JP2010219436A - 多波長半導体レーザおよび光学記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主射出端面側において各発振波長に対する反射率を所定の範囲に容易に設定可能な多波長半導体レーザを提供する。
【解決手段】発振波長の異なる第１発光部１１および第２発光部１２と、第１発光部１１および第２発光部１２の各主射出端面に共通に形成された低反射膜１４とを有する。低反射膜１４は、第１発光部１１および第２発光部１２の側から順に、第１誘電体膜１４Ａ（屈折率ｎ１）、第２誘電体膜１４Ｂ（屈折率ｎ２）および第３誘電体膜１４Ｃ（屈折率ｎ３）を含み、屈折率ｎ１〜ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たしている。第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃの各光学膜厚の変化に対する各発振波長における反射率の変化が緩やかになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光波長が異なる複数の端面発光型半導体発光部を備えた多波長半導体レーザおよびそれを用いた光学記録再生装置に関する。

光学記録媒体の規格や種類の多様化に伴い、複数の光学記録媒体に対応した波長帯で記録および再生ができる光学記録再生装置が広く使用されている。この光学記録再生装置では、端面発光型の多波長半導体レーザが記録用および再生用それぞれの光学ピックアップ光源として用いられている。具体的には、ＣＤ（Compact Disc）およびＤＶＤ（Digital Video DiscあるいはDigital Versatile Disc）の双方に対応して、７８０ｎｍ波長帯および６５０ｎｍ波長帯で記録再生できる光学記録再生装置がある。ＣＤおよびＤＶＤ用の光記録再生装置では、記録用および再生用それぞれの光学ピックアップ光源として、発振波長が６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯である２波長半導体レーザが用いられている。

多波長半導体レーザは、１つの半導体チップ上に発振波長の異なる複数の半導体レーザ素子を搭載したモノリシック構造を有している。各半導体レーザ素子は、端面発光型の半導体発光部と、主射出端面（前端面）および後端面のそれぞれの側に設けられた反射膜とを備えている。それらの反射膜の反射率は、主射出端面側では低く、後端面側では高くなっている。各半導体レーザ素子では、半導体発光部から発せられる光を、この一対の反射膜（低反射膜および高反射膜）の間で共振させる共振器構造となっており、この共振器構造により、共振した光が低反射膜の側から外部にレーザ光として発振される。

このような多波長半導体レーザでは、個々の半導体レーザ素子において発振波長に対応した異なる種類の反射膜を設けると、反射膜の成膜プロセスが複雑になるため、複数の半導体レーザ素子で共通の反射膜を設けることが検討されている。

例えば、特許文献１では、主射出端面側の反射膜（低反射膜）が１種の材料により形成され、その光学膜厚は、各発振波長の平均波長に対する１／４波長の整数倍に設定されている。具体的には、発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の２波長半導体レーザにおいて、その射出端面側のアルミナ膜の光学膜厚が、各発振波長の平均値約７１５ｎｍの１／４の整数倍となるように設けられている。

また、特許文献２の多波長半導体レーザでは、各半導体レーザ素子の主射出端面の側に、３つの誘電体膜からなる反射膜（低反射膜）を同じ厚さで共通して設けることにより、各発振波長に対する端面反射率を１５％以下にしている。具体的には、発振波長が６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯である２波長半導体レーザにおいて、各誘電体膜を構成する材料として、その屈折率が所定の関係を有するものを選択して低反射膜が形成されている。

特開２００１−２５７４１３号公報 特開２００４−３２７６７８号公報

しかしながら、上記特許文献１，２の技術では、主射出端面側の反射膜を所望の反射率とすることが難しい。具体的には、特許文献１では、１種の材料からなる低反射膜の光学膜厚を各発振波長の平均波長に基づいて設定しているため、各発振波長に対する反射率のばらつきが大きくなりやすい。このため、各発振波長に適した端面反射率を得ようとすると、低反射膜の膜厚が狭い範囲に限定されてしまい、個々の多波長半導体レーザでばらつきなく、所定の反射率を有する低反射膜を形成することが難しい。また、特許文献２の技術は、各発振波長の射出端面側の反射率を１５％以下にするには適しているが、それよりも高い反射率を有する低反射膜を形成するのは、容易ではない。

