JP2010283279A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高出力・高温動作時の消費電力を抑制し、信頼性の高い二波長レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置は、共に基板101上に形成された第1の半導体レーザ素子102と、第1の半導体レーザ素子102と発振波長が異なり、第2の半導体レーザ素子103とを備える。第1の半導体レーザ素子102及び第2の半導体レーザ素子103の共振器長は1500μm以上であり、第1の半導体レーザ素子102及び第2の半導体レーザ素子103は、それぞれIny(Ga1−x1Alx1)1−yP (0<x1<1、0<y<1)からなるn型クラッド層と、Iny(Ga1−x2Alx2)1−yP (0<x2<1、0<y<1)からなるp型クラッド層とを有している。活性層303は、AlzGa1−zAs(0≦z<1)からなり、1層のみの井戸層を含む。
【選択図】図1
【解決手段】半導体レーザ装置は、共に基板101上に形成された第1の半導体レーザ素子102と、第1の半導体レーザ素子102と発振波長が異なり、第2の半導体レーザ素子103とを備える。第1の半導体レーザ素子102及び第2の半導体レーザ素子103の共振器長は1500μm以上であり、第1の半導体レーザ素子102及び第2の半導体レーザ素子103は、それぞれIny(Ga1−x1Alx1)1−yP (0<x1<1、0<y<1)からなるn型クラッド層と、Iny(Ga1−x2Alx2)1−yP (0<x2<1、0<y<1)からなるp型クラッド層とを有している。活性層303は、AlzGa1−zAs(0≦z<1)からなり、1層のみの井戸層を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は半導体レーザ装置、特に、異なる2つの波長のレーザ光をひとつのチップから出力するモノリシック二波長レーザ装置に関する。
モノリシック二波長レーザ装置(以下、二波長レーザ装置)は、DVD(Digital Versatile Disk)記録用の660nm帯の半導体レーザ素子(以下、DVD用レーザ素子)、およびライトスクライブ・CD(Compact Disc)記録用の780nm帯の半導体レーザ素子(以下、CD用レーザ素子)が、1つの素子上に集積された半導体レーザ装置である。二波長レーザ装置では、1つの素子上に2つのレーザ素子を同時に形成できるため、2つのレーザ素子を個別に形成した後に、それぞれを基板上に並べて実装する場合と比べて、2つのレーザ光の平行度、距離を極めて精度良く制御することができる。
二波長レーザ装置においては、その製法上の制約により、例えば、特許文献1に記載のように、DVDレーザ素子とCDレーザ素子とが同一構成の共振器を有するという条件の下で、DVD用レーザ素子の共振器とCD用レーザ素子の共振器のそれぞれで定格出力の最適化を図らなければならない。
DVD用レーザ素子を構成する半導体材料は、CD用レーザ素子を構成する半導体材料と比べて発熱に弱く、利得飽和に伴う出力の低下が生じやすいという特徴がある。このため、DVD用レーザ素子の最適な共振器長は、CD用レーザ素子の最適な共振器長よりも長くなる。
例えば、DVD2層記録に最低限必要とされる出力は、ケース温度85℃環境下でのパルス駆動で、DVD用レーザ素子の出力300mW以上であるが、これを実現するためには二波長レーザ装置の共振器長が1500μm以上、さらには2000μm以上であることが好ましい。この場合、CDレーザ素子からみれば、最適な共振器長から大きく逸脱することとなるため、しきい値電流の増大、および活性層に注入した電流を光に変換する効率の低下が発生する。特に、ライトスクライブの品質を高めるにあたり、消費電力の増大に伴う素子温度の上昇が深刻な課題となる。従来のCD記録においては、CD用レーザ素子の最高到達温度は85℃であった。これに対して、ライトスクライブにおいては、CD用レーザ素子の最高到達温度は95℃となる。この最高到達温度の上昇は、二波長レーザ装置の信頼性を著しく低下させる。
特許文献1は、二波長レーザ装置において、赤色、赤外それぞれのレーザ素子に最適な共振器長の設定を実現する方法が記載されている。一方又は両方のレーザの端面から共振器中央へ向かって一部の領域に、活性層への電流注入を阻止する端面窓構造を採ることにより、実効的な共振器長を制御している。
このように、長い共振器を有する二波長レーザ装置において、光出力が高く、長時間にわたって安定して動作するCD用レーザ素子を実現するためには、CD用レーザ素子の消費電力を抑制することが求められる。
レーザ装置の消費電力の増加によりレーザ装置の発熱が一定以上となった場合、光ピックアップにおいてレーザ光を集光するためにレーザ装置の近傍に設置されるプラスチックレンズにクラックが発生するおそれがある。
また、レーザ装置に電流を供給する駆動回路の出力が増大した場合、駆動回路を構成する半導体素子のジャンクション温度150℃近傍となり、駆動回路の寿命劣化が深刻な課題となる。
しかしながら、特許文献1に記載の二波長レーザにおいて、電流を注入する領域と電流を注入しない領域では、電流注入に伴う屈折率変化に差が生じる。このため、電流を注入する領域に対する電流を注入しない領域の比率が高くなった場合、共振器内を伝播する光がモード競合をおこし、動作が不安定となる不具合が生じる。
また、AlzGa1−zAs(0≦z<1)からなる活性層と、Iny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x<1、0<y<1)をクラッド層とを有するCDレーザ素子について、二波長レーザ装置の利点である製造プロセスの簡便さを享受しつつ、キンクレベルを向上させるという狭ストライプ化の利点を維持し、さらに消費電力の上昇を抑制する手法については、例えば、特許文献2、特許文献3に記述があるものの、詳細な検討は行われてこなかった。
