪が大きくなるのを、より抑制することができる。これにより、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が、９０°からずれるのをより抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのをより抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, in the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is 10 μm or more from the center position of the main surface of the semiconductor substrate. Located at a distance. If comprised in this way, the electrode layer (1st electrode layer and 2nd electrode layer) of a semiconductor laser element (a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part) will be attached to a submount using a solder layer, for example In this case, it is possible to further suppress an increase in distortion generated around the first ridge portion and the active layer of the first semiconductor laser element portion and around the second ridge portion and the active layer of the second semiconductor laser element portion. . Thereby, it can suppress more that the polarization angle of the laser beam radiate | emitted from a 1st semiconductor laser element part and a 2nd semiconductor laser element part shifts from 90 degrees. As a result, it is possible to further suppress the deterioration of the polarization characteristics of the semiconductor laser element.
この場合、好ましくは、［０１１］方向に沿った方向において、第１リッジ部と第２リッジ部との中心位置は、半導体基板の主面の中心位置から２０μｍ以下離れた位置に位置している。このように構成すれば、第１リッジ部が第１半導体レーザ素子部の端部近傍に配置されるのを抑制することができるとともに、第２リッジ部が第２半導体レーザ素子部の端部近傍に配置されるのを抑制することができる。これにより、第１半導体レーザ素子部の第１リッジ部および活性層周辺や、第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部および活性層周辺の結晶性が低下するのを抑制することができるので、半導体レーザ素子の特性が低下するのを抑制することができる。
In this case, preferably, in the direction along the [011] direction, the center position of the first ridge portion and the second ridge portion is located at a
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、第１半導体レーザ素子部は、赤色半導体レーザ素子部を含み、赤色半導体レーザ素子部の第１リッジ部は、第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部に比べて、半導体基板の主面の中心位置に近い位置に配置されていてもよい。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, the first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion, and the first ridge portion of the red semiconductor laser element portion is the second ridge portion of the second semiconductor laser element portion. Compared to the above, it may be arranged at a position closer to the center position of the main surface of the semiconductor substrate.
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、第１半導体レーザ素子部が赤色半導体レーザ素子部を含み、第２半導体レーザ素子部が赤外半導体レーザ素子部を含むように構成してもよい。 In the semiconductor laser element according to the first aspect, the first semiconductor laser element part may include a red semiconductor laser element part, and the second semiconductor laser element part may include an infrared semiconductor laser element part.
この場合、好ましくは、赤色半導体レーザ素子部は、半導体基板の主面上の［０１１］方向側の部分に配置され、赤外半導体レーザ素子部は、半導体基板の主面上の［０−１−１］方向側の部分に配置されている。このように構成すれば、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角が９０°からずれるのを容易に抑制することができるので、半導体レーザ素子の偏光特性が低下するのを容易に抑制することができる。 In this case, preferably, the red semiconductor laser element portion is arranged in a portion on the [011] direction side on the main surface of the semiconductor substrate, and the infrared semiconductor laser element portion is [0-1] on the main surface of the semiconductor substrate. -1] It is arranged in the direction side part. With this configuration, the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion can be easily suppressed from deviating from 90 °. It can suppress easily that it falls.
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体基板の主面の［０１１］方向に沿った方向の幅は、略２００μｍ以下である。このように半導体基板の幅が小さい半導体レーザ素子では、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の偏光角は９０°からずれやすいので、半導体基板の幅が小さい半導体レーザ素子を上記のように構成することは、特に有効である。 In the semiconductor laser device according to the first aspect, preferably, the width of the main surface of the semiconductor substrate in the direction along the [011] direction is approximately 200 μm or less. In such a semiconductor laser element having a small width of the semiconductor substrate, the polarization angle of the laser light emitted from the semiconductor laser element is easily shifted from 90 °. Therefore, the semiconductor laser element having a small width of the semiconductor substrate is configured as described above. Is particularly effective.
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、第１半導体レーザ素子部および第２半導体レーザ素子部を、［０１−１］方向に向かってレーザ光を出射するように構成してもよい。 In the semiconductor laser element according to the first aspect, the first semiconductor laser element part and the second semiconductor laser element part may be configured to emit laser light in the [01-1] direction.
この発明の第２の局面による半導体レーザ装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が取り付けられるサブマウントとを備える。このように構成すれば、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ装置を得ることができる。 A semiconductor laser device according to a second aspect of the present invention includes the semiconductor laser element according to any one of claims 1 to 9 and a submount to which the semiconductor laser element is attached. If comprised in this way, the semiconductor laser apparatus which can suppress that a polarization characteristic falls will be obtained.