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、主射出端面側において各発振波長に対する反射率を所定の範囲内に容易に設定可能な多波長半導体レーザおよびそれを備えた光学記録再生装置を提供することにある。

本発明の多波長半導体レーザは、発振波長の異なる複数の端面発光型の半導体発光部と、半導体発光部の各主射出端面に共通に設けられた反射膜とを有するものである。この反射膜は、半導体発光部の側から順に、第１誘電体膜（屈折率ｎ１）、第２誘電体膜（屈折率ｎ２）および第３誘電体膜（屈折率ｎ３）を含み、屈折率ｎ１〜ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たしている。本発明の光学記録再生装置は、再生用の光源として上記した多波長半導体レーザを備えたものである。

本発明の多波長半導体レーザでは、複数の半導体発光部の各主射出端面に共通に設けられた反射膜が、半導体発光部の側から順に、第１誘電体膜、第２誘電体膜および第３誘電体膜を含み、それらの誘電体膜の屈折率ｎ１〜ｎ３が上記の関係を満たしている。これにより、反射膜を１つの誘電体膜により形成する場合や、屈折率ｎ１〜ｎ３が上記の関係を満たさない場合、例えばｎ１＝ｎ３＜ｎ２を満たす場合などと比較して、第１〜第３誘電体膜１層あたりの光学膜厚の変化に対する各発振波長における反射率の変化が緩やかになる。すなわち、各発振波長において所定の反射率が得られる各誘電体膜の光学膜厚の許容範囲が広くなる。その上、反射膜の反射率を、例えば２５％以上３５％以下といった、１５％よりも高い範囲にも容易に設定できる。よって、本発明の多波長半導体レーザを用いた光学記録再生装置では、上記した多波長半導体レーザを、記録側の光源よりも低い出力に設定される再生用の光源としても良好に用いることができる。

本発明の多波長半導体レーザによれば、複数の半導体発光部の各主射出端面に共通に設けられた反射膜は、上記した屈折率の関係を有する第１誘電体膜、第２誘電体膜および第３誘電体膜を含んでいる。これにより、主射出端面側において、各発振波長に対する反射率を所定の範囲内に容易に設定することができる。このため、本発明の多波長半導体レーザを再生用の光源として用いた光学記録再生装置によれば、光源の出力が適した範囲に設定されるため、良好に再生することができる。

本発明の一実施の形態に係る多波長半導体レーザの平面構成を表す模式図である。 実験例１−１の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−２の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−３の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−４の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−５の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−６の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−７の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−８の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−９の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−１０の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−１１の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−１２の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例１−１３の低反射膜における光学膜厚と反射率との関係を表す特性図である。 実験例２−１，２−２の低反射膜における光波長と反射率との関係を表す特性図である。

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。なお、説明する順序は以下の通りである。
１．多波長半導体レーザの構成（２波長半導体レーザの例）
２．多波長半導体レーザの製造方法

［１．多波長半導体レーザの構成例（２波長半導体レーザの例）］
図１は本発明の一実施の形態に係る多波長半導体レーザの平面構成を模式的に表している。本実施の形態の多波長半導体レーザは、例えば光学記録再生装置などに用いられるものであり、発振波長が互いに異なる端面発光型の半導体レーザ素子１０Ａ，１０Ｂをモノリシック構造で備えている。すなわち、本実施の形態の多波長半導体レーザは２波長半導体レーザであり、ここでは、半導体レーザ素子１０Ａの発振波長を６５０ｎｍ帯、半導体レーザ素子１０Ｂの発振波長を７８０ｎｍ帯とする。なお、ここでは「６５０ｎｍ帯」とは、６４０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長帯をいい、「７８０ｎｍ帯」とは、７７０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯をいう。

半導体レーザ素子１０Ａは、第１発光部１１を有し、半導体レーザ１０Ｂは、第２発光部１２を有している。半導体レーザ素子１０Ａ，１０Ｂの主射出端面には低反射膜１４、主射出端面と反対側の端面（後端面）には高反射膜１５がそれぞれ設けられている。各半導体レーザ素子１０Ａ，１０Ｂでは、第１発光部１１および第２発光部１２のそれぞれから発せられる光を、低反射膜１４および高反射膜１５の間で共振させる共振器構造となっており、この共振器構造により、共振した光が低反射膜１４の側から外部にレーザ光として発振される。

［半導体発光部］
第１発光部１１および第２発光部１２は、共通基板（図示せず）上に、分離領域１３を間にして設けられている。第１発光部１１は、例えばＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体により形成された積層構造を有することにより発振波長が６５０ｎｍ帯（赤色域）になっている。第２発光部１２は、例えばＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体により形成された積層構造を有することにより発振波長が７８０ｎｍ帯（赤外域）になっている。第１発光部１１および第２発光部１２の上面には、例えばｐ側電極（図示せず）がそれぞれ設けられており、共通基板の裏面側には、例えば第１発光部１１および第２発光部１２に共通してｎ側電極が設けられている。

［低反射膜］
低反射膜１４は、第１発光部１１および第２発光部１２の各主射出端面に共通に設けられており、半導体レーザ素子１０Ａ，１０Ｂの主射出端面の側において、第１発光部１１および第２発光部１２により共有されている。低反射膜１４は、第１発光部１１および第２発光部１２の側から順に、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃを含んでいる。ここでは低反射膜１４は３層構造からなるものとし、第１誘電体膜１４Ａの屈折率はｎ１、第２誘電体膜１４Ｂの屈折率はｎ２、第３誘電体膜１４Ｃの屈折率はｎ３とする。さらに、低反射膜１４では、第１誘電体膜１４Ａの屈折率ｎ１、第２誘電体膜１４Ｂの屈折率ｎ２および第３誘電体膜１４Ｃの屈折率ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たしている。これにより、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃそれぞれの光学膜厚の変化に対する各発振波長における反射率の変化が緩やかになる。すなわち、各発振波長において所定の反射率を得るために、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃそれぞれの物理的な膜厚（物理膜厚）を広い範囲で設定可能になる。その上、各発振波長における低反射膜１４の反射率を、例えば２５％以上３５％以下といった、１５％よりも高い範囲にも容易に設定できる。よって、第１発光部１１および第２発光部１２の双方の主射出端面の側となる端面に、低反射膜１４を同じ物理膜厚で同時に形成することができる。また、個々の多波長半導体レーザにおいて、低反射膜１４の物理膜厚がばらついても、設定される反射率に対して低反射膜１４の物理膜厚の許容範囲が広いので、レーザ光出力のばらつきを抑えられる。さらに、上記したように低反射膜１４の反射率を２５％以上３５％以下に容易に設定できるため、この多波長半導体レーザをＣＤおよびＤＶＤ用光学記録再生装置の再生用ピックアップ光源として好適に用いることができる。なお、ここでいう「光学膜厚」とは、（光学膜厚）＝［（物理膜厚）×（膜の屈折率）］のことをいう。