特許文献2によれば、In0.5(Ga1−cAsc)0.5Pからなるクラッド層とAlGaAs量子井戸からなる活性層を有する780nm帯の半導体レーザ素子において、クラッド層の組成cについて0≦c≦0.2とすることにより、クラッド層の移動度を高め、CD用レーザ素子の高出力化を図ることができることが記述されている。
しかしながら、二波長レーザ装置において、クラッド層の組成cを0≦c≦0.2とした場合、DVD用レーザ素子とCD用レーザ素子の性能を維持させつつ、製造プロセスにおいてプロセスの簡便さを享受することはできない。理由は以下の通りである。
85℃の高温下、DVD用レーザ素子の出力を300mW以上とするため、DVD用レーザ素子のクラッド層は、Iny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x<1、0<y<1)から構成される。さらに、活性層とクラッド層のバンド障壁の関係において、キャリアのオーバーフローが増加することに伴う利得の低下を抑制するためには、組成xについては、0.6≦x≦0.8としなければならない。
一方、DVD用レーザ素子の導波路となるリッジ部と、CD用レーザ素子の導波路となるリッジ部とは、一回のエッチングにより同時に形成する必要がある。二つのリッジ部の間隔、平行度をフォトマスクの精度で制御できるためである。この場合、CD用レーザ素子のクラッド層とDVD用レーザ素子クラッドを構成するIny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x<1、0<y<1)における組成xの差は、少なくとも0.05以下とする必要がある。
また、DVD用レーザ素子、CD用レーザ素子共に端面劣化を抑制するための窓構造を有するが、CD用レーザ素子のクラッド層とDVD用レーザ素子クラッドの組成x1を上記の範囲とすることで、窓構造の形成も同時に行うことができ、製造プロセスを簡便にすることができる。
したがって、DVD用レーザ素子の利得の低下を抑制しつつ、二波長レーザ装置の製造プロセスの簡便さを享受するためには、CD用レーザ素子のクラッド層の組成についても、0.6≦x≦0.8としなければならず、特許文献2に記載の効果は、二波長レーザ装置においては得ることができない。
また、特許文献3には、Iny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x≦1、0<y≦1)からなるクラッド層とAlzGa1−zAs(0≦z<1)量子井戸を含む活性層とを有する780nm帯のレーザにおいて、活性層の構造を膜厚が0.01μm以上、0.05μm以下のバルク構造とすることにより、クラッド層と活性層との界面で生じるバンドギャップの不連続の高さを低減し、動作電流、動作電圧の改善を図れることが記載されている。
しかしながら、長い共振器長を有する共振器を備えた二波長レーザ装置においては、活性層膜厚の増加に伴うしきい値電流の増加の影響が支配的となる。このため、高出力・高温動作において熱飽和レベルの低下が顕著となり、消費電力の低減効果を得ることができない。
以上のように、いずれの従来技術においても高出力で且つ消費電力の抑制が十分に図られた二波長レーザ装置を得ることが困難である。
本発明は、高出力・高温動作時の消費電力を抑制し、信頼性の高い二波長レーザ装置を提供すること目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一例に係る半導体レーザ装置は、第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子と発振波長が異なり、前記第1の半導体レーザ素子と同一の基板上に形成された第2の半導体レーザ素子とを備え、前記第1の半導体レーザ素子と前記第2の半導体レーザ素子の共振器長が互いに等しく、且つ1500μm以上であって、前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子は、それぞれIny(Ga1−x1Alx1)1−yP (0<x1<1、0<y<1)からなるn型クラッド層と、Iny(Ga1−x2Alx2)1−yP (0<x2<1、0<y<1)からなるp型クラッド層とを有し、前記第1の半導体レーザ素子は、AlzGa1−zAs(0≦z<1)からなり、前記n型クラッド層と前記p型クラッド層との間に設けられ、1層のみの第1の井戸層を含む第1の活性層を有している。
この構成によれば、第1の活性層が1層のみの第1の井戸層を含み、且つ第1の半導体レーザ素子の共振器長を1500μm以上とすることで、第1の活性層が複数の井戸層を含む場合よりもしきい値電流を小さくすることができ、高出力化した場合でも消費電力を低減することができる。また、発熱量を抑えることができるので、高温状態でも従来の半導体レーザ素子に比べて信頼性を向上させうる。このため、半導体レーザ装置の第1の半導体レーザ素子をCD用のレーザ素子としてだけでなく、ライトスクライブ用のレーザ素子として用いた場合でも、信頼性を向上させることができる。
本発明の一例に係る半導体レーザ装置によれば、DVD2層記録、およびライトスクライブ等のいずれにも対応可能であり、第1の半導体レーザ素子の消費電力を低減し、信頼性の高い二波長レーザ装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
−二波長レーザ装置の構成−
図1は、本発明の第1の実施形態に係る二波長レーザ装置を前方(光出射方向)端面側から見た断面図である。同図に示すように、本実施形態の二波長レーザ装置は、n型GaAsからなる基板101の上面上にDVD用レーザ素子(第2の半導体レーザ素子)102、およびCD用レーザ素子(第1の半導体レーザ素子)103が互いに隣接して形成されたものである。
−二波長レーザ装置の構成−
図1は、本発明の第1の実施形態に係る二波長レーザ装置を前方(光出射方向)端面側から見た断面図である。同図に示すように、本実施形態の二波長レーザ装置は、n型GaAsからなる基板101の上面上にDVD用レーザ素子(第2の半導体レーザ素子)102、およびCD用レーザ素子(第1の半導体レーザ素子)103が互いに隣接して形成されたものである。