以上のように、本発明によれば、偏光特性が低下するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子および半導体レーザ装置を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a semiconductor laser element and a semiconductor laser device that can suppress a decrease in polarization characteristics.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子１０を備えた２波長半導体レーザ装置１の構造について説明する。なお、２波長半導体レーザ装置１は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
A structure of a two-wavelength semiconductor laser device 1 including a
本発明の一実施形態による２波長半導体レーザ装置１は、図１に示すように、半導体レーザ素子１０と、半導体レーザ素子１０が取り付けられたサブマウント２とを備えている。
As shown in FIG. 1, a two-wavelength semiconductor laser device 1 according to an embodiment of the present invention includes a
半導体レーザ素子１０は、図２に示すように、ＧａＡｓなどからなる半導体基板１１と、半導体基板１１の主面１１ａ上の所定領域に配置された赤色半導体レーザ素子部２０および赤外半導体レーザ素子部３０とを含んでいる。なお、赤色半導体レーザ素子部２０は、本発明の「第１半導体レーザ素子部」の一例であり、赤外半導体レーザ素子部３０は、本発明の「第２半導体レーザ素子部」の一例である。
As shown in FIG. 2, the
ここで、本実施形態では、半導体基板１１の主面１１ａは、［０１１］方向（図３参照）に沿った方向に約１３°のオフ角度を有する（１００）面である。また、半導体基板１１の主面１１ａは、［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している。
Here, in this embodiment, the
また、半導体基板１１の主面１１ａは、図３に示すように、［０１１］方向に沿った方向に、約２００μｍの幅（Ｗ１）を有するように形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
赤色半導体レーザ素子部２０は、約６６０ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振するとともに、赤外半導体レーザ素子部３０は、約７８５ｎｍ帯の波長のレーザ光を発振する。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部２０は、半導体基板１１の主面１１ａ上の［０１１］方向側の部分に形成されており、赤外半導体レーザ素子部３０は、半導体基板１１の主面１１ａ上の［０−１−１］方向側の部分に形成されている。また、赤色半導体レーザ素子部２０および赤外半導体レーザ素子部３０は、［０１１］方向に沿った方向に互いに約２０μｍの間隔（Ｗ１１）を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部２０は、約８０μｍの幅（Ｗ１２）を有するとともに、半導体基板１１の［０１１］方向側の端面から約１０μｍの間隔（Ｗ１３）を隔てて配置されている。また、赤外半導体レーザ素子部３０は、約８０μｍの幅（Ｗ１４）を有するとともに、半導体基板１１の［０−１−１］方向側の端面から約１０μｍの間隔（Ｗ１５）を隔てて配置されている。
The red semiconductor
また、赤色半導体レーザ素子部２０は、図２に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層２１と、半導体層２１上に形成された約４μｍの厚みを有する電極層２２とを含んでいる。なお、電極層２２は、本発明の「第１電極層」の一例である。
As shown in FIG. 2, the red semiconductor
半導体層２１は、半導体基板１１の主面１１ａと平行に延びる活性層２１ａを含んでいる。また、半導体層２１には、図２および図３に示すように、［０１−１］方向（図３参照）に沿った方向に延びるリッジ部２１ｂと、リッジ部２１ｂの［０１１］方向側に配置された外側支持部２１ｃと、リッジ部２１ｂの［０−１−１］方向側に配置された内側支持部２１ｄとが形成されている。この外側支持部２１ｃおよび内側支持部２１ｄは、互いに約１０μｍの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部２１ｂよりも大きい高さ（厚み）を有する。また、外側支持部２１ｃは、約４０μｍ以上の幅を有し、内側支持部２１ｄは、約３０μｍ以下の幅を有する。なお、リッジ部２１ｂは、本発明の「第１リッジ部」の一例である。
The
また、図２に示すように、リッジ部２１ｂの半導体基板１１側の部分には、［０１−１］方向に沿った方向に延びる光導波路２１ｅが形成されている。そして、赤色半導体レーザ素子部２０は、［０１−１］方向に向かってレーザ光を出射するように形成されている。
As shown in FIG. 2, an
電極層２２は、図１に示すように、約３μｍの厚みを有する半田層３を介してサブマウント２に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、赤外半導体レーザ素子部３０は、図２に示すように、ＡｌＧａＡｓ系の半導体層３１と、半導体層３１上に形成された約４μｍの厚みを有する電極層３２とを含んでいる。なお、電極層３２は、本発明の「第２電極層」の一例である。
In addition, as shown in FIG. 2, the infrared semiconductor
半導体層３１は、半導体基板１１の主面１１ａと平行に延びる活性層３１ａを含んでいる。また、半導体層３１には、図２および図３に示すように、［０１−１］方向（図３参照）に沿った方向に延びるリッジ部３１ｂと、リッジ部３１ｂの［０１１］方向側に配置された内側支持部３１ｃと、リッジ部３１ｂの［０−１−１］方向側に配置された外側支持部３１ｄとが形成されている。このリッジ部３１ｂと赤色半導体レーザ素子部２０のリッジ部２１ｂとの間隔（Ｗ２）（図３参照）は、約１１０μｍに設定されている。なお、リッジ部３１ｂは、本発明の「第２リッジ部」の一例である。
The
また、内側支持部３１ｃおよび外側支持部３１ｄは、互いに約１０μｍの間隔を隔てて配置されているとともに、リッジ部３１ｂよりも大きい高さ（厚み）を有する。また、内側支持部３１ｃは、約５０μｍ以上の幅を有し、外側支持部３１ｄは、約２０μｍ以下の幅を有する。
In addition, the