第１誘電体膜１４Ａの屈折率ｎ１は１．６以上１．７以下、第２誘電体膜１４Ｂの屈折率ｎ２は２．０以上２．３以下、第３誘電体膜１４Ｃの屈折率ｎ３は１．４以上１．５以下であることが好ましい。各発振波長における低反射膜１４の反射率を、例えば２５％以上３５％以下にする場合に、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃそれぞれにおける物理膜厚の許容範囲がより広くなるからである。第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの各屈折率ｎ１〜ｎ３が上記した範囲内となる材料としては、例えば、以下のものが挙げられる。第１誘電体膜１４Ａを構成する材料は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ：例えばＡｌ₂ Ｏ₃ ：屈折率＝１．６０〜１．６５）あるいは酸化マグネシウム（例えばＭｇＯ：屈折率＝１．７）などである。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。第２誘電体膜１４Ｂを構成する材料は、例えば、酸化タンタル（例えばＴａ₂ Ｏ₅ ：屈折率＝２．１）、酸化ジルコニウム（例えばＺｒＯ₂ ：屈折率＝２．００〜２．０５）、酸化亜鉛（例えばＺｎＯ：屈折率＝２）、酸化ハフニウム（例えばＨｆＯ₂ ：屈折率＝２．２）、酸化セリウム（例えばＣｅＯ₂ ：屈折率＝２．２）、酸化ニオブ（例えばＮｂ₂ Ｏ₅ ：屈折率＝２．３）あるいは酸化チタン（例えばＴｉＯ₂ ：屈折率＝２．０あるいはＴｉＯ：屈折率＝２．２〜２．３）などである。第３誘電体膜１４Ｃを構成する材料は、酸化ケイ素（酸化シリコン：例えばＳｉＯ₂ ：屈折率＝１．４６）などである。

第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃは、共通の光学膜厚を有すること、すなわち第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃの光学膜厚は互いに等しいことが好ましい。低反射膜１４の反射率を良好に設定できるからである。中でも、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの光学膜厚の４倍の厚さは、いずれも５６０ｎｍ以上７４０ｎｍであることが好ましい。すなわち、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの光学膜厚は、いずれも１４０ｎｍ以上１８５ｎｍ以下であることが好ましい。発振波長６５０ｎｍ帯における反射率が２５％以上３０％以下となると共に、７８０ｎｍ帯における反射率が２５％以上３５％以下となるからである。なお、上記した第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの好ましい光学膜厚は、その光学膜厚に対して５％の誤差を有していてもよい。この場合においても、十分に良好な効果が得られる。

低反射膜１４の反射率は、発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の双方において２５％以上３５％以下であることが好ましい。中でも、低反射膜１４の反射率は、発振波長６５０ｎｍ帯において２５％以上３０％以下であり、発振波長７８０ｎｍ帯において２５％以上３５％以下であることが好ましい。光学記録再生装置の再生用ピックアップ光源として好適に用いることができるからである。特に、低反射膜１４の反射率は、発振波長６５０ｎｍ帯において２５％以上３０％以下、発振波長７８０ｎｍ帯において３０％以上３５％以下であることが好ましい。再生用ピックアップ光源としてより良好に用いることができるからである。

［高反射膜］
高反射膜１５は、第１発光部１１および第２発光部１２の各後端面に共通に設けられており、半導体レーザ素子１０Ａ，１０Ｂの後端面の側において、第１発光部１１および第２発光部１２により共有されている。高反射膜１５は、第１発光部１１および第２発光部１２の側から順に、第４誘電体膜１５Ａおよび第５誘電体膜１５Ｂを含んでいる。ここでは高反射膜１５は第４誘電体膜１５Ａおよび第５誘電体膜１５Ｂの２層構造からなるものとする。第４誘電体膜１５Ａおよび第５誘電体膜１５Ｂの光学膜厚は、共通であること、すなわち互いに等しいことが好ましい。特に、第４誘電体膜１５Ａおよび第５誘電体膜１５Ｂの光学膜厚は、λ／４（λは各発振波長）の整数倍（１以上の整数倍）であることが好ましい。第４誘電体膜１５Ａを構成する材料としては、例えば酸化アルミニウムが挙げられる。第５誘電体膜１５Ｂを構成する材料としては、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）などが挙げられる。

高反射膜１５の反射率は、発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の双方において７０％以上８０％以下であることが好ましい。ＣＤおよびＤＶＤ用光学記録再生装置の再生用ピックアップ光源として好適に用いることができるからである。