DVD用レーザ素子102においては、n型GaAsからなる基板101の上面上に、n型GaAsからなるバッファ層201、n型In0.5(Ga0.32Al0.68)0.5Pからなるn型クラッド層202、活性層203、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第1クラッド層204、p型GaInPからなるエッチング停止層205、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第2クラッド層206、p型GaInPからなる中間層207、p型GaAsからなるコンタクト層208が順次積層されている。
活性層203は、その発振波長が660nmであり、GaInP/In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5Pからなる量子井戸構造を有している。GaInPからなる井戸層の厚みは例えば6.5nmであり、In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5Pからなる障壁層の厚みは例えば4nmであり、井戸層の数は例えば3である。
n型クラッド層202の厚みは例えば2.7μm、不純物濃度は5×1017cm−3程度である。p型第1クラッド層204の厚みは0.17μm、不純物濃度は5×1017cm−3程度であり、p型第2クラッド層206の厚みは例えば1.5μm、不純物濃度は1×1018cm−3程度である。
p型第2クラッド層206には、導波路となる台形状のリッジ部が設けられている。リッジ部は上方から見ると光の出射方向に平行な方向にまっすぐ延びている。リッジ部の高さ(p型GaAsからなるコンタクト層208からp側GaInPからなるエッチング停止層205までの距離)は例えば1.5μmとし、リッジ部の幅は例えば3.5μmとする。
リッジ部の両側面上及びエッチング停止層205の上面上にはSi3N4からなる電流ブロック層209が形成され、これにより、リッジ部にのみ電流が流れるような構造となっている。
また、p型GaAsからなるコンタクト層208の上面上、及び電流ブロック層209の上には、両層と接し、例えばTi層/Pt層/Au層の積層体からなるp型電極210が形成されている。
一方、n型GaAsからなる基板101の裏面上には、例えばAuGe層/Ni層/Au層の積層体からなるn型電極104が形成されている。このn型電極104はDVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とで共用されている。
活性層203の前方端面(光出射端面)と後方端面との間の距離(共振器長)はDVD用レーザ素子102として十分な出力(例えば300mW以上)を確保するために1500μm以上であればよく、1700μm以上であれば後述のようにより好ましい。本実施形態では共振器長を1500μm、2000μm、2200μm、および2350μmの4種類とする。光の閉じ込めは、水平拡がり角が9°、垂直拡がり角が16°となるよう構成している。活性層203で生じた光は活性層を含む半導体層の前方の端面から出射される。
また、CD用レーザ素子103においては、n型GaAsからなる基板101の上面上に、n型GaAsからなるバッファ層301、n型In0.5(Ga0.32Al0.68)0.5Pからなるn型クラッド層302、活性層303、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第1クラッド層304、p型GaInPからなるエッチング停止層305、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第2クラッド層306、p型GaInPからなる中間層307、p型GaAsからなるコンタクト層308が順次積層されている。
活性層303は、その発振波長が780nmのGaAs/Al0.59Ga0.41Asからなる量子井戸構造を有しており、GaAsからなる井戸層の厚みは後述のように6nm以下であれば好ましく、本実施形態では例えば3.7nmとする。Al0.59Ga0.41Asからなり、井戸層の上下に配置される障壁層の厚みは例えば30nm程度である。井戸層の数は1である。
n型クラッド層302の厚みは例えば3.3μm、不純物濃度は5×1017cm−3程度である。p型第1クラッド層304の厚みは例えば0.23μm、不純物濃度は7×1017cm−3程度とする。p型第2クラッド層306の厚みは例えば1.5μm、不純物濃度は1×1018cm−3程度である。
p型第2クラッド層306には、導波路となる台形状のリッジ部が設けられている。リッジ部は基板101の上方から見ると光の出射方向に平行な方向にまっすぐ延びている。リッジ部の高さ(p型GaAsからなるコンタクト層308からp型GaInPからなるエッチング停止層305までの距離)は例えば1.5μmとし、リッジ部の幅は4.5μmとする。
リッジ部の両側面上及びエッチング停止層305の上面上にはSi3N4からなる電流ブロック層309が形成され、これにより、リッジ部にのみ電流が流れるような構造となっている。
また、p型GaAsからなるコンタクト層308の上面上、及び電流ブロック層309の上には、両層と接し、例えばTi層/Pt層/Au層の積層体からなるp型電極310が形成されている。
活性層303の前方及び後方の端面間の距離(共振器長)は1500μm以上であればよく、後述するように、1700μm以上であればより好ましい。CD用レーザ素子103の共振器長はDVD用レーザ素子102の共振器長と等しくなっている。このため、DVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とは劈開工程などにより同時に形成することができる。
本実施形態では共振器長は1500μm、2000μm、2200μm、および2350μmの4種類とする。光の閉じ込めは、水平拡がり角が8°、垂直拡がり角が15°となるよう構成している。