すなわち、本実施形態では、図３に示すように、［０１１］方向に沿った方向において、リッジ部２１ｂとリッジ部３１ｂとの中心線（中心位置）Ｌ２は、半導体基板１１の主面１１ａの中心線（中心位置）Ｌ１に対して、約１０μｍ以上約２０μｍ以下だけ［０−１−１］方向側に配置されている。すなわち、リッジ部２１ｂは、リッジ部３１ｂに比べて、半導体基板１１の中心線（中心位置）Ｌ１に近い位置に配置されている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the direction along the [011] direction, the center line (center position) L2 between the
また、［０１１］方向に沿った方向において、電極層２２と電極層３２との中心線（中心位置）Ｌ３は、半導体基板１１の主面１１ａの中心線（中心位置）Ｌ１上に配置されている。
In the direction along the [011] direction, the center line (center position) L3 between the
そして、本実施形態では、電極層２２の外側支持部２１ｃ上に配置される部分２２ａの長さ（Ｗ２１）は、約２２μｍ以上であり、電極層２２の内側支持部２１ｄ上に配置される部分２２ｂの長さ（Ｗ２２）に比べて大きい。すなわち、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅は、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きい。
And in this embodiment, the length (W21) of the
また、電極層３２の内側支持部３１ｃ上に配置される部分３２ａの長さ（Ｗ３１）は、約３２μｍ以上であり、電極層３２の外側支持部３１ｄ上に配置される部分３２ｂの長さ（Ｗ３２）に比べて大きい。すなわち、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅は、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きい。
In addition, the length (W31) of the
また、図２に示すように、リッジ部３１ｂの半導体基板１１側の部分には、［０１−１］方向に沿った方向に延びる光導波路３１ｅが形成されている。そして、赤外半導体レーザ素子部３０は、［０１−１］方向に向かってレーザ光を出射するように形成されている。
As shown in FIG. 2, an
電極層３２は、図１に示すように、約３μｍの厚みを有する半田層３を介してサブマウント２に取り付けられている。このサブマウント２には、凹部２ａが形成されている。これにより、隣接する半田層３同士が電気的に接続されるのを抑制することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、上記のように、半導体基板１１の主面１１ａは、［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜しており、リッジ部２１ｂとリッジ部３１ｂとの中心線Ｌ２は、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１よりも［０−１−１］方向側に配置されている。これにより、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅が、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを抑制することができる。同様に、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅が、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを抑制することができる。このため、赤色半導体レーザ素子部２０の活性層２１ａおよびリッジ部２１ｂ周辺や、赤外半導体レーザ素子部３０の活性層３１ａおよびリッジ部３１ｂ周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部２０および赤外半導体レーザ素子部３０から出射するレーザ光の偏光角が、９０°からずれるのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子１０（２波長半導体レーザ装置１）の偏光特性が低下するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、電極層２２の外側支持部２１ｃ上に配置される部分２２ａの長さ（Ｗ２１）を、電極層２２の内側支持部２１ｄ上に配置される部分２２ｂの長さ（Ｗ２２）に比べて大きくし、かつ、電極層３２の内側支持部３１ｃ上に配置される部分３２ａの長さ（Ｗ３１）を、電極層３２の外側支持部３１ｄ上に配置される部分３２ｂの長さ（Ｗ３２）に比べて大きくしている。これにより、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅が、電極層２２のリッジ部２１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを、容易に抑制することができる。また、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０１１］方向側の部分の幅が、電極層３２のリッジ部３１ｂよりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さくなるのを、容易に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the length (W21) of the
また、本実施形態では、上記のように、リッジ部２１ｂとリッジ部３１ｂとの中心線Ｌ２を、半導体基板１１の中心線Ｌ１から１０μｍ以上離れた位置に配置することによって、赤色半導体レーザ素子部２０の活性層２１ａおよびリッジ部２１ｂ周辺や、赤外半導体レーザ素子部３０の活性層３１ａおよびリッジ部３１ｂ周辺に生じる歪が大きくなるのを、より抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部２０および赤外半導体レーザ素子部３０から出射するレーザ光の偏光角が、９０°からずれるのをより抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the center line L2 between the