［２．多波長半導体レーザの製造方法］
この多波長半導体レーザは、例えば、以下のようにして製造することができる。

最初に、共通基板上に、第１発光部１１および第２発光部１２を分離領域１３を間にして形成する。具体的には、まず、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により、発振波長が７８０ｎｍ帯となる例えばＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体層を形成する。こののち、この化合物半導体層上に、フォトリソグラフィ処理により、所定の形状（例えばストライプ形状）を有するマスクを形成する。続いて、このマスクを用いて選択的にエッチングして、共通基板の一部を露出させる。これにより、第２発光部１２が形成されることとなる。続いて、例えばＭＯＣＶＤ法により、発振波長が６５０ｎｍとなる例えばＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体層を、共通基板の露出面および第２発光部１２を覆うように形成する。続いて、その化合物半導体層上にフォトリソグラフィ処理によりマスクを形成したのち、そのマスクを用いて選択的にエッチングする。これにより、第１発光部１１が分離領域１３を間にして、第２発光部１２と隣り合って形成される。

次に、第１発光部１１および第２発光部１２のそれぞれの上に、所定の形状のｐ型電極を形成する。

次に、共通基板上の第１発光部１１および第２発光部をヘキ開したのち、例えば、主射出端面となる側に低反射膜１４を形成する。具体的には、共通基板上の第１発光部１１および第２発光部１２の端面上に、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜をこの順で形成する。

次に、例えば、第１発光部１１および第２発光部の低反射膜１４を形成した端面とは反対側の端面上に、第４誘電体膜１５Ａおよび第５誘電体膜１５Ｂをこの順で積層することにより、高反射膜１５を形成する。

最後に、共通基板の裏面を適宜研磨してその厚さを調整した後、共通基板の裏面にｎ型電極を形成する。以上により、図１に示した多波長半導体レーザが完成する。

［作用および効果］
この多波長半導体レーザでは、ｎ型電極とｐ型電極との間に所定の電圧が印加されると、第１発光部１１および第２発光部において、電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、低反射膜１４および高反射膜１５により反射され、半導体レーザ素子１０Ａでは６５０ｎｍ帯の波長で、半導体レーザ素子１０Ｂでは７８０ｎｍ帯の波長でそれぞれレーザ発振し、レーザビームとして低反射膜１４側から主に外部に射出される。

本実施の形態の多波長半導体レーザでは、第１発光部１１および第２発光部１２の各主射出端面に共通に設けられた低反射膜１４が、第１発光部１１および第２発光部１２の側から順に第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃからなっている。これらの第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たしている。これにより、低反射膜１４を１つの誘電体膜により形成する場合や、屈折率ｎ１〜ｎ３が上記の関係を満たさない場合、例えばｎ１＝ｎ３＜ｎ２を満たす場合などと比較して、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの各光学膜厚の変化に対する各発振波長（６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯）における反射率の変化が緩やかになる。すなわち、各発振波長において低反射膜１４の反射率を所定の値あるいは所定の範囲内に設定できる、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの各光学膜厚の許容範囲が広くなる。その上、各発振波長における低反射膜１４の反射率を、例えば２５％以上３５％以下といった、１５％よりも高い範囲にも容易に設定できる。

すなわち、本実施の形態の多波長半導体レーザによれば、主射出端面側において、各発振波長に対する所定の反射率を容易に設定することができる。この場合、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３のそれぞれを、１．６≦ｎ１≦１．７，２≦ｎ２≦２．３，１．４≦ｎ３≦１．５の範囲内にする。これにより、各発振波長における特に好ましい低反射膜１４の反射率、具体的には、発振波長６５０ｎｍ帯では反射率２５％以上３０％以下、発振波長７８０ｎｍ帯では反射率２５％以上３５％以下の範囲内に容易に設定することができる。