また、上述の通り、DVD用レーザ素子102において、キャリアのオーバーフローを低減し、以て利得の低下を抑制するため、Iny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x<1、0<y<1)から構成されるクラッド層の組成xについては、0.6≦x≦0.8とする。併せて、二波長レーザ装置の製造プロセスの簡便さを享受するため、CD用レーザ素子103のクラッド層の組成xについても0.6≦x≦0.8とする。クラッド層の組成をDVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とで共通にすることで、共通の製造工程を経てDVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とを作製することができる。
なお、二波長レーザ装置のチップ幅(共振器方向に垂直で、且つ基板101の主面に平行な方向の半導体チップの長さ)は例えば230μm、厚み(p型電極310からn型電極104までの厚み)は100μmとする。
素子の共振器端面は前方端面、後方端面共に誘電体膜(図示せず)によりコーティングされている。誘電体膜の形成は、二波長レーザ装置の全体で一体的に行う必要があるため、誘電体膜の膜種、膜厚は、DVD用レーザ素子102、及びCD用レーザ素子103で共通となる。レーザ光が出射される前方端面の反射率は、DVD用レーザ素子102で8%、CD用レーザ素子103で7%である。また、前方端面の反対側にある後方端面の反射率はともに90%である。
−二波長レーザ装置の効果の検証−
本願発明者らは、本実施形態の二波長レーザ装置の効果を検証するために、以下で説明するいくつかの測定等を行った。
本願発明者らは、本実施形態の二波長レーザ装置の効果を検証するために、以下で説明するいくつかの測定等を行った。
以下、第1の実施形態に係る二波長レーザにおけるCD用レーザ素子を「素子A」と呼び、素子Aと比較のために作製した二波長レーザ装置におけるCD用レーザ素子を「素子B」とする。素子Bは、素子Aの活性層303において、GaAsからなる井戸層を2層設けたCD用レーザ素子であり、光の閉じ込めを同等とするためにp型第1クラッド層の厚みを変更した以外は素子Aと同じ構成を有している。素子Bの井戸層の厚みは素子Aの井戸層と同じ3.7nmである。本願発明の具体的効果を検証するため、素子Aと素子Bは、光の閉じ込めを同等とするように拡がり角が調整されている。
図2(a)は、素子A及び素子Bを、ケース温度95℃の環境下で素子をパルス駆動した場合における、共振器長としきい値電流との関係の測定結果を示すものである。
同図に示す結果より、共振器長が1000μm以上の範囲において、活性層303に単一量子井戸構造を用いた素子Aの方が、素子Bよりもしきい値電流を低く抑えることができることが分かる。素子A、素子B共に共振器長が長いほど、しきい値電流は増加するが、素子Aの方が素子Bよりもしきい値電流の増加率が低い。このため、共振器長が長い場合ほど、素子Aと素子Bのしきい値電流の差が拡大する。
図2(b)は、ケース温度95℃の環境下で素子Aと素子Bを光出力400mWのパルス駆動した場合における、動作電流と共振器長の関係の測定結果を示す図である。
同図に示す結果から、光出力が400mWのパルス駆動を行う条件では、共振器長が1700μm未満の場合に、素子Bの方が素子Aよりも動作電流が小さい、すなわち、素子Bの消費電力が素子Aの消費電力より低くなっていることが分かる。逆に、共振器長が1700μm以上の場合には、素子Aの方が動作電流が小さい、すなわち、素子Aの方が素子Bよりも消費電力を低く抑えることができることが分かる。従って、共振器長が長いほど、素子Aの方が素子Bよりも消費電力の面で有利になるといえる。
安定したライトスクライブ動作を実現するためには、少なくとも400mW以上の光出力が必要である。以上の結果から、素子Aでライトスクライブを行う際には共振器長が1700μm以上であることが消費電力の面から好ましいことが分かる。なお、通常のディスク読み取り動作時の光出力は約3mW以下である。光出力によって素子Aが素子Bより有利となる共振器長の範囲は変わる。
光ピックアップ内部に半導体レーザ装置が搭載される場合の放熱環境を考慮すると、例えば、図2(b)に示す、素子Bに対する素子Aの消費電力の低減効果は、共振器長が2200μmの場合、温度にしておよそマイナス8℃に相当する。
以上、素子Aと素子Bの比較から、活性層303を構成する井戸層を1層として消費電力を低減する効果は、共振器長が特定の範囲の場合に限られることが導き出される。本実施形態の二波長レーザ装置についてみれば、ライトスクライブ動作を行う際、消費電力の低減効果を得ることができるのは、共振器長が1700μm以上の場合に限られる。上記の現象は、以下のように考察される。
(1)活性層303において、GaAsからなる井戸層を1層とすることで、しきいキャリア密度が下がるため、しきい値電流を下げる効果が得られる。
(2)一方、活性層303にGaAsからなる井戸層が1層のみ設けられていることで、利得飽和に起因する出力飽和が生じやすくなる。これは、活性層303に注入した電流が光に変換される効率の低下が発生しやすいことに相当する。この出力飽和は、共振器長が長いほど緩和される傾向にある。
(3)素子Aの消費電力は、しきい値電流の低減に起因する消費電力の低減効果(1)と、出力飽和に起因する消費電力の増大(2)との総和で決まる。
(4)共振器長が1700μm未満のレーザ素子においては(2)の影響が支配的であり、結果として、素子Aの消費電力は、素子Bの消費電力よりも高くなる。
(5)一方、共振器長が1700μm以上のレーザ素子においては(2)の影響が緩和されるため、結果として、素子Aの消費電力は、素子Bの消費電力よりも低くなる。
このように、本実施形態の構成によれば、DVD用レーザ素子の性能を最適とするために長共振器化が図られる二波長レーザ装置において、CD用レーザ素子の消費電力の低減を実現することができる。