また、本実施形態では、上記のように、リッジ部２１ｂとリッジ部３１ｂとの中心線Ｌ２を、半導体基板１１の中心線Ｌ１から２０μｍ以下離れた位置に配置することによって、リッジ部２１ｂが赤色半導体レーザ素子部２０（半導体層２１）の端部近傍に配置されるのを抑制することができるとともに、リッジ部３１ｂが赤外半導体レーザ素子部３０（半導体層３１）の端部近傍に配置されるのを抑制することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子部２０の活性層２１ａおよびリッジ部２１ｂ周辺や、赤外半導体レーザ素子部３０の活性層３１ａおよびリッジ部３１ｂ周辺の結晶性が低下するのを抑制することができるので、半導体レーザ素子１０（２波長半導体レーザ装置１）の特性が低下するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the center line L2 between the
また、本実施形態では、上記のように、半導体基板１１の主面１１ａの幅（Ｗ１）を、約２００μｍにしている。このように半導体基板１１の幅が小さい半導体レーザ素子１０では、半導体レーザ素子１０から出射するレーザ光の偏光角は９０°からずれやすいので、半導体基板１１の幅が小さい半導体レーザ素子１０を上記のように構成することは、特に有効である。
In the present embodiment, as described above, the width (W1) of the
次に、図１、図３〜図７を参照して、上記した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子１０（２波長半導体レーザ装置１）の効果を確認するために行った比較実験について説明する。この比較実験では、上記した本実施形態に対応した実施例による２波長半導体レーザ装置１と、比較例１による２波長半導体レーザ装置１０１と、比較例２による２波長半導体レーザ装置２０１とについて、レーザ光の偏光角を測定した。以下、詳細に説明する。
Next, with reference to FIGS. 1 and 3 to 7, a comparative experiment conducted to confirm the effect of the semiconductor laser device 10 (two-wavelength semiconductor laser device 1) according to the embodiment of the present invention described above will be described. To do. In this comparative experiment, the two-wavelength semiconductor laser device 1 according to the example corresponding to the above-described embodiment, the two-wavelength
実施例による２波長半導体レーザ装置１では、図１および図３に示すように、［０１１］方向に沿った方向において、リッジ部２１ｂとリッジ部３１ｂとの中心線Ｌ２が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１に対して約１０μｍだけ［０−１−１］方向側にずれた位置に配置されるように、リッジ部２１ｂおよび３１ｂを形成した。また、上記実施形態と同様、電極層２２と電極層３２との中心線Ｌ３が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１上に配置されるように、電極層２２および３２を形成した。
In the two-wavelength semiconductor laser device 1 according to the embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the center line L2 between the
すなわち、電極層２２の外側支持部２１ｃ上に配置される部分２２ａの長さ（Ｗ２１）を、約２２μｍに形成するとともに、電極層２２の内側支持部２１ｄ上に配置される部分２２ｂの長さ（Ｗ２２）を、約１２μｍに形成した。また、電極層３２の内側支持部３１ｃ上に配置される部分３２ａの長さ（Ｗ３１）を、約３２μｍに形成するとともに、電極層３２の外側支持部３１ｄ上に配置される部分３２ｂの長さ（Ｗ３２）を、約２μｍに形成した。実施例による２波長半導体レーザ装置１のその他の構造は、上記第１実施形態と同様にした。なお、実施例による２波長半導体レーザ装置１は、１０個作製した。
That is, the length (W21) of the
比較例１による２波長半導体レーザ装置１０１では、図４および図５に示すように、［０１１］方向に沿った方向において、赤色半導体レーザ素子部１２０の半導体層１２１のリッジ部１２１ｂと赤外半導体レーザ素子部１３０の半導体層１３１のリッジ部１３１ｂとの中心線Ｌ１２が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１上に配置されるように、リッジ部１２１ｂおよび１３１ｂを形成した。また、上記実施例と同様、電極層１２２と電極層１３２との中心線Ｌ１３が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１上に配置されるように、電極層１２２および１３２を形成した。
In the two-wavelength
すなわち、電極層１２２の外側支持部１２１ｃ上に配置される部分１２２ａの長さ（Ｗ１２１）を、約１２μｍに形成するとともに、電極層１２２の内側支持部１２１ｄ上に配置される部分１２２ｂの長さ（Ｗ１２２）を、約２２μｍに形成した。また、電極層１３２の内側支持部１３１ｃ上に配置される部分１３２ａの長さ（Ｗ１３１）を、約２２μｍに形成するとともに、電極層１３２の外側支持部１３１ｄ上に配置される部分１３２ｂの長さ（Ｗ１３２）を、約１２μｍに形成した。比較例１による２波長半導体レーザ装置１０１のその他の構造は、上記実施例による２波長半導体レーザ装置１と同様にした。なお、比較例１による２波長半導体レーザ装置１０１は、１５個作製した。
That is, the length (W121) of the
比較例２による２波長半導体レーザ装置２０１では、図６および図７に示すように、比較例１と同様、［０１１］方向に沿った方向において、赤色半導体レーザ素子部２２０の半導体層２２１のリッジ部２２１ｂと赤外半導体レーザ素子部２３０の半導体層２３１のリッジ部２３１ｂとの中心線Ｌ２２が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１上に配置されるように、リッジ部２２１ｂおよび２３１ｂを形成した。そして、電極層２２２と電極層２３２との中心線Ｌ２３が、半導体基板１１の主面１１ａの中心線Ｌ１に対して約５μｍだけ［０１１］方向側に配置されるように、電極層２２２および２３２を形成した。
In the two-wavelength
すなわち、電極層２２２の外側支持部２２１ｃ上に配置される部分２２２ａの長さ（Ｗ２２１）を、約１７μｍに形成するとともに、電極層２２２の内側支持部２２１ｄ上に配置される部分２２２ｂの長さ（Ｗ２２２）を、約１７μｍに形成した。また、電極層２３２の内側支持部２３１ｃ上に配置される部分２３２ａの長さ（Ｗ２３１）を、約２７μｍに形成するとともに、電極層２３２の外側支持部２３１ｄ上に配置される部分２３２ｂの長さ（Ｗ２３２）を、約７μｍに形成した。比較例２による２波長半導体レーザ装置２０１のその他の構造は、上記実施例による２波長半導体レーザ装置１と同様にした。なお、比較例２による２波長半導体レーザ装置２０１は、５個作製した。