また、本実施の形態では、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃは、屈折率ｎ１〜ｎ３が１．６≦ｎ１≦１．７、２≦ｎ２≦２．３、１．４≦ｎ３≦１．５の範囲内に設定可能な材料により構成されていることが好ましい。この場合、特に、第１誘電体膜１４ＡはＡｌ₂ Ｏ₃ およびＭｇＯのうちの少なくとも１種からなり、第２誘電体膜はＴａ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 、ＺｎＯ、ＨｆＯ₂ 、ＣｅＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＴｉＯおよびＮｂ₂ Ｏ₅ のうちの少なくとも１種からなり、かつ第３誘電体膜はＳｉＯ₂ からなるようにすれば、上記した各発振波長における特に好ましい低反射膜１４の反射率に容易に設定することができる。また、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃが共通の光学膜厚を有するようにすれば、より容易に主射出端面側における反射率をより容易に設定できる。

このように本実施の形態の多波長半導体レーザでは、主射出端面側における発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３５％以下の範囲内に容易に設定できる。その上、主射出端面における６５０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３０％以下の範囲内、７８０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３５％以下の範囲内にも容易に設定できる。このため、特にＤＶＤおよびＣＤ用の光学記録再生装置に用いた場合に、上記した多波長半導体レーザを、記録側のピックアップ光源よりも、低い出力に設定されている再生用のピックアップ光源としても良好に用いることができる。すなわち、この多波長半導体レーザを再生用の光源として用いた光学記録再生装置によれば、光源の出力が適した範囲に設定されるため、良好に再生することができる。

本発明の具体的な実施例について、詳細に説明する。

（実験例１−１）
図１に示した多波長半導体レーザの低反射膜１４について、各発振波長における反射率をシミュレーションした。

具体的なシミュレーションの設定としては、低反射膜１４を、表１に示した材料からなる第１誘電体膜１４Ａ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、第２誘電体膜１４Ｂ（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）および第３誘電体膜１４Ｃ（ＳｉＯ₂ ）により形成されたものとした。この場合、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃの光学膜厚が互いに等しいものとした。この低反射膜１４について、波長λ＝６５０ｎｍおよび波長λ＝７９０ｎｍにおける誘電体膜１層あたりの光学膜厚の変化に対する反射率をシミュレーションしたところ、図２に示した結果を得た。なお、図２に示した反射率は、低反射膜１４の第１誘電体膜１４Ａの側から上記した各波長λ（６５０ｎｍ，７９０ｎｍ）の光が入射した場合の値である。また、図２中の横軸は、誘電体膜３層のうちの１層あたりの光学膜厚×４（各誘電体膜の光学膜厚の４倍）を表す。すなわち、各誘電体膜の物理膜厚は、（各誘電体膜の物理膜厚）＝（横軸の値）／（４×各誘電体膜の屈折率）により算出できる。

（実験例１−２〜１−１３）
第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃの構成材料を表１に示したように変更したことを除き、実験例１−１と同様に反射率のシミュレーションをした。これらの結果を、図３（実験例１−２）、図４（実験例１−３）、図５（実験例１−４）、図６（実験例１−５）、図７（実験例１−６）、図８（実験例１−７）、図９（実験例１−８）、図１０（実験例１−９）、図１１（実験例１−１０）、図１２（実験例１−１１）、図１３（実験例１−１２）あるいは図１４（実験例１−１３）に示す。

これらの実験例１−１〜１−１３の反射率シミュレーションの結果から、各実験例の低反射膜を備えた多波長半導体レーザを、ＣＤおよびＤＶＤ用光学記録再生装置の再生用ピックアップ光源として用いる場合について評価した。具体的には、低反射膜の反射率の設定範囲を波長６５０ｎｍでは２５％以上３０％以下、波長７９０ｎｍでは２５％以上３５％とし、これらの設定範囲に対して誘電体膜１層あたりの光学膜厚×４の許容範囲（以下、単に「光学膜厚許容範囲」という。）を評価した。

図２〜図１４に示したように、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たす実験例１−１では、その関係を満たさない実験例１−２〜１−１３よりも、光学膜厚許容範囲が広くなった。具体的には、実験例１−１では、光学膜厚許容範囲が約２００ｎｍ程度であった。これに対して、Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる誘電体膜を１層だけ設けた実験例１−２では、光学膜厚許容範囲が１００ｎｍ以下となった。また、各誘電体膜の屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＝ｎ１＜ｎ２の関係を満たす実験例１−３〜１−５では、光学膜厚許容範囲が５０ｎｍ以下あるいは存在しなかった。この実験例１−３〜１−５と同様に、各誘電体膜の屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たさない実験例１−６〜１−１３では、光学膜厚許容範囲が５０ｎｍ以下あるいは存在しなかった。