なお、図3は、ケース温度95℃の環境下で素子をパルス駆動した場合における、井戸層厚としきい値電流との関係をシミュレーションした結果を示す図である。図中の破線は、共振器長1500μmの場合について、素子Aの活性層303を構成する井戸層厚としきい値電流の関係を示している。
発振波長を780nmで一定とするため、井戸層厚が4nm以上の場合には、井戸層の構成材料をGaAsからAlxGa1−xAs(0<x<0.15)とする必要がある。その結果、井戸層厚を6nm以上とした場合に、しきい値電流が急激に増大し、7nm以上では、素子Bよりも、しきい値電流が高くなる。しきい値電流の増大はノイズ特性を劣化させる。従って、素子Aの井戸層厚は6nm以下とすることが望ましい。
図4は、素子Aと素子Bのノイズ特性を示す図である。各レーザ素子の共振器長は1500μmとしている。ここでは、戻り光量を変化させた場合のノイズレベルを測定している。
図4に示す結果から、素子Aのしきい値電流が素子Bのしきい値電流よりも低下したことに伴って、素子Aでは素子Bに比べて約3dB/Hzのノイズレベルの低下が確認できる。よって、素子Aにおいて、井戸層厚を6nm以上とした場合には、しきい値電流が増加するだけでなく、ノイズ特性の劣化も生じると考えられる。
また、通常、CD記録、ライトスクライブ用のCD用レーザ素子においては、垂直方向の拡がり角を15°とするように光の閉じ込め強さを調整するという点をかんがみても、井戸層厚は6nm以下であることが望ましい。井戸層を含む活性層303を構成するAlxGa1−xAs(0<x<1)の屈折率が、n型クラッド層302、p型第1クラッド層304、及びp型第2クラッド層306を構成するIn1−y(Ga1−xAlx)yP(0<x<1、0<y<1)の屈折率と比べて高いため、井戸層が厚くなるほど垂直方向の光分布が井戸層に集中し、所望の垂直拡がり角を得ることができないためである。
また、本実施形態の二波長レーザ装置のCD用レーザ素子において、In1−y(Ga1−xAlx)yP(0<x<1、0<y<1)からなるn型クラッド層302、p型第1クラッド層304、及びp型第2クラッド層306を、それぞれAlxGa1−xAs(0<x<1)で構成しても、CD用レーザ素子を構成することが可能である。しかしながら、この場合、電流が光に変換される効率が本実施形態に係るCD用レーザ素子ほど高くないため、クラッド層はIn1−y(Ga1−xAlx)yP(0<x<1、0<y<1)で構成するのがより好ましい。これは、クラッド層にIn1−y(Ga1−xAlx)yP(0<x<1、0<y<1)を用いた場合の方が活性層とクラッド層とのバンドギャップ差を大きくでき、活性層に注入された電流を効率良く光に変換することができるためである。電流の光への変換効率は高温になるに従って低下するため、ケース温度95℃の環境下で光出力400mWの出力を確保するためには、クラッド層をIn1−y(Ga1−xAlx)yP(0<x<1、0<y<1)で構成することが特に望ましい。
以上のように、本実施形態の二波長レーザ装置によれば、共振器長を長くして高出力化を図った場合や高温で動作させた場合にもCD用レーザ素子の消費電力を低減することができるので、従来の二波長レーザ装置に比べて信頼性を向上させることができる。
なお、本実施形態の二波長レーザ装置は、公知の半導体製造技術を用いて製造することが可能である。
(第2の実施形態)
−二波長レーザ装置の構成−
図5は、本発明の第2の実施形態に係る二波長レーザ装置を前方端面側から見た断面図である。同図に示すように、本実施形態の二波長レーザ装置は、n型GaAsからなる基板101上にDVD用レーザ素子102、およびCD用レーザ素子103が形成されたものである。DVD用レーザ素子102の構成は、第1の実施形態に係る二波長レーザ素子と同一であるため、説明は省略する。
−二波長レーザ装置の構成−
図5は、本発明の第2の実施形態に係る二波長レーザ装置を前方端面側から見た断面図である。同図に示すように、本実施形態の二波長レーザ装置は、n型GaAsからなる基板101上にDVD用レーザ素子102、およびCD用レーザ素子103が形成されたものである。DVD用レーザ素子102の構成は、第1の実施形態に係る二波長レーザ素子と同一であるため、説明は省略する。
CD用レーザ素子103においては、n型GaAsからなる基板101の上面上に、n型GaAsからなるバッファ層301、n型In0.5(Ga0.32Al0.68)0.5Pからなるn型第1クラッド層302a、n型In0.5(Ga0.32Al0.68)0.5Pからなるn型第2クラッド層302b、活性層303、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第1クラッド層304、p型GaInPからなるエッチング停止層305、p型In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pからなるp型第2クラッド層306、p型GaInPからなる中間層307、p型GaAsからなるコンタクト層308が順次積層されている。
活性層303は、その発振波長が780nmのGaAs/Al0.59Ga0.41Asからなる量子井戸構造を有しており、GaAsからなる井戸層の厚みは6nm以下であれば好ましく、本実施形態では例えば3.7nmとする。井戸層の数は1である。
n型第1クラッド層302aの厚みは例えば2.8μm、不純物濃度は5×1017cm−3程度とする。n型第2クラッド層302bの厚みは例えば0.5μm、不純物濃度は3×1017cm−3程度である。p型第1クラッド層304の厚みは例えば0.23μm、不純物濃度は7×1017cm−3程度とする。p型第2クラッド層306の厚みは例えば1.5μm、不純物濃度は1×1018cm−3程度である。
p型第2クラッド層306には、導波路となる台形状のリッジ部が設けられている。リッジ部は基板101の上方から見ると光の出射方向に平行な方向にまっすぐ延びている。
リッジ部の高さ(p型GaAsからなるコンタクト層308からp型GaInPからなるエッチング停止層305までの距離)は1.5μmとし、リッジ部の幅は4.5μmとする。