That is, the length (W221) of the
そして、実施例、比較例１および比較例２について、レーザ光の偏光角を測定するとともに、実施例、比較例１および比較例２毎に、レーザ光の偏光角の平均値を算出した。その結果を以下の表１に示す。 And about the Example, the comparative example 1, and the comparative example 2, while measuring the polarization angle of the laser beam, the average value of the polarization angle of the laser beam was computed for every example, the comparative example 1, and the comparative example 2. The results are shown in Table 1 below.
表１を参照して、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に比べて、９０°からのずれ量が大きくなることが判明した。 Referring to Table 1, the deviation angle of the laser beam emitted from the red semiconductor laser element portion is larger from 90 ° than the polarization angle of the laser beam emitted from the infrared semiconductor laser element portion. There was found.
具体的には、実施例では、赤色半導体レーザ素子部２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約７９．９°であり、赤外半導体レーザ素子部３０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約８５．０°であった。また、比較例１では、赤色半導体レーザ素子部１２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約６９．９°であり、赤外半導体レーザ素子部１３０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約７８．４°であった。また、比較例２では、赤色半導体レーザ素子部２２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約７７．５°であり、赤外半導体レーザ素子部２３０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約８５．５°であった。
Specifically, in the embodiment, the average value of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、赤色半導体レーザ素子部はＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層を含んでおり、赤外半導体レーザ素子部はＡｌＧａＡｓ系の半導体層を含んでいる。ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層は、Ｐ（リン）を含み、かつ、４元混晶であるので、Ｐ（リン）を含まず、かつ、３元混晶であるＡｌＧａＡｓ系の半導体層に比べて、半導体層（活性層およびリッジ部周辺など）が歪にくい。このため、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、赤外半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に比べて、９０°からのずれ量が大きくなったと考えられる。 This is considered to be due to the following reasons. In other words, the red semiconductor laser element portion includes an AlGaInP semiconductor layer, and the infrared semiconductor laser element portion includes an AlGaAs semiconductor layer. The AlGaInP-based semiconductor layer contains P (phosphorus) and is a quaternary mixed crystal. Therefore, the AlGaInP-based semiconductor layer does not contain P (phosphorus) and is a semiconductor compared to an AlGaAs-based semiconductor layer that is a ternary mixed crystal. Layers (such as the active layer and the ridge area) are not easily distorted. For this reason, it is considered that the amount of deviation from 90 ° of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion is larger than the polarization angle of the laser light emitted from the infrared semiconductor laser element portion.
また、赤色半導体レーザ素子部の電極層のリッジ部に対する［０１１］方向および［０−１−１］方向の長さが、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角に影響することが判明した。 In addition, the lengths of the [011] direction and the [0-1-1] direction with respect to the ridge portion of the electrode layer of the red semiconductor laser element portion may affect the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion. found.