この結果は、以下のことを表している。すなわち、低反射膜１４において、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たすことにより、発振波長６５０ｎｍ帯における反射率を２５％以上３０％以下に設定できると共に発振波長７８０ｎｍ帯における反射率を２５％以上３５％以下に設定できる。この場合、低反射膜１４を１層の誘電体膜とするよりも、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの１層あたりの光学膜厚に対する反射率の変化が波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の双方において緩やかになる。すなわち、各発振波長において低反射膜１４の反射率を所定の範囲内に設定できる第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの各光学膜厚の許容範囲が広くなる。このことは、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たさない場合と比較しても同様である。

（実験例２−１）
実験例１−１と同様の構成を有する低反射膜１４について、光波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における反射率を調べた。具体的には、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの各光学膜厚×４を５９５ｎｍとした場合について各光波長に対する低反射膜１４の反射率を算出した。この結果を図１５に示した。

（実験例２−２）
実験例１−２と同様の構成を有する低反射膜について、実験例２−１と同様に各光波長に対する反射率を算出した。なお、この場合の低反射膜の光学膜厚×４を１４８０ｎｍとした。この結果も図１５に併せて示した。

図１５に示したように、第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たす実験例２−１では、低反射膜が１つの誘電体膜よりなる実験例２−２よりも、光波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲における反射率の振れ幅が少なかった。すなわち、実験例２−１では、実験例２−２よりも各光波長における反射率の変化量が少なくなり、各光波長における反射率の傾きが小さかった。

上記した図２〜図１５の結果から、多波長半導体レーザでは、以下のことが確認された。すなわち、主射出端面側において共有された低反射膜１４が、第１発光部１１および第２発光部１２の側から順に、第１誘電体膜１４Ａ、第２誘電体膜１４Ｂおよび第３誘電体膜１４Ｃからなる。この第１ないし第３誘電体膜１４Ａ〜１４Ｃの屈折率ｎ１〜ｎ３がｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たしている。これにより、主射出端面側において、各発振波長に対する所定の反射率を容易に設定することができる。この場合、特に、主射出端面側における発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３５％以下の範囲内に容易に設定できる。その上、主射出端面における６５０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３０％以下、７８０ｎｍ帯の反射率を２５％以上３５％以下の範囲内にも容易に設定できる。このため、上記した多波長半導体レーザを特にＤＶＤおよびＣＤ用の光学記録再生装置に用いた場合に、記録側の光学ピックアップ光源よりも、低い出力に設定されている再生用ピックアップ光源としても良好に用いることができる。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記した実施の形態および実施例で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の多波長半導体レーザの使用用途は、光学記録再生装置の再生用ピックアップ光源に限られず、他の用途であってもよい。他の用途としては、例えば、光学記録再生装置の記録用のピックアップ光源などが挙げられる。

また、上記した実施の形態では、光学記録再生装置により対応可能な光学記録媒体として、主に、ＣＤおよびＤＶＤを挙げたが、これに限られず、他の光学記録媒体に対応可能な光学記録再生装置であってもよい。他の光学記録媒体としては、ＢＤ（ブルーレイディスク）や、ＨＤＤＶＤなどが挙げられる。

また、上記した実施の形態および実施例では、多波長半導体レーザが発振波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の２波長半導体レーザである場合について説明したが、それに限られず、他の発振波長を有する２波長半導体レーザでもよいし、発振波長が３波長以上の多波長半導体レーザであってもよい。他の発振波長としては、波長４０５ｎｍ帯や、波長８５０ｎｍ帯などが挙げられ、３波長以上の多波長半導体レーザとしては、それらの４波長を発振波長とするものや、それらのうちの３波長を発振波長とするものなどが挙げられる。この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。なお、「波長４０５ｎｍ帯」とは、３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長帯をいい、「波長８５０ｎｍ」とは、８３０ｎｍ以上８７０ｎｍ以下の波長帯をいう。