リッジ部の高さ(p型GaAsからなるコンタクト層308からp型GaInPからなるエッチング停止層305までの距離)は1.5μmとし、リッジ部の幅は4.5μmとする。
リッジ部の両側面上及びエッチング停止層305の上面上にはSi3N4からなる電流ブロック層309が形成され、これにより、リッジ部にのみ電流が流れるような構造となっている。
また、p型GaAsからなるコンタクト層308の上面上、及び電流ブロック層309の上には、両層と接し、例えばTi層/Pt層/Au層の積層体からなるp型電極310が形成されている。
活性層303の前方及び後方の端面間の距離(共振器長)は1500μm以上であれば好ましく、DVD用レーザ素子102の共振器長と等しくなっている。このため、DVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とは劈開工程などにより同時に形成することができる。
本実施形態では共振器長は1500μm、2000μm、2200μm、および2350μmの4種類とする。光の閉じ込めは、水平拡がり角が8°、垂直拡がり角が15°となるよう構成している。
また、上述の通り、DVD用レーザ素子102において、キャリアのオーバーフローを低減し、以て利得の低下を抑制するため、Iny(Ga1−xAlx)1−yP (0<x<1、0<y<1)から構成されるクラッド層の組成xについては、0.6≦x≦0.8とする。併せて、二波長レーザ装置の製造プロセスの簡便さを享受するため、CD用レーザ素子103のクラッド層の組成xについても0.6≦x≦0.8とする。クラッド層の組成をDVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とで共通にすることで、共通の製造工程を経てDVD用レーザ素子102とCD用レーザ素子103とを作製することができる。
なお、二波長レーザ装置のチップ幅(共振器方向に垂直で、且つ基板101の主面に平行な方向の半導体チップの長さ)は例えば230μm、厚みは100μmとする
素子の共振器端面は前方端面、後方端面共に誘電体膜(図示せず)によりコーティングされている。誘電体膜の形成は、二波長レーザ装置の全体で一体的に行う必要があるため、誘電体膜の膜種、膜厚は、DVD用レーザ素子102、及びCD用レーザ素子103で共通となる。レーザ光が出射される前方端面の反射率は、DVD用レーザ素子102で8%、CD用レーザ素子103で5%である。また、前方端面の反対側にある後方端面の反射率はともに90%である。
素子の共振器端面は前方端面、後方端面共に誘電体膜(図示せず)によりコーティングされている。誘電体膜の形成は、二波長レーザ装置の全体で一体的に行う必要があるため、誘電体膜の膜種、膜厚は、DVD用レーザ素子102、及びCD用レーザ素子103で共通となる。レーザ光が出射される前方端面の反射率は、DVD用レーザ素子102で8%、CD用レーザ素子103で5%である。また、前方端面の反対側にある後方端面の反射率はともに90%である。
−二波長レーザ装置の効果の検証−
本願発明者らは、本実施形態の二波長レーザ装置の効果を検証するために、以下で説明するいくつかの測定等を行った。
本願発明者らは、本実施形態の二波長レーザ装置の効果を検証するために、以下で説明するいくつかの測定等を行った。
以下、第2の実施形態に係る二波長レーザにおけるCD用レーザ素子を「素子C」と呼び、素子Cと比較のために作製した二波長レーザ装置におけるCD用レーザ素子を「素子D」とする。素子Dは、素子Cの活性層303において、GaAsからなる井戸層を2層設けたCD用レーザ素子であり、その他の構成は素子Cと同じである。素子Dの井戸層の厚みは素子Cの井戸層と同じ3.7nmである。本願発明の具体的効果を検証するため、素子Cと素子Dは、光の閉じ込めを同等とするように拡がり角を調整されている。
図6(a)は、素子C及び素子Dを、ケース温度95℃の環境下で素子をパルス駆動した場合における、共振器長としきい値電流との関係の測定結果を示すものである。
同図に示す結果より、共振器長が1000μm以上の範囲において、活性層303に単一量子井戸構造を用いた素子Cの方が、素子Dよりもしきい値電流を低く抑えることができることが分かる。素子C、素子D共に共振器長が長いほど、しきい値電流は増加するが、素子Cの方が素子Dよりもしきい値電流の増加率が低い。このため、共振器長が長い場合ほど、素子Cと素子Dのしきい値電流の差が拡大する。
図6(b)は、ケース温度95℃の環境下で素子Cと素子Dを光出力400mWのパルス駆動した場合における、動作電流と共振器長の関係の測定結果を示す図である。
同図に示す結果から、光出力が400mWのパルス駆動を行う条件では、共振器長が1400μm未満の場合に、素子Dの方が素子Cよりも動作電流が小さい、すなわち、素子Dの消費電力が素子Cの消費電力より低くなっていることが分かる。逆に、共振器長が1400μm以上の場合には、素子Cの方が動作電流が小さい、すなわち、素子Cの方が素子Dよりも消費電力を低く抑えることができることが分かる。従って、共振器長が長いほど、素子Cの方が消費電力の面で素子Dよりも有利になるといえる。
光ピックアップ内部に半導体レーザ装置が搭載される場合の放熱環境を考慮すると、例えば、図6(b)に示す素子Dに対する素子Cの消費電力の低減効果は、共振器長が2200μmの場合、温度にしておよそマイナス10℃に相当する。
以上、素子Cと素子Dの比較から、活性層303を構成する井戸層を1層として消費電力を低減する効果は、共振器長が特定の範囲の場合に限られることが導き出される。
本実施の形態2についてみれば、消費電力の低減効果を得ることができるのは、共振器長が1400μm以上の場合に限られる。
本実施の形態2についてみれば、消費電力の低減効果を得ることができるのは、共振器長が1400μm以上の場合に限られる。
ここで、本実施形態のCD用レーザ素子を第1の実施形態に係るCD用レーザ素子と比較すると、消費電力の低減効果を得ることができる下限の共振器長が約300μm短くなっている。そこで、以下、第1の実施形態に係る素子Aと、第2の実施形態に係る素子Cとの比較について考察する。