具体的には、電極層２２の部分２２ａの長さ（Ｗ２１）が電極層２２の部分２２ｂの長さ（Ｗ２２）よりも約１０μｍ大きい実施例では、赤色半導体レーザ素子部２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約７９．９°であった。また、電極層１２２の部分１２２ａの長さ（Ｗ１２１）が電極層１２２の部分１２２ｂの長さ（Ｗ１２２）よりも約１０μｍ小さい比較例１では、赤色半導体レーザ素子部１２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約６９．９°であった。また、電極層２２２の部分２２２ａの長さ（Ｗ２２１）が電極層２２２の部分２２２ｂの長さ（Ｗ２２２）と同じ比較例２では、赤色半導体レーザ素子部２２０から出射するレーザ光の偏光角の平均値は約７７．５°であった。
Specifically, in the embodiment in which the length (W21) of the
このように、赤色半導体レーザ素子部の電極層の外側支持部上に配置される部分の長さが、電極層の内側支持部上に配置される部分の長さに対して大きくなるにしたがって、赤色半導体レーザ素子部から出射するレーザ光の偏光角は、９０°からのずれ量が小さくなることが判明した。 Thus, as the length of the portion disposed on the outer support portion of the electrode layer of the red semiconductor laser element portion becomes larger than the length of the portion disposed on the inner support portion of the electrode layer, It has been found that the amount of deviation of the polarization angle of the laser light emitted from the red semiconductor laser element portion from 90 ° is small.
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、半導体基板１１の主面１１ａが［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、活性層およびリッジ部周辺に歪が生じる。そして、半導体レーザ素子を半田層を用いてサブマウントに固定する際に、赤色半導体レーザ素子部の電極層の外側支持部上に配置される部分の長さを、電極層の内側支持部上に配置される部分の長さに対して大きくすることによって、活性層およびリッジ部周辺に生じる歪が大きくなるのを抑制することができるので、レーザ光の偏光角が９０°からずれるのを抑制することができたためであると考えられる。
This is considered to be due to the following reasons. That is, when the
なお、赤外半導体レーザ素子部については、実施例の偏光角の平均値と比較例２の偏光角の平均値とは同程度の値になったが、赤色半導体レーザ素子部と同様の傾向が見られた。 In addition, about the infrared semiconductor laser element part, although the average value of the polarization angle of an Example and the average value of the polarization angle of the comparative example 2 became a value comparable, the same tendency as a red semiconductor laser element part is shown. It was seen.
なお、今回開示された実施形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記実施形態では、２つの半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、３つ以上の半導体レーザ素子部を含む半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）にも適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor laser element (semiconductor laser device) including two semiconductor laser element units has been described. However, the present invention is not limited thereto, and three or more semiconductor laser elements are used. The present invention can also be applied to a semiconductor laser element (semiconductor laser device) including a portion.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を含むように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）を、赤色半導体レーザ素子部と、赤外半導体レーザ素子部以外の半導体レーザ素子部とを含むように構成してもよい。また、半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）を、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部以外の半導体レーザ素子部を含むように構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the semiconductor laser element (semiconductor laser apparatus) was shown about the example comprised so that the red semiconductor laser element part and the infrared semiconductor laser element part might be included, this invention is not limited to this, Semiconductor The laser element (semiconductor laser device) may be configured to include a red semiconductor laser element part and a semiconductor laser element part other than the infrared semiconductor laser element part. Further, the semiconductor laser element (semiconductor laser device) may be configured to include a semiconductor laser element part other than the red semiconductor laser element part and the infrared semiconductor laser element part.
また、上記実施形態では、ＧａＡｓからなる半導体基板を用いた場合について示したが、本発明はこれに限らず、ＧａＡｓ以外からなる半導体基板を用いてもよい。 Moreover, although the case where the semiconductor substrate which consists of GaAs was used was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this, You may use the semiconductor substrate which consists of other than GaAs.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合にも適用可能である。この場合、２つのリッジ部の中心線（中心位置）が、半導体基板の主面の中心線（中心位置）に対して、［０１１］方向側に位置するように、２つのリッジ部を配置すればよい。 In the above embodiment, the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [-100] direction toward the [011] direction. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction. In this case, the two ridge portions are arranged so that the center line (center position) of the two ridge portions is located on the [011] direction side with respect to the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. That's fine.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合に、電極層のリッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅を、電極層のリッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きくした例について示したが、本発明はこれに限らず、２つのリッジ部の中心線（中心位置）が、半導体基板の主面の中心線（中心位置）に対して、［０−１−１］方向側に位置していれば、電極層のリッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅を、電極層のリッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きくしなくてもよい。 In the above embodiment, when the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the [011] direction is more than the ridge portion of the electrode layer. Although the example in which the width of the portion on the side is made larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the ridge portion of the electrode layer has been shown, the present invention is not limited to this and the two ridge portions If the center line (center position) is located on the [0-1-1] direction side with respect to the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate, [011] The width of the portion on the direction side may not be larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the ridge portion of the electrode layer.