さらに、上記した実施の形態および実施例では、第１ないし第３誘電体膜の屈折率や、第１ないし第３誘電体膜の光学膜厚や、低反射膜の光学膜厚や、低反射膜の反射率等について、実施例の結果などに基づいて適正な数値範囲を説明しているが、その説明は、第１ないし第３誘電体膜の屈折率等が上記した範囲外となる可能性を完全に否定するものではない。すなわち、上記した適正範囲は、あくまで本発明の効果を得る上で特に好ましい範囲であり、本発明の効果が得られるのであれば、第１ないし第３誘電体膜の屈折率等が上記した範囲から多少外れてもよい。

１０Ａ，１０Ｂ…半導体レーザ素子、１１…第１発光部、１２…第２発光部、１３…分離領域、１４…低反射膜、１４Ａ…第１誘電体膜、１４Ｂ…第２誘電体膜、１４Ｃ…第３誘電体膜、１５…高反射膜、１５Ａ…第４誘電体膜、１５Ｂ…第５誘電体膜。

Claims (8)

1. 発振波長の異なる複数の端面発光型の半導体発光部と、前記半導体発光部の各主射出端面に共通に設けられた反射膜とを有し、
   前記反射膜は、前記半導体発光部の側から順に、第１誘電体膜（屈折率ｎ１）、第２誘電体膜（屈折率ｎ２）および第３誘電体膜（屈折率ｎ３）を含み、
   屈折率ｎ１〜ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たす、多波長半導体レーザ。
2. 屈折率ｎ１は１．６以上１．７以下、屈折率ｎ２は２以上２．３以下、屈折率ｎ３は１．４以上１．５以下である、請求項１記載の多波長半導体レーザ。
3. 前記第１誘電体膜はＡｌ₂ Ｏ₃ およびＭｇＯのうちの少なくとも１種、前記第２誘電体膜はＴａ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 、ＺｎＯ、ＨｆＯ₂ 、ＣｅＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＴｉＯおよびＮｂ₂ Ｏ₅ のうちの少なくとも１種、前記第３誘電体膜はＳｉＯ₂ によりそれぞれ形成されている、請求項１記載の多波長半導体レーザ。
4. 前記複数の半導体発光部の発振波長は、６５０ｎｍ帯または７８０ｎｍ帯のうちのいずれかであり、
   前記反射膜の反射率は、いずれの発振波長帯においても２５％以上３５％以下である
   請求項２または請求項３に記載の多波長半導体レーザ。
5. 前記第１誘電体膜、第２誘電体膜および第３誘電体膜は、共通の光学膜厚を有する
   請求項４記載の多波長半導体レーザ。
6. 前記複数の半導体発光部の発振波長は、６５０ｎｍ帯または７８０ｎｍ帯のうちのいずれかであり、
   前記反射膜の反射率は、発振波長６５０ｎｍ帯においては２５％以上３０％以下、７８０ｎｍ帯においては２５％以上３５％以下である
   請求項２または請求項３に記載の多波長半導体レーザ。
7. 前記第１誘電体膜、第２誘電体膜および第３誘電体膜は、共通の光学膜厚を有する
   請求項６記載の多波長半導体レーザ。
8. 再生用の光源として、多波長半導体レーザを備え、
   前記多波長半導体レーザは、発振波長の異なる複数の端面発光型の半導体発光部と、前記半導体発光部の各主射出端面に共通に設けられた反射膜とを有し、
   前記反射膜は、前記半導体発光部の側から順に、第１誘電体膜（屈折率ｎ１）、第２誘電体膜（屈折率ｎ２）および第３誘電体膜（屈折率ｎ３）を含み、
   屈折率ｎ１〜ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を満たす
   光学記録再生装置。

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