素子Aと素子Cは、共に活性層303において、GaAsからなる井戸層を1層とすることで、しきい値電流を下げる効果を得ている点で共通する。
一方、素子Aと素子Cの違いは、素子Aのn型クラッド層がn型クラッド層302のみで構成されているのに対し、素子Cのn型クラッド層は、互いに不純物濃度が異なるn型第1クラッド層302a、n型第2クラッド層302bの2層で構成されている点にある。素子Cにおいて、活性層303に隣接するn型第2クラッド層302bの不純物濃度は3×1017cm−3であるのに対し、素子Aでのn型クラッド層302の不純物濃度は5×1017cm−3である。クラッド層に添加された不純物から生成される自由電子は光を吸収する効果があることから、クラッド層の不純物濃度が高いほど吸収損失が増大すると考えられる。
活性層303で生成した光は、活性層303を中心に、n型クラッド層とp型クラッド層とに挟まれた領域に閉じ込められている。通常、CD記録用、ライトスクライブ用のCD用レーザ素子においては、垂直方向の拡がり角が15°となるように光の閉じ込め強さが調整されるが、この場合、n型クラッド層302の側に分布する全光量のうち、活性層303に隣接する0.25μmの範囲に全光量の50%、活性層303に隣接する0.5μmの範囲に全光量の90%の光が閉じ込められることになる。
従って、素子Cの場合、n型クラッド層内に分布する光の90%が不純物濃度が比較的低いn型第2クラッド層302b内に分布しているため、素子Aよりも吸収損失が低いと考えられる。この結果、本実施形態のCD用レーザ素子では、活性層303を構成する井戸層を1層とすることで、利得飽和に起因する出力飽和の不具合が軽減されたと考えられる。
なお、素子Cのn型第2クラッド層302bの不純物濃度が低いほど、吸収損失を抑えることは可能である。しかしながら、クラッド層内の不純物濃度を過度に低くした場合、n型第2クラッド層302bがキャリアの障壁層となり、n型電極104から活性層へのキャリア注入を阻害し、電流が光に変換される効率が低下する。素子Cにおいて、n型第2クラッド層302bの不純物濃度を2×1017cm−3とした場合には、素子Cの消費電力は増加したことから、n型第2クラッド層302bの不純物濃度は2×1017cm−3以上とすることが好ましい。
図7は、活性層303に含まれる井戸層が1つのみである本実施形態のCD用レーザ素子の消費電力が、井戸層が2つである比較例に係るCD用レーザ素子の消費電力よりも低くなる最小の共振器長(以下、限界共振器長)について、n型第2クラッド層302bの不純物濃度との関係を示す図である。ここでは、安定したライトスクライブ動作の実現に必要とされる、ケース温度95℃の環境下で光出力400mWのパルス駆動した場合の消費電力の測定を行った。
図7に示す結果から、n型第2クラッド層302bの不純物濃度が3×1017cm−3の場合に限界共振器長は最小となることが分かる。従って、共振器長が1400μm以上の場合であれば、本実施形態に係るCD用レーザ素子の消費電力が比較例に係るCD用レーザ素子の消費電力を下回ることとなる。
なお、素子Cにおいて、不純物濃度が低いn型第2クラッド層302bの厚みを0.5μm以上とする構成も考えられる。しかし、n型第2クラッド層302b側に分布する全光量のうち、活性層303に隣接する厚さが0.5μmの範囲に全光量の90%の光が閉じ込められていることから、n型第2クラッド層302bの厚みを0.5μm以上としても、利得飽和に起因する出力飽和を抑制する効果は限定的である。逆に、不純物濃度が低い層が過度に厚い場合には、クラッド層のバルク抵抗が上昇する結果、素子の発熱量が増加し、結果的に素子の消費電力は増加する。従って、n型第2クラッド層302bの厚みは1.5μm程度以下であることが好ましい。
また、n型クラッド層302bの不純物濃度と同様、p型第1クラッド層304の不純物濃度を(例えばp型第2クラッド層306よりも)低く抑えることによっても、自由電子による光吸収が減少し、出力飽和を軽減することができる。CD用レーザ素子において、垂直方向の拡がり角が15°となるように光の閉じ込め強さを調整した場合、p型第1クラッド層304の側に分布する全光量のうち、活性層303に隣接する0.1μmの範囲に全光量の50%、0.2μmの範囲に全光量の90%の光が閉じ込められている。
p型第1クラッド層304に用いるp型不純物としては、通常ZnやMgが使われるが、これらの不純物はn型不純物に比べて拡散係数が格段に大きい。二波長レーザ装置の構造形成に際しては、二種類のダブルヘテロ構造を形成するため、特に先に形成されるダブルヘテロ構造は、エピタキシャル成長での高温状態にさらされる時間が長く、p型不純物の大きな拡散定数は無視できない。そのため、p型第1クラッド層304の不純物濃度が7×1017cm−3より高濃度であると活性層303への不純物拡散が素子の信頼性に重大な影響を及ぼす。このことから、少なくとも活性層303からp型第1クラッド層304にかけての不純物濃度(p型不純物濃度)が7×1017cm−3以下であることが望ましい。
このように、本実施形態の二波長レーザ装置によれば、DVD用レーザ素子の性能を最適化するために長共振器化が図られており、且つCD用レーザ素子の消費電力の低減を実現することができる。
以上のように、DVD用レーザ素子の出力300mW以上を実現するためには、二波長レーザ装置の共振器長として1500μm以上が必須である。1500μm以上の共振器長においてCD用レーザ素子は井戸層を1層とするとクラッド層の不純物濃度に依存するバルク抵抗や吸収損失を考慮して設計することにより、良好なノイズ特性と低消費電力での高出力動作が可能となる。
また、本発明の一例に係る二波長レーザ装置の構成によれば、n型クラッド層の不純物濃度を2×1017cm−3以上、且つ5×1017cm−3の範囲とすれば、共振器長が1700μm以上の場合、CDレーザ素子において95℃までの高温においても出力400mWの条件で良好なノイズ特性を実現することができる。