また、上記実施形態では、２つのリッジ部の中心線（中心位置）を、半導体基板の主面の中心線（中心位置）から約１０μｍ以上離れた位置に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、２つのリッジ部の中心線（中心位置）を、半導体基板の主面の中心線（中心位置）から約１０μｍよりも小さい距離だけ離れた位置に配置してもよい。 In the above embodiment, an example in which the center line (center position) of the two ridge portions is arranged at a position separated by about 10 μm or more from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate has been described. However, the center line (center position) of the two ridge portions may be arranged at a position separated from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate by a distance smaller than about 10 μm.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面の［０１１］方向に沿った方向の幅を、約２００μｍにした例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面の［０１１］方向に沿った方向の幅を、約２００μｍ以外の大きさにしてもよい。 In the above embodiment, the example in which the width in the direction along the [011] direction of the main surface of the semiconductor substrate is set to about 200 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and [[ [011] The width in the direction along the direction may be a size other than about 200 μm.
また、上記実施形態では、２つのリッジ部の中心線（中心位置）を、半導体基板の主面の中心線（中心位置）から約２０μｍ以下だけ離れた位置に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体層や半導体基板の幅が上記実施形態よりも大きい場合には、２つのリッジ部の中心線（中心位置）を、半導体基板の主面の中心線（中心位置）から約２０μｍよりも大きい距離だけ離れた位置に配置することも可能である。 In the above-described embodiment, the center line (center position) of the two ridge portions is shown as being disposed at a position separated by about 20 μm or less from the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. The invention is not limited to this, and when the width of the semiconductor layer or the semiconductor substrate is larger than that of the above embodiment, the center line (center position) of the two ridges is replaced by the center line (center position) of the main surface of the semiconductor substrate. It is also possible to dispose them at a position separated by a distance greater than about 20 μm.
また、上記実施形態では、赤色半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の［０１１］方向側の部分に配置し、赤外半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の［０−１−１］方向側の部分に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、赤色半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の［０−１−１］方向側の部分に配置し、赤外半導体レーザ素子部を半導体基板の主面上の［０１１］方向側の部分に配置してもよい。 Moreover, in the said embodiment, a red semiconductor laser element part is arrange | positioned in the part of the [011] direction side on the main surface of a semiconductor substrate, and an infrared semiconductor laser element part is [0-1-- on the main surface of a semiconductor substrate. 1] Although an example of arrangement in the direction side portion has been shown, the present invention is not limited to this, and the red semiconductor laser element portion is arranged in the [0-1-1] direction side portion on the main surface of the semiconductor substrate. The infrared semiconductor laser element portion may be disposed on the [011] direction side portion on the main surface of the semiconductor substrate.
また、上記実施形態では、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を、［０１−１］方向に向かってレーザ光を出射するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、赤色半導体レーザ素子部および赤外半導体レーザ素子部を、［０−１１］方向に向かってレーザ光を出射するように形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion are formed so as to emit laser light in the [01-1] direction has been described. Not limited to this, the red semiconductor laser element portion and the infrared semiconductor laser element portion may be formed so as to emit laser light in the [0-11] direction.
また、上記実施形態では、半導体基板の主面を、［０１１］方向に沿った方向に約１３°のオフ角度を有するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体基板の主面を、［０１１］方向に沿った方向に約１３°以外のオフ角度を有するように形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the main surface of the semiconductor substrate is formed to have an off-angle of about 13 ° in the direction along the [011] direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor The main surface of the substrate may be formed to have an off angle other than about 13 ° in a direction along the [011] direction.
また、上記実施形態では、電極層を約４μｍの厚みに形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、電極層を約４μｍ以外の厚みに形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the electrode layer is formed to a thickness of about 4 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electrode layer may be formed to a thickness other than about 4 μm.
また、上記実施形態では、半田層を約３μｍの厚みに形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半田層を約３μｍ以外の厚みに形成してもよい。 In the above embodiment, the example in which the solder layer is formed with a thickness of about 3 μm has been described. However, the present invention is not limited to this, and the solder layer may be formed with a thickness other than about 3 μm.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を、半田層を用いてサブマウントに取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を、半田層以外の接着層を用いてサブマウントに取り付けてもよい。 In the above embodiment, an example in which the semiconductor laser element is attached to the submount using a solder layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element is used using an adhesive layer other than the solder layer. You may attach to a submount.