以上のことから、本発明の一例に係る二波長レーザ装置を用いれば、光ピックアップにおいて、過剰な放熱機構や戻り光ノイズ対策機構を設けることなく、光ディスクの再生・記録の品質を高めることが可能となる。
なお、以上で説明した実施形態は本発明の実施形態の一例であって、各部材の構成材料や厚み、形状などは本発明の趣旨を逸脱しない限り変更可能である。
本発明に係る二波長レーザ装置は、DVD2層記録、およびライトスクライブのいずれにも対応可能であり、DVD及びCDを用いた種々の記録、再生装置等の光源として有用である。
101 基板
102 DVD用レーザ素子
103 CD用レーザ素子
104 n型電極
201、301 バッファ層
202、302 n型クラッド層
203、303 活性層
204、304 p型第1クラッド層
205、305 エッチング停止層
206、306 p型第2クラッド層
207、307 中間層
208、308 コンタクト層
209 電流ブロック層
210 p型電極
302a n型第1クラッド層
302b n型第2クラッド層
309 電流ブロック層
310 p型電極
102 DVD用レーザ素子
103 CD用レーザ素子
104 n型電極
201、301 バッファ層
202、302 n型クラッド層
203、303 活性層
204、304 p型第1クラッド層
205、305 エッチング停止層
206、306 p型第2クラッド層
207、307 中間層
208、308 コンタクト層
209 電流ブロック層
210 p型電極
302a n型第1クラッド層
302b n型第2クラッド層
309 電流ブロック層
310 p型電極
Claims (9)
- 第1の半導体レーザ素子と、前記第1の半導体レーザ素子と発振波長が異なり、前記第1の半導体レーザ素子と同一の基板上に形成された第2の半導体レーザ素子とを備え、
前記第1の半導体レーザ素子と前記第2の半導体レーザ素子の共振器長が互いに等しく、且つ1500μm以上であって、
前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子は、それぞれIny(Ga1−x1Alx1)1−yP (0<x1<1、0<y<1)からなるn型クラッド層と、Iny(Ga1−x2Alx2)1−yP (0<x2<1、0<y<1)からなるp型クラッド層とを有し、
前記第1の半導体レーザ素子は、AlzGa1−zAs(0≦z<1)からなり、前記n型クラッド層と前記p型クラッド層との間に設けられ、1層のみの第1の井戸層を含む第1の活性層を有している半導体レーザ装置。 - 請求項1に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子はAlGaAs系材料からなる前記第1の井戸層と、前記第1の井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きい第1の障壁層とで構成された前記第1の活性層を有し、
前記第2の半導体レーザ素子はInGaAlP系材料からなる第2の井戸層と、前記第2の井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きい第2の障壁層とで構成された第2の活性層を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項2に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の発振波長範囲は780nm帯であり、前記第2の半導体レーザ素子の発振波長範囲は660nm帯であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項3に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の井戸層の厚みが6nm以下であって、前記第1の井戸層の組成がAlzGa1−zAsであり、0≦z<0.15であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項4に記載の半導体レーザ装置において、
前記n型クラッド層の組成におけるx1は0.6≦x1≦0.8であって、前記p型クラッド層の組成におけるx2は0.6≦x2≦0.8であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項5に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の前記n型クラッド層のうち、前記第1の活性層に隣接する少なくとも厚さが0.5μmの領域の不純物濃度は2×1017cm−3以上、且つ3×1017cm−3以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項6に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の前記n型クラッド層は、n型第1クラッド層と、前記n型第1クラッド層よりも不純物濃度が低く、前記n型第1クラッド層と前記第1の活性層との間に挟まれたn型第2クラッド層とを有していることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子の共振器長は1700μm以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項8に記載の半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の前記n型クラッド層のうち、前記第1の活性層に隣接する少なくとも厚さが0.5μmの領域の不純物濃度が2×1017cm−3以上、且つ5×1017cm−3以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
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Cited By (2)
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