１ ２波長半導体レーザ装置（半導体レーザ装置）
２ サブマウント
１０ 半導体レーザ素子
１１ 半導体基板
１１ａ 主面
２０ 赤色半導体レーザ素子部（第１半導体レーザ素子部）
２１ｂ リッジ部（第１リッジ部）
２２ 電極層（第１電極層）
３０ 赤外半導体レーザ素子部（第２半導体レーザ素子部）
３１ｂ リッジ部（第２リッジ部）
３２ 電極層（第２電極層）
Ｌ１ 中心線（中心位置）
Ｌ２ 中心線（中心位置）
1 Two-wavelength semiconductor laser device (semiconductor laser device)
2
21b Ridge part (first ridge part)
22 Electrode layer (first electrode layer)
30 Infrared semiconductor laser element part (second semiconductor laser element part)
31b Ridge part (second ridge part)
32 Electrode layer (second electrode layer)
L1 center line (center position)
L2 center line (center position)
Claims (10)
前記半導体基板の主面上に配置され、第１リッジ部を有する第１半導体レーザ素子部と、
前記半導体基板の主面上に配置され、第２リッジ部を有する第２半導体レーザ素子部とを備え、
前記半導体基板の主面は、［０１１］方向に沿った方向にオフ角度を有する（１００）面であり、
前記第１リッジ部および前記第２リッジ部は、［０１−１］方向に沿った方向に延びるように形成され、
前記半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、［０１１］方向に沿った方向において、前記第１リッジ部と前記第２リッジ部との中心位置は、前記半導体基板の主面の中心位置よりも［０−１−１］方向側に位置し、
前記半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合、［０１１］方向に沿った方向において、前記第１リッジ部と前記第２リッジ部との中心位置は、前記半導体基板の主面の中心位置よりも［０１１］方向側に位置することを特徴とする半導体レーザ素子。 A semiconductor substrate;
A first semiconductor laser element portion disposed on a main surface of the semiconductor substrate and having a first ridge portion;
A second semiconductor laser element portion disposed on the main surface of the semiconductor substrate and having a second ridge portion;
The main surface of the semiconductor substrate is a (100) surface having an off angle in a direction along the [011] direction,
The first ridge portion and the second ridge portion are formed to extend in a direction along the [01-1] direction,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [−100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion and the first ridge are formed in the direction along the [011] direction. The center position with the 2 ridge portion is located on the [0-1-1] direction side of the center position of the main surface of the semiconductor substrate,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, the first ridge portion and the second ridge portion in the direction along the [011] direction. The semiconductor laser device, wherein the center position with the ridge portion is located on the [011] direction side of the center position of the main surface of the semiconductor substrate.
前記第２半導体レーザ素子部は、前記第２リッジ部上に配置される第２電極層を含み、
前記半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［−１００］方向側に傾斜している場合、前記第１電極層の前記第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、前記第１電極層の前記第１リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きく、かつ、前記第２電極層の前記第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、前記第２電極層の前記第２リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて大きく、
前記半導体基板の主面が［０１１］方向に向かって（１００）面から［１００］方向側に傾斜している場合、前記第１電極層の前記第１リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、前記第１電極層の前記第１リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さく、かつ、前記第２電極層の前記第２リッジ部よりも［０１１］方向側の部分の幅は、前記第２電極層の前記第２リッジ部よりも［０−１−１］方向側の部分の幅に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a first electrode layer disposed on the first ridge portion,
The second semiconductor laser element portion includes a second electrode layer disposed on the second ridge portion,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined toward the [−100] direction side from the (100) plane toward the [011] direction, the [011] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer. Is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer, and the second ridge portion of the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side is larger than the width of the portion on the [0-1-1] direction side than the second ridge portion of the second electrode layer,
When the main surface of the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane toward the [100] direction toward the [011] direction, it is closer to the [011] direction than the first ridge portion of the first electrode layer. The width of the portion is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the first ridge portion of the first electrode layer and is smaller than the second ridge portion of the second electrode layer. The width of the portion on the [011] direction side is smaller than the width of the portion on the [0-1-1] direction side of the second ridge portion of the second electrode layer. The semiconductor laser device described in 1.
前記赤色半導体レーザ素子部の前記第１リッジ部は、前記第２半導体レーザ素子部の第２リッジ部に比べて、前記半導体基板の主面の中心位置に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion,
The first ridge portion of the red semiconductor laser element portion is disposed closer to the center position of the main surface of the semiconductor substrate than the second ridge portion of the second semiconductor laser element portion. The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4.
前記第２半導体レーザ素子部は、赤外半導体レーザ素子部を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。 The first semiconductor laser element portion includes a red semiconductor laser element portion,
The semiconductor laser element according to claim 1, wherein the second semiconductor laser element part includes an infrared semiconductor laser element part.
前記赤外半導体レーザ素子部は、前記半導体基板の主面上の［０−１−１］方向側の部分に配置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素子。 The red semiconductor laser element portion is disposed in a portion on the [011] direction side on the main surface of the semiconductor substrate,
The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the infrared semiconductor laser device portion is disposed in a portion on the [0-1-1] direction side on the main surface of the semiconductor substrate.
前記半導体レーザ素子が取り付けられるサブマウントとを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 9,
A semiconductor laser device comprising: a submount to which the semiconductor laser element is attached.
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